TWI446663B - Switchgear - Google Patents

Description

開關裝置

本發明是有關具備藉空氣絕緣進行接地暨斷路的空氣接地斷路部的開關裝置。

接收設備中，設置收納有截斷負載電流或事故電流用的真空截斷器、進行負載之維護檢修時確保作業員安全用的斷路器與接地轉換器、系統電壓及系統電流的檢測裝置，尤其是保護繼電器等的封閉式配電盤(總稱為開關裝置)。

如上述的開關裝置中，在金屬容器之中，具備以接點作為轉子的3位置接地斷路部與真空閥，以絕緣氣體的SF6氣體填充金屬容器內的箱式氣體絕緣開關裝置(例如參閱專利文獻1)。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開平6-12948號公報

上述的箱式氣體絕緣開關中，真空閥與3位置接地斷路部是設置在封入SF6氣體的金屬容器的內部，所以例如為了與高電壓電纜連接必須有另外零組件之氣密性高的環 氧樹脂製套筒。且必須保持該套筒與金屬容器間之氣密的O環或O環槽等，有增加零組件數變得構造複雜的問題。

又，因為使用地球暖化係數高的SF6氣體作為絕緣媒體，而會有環境適合性低的問題。

另外，採用空氣絕緣的場合，SF6氣體的絕緣性良好，即使以轉子切換的方式也不容易造成大型化的問題，但與SF6氣體比較絕緣性低之空氣絕緣的場合，一旦採用以轉子切換的方式時會有使該斷路部分的尺寸變大，而也會有產生裝置整體大型化的問題。

又，空氣絕緣的場合，例如藉斷路器的動作產生電弧時，會使得斷路部的周圍環境氣溫急速地上升，而一旦電弧消失後例如外氣溫度附近為止的周圍環境溫度即會下降。因此，為確保裝置的可靠度，有必須防止塵埃混入斷路部及結露的產生等課題。

本發明基於上述的實情所研創而成，其目的為提供即使在斷路暨接地轉換器部採用空氣絕緣方式，仍可獲小型化並確保高可靠度的開關裝置。

為達成上述的目的，第1的發明，具備：以接地金屬板區隔，具有：位在中央部的母線區隔部、位於該母線區隔部下方的轉換器區隔部、位在背面側的電纜區隔部及位於前面側的控制區隔部的框體；設置在上述轉換器區隔部的空氣絕緣接地斷路部及其操作裝置，構成可使上述轉換 器區隔部與上述框體分離，並容許空氣的通過但阻止油水份的粒子通過的準密閉構造的箱體。

又，第2的發明是在第1的發明中，其特徵為：上述準密閉構造的箱體，具備容許內外空氣的通過但阻止油水份的粒子通過的多孔膜的濾器構件。

另外，第3的發明是在第2的發明中，其特徵為：上述準密閉構造的箱體，是在背面側具備安裝有上述濾器構件的排吸氣口，可連通上述電纜區隔部與內外的空氣。

又，第4的發明是在第1的發明中，其特徵為：在上述準密閉構造的箱體內，具備內部的濕度上升時吸收水份，並在濕度下降時放出水份的吸放濕構件。

又，第5的發明是在第2的發明中，其特徵為：在上述準密閉構造的箱體內，具備內部的濕度上升時吸收水份，並在濕度下降時放出水份的吸放濕構件。

另外，第6的發明是在第3的發明中，其特徵為：在上述準密閉構造的箱體內，具備內部的濕度上升時吸收水份，並在濕度下降時放出水份的吸放濕構件。

此外，第7的發明是在第4至第6發明的其中之一中，其特徵為：上述吸放濕構件是設置在構成上述準密閉構造的箱體之側構件的內部側。

又，第8的發明是在第1至第6發明的其中之一中，其特徵為：上述母線區隔部、上述電纜區隔部及上述控制區隔部雖是彼此獨立，但各區隔部之間連通著空氣。

此外，第9的發明是在第7的發明中，其特徵為：上 述母線區隔部、上述電纜區隔部及上述控制區隔部雖是彼此獨立，但各區隔部之間連通著空氣。

根據本發明，由於收納空氣絕緣斷路暨接地轉換器的箱體為容許空氣的通過但阻止油水份的粒子通過的準密閉構造，所以可防止塵埃的混入或結露的產生。其結果，可提供即使採用空氣絕緣方式，仍可獲得小型化並確保高可靠度的開關裝置。

