JP4526717B2 - スイッチギヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、母線側導体と負荷側導体とを接離する主回路開閉部と、負荷側導体と接地用導体とを接離する接地開閉部とを一体化した機能ユニットを備えるスイッチギヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
母線からの受電を、各種の負荷機器、他の電気室に配電すべく用いられるスイッチギヤ（閉鎖配電盤）は、母線との接続のための母線側導体、負荷への送電ケーブルとの接続のための負荷側導体等の接続導体と共に、母線側導体と負荷側導体とを接離する主回路開閉器、負荷側導体を接地するための接地開閉器、監視制御に必要な制御機器等の内部機器を、接地金属製の外箱内に適宜に配設して構成されている。
【０００３】
この種のスイッチギヤの一種として、特公平７−２８４８８号公報に開示されているように、主たる内部機器としての主回路開閉器及び接地開閉器を接続導体の一部と共に一体化して構成された機能ユニットを備え、この機能ユニットを外箱内に配置して、母線及び送電ケーブルとの接続のみを行えばよい構成としたスイッチギヤがある。
【０００４】
図５は上述の特公平７−２８４８８号公報に開示されたスイッチギヤの要部の構成を示す図であり、図６はその電気的接続図である。これらに示すスイッチギヤは、絶縁性ガスが封入され、その周壁の一部を内外に貫通する態様に送電ケーブル接続用のブッシング２ａと、母線接続用のブッシング２ｂ（図６参照）とを備える容器１の内部に第１、第２、第３の開閉器３、４、５及び真空消弧室９を配した構成となっている。
【０００５】
図６に示す如く、ブッシング２ｂを介して外部の母線（図示せず）に接続される三相の夫々に対応する母線側分岐導体６は、図５に示す如く絶縁支持碍子１１により支持されて絶縁容器１内に配設されており、これらは、真空消弧室９の内部に構成された図示しない開閉装置、及び第１の開閉器３を介して、絶縁支持碍子６０ａに固定支持された中間導体６０に接続され、該中間導体６０により２方向に分岐され、夫々の分岐は、第２、第３の開閉器４、５を介してブッシング２ａに支持された負荷側導体２に接続され、該負荷側導体２を経て外部の送電ケーブル（図示せず）に接続される。
【０００６】
開閉器３、４、５は、金属リンク８及び絶縁リンク７を介して伝達される図示しない格別の駆動源の動作に応じて夫々の枢軸回りに揺動する揺動電極を備えている。第１の開閉器３は、その揺動電極の揺動位置に応じて、真空消弧室９内部の開閉装置の出力電極と中間導体６０対応位置に突設された固定電極とを接続する閉路位置と、揺動電極と接地用導体１０ａとを接続する接地位置と、両位置の中間であり、中間導体６０の固定電極及び接地用導体１０ａから離れた断路位置とを実現する構成となっている。
【０００７】
また第２、第３の開閉器４、５は、夫々の揺動電極の揺動により、負荷側導体２と中間導体６０の対応位置に夫々突設された固定電極及び接地用導体１０ｂ、１０ｃとの間にて、第１の開閉器３と同様の３位置を実現する構成となっている。
【０００８】
以上の構成によれば、母線側分岐導体６と負荷側導体２とを接離する主回路開閉部と、負荷側導体２を接地するための接地開閉部とが、接地用の導体と共に容器１の内部に配設されており、母線側分岐導体６をブッシング２ｂを介して容器１外の母線に接続し、負荷側導体２をブッシング２ａを介して容器１外の送電ケーブルに接続すればよく、小型化されたスイッチギヤを提供することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが以上の如き従来のスイッチギヤにおいて、真空消弧室９内部の開閉装置は当該回路を開閉する作用のみを行い、第１の開閉器３は他の回路との切離しの為の断路器と、開閉装置の出力電極を断路下にて接地する接地開閉器とを兼ね、更に第２、第３の開閉器４、５は夫々に対応する負荷側導体２を接地する接地開閉器としての機能を果たす構成であり、母線側分岐導体６と負荷側導体２との間に２つの開閉器（第１の開閉器３と、第２の開閉器４又は第３の開閉器５）が直列に配置されることから、これらの配置スペースを確保するために容器１の小型化が制限されるという問題があった。
【００１０】
また、容器１の内部には絶縁ガスが封入されており開閉器３、４、５においては、三相の相間、対地間、断路位置での各極間に封入ガスの種類に応じた絶縁距離を確保する必要があり、開閉器３、４、５の夫々が大型化する上、各開閉器３、４、５間に十分な離隔距離を保つために、容器１内の配設効率が悪く、該容器１の小型化が制限されるという問題があった。
