WO2019171707A1 - 開閉器 - Google Patents

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disconnector
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喬文 細野
深大 佐藤
拓哉 岡野
正典 宍戸
寛之 白井
誠一郎 西町
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株式会社日立産機システム
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    • H01H31/00Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H31/26Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch
    • H01H31/32Air-break switches for high tension without arc-extinguishing or arc-preventing means with movable contact that remains electrically connected to one line in open position of switch with rectilinearly-movable contact

Definitions

  • the present invention relates to a disconnector built in a switching device such as a switchgear, and more particularly, to a disconnector that can shorten an insulation distance as compared with the prior art.
  • Switch devices such as switch gears are configured by electrically connecting various switches such as a circuit breaker (CB), a disconnect switch (DS), and a ground switch (ES). Since the disconnecting switch built in the switchgear is opened and closed without load when the circuit breaker is open, the opening / closing speed may be low, and the controller is shared, and the disconnecting switch and ground switch are combined. As a result, downsizing of the entire switchgear has been attempted.
  • CB circuit breaker
  • DS disconnect switch
  • ES ground switch
  • the blade type that shares the mover of the disconnect switch and ground switch is suitable for miniaturization, but it is necessary to increase the insulation distance to cope with the high electric field due to the electric field concentration at the stator end of the disconnect switch. As a result, there is a problem that the switchgear incorporating the disconnector is enlarged.
  • the present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to improve both the manufacturing man-hour and the manufacturing cost by enabling the electric field at the end of the stator to be relaxed with a simple configuration.
  • An object of the present invention is to provide a disconnector that contributes to the parallelization of miniaturization.
  • the disconnector of the present invention includes a movable contact and a fixed contact, and the fixed contact has a bifurcated portion, and the movable contact is disposed at a distal end side of the bifurcated portion.
  • a movable conductor having a width substantially equal to the gap between the forked portions is arranged when the child is opened, and the distal end side of the movable contact is sandwiched when the movable contact is closed.
  • FIG. It is a perspective view which shows schematic structure of the disconnector of Example 1.
  • FIG. It is the schematic which shows the electric field of the bifurcated part vicinity of a stationary contact.
  • FIG. It is a top view of the making position used for the disconnector of Example 1.
  • FIG. It is sectional drawing of the disconnection position used for the disconnector of Example 2.
  • FIG. It is sectional drawing of the injection position used for the disconnector of Example 2.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the disconnector 100 of the first embodiment. Here, only the part between the poles of the disconnector 100 is shown, and illustrations of well-known technologies related to switching devices such as the fixed side of the tank and the ground switch and the drive system of the insulating rod are omitted.
  • the disconnector 100 includes a metal fixed contact 1 and a movable contact 2 having a metal blade structure.
  • the movable contact 2 is rotated, and the tip of the movable contact 2 is fixed to the fixed contact 1.
  • It is a blade type disconnector which becomes an input position by being inserted into the gap between the two forks.
  • a metal movable conductor 3 having a width substantially equal to the gap is provided in the gap between the forked portions of the stationary contact 1 so as to be movable up and down.
  • FIG. 2A shows an outline of the electric field when the movable conductor 3 is not arranged.
  • the equipotential line interval is particularly dense at the corner portion on the tip side of the bifurcated portion, and electric field concentration occurs.
  • the possibility of discharge from the tip of the fixed contact 1 increases, so that it is necessary to increase the insulation distance on the tip side of the fixed contact 1 to avoid discharge. That is, since it is necessary to secure a sufficient insulation distance around the stationary contact 1 by enlarging the casing of the switchgear, it is difficult to reduce the size of the switchgear as a whole.
  • FIG. 2B shows an outline of the electric field when the movable conductor 3 is arranged.
