TWI501280B - Switchgear - Google Patents

Description

開關裝置

本發明為有關採用滑動通電方式之開關裝置。

開關裝置為配置在電力系統內的機器，利用可動導體相對於固定導體變更位置之方式，進行迴路的切換。接著，有種滑動通電方式，其利用相對於固定導體可動導體滑動在內側或是外側的方式，進行固定導體與可動導體的接觸。在此，作為有關滑動通電的例子，有例如記載於專利文獻1或專利文獻2之技術。

於專利文獻1及專利文獻2中，記載著：於軸方向滑動配置在同軸上之一對導體並使其移動而嵌合，透過導電性的彈簧接觸件把一對的導體予以通電之接觸件裝置。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特開2008-204634號專利公報

〔專利文獻2〕日本特開2008-204635號專利公報

但是，開關裝置為反覆進行迴路的切換之裝置。不管是專利文獻1或專利文獻2所記載的樣態中，在採用滑動通電方式的情況下，因為在固定導體的接觸部、與設置在可動導體之彈簧接觸件之間進行插拔，反覆進行滑動動作的緣故，磨耗到施作在與彈簧接觸件接觸的固定導體的接觸部表面之鍍覆料。磨耗剝離，係因為每次開閉動作都有所進展，最終導致導體的母材露出。導體的母材露出的話，於每次開閉動作接點的接觸狀態產生變化，固定導體與彈簧接觸件之接觸阻抗會不安定且漸增，恐怕會導致接觸部的溫度上升。亦即，抑制鍍覆料的磨耗，會使得接觸部進而開關裝置本身的可靠性提升。

本發明乃是有鑑於上述事項，其目的在於提供使可靠性提升之開關裝置。

為了解決上述課題，有關本發明之開關裝置，係具備：固定導體；可動導體，其與該固定導體對向，同時相對於該固定導體滑動在內側或是外側，來進行接觸或是開放分離；彈簧接觸件，是設在前述固定導體或是前述可動導體之任意其中一方；伸出部，是設在前述固 定導體或是前述可動導體之另一方，前述固定導體與前述可動導體接觸時，相對於前述可動導體的可動軸方向而略垂直的方向上伸出到前述其中一方的導體側；以及接觸部，其施以鍍覆料；該接觸部，係形成在比前述伸出部更靠近裡側，且前述固定導體與前述可動導體接觸時，在比起前述伸出部前述略垂直的方向之前述其中一方的導體開始起算的距離變大的位置，形成前述接觸部。

