(57)【要約】【課題】本発明においては、シールドが目的とする電界集中部位を適切にシールドできるようにする開閉器及びスイッチギヤを提供することを、その課題とする。【解決手段】上記の課題を解決するために、本発明に係る開閉器では電流の投入・遮断を行う可動電極２５及び固定電極２４と、可動電極２５及び固定電極２４を内部に収納し、絶縁円筒２０ａと端板とを接合させて形成される真空容器２０と、真空容器２０に固定され、絶縁円筒２０ａと端板との接合部を覆うように配置される電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ，５ｃとを備えることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流の投入・遮断を行う可動電極及び固定電極と、該可動電極及び固定電極を内部に収納し、絶縁円筒と端板とを接合させて形成される真空容器と、該真空容器に固定され、前記絶縁円筒と前記端板との接合部を覆うように配置される電界集中緩和シールドを備えることを特徴とする開閉器。
【請求項２】
請求項１に記載の開閉器であって、前記電界集中緩和シールドは、前記真空容器のうち、前記端板に固定されていることを特徴とする開閉器。
【請求項３】
請求項２に記載の開閉器であって、前記電界集中緩和シールドは凸部を備えており、前記端板は凹部を備えており、前記電界集中緩和シールドは前記端板に対して互いの前記凸部と前記凹部とが嵌め合うように固定されていることを特徴とする開閉器。
【請求項４】
請求項３に記載の開閉器であって、前記凹部の深さは前記凸部の出張り寸法に対して１／２であるを特徴とする開閉器。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の開閉器であって、前記電界集中緩和シールドは、前記端板に円周方向において３箇所で固定されていることを特徴とする開閉器。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれか１つに記載の開閉器であって、前記電界集中緩和シールドは、前記端板にネジ止めされることで固定されていることを特徴とする開閉器。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のいずれか１つに記載の開閉器であって、前記端板には窪みが存在し、前記ネジの先端は該窪みに納まることを特徴とする開閉器。
【請求項８】
請求項２ないし請求項７のいずれか１つに記載の開閉器であって、前記端板は前記絶縁円筒と前記端板との接合部を覆うシールド構成も兼用しており、該シールド構成の先端に対して前記電界集中緩和シールドの先端は軸方向に対して長いことを特徴とする開閉器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の開閉器と、該開閉器の他に請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の開閉器であって接地機能を有する接地開閉器と、母線側に接続される母線接続用導体と、負荷側に電力を供給するケーブルに接続される負荷側接続用導体と、前記開閉器・前記接地開閉器・前記母線接続用導体・前記負荷側接続用導体を一体にモールドする樹脂絶縁体と、前記負荷側接続用導体に接続されるケーブルとを備えることを特徴とするスイッチギヤ。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載の開閉器と、接地断路機能を有し、かつ固定側電極に対して摺動接触により接触する接点を備える可動軸を備える接地断路部と、母線側に接続される母線接続用導体と、負荷側に電力を供給するケーブルに接続される負荷側接続用導体と、前記開閉器・前記接地断路部・前記母線接続用導体・前記負荷側接続用導体を一体にモールドする樹脂絶縁体と、前記負荷側接続用導体に接続されるケーブルとを備えることを特徴とするスイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は開閉器容器の電界集中を緩和するためのシールドの配置に主たる特徴を有する開閉器及び該開閉器を収納するスイッチギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチギヤは電力の送電系統において電流の入・切を行う機器であり開閉器はその主たる電流の入・切を担当するものである。スイッチギヤの中でも真空絶縁スイッチギヤは、従来のＳＦ6ガス絶縁スイッチギヤと比較して地球温暖化係数がＣＯ2の約２３９００倍と高い数値を示すＳＦ6ガスを一切使用しておらず環境適合型の次世代向けスイッチギヤである。