【００１１】
また、真空消弧室９は、図１５に示す三相回路において単相毎に設けられることから、これらの配設位置の確保の為に容器１の小型化が制限され、また製品コストの上昇を招くという問題があった。
【００１２】
更には、容器１の内部においてアーク短絡が発生した場合、容器１内に封入された絶縁性ガスが、アークエネルギーにより短時間の内に、高温、高圧となる一種の爆発現象が引き起こされることから、前記容器１には、高圧の放圧のための開放部分を設ける必要がある上、放圧完了までの高圧状態に耐える強度が要求されることとなり、容器１の構造が複雑化し、製品コストの上昇を招くという問題があった。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、従来に比して大幅な小型化が可能であり、製品コストの低下を図れると共に、内部におけるアーク短絡事故の発生時にも爆発を引き起こすことがない安全性の高いスイッチギヤを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
（１）母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉部と、負荷側端子と接地用端子とを接離する接地開閉部とを、共通の真空容器内に設け、主回路開閉部可動側電極棒と接地開閉部固定側電極棒とを前記真空容器内で可とう性導体により電気的に接続してなるスイッチギヤにおいて、接地開閉部の対向電極において、両方もしくは片方の電極対向面の裏に金属製のブロックを接合して電極の熱容量を高めたことを特徴とするスイッチギヤ。
【００１５】
（２）前記ブロックは、そのざぐり側面部で電極側面部分に接合されたものである。
【００１６】
（３）前記可とう性導体を接地開閉部固定側電極棒に接続する為の取付け板と、接地開閉部電極裏に設けた前記ブロックとが一体である。
【００１７】
（４）前記接地開閉部電極周りに金属蒸気飛散を抑制するシールドと、接地開閉部電極裏に設けた前記ブロックとが一体である。
【００１８】
（５）可とう性導体周りに電界緩和のために設けたカバーと接地開閉部電極裏に設けた前記ブロックとが一体である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明に係るスイッチギヤの実施の形態１の要部の構成を示す正面断面図である。
【００２０】
この実施の形態は、金属製の真空容器２１内に主回路開閉部７１と接地開閉部７２を有している。主回路開閉部７１は、固定電極２６、可動電極２７で構成され、それぞれ固定電極棒３０、可動電極棒３１に固定されている。固定電極棒３０は、封着部材３９、絶縁物２２、封着部材４３を介して真空容器２１に固定され、真空容器２１と電気的に絶縁されている。可動電極棒３１は、絶縁ロッド７３を介して操作棒３５と接続されている。操作棒３５は、主回路開閉部７１を閉路位置、遮断位置、断路位置へ動作させるための図示してない駆動機構に接続される。さらに、操作棒３５はベローズ３４を介して封着部材４０に接続されている。封着部材４０は、絶縁物２３、封着部材４４を介して真空容器２１に接続されている。主回路開閉部７１は、ベローズ３４により気密を維持しながら動作可能となっている。絶縁ロッド７３は、絶縁物５３の両端にシールド５４が配された構成となっている。シールド５４は、絶縁物５３とシールド５４の接続境界部の電界緩和及び絶縁物５３の沿面保護、並びに主回路開閉部７１の電流開閉時に発生する金属蒸気から絶縁物５３及びベローズ３４を保護する目的を有している。
主回路開閉部７１の周りには、電流開閉時の金属蒸気飛散を抑制するためのアークシールド３７が設けられ、絶縁物２２の段部に係合して固定され、真空容器２１と電気的に絶縁されている。充電部となる封着部材とセラミックの接合部には、電界緩和の為のリング４７、４９、５０が設けられ、さらに絶縁物内面の金属蒸気による汚損を抑制する役目も担っている。
【００２１】
次に、接地開閉部７２は、固定電極２８、可動電極２９で構成され、それぞれ銅製ブロック６５と接合し、固定電極棒３２、可動電極棒３３に固定されている。固定電極棒３２は、封着部材４１、絶縁物２４、封着部材４５を介して真空容器２１に固定されている。可動電極棒３３は、ベローズ３６を介して封着部材４２に接続されている。封着部材４２は、絶縁物２５、封着部材４６を介して真空容器２１に接続されている。接地開閉部７２は、ベローズ３６により真空容器２１内の気密を維持しつつ動作可能となっている。充電部となる封着部材とセラミックの接合部には、電界緩和の為のリング４８、５１、５２が設けられ、さらに絶縁物内面の金属蒸気による汚損を抑制する役目も担っている。
