(57)【要約】【課題】絶縁性ガスを充填しない新たな接地装置を提供する。【解決手段】  接地装置は、電路に接続されている接点部と、接点部の周囲を囲う樹脂製の筒体と、筒体の周囲を囲う碍管と、接地棒と、碍管を備えている。接点部は、第１方向に伸びる筒状の被接続部を含んでおり、被接続部の第１方向端部に、端面に向かうに従って内径が大きくなる拡径部が設けられている。筒体は、接点部の周囲を囲う第１筒部と、被接続部の端面に対向する第２筒部を有しており、第２筒部には、被接続部の端部の形状に沿って突出する突出部が設けられている。接地棒は、第１方向に伸びるシャフト部と、シャフト部の一端に固定されている接続部と、シャフト部の反対側で接続部に固定されている樹脂部とを有している。接地棒が接点部に向けて第１方向に移動し、接地棒の接続部が接点部の被接続部に収容されたときに電路が接地される。【選択図】図２
2019193519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断路器用の接地装置であり、
電路に接続されている接点部と、
接点部の周囲を囲う樹脂製の筒体と、
筒体の周囲を囲う碍管と、
接点部に対して接続・非接続の状態に切換え可能な接地棒と、
碍管に固定されており、接点部と接地棒が非接続のときに接地棒を収納する収納箱と、
を備えており、
接点部は、導電性を有するとともに第１方向に伸びる筒状の被接続部を含んでおり、被接続部の第１方向端部に、端面に向かうに従って内径が大きくなる拡径部が設けられており、
筒体は、接点部の周囲を囲う第１筒部と、被接続部の端面に対向する第２筒部を有しており、第２筒部には、被接続部の端部の形状に沿って突出する突出部が設けられており、
接地棒は、導電性を有するとともに第１方向に伸びるシャフト部と、導電性を有するとともにシャフト部の一端に固定されている接続部と、シャフト部の反対側で接続部に固定されている樹脂部とを有しており、
接地棒が接点部に向けて第１方向に移動し、接地棒の接続部が接点部の被接続部に収容されたときに電路が接地される、接地装置。
【請求項２】
収納箱に、接地装置内の圧力を調整する圧力調整弁が設けられている、請求項１に記載の接地装置。
【請求項３】
前記筒体に、第１方向に伸びる円筒状の断熱管が接続されている、請求項１または２に記載の接地装置。
【請求項４】
断熱管と碍管の間に、封止材が配置されている、請求項３に記載の接地装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、断路器用の接地装置に関する技術を開示する。
【背景技術】
【０００２】
発電所，変電所等においては、送電線と電気設備の間の電路を開閉する断路器を配置し、電気設備の保守・点検を行う際、断路器を用いて送電線と電気設備の間の電路を遮断している。断路器には、電路を接地するための接地装置が設けられている。特許文献１には、電路に接続されている接点部と、接点部に対して接続・非接続の状態に切換え可能な接地棒を備えた接地装置が開示されている。特許文献１の接地装置では、接地棒が軸方向に移動し、接点部に対して接続・非接続の状態に切換わる。接地棒が接点部に接続されると、電路が接地される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０８６６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、特許文献１の接地装置は、接地棒を接点部に接続し、電路を接地する。電路が接地されている状態で、電気設備の点検、保守等を行う。点検、保守等が終了すると、接地棒を軸方向に移動させ、接点部と接地棒を非接続にする（接点部から接地棒を分離する）。接点部から接地棒を分離するときに、両者の間にアークが発生することがある。このアークは、接地装置内に充填された絶縁性ガス（典型的に、ＳＦ６ガスが用いられる）によって消滅させる。そのため、接地棒が配置される空間、すなわち、接地装置の内部には絶縁性ガスが充填され、外部（外気）から遮断されている。従来の接地装置は、絶縁性ガスが接地装置内から漏れることを防止するため、接地装置のシールを高度に行うことを要する。また、従来の接地装置は、接地装置をメンテナンスする際、絶縁性ガスを抜き出し、再度充填するといった作業が必要である。絶縁性ガスを充填しない接地装置を実現することができれば、接地装置の構造を簡略化することができ、接地装置のメンテナンスも容易に行うことができる。本明細書は、絶縁性ガスを充填しない新たな接地装置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】
