JP2006309944A

JP2006309944A - 真空スイッチ

Info

Publication number: JP2006309944A
Application number: JP2005127283A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kato; 公三加藤; Kenji Tsuchiya; 賢治土屋; Shuichi Kikukawa; 修一喜久川; Satoru Kajiwara; 悟梶原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】
電極からのアークの発生に伴って金属蒸気がアークシールドの隙間から飛散し、接地された真空容器または接地電位の箇所に付着することにより地絡現象が生じるのを防止する真空スイッチを得る。
【解決手段】
接地された真空容器の内面に絶縁物のコーティングを施し、接地開閉器を絶縁物で覆う構造によって接地電位の露出をなくし、電極からのアークの発生に伴って金属蒸着の飛散があっても接地電位の金属にアークが付着しない構造とすることで、地絡に至らない真空スイッチを提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は真空スイッチに係り、特に、真空容器内に複数の主回路開閉部と接地回路開閉部を備え、電力系統の受配電設備として用いる真空スイッチギヤに使用するに好適な真空スイッチに関する。

都市部の消費電力集中地域が増加する需要に対して、６ｋＶ供給での配電用変電所の立地困難、及び６ｋＶ供給設備の稼働率の高まり等により、配電電圧の昇圧、すなわち６
ｋＶより回線当たりの容量が大きい２２ｋＶ系統の推進が効率的な電力供給設備の形成に繋がるが、これに伴い配電機材のコンパクト化を図る必要がある。

コンパクト化を図る受配電機器としては、絶縁媒体としてＳＦ₆ ガスを用いたガス絶縁スイッチギヤが考えられる。しかし、絶縁媒体にＳＦ₆ ガスを用いることは、環境に悪影響を与える恐れがあるため、近年、絶縁媒体として真空絶縁を用いた真空絶縁方式のスイッチギヤが提案されている。

真空絶縁方式のスイッチギヤは、真空容器内に固定電極と可動電極が向き合うように配置された主回路開閉部が複数対収納され、各主回路開閉部はアークシ−ルドで覆われ、各母線側導体がフレキシブル導体を介して接続されている。また、同一真空容器内に固定電極と可動電極が向き合うように配置された接地回路開閉部が収納され、主回路開閉部の接地回路開閉部がフレキシブル導体を介して電気的に接続されている。この真空絶縁方式のスイッチギヤによると、ガス絶縁方式よりも絶縁距離を短くすることができるため、コンパクト化が図れる利点を有する。

尚、真空容器の内面に絶縁コーティング（セラミック）を施し、真空容器内面を絶縁する真空スイッチとしては、国際公開第００／０２１１０７号パンフレット等に開示されている。

国際公開第００／０２１１０７号パンフレット

上述した特許文献１に記載の真空スイッチでは、各主回路開閉部はアークシ−ルドで覆われているため、短絡事故時などが生じてトリップ動作が実行され、可動電極と固定電極が離れたときに各電極からアークが発生し金属蒸気が生じても、この金属蒸気をアークシールドによって遮断することができるようになっている。

しかしながら、真空容器が接地されているときに、上記金属蒸気の一部がアークシールドの隙間から飛散して真空容器、又は接地回路開閉部に付着すると、電極から金属蒸気，真空容器、又は接地回路開閉部を介して接地点に電流が流れ、地絡が生じるという問題がある。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的は、アークの発生に伴って金属蒸気がアークシールドの隙間から飛散し、接地された真空容器又は接地回路開閉部に付着することにより生じる地絡現象を防止できる真空スイッチを提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するために、接地された真空容器の内面が絶縁物で覆われ、かつ、前記真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された接地回路開閉部の少なくとも電極の周囲が絶縁物で覆われているか、もしくは、接地された真空容器の内面が絶縁物で覆われ、かつ、該真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された複数の主回路開閉部及び前記真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された接地回路開閉部の間に絶縁物を設け、該主回路開閉部と接地回路開閉部を前記真空容器内で仕切ったことを特徴とする。

以上説明した本発明によれば、接地された真空容器の内面を絶縁物で覆い、かつ、接地回路開閉部の少なくとも電極の周囲を絶縁物で覆うものであるから、接地電位の露出箇所をなくすことができるので、電極からのアークの発生に伴って金属蒸着の飛散があっても、接地電位の露出がないため地絡に至ることのない真空スイッチを得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の真空スイッチの実施の形態を説明する。