  • a movable conductor 3 having the same potential as that of the fixed contact 1 is provided in the gap between the forked portions of the fixed contact 1, an equipotential line may enter inside the forked portion of the fixed contact 1.
  • the insulation distance may be shortened as compared with FIG. That is, since the insulation distance can be shortened, the discharge can be avoided even if the casing of the switchgear is made smaller, and the size of the switchgear as a whole can be easily reduced.
  • 3A and 3B are a top view and a cross-sectional view of the disconnector 100 at the disconnection position, respectively.
  • FIG. 3A is a top view of the disconnector 100 installed in the casing 4 of the switchgear with a predetermined insulation distance, and the state where the movable contactor 2 at the disconnection position is supported by the support 9. Show.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3A.
  • the movable contact 2 can be rotated about a rotation shaft 8 provided on one end side of the movable contact 2, and the spring 5 is provided below the movable conductor 3.
  • positioned is shown.
  • the movable conductor 3 is biased upward by the spring 5, but since the stopper 7 a protruding from the fixed contact 1 defines the upper limit of movement of the movable conductor 3, the disconnector 100 is disconnected.
  • the height of the upper surface 1a of the bifurcated portion of the fixed contact 1 and the height of the upper surface of the movable conductor 3 are substantially the same.
  • a guide mechanism 7 b for guiding the movement of the movable conductor 3 in the vertical direction is also provided on the inner surface of the bifurcated portion of the stationary contact 1, and the position of the front surface 1 b of the bifurcated portion of the stationary contact 1 and the front surface of the movable conductor 3. The positions of are almost the same.
  • the movable conductor 3 having the same potential as the fixed contact 1 via the stopper 7a or the guide mechanism 7b becomes the fixed contact.
  • the forked part of 1 will be blocked. 2B, the electric field at the corners of the stationary contact 1 can be relaxed and the discharge can be suppressed, so that the insulation distance to the housing 4 can be shortened.
  • FIGS. 4A and 4B are a top view and a cross-sectional view of the disconnector 100 in the closing position, respectively.
  • FIG. 4A is a top view of the disconnector 100 and shows a state in which the tip of the movable contact 2 is sandwiched between the bifurcated portions of the fixed contact 1 and closed.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4A, and shows that when the movable contact 2 is closed to the closing position, the spring 5 is compressed and the movable conductor 3 sinks downward. Since the insulator 6 is disposed under the spring 5, no current flows through the spring 5 even when the disconnector 100 is energized, and no heat is generated in the spring 5.
  • a metal spring is illustrated as an example of the spring 5 disposed under the movable conductor 3, but a component other than the metal spring 5, for example, a resin spring, may be used as long as it is a stretchable component. Alternatively, an elastic body such as rubber may be used.
  • the present embodiment described above with a simple configuration in which a metal movable conductor is disposed in the gap between the forked portions of the stationary contact, the forked portion of the stationary contact when the disconnecting device is in the disconnected position.
  • the insulation distance can be shortened by relaxing the electric field at the corners and suppressing the discharge.
  • the withstand voltage performance of the disconnector can be improved, and it is possible to provide a disconnector in which both the manufacturing man-hour and the manufacturing cost are improved, and the downsizing is performed in parallel.
  • this disconnector it is possible to reduce the size of the entire switchgear.
  • 5 and 6 are a cross-sectional view of the disconnecting device 100 at the disconnecting position and a top view of the disconnecting device 100 at the closing position, respectively.
  • the fixed contact 1 has a bifurcated tip as in the first embodiment, and the movable conductor 3 is disposed therebetween.
  • a spring 5 is disposed behind the movable conductor 3. Also in this embodiment, the movable conductor 3 is urged by the spring 5, but the position of the front surface 1b of the bifurcated portion and the position of the front surface of the movable conductor 3 at the time of disconnection are substantially matched by a stopper or the like.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Disconnector, 1 ... Fixed contact, 1a ... Upper surface, 1b ... Front surface, 2 ... Movable contact, 3 ... Movable conductor, 4 ... Housing, 5 ... Spring, 6 ... Insulator, 7a ... Stopper, 7b ... Guide mechanism, 8 ... rotating shaft, 9 ... support

Landscapes

  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Breakers (AREA)

