WO2021140668A1

WO2021140668A1 - 真空遮断器

Info

Publication number: WO2021140668A1
Application number: PCT/JP2020/000750
Authority: WO
Inventors: 一樹杉野; 泰規中村
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2021-07-15
Also published as: EP4089706B1; JP6752395B1; US20220375705A1; US11935713B2; JPWO2021140668A1; EP4089706A4; EP4089706A1

Abstract

真空遮断器（５０）は、接地タンク（１）と、可動側接点（２ａ）及び固定側接点（２ｂ）を収容する真空容器（２ｃ）と、可動側接点（２ａ）に接続され、真空容器（２ｃ）の外部まで突出する可動導体（７）と、筒状のベローズ（３）とを有する真空バルブ（２）と、筒状の可動側ブッシング導体（１２ａ）と、可動側ブッシング導体（１２ａ）の内部に移動可能に配置されたスライダ（４０）と、ベローズ（３）の筒の内側の空間と連通しており、可動側ブッシング導体（１２ａ）を可動導体（７）に電気的に接続する可動側フレーム（５）と、一端部（３１ａ）が接地タンク（１）の外部まで突出し、他端部（３１ｂ）が可動導体（７）に連結された操作ロッド（３１）と、操作ロッド（３１）を移動させる操作装置と（３０）と、接地タンク（１）のうち操作ロッド（３１）が突出する端部を覆う可動側支持板（８ａ）と、穴（３２）に設置されたパッキン（３３）とを有する。

Description

真空遮断器

　本開示は、絶縁性の高圧ガスを封入した接地タンクと、接地タンク内に配置されて電流の遮断を行うための真空バルブとを備えた真空遮断器に関するものである。

　電力系統の電流を遮断する遮断器は、一般的に、固定側接点と、遮断時に固定側接点から離れる方向に移動可能な可動側接点と、可動側接点に接続された可動導体と、操作装置によって駆動されて可動導体を可動側接点とともに移動させる操作ロッドとを備えている。

　遮断器のうち、真空中において開路動作を行って電流を遮断する真空遮断器は、真空の空間である真空室内に可動側接点及び固定側接点を収容している。可動側接点及び固定側接点は、真空容器内に設置され、可動導体は真空容器を貫通して真空容器の外に突出している。真空容器には、真空室の気密を保つためのベローズが可動側接点及び固定側接点とともに収容される。ベローズは、蛇腹筒状であり、一端が可動導体に固定され、他端が真空容器に固定されている。ベローズは、投入時及び遮断時に可動導体の移動に伴って伸縮する。真空容器、可動導体及びベローズは、真空バルブを構成している。

　ベローズは、伸縮可能な蛇腹筒状であるため強度が低く、筒の内側と外側とで圧力差があると破損するおそれがある。絶縁性の高圧ガスを封入した接地タンク内に真空バルブを設置した真空遮断器においては、真空容器のうち可動導体が貫通する部分の外側には、可動導体を可動側ブッシング端子に接続する可動側フレームが配置される。可動側フレーム内の空間は、可動側ブッシングの内側の空間と通じるため、ベローズが内側と外側との圧力差で破壊されないようにするためは、可動側フレーム内を大気圧にする必要があった。

　特許文献１には、可動側支持板及び可動側ブッシング端子のそれぞれに設けた通気口部を設置することで、可動側フレーム内を大気圧にする真空遮断器が開示されている。特許文献１に開示される真空遮断器は、可動側支持板及び可動側ブッシング端子のそれぞれの通気口部にフィルタを設置することで、通気口部からの水滴の侵入を抑制している。

