(57)【要約】【課題】気象条件や運転条件に応じた耐電圧性能を得られる電気機器を提供する。【解決手段】碍管１内部に消弧性ガスが充填され、一対の接触子２，３が同軸上に向かい合わせて接離可能に配置される。碍管１の端部にフランジ部４ａ，４ｂが取り付けられる。電界緩和用リング６がフランジ部４ａの外周を覆うように取り付けられ、さらに電界緩和用リング６の碍管１の端部に対する位置を移動させる移動機構７が備えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に消弧性ガスが充填され、一対の接触子が同軸上に向かい合わせて接離可能に配置された碍管と、
前記碍管の端部に取り付けられたフランジ部と、
前記フランジ部の外周を覆うように取り付けられた電界緩和用リングと、
前記電界緩和用リングの前記碍管の端部に対する位置を移動させる移動機構と、を備えることを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記移動機構は、前記フランジ部の外周から径方向外方へ延びる伸縮自在のアーム部と、当該アーム部に接続され、外周に碍管長手軸方向に延びる螺旋溝が設けられたリング部とを有し、
前記電界緩和用リングは前記リング部の螺旋溝に摺動可能に嵌合し、
前記アーム部の伸縮によって前記電界緩和用リングを前記碍管の径方向に移動させ、
前記リング部の螺旋溝に沿って前記電界緩和用リングを摺動させることによって前記電界緩和用リングを碍管長手軸方向に移動させることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記移動機構は、前記フランジ部と前記電界緩和用リングとを接続するアーム部を有し、
前記アーム部は複数のアームが連結されたクロスリンク機構で構成され、前記電界緩和用リングを碍管径方向および碍管長手軸方向に段階的に移動させることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項４】
前記移動機構は制御部と無新通信部を更に備え、無線通信によって遠隔制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電気機器。
【請求項５】
前記移動機構は太陽電池パネルを含む発電部を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、変電所において電力供給のために使用される電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所において電力供給のために使用される電気機器のひとつに、遮断器がある。遮断器の種類として、消弧室を碍管内部に収納した碍子型遮断器が挙げられる。碍子型遮断器は、筒状の碍管内部にＳＦ６（六フッ化硫黄）ガス等の消弧性ガスを充填して消弧室を形成し、消弧室内に一対の接触子を接離可能に配置したものである。電流遮断動作時には、一対の接触子が開離され、接触子間で発生したアークに消弧性ガスが作用して電流が遮断される。
【０００３】
碍子型遮断器においては、消弧性ガスによる内部絶縁に加えて碍子外部の空気絶縁も重要となる。雷サージや開閉サージなどの過電圧発生時には、碍管外側の空気中部分を介して絶縁破壊してしまう恐れがあるためである。碍管の寸法を長くすることによってこの絶縁破壊を防ぐこともできるが、碍管を過度に長くすると耐震性能や機械的強度に問題が生じる。そこで、碍管の端部に銅合金等の金属製リングを取り付けて、碍管端部への電界の集中を緩和することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９７６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、碍子外部の空気の絶縁性能は気象条件によって大きく変動する。例えば、降雨時や降雪時には、空気中での絶縁性能が著しく低下する。碍管の端部に電界緩和リングを単純に取り付けた構成では、この変化する気象条件に対応した耐電圧性能を得ることができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態は、上述した課題を解決するために、内部に消弧性ガスが充填され、一対の接触子が同軸上に向かい合わせて接離可能に配置された碍管と、前記碍管の端部に取り付けられたフランジ部と、前記フランジ部の外周を覆うように取り付けられた電界緩和用リングと、前記電界緩和用リングの前記碍管の端部に対する位置を移動させる移動機構と、を備えることにより、気象条件や運転条件に対応した耐電圧性能を得ることができる電気機器を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る電気機器の一部断面図である。