根據本發明，可以提供有使可靠性提升之開關裝置。

1‧‧‧金屬容器

2‧‧‧固體絕緣物

3‧‧‧真空閥

4‧‧‧接地斷路部

5‧‧‧母線側主迴路導體

6‧‧‧母線用纜線套

7‧‧‧負載側主迴路導體

8‧‧‧負載用纜線套

9A‧‧‧固定側陶瓷絕緣筒

9B‧‧‧可動側陶瓷絕緣筒

10A‧‧‧固定側端板

10B‧‧‧可動側端板

11A‧‧‧固定側電極

11B‧‧‧可動側電極

12A‧‧‧固定側保持件

12B‧‧‧可動側保持件

13‧‧‧電弧遮蔽件

14‧‧‧波紋管

15‧‧‧波紋管遮蔽件

17‧‧‧真空閥操作桿

18A‧‧‧接地斷路部母線側固定導體

18B‧‧‧接地斷路部接地側固定導體

18C‧‧‧接地斷路部中間固定導體

19‧‧‧可撓性導體

20‧‧‧接地斷路部可動導體

21‧‧‧彈簧接觸件安裝用溝

22A、22B‧‧‧彈簧接觸件

23‧‧‧接地斷路部操作用絕緣桿

24A、24B、34A、44A、54‧‧‧段差

25、49A、53‧‧‧伸出部

26‧‧‧接觸部

35、45‧‧‧固定導體前端部

40‧‧‧可動導體前端部

50‧‧‧斜坡

〔圖1〕為表示有關實施例1之開關裝置的通電狀態之剖視圖。

〔圖2〕為表示有關實施例1之開關裝置的接地準備狀態之剖視圖。

〔圖3〕為有關實施例1的接地斷路部的可動導體與母線側固定導體的放大圖，乃是表示開放分離狀態之圖。

〔圖4〕為有關實施例1的接地斷路部的可動導體與母線側固定導體的放大圖，乃是表示接觸狀態之圖。

〔圖5〕為表示在有關實施例1的開關裝置中，把彈簧接觸件設在固定導體側的情況之圖。

〔圖6〕為有關圖5的接地斷路部的可動導體與母線側固定導體的放大圖，乃是表示開放分離狀態之圖。

〔圖7〕為有關圖5的接地斷路部的可動導體與母線側固定導體的放大圖，乃是表示接觸狀態。

〔圖8〕為有關實施例2的接地斷路部的可動導體與母線側固定導體的放大圖，乃是表示開放分離狀態之圖。

〔圖9〕為有關實施例3的接地斷路部的可動導體與母線側固定導體的放大圖，乃是表示開放分離狀態之圖。

〔圖10〕為表示放大有關實施例4的接地斷路部的可動導體與母線側固定導體的接觸部附近之圖。

以下，在實施本發明的基礎上使用各圖說明有關適合的實施例。尚且，下述終歸倒底只不過是實施例，本發明的實施樣態並不限定在下述實施例這一點是不言而喻的。

〔實施例1〕

關於實施例1，使用圖1至圖7說明之。於圖1及圖2所表示的樣態中，有關本實施例之開關裝置，是以設有：利用環氧樹脂等的固體絕緣物2來整體鑄型到接地中的金屬容器1的內部之真空閥3、接地斷路部4、利用母線側主迴路導體5所構成之母線用纜線套6、以及利用負載側主迴路導體7所構成之負載用纜線套8，來概略 構成。

真空閥3，係在利用固定側陶瓷絕緣筒9A、可動側陶瓷絕緣筒9B、固定側端板10A及可動側端板10B所構成的真空容器內，配置了固定側電極11A、可動側電極11B、與固定側電極11A連接之固定側保持件12A、與可動側電極11B連接之可動側保持件12B、以及因電弧而用以保護固定側陶瓷絕緣筒9A與可動側陶瓷絕緣筒9B之電弧遮蔽件13；固定側保持件12A，係與負載側主迴路導體7連接而可以供給電力給負載。

還有，於可動側，配置波紋管14而可以讓可動側保持件12B可動。真空閥1，係藉由可動側端板10B與連接到可動側保持件12B之上述波紋管14，可以一邊維持內部的真空一邊可以驅動可動側電極11B、可動側保持件12B在軸方向，經此，切換可動側電極11B與固定側電極11A的投入與遮斷。

還有，於波紋管14與可動側電極11B的連接部附近，為了因為開閉時的電弧等而保護波紋管14，設有波紋管遮蔽件15，也可以一併緩和波紋管端部之電場的集中。

尚且，可動側電極11B，係連結到與未圖示之操作機構連接之真空閥操作桿17，而可以驅動。

另一方面，接地斷路部4，係把介隔著母線側主迴路導體5而連接到母線側之有底筒形狀的接地斷路部母線側固定導體18A、成為接地電位之無底筒形狀的接地 斷路部接地側固定導體18B、位置在該些的中間並介隔著可撓性導體19與真空閥側的可動側保持件12B電性的連接之無底筒形狀的接地斷路部中間固定導體18C、在這些各固定導體的筒形形狀內進行驅動於直線上之圓柱形狀的接地斷路部可動導體20、以及安裝在設於接地斷路部可動導體20的兩端部附近之彈簧接觸件安裝用的溝21A、21B之環狀的彈簧接觸件22A、22B，配置在同軸上而構成；內部為氣斷絕緣。尚且，關於本實施例之接地斷路部可動導體20與各固定導體，是使用銅材、或是鋁材，但並不限定在相關材質。

還有，接地斷路部可動導體20，係介隔著接地斷路部可動導體驅動手段亦即接地斷路部操作用絕緣桿23，連接到操作器(未圖示)，以相對於各固定導體接地斷路部可動導體20在接地斷路部內驅動於直線上的方式，可以切換到通電待機狀態(或是真空閥投入的話，為通電狀態)、斷路狀態、接地狀態(或是在真空閥內為打開的話，為接地準備狀態)。還有，各固定導體18A、18B、18C的內徑，係設定成比接地斷路部可動導體20的外徑還要大。