以下，使用圖式說明本發明開關裝置之一實施的形態。

第1圖及第2圖是表示本發明開關裝置的一實施形態，第1圖是以部份剖面表示本發明開關裝置之一實施形態的側視圖，第2圖是表示構成本發明開關裝置之一實施形態的轉換器單元的前剖視圖，表示投入狀態的圖。

第1圖中，開關裝置的框體1，分別藉配置在內部的接地金屬板，區隔成：母線區隔部1a、轉換器區隔部1b、電纜區隔部1c及控制區隔部1d。並在框體1的前面側(第1圖的右側)設有可單開式的前門扉1e，在框體1的背面側(第1圖的左側)設有可拆卸之背面側的面板1f。

母線區隔部1a是配置在上部側近框體1的深度方向(第1圖的左右方向)中央部，轉換器區隔部1b是配置 在母線區隔部1a的下方，電纜區隔部1c是配置在框體1的背面側(第1圖的左側)。又，控制區隔部1d是配置在前門扉1e的背面上側，位在與母線區隔部1a相對的位置。

上述的各區隔部，基本上是以接地金屬板所構成的板狀的底板2a、頂板2b及封閉該底板2a與頂板2b之間的左右的側板所區隔形成。

在電纜區隔部1c的上部與母線區隔部1a的邊界部設有接地金屬板2c。母線區隔部1a內，未圖示的3相的母線是透過作為連接構件的母線連接用套筒3與框體1的前面平行(第1圖中，與紙面正交(即，框體1的寬方向)的方向)配置。

轉換器區隔部1b，在該例是構成將具備真空閥(真空截斷斷路器)4、接地斷路部(空氣接地轉換器)5的轉換器單元6及操作裝置7組裝於框體形成作為準密閉構造的箱體的構成，零組件更換、維修時從框體1搬出。此一詳細說明是如後述。

電纜區隔部1c，配設：連接於上述真空閥(真空截斷斷路器)4的固定接點，導入電纜區隔部1c內的電纜連接用套筒8；可安裝在該電纜連接用套筒8的未圖示的電纜接頭；及透過該電纜接頭連接於該電纜連接用套筒8的未圖示的電纜。

在母線區隔部1a上部與控制區隔部1d的邊界部設有接地金屬板2d。在控制區隔部1d，未圖示的電容器與保 護繼電器等所構成的控制部是設置在前面側的門扉1e的背面側。

再者，如上述，母線區隔部1a、電纜區隔部1c及控制區隔部1d雖是彼此獨立，但各區隔部內之各機器冷卻用的空氣是連通著，朝框體1之未圖示的排出口連通。

接著，使用第2圖說明構成本發明開關裝置之一實施形態的轉換器單元6的詳細構成。如第2圖表示，轉換器單元6，具備藉環氧等的固體絕緣物30一體注模於接地之金屬容器31內部的真空閥4、接地斷路部5、母線連接用套筒3、電纜連接用套筒8所構成。

真空閥4是在固定側陶瓷絕緣筒10A、活動側陶瓷絕緣筒10B、固定側端板11A及活動側端板11B所構成的真空容器內，配備有從電弧保護固定側電極12A、活動側電極12B、與固定側電極12A連接的固定側支架13A、與活動側電極12B連接的活動側支架13B及陶瓷絕緣筒用的電弧屏蔽14。固定側支架13A是與電纜連接用套筒中心導體8A連接，形成可對負載側供應電力。又，活動側配置有實現活動側支架13B活動用的波紋管15。真空閥4是藉連接於活動端側板11B與活動側支架13B的波紋管15一邊維持著內部的真空並使得活動側電極12B、活動側支架13B可在軸向移動，藉此切換投入截斷狀態。

