CN100587883C - 真空开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空开关设备。本发明的目的是实现在不加大开关主体的容积的条件下，便能防止截止性能的降低。在外侧真空容器(10)的内部，容纳有多个内侧真空容器(70，72，74)，在各内侧真空容器(70，72，74)内容纳有与可动电极杆(30，32，34)相连的可动电极(118，120，122)，同时，容纳有与固定电极杆(60，62，64)相连的固定电极(124，126，128)，在构成各个内侧真空容器(70，72，74)的可动电极一侧的金属板(88，90，92)上分别形成贯通孔(100，102，104)，从而在外侧真空容器(10)的内部和各内侧真空容器(70，72，74)的内部形成相同的真空压力。

Description

真空开关设备

本申请是2004年5月19日提交的，申请号为200410038346.7，名称为“真空开关设备”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及真空开关设备，特别涉及在设有容纳在真空容器内的开关且适于作为电力系统的接收配电设备使用的真空开关设备。

背景技术

在电力系统的配电系统中，作为接收配电设备的一个重要部分，设有开关设备。以往，作为这种开关设备，虽然大多采用的是空气绝缘方式，但是为了实现小型化，作为绝缘介质，则采用了利用SF₆气体的气体绝缘方式。但是，若用SF₆气体作为绝缘介质时，由于存在对对环境造成不良影响的危险，因此，近些年来，作为绝缘介质，建议采用以真空绝缘的真空绝缘方式。

作为真空绝缘方式的开关设备的结构为，例如，在真空容器内，容纳有多对固定电极和可动电极相对设置的主电路开关，可动电极与母线侧导体相连，固定电极与负载侧导体相连，各个主电路开关由灭弧罩覆盖，各母线侧导体通过具有挠性的导体连接(参见专利文献1-日本特开2000-268685号公报，第3页～第6页，图1～图3)。

根据这种开关设备，由于采用了真空绝缘方式，因此，与气体绝缘方式相比，能够缩短绝缘距离，从而能够实现开关设备的结构紧凑。

在上述现有技术中，由于以灭弧罩覆盖了各个主电路开关，因此，在发生短路等事故中，在实施断开动作，使可动电极与固定电极分离时，即使由各个电极产生金属蒸汽，仍可以由灭弧罩遮挡金属蒸汽。但是，由于金属蒸汽的一部分会从灭弧罩的间隙飞散而附着在真空容器内，因此，尝试将真空容器做成2层结构。

真空容器做成2层结构时，采用的结构是：例如，在将开关主体做成具有密闭结构的真空容器的同时，以这种真空容器作为内侧的真空容器并使其容纳在开关设备主体的真空容器(外侧真空容器)内，在内侧真空容器内容纳有可动电极和固定电极，该可动电极保持在可动电极杆上且能自由往复运动地设置，而固定电极保持在固定电极杆上且与可动电极相对地设置，可动电极和固定电极的周围以灭弧罩遮挡。

在现有技术中，由于将真空容器做成2层结构，因此，能够防止金属蒸汽的一部分附着在外侧真空容器上。

但是，在以密闭结构形成内侧真空容器时，伴随在电流截止时各个电极产生熔化，在密闭结构的内侧真空容器内，会放出在电极成分或电极中所含的气体等，从而使内侧真空容器内部的真空压力(真空度)瞬时降低。因此，在截止电流增大时，若内侧真空容器的容积不大，则绝缘恢复需要时间，从而降低了截止性能。另外，若增加断路次数，则内侧真空容器的内部压力不会恢复，截止性能往往降低。另一方面，为了提高截止性能，若单纯增大内侧真空容器的容积，则难以实现开关设备整体的小型化。

发明内容

本发明的目的在于实现在不加大开关主体的容积的条件下，便能防止截止性能的降低。

为了实现上述目的，本发明的真空开关设备的结构为：设有作为接地对象的外侧真空容器，容纳在所述外侧真空容器内的内侧真空容器，设置在所述内侧真空容器内的开关，在所述内侧真空容器中，形成连通所述内侧真空容器和所述外侧真空容器的贯通孔。

附图说明

图1为表示本发明一个实施例的真空开关设备的主要部分的正视剖面图。

图2(a)为内侧真空容器的主要部分的正视剖面图，(b)为表示内侧真空容器的其它实施例的主要部分的正视剖面图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一个实施例进行说明。图1为表示本发明的真空开关设备的一个实施例的主要部分的正视剖面图。在图1中，真空开关设备作为配电系统的接收配电设备的一个重要部分，设有由不锈钢制成的外侧真空容器10。外侧真空容器10设有上部板材12和下部板材14以及侧部板材16，各板材的周围(边缘)通过焊接相互接合，同时，与设备主体一起接地。