【０００３】
ここで真空絶縁スイッチギヤとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１には、絶縁筒と可動側電極板及び固定側電極板から構成される真空容器の絶縁筒と固定側電極板との接合部に対応する部分に、一端が真空容器内における固定電極側シールド先端より電極軸方向に対して張出す埋め込みシールドを備えた真空スイッチギヤが開示されており、埋め込みシールドは接続導体を介して引出導体に支持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されている真空スイッチギヤでは埋め込みシールドが周方向の一部において引出導体に支持されているに過ぎず、例えばモールド工程時に埋め込みシールドが傾く等により位置ずれを生じる可能性があり、目的とする電界集中部位を適切にシールドできない恐れもある。
【０００６】
そこで本発明では、シールドが目的とする電界集中部位を適切にシールドできるようにする開閉器及びスイッチギヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明に係る開閉器では電流の投入・遮断を行う可動電極及び固定電極と、該可動電極及び固定電極を内部に収納し、絶縁円筒と端板とを接合させて形成される真空容器と、該真空容器に固定され、前記絶縁円筒と前記端板との接合部を覆うように配置される電界集中緩和シールドを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シールドが目的とする電界集中部位を適切にシールドできるようにする開閉器及びスイッチギヤを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係る真空絶縁スイッチギヤの側断面図である。
【図２】実施例１に係る真空絶縁スイッチギヤのうち、モールドスイッチ部を表す一部断面図である。
【図３】実施例１に係る真空絶縁スイッチギヤのうち、絶縁筒と端板との間の電界集中部位をシールドする部分を拡大して表示した図である。
【図４】実施例１に係る絶縁筒と端板との接合部における真空容器の軸方向に対して垂直な断面を表す図である。
【図５】実施例２に係る絶縁筒と端板との接合部における真空容器の軸方向に対して垂直な断面を表す図である。
【図６】実施例２に係る真空絶縁スイッチギヤのうち、モールドスイッチ部を表す一部断面図である。
【図７】実施例２について端板と電界集中緩和シールドとの配置の様子を示す図である。
【図８】実施例２について端板と電界集中緩和シールドとの接続の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施に好適な実施例について以下説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明に係る実施例１について図１ないし図４を用いて説明する。図１に示す如く、実施例１における真空絶縁スイッチギヤ１００は、樹脂絶縁体１に覆われるモールドスイッチ部５０と、該モールドスイッチ部５０に接続されモールドスイッチ部５０に電力を供給する３相の母線１０１と、モールドスイッチ部５０に接続されてモールドスイッチ部５０に供給される電力を負荷側へとさらに供給するケーブル１０２とこれらを覆う盤壁とから概略構成される。
【００１２】
モールドスイッチ部５０について図２を用いて説明する。モールドスイッチ部５０は、真空開閉部と真空接地開閉部とにさらに別れている。
【００１３】
そして、真空開閉部２は、２点で電流の投入・遮断・断路を行う２対の対向する固定電極２４及び可動電極２５と、固定電極２４に接続される固定軸２１と、可動電極２５に接続されて軸方向に可動する可動軸２２と、真空を保ったまま可動軸２２による可動を可能にするベローズ２３と、セラミック部材等からなる絶縁円筒２０ａ及び金属製の固定側端板２０ｂ，金属製の可動側端板２０ｃとを接合させて形成され内部を真空とする真空容器２０と、２つ並んだ真空容器２０を等電位的に接続する接続金具４と、２対の可動軸２２を接続する接続導体１０に連結されて図示しない操作器からの操作力を伝達する開閉装置絶縁ロッド１１とから構成される。真空容器２０を構成する絶縁円筒２０ａと固定側端板２０ｂ，可動側端板２０ｃとの間は、ロウ付けにより接合される。