還有，於接地斷路部4之各固定導體與接地斷路部可動導體20與彈簧接觸件22A、22B的表面，為了防止因氧化等的表面變質以致導通不良，事先施以鍍銀處理，可以達成安定的大電流通電。

在於圖3所表示樣態之本實施例中，固定導 體18A、18B、18C與接地斷路部可動導體20接觸時，相對於接地斷路部可動導體20的可動軸方向而略垂直的方向內，把伸出到(具有彈簧接觸件)接地斷路部可動導體20側的伸出部25設在固定導體18A、18B、18C。還有，比起伸出部25，更在所謂的固定導體18A、18B、18C與接地斷路部可動導體20開放分離時之接地斷路部可動導體20側，也就是在可動軸方向相反側(裡側)，具有接觸部26。於上述的樣態在固定導體18A、18B、18C的表面事先施以鍍銀處理，也在接觸部26的表面施以鍍銀。接著於可動軸方向上，在伸出部25與接觸部26之間，從伸出部25朝向接觸部26，形成段差24A(在伸出部靠近到可動導體的側，接觸部從可動導體開始遠離的段差)。

還有，從伸出部25朝向可動導體20側，徐徐地擴大相對於可動導體20的可動軸方向而略垂直的方向的徑。此乃是，形成在固定導體與彈簧接觸件的接觸時徐徐地加強摩擦力的樣子，可以緩和摩擦力急遽增加。

有關構成上述樣態之開關裝置，說明有關迴路切換時的動作。圖1係真空閥3及接地斷路部4全都投入的狀態，電性連接：母線側固定導體18A-安裝到母線側固定導體側之彈簧接觸件22A-可動導體20-安裝到接地側固定導體側之彈簧接觸件22B-中間固定導體18C。圖2為接地位置的準備階段，接地斷路部4係切換到接地位置，但真空閥3的固定側電極11A與可動側電極11B開放分離，負載側沒有接地。從該狀態，以投入真空閥3 內的可動側電極11B的方式，電性連接到真空閥3的固定側電極11A之負載側接地。作為有關本實施例之開關裝置，除了投入狀態、接地狀態、接地準備狀態，是可以切換：真空閥3及接地斷路部4之可動側電極11B或可動導體20全都從固定側電極11A或接地斷路部4的固定導體18A、18B、18C打開之斷路狀態、接地斷路部4的可動導體20與固定導體18A、18C電性連接但僅真空閥3打開之遮斷狀態(或是通電待機狀態)。在本說明書中，省略說明有關全部的狀態之切換動作。

在從圖1轉移到圖2的狀態方面，除了真空閥3的可動側電極11B，有必要使接地斷路部4的可動導體20可動。有關接地斷路部4，各固定導體的內徑設定成比可動導體20的外徑還要大，可動導體20可以滑動在各固定導體的筒形形狀內(不管有底或無底)。

使用圖3及圖4說明有關固定導體18A、18B、18C與可動導體20的滑動動作。在此，使用固定導體18A作為固定導體中的代表來進行說明。但是，有關其他的固定導體18B、18C也具備同樣的構造，可以進行磨耗抑制。

在不具備有關本實施例之機構的情況下，於接地斷路部4從斷路狀態轉移到通電待機狀態之際，如上述般，驅動可動導體20到母線側固定導體18A側的話，安裝在可動導體20的母線側固定導體18A側的彈簧接觸件22A最初接觸到母線側固定導體18A的前端部，一邊 擠壓一邊插入，且滑動在母線側固定導體18A的內面，停止在通電用之既定的位置。彈簧接觸件22A接觸到了母線側固定導體18A的前端緣部之後瞬間的摩擦力因一連串的插拔滑動動作而變得最大。