図１乃至図３に本発明の真空スイッチの第１の実施例を示す。

該図において、真空容器１は導電性材料、例えばステンレススチールで製造されており、高真空圧に耐えられるようになっており、しかも、設備本体とともに接地されている。また、真空容器１の内面には、絶縁物であるセラミックが溶射されており、真空容器１内面の金属の露出はなくなっている。

この真空容器１からは２本の接続導体２，３が引き出されており、各接続導体２，３を覆うように、表面にメタライズがコーティングされているアルミナセラミックスからなる絶縁ブッシング４，５が配置され、各絶縁ブッシング４，５がアルミナセラミックスのメタライズ層を介して真空容器１の壁面にロー付けされている。

接続導体２，３の上部には円盤状導体６，７が固定され、円盤状導体６，７には固定導体８，１０が固定されており、その固定導体８，１０には、それぞれ固定電極９，１１が固定されている。各固定電極９，１１の上方には、各固定電極９，１１と対向して可動電極１２，１３が往復動自在に配置されている。この対向する固定電極９と可動電極１２で１つの主回路開閉部を構成し、本実施例では、固定電極１１と可動電極１３からなる主回路開閉部と２つ真空容器１内に配置されている。

各可動電極１２，１３は、それぞれ可動導体１４，１５と一体となって形成され、可動導体１４，１５は、それぞれ円柱状の絶縁物１６，１７を介して可動ロッド１８，１９に接続されている。各可動ロッド１８，１９の周囲には、ベローズ２０，２１が装着されており、各可動ロッド１８，１９は、それぞれベローズ２０，２１によって真空容器１に対して機密に密封されている。また、各可動ロッド１８，１９は、その一部が真空容器１の外部に突出しており、各可動ロッド１８，１９は、操作ロッド（図示せず）によって軸方向に操作されるようになっている。また、各主回路開閉部の電極の周囲は、従来と同様にアークシールド２２，２３で覆われている。

可動導体１４，１５は、それぞれフレキシブル導体２４を介して電気的に接続されており、可動ロッド１８が下方に操作されたときには固定電極９と可動電極１２とが互いに接触し、可動ロッド１９が下方に操作されたときには固定電極１１と可動電極１３とが互いに接触し、これら主回路開閉部が互いにフレキシブル導体２４を介して電気的に接続されると共に、接続導体２と接続導体３とが主回路開閉部を介して電気的に接続されるようになっている。

一方、可動ロッド１８が上方に操作されたときには、固定電極９と可動電極１２とが切り離され、可動ロッド１９が上方に操作されたときには、固定電極１１と可動電極１３が切り離される。これにより接続導体２と接続導体３とは切り離された状態となる。即ち、主回路開閉部は遮断された状態となる。また、それぞれの主回路開閉部の可動電極１２と固定電極９及び可動電極１３と固定電極１１は、上述した如く、アークシールド２２，
２３で覆われており、固定電極と可動電極を切り離した際に生じる金属蒸気をアークシールド２２，２３で遮蔽するようになっている。

図３は真空スイッチの接地回路開閉部を示すものである。

該図に示す如く、上述と同様に形成されている真空容器１内に配置されている円盤状導体６には固定導体２５が固定されており、この固定導体２５には固定電極２６が固定されている。固定電極２６の上方には、この固定電極２６と対向して可動電極２７が往復動自在に配置されている。可動電極２７は可動導体２８と一体となって形成されている。この対向する固定電極２６と可動電極２７で接地回路開閉部を構成している。そして、本実施例では、固定電極２６と可動電極２７の周囲を覆うようにセラミックで形成された筒２９が設けられており、主回路開閉部に対する接地回路開閉部の電極部の露出をなくしている。これによって、真空容器１内部の充電部に対して接地回路開閉部を露出させない構造としている。

また、可動導体２８は、円柱状の絶縁物３０を介して可動ロッド３１に接続され、この可動ロッド３１の周囲にはベローズ３２が装着されており、可動ロッド３１は、ベローズ３２によって真空容器１に対して気密に封止されている。更に、可動導体２８は、フレキシブル導体３３を介して接地端子３４に接続され、接地端子３４は真空容器１の外部で接地されるようになっており、可動導体２８が下方に操作されたときは可動電極２７と固定電極２６が接触し、固定導体２５を介して接続導体２が接地される。これにより接続導体２にケーブル等の外部部品を接続、もしくは接続状態を点検する際、接地電位で作業することができ、作業の安全性を確保することができる。