接地斷路部5，具備：透過母線連接用套筒中心導體3A連接於母線側的套筒側固定電極20；形成接地電位的接地側固定電極21；及位在該等中間，透過撓性導體22 與真空閥4側的活動側支架13B電連接的中間固定電極23，內部為空氣絕緣。又，該等各固定電極是配置成直線形，內徑皆是相等。接地斷路部活動電極24是相對於該等各固定電極在接地斷路部5內成直線形移動，可切換閉暨斷路暨接地的3位置。接地斷路部活動電極24是連結在與第1圖表示操作裝置7的操作機構連接的接地斷路部用空氣絕緣操作桿25。並且，接地斷路部活動電極24之中，以彈簧接點26構成與上述各固定接點接觸的部位，藉此不會妨礙接地斷路部活動電極24的活動，並藉彈力可確實地實現接觸。

第2圖的轉換器單元6，係由：具有可自由接離的至少一對接點的真空閥4；設置在大氣中，呈直線形在3位置位移的接地斷路部活動電極24；具備使接地斷路活動電極24在關閉位置透過接地斷路部活動電極24形成電導通的套筒側固定電極20與中間固定電極23，及使接地斷路活動電極24在接地位置透過接地斷路部活動電極24形成與中間固定電極23導通的接地側固定電極21的接地斷路部5；連接於真空閥4的固定側電極12A、固定側支架13A的電纜連接用套筒8；連接於接地斷路部5的套筒側固定電極20的母線連接用套筒3；連接著接地斷路部5的中間固定電極23與真空閥4的活動側的撓性導體22；機械式連接於真空閥4的活動側電極12B、活動側支架13B的真空閥用空氣絕緣操作桿17；及機械式連接於接地斷路部活動電極24的接地斷路部用空氣絕緣操作桿25所 構成，並以固體絕緣物30將真空閥4與接地斷路部用套筒側固定電極20與母線連接用套筒3與電纜連接用套筒8成一體地注模。

母線連接用套筒3是以固體絕緣物30包覆母線連接用套筒中心導體3A的周圍，並且，電纜連接用套筒8是以固體絕緣物30包覆電纜連接用套筒中心導體8A的周圍所構成。

接著，使用第3圖至第6圖說明購成本發明開關裝置之一實施形態的轉換器單元6的動作。第3圖是說明第2圖所示轉換器單元之截斷狀態的動作用的縱剖面圖，第4圖為說明第2圖所示轉換器單元之斷路狀態的動作用的縱剖面圖，第5圖為說明第2圖所示轉換器單元之接地前期狀態的動作用的縱剖面圖，第6圖為說明第2圖所示轉換器單元之接地狀態的動作用的縱剖面圖。第3圖至第6圖中，與第1圖及第2圖表示符號相同的符號為相同部份或相當的部份，因此省略其部份的說明。

第3圖是表示轉換器單元6的截斷狀態。第2圖表示轉換器單元6的投入狀態是從母線連接用套筒3經由接地斷路部5、真空閥4將負載電流通電於電纜連接用套筒8。其狀態下在連接於電纜連接用套筒8的負載側產生短路而有大的事故電流流動的場合，如第3圖表示截斷真空閥4藉以截斷事故電流。

第4圖是表示轉換器單元6的斷路狀態。接地斷路部活動電極24與套筒側固定電極20、接地斷路部活動電極 24與接地側固定電極21皆沒有導通，並且從接地斷路部活動電極24與套筒側固定電極20的間隙大，到接地斷路部活動電極24與接地側固定電極21的間隙變小的位置為止，使接地斷路部活動電極24在紙面下方(即，框體1的下方，以下稱紙面下方)驅動藉此形成斷路狀態。

此時，母線連接用套筒3與電纜連接用套筒8之間是以真空閥4與接地斷路部5的2點形成斷路，所以可靠度高。又，設計使接地斷路部活動電極24與接地側固定電極21之間的耐電壓性低於真空閥4的固定側電極12A與活動側電極12B之間的耐電壓性，可獲得優先接地的高可靠構造。