【００２２】
主回路開閉部７１の可動電極棒３１と接地開閉部７２の固定電極棒３３間は、可とう性導体３８で電気的に接続されている。可とう性導体３８は、端部を取付け板６６により挟み込む構造であり、取付け板６６と各電極棒３１、３３はろう付け接合により固定している。主回路開閉部７１が閉極状態、接地開閉部７２が開極状態の場合は、主回路開閉部７１の固定電極棒３０と接地開閉部７２の固定電極棒３２との間を電流が流れることとなる。
【００２３】
接地開閉部７２は、短時間通電性能が必要である。通電により、電極同志が溶着し、これを引き外す性能が接地開閉部を動作させる操作装置に要求される。溶着引き外し力を減ずることにより操作装置を小形化する事が可能となる。よって、接地開閉部７２の固定電極２８及び可動電極２９には、対向面とは逆の面に銅製のブロック６５を接続することにより、熱容量を増加し、溶着引き外し力を減じている。また、接地電極は大電流遮断及び多回数の小電流遮断の必要がない為、熱容量をブロック６５により補って高価である電極材料費を減ずることができる。
【００２４】
以上の如く構成されたスイッチギヤにおいては、絶縁性能の良い真空中で主回路開閉部７１および接地開閉部７２が構成されているため、それぞれの間に必要な絶縁距離を減少させることでき、従来に比して大幅な小形化が図れる。更に、真空容器２１の内部にアーク短絡が発生した場合においても、真空容器２１の内部に気体が存在しないから、アーク短絡が爆発につながる虞れがなく、高い安全性が得られる。さらに、接地開閉部７２の溶着引き外し力が低減でき、接地開閉部を動作させる操作装置を簡単化でき装置全体として小形化が図れる。
【００２５】
実施の形態２．
図２は、本発明に係るスイッチギヤの実施の形態２の要部の構成を示す正面断面図である。
【００２６】
スイッチギヤの基本的構成は、接地開閉部７２を構成する固定および可動電極棒３２、３３が異なる以外は前述の実施の形態１のものと同様である。即ちこの実施形態に於いては、可とう性導体３８を接地開閉部側固定電極棒３２に接続する為の取付け板と銅製ブロックが一体製作あるいは接合され、部品点数削減を図ることができる。接地開閉部固定側電極２８に十分な熱容量を付加している為、可動側電極３３には先の実施形態のもののようなブロックを付加しない構成としている。可動側および固定側電極２８、２９は同じ肉厚とし、素材を共用化している。固定側電極２８の側面部をブロックとはめ合わせ構造とし、電極側面をろう付け接合することにより、熱拡散効果向上を図っている。電極用素材の中には、製造上ある程度の肉厚が必要なものがある為、無理に電極の薄肉化を行うより側面をブロックに接合した方が良い場合がある。
【００２７】
以上の如く構成されたスイッチギヤにおいては、絶縁性能の良い真空中で主回路開閉部７１、接地開閉部７２が構成されているため、それぞれの間に必要な絶縁距離を減少させることでき、従来のものに比して大幅な小形化が図れる。更に、真空容器２１の内部にアーク短絡が発生した場合においても、真空容器２１の内部に気体が存在しないから、アーク短絡が爆発につながる虞れがなく、高い安全性が得られる。さらに、部品点数を増やすことなく接地開閉部の溶着引き外し力が低減でき、接地開閉部を動作させる操作装置を簡単化でき装置全体として小形化が図れる。
【００２８】
実施の形態３．
図３は、本発明に係るスイッチギヤの実施の形態３の要部の構成を示す正面断面図である。
【００２９】
スイッチギヤの基本的構成は、接地開閉部７２を構成する固定および可動電極棒３２、３３が異なる以外は前述の実施の形態１のものと同様である。即ちこの実施形態に於いては、接地開閉部固定側電極２８の銅製ブロックと、接地電極周りを囲うように配置した金属蒸気遮蔽用のシールド６７が設けられている。シールド６７は図示の如くブロックと一体製作されたものでも良いし、別の部品として製作して接合したものでも良い。シールド６７は、短絡投入責務時に発孤現象で電極から飛散した金属蒸気が真空容器内部に付着して汚損するのを抑制し、絶縁低下を防ぐことができ、さらに、短時間通電により発生した熱の拡散効果も向上させることができる。
【００３０】
以上の如く構成されたスイッチギヤにおいては、絶縁性能の良い真空中で主回路開閉部７１、接地開閉部７２が構成されるため、それぞれの間に必要な絶縁距離を減少させることでき、従来に比して大幅な小形化が図れる。更に、真空容器２１の内部にアーク短絡が発生した場合においても、真空容器２１の内部に気体が存在しないから、前記アーク短絡が爆発につながる虞れがなく、高い安全性が得られる。さらに、接地開閉部の溶着引き外し力が低減でき、接地開閉部を動作させる操作装置を簡単化でき装置全体として小形化が図れる。また、接地開閉部に短絡投入責務をもつ開閉装置が構成可能となる。