在此，彈簧接觸件22A，乃是把具有彈性之線材捲繞成螺旋狀，為形成圓環狀者，線材的直徑從固定導體18來看是非常的細，對固定導體18而言為一種突起物。

為此，母線側固定導體18A之前端部的鍍銀，發生了彈簧接觸件22A的線材機械性刮削之磨耗剝離。接著，發生在母線側固定導體18A的前端部之磨耗剝離，一直進行到母線側固定導體18A的內面之彈簧接觸件22A的停止位置。該磨耗剝離，係母線側固定導體18A與彈簧接觸件22A的滑動，亦即，因反覆的開閉動作而徐徐地進展的緣故，最終露出了母線側固定導體18A的母材，可惜有增加母線側固定導體18A與彈簧接觸件22A的接觸阻抗的可能性。

另一方面，在本實施例中，於伸出部25與接觸部26之間，從伸出部25朝向接觸部26，形成段差24A，是在插拔滑動動作內從前端部到伸出部25為止可以負擔摩擦力最大的部位；相對於比段差24A更裡側的接觸部26，因為可以以比沒有設有段差24A情況下的摩擦力還要小的摩擦力來進行滑動的緣故，可以抑制鍍覆料的磨耗剝離。藉此，可以長時間維持安定的低接觸阻抗，可以 防止通電部的溫度上升等，可提升可靠性。

更進一步，在本實施例中，如圖1至圖4所表示般，是說明有關把彈簧接觸件22A、22B安裝到可動導體20，在接地斷路部之各固定導體的內面設有段差之例；但是如圖5至圖7所表示般，於接地斷路部之各固定導體安裝彈簧接觸件52，在接地斷路部可動導體的端部附近設有伸出部53，比伸出部53還要更裡側(在可動軸方向從固定導體開始遠離的側)設有段差54，且在比段差54還要更裡面設有接觸部55的場合，也可以得到同樣的效果。圖5至圖7，係除了顛倒了設有彈簧接觸件52的導體，與顛倒了設有伸出部53及接觸部55的導體以外皆為相同的緣故，故省略詳細說明。

亦即，彈簧接觸件可設在固定導體或是可動導體之其中任一者，於另一方的導體設有伸出部，在比伸出部還要更裡側設有接觸部的話，摩擦力是因為固定導體與可動導體的相對運動所產生的緣故，可以得到同樣的效果。

以設在沒有設有彈簧接觸件的導體處，並把固定導體與可動導體之接觸時的位置關係作為基準的話，伸出部指的是伸出到相對於可動導體的可動軸方向為略垂直的方向中具有彈簧接觸件之導體側者。

所謂比伸出部還要更裡側，要換句話說的話，就是相當於：把固定導體與可動導體之開放分離時的兩者的位置關係作為基準，在可動導體的可動軸方向上， 比起伸出部，還要更往具備彈簧接觸件的導體之相反側。

還有在本實施例中，是說明有關可動導體滑動在固定導體的內側之情況，但也是考慮到可動導體滑動在固定導體的外側之情況。

還有，在本實施例中，是說明了有關在伸出部與接觸部之間設有段差之情況，但也不盡然得限定是段差，把固定導體與可動導體之接觸時的位置關係作為基準，在比起伸出部相對於可動軸而略垂直的方向之可動導體開始起算的距離變大的位置形成接觸部的話，以伸出部來承受在插拔滑動動作內摩擦力最大的部位，可以減低施加在接觸部的摩擦力。藉此，可以提升可靠性。

接著，作為在比起伸出部相對於可動軸而略垂直的方向之可動導體開始起算的距離變大的位置形成接觸部之段差以外的具體的樣態，考慮到有讓該略垂直的方向的徑從伸出部朝向接觸部變化之構造。作為變化的方法，在可動導體滑動在固定導體的內側之情況下，略垂直的方向的徑為從伸出部朝向接觸部一連貫減少的方向的話為佳，在可動導體滑動在固定導體的外側之情況下，為一連貫增加的方向的話為佳。在後述的實施例說明其中一樣態。

〔實施例2〕

有關實施例2是使用圖8進行說明。尚且，與實施例1重複之處省略說明，僅說明與實施例1相異之 點。有關在實施例1所說明的點係包含種種的代替方案，對本實施例而言全都可以適用。

