WO2021171355A1 - 真空バルブユニットおよび真空遮断器の製造方法 - Google Patents

Abstract

真空バルブユニット（１）は、真空容器（３）と、筒体（８）と、真空容器（３）の内部と筒体（８）の内部とを仕切る隔壁部（９）と、隔壁部（９）を貫いており、真空容器（３）および筒体（８）にて軸方向に移動可能な可動導体（７）と、真空容器（３）の内部において固定されている固定接点（４）と、可動導体（７）と一体とされており、可動導体（７）の移動に伴って固定接点（４）からの乖離と固定接点（４）への接触とが可能な可動接点（５）と、筒体（８）のうち隔壁部（９）とは逆側の端部を塞ぐ蓋部（１０）と、蓋部（１０）を貫いており、絶縁部品である絶縁ロッド（１３）を介して可動導体（７）に連結されている接続ロッド（１２）と、固定接点（４）から可動接点（５）を乖離させた状態にて固定接点（４）のほうへの接続ロッド（１２）の移動を阻止しながら接続ロッド（１２）を保持する保持機構（１６）と、を備える。

Description

真空バルブユニットおよび真空遮断器の製造方法

　本開示は、真空遮断器に設けられる真空バルブユニットおよび真空遮断器の製造方法に関する。

　真空容器と、真空容器の内部に設けられる要素とを有する真空バルブが製造される際に、真空バルブを構成する要素同士が組み合わせられて真空容器の内部が真空とされた後に、真空バルブの電圧コンディショニングが実施されることがある。電圧コンディショニングでは、真空容器内の固定接点と可動接点との間への電圧印加によって、微小突起を起点とする絶縁破壊を生じさせる。微小突起は、真空容器の内部に配置される要素の表面に存在することがある。絶縁破壊を繰り返し、放電による熱により微小突起を蒸発させることで、微小突起が除去される。真空バルブの絶縁性を低下させる要因となり得る微小突起が除去されることによって、真空バルブの耐電圧性能が向上する。

　電圧コンディショニングを実施する電圧印加装置から真空バルブが取り出されてから、真空遮断器に真空バルブが設置されるまでには、真空バルブの移動が必要となる。真空バルブの移動の際に固定接点と可動接点とが互いに接触している状態であると、固定接点と可動接点とが互いに摺り合せられることによって、固定接点または可動接点に傷が付く場合がある。固定接点または可動接点に傷が付くことにより、上記の微小突起が存在する場合と同様に、真空バルブの耐電圧性能が低下する。

　特許文献１には、可動接点と一体にされた可動導体を備え、固定接点から可動接点を乖離させた状態で可動導体を保持する機構を有する真空バルブが開示されている。特許文献１に開示されている機構は、可動導体に形成された穴に通されるピンを有する。ピンのうち穴の外に出ている部分が真空容器の外側表面に当たることによって、固定接点への可動接点の接触が抑制される。真空バルブが真空遮断器に取り付けられた後に、ピンは可動導体から取り外される。特許文献１の真空バルブは、固定接点から可動接点を乖離させた状態で可動導体を保持することによって、移動の際に固定接点と可動接点とが互いに摺り合わせられる事態を抑制する。

特開平１０－３４０６５５号公報

　特許文献１にかかる従来技術によると、真空バルブが真空遮断器に取り付けられる際に、操作装置と可動導体とを連結する接続ロッドに可動導体が連結されるよりも前にピンを外す必要があることから、真空容器の内部の要素同士における軸ずれが生じることがある。このため、真空バルブが真空遮断器に取り付けられることによって、電圧コンディショニングが実施されたときとは固定接点と可動接点との相対位置が変化する場合がある。電圧コンディショニングが実施されたときとは固定接点と可動接点との相対位置が変化することによって、真空バルブの耐電圧性能が低下する場合がある。このように、従来技術によると、真空バルブの耐電圧性能が低下する場合があるという問題があった。