【０００５】
本明細書で開示する接地装置は、断路器で用いられてよい。この接地装置は、電路に接続されている接点部と、接点部の周囲を囲う樹脂製の筒体と、筒体の周囲を囲う碍管と、接点部に対して接続・非接続の状態に切換え可能な接地棒と、碍管に固定されており、接点部と接地棒が非接続のときに接地棒を収納する収納箱を備えていてよい。接点部は、導電性を有するとともに第１方向に伸びる筒状の被接続部を含んでいてよい。また、接点部は、被接続部の第１方向端部に、端面に向かうに従って内径が大きくなる拡径部が設けられていてよい。筒体は、接点部の周囲を囲う第１筒部と、被接続部の端面に対向する第２筒部を有していてよい。また、第２筒部には、被接続部の端部の形状に沿って突出する突出部が設けられていてよい。接地棒は、シャフト部と接続部と樹脂部を有していてよい。シャフト部は、導電性を有するとともに第１方向に伸びていてよい。接続部は、導電性を有するとともにシャフト部の一端に固定されていてよい。樹脂部は、シャフト部の反対側で接続部に固定されていてよい。この接地装置では、接地棒が接点部に向けて第１方向に移動し、接地棒の接続部が接点部の被接続部に収容されたときに電路が接地される。
【０００６】
上記接地装置は、アークを消滅させるための絶縁ガスを内部に充填する必要がない。接点部から接地棒を分離するときに接点部と接地棒の間（被接続部と接続部の間）に発生するアークは、樹脂部によって消滅（消弧）させる。具体的には、アークの熱によって樹脂部を構成している樹脂がガス化（昇華）し、昇華ガス（絶縁性ガス）によってアークを消滅させる。上記接地装置は、アークが発生していないときは内部に絶縁性ガスを存在させず（固体の樹脂部として存在している）、アークが発生したときだけ内部に絶縁性ガスを存在させる。上記接地装置は、装置内部に常に絶縁性ガスを充填させる従来の接地装置と比較して、接地装置の構造を簡略化することができる。また、接地装置のメンテナンスの際も、内部ガス（絶縁性ガス）を取り扱う（抜き出し、再充填）必要がない。
【０００７】
また、上記接地装置は、第１筒部が接点部を囲い、第２筒部が接点部の端面に対向する樹脂製の筒体を備えている。接点部から接地棒（被接続部から接続部）が離れていく際に、被接続部から接続部の間に筒部（第２筒部）が介在し、アークを切り易く（消滅させ易く）することができる。また、第２筒部に接点部（収容部）の形状に沿った突出部が設けられていることも、アークを切り易くすることに寄与する。なお、上記したように、従来の接地装置では、典型的に絶縁性ガスとしてＳＦ６ガスが用いられている。ＳＦ６ガスは、温室効果を有することで知られている。上記接地装置は、絶縁性ガスを用いないので、温暖化対策にも寄与することができる。
【０００８】
上記接地装置では、収納箱に、接地装置内の圧力を調整する圧力調整弁が設けられていてよい。上記したように、上記接地装置では、接地装置内に樹脂の昇華ガスを発生させ、アークを消滅している。そのため、昇華ガスによって接地装置内の圧力が上昇することがある。圧力調整弁を設けることにより、装置内の圧力が過度に上昇することが抑制され、装置内の部品に負荷が加わることを防止することができる。
【０００９】
上記接地装置では、筒体に、第１方向に伸びる円筒状の断熱管が接続されていてよい。すなわち、碍管の内部に、絶縁管が設けられていてよい。上記接地装置では、樹脂部の昇華に伴い、樹脂部より水分が発生することがある。碍管内に絶縁管を設けることにより、碍管の内外の温度差に起因して碍管内壁に結露が生じることを抑制することができる。なお、碍管内壁に結露が生じると、碍管の絶縁性が損なわれることがある。すなわち、筒体に円筒状の断熱管を接続することにより、碍管の絶縁性が損なわれることを防止することができる。
【００１０】
なお、筒体に断熱管が接続されている場合、断熱管と碍管の間に封止材が配置されていてよい。断熱管と碍管の間に閉じられた空間（空気層）が形成され、断熱効果をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】接地装置の概略図を示す。