Abstract

本発明は、樹脂でモールドしたシールドを配置しなくても固定接触子の電界を緩和することができ、従来よりも小型化した断路器を提供することを目的とする。本発明の断路器は、上記課題を解決するために、可動接触子と固定接触子を備え、前記固定接触子は二股部分を有しており、該二股部分の先端側には、前記可動接触子の開極時に、前記二股部分の隙間と略等しい幅の可動導体が配置され、前記可動接触子の閉極時に、前記可動接触子の先端側が挟まれるものとした。

Description

開閉器
 本発明は、スイッチギア等の開閉装置に内蔵される断路器に関し、特に、従来よりも絶縁距離を短縮化できる断路器に関する。
 スイッチギア等の開閉装置は、遮断器(CB)、断路器(DS)、接地開閉器(ES)等の各種開閉器を電気的に接続して構成されている。開閉装置に内蔵される断路器は、遮断器の開状態時に無負荷で開閉されるため、その開極/閉極速度は低速で良く、操作器を共用化し、断路器と接地開閉器を複合化することで開閉装置全体の小形化が図られてきた。
 特に、断路器と接地開閉器の可動子を共用するブレード式は小型化に適しているが、断路器の固定子端部の電界集中による高電界に対処するため絶縁距離を大きくとる必要があり、結果的に、断路器を内蔵する開閉装置が大型化してしまうという問題がある。
 この問題に対し、特許文献1では、要約書の解決手段欄に「一方の母線導体に接続される可動側導体2と、この可動側導体2に一端側を回動自在に軸支した導体部材からなる相毎に1枚の可動子4と、絶縁性ガスとを備えた開閉器を有する高電圧開閉装置において、前記可動側導体2と電気的・機械的に固定されたシールド電極10c,10dの表面を絶縁被覆もしくは絶縁物でモールドして形成したシールド7a,7bを備え、シールド7a,7bを、可動子4の開極位置において可動子4の側面にそれぞれ対向するように配置した開閉器を用いた。」とあるように、樹脂等の絶縁物でモールドしたシールドを断路器の固定子端部に配置し電界を緩和して絶縁距離を短縮化することで、開閉装置全体としての小型化を実現している。
特開2012-15009号公報
 しかしながら、特許文献1の開閉器は、電界を緩和するためにモールド成型したシールドが必要であり、開閉器自体が大型化することに加え、金型作成や注型設備が必須となるため、工数面でも費用面でも改善の余地が大きいものであった。
 本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、簡易的な構成で固定子端部の電界を緩和できるようにすることで、製造工数、製造費用の両面の改善と、小型化の並立に寄与する断路器を提供することにある。
 本発明の断路器は、上記目的を達成するために、可動接触子と固定接触子を備え、前記固定接触子は二股部分を有しており、該二股部分の先端側には、前記可動接触子の開極時に、前記二股部分の隙間と略等しい幅の可動導体が配置され、前記可動接触子の閉極時に、前記可動接触子の先端側が挟まれるものとした。
 本発明によれば、固定接触子の電界を緩和し、耐電圧性能を向上させることで、従来よりも小型化した断路器を提供することができる。
実施例1の断路器の概略構成を示す斜視図である。 固定接触子の二股部分近傍の電界を示す概略図である。 実施例1の断路器に用いられる断路位置の上面図である。 実施例1の断路器に用いられる断路位置のA-A断面図である。 実施例1の断路器に用いられる投入位置の上面図である。 実施例1の断路器に用いられる投入位置のA-A断面図である。 実施例2の断路器に用いられる断路位置の断面図である。 実施例2の断路器に用いられる投入位置の断面図である。
 以下、図示した実施例に基づいて本発明の断路器100を説明する。なお、各図において、同一構成部品には同符号を使用する。
 スイッチギア等の開閉装置に内蔵される、実施例1の断路器の詳細を、図1から図4Bを用いて説明する。
 図1は、実施例1の断路器100の概略構成を示す斜視図である。ここでは、断路器100の極間部分のみを示し、タンクや接地開閉器の固定側、および、絶縁ロッドの駆動系等の開閉装置関連の周知技術については、図示を省略している。
 本実施例の断路器100は、金属製の固定接触子1と金属ブレード構造の可動接触子2を備えており、可動接触子2を回転動作させ、可動接触子2の先端を固定接触子1の二股部分の隙間に挟み込むことで投入位置になるブレード式断路器である。また、固定接触子1の二股部分の隙間には、その隙間と略等しい幅の金属製の可動導体3を、上下に移動可能に設けている。
 ここで、図2の上面図を用いて、断路中の固定接触子1の二股部分近傍の電界を、二股部分の隙間に可動導体3を配置しない場合と、配置した場合に分けて説明する。
 図2(a)は、可動導体3を配置しない場合の電界の概略を表示したものである。この場合、固定接触子1の二股部分の内側に等電位線が入り込む結果、二股部分の先端側の角部では等電位線間隔が特に密となり電界集中が生じている。これにより、固定接触子1の先端からの放電の可能性が高まるため、固定接触子1の先端側では絶縁距離を大きくとり放電を避ける必要がある。すなわち、開閉装置の筐体を大きくする等して、固定接触子1の周囲に十分な絶縁距離を確保する必要があるため、開閉装置全体としての小型化が困難であった。