【図２】移動機構の構成と作用を示すブロック図である。
【図３】第２の実施形態に係る電気機器の一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態に係る電気機器について添付図面を参照して説明する。
【０００９】
［１．第１の実施形態］
図１に示すように、本実施形態では、電気機器として碍子型遮断器を例に取って説明する。
【００１０】
（構成）
碍子型遮断器は、内部に消弧性ガスが充填され、一対の接触子２，３が同軸上に向かい合わせて接離可能に配置された筒型の碍管１と、碍管１の両端開口部に取り付けられたフランジ部４ａ、４ｂとを有する。
【００１１】
筒型の碍管１はセラミックスや熱硬化性樹脂で構成され、筒の周囲全体を複数の笠が並んだ外被部材５が覆っている。外被部材５はシリコンゴム等の高分子材で構成され、２種類の寸法の笠が碍管の長手軸方向に交互に並んでいる。
【００１２】
碍管１の内部に充填される消弧性ガスとしては、消弧性能に優れたＳＦ６ガスが一般的に使用される。しかしながら、ＳＦ６ガスは地球温暖化作用が大きいことが知られているため、近年では環境保全を配慮してトリフルオロヨードメタン（ＣＦ３Ｉ）ガスや、ＣＦ３Ｉを含有する混合ガスも使用することができる。
【００１３】
一対の接触子２，３は、碍管１の上側に配置された固定側接触子２と、碍管１の下側に配置された可動側接触子３である。固定側接触子２は、その基端が碍管１の上側開口に取り付けられたフランジ部４ａに固定され、碍管１の中心部に向かって延びる。可動側接触子３は、その基端が碍管１の下側開口に取り付けられたフランジ部４ｂを貫通し、不図示の駆動装置および外部導体に接続されている。可動側接触子３は、固定側接触子２と同様に碍管の中心部に向かって延び、固定側接触子２と同軸上に向かい合うようになっている。固定側及び可動側接触子２，３の先端には接点２ａ，３ａがそれぞれ設けられ、通常運転時には接触して導通している。
【００１４】
固定側及び可動側のフランジ部４ａ、４ｂは、金属板材を屈曲して形成されたものであり、碍管１の両端にボルト等で密着固定されている。固定側フランジ部４ａの碍管１の内部側の表面には、固定側接触子２がボルト等の締結部材によって固定されている。固定側フランジ部４ａの金属円板の碍管１の外部側の表面は、一段下がった凹部が設けられ、そこに端子板１０が設置されている。この端子板１０は外部導体１１に接続している。固定側接触子２は、この端子板１０を介して、外部導体１１と電気的に接続している。
【００１５】
可動側フランジ部４ｂの金属円板の中心に開口が設けられており、可動側接触子３はその開口を挿通している。
【００１６】
固定側フランジ部４ａの外周を覆うように、電界緩和用リング６が取り付けられている。具体的には、移動機構７を介して固定側フランジ部４ａに取り付けられており、碍管１の端部に対する位置が移動可能となっている。
【００１７】
電界緩和用リング６は、リング形状の胴部６ａの上下に、スパイラル状に巻回された銅合金等からなる無端リング６ｂがそれぞれ配置されたものである。全体として、径方向に伸縮可能となっている。また、胴部６ａの内周面には突起部６ｃが設けられている。
【００１８】
移動機構７は、固定側フランジ部４ａの外表面上に配置された本体部７ａと、本体部７ａの外周に沿って複数配置され、本体部７ａから離れる方向に延びるアーム７ｂを有する。アーム７ｂは伸縮可能となっている。移動機構７はさらに、アーム７ｂに連結され、本体部７ａと同心円状となっているリング部７ｃを有する。リング部７ｃはその外周面に、碍管１の長手軸方向に延びる螺旋溝（不図示）が刻まれている。このリング部７ｃの螺旋溝に、電界緩和用リング６の胴部６ａの内周面に設けられた突起部６ｃが摺動可能に嵌合している。
【００１９】
