(57)【要約】【課題】高電圧化による大型化を抑制することができるとともに、絶縁信頼性の向上を図ることのできる金属閉鎖型スイッチギヤを提供する。【解決手段】真空絶縁容器と、真空絶縁容器の内部に設けられた接離可能な一対の電極と、電極の周囲を取り囲むように設けられた円筒状のアークシールドと、を有する真空バルブと、真空バルブを内部に収容し、内部を絶縁媒体のガス雰囲気とされた金属収容箱と、真空バルブを内部に収容し、且つ、金属収容箱の内側に収容され、内部を絶縁媒体のガス雰囲気とされた中間容器とを具備し、中間容器内の圧力が、真空絶縁容器内の圧力と、中間容器外の圧力との間の圧力とされている金属閉鎖型スイッチギヤ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の内部に設けられた接離可能な一対の電極と、前記電極の周囲を取り囲むように設けられた円筒状のアークシールドと、を有する真空バルブと、
前記真空バルブを内部に収容し、内部を絶縁媒体のガス雰囲気とされた金属収容箱と、
前記真空バルブを内部に収容し、且つ、前記金属収容箱の内側に収容され、内部を絶縁媒体のガス雰囲気とされた中間容器とを具備し、
前記中間容器内の圧力が、前記真空絶縁容器内の圧力と、前記中間容器外の圧力との間の圧力とされていることを特徴とする金属閉鎖型スイッチギヤ。
【請求項２】
前記真空絶縁容器内の圧力が、１０−２Ｐａ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の金属閉鎖型スイッチギヤ。
【請求項３】
前記中間容器内に、前記アークシールドの電位を制御するためのコンデンサを設けことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属閉鎖型スイッチギヤ。
【請求項４】
前記中間容器を絶縁材料から構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属閉鎖型スイッチギヤ。
【請求項５】
前記金属収容箱内に、前記真空バルブを内部に収容した前記中間容器を複数配設し、前記真空バルブを電気的に直列に接続したことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の金属閉鎖型スイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、金属閉鎖型スイッチギヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属閉鎖型スイッチギヤとして、金属製の箱からなる金属収容箱の中に、真空バルブ等の開閉装置を収容し、金属収容箱内の真空バルブの周囲の雰囲気を、高圧の絶縁媒体のガスとした金属閉鎖型スイッチギヤが使用されている。
【０００３】
この種の金属閉鎖型スイッチギヤを高電圧化すると、真空バルブだけでなく対地と耐電圧を高くしていく必要がある。このため、真空バルブの大型化や、対地との絶縁距離を長くする若しくは対地との絶縁媒体のガス圧力を高圧にする、等の対策が必要となる。しかし、絶縁媒体のガス圧力を高圧とすると、真空バルブ内との圧力差が大きくなり気密性が低下して、絶縁信頼性の低下を招く。
【０００４】
また、上記構成の金属閉鎖型スイッチギヤを１点切りの真空バルブで構成した場合、真空バルブが大型化する。真空中の絶縁破壊電圧はギャップ長に対し、比例して高くなるわけではなく、対数関数的に増加する。つまり、電極間が長くなるにつれ、電極間を広げた効果が得られ難い。そのため定格電圧が比較的高い場合、真空中の絶縁距離を長くする必要があり、真空バルブが大型化することが避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７７３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のとおり、金属閉鎖型スイッチギヤにおいては、高電圧化を図ると大型化を招くとともに、絶縁信頼性が低下するという課題があった。
【０００７】
本発明の目的は、高電圧化による大型化を抑制することができるとともに、絶縁信頼性の向上を図ることのできる金属閉鎖型スイッチギヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤは、真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器の内部に設けられた接離可能な一対の電極と、前記電極の周囲を取り囲むように設けられた円筒状のアークシールドと、を有する真空バルブを具備している。また、前記真空バルブを内部に収容し、内部を絶縁媒体のガス雰囲気とされた金属収容箱と、前記真空バルブを内部に収容し、且つ、前記金属収容箱の内側に収容され、内部を絶縁媒体のガス雰囲気とされた中間容器とを具備している。前記中間容器内の圧力が、前記真空絶縁容器内の圧力と、前記中間容器外の圧力との間の圧力とされている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤの断面構成を模式的に示す図。
【図２】第２実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤの断面構成を模式的に示す図。