第5圖是表示轉換器單元6的接地前期狀態。如圖表示，使接地斷路部活動電極24在紙面下方驅動至接地斷路部活動電極24與接地側固定電極21接觸的位置為止，藉以使接地斷路部活動電極24、撓性導體22及活動側電極12B形成接地電位，對真空閥4內的電極間施加與負載側的電位差。

第6圖是表示轉換器單元6的接地狀態。從第5圖表示之轉換器單元6的狀態，進一步投入真空閥4，藉以使電纜連接用套筒8經由真空閥4、撓性導體22、中間固定電極23、接地斷路部活動電極24、接地側固定電極21而接地。此時，電纜連接用套筒8即使為通電狀態，最終的投入動作是以真空閥4進行，所以對接地斷路部5不要求短路電流投入容量。

為使轉換器單元6從接地狀態再次恢復到投入狀態，設真空閥4內為截斷狀態，隨後，移動接地斷路部活動電極24，使彈簧接點26與套筒側固定電極20接觸，隨後在真空閥4內投入活動側電極12B。

接著，使用第1圖、第7圖及第8圖說明具備上述轉換器單元6之轉換器區隔部1b的構成。第7圖是表示構成本發明開關裝置之一實施形態的轉換器單元的背面圖，第8圖是表示構成本發明開關裝置之一實施形態的轉換器單元的部份透視側面圖。第7圖及第8圖中，與第1圖及第6圖表示符號相同的符號為相同部份或相當的部份，因此省略其部份的說明。

轉換器區隔部1b，在該例中已說明是將具備真空閥(真空截斷斷路器)4、接地斷路部(空氣接地轉換器)5的轉換器單元6及操作裝置7組裝於框體成準密閉構造的箱體的構成，但轉換器單元6為相分離構造與框體1的前面正交並設有3個，並在相間配置未圖示的遮蔽層，可抑制相間短路事故的產生(參閱第7圖)。

在接近轉換器單元6的框體1的前側，配置有驅動方向為上下方向(第1圖及第8圖的上下方向)之真空閥4用的驅動部40及接地斷路部5用的驅動部41。該等的驅動部40、41是分別透過操作機構42、43連結於真空閥用空氣絕緣操作桿17及接地斷路部用空氣絕緣操作桿25。驅動部40、41與操作機構42、43構成操作裝置7。

上述的轉換器單元6、驅動部40、41及操作機構42 、43等的機器是如第7圖及第8圖表示，配置在具有濾器71的準密閉構造所形成的箱體100內。

構成轉換器區隔部1b的箱體100，具備：底構件51；分別設置於該底構件51的左右側部的側構件52、52；以背面上下連結該等側構件52、52的上部背面構件53a、下部背面構件53b；設置在底構件51前面部的前面構件54；及形成頂部的頂板構件55。各構件51、52、53、54、55是以接地金屬板所形成，分別藉螺栓暨螺帽等透過墊圈等緊密固定成固體。

上述的側構件52、52是以對應真空閥4及接地斷路部5側部的第1側構件52a，及對應驅動部40、41的第2側構件52b所構成。

如第7圖及第8圖表示，在構成轉換器區隔部1b的箱體100的下部背面構件53b設有排吸氣口70。在排吸氣口70的箱體100內側設有濾器71。該濾器71是由容許內外空氣的通過但阻止油水份的粒子通過的多孔膜的構件所構成，轉換器區隔部1b僅透過該排吸氣口70與濾器71與電纜區隔部1c連通，而與其他區隔部的母線區隔部1a或控制區隔部1d不連通。構成濾器71的多孔膜具有多數的微小貫穿孔，雖容許空氣的通過但阻止油水份粒子的通過。亦即，轉換器區隔部1b是形成容許空氣通過但阻止油水份粒子通過的準密閉構造，轉換器區隔部14內的壓力為負的場合，從電纜區隔部1c通過濾器71導入空氣，但可防止油水份與塵埃等異物的侵入。