移動機構７は、アーム７ｂを伸縮させることによって電界緩和用リング６を碍管１の径方向に移動させる。さらにリング部７ｃを回転させることにより、リング部７ｃの螺旋溝に係合した突起部６ｃが螺旋溝に沿って摺動するため、電界緩和用リング６を上下方向、すなわち碍管１の長手軸方向に移動させる。このようにして、移動機構７は、電界緩和用リング６の碍管１の端部に対する位置を移動させるものである。
【００２０】
図２に示すように、移動機構７の本体部７ａには制御部７１と及び無線通信部７２を備える。制御部７１は移動機構７の動作を制御するもので、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やフラッシュメモリなどの記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することによって実現される。制御部７１はさらに、無線通信部７２を介して電気機器の周辺に設置された制御盤８との無線通信を行い、制御盤８からの指令によって移動機構７の動作を制御している。制御盤８はさらに、変電所構内に設けられた中央指令室９と光ファイバで接続されており、中央指令室９からの指令に応じて移動機構７の制御部７１に指令を送信している。
【００２１】
図１に示すように、移動機構７の本体部７ａの上部には、太陽電池パネルを含む発電部７３が取り付けられ、本体部７ａに接続されている。太陽電池パネルにより発電した駆動電圧が移動機構７に供給され、移動機構７が駆動される。
【００２２】
（作用）
以上のような構成において、通常運転時は、固定側接触子２と可動側接触子３の接点２ａ及び３ａが接触して導通される。電流遮断動作時は、可動側接触子３が不図示の駆動装置により駆動され、固定側接触子２と開離する。開離すると、接触子間にアークが点呼するが、碍管１内部に充填された消弧性ガスがアークに吹き付けられ、アークは消弧される。
【００２３】
一方、気象条件や運転条件の変化によって耐電圧性能を変化させることが必要となった場合、中央指令室９からの指令に応じて、制御盤８は無線通信により制御部７１に制御信号を送る。制御部７１はその制御信号の内容に合わせて、アーム７ｂを伸縮させる、又はリング部７ｃを回転させることにより、電界緩和用リング６を碍管１の径方向又は長手軸方向に動かし、碍管１の端部に対する位置を移動させる。
【００２４】
例えば図１に示すように、電界緩和用リング６は以下の位置に移動することができる。
（ａ）固定側フランジ部４ａの外周に最も近接した位置Ｐ１
（ｂ）位置Ｐ１から上方に移動した位置Ｐ２
（ｃ）位置Ｐ１から径方向外方に移動した位置Ｐ３
【００２５】
例えば晴天時には碍管１外部の空気の絶縁性能は十分であるため、電界緩和用リング６を位置Ｐ２に移動し、碍管１の端部の電界に影響を与えないようにする。また、降雨時や降雪時など、空気の絶縁性能が大幅に低下するときは、電界緩和用リング６を位置Ｐ１に移動して固定側フランジ部４ａの外周を覆い、碍管１の端部付近に集中する電界を緩和させる。他にも、雷サージや開閉サージ等の超高電圧のサージの発生が予想されるときも、予め電界緩和用リング６を位置Ｐ１に移動させて絶縁破壊を防止することができる。
ここでは電界緩和用リング６の移動する位置としてＰ１〜Ｐ３の３箇所例示したが、当然ながらこれに限られず、アーム７ｂの伸縮量やリング部７ｃの回転量の制御により、電界緩和用リング６の移動位置はより細かく調整することができる。
【００２６】
（効果）
このように、本実施形態では、内部に消弧性ガスが充填され、一対の接触子２，３が同軸上に向かい合わせて接離可能に配置された碍管１を有し、碍管１の端部にフランジ部４ａ，４ｂが取り付けられた碍子型遮断器において、電界緩和用リング６を固定側フランジ部４ａの外周を覆うように取り付け、さらに電界緩和用リング６の碍管１の端部に対する位置を移動させる移動機構７を備える構成とした。これによって、気象条件や運転条件に応じて電界緩和用リングの位置を変更することができ、状況に応じた耐電圧性能を得られる電気機器とすることができる。
【００２７】
さらに移動機構７は、固定側フランジ部４ａの外周から径方向外方へ延びる伸縮自在のアーム７ｂを備える。さらに移動機構７は、アーム７ｂに接続され、外周に碍管長手軸方向に延びる螺旋溝が設けられたリング部７ｃを備える。電界緩和用リング６はこのリング部７ｃの螺旋溝に摺動可能に嵌合される。アーム７ｂの伸縮によって電界緩和用リング６を碍管１の径方向に移動させることができる。また、リング部７ｃを回転させることで、電界緩和用リング６をリング部７ｃの螺旋溝に沿って摺動させ、碍管１の長手軸方向に移動させることができる。すなわち、このような構成によって、電界緩和用リング６を碍管１の径方向と長手軸方向に移動させることができ、さらに細かい位置調整が可能である。これによって、変化する気象条件や運転条件に対応して、所望の耐電圧性能を得ることができる。