【図３】第３実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤの断面構成を模式的に示す図。
【図４】第４実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤの断面構成を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤを、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
まず、第１実施形態に係る金属閉鎖型スイッチギヤの構成を、図１を参照して説明する。なお、図１（図２乃至４も同じ。）には、金属閉鎖型スイッチギヤの一相分のみの構成を示してあるが、通常は同様な構成が三相分配設される。
【００１２】
図１に示すように、第１実施形態に係る金属閉鎖型スイッチギヤ１００は、金属収容箱（金属閉鎖盤）１１０を具備しており、この金属収容箱１１０の内部には、真空バルブ１２０が収容されている。金属収容箱１１０は、絶縁媒体ガスを収容するため内部を気密に閉塞可能とされている。
【００１３】
真空バルブ１２０は、内部を気密に閉塞可能とされた真空絶縁容器１２１を具備している。この真空絶縁容器１２１の内部には、接離可能な一対の電極１２２ａ，１２２ｂが対向するように配設されており、これらの電極１２２ａ，１２２ｂの周囲を取り囲むように、円筒状のアークシールド１２３が配設されている。アークシールド１２３は、例えばステンレス鋼等から構成されている。真空絶縁容器１２１の内部は、高真空雰囲気とされており、例えば内部の圧力が１０−２Ｐａ以下の所定の圧力（Ｐ１）となるように設定されている。
【００１４】
また、第１実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤ１００は、真空バルブ１２０を内部に収容し、且つ、金属収容箱１１０の内側に収容された中間容器１３０を具備している。この中間容器１３０は、内部を気密に閉塞可能とされており、中間容器１３０の内部における、真空バルブ１２０の周囲の空間には、絶縁媒体ガスが充填され絶縁媒体ガス雰囲気とされている。
【００１５】
また、金属収容箱１１０の内部における、中間容器１３０の周囲の空間には、絶縁媒体ガスが充填されており、絶縁媒体ガス雰囲気とされている。中間容器１３０は、金属等の導電性材料で構成されており、接地電位に接続されている。しかし、中間容器１３０を絶縁材料から構成してもよい。
【００１６】
中間容器１３０の内部における、真空バルブ１２０の周囲の空間の圧力（Ｐ２）は、真空バルブ１２０の真空絶縁容器１２１の内部の圧力（Ｐ１）と、金属収容箱１１０の内部における、中間容器１３０の外部の空間の圧力（Ｐ３）との間の圧力となるように設定されている。すなわち、各部の圧力が
Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐ１
となるように設定されている。
【００１７】
上記した金属収容箱１１０内及び中間容器１３０内に充填された絶縁媒体ガスは、対地との絶縁を保つために充填されたものである。このような、絶縁媒体ガスとしては、例えば、ＳＦ６ガスや乾燥空気等を用いることができる。金属収容箱１１０の内部の圧力は、例えば、０．１ＭＰａ程度とされ、中間容器１３０の内部の圧力は、例えば、０．０５ＭＰａ程度とされる。
【００１８】
真空バルブ１２０の一対の電極１２２ａ，１２２ｂのうち、一方の電極１２２ａには、固定側通電軸１２４ａが接続されている。また、他方の電極１２２ｂには、可動側通電軸１２４ｂが接続されている。可動側通電軸１２４ｂは、ベローズ等の真空封止機構１２５を介して真空絶縁容器１２１の外部にまで導出されており、駆動機構１５０に接続された絶縁ロッド１５１と機械的に接続されている。そして、電極１２２ｂ及び可動側通電軸１２４ｂは、駆動機構１５０によって、図１中左右方向に移動可能とされており、電極１２２ａと離接することによって、電気流路を接続及び遮断する構成となっている。
【００１９】
なお、中間容器１３０における絶縁ロッド１５１の貫通部には、絶縁ロッド１５１の移動を許容しつつ気密封止する封止部材１３１が配設されている。また、可動側通電軸１２４ｂの貫通部には、可動側通電軸１２４ｂの移動を許容しつつ気密封止及び絶縁するための絶縁封止部材１３２が配設されている。さらに、固定側通電軸１２４ａの貫通部には、気密封止及び絶縁するための絶縁封止部材１３３が配設されている。
【００２０】
上記構成の金属閉鎖型スイッチギヤ１００では、その定格電圧が高くなると、対地との絶縁を図るため、対地との絶縁距離を長くする、若しくは対地との絶縁を行う絶縁媒体ガスの圧力を高圧にしなければならない。
【００２１】
対地との絶縁距離を長くすると大型化を招くことになる。一方、金属収容箱１１０の内部の絶縁媒体ガスの圧力を高くした場合、真空バルブ１２０の真空絶縁容器１２１内の圧力（例えば１０−２Ｐａ以下）との圧力差が大きくなるため、真空バルブ１２０の気密性が低下して絶縁信頼性の低下を招く可能性がある。
【００２２】