　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、耐電圧性能の低下を抑制可能とする真空バルブユニット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、本開示にかかる真空バルブユニットは、筒状の真空容器と、真空容器と同軸上に配置されている筒体と、真空容器の端部と筒体の端部との間に設けられ、真空容器の内部と筒体の内部とを仕切る隔壁部と、隔壁部を貫いており、真空容器および筒体にて軸方向に移動可能な可動導体と、真空容器の内部において固定されている固定接点と、可動導体と一体とされており、可動導体の移動に伴って固定接点からの乖離と固定接点への接触とが可能な可動接点と、筒体のうち隔壁部とは逆側の端部を塞ぐ蓋部と、蓋部を貫いており、絶縁部品を介して可動導体に連結されている接続ロッドと、固定接点から可動接点を乖離させた状態にて固定接点のほうへの接続ロッドの移動を阻止しながら接続ロッドを保持する保持機構と、を備える。

　本開示にかかる真空バルブユニットは、耐電圧性能の低下を抑制できるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる真空バルブユニットを示す断面図 実施の形態１にかかる真空バルブユニットを含む真空遮断器を示す断面図 実施の形態１にかかる真空バルブユニットを真空遮断器に組み付けるときの手順を示すフローチャート

　以下に、実施の形態にかかる真空バルブユニットおよび真空遮断器の製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる真空バルブユニットを示す断面図である。図２は、実施の形態１にかかる真空バルブユニットを含む真空遮断器を示す断面図である。真空バルブユニット１は、真空容器３と、真空遮断器２のうちの一部の構成要素とが一体とされた構造物である。真空バルブユニット１は、真空容器３の電圧コンディショニングを実施する電圧印加装置に設置される。真空バルブユニット１は、真空バルブユニット１の電圧コンディショニングが実施された後、真空遮断器２に組み付けられる。図１には、真空遮断器２に組み付けられる前の真空バルブユニット１を示している。

　真空バルブユニット１は、円筒状の中空体である真空容器３と、真空容器３の内部において固定されている固定接点４と、真空容器３の内部において移動可能な可動接点５と、固定導体６と、可動導体７とを有する。固定接点４と可動接点５とは、高真空とされた真空容器３の内部に配置された一対の電極である。真空遮断器２は、可動接点５から固定接点４を引き離すことによって電路を開き、固定接点４へ可動接点５を接触させることによって電路を閉じる。固定接点４は、固定導体６の端部に設けられており、固定導体６と一体とされている。可動接点５は、可動導体７の端部に設けられており、可動導体７と一体とされている。

　真空バルブユニット１は、絶縁材料からなる筒体８と、金属材料からなる隔壁部９とを有する。筒体８は、円筒状の中空体である。筒体８は、真空容器３と同軸上に配置されている。隔壁部９は、真空容器３の端部と筒体８の端部との間に設けられている。隔壁部９は、真空容器３の内部と筒体８の内部とを仕切る。真空バルブユニット１は、筒体８のうち隔壁部９とは逆側の端部を塞ぐ蓋部１０を有する。筒体８と隔壁部９と蓋部１０とは、絶縁ガスが封入される密閉空間を構成する。蓋部１０は、フランジを有する。

　可動導体７は、隔壁部９を貫き、真空容器３の内部と筒体８の内部とにおいて軸方向に移動可能である。軸方向は、真空容器３および筒体８の中心軸の方向とする。固定導体６は、真空容器３のうち隔壁部９とは逆側の端部を貫いている。真空容器３の内部において、隔壁部９の側の端部にはベローズ１１が設けられている。可動導体７は、ベローズ１１の内部を貫いている。ベローズ１１の内部は、筒体８の内部とつながっている。ベローズ１１は、可動導体７の移動に追従して伸縮する。真空遮断器２は、ベローズ１１が設けられることによって、真空容器３の内部の真空を維持しながら可動導体７を移動させることができる。

　真空バルブユニット１は、蓋部１０を貫いている接続ロッド１２と、絶縁部品である絶縁ロッド１３とを有する。絶縁ロッド１３は、筒体８の内部において可動導体７と接続ロッド１２とを絶縁するとともに、可動導体７と接続ロッド１２とを連結する。接続ロッド１２は、絶縁ロッド１３を介して可動導体７に連結されている。