【００３１】
実施の形態４．
図４は、本発明に係るスイッチギヤの実施の形態４の要部の構成を示す正面断面図である。
【００３２】
スイッチギヤの基本的構成は、接地開閉部７２を構成する固定および可動電極棒３２、３３が異なる以外は前述の実施の形態１のものと同様である。即ちこの実施形態に於いては、接地開閉部固定側電極２８の銅製ブロックと、可とう性導体３８を囲うように配置したカバー６８とが一体製作された構成である。可とう性導体３８が金属箔の積層体または網状のものとした場合には端部で、あるいはが矩形断面の場合には導体側面部で電界集中が起こり耐電圧性能低下を生じるので、その電界緩和の為に導電性のカバー６８を配置する。図示の例では、カバー６８は可とう性導体３８の側面部に於ける電界緩和を目的とするもので、可とう性導体３８の少なくとも一部を囲むように折り曲げられた板状のもので、カバーから一体に延びた部分がブロックと６５となって固定電極３２に結合されている。このようなカバー６８により幅方向の真空中絶縁距離を縮小可能となり、装置の小形化が実現できる。また、短時間通電により電極で発生した熱が可とう性導体の方向へも拡散できるため、溶着力低減効果が増加する。
【００３３】
以上の如く構成されたスイッチギヤにおいては、絶縁性能の良い真空中に主回路開閉部７１、接地開閉部７２が構成されているため、それぞれの間に必要な絶縁距離を減少させることでき、従来に比して大幅な小形化が図れる。更に、真空容器２１の内部にアーク短絡が発生した場合においても、真空容器２１の内部に気体が存在しないから、前記アーク短絡が爆発につながる虞れがなく、高い安全性が得られる。さらに、接地開閉部の溶着引き外し力が低減でき、接地開閉部を動作させる操作装置を簡単化でき装置全体として小形化が図れる。また、可とう性導体周りに配置したカバーの電界緩和効果により、小形化及び絶縁の信頼性向上が図れる。
【００３４】
以上の説明の如く、この発明のスイッチギヤは、母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉部７１と、負荷側端子と接地用端子とを接離する接地開閉部７２とを、真空容器２１内で構成したスイッチギヤであって、主回路開閉部７１の接離可能な固定電極３２と可動電極３１は、それぞれ固定電極棒３２と可動電極棒３３先端に設けられている。固定電極棒には封着部材３９が固定され主回路開閉部７１固定側を形成している。可動電極棒３１は、絶縁物５３を介して操作棒に接続される。操作棒と封着部材はベローズ３４によって接続され主回路開閉部可動側を形成し、真空を保ちつつ接離可能な構造となっている。接地開閉部７２の接離可能な固定電極２８と可動電極２９は、それぞれ固定電極棒３２と可動電極棒３３先端に設けられている。固定電極棒３２には封着部材４１が固定され接地開閉部固定側を形成している。可動電極棒３３はベローズ３６を介して封着部材４２に接続され接地開閉部可動側を形成し、真空を保ちつつ接離可能な構造となっている。主回路開閉部７１の電極周りには金属蒸気飛散を抑制する為のアークシールド３７が設けられ、真空容器１に固定されている。主回路開閉部可動側電極棒３１と接地開閉部固定側電極棒３０は、真空容器１内で可とう性導体３８により電気的に接続されている。真空容器１は金属で製作され、前述の主回路開閉部固定側と可動側、並びに接地開閉部固定側と可動側はそれぞれ絶縁物を介して真空容器に固定され、真空容器と電気的に絶縁されている。接地開閉部７２の対向電極２８、２９において、両方もしくは片方の電極対向面の裏に電極より大なる径の銅製ブロック６５を配置し、電極２８、２９とブロック６５とを接合してある。
【００３５】
また、ブロック６５は、そのざぐり側面部を電極側面部分に接合して取り付けることができ、可とう性導体３８を接地開閉部固定側電極棒に接続するための取付け板６６と接地開閉部電極裏に配置する銅製ブロック６５とを一体に製作することもでき、接地開閉部電極周りに金属蒸気飛散を抑制するシールド６７と接地開閉部電極裏に配置する銅製ブロック６５とを一体に製作することもでき、可とう性導体３８周りに電界緩和のために配置するカバー６８と接地開閉部電極裏に配置する銅製ブロック６５とを一体に製作することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
