JP2021048061A - 開閉器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高湿度の環境下においても、絶縁層を大型化することなく、真空バルブの可動側の絶縁性能を高めることができる、固体絶縁形の開閉器を提供することを目的とする。【解決手段】 接離自在な電極対を収納した真空バルブと、一端側で前記真空バルブを覆うとともに、他端側に開口部を有する固体絶縁物と、前記真空バルブから前記開口部に向けて突出する可動側導体に一端が連結された絶縁操作ロッドと、前記絶縁操作ロッドの他端に連結され、前記可動側導体を動作させる操作機構と、前記絶縁操作ロッドの高電圧側を囲むように前記固体絶縁物の内部に埋め込まれたシールドと、を有する開閉器であって、前記固体絶縁物の前記開口部側の内壁には、前記開口部方向に凸となる略短筒状の突起部を、前記シールドの接地側先端の高電圧側と接地側の双方に有する開閉器。【選択図】 図１
Description
本発明は、固体絶縁形の開閉器に関するものである。
固体絶縁形の開閉器は、遮断部を内包する真空バルブの周囲を固体絶縁物で覆うことで、絶縁性能を強化した開閉器である。真空バルブの可動側には、可動側導体を操作するための絶縁操作ロッドが連結されており、さらに絶縁操作ロッドの他端部には操作機構が連結されている。このため、真空バルブの可動側は固体絶縁物で覆うことができず、特別な処置を施さない限りは気中部となる。
気中部はその周囲環境により絶縁性能が変化し、特に高湿度の場合には固体絶縁物の内壁に付着した水分により沿面放電が発生しやすくなるため、絶縁弱点部となりやすい。このような問題に対し、特許文献１では、気中部を封止し、その内部に乾燥剤を設置することで、高湿度対策を施し絶縁性能を維持している。
しかし、封止状態の悪化により気中部の湿度が高くなった場合には、沿面放電が発生する可能性がある。また、気中部の封止状態が悪化しない場合でも、乾燥剤の水分吸着量が一定量を超えると気中部の湿度が高くなり、沿面放電が発生する可能性がある。そのため、特許文献１の構成を採った場合は、封止状態の確認や乾燥剤の交換といった、定期的なメンテナンス作業が発生する。
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、封止状態の確認や乾燥剤の交換といったメンテンナンス作業を行うことなく、真空バルブの可動側の絶縁性能を維持できる、固体絶縁型の開閉器を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の開閉器は、接離自在な電極対を収納した真空バルブと、一端側で前記真空バルブを覆うとともに、他端側に開口部を有する固体絶縁物と、前記真空バルブから前記開口部に向けて突出する可動側導体に一端が連結された絶縁操作ロッドと、前記絶縁操作ロッドの他端に連結され、前記可動側導体を動作させる操作機構と、前記絶縁操作ロッドの高電圧側を囲むように前記固体絶縁物の内部に埋め込まれたシールドと、を有する開閉器であって、前記固体絶縁物の前記開口部側の内壁には、前記開口部方向に凸となる略短筒状の突起部を、前記シールドの接地側先端の高電圧側と接地側の双方に有するものとした。
本発明の固体絶縁型の開閉器によれば、封止状態の確認や乾燥剤の交換といったメンテンナンス作業を行うことなく、真空バルブの可動側の絶縁性能を維持することができる。
以下、本発明を実施する上で好適となる実施例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、発明の内容が下記具体的態様に限定されるものではない。本発明は、下記態様を含めて種々の態様に変形することが無論可能である。
本発明の実施例１に係る開閉器について、図１の縦断面図を用いて説明する。なお、本実施例の開閉器は、一例を挙げれば、鉄道車両に搭載する開閉器であるが、本発明を他用途に適用しても良いことは言うまでもない。
図１に示す如く、本実施例の開閉器１００は、真空バルブ１と、一端側で真空バルブ１の周囲を覆うとともに他端側に開口部を有する固体絶縁物２と、真空バルブ１内に固定され、図示しない固定側接続導体と電気的に接続された固定側導体３ｆと、真空バルブ１内から開口部側に突出し、図示しない可動側接続導体と電気的に接続された可動側導体３ｍと、可動側導体３ｍの突出側と連結された絶縁操作ロッド４と、固体絶縁物２の開口部を覆うことで絶縁操作ロッド４の周囲に気中部５を形成する、中央貫通穴を有したフランジ６と、絶縁操作ロッド４の接地側端に連結され、可動側導体３ｍを動作させる操作機構７と、で概略構成される。また、固体絶縁物２の内部には、絶縁操作ロッド４の高電圧側を囲むシールド８が埋め込まれており、可動側導体３ｍや絶縁操作ロッド４の電界を緩和する。
真空バルブ１は、内部が真空に保たれており、操作機構７が絶縁操作ロッド４を介して可動側導体３ｍを動作させることで、固定側導体３ｆと可動側導体３ｍの対向端に形成された電極対の接離が制御され、開閉器１００としてのオンオフを切り替えることができる。