　蓋部１０のうち接続ロッド１２が貫いている部分には、シールケース１４が設けられている。シールケース１４は、接続ロッド１２が通る穴を有する。穴の壁面には、溝部が形成されている。溝部には、Ｏリングといった密閉部品１５が嵌め込まれている。接続ロッド１２は、密閉部品１５に接触しながら軸方向へ移動する。真空遮断器２は、密閉部品１５が設けられることによって、筒体８の内部の気密性を維持しながら接続ロッド１２を移動させることができる。

　図１に示す真空バルブユニット１は、保持機構１６を有する。保持機構１６は、固定接点４から可動接点５を乖離させた状態にて固定接点４のほうへの接続ロッド１２の移動を阻止しながら接続ロッド１２を保持する。保持機構１６は、保持部品１７と、留め具であるピン１８とを有する。

　保持部品１７は、蓋部１０に着脱可能に取り付けられ、接続ロッド１２のうち蓋部１０から筒体８の外へ出ている部分を保持する。保持部品１７のうち蓋部１０とは逆側の端部１７ａには、接続ロッド１２が通る穴１７ｂが形成されている。接続ロッド１２は、穴１７ｂを通されることによって、端部１７ａから接続ロッド１２の一部が突出した状態で保持される。保持部品１７は、保持部品１７のうち蓋部１０の側の端部１７ｃを蓋部１０に接触させて、蓋部１０に取り付けられる。

　接続ロッド１２のうち端部１７ａから突出する部分には、接続ロッド１２を貫いた穴１２ａが形成されている。ピン１８は、穴１２ａに挿入されることによって、接続ロッド１２に取り付けられる。保持機構１６は、ピン１８のうち穴１２ａの外に出ている部分が端部１７ａに当たることによって、固定接点４のほうへの接続ロッド１２の移動を阻止する。なお、保持機構１６は、真空遮断器２に真空バルブユニット１が組み付けられた後に取り外される。図２には、保持機構１６が取り外された後の真空遮断器２を示している。

　接続ロッド１２に形成される穴１２ａは、接続ロッド１２を貫いているものに限られず、接続ロッド１２を貫かないものであっても良い。留め具は、ピン１８に限られず、接続ロッド１２を貫いている穴１２ａまたは接続ロッド１２を貫いていない穴１２ａへ取り付け可能なものであれば良い。留め具は、一部が切断されたリングなどであっても良い。

　真空遮断器２は、真空バルブユニット１と、タンク２１と、接続ロッド１２を動作させる操作装置２２とを有する。タンク２１の内部のうち真空バルブユニット１の外側には、絶縁ガスが封入される。タンク２１の内部のうち真空バルブユニット１の外側における絶縁ガスの圧力は、筒体８の内部における絶縁ガスの圧力よりも高い。タンク２１の上部には、枝管２３と枝管２４とが設けられている。

　タンク２１のうち軸方向における一方の端部は、蓋部２５によって塞がれている。タンク２１のうち蓋部２５とは逆側の端部には、開口２８を有する蓋部２７が設けられている。真空バルブユニット１は、タンク２１の外から開口２８を通されて、タンク２１の内部に配置される。蓋部１０のフランジは、タンク２１の外から蓋部２７に固定される。

　タンク２１の内部には、真空容器３のうち隔壁部９とは逆側の端部に接続されるシールド２６が設けられている。蓋部２５のうちタンク２１の内側の面には、絶縁支持体２９が取り付けられている。絶縁支持体２９は、シールド２６とタンク２１との絶縁を保ちながら、タンク２１の内部においてシールド２６を支持する。

　枝管２３の内部に配置されている外部導体３０は、隔壁部９につながれている。外部導体３０と可動導体７とは、隔壁部９を介して電気的に接続される。枝管２４の内部に配置されている外部導体３１は、シールド２６につながれている。外部導体３１と固定導体６とは、シールド２６を介して電気的に接続される。