在上部板材12上形成贯通孔18，20，22，在各个贯通孔18，20，22的边缘固定有环状底部24，26，28以覆盖各个贯通孔18，20，22。在各个底部24，26，28的中央形成的圆形空间中插入可自由往复运动(上下运动)地圆柱状可动电极杆30，32，34。即，各个贯通孔18，20，22通过底部24，26，28，可动电极杆30，32，34封闭。可动电极杆30，32，34的轴向端部(上部)与设置在外侧真空器10外部的操纵器(电磁操纵器)相连。另外，在上部板材12的下部，沿各个贯通孔18，20，22的边缘设置可自由往复运动(上下运动)的波纹管36，38，40，各个波纹管36，38，40的轴向的一个端部固定在上部板材12的下部，轴向的另一个端部装在各个可动电极杆30，32，34的外周面上。即，为了将外侧真空器10做成密封结构，在各个贯通孔18，20，22的边缘，沿各个可动电极杆30，32，34的轴向设置波纹管36，38，40。另外，排气管(未图示)连接在上部板材12上，通过所述排气管，对外侧真空器10内进行真空排气。

另一方面，在下部板材14上形成贯通孔42，44，46，在各个贯通孔42，44，46的边缘固定绝缘套筒48，50，52，以覆盖贯各个通孔42，44，46。在各个套筒48，50，52的底部固定有环状绝缘底部54，56，58。并且，在各个底部54，56，58中央的圆形空间中插入圆柱状的固定电极杆60，62，64。即，形成于下部板材14上的贯通孔42，44，46分别通过套筒48，50，52，底部54，56，58，固定电极杆60，62，64封闭。使固定电极杆60，62，64的轴向的一端与设置在外侧真空器10外部的电缆(配电线)相连。

在侧部板材16上形成测定用通气孔66，在所述通气孔66上固定有真空压力测定装置68，用真空压力测定装置68测定外侧真空容器10内的真空压力(真空度)。

在外侧真空容器10的内部，容纳有构成开关的断路器的主体的内侧真空容器70，72，74，在各个内侧真空容器70，72，74中分别分散容纳有作为开关的断路器。

内侧真空容器70，72，74设有以圆筒状形成的陶瓷制成的绝缘屏蔽罩76，78，80，82，84，86，以大致圆板状形成的不锈钢制成的可动电极侧金属板88，90，92，以圆板状形成的不锈钢制成的固定电极侧金属板94，96，98，在可动电极侧金属板88，90，92上分别形成连通外侧真空容器10和内侧真空容器20，72，74的贯通孔100，102，104。进而，在各个内侧真空容器70，72，74中，还容纳有波纹管106，108，110，电极屏蔽罩112，114，116，同时还容纳有可动电极118，120，122，固定电极124，126，128。

波纹管106，108，110沿可动电极杆30，32，34的轴向设置，其轴向的一端固定在金属板88，90，92的底部上，另一端装在可动电极杆30，32，34的外周面上。电极屏蔽罩112，114，116以不锈钢形成大致圆柱状，设置成覆盖各个可动电极118，120，122，固定电极124，126，128周围，它们的中间部分的外周分别由绝缘屏蔽罩76和绝缘屏蔽罩78，绝缘屏蔽罩80和绝缘屏蔽罩82，绝缘屏蔽罩84和绝缘屏蔽罩86支承。即，电极屏蔽罩112，114，116的设置方式为：在电流截止时，能够防止由可动电极118，120，122，固定电极124，126，128产生的金属蒸汽向内侧真空容器70，72，74的外部飞散。另外，可动电极118，120，122分别固定在可动电极杆30，32，34的轴向端部，固定电极124，126，128分别固定在固定电极杆60，62，64的轴向端部。

此处，在金属板88，90，92上形成贯通孔100，102，104时，所形成的尺寸应确保：在电流截止时，在从各个可动电极118～122，固定电极124～128产生金属蒸汽时，所述金属蒸汽以不会飞散至外侧真空容器10内部那样的程度，同时，在电流截止时，即使各内侧真空容器70，72，74内的真空压力(真空度)瞬时降低，但各内侧真空容器70，72，74内的真空压力仍能够立刻恢复。

另外，在金属板88，90，92上形成贯通孔100，102，104时，如图2(a)所示，作为电极屏蔽罩112～116，应考虑它们的位置和形状，以便至少它们的一部分设置在连接可动电极118～122的外周侧端面边缘)和贯通孔100，102，104的直线与连接固定电极124～128的外周侧面(边缘)和贯通孔100，102，104的直线之间的区域内。即，电极屏蔽罩112～116的位置和形状的决定应确保在电流截止时，由各个电极产生的金属蒸汽或电子不会从贯通孔100，102，104飞散。