 これに対し、図2(b)は、可動導体3を配置した場合の電界の概略を表示したものである。ここに示すように、固定接触子1の二股部分の隙間に、固定接触子1と等電位の可動導体3を設けた場合、固定接触子1の二股部分の内側に等電位線が入り込むことがなく、その先端部での電界が緩和され放電の可能性が抑制されるため、図2(a)に比べ、絶縁距離を短縮化しても良い。すなわち、絶縁距離を短縮化できるので、開閉装置の筐体をより小さくしても放電を回避でき、開閉装置全体としての小型化も実現し易くなる。
 次に、本実施例の断路器100の構成を、図3A~図4Bを用いて、より詳細に説明する。
 図3A、図3Bは夫々、断路位置にある断路器100の上面図、断面図である。
 図3Aは、開閉装置の筐体4内に所定の絶縁距離を確保して設置された断路器100の上面図であり、断路位置にある可動接触子2が支持具9に支持された様子を示している。
 図3Bは図3AのA-A断面図であり、可動接触子2の一端側に設けた回転軸8を軸に可動接触子2が回動できる構成、および、可動導体3の下方にバネ5と絶縁物6が配置される構成を示している。この構成から自明なように可動導体3はバネ5により上方に付勢されているが、固定接触子1から突出するストッパー7aが可動導体3の移動上限を規定するため、断路器100の断路時には、固定接触子1の二股部分の上面1aの高さと、可動導体3の上面の高さが略一致している。更に、可動導体3の上下方向の移動をガイドするガイド機構7bも固定接触子1の二股部分内面に設けられており、固定接触子1の二股部分の前面1bの位置と、可動導体3の前面の位置が略一致している。
 このように、可動接触子2が開極して断路器100が断路位置にあるとき、ストッパー7aまたはガイド機構7bを介して固定接触子1と同電位となった可動導体3が、固定接触子1の二股部分を塞ぐことになる。すなわち、図2(b)の構成となり、固定接触子1の角部の電界を緩和でき放電が抑制されるので、筐体4までの絶縁距離を短縮化することができる。
 一方、図4A、図4Bは夫々、投入位置にある断路器100の上面図、断面図である。
 図4Aは、断路器100の上面図であり、可動接触子2の先端が固定接触子1の二股部分に挟まれて閉極している様子を示している。
 図4Bは図4AのA-A断面図であり、可動接触子2が閉極して投入位置になると、バネ5が圧縮され可動導体3が下方に沈むことを示している。なお、バネ5の下には絶縁物6が配置されているため、断路器100の通電時においても、バネ5には電流が流れず、バネ5での発熱が発生しない構成となっている。なお、ここでは、可動導体3の下に配置するバネ5の例として金属製のスプリングを例示したが、伸縮性のある部品であれば金属製のバネ5以外の部品、例えば、樹脂製のバネ、ゴムなどの弾性体を用いても良い。
 以上で説明した本実施例によれば、固定接触子の二股部分の隙間に金属製の可動導体を配置する簡易的な構成で、断路器が断路位置にあるときの固定接触子の二股部分の角部の電界を緩和し放電を抑制することで、絶縁距離を短縮化することができる。この結果、断路器の耐電圧性能を向上させることができ、製造工数、製造費用の両面の改善と、小型化の並立させた断路器を提供することができる。また、この断路器を用いることで、開閉装置全体としても、小型化を実現することができる。
 次に、実施例2の断路器100について、図5、図6を用いて説明する。尚、実施例1と共通する箇所については、重複説明を省略する。なお、実施例1では回動する可動接触子2を用いる構成であったが、実施例2では直線動作する可動接触子2を用いる構成となっている。
 図5、図6は夫々、断路位置にある断路器100の断面図、および、投入位置にある断路器100の上面図である。
 図5に示すように、固定接触子1は実施例1と同様に先端が二股構成となっており、その間に可動導体3が配置されている。また、可動導体3の背後にはバネ5が配置されている。本実施例でも、バネ5によって可動導体3が付勢されているが、ストッパー等によって、二股部分の前面1bの位置と断路時の可動導体3の前面の位置が略一致している。
 このときも、図2(b)で説明したような緩和された電界が形成されるため、本実施例の構成においても実施例1と同様に絶縁距離の短縮化という効果を得ることができる。
 なお、図6に示すように、可動接触子2が直線動作して投入位置になると、バネ5が圧縮され可動導体3が固定側に移動するが、可動接触子2の高さ方向への移動は発生しないため、実施例1の図3Bの構成と異なり、断路器100の上方にスペースを確保する必要がない。すなわち、実施例1の断路器を用いた開閉装置では、断路器上方に十分な回動スペースを確保する必要があるため、開閉装置が高さ方向に大きくなるのに対し、本実施例の断路器を用いた開閉装置では、断路器上方の回動スペースは不要であるので、開閉装置をより小型化することができる。
100…断路器、1…固定接触子、1a…上面、1b…前面、2…可動接触子、3…可動導体、4…筐体、5…バネ、6…絶縁物、7a…ストッパー、7b…ガイド機構、8…回転軸、9…支持具