特開２０１３－５８３１２号公報

　しかしながら、フィルタでは水滴の侵入を完全に防ぐことはできないため、上記特許文献１に開示される真空遮断器は、接地タンク内に水滴が侵入してしまう可能性があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、接地タンク内への水滴の侵入を防止でき、かつベローズの破損を防止した真空遮断器を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る真空遮断器は、絶縁ガスを密封した筒状の接地タンクと、可動側接点及び固定側接点と、可動側接点及び固定側接点を収容する真空容器と、可動側接点に電気的に接続され、真空容器の外部まで突出し可動導体と、一端部が可動導体に接続され他端部が真空容器に接続された筒状のベローズとを有し、接地タンク内に絶縁支持された真空バルブと、を有する。また、本開示に係る真空遮断器は、接地タンクの上方に伸びたブッシング内に配置された筒状の可動側ブッシング導体と、可動側ブッシング導体の内部に移動可能に配置されたスライダと、可動導体が真空容器から突出する部分で真空容器の外側に隣接して設置されてベローズの筒の内側の空間と連通しており、可動側ブッシング導体の下端部を可動導体に電気的に接続する可動側フレームとを有する。また、本開示に係る真空遮断器は、一端部が接地タンクの外部まで突出し、他端部が真空容器の外部で可動導体に連結された操作ロッドと、接地タンクの外部に設置されて、操作ロッドを接地タンクの軸方向に沿って移動させる操作装置と、操作ロッドが貫通する穴が形成されており、接地タンクのうち操作ロッドが突出する方の端部を覆う可動側支持板と、穴に設置されて操作ロッドと可動側支持板との隙間を水密状態で塞ぐパッキンとを有する。

　本開示によれば、接地タンク内への水滴の侵入を防止でき、かつベローズの破損を防止した真空遮断器を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る真空遮断器の投入状態での断面図実施の形態１に係る真空遮断器の遮断状態での断面図実施の形態１に係る真空遮断器の遮断動作時のスライダの動きを示す図実施の形態２に係る真空遮断器の投入状態での断面図実施の形態２に係る真空遮断器のスライダの拡大図

　以下に、実施の形態に係る真空遮断器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの開示が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る真空遮断器の投入状態での断面図である。図２は、実施の形態１に係る真空遮断器の遮断状態での断面図である。実施の形態１に係る真空遮断器５０は、絶縁ガスを密封した筒状の接地タンク１と、可動側接点２ａ及び固定側接点２ｂを備え、接地タンク１内に絶縁支持された真空バルブ２とを有する。なお、可動側接点２ａと固定側接点２ｂとの界面を境界とし、真空遮断器５０を構成する部材のうち可動側接点２ａを含む半分にあるものは「可動側」と称し、固定側接点２ｂを含む半分にあるものは「固定側」と称する。また、実施の形態１に係る真空遮断器５０は、接地タンク１の上方に伸びた１対の筒状のブッシング１３ａ，１３ｂと、ブッシング１３ａ内に配置された可動側ブッシング導体１２ａと、ブッシング１３ｂ内に配置された固定側ブッシング導体１２ｂとを有する。また、実施の形態１に係る真空遮断器５０は、可動側ブッシング導体１２ａに接続されてブッシング１３ａの上端部を塞ぐ可動側ブッシング端子１４ａと、固定側ブッシング導体１２ｂに接続されてブッシング１３ｂの上端部を塞ぐ固定側ブッシング端子１４ｂとを有する。可動側ブッシング端子１４ａ及び固定側ブッシング端子１４ｂには、通気口は設けられておらず、ブッシング１３ａ，１３ｂの上端部は密閉されている。

　ブッシング１３ａには、可動側ブッシング導体１２ａを流れる電流を検出する変流器１５ａが設置されている。ブッシング１３ｂには、固定側ブッシング導体１２ｂを流れる電流を検出する変流器１５ｂが設置されている。

　真空バルブ２は、可動側接点２ａ及び固定側接点２ｂに加え、可動側接点２ａ及び固定側接点２ｂを収容する真空容器２ｃと、一端部７ａが可動側接点２ａに電気的に接続され、他端部７ｂが真空容器２ｃから突出した可動導体７とを有する。また、真空バルブ２は、固定側接点２ｂに電気的に接続された固定導体２１と、一端部３ａが可動導体７に固定され、他端部３ｂが真空容器２ｃに固定された蛇腹筒状のベローズ３とを有する。

　また、真空遮断器５０は、接地タンク１の外部に設置され、操作ロッド３１を接地タンク１の軸方向に沿って抜き差しすることにより投入状態と遮断状態をと切り換える操作装置３０と、一端部３１ａが操作装置３０に接続され、他端部３１ｂが可動導体７の他端部７ｂに接続された操作ロッド３１と、可動側ブッシング導体１２ａの下端部１２１ａを可動導体７に電気的に接続する可動側フレーム５と、固定側ブッシング導体１２ｂの下端部１２１ｂを固定導体２１に電気的に接続する固定側フレーム１７とを有する。また、真空遮断器５０は、可動側フレーム５を接地タンク１に絶縁支持する可動側絶縁支持筒６と、固定側フレーム１７を接地タンク１に絶縁支持する固定側絶縁支持筒１８とを有する。真空容器２ｃは、可動側フレーム５及び固定側フレーム１７にそれぞれ不図示のボルトで固定されている。可動側フレーム５の操作ロッド３１が貫通する穴３４はパッキン３５によって気密状態で塞がれている。