【００１４】
本実施例では固定側端板２０ｂと可動側端板２０ｃは、その外周に１２０°間隔で３箇所の凹部を備えている。また、真空容器２０のうち、絶縁円筒２０ａと可動側及び固定側の端板との接合部の外周部には、接合部における電界集中を緩和するために金属製の電界集中緩和シールド５ａ，５ｂが、接合部の外周部を覆うように配置されており、電界集中緩和シールド５ａ，５ｂの径方向外側から固定側端板２０ｂと可動側端板２０ｃの外周に設けた３箇所の凹部と電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ内周に同じく１２０°間隔で設けた凸部との位置を合わせて、真空容器２０の一部である固定側端板２０ｂ及び可動側端板２０ｃに対して電界集中緩和シールド５ａ，５ｂを固定している。また、固定側端板２０ｂ及び可動側端板２０ｃの外周に設けた３箇所の凹部と電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ内周に設けた凸部とは、ずれを無くす観点から隙間なく嵌め合うようにしている。そして、固定側端板２０ｂ及び可動側端板２０ｃの外周において円周方向に設けた３箇所の凹部の深さについては、電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ内周に設けた凸部の出張り寸法に対して所定値をとるように（本実施例では１／２）としている。
【００１５】
真空接地開閉部３は対向する固定電極３４及び可動電極３５と、固定電極３４に接続される固定軸３１と、可動電極３５に接続されて軸方向に可動する可動軸３２と、真空を保ったまま可動軸３２による可動を可能にするベローズ３３と、絶縁円筒３０ａ及び固定側端板３０ｂ，可動側端板３０ｃとから構成され内部を真空とする真空容器３０とから構成される。真空容器３０を構成する絶縁円筒３０ａと固定側端板３０ｂ，可動側端板３０ｃとの間は、ロウ付けにより接合される。ここで、上記真空開閉部２同様、真空接地開閉部３の固定側端板３０ｂもその外周に１２０°間隔で３箇所の凹部を備えている。
【００１６】
そして絶縁円筒３０ａと可動側及び固定側の端板との接合部の外周部には接合部における電界集中を緩和するために金属製の電界集中緩和シールド５ｃが接合部の外周部を覆うように配置されており、電界集中緩和シールド５ｃの径方向外側から固定側端板３０ｂの外周に設けた３箇所の凹部と電界集中緩和シールド５ｃ内周に同じく１２０°間隔で設けた凸部との位置を合わせて、固定側端板３０ｂに対して電界集中緩和シールド５ｃを固定している。また、固定側端板３０ｂの外周に設けた３箇所の凹部と電界集中緩和シールド５ｃ内周に設けた凸部とはずれを無くす観点から隙間なく納まる嵌め合い寸法としている。そして、固定側端板３０ｂの外周に設けた３箇所の凹部の深さについては、電界集中緩和シールド５ｃ内周に設けた凸部の出張り寸法に対して所定値をとるように（本実施例では１／２）としている。また、可動軸３２は図示しないものの絶縁ロッドを介して操作器からの操作力により軸方向に可動することができる。また、可動側については接地電位としてあり、真空接地開閉部３を投入することでモールドスイッチ部５０を接地電位とすることができる。
【００１７】
真空開閉部２の２つの固定軸２１のうち、一方は母線に接続される母線接続用導体６に接続されており、他方はケーブル１０２に接続される負荷接続用導体８に接続されている。また真空接地開閉部３の固定軸３１は、負荷接続用導体８に対して真空開閉部２の固定軸２１とケーブル１０２との接続位置の間において接続されている。また、モールドスイッチ部５０，母線接続用導体６及び負荷接続用導体８は一体に樹脂絶縁体１によってモールドされている。そして、母線接続用導体６は、モールドされる樹脂絶縁体１と一体で母線接続用ブッシング７を形成し、母線１０１へ接続されている。また、負荷接続用導体８は、モールドされる樹脂絶縁体１と一体で負荷接続用ブッシング９を形成し、ケーブル１０２へと接続される。
【００１８】