【図２】接地装置の部分拡大図であり、電路が閉じられている状態を示す。
【図３】接地装置の部分拡大図であり、電路を開いた直後の状態を示す。
【図４】接地装置の部分拡大図であり、図３の状態から所定時間経過後の状態を示す。
【図５】実験例のまとめを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照し、接地装置１００の基本構造を説明する。接地装置１００は、送電線と電気設備の間の電路を開閉する断路器（図示省略）で用いられる。図１において、（ａ）は接地装置１００が電路を閉じている（電路を接地している）状態を示し、（ｂ）は接地装置１００が電路を閉じていない（電路が開いている）状態を示している。電気設備の点検、保守等は、（ａ）の状態で行われる。
【００１３】
接地装置１００は、接点部１０と、筒体２２と、碍管２０と、接地棒３０と、駆動装置４０と、収納箱５０を備えている。接点部１０，筒体２２および碍管２０は、固定部材１４によって位置決め（固定）されている。なお、固定部材１４は、接地する対象（電路）に接続されている。その結果、接点部１０も、電路に接続されている。また、接点部１０の材料として，銅，タングステン，銅とタングステンの化合物等を用いることができる。接点部１０は、導電性を有している。筒体２２は、接点部１０の周囲を囲っており、さらに、第１方向５５の（−）側に伸びている。第１方向５５は、例えば鉛直方向である。筒体２２は樹脂製である。筒体の材料として、例えば、ポリアセタール，ユリア，ポリテトラフロロエチレン，ポリアミド，メラミン樹脂，ポリメチルベンゼン，ポリプロピレン，ナイロン，ポリオレフィン，ポリスチレン等を用いることができる。碍管２０は、筒体２２の周囲を囲っており、第１方向５５に伸びている。碍管２０は、磁器製である。碍管２０には、駆動装置４０を介して収納箱５０が固定されている。詳細は後述するが、収納箱５０は、接地装置１００が電路を閉じていないとき（電路が開いているとき）に、接地棒３０を収納する容器である。なお、収納箱５０には、圧力調整弁５２が設けられている。
【００１４】
接地棒３０は、接続部３２と、シャフト部３４と、位置決め部３６を備えている。シャフト部３４の一端（接点部１０側）に接続部３２が固定されており、シャフト部３４の他端に位置決め部３６が固定されている。接地棒３０は、第１方向５５に移動することできる。具体的には、駆動装置４０に設けられている歯車４２とシャフト部３４に設けられている溝３８（図２を参照）が噛み合っており、歯車４２が回転することによって、接地棒３０が第１方向５５に移動する。接続部３２の材料として，銅，タングステン，銅とタングステンの化合物等を用いることができる。また、シャフト部３４の材料として、銅，アルミニウム等を用いることができる。接続部３２及びシャフト部３４は、導電性を有している。なお、駆動装置４０は、大地（地面）と繋がっている。
【００１５】
駆動装置４０は、電路を閉じるときに、接地棒３０を第１方向５５の（＋）側に移動させ、接続部３２を接点部１０に接続する（図１の（ａ）の状態）。上記したように、固定部材１４（接点部１０）は電路に接続されており、駆動装置４０は大地と繋がっている。そのため、接続部３２を接点部１０に接続すると、電路を接地することができる。また、駆動装置４０は、電路を開くときに、接地棒３０を第１方向５５の（−）側に移動させ、接続部３２を接点部１０から分離させる（両者を非接続にする）。電路を開いているときは、接地棒３０は収納箱５０内に収納されている（図１の（ｂ）の状態）。駆動装置４０は、電路を開閉する切換装置と捉えることもできる。
【００１６】