　接地タンク１のうち、操作ロッド３１が突出する方の端部の開口１ａは、操作ロッド３１が貫通する穴３２が形成された可動側支持板８ａで覆われている。接地タンク１のうち固定側の端部の開口１ｂは、固定側支持板８ｂで覆われている。

　可動側支持板８ａの穴３２には、パッキン３３が配置されている。可動側支持板８ａと操作ロッド３１との隙間は、パッキン３３によって水密状態で塞がれている。

　可動側接点２ａは、操作ロッド３１及び可動導体７を介して操作装置３０の駆動力が伝達されるようになっている。可動側接点２ａは、操作装置３０の駆動力を受けて固定側接点２ｂと接触する投入状態と、固定側接点２ｂから離れた遮断状態とを取り得る。操作ロッド３１には、不図示の接触圧力用ばねが取り付けられており、投入状態に可動側接点２ａを固定側接点２ｂに押し付ける力が操作ロッド３１に加えられている。したがって、投入状態での可動側接点２ａと固定側接点２ｂとの間の通電性能は確保されている。

　可動側ブッシング導体１２ａは、筒状であり、下端部１２１ａが可動側フレーム５の開口５ａに接続されている。可動側ブッシング導体１２ａの内部には、移動可能にスライダ４０が収容されている。スライダ４０は、剛体の可動部材９と、弾性材料で形成され、可動部材９に取り付けられて可動側ブッシング導体１２ａと可動部材９との隙間を気密状態で塞ぐ気密部材１０とを有する。気密部材１０には、断面がＴ字型のリング状の弾性部材を適用できるが、これに限定はされない。また、可動側ブッシング導体１２ａの内部には、スライダ４０の移動可能な範囲の下限位置を定めるストッパ１１が設置されている。

　真空遮断器５０が遮断動作を行う際に、操作装置３０は、操作ロッド３１を接地タンク１から引き抜く方向に移動させる。したがって、操作ロッド３１に固定されている可動導体７は、可動側支持板８ａに近づく方向に移動する。可動導体７にはベローズ３の一端部３ａが固定されているため、可動導体７の移動にともなってベローズ３は縮む。ベローズ３が縮むことにより、ベローズ３、可動側フレーム５及び可動側ブッシング導体１２ａのうち可動部材９が配置されている箇所よりも下方の部分の気体が圧縮される。図３は、実施の形態１に係る真空遮断器の遮断動作時のスライダの動きを示す図である。スライダ４０は、可動側ブッシング導体１２ａの内部を移動可能であるため、ベローズ３が縮むことによる圧力の上昇を打ち消すようにスライダ４０が可動側ブッシング導体１２ａの内部で移動する。すなわち、ベローズ３が縮んでベローズ３の筒の内側の空間が小さくなった分、可動側ブッシング導体１２ａの内部の空間のうちスライダ４０よりも下方の部分の体積が増大する。このため、遮断動作が行われた際も、ベローズ３の筒の内側と外側との圧力差は変化せず、遮断動作時にベローズ３が破壊されることは防止される。

　可動側ブッシング導体１２ａの内部にストッパ１１が設置されているため、スライダ４０が可動側フレーム５の内部に侵入することは防止されている。

　実施の形態１に係る真空遮断器５０は、可動側ブッシング端子１４ａには穴が開いておらず、操作ロッド３１が可動側支持板８ａを貫通する穴３２にはパッキン３３が設置されているため、接地タンク１内に水滴が侵入することを防止できる。また、可動側ブッシング導体１２ａの内部でスライダ４０が移動することにより、ベローズ３が伸縮してもベローズ３の筒の内側と外側との圧力差が変化しないため、遮断動作時にベローズ３が破損することを防止できる。