在實施例1之開關裝置中，涵蓋固定導體整體是使用相同材料，但具有有關本實施例之圖8所表示的接觸件構造之開關裝置，從母線側固定導體28A的前端部一直到段差34A為止的部分，是以與接地斷路部之各固定導體內的其他部位的摩擦係數相比，其摩擦係數更小的材料所形成。經由該構成，也可以抑制安裝在可動導體20之母線側固定導體28A側之彈簧接觸件22A接觸到母線側固定導體28A的前端部後瞬間的摩擦力，其結果，可以減低連接到接地斷路部可動導體20的操作器(未圖示)的驅動力的緣故，可以圖求操作器的小型化、輕量化。當然，不能僅就形成段差部，且從前端部到段差34A設了有關本實施例的材料，就說是與實施例1相比較，施加到接觸部的摩擦力就變得比較大。本實施例是可以發揮實施例1的效果，更進一步也可以抑制彈簧接觸件22A接觸到母線側固定導體28A的前端部後瞬間的摩擦力。

尚且，就算是把從母線側固定導體28A的前端部到段差34A為止的材料涵蓋到內部而不使其相異之下，也在僅把從母線側固定導體28A的前端部到段差34A為止的表面變更成摩擦係數小的材料之場合，或是僅把母線側固定導體28A的前端部的表面變更成摩擦係數小的材料之場合，都可以得到同樣的效果。

尚且，在本實施例中，是以有關母線側固定導體28A與彈簧接觸件22A所滑動的部位為代表進行說明，但有關於與所謂接地斷路部中間固定導體、接地斷路部接地固定導體之其他的滑動之導體，是不用重複說明，也可以同樣適用。

〔實施例3〕

有關實施例3是使用圖9進行說明。尚且，與上述各實施例重複之處省略說明，特別僅說明與實施例2相異之點。有關在各實施例所說明的點係包含種種的代替方案，對本實施例而言全都可以適用。

在實施例2之開關裝置中，涵蓋到可動導體整體是使用相同材料，但有關本實施例之如圖9所表示之具有接觸件構造之開關裝置，係對從母線側固定導體38A之前端部到段差44A為止的部分、以及可動導體30的前端部(從彈簧接觸件22A起靠固定導體側)，使用比接地斷路部之各固定導體的摩擦係數還要小的摩擦係數之材料，特別是使用絕緣物45(固定導體側的絕緣物)、40(可動導體側的絕緣物)。

經由採用該構成，加上實施例2的效果，可以更進一步抑制安裝在可動導體20的彈簧接觸件22A接觸到母線側固定導體18A的前端部之後瞬間的摩擦力，可以更進一步減低連接到可動導體20的操作器(未圖示)的驅動力。因此，圖求有操作器的更小型化、更輕量化。

還有，利用對固定導體及可動導體的前端部使用絕緣物40、45的方式，可以緩和導體前端的電場的緣故，所以提升了開關裝置為斷路狀態時之固定導體與可動導體之間的耐絕緣能力。該結果，與對各導體的前端不使用絕緣物之情況相比較，因為即便縮短斷路狀態時的可動導體30與母線側固定導體38A的距離也可以維持耐絕緣性的緣故，是可以小型化開關裝置以及伴隨著小型化之輕量化。

尚且，即便對母線側固定導體38A與可動導體30前端部整體的材質不使用絕緣物，而對母線側固定導體38A的前端部與可動導體30的前端部的表面施以絕緣物化的話，也可以得到同樣的效果。

尚且，也在本實施例中，是以有關母線側固定導體38A與彈簧接觸件22A所滑動的部位為代表進行說明，但有關於與所謂接地斷路部中間固定導體、接地斷路部接地固定導體之其他的滑動之導體，也不用重複說明，可以同樣適用。

〔實施例4〕

有關實施例4是使用圖10進行說明。尚且，與上述各實施例重複之處省略說明，特別僅說明與實施例1相異之點。在實施例1中於伸出部與接觸部之間設有段差，但在本實施例中取代掉段差，設有讓相對於可動導體的可動軸方向而略垂直的方向上的固定導體48的徑成為 從伸出部朝向接觸部一連貫減少的方向的樣子之斜坡50。關於在這些以外的特點方面，有關在各實施例所說明的點係包含種種的代替方案，對本實施例而言包含任意組合全都可以適用。