本実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤ１００では、金属収容箱１１０の内部の絶縁媒体ガスの圧力を高くしても、中間容器１３０の圧力を、金属収容箱１１０内の圧力と、真空絶縁容器１２１内の圧力との間の圧力に設定することによって、上記のような気密性の低下による絶縁信頼性の低下を招くことを抑制することができる。また、金属閉鎖型スイッチギヤ１００が大型化することも抑制することができる。
【００２３】
このように、本実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤ１００では、高電圧化による大型化を抑制することができるとともに、絶縁信頼性の向上を図ることができる。
【００２４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る金属閉鎖型スイッチギヤ１０１の構成について、図２を参照して説明する。なお、図２において、図１に示した金属閉鎖型スイッチギヤ１００と対応する部分については、同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
【００２５】
前述した第１実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤ１０１では、中間容器１３０を設けた構成となっており、この中間容器１３０は、例えば、接地電位とされる。このため、中間容器１３０を設けない構成の場合に比べてアークシールド１２３の電位が低くなる。そのため、アークシールド１２３と電極１２２ａ，１２２ｂとの間の電位差が大きくなってしまう。
【００２６】
そこで、第２実施形態に係る金属閉鎖型スイッチギヤ１０１では、アークシールド１２３と、真空バルブ１２０の真空絶縁容器１２１外の中間容器１３０内に、電圧分圧用のコンデンサ１６０を設けた構成となっている。電圧分圧用のコンデンサ１６０は、電極１２２ａ側の電気流路とアークシールド１２３との間、及び、電極１２２ｂ側の電気流路とアークシールド１２３との間に夫々配設されている。
【００２７】
このように、電圧分圧用のコンデンサ１６０を設けることによって、アークシールド１２３の電位を５０％に制御することができ、アークシールド１２３と電極１２２ａ，１２２ｂとの間の電位差を小さくすることができる。これによって、絶縁信頼性を向上させることができる。
【００２８】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係わる金属閉鎖型スイッチギヤ１０２の構成について図３を参照して説明する。なお、図３において、図１に示した金属閉鎖型スイッチギヤ１００、図２に示した金属閉鎖型スイッチギヤ１０１と対応する部分については、同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
【００２９】
第３実施形態に係わる金属閉鎖型スイッチギヤ１０２では、第２実施形態の金属閉鎖型スイッチギヤ１０１を構成する中間容器１３０及びその内部に収容されている真空バルブ１２０等を、１つの金属収容箱１１０の内部に複数（図３では３個）収容した構成となっている。
【００３０】
そして、これらの複数の真空バルブ１２０が直列に接続され、各真空バルブ１２０が、各真空バルブ１２０毎に設けられた駆動機構１５０によって駆動される構成となっている。このような構成とすることによって、小形の中間容器１３０及びその内部に収容されている真空バルブ１２０等からなるユニットを複数組み合わせて、容易に高電圧化を図ることが可能となる。
【００３１】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係わる金属閉鎖型スイッチギヤ１０３の構成について図４を参照して説明する。なお、図４において、図１に示した金属閉鎖型スイッチギヤ１００、図２に示した金属閉鎖型スイッチギヤ１０１、図３に示した金属閉鎖型スイッチギヤ１０２と対応する部分については、同一の符号を付して、重複した説明は省略する。
【００３２】
図４に示すように、第４実施形態に係わる金属閉鎖型スイッチギヤ１０３では、第３実施形態に係わる金属閉鎖型スイッチギヤ１０２の構成において、夫々の真空バルブ１２０を駆動するための絶縁ロッド１５１を、１つのシャフト１５２につなぎ、一台の駆動機構１５０によって一括で動作させるように構成したものである。このような構成とすることによって、事故電流遮断時に複数本の真空バルブ１２０を同時に開極させることが可能となり、事故電流遮断性能の信頼性を高めることが可能となる。
【００３３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１００，１０１，１０２，１０３……金属閉鎖型スイッチギヤ、１１０……金属収容箱（金属閉鎖盤）、１２０……真空バルブ、１２１……真空絶縁容器、１２２ａ，１２２ｂ……電極、１２３……アークシールド、１２４ａ……固定側通電軸、１２４ｂ……可動側通電軸、１２５……真空封止機構、１５０……駆動機構、１５１……絶縁ロッド、１５２……シャフト、１６０……コンデンサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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