【００２８】
移動機構７に、更に制御部７１と無線通信部７２を備えることによって、碍子型遮断器を無線通信により外部から遠隔制御することができる。運転時、碍子型遮断器は高電圧大電流の条件下で動作しているため、手動で移動機構７を駆動させるためには碍子型遮断器を停止させる必要があり、非効率である。そこで、遠隔制御を行うことによって、運転中においても気象条件や運転条件の変化に応じて臨機応変に移動機構７を動作させることができる。
【００２９】
同様に、高電圧大電流の条件下において、有線ケーブルによる通信部を設けることは難しい。そこで、無線通信により外部と通信することで、確実に移動機構７を動作させることができる。
【００３０】
さらに、移動機構７に太陽電池パネルを有する発電部７３を備えることによって、外部駆動電源や電源との接続ケーブルを設ける必要がなく、省スペースやメンテナンスフリーといった効果を得られる。
【００３１】
［２．第２の実施形態］
第２の実施形態に係る太陽光発電システムを、図３を参照して説明する。
なお、この第２実施形態では、前述の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３２】
第２の実施形態では、移動機構７は、固定側フランジ部４ａの外表面上に配置された本体部７ａと、本体部７ａから離れる方向に延びて電界緩和用リング６と連結する２本のアーム７ｂを有している。第２の実施形態では、各アーム７ｂは、複数のリンク体７４〜７６が回動自在に連結したクロスリンク機構で構成されている。
【００３３】
詳細には、図３に示すように、本体部７ａに、２本の第１リンク体７４，７４が同一支点で回動自在に支持される。これら２本の第１リンク体７４，７４の先端には、それぞれ第２リンク体７５，７５が回動自在に支持される。これら２本の第２リンク体７５，７５は途中で交差し、それぞれの先端には第３リンク体７６，７６が回動自在に支持される。そしてこれらの２本の第３リンク体７６，７６は、電界緩和用リング６の突起部６ｃに同一支点で回動自在に支持される。
【００３４】
このような構成によって、第１の実施形態と同様に、移動機構７は電界緩和用リング６の碍管１の端部に対する位置を移動させることができる。具体的には、第１〜第３リンク体７４〜７６の回動によってアーム７ｂを伸縮させ、電界緩和用リング６を碍管１の径方向に移動させることができる。同様に第１〜第３リンク体７４〜７６の回動によってアーム７ｂの角度を変化させることによって、電界緩和用リング６を碍管１の長手軸方向に移動させることができる。
【００３５】
電界緩和用リング６が移動して停止する位置は、アーム７ｂを構成する第１〜第３リンク体７４〜７６のストロークによって定まるため、本実施形態は、細かい位置調整を行う必要がなく、離散的又は段階的な移動が必要とされる場合に特に有効である。また、リンク体の数やストロークを調節することによって、移動距離や段階を調整することも可能である。
【００３６】
［３．他の実施形態］
上述の実施形態では電気機器の一例として碍子型遮断器を用いて説明したが、これに限られず、タンク形遮断器やブッシング、又は避雷器等の他の電気機器にも本発明の構成を適用することができる。
【００３７】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  碍管
２  固定側接触子
３  可動側接触子
２ａ，３ａ  接点  
４ａ  固定側フランジ部
４ｂ  可動側フランジ部
５  外被部材
６  電界緩和用リング
６ａ  胴部
６ｂ  無端リング
６ｃ  突起部
７  移動機構
７ａ  本体部
７ｂ  アーム
７ｃ  リング部
８  制御盤
９  中央指令室
１０  端子板
１１  外部導体
７１  制御部
７２  無線通信部
７３  発電部
７４  第１リンク体
７５  第２リンク体
７６  第３リンク体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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