設有讓相對於可動軸方向而略垂直的方向上的固定導體48A的徑成為從伸出部朝向接觸部一連貫減少的方向的樣子之斜坡50後，在從通電待機狀態轉移到斷路狀態的情況下(使可動導體從固定導體開放分離的情況)，彈簧接觸件22A滑動在母線側固定導體48A的內面，接觸到比伸出部49A更裡側的斜坡50，之後，擠壓僅該斜坡50的高度份，然後拔出。其結果，與設有段差的情況相比較，施加在彈簧接觸件22A的鍍銀因斜坡50而可以抑制磨耗剝離的量的緣故，即便面對多次數的開閉動作，也可以維持安定的低接觸阻抗。

在本實施例中，是說明了在讓相對於可動軸方向而略垂直的方向上的固定導體48的徑成為從伸出部朝向接觸部一連貫減少的方向的樣子之結構中，具備斜坡50之情況，但不僅一次函數般的傾斜，也可以是例如具有曲率減少之結構等。

在上述各實施例中舉例說明使用鍍銀的情況，但覆蓋接觸部表面的鍍覆料不限於鍍銀這一點是不言而喻的。其相關的相異點，不為在本發明中關係到本質的點。

還有在上述各實施例中舉例說明接地斷路部 的情況，但本發明的適用對象並不限於接地斷路部這一點是不言而喻的。具有滑動通電機構之開閉器一般可以適用。

尚且，本發明並不限定於上述的實施例，包含有各式各樣的變形例。例如，上述的實施例係為了容易理解地說明本發明而詳細說明，未必會限定在具備已說明之全部的構成。又，可以把某一實施例的構成的一部分置換到另一實施例的構成，還有，亦可在某一實施例的構成加上另一實施例的構成。又，有關各實施例的構成的一部分，是可以追加、刪除、置換其他的構成。

18A‧‧‧接地斷路部母線側固定導體

20‧‧‧接地斷路部可動導體

21A‧‧‧溝

22A‧‧‧彈簧接觸件

24A‧‧‧段差

25‧‧‧伸出部

26‧‧‧接觸部

Claims (9)

1. 一種開關裝置，係具備：固定導體；可動導體，其與該固定導體對向，同時相對於該固定導體滑動在內側或是外側，來進行接觸或是開放分離；彈簧接觸件，是設在前述固定導體或是前述可動導體之任意其中一方；伸出部，是設在前述固定導體或是前述可動導體之另一方，前述固定導體與前述可動導體接觸時，相對於前述可動導體的可動軸方向而略垂直的方向上伸出到前述其中一方的導體側；以及接觸部，其施以鍍覆料；該接觸部，係形成在比前述伸出部更靠近裡側，且前述固定導體與前述可動導體接觸時，在比起前述伸出部前述略垂直的方向之前述其中一方的導體開始起算的距離變大的位置，形成前述接觸部。
2. 如請求項1之開關裝置，其中，於前述可動軸方向，在前述伸出部與前述接觸部之間形成段差。
3. 如請求項1之開關裝置，其中，於前述可動軸方向，前述伸出部與前述接觸部之間，從前述伸出部朝向前述接觸部，前述略垂直的方向的徑徐徐地變化。
4. 如請求項1至3中任一項之開關裝置，其中， 具有從前述伸出部朝向前述其中一方的導體側，前述略垂直的方向的徑徐徐地變化之另一方的部位。
5. 如請求項4之開關裝置，其中，前述伸出部，以及前述另一方的部位的表面，其動摩擦係數比前述接觸部的表面還要小。
6. 如請求項5之開關裝置，其中，於前述其中一方的導體，具有在比起前述彈簧接觸件更靠近前述另一方的導體側且朝向前述另一方的導體側前述略垂直的方向的徑徐徐地變化之其中一方的部位。
7. 如請求項6之開關裝置，其中，前述其中一方的部位的表面，係比起在前述其中一方的導體內且與前述彈簧接觸件相比更位在與前述另一方的導體為相反側的表面，其動摩擦係數更小。
8. 如請求項7之開關裝置，其中，前述動摩擦係數小的部位以絕緣物來形成。
9. 如請求項8之開關裝置，其中，前述固定導體係以固體絕緣物覆蓋其周圍，且與負載側電性連接；更進一步具備操作器；於前述可動導體，透過操作桿施加來自前述操作器的操作力；該可動導體與具有電流的遮斷功能之斷路器電性連接，透過該斷路器與母線側連接。