為了從塵埃等保護配置在轉換器區隔部1b的高壓機器的轉換器單元6，濾器71具有0.1微米或其以下的氣孔徑。轉換器區隔部1b可藉濾器71來呼吸，但此濾器不使塵埃通過，因此可由塵埃保護轉換器單元6與操作裝置7。濾器71是僅通過空氣，例如有(GORE-TEX(高泰可斯)，註冊商標)等。

又，在構成轉換器區隔部1b的箱體100的第1側構件52a、52a的內部側設有吸放濕構件72、72。吸放濕構件72以具備高吸濕性與迅速的吸濕速度為佳。

接著，說明上述本發明開關裝置之一實施形態的動作。

濾器71是使準密閉構造的箱體100的內外氣循環，防止箱體100內的結露。其結果，可確保箱體100內之接地斷路部(空氣接地轉換器)5的可靠度。

又，吸放濕構件72是在箱體100內部中濕度上升時迅速地吸收水份，相反地濕度下降乾燥時迅速釋出水份，將隨著溫度變化而產生的相對濕度變化控制在一定的濕度範圍。其結果，例如可防止因箱體100內急速的溫度變化所產生的結露。

亦即，構成轉換器區隔部1b的箱體100內的結露是飽和水蒸氣量多的高溫空氣一旦被冷卻，不能存留在空氣中的剩餘水蒸氣會變成水滴，例如會產生於構成轉換器單元6的接地斷路部用空氣絕緣操作桿25等或箱體100的內壁等的現象，為防止此一結露，有使得未含有塵埃等清 潔的內外氣循環，或迅速除去剩餘水蒸氣的必要。

根據上述本發明的開關裝置之一實施形態，由於設收納轉換器單元6的接地斷路部(空氣接地轉換器)5的箱體100為準密閉構造，所以可防止塵埃的混入。其結果，可提供即使採用空氣絕緣，仍可獲小型化並確保高可靠度的開關裝置。

又，根據上述本發明的開關裝置之一實施形態，藉著安裝有容許空氣的通過但阻止油水份的粒子通過的濾器71的排吸氣口70，設箱體100為準密閉構造，所以可防止塵埃的混入，並藉著來自電纜區隔部1c流入的空氣，可冷卻箱體100內產生的熱。其結果，可提供即使採用空氣絕緣，仍可獲小型化並確保高可靠度的開關裝置。

另外，根據上述本發明的開關裝置之一實施形態，由於設有控制箱體100內部的急速溫度變化時之濕度的吸放濕構件72，所以可防止因轉換器區隔部1b的急速溫度變化所產生的結露。其結果，可提供即使採用空氣絕緣，仍可獲小型化並確保高可靠度的開關裝置。

再者，上述的實施形態中，箱體100的排吸氣口70雖設置在下部背面構件53b，但不限於此。也可設置在上部背面構件53a等。並在上述實施形態中，吸放濕構件72雖設置在箱體100的第1側構件52a、52b的內部側，但不限於此。只要是箱體100的內部側，任意處皆可。

另外，上述的實施形態中，針對在箱體100內設置吸放濕構件72，箱體100的排吸氣口70設置濾器71的例 已作說明，但是在箱體100的溫度、濕度不急速變化的環境下使用的場合，可省略吸放濕構件72。

此外，雖未在本文中進行詳細說明，但例如針對操作器之間的聯動裝置等的構造，圖示中也僅是實施的較佳例，以發明的樣態不受限於此為主旨。

1‧‧‧框體

1a‧‧‧母線區隔部

1b‧‧‧轉換器區隔部

1c‧‧‧電纜區隔部

1d‧‧‧控制區隔部

2‧‧‧接地金屬線

3‧‧‧母線連接用套筒

4‧‧‧真空閥(真空截斷斷路器)

5‧‧‧接地斷路部(空氣接地轉換器)