このような本実施例の構成とすることにより、真空容器１の内面をセラミックでコーティングするのに加え、接地回路開閉部の固定電極２６と可動電極２７の周囲をセラミックで形成された筒２９で覆い、接地電位の露出箇所をなくすことができるので、可動電極
２７が固定電極２６から離れることにより両者間にアークが発生して金属蒸気の一部が飛散しても、接地電位の露出がないため地絡に至ることはない。

図４及び図５に上述した構成の真空スイッチ１００を用いた真空スイッチギヤを示し、真空スイッチ１００の上方に、開閉機構部が操作部（図示せず）を含めて設置されている状態である。

該図に示す如く、真空スイッチ１００の上方に設置した開閉機構部と操作部は連結部材４５によって連結されている。真空スイッチ１００は、３相に対応して３個備え、支持フレーム４０に３個並べて収納されている。支持フレーム４０は、真空スイッチギヤ支持体に固定されている。各真空スイッチ１００は、上述した実施例のような接地された真空容器と、この真空容器内に設けた遮断器，断路器の固定電極（図示せず）と、これに接離する遮断器，断路器の可動電極（図示せず）とを備えている。固定電極には導体が接続し、遮断器，断路器の可動電極はフレキシブル導体で接続されると共に、ベローズを介して真空容器内／外の接続部となる操作ロッド４１に連結されている。

真空スイッチ１００の支持フレーム４０上には、開閉機構部の支持フレーム４４が設けられている。この支持フレーム４４間には、各真空スイッチ１００の操作ロッド４１に対応するＬ字形のレバー４３が、ピン軸４２によってそれぞれ回動可能に設けられている。各Ｌ字形のレバー４３の一端側が、ばね５１を介して各真空スイッチ１００の操作ロッド４１にそれぞれ連結され、その他端側は、三相連結リンク５２に連結している。これにより、左側のＬ字形レバー４３がピン軸４２回りに回動すると、三相連結リンク５２により他のＬ字形のレバー４３がそれぞれピン軸４２回りに回動する。

一方、ばね５１は、電流通過時に必要な接触圧を固定電極と可動電極との間に与えると共に、可動電極に必要な開路速度を与える機能を有している。前記した図４上、左側のＬ字形レバー４３の一方側には、リンク５０の一方端が連結されている。リンク５０の他方端には、ばね受け部４９が回動可能に設けられている。このばね受け部４９に対向するばね受け部４７が回動可能に設けられており、これらのばね受け部４７，４９間にばね４８が装着されている。ばね受け部４７の他端にハンドル挿入口４５がピン軸４６によって回動可能に設けられており、ハンドル挿入口４５に操作ハンドル（図示無し）を挿入し操作することで開閉器を動作させることができる。

真空スイッチ上部に取り付けられた操作器３５により、各真空スイッチは三相同時に可動ロッドが操作され、各真空スイッチは三相同時に接続または遮断が行われる。接続導体２，３には、それぞれケーブルブッシング３６あるいは機器のブッシング３７が接続されている。

上述した実施例１では、接地回路開閉部を構成する固定導体２５，固定電極２６，可動電極２７，可動導体２８の周囲を覆っている筒２９自体を絶縁物であるセラミックで構成したが、本実施例では、筒２９をステンレス又は銅から成る金属で形成し、その筒２９の表面にセラミック等の絶縁物をコーティングしている。他の構成は、実施例１と同様であり説明は省略する。

このような本実施例の構成とすることにより、真空容器１内部の充電電位への接地電位の露出がなくなり、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図６及び図７に本発明の第３の実施例を示す。

上述した実施例１では、接地回路開閉部を構成する固定導体２５，固定電極２６，可動電極２７，可動導体２８の周囲を覆っている筒２９自体を絶縁物であるセラミックで構成したが、本実施例では、筒２９を円盤状導体６にセラミック２６ａを介して接続され円盤状導体７とは接続されないステンレス又は銅から成る金属で形成している。他の構成は実施例１と同様であり説明は省略する。

このような本実施例の構成とすることにより、セラミック２６ａを介して円盤状導体６に接続され円盤状導体７とは接続されない金属で形成された筒２９は電位が浮いた状態となる。これにより、真空容器１内部の充電電位への接地電位の露出がなくなり、実施例１と同様な効果を得ることができる。