ここで、真空容器２０，３０を構成する絶縁円筒２０ａ，３０ａと、固定側又は可動側の端板との接合部では、絶縁材である絶縁円筒２０ａ，３０ａと系統電位に等しい端板が面しており、電界集中部位となる。よって、該接合部をシールドする必要がある。本実施例では電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ，５ｃを該接合部の周囲に配置しており、しかもシールドの対象となる真空容器２０，３０を構成する固定側又は可動側の端板に対して直接に電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ，５ｃの固定をしていることから、例えばモールド工程時においてもシールドの対象となる真空容器２０，３０に対して相対的な位置ずれを起こすことがなく、シールドの目的となる部位を確実にシールドすることが可能となる。
【００１９】
また、電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ，５ｃと、真空容器２０，３０を構成する絶縁円筒２０ａ，３０ａと固定側又は可動側の端板との接合部との径方向距離ｇはシールド効果を適正に発揮するためには所定の値になるようにする必要がある。
【００２０】
本実施例では、固定側端板２０ｂ及び可動側端板２０ｃの外周に設けた３箇所の凹部の深さについては、電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ内周に設けた凸部の出張り寸法に対して所定値をとるようにしており、また固定側端板３０ｂの外周に設けた３箇所の凹部の深さについては、電界集中緩和シールド５ｃ内周に設けた凸部の出張り寸法に対して所定値をとるようにしていることから電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ，５ｃと、真空容器２０，３０を構成する絶縁円筒２０ａ，３０ａと固定側又は可動側の端板との接合部との径方向距離ｇが電界集中緩和の効果を発揮する上で適正な距離となるようにできる。
【００２１】
尚、本実施例では端板の外周に設けた凹部と電界集中緩和シールド内周に設けた凸部とは１２０°間隔で３箇所において接触するように構成したが、１２０°の均等な間隔でなくても良く、また３箇所以上で接触をさせることも可能である。しかしながら、コスト面においては凸部や凹部を設ける箇所は少ないことが望ましく、３箇所とする場合が望ましい。
【実施例２】
【００２２】
実施例２について図５ないし図８を用いて説明する。実施例１では真空開閉部は２点切り構成としていたが、本実施例における真空開閉部５２では１点切り構成としている。そして、本実施例における真空開閉部５２については遮断機能は持たせているものの、断路機能は備えていない。真空開閉部５２は固定電極１２４と、固定電極１２４に対向する可動電極１２５と、固定電極１２４に接続されて負荷接続用導体１０８にも接続される固定軸１２１と、可動電極１２５に接続され、かつ後述する気中接地断路部５３と接続される接続導体固定軸１２１にも接続される接続導体６０にも接続される可動軸１２２と、可動軸１２２の可動を可能にするベローズ１２３と、絶縁円筒７０ａ及び固定側端板５５ａ，可動側端板５５ｂから構成されて内部を真空とする真空容器とから構成される。また実施例１では接地開閉部についても真空絶縁としていたが、本実施例では気中絶縁を採用しており、また接地開閉部にはさらに断路機能を持たせている。そして気中接地断路部５３は、可動軸７２の可動により接地位置と断路位置を切り替え、また接点にはばね接点７５，７６を採用している。この接点に対して可動軸７２の外周と接する程度の距離に、軸方向で３箇所の固定側電極７４が配置されている。可動軸７２が軸方向に可動することでばね接点７５，７６と固定側電極７４が摺動接触することになる。尚、図６における最下部の固定側電極７４が接地電位に等しくなっている。
【００２３】
真空開閉部５２について、実施例１では電界集中緩和シールド５ａ，５ｂの径方向外側から固定側端板２０ｂと可動側端板２０ｃの外周に設けた３箇所の凹部と電界集中緩和シールド５ａ，５ｂ内周に同じく１２０°間隔で設けた凸部との位置を合わせて固定側端板２０ｂ及び可動側端板２０ｃに対して電界集中緩和シールド５ａ，５ｂを固定しているが、本実施例では電界集中緩和シールド５５ａ，５５ｂの径方向外側から固定側端板７０ｂと可動側端板７０ｃの外周に設けた３箇所の凹部と電界集中緩和シールド５５ａ，５５ｂ内周に同じく１２０°間隔で設けた凸部との位置を合わせ、電界集中緩和シールド５５ａ，５５ｂの径方向外側からネジ９０を差し込んでネジ９０の先端が端板に設けた窪み９１に納まる位置までくるようにし、固定側端板７０ｂ及び可動側端板７０ｃに対して電界集中緩和シールド５５ａ，５５ｂを固定している。