（１）以上詳述した如く、本発明に係るスイッチギヤにおいては、母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉部と、負荷側端子と接地用端子とを接離する接地開閉部とを共通の真空容器内に設け、主回路開閉部可動側電極棒と接地開閉部固定側電極棒とを前記真空容器内で可とう性導体により電気的に接続してなるスイッチギヤにおいて、接地開閉部の対向電極において、両方もしくは片方の電極対向面の裏に金属製のブロックを接合して電極の熱容量を高めたものであるので、真空絶縁による小形化が可能であるとともに、接地開閉部の溶着引き外し力が低減でき、操作装置部の小形化が可能であり、更に、容器内部でのアーク短絡の発生が爆発を引起こす虞がなく、安全性を高めることができる。
【００３７】
（２）前記ブロックは、そのざぐり側面部で電極側面部分に接合されたものであるので、接地開閉部の溶着引き外し力が低減でき、操作装置部の小形化が可能であり、更に、容器内部でのアーク短絡の発生が爆発を引起こす虞がなく、安全性を高めることができる。
【００３８】
（３）前記可とう性導体を接地開閉部固定側電極棒に接続する為の取付け板と、接地開閉部電極裏に設けた前記ブロックとが一体であるので、接地開閉部の溶着引き外し力が低減でき、操作装置部の小形化が可能であり、更に、容器内部でのアーク短絡の発生が爆発を引起こす虞がなく、安全性を高めることができる。
【００３９】
（４）前記接地開閉部電極周りに金属蒸気飛散を抑制するシールドと、接地開閉部電極裏に設けた前記ブロックとが一体であるので、接地開閉部の溶着引き外し力が低減でき、操作装置部の小形化が可能であり、更に、容器内部でのアーク短絡の発生が爆発を引起こす虞がなく、安全性を高めることができる。
【００４０】
（５）可とう性導体周りに電界緩和のために設けたカバーと接地開閉部電極裏に設けた前記ブロックとが一体であるので、接地開閉部の溶着引き外し力が低減でき、操作装置部の小形化が可能であり、更に、容器内部でのアーク短絡の発生が爆発を引起こす虞がなく、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るスイッチギヤの実施の形態１の要部の構成を示す正面断面図である。
【図２】 本発明に係るスイッチギヤの実施の形態２の要部の構成を示す正面断面図である。
【図３】 本発明に係るスイッチギヤの実施の形態３の要部の構成を示す正面断面図である。
【図４】 本発明に係るスイッチギヤの実施の形態４の要部の構成を示す正面断面図である。
【図５】 従来のスイッチギヤの要部の構成を示す図である。
【図６】 従来のスイッチギヤの電気的接続図である。
【符号の説明】
１ 容器、２ 負荷側導体、２ａ ブッシング、２ｂ ブッシング、９ 消弧室、１０ａ 接地用導体、１０ｂ 接地用導体、１０ｃ 接地用導体、２６ 主回路開閉部の固定電極、２７ 主回路開閉部の可動電極、２８ 接地開閉部の固定電極、２９ 接地開閉部の可動電極、３０ 主回路開閉部の固定電極棒、３１主回路開閉部の可動電極棒、３２ 接地開閉部の固定電極棒、３３ 接地開閉部の可動電極棒、３８ 可とう性導体、６５ ブロック、６６ 取付け板、６７
シールド、６８ カバー、７１ 主回路開閉部、７２ 接地開閉部。

Claims (5)

1. 母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉部と、負荷側端子と接地用端子とを接離する接地開閉部とを、共通の真空容器内に設け、主回路開閉部可動側電極棒と接地開閉部固定側電極棒とを前記真空容器内で可とう性導体により電気的に接続してなるスイッチギヤにおいて、接地開閉部の対向電極において、両方もしくは片方の電極対向面の裏に金属製のブロックを接合して電極の熱容量を高めたことを特徴とするスイッチギヤ。
2. 前記ブロックは、そのざぐり側面部で電極側面部分に接合されたことを特徴とする請求項１記載のスイッチギヤ。
3. 前記可とう性導体を接地開閉部固定側電極棒に接続する為の取付け板と、接地開閉部電極裏に設けた前記ブロックとが一体であることを特徴とする請求項１あるいは２記載のスイッチギヤ。
4. 前記接地開閉部電極周りに金属蒸気飛散を抑制するシールドと、接地開閉部電極裏に設けた前記ブロックとが一体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のスイッチギヤ。
5. 可とう性導体周りに電界緩和のために設けたカバーと接地開閉部電極裏に設けた前記ブロックとが一体であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載のスイッチギヤ。

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