考虑到上述问题，若设置电极屏蔽罩112～116，则能够在电流截止时，通过电极屏蔽罩112～116屏蔽由各个电极产生的金属蒸汽或电子，并且能够防止金属蒸汽或电子从各个内侧真空容器70，72，74泄漏至外部真空容器10内。

即，由于在各个电极熔化时产生的金属蒸汽或电子在真空中大致以直线飞散，因此，在以直线连接形成于各个可动电极118～122和各个固定电极124～128之间的空间部(电流截止部)和各个贯通孔100，102，104的区域内，通过设置电极屏蔽罩112，114，116，能够防止金属蒸汽或电子从贯通孔100，102，104泄漏。

这样，在本实施例中，由于在金属板88，90，92上形成贯通孔100，102，104，因此，在电流截止时，即使内侧真空容器70，72，74内的真空压力瞬时降低，各内侧真空容器70，72，74内的真空压力仍能够立刻恢复，从而能防止截止性能的降低。

所以，即使截止电流增大，也不用加大各个内侧真空容器70，72，74内的容积，从而能够提高截止性能。另外，能够使外侧真空容器10内的真空压力(真空度)与各内侧真空容器70，72，74内的真空压力(真空度)相同，同时，能够通过真空压力测定装置68监视和控制各个容器内的真空压力(真空度)。

在前面所述的实施例中，虽然对将波纹管106，108，110容纳在各个内侧真空容器70，72，74的内部进行了说明，但是，如图2(b)所示，通过将各个波纹管106，108，110设置在内侧真空容器70，72，74的外部，可以缩小各个内侧真空容器70，72，74，并且能够实现各个内侧真空容器70，72，74的小型化。

另外，在前面所述的实施例中，虽然对在金属板88，90，92上形成贯通孔100，102，104进行了说明，但也可在固定电极一侧的金属板94，96，98上形成贯通孔。

另外，在金属板88，90，92上形成贯通孔100～104时，也可采用在各个金属板88，90，92的底部上设置用于遮挡各个贯通孔100～104的遮挡板，从而也能够防止金属蒸汽等从各贯通孔100～104泄漏。

如上所述，采用本发明，在电流截止时，即使内侧真空容器内的真空压力降低，内侧真空容器内的真空压力仍能够立刻恢复，从而有助于截止性能的提高。

Claims (4)

1.一种真空开关设备，其具备作为接地对象的外侧真空容器，容纳在所述外侧真空容器内的内侧真空容器，设置在该内侧真空容器内的开关，所述开关设有可动电极和固定电极，所述可动电极保持在可动电极杆上且设置成可自由往复运动，所述固定电极与该可动电极相对配置且保持在固定电极杆上，所述可动电极杆的轴向的一端与所述外侧真空容器外的操纵器相连，所述固定电极杆的轴向的一端与所述外侧真空容器外的电缆相连，并且所述内侧真空容器设有覆盖所述可动电极和所述固定电极的周围的筒状绝缘性屏蔽罩，和设置在所述绝缘性屏蔽罩内且覆盖所述可动电极和固定电极的周围的筒状电极屏蔽罩，其特征在于：

在所述内侧真空容器中，设有与该内侧真空容器内和所述外侧真空容器内连通的贯通孔，且所述电极屏蔽罩的一部分设置在连接所述可动电极的外周侧端面和所述贯通孔的直线与连接所述固定电极的外周侧端面和所述贯通孔的直线之间的区域内。

2.根据权利要求1所述的真空开关设备，其特征在于：所述内侧真空容器还具备形成环状且在所述绝缘性屏蔽罩的轴向一端的区域中覆盖所述可动电极杆周围区域的可动电极一侧的金属板以及形成环状且在所述绝缘性屏蔽罩轴向的另一端的区域中覆盖所述固定电极杆周围的区域的固定电极一侧的金属板，沿所述可动电极杆的轴向设置有波纹管，所述波纹管的轴向的一端固定在所述可动电极一侧的金属板的底部上，所述波纹管的另一端连接到所述可动电极杆的外周面上。

3.根据权利要求2所述的真空开关设备，其特征在于：所述贯通孔设于所述可动电极一侧的金属板或者固定电极一侧的金属板上。

4.根据权利要求1所述的真空开关设备，其特征在于：在所述外侧真空容器上，形成连接真空压力测定装置的测定用通气孔。

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