また、電界集中緩和シールド５ａ，５ｂと真空容器７０とが同軸度を保てる様、固定側端板７０ｂ及び可動側端板７０ｃに設けた凹部と電界集中緩和シールド５５ａ，５５ｂに設けた凸部との３箇所の接触面が、それぞれネジ９０の挿入長さを調整可能にできる取り合い部となっている。さらに固定側端板７０ｂ及び可動側端板７０ｃは絶縁円筒７０ａとの接合部の電界集中を緩和するべく、該接合部の内周部を覆うようなシールド構成も兼用している。尚、該端板による真空容器の接合部の内周側を覆うシールド部の先端よりも、真空容器の接合部の外周側を覆う電界集中緩和シールド５５ａ，５５ｂの先端は軸方向において長くなっている。
【００２４】
本実施例における電界集中緩和シールド５５ａ，５５ｂについて図７及び図８を用いて説明する。図７に示す様に、実施例１同様に本実施例でも周方向において１２０°間隔で３箇所真空容器を構成する端板と電界集中緩和シールド５５ａ，５５ｂが接触するように構成している。図８では、そのうちの１箇所について拡大して軸方向断面図を示している。本実施例でも端板の外周に設けた３箇所の凹部と電界集中緩和シールド内周に設けた凸部とは、ずれを無くす観点から隙間なく納まる嵌め合い寸法としている。また、上述したように端板に設けた凹部と電界集中緩和シールドに設けた凸部との接触面は、ネジ９０の挿入長さを調整できるような取り合い部となっている。ここで、端板には端板と電界集中緩和シールドを固定するためのネジ９０の先端が納められる様、窪み９１を設けている。本実施例では窪み９１をプレス加工により形成しているが、窪みが形成できるのであれば、他の手段により窪みを形成することも可能である。
【００２５】
本実施例では、単に端板の凹部と電界集中緩和シールドの凹部を嵌め合うのみでなく、さらにネジ止めを行ったので、両者の固定がより強固なものとなっている。加えてネジ９０の先端が窪み９１に納まるようにしたので、ネジ９０が抜けにくくなり、さらに強固な固定を行うことができる。係る強固な固定は特に高温時に、その効果を発揮する。その一例を説明すると、モールド時は高温となり、熱膨張率の大きい金属部材はその体積を増加させる。一方で、セラミック部材等からなる絶縁円筒については金属部材と比較して熱膨張率は小さく、モールド時においても体積増加の割合は低い。従って、端板と絶縁円筒との接合部においては、高温時に金属部材である端板と電界集中緩和シールドは絶縁円筒に対して相対的に膨張しようとする。ここで、電界集中緩和シールドに関しては何ら周囲から圧力を受けることはないため自由に熱膨張するが、端板については接合相手である絶縁円筒が熱膨張を起こしにくく、端板の熱膨張を抑制しようとする力を加えることになるため、さほど熱膨張することができない。従って、端板と電界集中緩和シールドでは高温時の熱膨張の程度に差が生じ、故に両者の接合が外れやすくなることになる。この様な場合でも、両者の間にネジ止めを行い、さらにネジ９０の先端が窪み９１に納まるようにしたので両者の接合が外れることがなくなる。
【符号の説明】
【００２６】
１  樹脂絶縁体
２，５２  真空開閉部
３  真空接地開閉部
４  接続金具
５ａ，５ｂ，５ｃ  電界集中緩和シールド
６  母線接続用導体
７  母線接続用ブッシング
８，１０８  負荷接続用導体
９，５９  負荷接続用ブッシング
１０，６０  接続導体
１１，６１  開閉装置絶縁ロッド
２０，３０，７０  真空容器
２０ａ，３０ａ，７０ａ  絶縁円筒
２０ｂ，３０ｂ，７０ｂ  固定側端板
２０ｃ，３０ｃ，７０ｃ  可動側端板
２１，３１，１２１  固定軸
２２，３２，７２，１２２  可動軸
２３，３３．１２３  ベローズ
２４，３４，１２４  固定電極
２５，３５，１２５  可動電極
５０  モールドスイッチ部
７０′  シールド構成
７４  固定側電極
７５，７６  ばね接点
９０  ネジ
９１  窪み
１００  真空絶縁スイッチギヤ
１０１  母線
１０２  ケーブル
【図１】
2011146314.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011146314.tif 000009
【図８】
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