図２を参照し、接地装置１００の構造について詳細に説明する。図２は、電路が閉じられているとき（図１の（ａ）に相当）の接点部１０近傍の拡大図を示している。図２に示すように、接点部１０は、固定部材１４に固定されており、第１方向５５に伸びる円筒状である。接点部１０の筒部は、接続部３２が接続するための被接続部１６を構成している。被接続部１６は第１方向５５に伸びており、内部に空隙１８が形成されている。被接続部１６の空隙１８内に接続部３２が収容され、接続部３２が被接続部１６に接続され、接点部１０と接地棒３０が導通し、電路が接地される。被接続部１６の端部には、端面に向かうに従って内径が大きくなる拡径部１２が設けられている。すなわち、被接続部１６の端部では、被接続部１６の内径が、第１方向５５の端面（接続部３２が挿入される側の面）に向かうに従って大きくなっている。なお、接続部３２の端部（シャフト部３４が固定されている側と反対側の端部）は、第１方向５５の端面に向かうに従って外径が小さくなっている。そのため、接続部３２を被接続部１６に接続するときに、接続部３２を空隙１８内（被接続部１６内）にスムーズに収容することができる。また、接続部３２の端部（シャフト部３４とは反対側の端部）には、樹脂部３５が固定されている。樹脂部３５については後述する。
【００１７】
上記したように、筒体２２は、接点部１０の周囲を囲っており、さらに、第１方向５５に伸びている。具体的には、筒体２２は、接点部１０の周囲を囲う第１筒部２２ａと、被接続部１６の端面に対向する第２筒部２２ｂを備えている。第１筒部２２ａと第２筒部２２ｂは一体である。第１筒部２２ａと第２筒部２２ｂの外径は同一である。また、第１筒部２２ａの内径は、第２筒部２２ｂの内径より大きい。そのため、第１筒部２２ａの肉厚は、第２筒部２２ｂの肉厚より薄い。なお、筒体２２は、接点部１０に非接触である。第２筒部２２ｂの被接続部１６との対向面は、被接続部１６の端部の形状に沿って突出している。上記したように、被接続部１６の端部は、第１方向５５の端面に向かうに従って内径が大きくなっている。そのため、第２筒部２２ｂの端部は、径方向内側に向かうに従って被接続部１６に向けて突出している。すなわち、第２筒部２２ｂは、接点部１０に向けて突出する突出部２４を備えている。
【００１８】
筒体２２の端部（第２筒部２２ｂの端部）に、断熱管２６が固定されている。断熱管２６の材料として、ナイロン、ポリアセタール、ポリエチレン等を用いることができる。筒体２２及び断熱管２６は、碍管２０と非接触である。そのため、筒体２２及び断熱管２６と、碍管２０との間には、空間６０が設けられている。なお、断熱管２６と碍管２０の間にリングの封止材２８が配置されている。そのため、空間６０は、筒体２２及び断熱管２６の内側の空間からシールされている。
【００１９】
図３及び図４を参照し、接地装置１００の特徴について説明する。図３は、図２の状態から接地棒３０が第１方向５５の（−）側に移動し、接続部３２が被接続部１６から分離した直後の状態を示している。図４は、図３の状態から接地棒３０がさらに第１方向５５の（−）側に移動した状態を示している。接続部３２と被接続部１６が接続している間、両者には誘導電圧が印加されている。そのため、接続部３２が被接続部１６から分離すると、両者の間にアークが発生する。典型的には、接続部３２と被接続部１６が直前まで接していた部分（接点部１０の角部１０ａと接続部３２の角部３２ａ）の間にアークが発生する。アークが発生すると、接続部３２及び被接続部１６の周囲の温度がアーク熱により上昇する。
【００２０】
上記したように、接続部３２の端部に樹脂部３５が固定されている。樹脂部３５の材料はポリアセタールである。そのため、アークが発生すると、アーク熱により樹脂部３５の一部が昇華し、昇華ガス（絶縁性ガス）が生じる。同様に、筒体２２もアーク熱により温度が上昇するため一部が昇華し、昇華ガスが生じる。昇華ガスによって、アークを消滅することができる。なお、樹脂部３５の材料として、ポリアセタールに代えて、ユリア，ポリテトラフロロエチレン，ポリアミド，メラミン樹脂，ポリメチルベンゼン，ポリプロピレン，ナイロン，ポリオレフィン，ポリスチレン等を用いることもできる。また、図４に示すように、接続部３２が被接続部１６から離れていく過程で、接続部３２と被接続部１６の間（角部１０ａと角部３２ａの間）に突出部２４が介在する。突出部２４によって、アークが伸びるとともに突起部から昇華ガスが生じることにより、さらに効率よくアークを消滅することができる。
【００２１】
（実験例）
樹脂部３５および突出部２４の効果を確認するための実験を行った。本実験では、接続部３２を被接続部１６に接続した状態で接点部（被接続部１６）に電圧を印加し（図