　なお、可動部材９の縦方向の中央部に気密部材１０を配置した構造のスライダ４０を示したが、スライダ４０は、可動部材９の上下方向に二つ以上の気密部材１０を配置した構造でもよい。可動部材９に気密部材１０を二つ以上配置することにより、スライダ４０の移動時に可動部材９が傾くことを防止できる。

実施の形態２．
　図４は、実施の形態２に係る真空遮断器の断面図である。実施の形態２に係る真空遮断器５０は、スライダ４０が一体型気密部材１６で構成される点で実施の形態１に係る真空遮断器５０と相違する。図５は、実施の形態２に係る真空遮断器のスライダの拡大図である。一体型気密部材１６は、弾性を有する材料で形成されており、可動側ブッシング導体１２ａに気密状態で接触している。

　実施の形態２に係る真空遮断器５０は、実施の形態１に係る真空遮断器５０と同様に、可動側ブッシング端子１４ａには穴が開いておらず、操作ロッド３１が可動側支持板８ａを貫通する穴３２にはパッキン３３が設置されているため、接地タンク１内に水滴が侵入することを防止できる。また、実施の形態２に係る真空遮断器５０は、スライダ４０が移動することにより、遮断動作時にベローズ３の筒の内側と外側との圧力差が変化しないため、遮断動作時にベローズ３が破壊されることは防止できる。

　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　接地タンク、１ａ，１ｂ，５ａ　開口、２　真空バルブ、２ａ　可動側接点、２ｂ　固定側接点、２ｃ　真空容器、３　ベローズ、３ａ，７ａ，３１ａ　一端部、３ｂ，７ｂ，３１ｂ　他端部、５　可動側フレーム、６　可動側絶縁支持筒、７　可動導体、８ａ　可動側支持板、８ｂ　固定側支持板、９　可動部材、１０　気密部材、１１　ストッパ、１２ａ　可動側ブッシング導体、１２ｂ　固定側ブッシング導体、１３ａ，１３ｂ　ブッシング、１４ａ　可動側ブッシング端子、１４ｂ　固定側ブッシング端子、１５ａ，１５ｂ　変流器、１６　一体型気密部材、１７　固定側フレーム、１８　固定側絶縁支持筒、２１　固定導体、３０　操作装置、３１　操作ロッド、３２，３４　穴、３３，３５　パッキン、４０　スライダ、５０　真空遮断器、１２１ａ，１２１ｂ　下端部。

Claims

　絶縁ガスを密封した筒状の接地タンクと、
　可動側接点及び固定側接点と、前記可動側接点及び前記固定側接点を収容する真空容器と、前記可動側接点に電気的に接続され、前記真空容器の外部まで突出し可動導体と、一端部が前記可動導体に接続され他端部が前記真空容器に接続された筒状のベローズとを有し、前記接地タンク内に絶縁支持された真空バルブと、
　前記接地タンクの上方に伸びたブッシング内に配置された筒状の可動側ブッシング導体と、
　前記可動側ブッシング導体の内部に移動可能に配置されたスライダと、
　前記可動導体が前記真空容器から突出する部分で前記真空容器の外側に隣接して設置されて前記ベローズの筒の内側の空間と連通しており、前記可動側ブッシング導体の下端部を前記可動導体に電気的に接続する可動側フレームと、
　一端部が前記接地タンクの外部まで突出し、他端部が真空容器の外部で前記可動導体に連結された操作ロッドと、
　前記接地タンクの外部に設置されて、前記操作ロッドを前記接地タンクの軸方向に沿って移動させる操作装置と、
　前記操作ロッドが貫通する穴が形成されており、前記接地タンクのうち前記操作ロッドが突出する方の端部を覆う可動側支持板と、
　前記穴に設置されて前記操作ロッドと前記可動側支持板との隙間を水密状態で塞ぐパッキンとを有することを特徴とする真空遮断器。
　前記スライダは、
　剛体の可動部材と、
　弾性材料で形成され、前記可動部材に取り付けられて前記可動側ブッシング導体と前記可動部材との隙間を気密状態で塞ぐ気密部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
　前記スライダは、弾性材料で形成され、前記可動側ブッシング導体に気密状態で接していることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
　前記可動側ブッシング導体の内部に、前記スライダが前記可動側フレームの内部に侵入することを防止するストッパが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の真空遮断器。