また、固体絶縁物２の内壁には、絶縁操作ロッド４の側面を囲むように、固体絶縁物２の開口部方向に凸となる略短筒状の突起部２ａ、２ｂが設けられている。これらのうち、突起部２ａは、シールド８の接地側先端よりも高電圧側に配置されており、突起部２ｂは、シールド８の接地側先端よりも接地側に配置されている。
ここで、固体絶縁物２の内壁は、シールド８の接地側先端近傍で電界が高くなるため、図１に示す黒丸の近傍が放電起点となりえる。そのため、仮に固体絶縁物２の内壁に突起部２ａ、２ｂを設けない構成とした場合は、放電起点からの沿面放電を妨害するものがないため放電が発生する可能性が高かった。
これに対し、開閉器１００の固体絶縁物２の内壁に突起部２ａ、２ｂがあると、放電の態様を、沿面放電のみの単純な放電態様から、図２に示すような、沿面放電とギャップ放電を複合した放電態様に移行させることができる。
沿面放電とギャップ放電を比較すると、沿面放電は電子なだれ現象が発生しやすいのに対し、ギャップ放電は電子なだれ現象が発生しにくいという特性があるので、本実施例のように、沿面放電とギャップ放電を複合させた放電態様とすることで、放電が進展しづらくなるので、気中部５の寸法を維持したままであっても、耐電圧を向上させることができる。
以上で説明した本実施例の開閉器によれば、封止状態の確認や乾燥剤の交換といったメンテンナンス作業を行うことなく、真空バルブの可動側の絶縁性能を維持することができる。
なお、印加電圧の極性によって放電進展の向きは変わるため、図１、図２では、放電起点の高電圧側と接地側の両側に突起部２ａ、２ｂを設ける構成を例示したが、一方にのみ突起部を設ける構成としても良い。
また、図１、図２では、放電起点の高電圧側に突起部を一つ設け、接地側にも突起部を一つ設ける構成を例示したが、絶縁性能をより高めたい場合は、高電圧側と接地側のそれぞれに突起部を複数設ける構成としても良い。
次に、本発明の実施例２に係る開閉器について、図３の縦断面図を用いて説明する。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。
実施例１では、図１に示すように、フランジ６の中央貫通穴を介して、固体絶縁物２の内側の気中部５と外気が連通していた。これに対し、実施例２では、図３に示すように、フランジ６の中央貫通穴を封止板９で封止し、その内部を真空引きした後に絶縁性ガス１０を封入する。
実施例１で説明した、突起部２ａ、２ｂを設けることによって実現される、沿面放電とギャップ放電の複合絶縁は、絶縁性ガス１０中でも同様の効果があるため、複合絶縁と絶縁性ガスを併用すれば、開閉器１００をより小型化しても同等の絶縁性能を確保することができる。
なお、絶縁性ガス１０は絶縁性のある気体であれば良く、例えばＳＦ６、二酸化酸素、窒素、乾燥空気などの気体を利用することができる。
１００ 開閉器
１ 真空バルブ
２ 固体絶縁物
２ａ、２ｂ 突起部
３ｆ 固定側導体
３ｍ 可動側導体
４ 絶縁操作ロッド
５ 気中部
６ フランジ
７ 操作機構
８ シールド
９ 封止板
１０ 絶縁性ガス
１ 真空バルブ
２ 固体絶縁物
２ａ、２ｂ 突起部
３ｆ 固定側導体
３ｍ 可動側導体
４ 絶縁操作ロッド
５ 気中部
６ フランジ
７ 操作機構
８ シールド
９ 封止板
１０ 絶縁性ガス
Claims (6)
- 接離自在な電極対を収納した真空バルブと、
一端側で前記真空バルブを覆うとともに、他端側に開口部を有する固体絶縁物と、
前記真空バルブから前記開口部に向けて突出する可動側導体に一端が連結された絶縁操作ロッドと、
前記絶縁操作ロッドの他端に連結され、前記可動側導体を動作させる操作機構と、
前記絶縁操作ロッドの高電圧側を囲むように前記固体絶縁物の内部に埋め込まれたシールドと、を有する開閉器であって、
前記固体絶縁物の前記開口部側の内壁には、前記開口部方向に凸となる略短筒状の突起部を、前記シールドの接地側先端の高電圧側と接地側の双方に有することを特徴とする開閉器。 - 接離自在な電極対を収納した真空バルブと、
一端側で前記真空バルブを覆うとともに、他端側に開口部を有する固体絶縁物と、
前記真空バルブから前記開口部に向けて突出する可動側導体に一端が連結された絶縁操作ロッドと、
前記絶縁操作ロッドの他端に連結され、前記可動側導体を動作させる操作機構と、
前記絶縁操作ロッドの高電圧側を囲むように前記固体絶縁物の内部に埋め込まれたシールドと、を有する開閉器であって、
前記固体絶縁物の前記開口部側の内壁には、前記開口部方向に凸となる略短筒状の突起部を、前記シールドの接地側先端の高電圧側または接地側の一方に有することを特徴とする開閉器。 - 請求項１または請求項２の開閉器において、
前記シールドの接地側先端より高電圧側に、複数の前記突起部を設けたことを特徴とする開閉器。 - 請求項１または請求項２の開閉器において、
前記シールドの接地側先端より接地側に、複数の前記突起部を設けたことを特徴とする開閉器。 - 請求項１または請求項２の開閉器において、
前記絶縁操作ロッドの周囲に、絶縁性ガスを封入したことを特徴とする開閉器。 - 請求項５に記載の開閉器において、
前記絶縁性ガスは、ＳＦ６、二酸化酸素、窒素、乾燥空気の何れかであることを特徴とする開閉器。
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