２の状態）、その状態から接続部３２を被接続部１６を分離する（図２の状態から図３及び図４の状態になるように接続部３２を移動させる）サイクルを１サイクルとし、アークを消滅させることができた回数を測定した。実験条件および実験結果を図５に示す。なお、実験１〜３の形態が、接地装置１００に相当する。図５に示すように、樹脂部３５については、樹脂量が「多い」、「少ない」、「なし」の３条件とした。また、突出部２４については、「あり」、「なし」の２条件とした。なお、樹脂量の調整は、樹脂部３５の長さ（第１方向５５の長さ）を変えることによって行った。樹脂量が「多い」ものは、およそ２２０ｇである。また、樹脂量が「少ない」ものは、「多い」ものに対して、樹脂量が２０〜２８％となるように長さを調整した。
【００２２】
図５に示すように、樹脂部３５を設けることにより、アークを消滅させることが可能な回数が増大することが確認された（実験４及び５）。なお、実験５は、アークが消滅するまでの時間が長く、アーク消滅効果が得られないと判断し、１回で実験を終了した。実験４及び実験５の結果より、樹脂部３５を設けることにより、アークが発生したときに樹脂が昇華し、昇華ガスによってアークを消滅させることができることが確認された。しかしながら、実験４は、２５回目で樹脂がほぼ消失し、２５回目以降、アークを消滅させる効果が確認されなかった。
【００２３】
また、突出部２４を設けることにより、さらに、アークを消滅させることが可能な回数が増大することが確認された（実験３及び４）。実験３と実験４は、試験条件が異なるものの、実験３の試験回数は実験４の４倍である。そのため、突出部２４を設けることにより、アーク消滅までの時間が短縮し、アークを消滅させることが可能な回数が増大するものと判断した。なお、実験３は、１００サイクル終了時に樹脂が消失していた。実験１は、実験３に対して樹脂量を多くしたものであり、他の条件は実験３と同一である。実験１では、１００サイクル終了時も樹脂がほぼ残存していた。実験１は、アーク消滅効果を１００回以上維持することができる。
【００２４】
実験１と２は、試験条件（電圧、電流）が異なるだけで、他の条件は同一である。実験２は、試験時間の都合上、６３回で試験を中止した。６３回終了時は、実験１と同様、樹脂がほぼ残存していた。実験２は、少なくとも、突出部２４を設けることにより、突出部２４を有していない実験４よりは良好な結果が得られることを示している。本実験より、接地棒３０（接続部３２）に樹脂部３５を設け、筒体２２に突出部２４を設けることにより、接続部３２と被接続部１６を分離する（電路を開く）ときに生じるアークを消滅させる効果が得られることが確認された。
【００２５】
接地装置１００の他の特徴について説明する。上記したように、接地装置１００では、アークが発生したときの熱により樹脂部３５の一部が昇華し、ガスが発生する。そのため、電路の開閉を繰り返し行うと、ガスによって接地装置１００内の圧力が上昇する。しかしながら、接地装置１００は圧力調整弁５２を備えている（図１を参照）。そのため、接地装置１００内の圧力が過度に上昇することが抑制され、接地装置１００の圧力を所定値（例えば大気圧）に維持することができる。その結果、例えば接地棒３０の動作が不安定になるといった不具合が発生することを抑制することができる。
【００２６】
また、接地装置１００は、断熱管２６を備えており、断熱管２６と碍管２０の間は封止材２８でシールされている（図２を参照）。そのため、断熱管２６と碍管２０の間には、空気の断熱層（空間６０）が形成される。樹脂部３５の昇華に伴い発生した水分が、接地装置１００内外の温度差により、碍管２０の内壁で結露することを抑制することができる。その結果、碍管２０の絶縁性が低下することを抑制することができる。
【００２７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２８】
２：筒体
１０：接点部
１２：拡径部
１６：被接続部
２０：碍管
２２：筒体
２２ａ：第１筒部
２２ｂ：第２筒部
２４：突出部
３０：接地棒
３２：接続部
３４：シャフト部
３５：樹脂部
５０：収納箱
１００：接地装置
【図１】
2019193519.tif 000003
【図２】
2019193519.tif 000004
【図３】
2019193519.tif 000005
【図４】
2019193519.tif 000006
【図５】
2019193519.tif 000007