6‧‧‧轉換器單元

7‧‧‧操作裝置

8‧‧‧電纜連接用套筒

12A‧‧‧固定側電極

12B‧‧‧活動側電極

14‧‧‧電弧屏蔽

15‧‧‧波紋管

17‧‧‧真空閥用空氣絕緣操作桿

20‧‧‧套筒側固定電極

21‧‧‧接地側固定電極

22‧‧‧撓性導體

23‧‧‧中間固定電極

24‧‧‧接地斷路部活動電極

25‧‧‧接地斷路部用空氣絕緣操作桿

70‧‧‧排吸器口

71‧‧‧濾器

72‧‧‧吸放濕構件

100‧‧‧箱體

第1圖是以部份剖面表示本發明開關裝置之一實施形態的側視圖。

第2圖是表示構成本發明開關裝置之一實施形態的轉換器單元的縱剖視圖，表示投入狀態的圖。

第3圖為第2圖所示轉換器單元之截斷狀態的動作說明用的縱剖面圖。

第4圖為第2圖所示轉換器單元之斷路狀態的動作說明用的縱剖面圖。

第5圖為第2圖所示轉換器單元之接地前期狀態的動作說明用的縱剖面圖。

第6圖為第2圖所示轉換器單元之接地狀態的動作說明用的縱剖面圖。

第7圖是表示構成本發明開關裝置之一實施形態的轉換器單元的背面圖。

第8圖是表示構成本發明開關裝置之一實施形態的轉換器單元的部份透視側面圖。

1‧‧‧框體

1a‧‧‧母線區隔部

1b‧‧‧轉換器區隔部

1c‧‧‧電纜區隔部

1d‧‧‧控制區隔部

1e‧‧‧前門扉

1f‧‧‧面板

2a‧‧‧底板

2b‧‧‧頂板

2c‧‧‧接地金屬板

2d‧‧‧接地金屬板

3‧‧‧母線連接用套筒

4‧‧‧真空閥(真空截斷斷路器)

5‧‧‧接地斷路器(空氣接地轉換器)

6‧‧‧轉換器單元

7‧‧‧操作裝置

8‧‧‧電纜連接用套筒

17‧‧‧真空閥用空氣絕緣操作桿

25‧‧‧接地斷路部用空氣絕緣操作桿

40、41‧‧‧驅動部

42、43‧‧‧操作機構

100‧‧‧箱體

Claims (9)

1. 一種開關裝置，其特徵為，具備：以接地金屬板區隔，具有：位在中央部的母線區隔部、位於該母線區隔部下方的轉換器區隔部、位在背面側的電纜區隔部及位於前面側的控制區隔部的框體，及設置在上述轉換器區隔部的空氣絕緣接地斷路部及其操作裝置，構成可使上述轉換器區隔部與上述框體分離，並容許空氣的通過但阻止油水份的粒子通過的準密閉構造的箱體。
2. 如申請專利範圍第1項記載的開關裝置，其中，上述準密閉構造的箱體，具備容許內外空氣的通過但阻止油水份的粒子通過的多孔膜所成的濾器構件。
3. 如申請專利範圍第2項記載的開關裝置，其中，上述準密閉構造的箱體是在背面側具備安裝有上述濾器構件的排吸氣口，可連通上述電纜區隔部與內外的空氣。
4. 如申請專利範圍第1項記載的開關裝置，其中，在上述準密閉構造的箱體內，具備內部的濕度上升時吸收水份，並在濕度下降時放出水份的吸放濕構件。
5. 如申請專利範圍第2項記載的開關裝置，其中，在上述準密閉構造的箱體內，具備內部的濕度上升時吸收水份，並在濕度下降時放出水份的吸放濕構件。
6. 如申請專利範圍第3項記載的開關裝置，其中，在上述準密閉構造的箱體內，具備內部的濕度上升時吸收水份，並在濕度下降時放出水份的吸放濕構件。
7. 如申請專利範圍第4項至第6項中任一項記載的開關裝置，其中，上述吸放濕構件是設置在構成上述準密閉構造的箱體之側構件的內部側。
8. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項記載的開關裝置，其中，上述母線區隔部、上述電纜區隔部及上述控制區隔部雖是彼此獨立，但各區隔部之間連通著空氣。
9. 如申請專利範圍第7項記載的開關裝置，其中，上述母線區隔部、上述電纜區隔部及上述控制區隔部雖是彼此獨立，但各區隔部之間連通著空氣。