図８及び図９に本発明の第４の実施例を示す。

上述した実施例では、いずれも接地回路開閉部の電極部近傍を筒で覆っているが、本実施例では、内面がセラミックでコーティングされた真空容器１内をセラミックからなる絶縁物で構成されたシールド板３８で仕切り、主回路開閉部の電極部分を収納する部屋と接地回路開閉部の電極部分を収納する部屋に分けたものである。即ち、主回路開閉部を構成する可動電極１２，１３及び固定電極９，１１がシールド板３８で仕切られた一方の部屋に収納され、接地回路開閉部を構成する可動電極２７及び固定電極２６がシールド板３８で仕切られた他方の部屋に収納されて構成される。他の構成は、接地回路開閉部の電極部を覆って配置される筒を除いては実施例１と同様であり説明は省略する。

このように接地電位部を充電電位部と別室とすることにより、真空容器内部の充電電位への接地電位の露出をなくすことができ、他の実施例と同様な効果を得ることができる。

本発明の真空スイッチの第１の実施例を示し、図２のＡ−Ａ断面図である。本発明の真空スイッチの第１の実施例を示す断面平面図である。図２のＢ−Ｂ断面図である。本発明の真空スイッチを採用した真空スイッチギヤを示す正面図である。本発明の真空スイッチを採用した真空スイッチギヤを示す側面図である。本発明の真空スイッチの第３の実施例を示し、図７のＤ−Ｄ断面図である。本発明の真空スイッチの第３の実施例を示す断面平面図である。本発明の真空スイッチの第４の実施例を示し、図９のＥ−Ｅ断面図である。本発明の真空スイッチの第４の実施例を示す断面平面図である。

符号の説明

１…真空容器、２，３…接続導体、４，５…絶縁ブッシング、６，７…円盤状導体、８，１０，２５…固定導体、９，１１，２６…固定電極、１２，１３，２７…可動電極、
１４，１５，２８…可動導体、１６，１７，３０…絶縁物、１８，１９，３１…可動ロッド、２０，２１，３２…ベローズ、２２，２３…アークシールド、２４，３３…フレキシブル導体、２９…筒、３４…接地端子。

Claims

接地された真空容器と、該真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された複数の主回路開閉部と、前記真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された接地回路開閉部と、前記主回路開閉部の電極の周囲を覆うアークシールドとを備えた真空スイッチにおいて、
前記真空容器の内面が絶縁物で覆われ、かつ、前記接地回路開閉部の少なくとも電極の周囲が絶縁物で覆われていることを特徴とする真空スイッチ。
前記真空容器の内面を覆う絶縁物は、セラミックが溶射されて形成され、かつ、前記接地回路開閉部の電極の周囲を覆う絶縁物は、セラミック製の筒から成ることを特徴とする請求項１記載の真空スイッチ。
接地された真空容器と、該真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された複数の主回路開閉部と、前記真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された接地回路開閉部と、前記主回路開閉部の電極の周囲を覆うアークシールドとを備えた真空スイッチにおいて、
前記真空容器の内面が絶縁物で覆われ、かつ、前記接地回路開閉部の少なくとも電極の周囲が、表面に絶縁物がコーティングされている金属製の筒で覆われていることを特徴とする真空スイッチ。
接地された真空容器と、該真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された複数の主回路開閉部と、前記真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された接地回路開閉部と、前記主回路開閉部の電極の周囲を覆うアークシールドとを備えた真空スイッチにおいて、
前記真空容器の内面が絶縁物で覆われ、かつ、前記接地回路開閉部の少なくとも電極の周囲が、金属製の筒と、該筒を電位が浮いた状態にするセラミックで覆われていることを特徴とする真空スイッチ。
接地された真空容器と、該真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された複数の主回路開閉部と、前記真空容器内に固定電極と可動電極が対向して配置された接地回路開閉部と、前記主回路開閉部の電極の周囲を覆うアークシールドとを備えた真空スイッチにおいて、
前記真空容器の内面が絶縁物で覆われていると共に、前記主回路開閉部と接地回路開閉部の間に絶縁物を設け、該主回路開閉部と接地回路開閉部を前記真空容器内で仕切ったことを特徴とする真空スイッチ。
前記主回路開閉部と接地回路開閉部の間に設けられた絶縁物は、表面に絶縁物がコーティングされている金属製のシールドであることを特徴とする請求項５記載の真空スイッチ。
前記絶縁物は、セラミックであることを特徴とする請求項３又は４記載の真空スイッチ。
前記金属は、ステンレス又は銅であることを特徴とする請求項４，５、又は６記載の真空スイッチ。