　接続ロッド１２のうち絶縁ロッド１３とは逆側の端部は、操作装置２２の接続部３２に連結される。操作装置２２は、接続ロッド１２を動作させることによって、真空遮断器２の開閉を操作する。接続ロッド１２、絶縁ロッド１３および可動導体７の移動に伴って、可動接点５は、固定接点４からの乖離と固定接点４への接触とを行う。

　次に、真空遮断器２の製造方法について説明する。ここでは、真空バルブユニット１を真空遮断器２に組み付けるときの手順について説明する。図３は、実施の形態１にかかる真空バルブユニットを真空遮断器に組み付けるときの手順を示すフローチャートである。

　ステップＳ１では、保持機構１６が取り付けられている真空バルブユニット１をタンク２１の内部に配置する。真空バルブユニット１は、真空容器３のうち隔壁部９とは逆側の端部から開口２８を通されて、タンク２１の内部へ挿入される。ステップＳ２では、操作装置２２の接続部３２に接続ロッド１２を連結する。接続部３２への接続ロッド１２の連結が完了した後、ステップＳ３において、真空バルブユニット１から保持機構１６を取り外す。これにより、真空バルブユニット１は、接続ロッド１２が操作装置２２に接続された状態で、真空遮断器２に組み付けられる。

　真空バルブユニット１が、真空遮断器２のうち真空バルブユニット１以外の構成要素と組み合わせられる前において、保持機構１６は、固定接点４から可動接点５を乖離させた状態で接続ロッド１２を保持する。固定接点４から可動接点５を乖離させた状態にて、固定接点４のほうへの接続ロッド１２の移動が保持機構１６によって阻止されることによって、真空バルブユニット１は、固定接点４への可動接点５の接触を抑制する。これにより、真空バルブユニット１は、固定接点４または可動接点５に傷が付くことによる耐電圧性能の低下を抑制できる。

　真空バルブユニット１の電圧コンディショニングは、真空バルブユニット１の各要素が、真空遮断器２に設置されているときと同じ形態に組み合わせられた状態で行われる。電圧コンディショニングが終了すると、真空バルブユニット１は、その形態を維持したまま、真空遮断器２のうち真空バルブユニット１以外の構成要素に組み付けられる。保持機構１６は、接続ロッド１２および絶縁ロッド１３を介して操作装置２２に可動導体７が連結された後に取り外される。これにより、真空バルブユニット１の要素同士における軸ずれが抑制される。真空バルブユニット１は、電圧コンディショニングが実施されたときからの固定接点４と可動接点５との相対位置の変化を抑制することができる。これにより、真空バルブユニット１は、耐電圧性能の低下を抑制することができる。なお、保持機構１６は、保持部品１７と留め具との組み合わせに限られず、適宜変更可能である。保持機構１６には、操作装置２２と接続ロッド１２とを連結する部品が使用されても良い。

　図１において、ｄ１は、保持部品１７のうち蓋部１０の側の端部１７ｃとピン１８との距離の長さである。ｄ２は、保持部品１７にピン１８が接触しているときにおける固定接点４と可動接点５との間隔の長さであって、真空遮断器２が電路を開いている状態における固定接点４と可動接点５との間隔の長さである。ｄ１＞ｄ２の関係が成り立つ。

　ｄ１＞ｄ２の関係が成り立つことによって、真空遮断器２が開閉動作を行う際に、接続ロッド１２のうち穴１２ａが形成されている部分が密閉部品１５と摺り合うことが無い。このため、接続ロッド１２のうち穴１２ａが形成されている部分が密閉部品１５と摺り合うことによる密閉部品１５の傷つきは生じない。これにより、真空遮断器２は、接続ロッド１２を動作させることによる密閉部品１５の劣化を抑制することができる。

　実施の形態１によると、真空バルブユニット１は、真空容器３のほかに、真空遮断器２のうちの一部の構成要素となる筒体８、隔壁部９、蓋部１０および接続ロッド１２などが設けられており、かつ保持機構１６を有する。保持機構１６は、固定接点４から可動接点５を乖離させた状態で接続ロッド１２を保持する。真空バルブユニット１は、保持機構１６を有することによって、固定接点４への可動接点５の接触を抑制させ、耐電圧性能の低下を抑制できる。真空バルブユニット１は、真空容器３の内部の要素同士における軸ずれを抑制させ、耐電圧性能の低下を抑制できる。以上により、真空バルブユニット１および真空遮断器２は、耐電圧性能の低下を抑制することができるという効果を奏する。