Claims (8)

  1.  可動接触子と固定接触子を備えた開閉器であって、
     前記固定接触子は二股部分を有しており、
     該二股部分の先端側には、
     前記可動接触子の開極時に、前記二股部分の隙間と略等しい幅の可動導体が配置され、 前記可動接触子の閉極時に、前記可動接触子の先端側が挟まれることを特徴とする開閉器。
  2.  請求項1に記載の開閉器において、
     前記可動接触子の開極時に、
     前記可動導体は前記固定接触子と略同電位であるとともに、
     前記可動導体の上面が前記固定接触子の二股部分の上面の高さと略一致し、
     前記可動導体の前面が前記固定接触子の二股部分の前面の位置と略一致していることを特徴とする開閉器。
  3.  請求項2に記載の開閉器において、
     前記可動導体を前記二股部分の上面側または前面側に付勢する弾性体を備えており、
     前記可動接触子は、閉極時に前記弾性体を圧縮しながら前記可動導体を移動させることを特徴とする開閉器。
  4.  請求項3に記載の開閉器において、
     前記可動接触子は、回転動作または直線動作により、開極または閉極することを特徴とする開閉器。
  5.  可動接触子が固定接触子から離間することで回路を断路する開閉器であって、
     前記固定接触子の先端は二股の金属片であり、
     該二股の金属片の間に配置した可動導体は、前記可動接触子に押されて移動することを特徴とする開閉器。
  6.  請求項5に記載の開閉器において、
     断路時に固定接触子の先端の金属片の間を前記可動導体で塞ぎ、
     該可動導体の表面は前記固定接触子と同電位であることを特徴とする開閉器。
  7.  請求項6に記載の開閉器において、
     前記可動導体の背後に弾性体を設けるとともに、
     前記弾性体の背後には絶縁物が配置されていることを特徴とする開閉器。
  8.  請求項7に記載の開閉器において、
     前記固定接触子には前記可動導体の移動範囲を制限するストッパーを設け、
     断路時に、前記固定接触子の先端の金属片から前記可動導体が突出するのを防止することを特徴とする開閉器。
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