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

　１　真空バルブユニット、２　真空遮断器、３　真空容器、４　固定接点、５　可動接点、６　固定導体、７　可動導体、８　筒体、９　隔壁部、１０，２５，２７　蓋部、１１　ベローズ、１２　接続ロッド、１２ａ，１７ｂ　穴、１３　絶縁ロッド、１４　シールケース、１５　密閉部品、１６　保持機構、１７　保持部品、１７ａ，１７ｃ　端部、１８　ピン、２１　タンク、２２　操作装置、２３，２４　枝管、２６　シールド、２８　開口、２９　絶縁支持体、３０，３１　外部導体、３２　接続部。

Claims (4)

1. 　筒状の真空容器と、
   　前記真空容器と同軸上に配置されている筒体と、
   　前記真空容器の端部と前記筒体の端部との間に設けられ、前記真空容器の内部と前記筒体の内部とを仕切る隔壁部と、
   　前記隔壁部を貫いており、前記真空容器および前記筒体にて軸方向に移動可能な可動導体と、
   　前記真空容器の内部において固定されている固定接点と、
   　前記可動導体と一体とされており、前記可動導体の移動に伴って前記固定接点からの乖離と前記固定接点への接触とが可能な可動接点と、
   　前記筒体のうち前記隔壁部とは逆側の端部を塞ぐ蓋部と、
   　前記蓋部を貫いており、絶縁部品を介して前記可動導体に連結されている接続ロッドと、
   　前記固定接点から前記可動接点を乖離させた状態にて前記固定接点のほうへの前記接続ロッドの移動を阻止しながら前記接続ロッドを保持する保持機構と、を備えることを特徴とする真空バルブユニット。
2. 　前記保持機構は、
   　前記蓋部に着脱可能に取り付けられ、前記接続ロッドのうち前記蓋部から前記筒体の外へ出ている部分を保持する保持部品と、
   　前記接続ロッドに着脱可能に取り付けられる留め具と、を有し、
   　前記接続ロッドは、前記保持部品のうち前記蓋部とは逆側の端部から前記接続ロッドの一部が突出した状態で保持され、
   　前記留め具は、前記接続ロッドのうち前記保持部品から突出する部分に取り付けられ、前記保持部品に当たることによって前記接続ロッドの移動を阻止することを特徴とする請求項１に記載の真空バルブユニット。
3. 　前記保持部品のうち前記蓋部の側の端部と前記留め具との距離は、前記保持部品に前記留め具が接触しているときにおける前記固定接点と前記可動接点との間隔よりも長いことを特徴とする請求項２に記載の真空バルブユニット。
4. 　筒状の真空容器と、
   　前記真空容器と同軸上に配置されている筒体と、
   　前記真空容器および前記筒体にて軸方向に移動可能な可動導体と、
   　前記真空容器の内部において固定されている固定接点と、
   　前記可動導体と一体とされており、前記可動導体の移動に伴って前記固定接点からの乖離と前記固定接点への接触とが可能な可動接点と、
   　絶縁部品を介して前記可動導体に連結されている接続ロッドと、を含む真空バルブユニットと、タンクと、前記接続ロッドを動作させる操作装置と、を備える真空遮断器の製造方法であって、
   　前記固定接点から前記可動接点を乖離させて前記固定接点のほうへの前記接続ロッドの移動を阻止しながら前記接続ロッドを保持する保持機構が取り付けられている前記真空バルブユニットを前記タンクの内部に配置する工程と、
   　前記操作装置の接続部に前記接続ロッドを連結する工程と、
   　前記真空バルブユニットから前記保持機構を取り外す工程と、
   　を含むことを特徴とする真空遮断器の製造方法。

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