(57)【要約】【課題】主回路開閉部と接地開閉部を有する真空開閉装置の切り位置と断路位置での耐電圧性能を改善する。【解決手段】第１の真空絶縁容器２１、フランジ２４、および固定通電板２３のそれぞれを封着して形成された第１の真空絶縁容器部２１ａと、接離自在の第１の一対の電極２５、３０と、進退自在の中間電位に設定されたシャッター電極３９と、第２の真空絶縁容器２２と前記固定通電板２３を封着して形成された第２の真空絶縁容器部２２ａと、接離自在の第２の一対の電極２６、３４とを備え、前記第１の一対の電極２５、３０は、接触する入り位置、開離する切り位置を持ち、この切り位置のとき前記シャッター電極３９を前記第１の一対の電極２５、３０間に臨ませるようにするとともに、前記第２の一対の電極２６、３４を接触させるようにしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の第１の真空絶縁容器、この第１の真空絶縁容器と略同径の筒状フランジ、およびこの第１の真空絶縁容器と略同径の固定通電板の一側面のそれぞれを封着して形成された第１の真空絶縁容器部と、
この第１の真空絶縁容器部内で、前記固定通電板の一側面に取り付けられ互いに対向して設けた主回路開閉部を構成する接離自在の第１の一対の電極と、
前記フランジの外周面の一側部に、前記第１の真空絶縁容器部内で前記第１の一対の電極が作る軸方向と直交する方向に進退自在に設けた前記第１の一対の電極の電位と異なる中間電位に設定されたシャッター電極と、
前記固定通電板の他側面に前記第１の真空絶縁容器と同軸方向に封着して配置した筒状の第２の真空絶縁容器により形成された第２の真空絶縁容器部と、
この第２の真空絶縁容器部内で、一方が前記固定通電板の他側面に取り付けられ互いに対向して設けた接地開閉部を構成する接離自在の第２の一対の電極とを備え、
前記第１の一対の電極は、この一対の電極間が接触する入り位置、開離する切り位置を持ち、
この一対の電極が切り位置のとき前記シャッター電極を前記第１の一対の電極間に臨ませるようにするとともに、前記第２の一対の電極を接触させるようにしたことを特徴とする真空開閉装置。
【請求項２】
前記シャッター電極は、このシャッター電極に接続した静電容量性の抵抗体により中間電位としたことを特徴とする請求項１に記載の真空開閉装置。
【請求項３】
前記シャッター電極に接続した抵抗体により主回路電圧または微小電流を検出するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空絶縁容器内で入り位置、切り位置、断路位置および接地位置を形成する真空開閉装置に係り、特に電流遮断時の切り位置および断路位置での耐電圧性能を改善しうる真空開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種真空開閉装置に、同一の真空絶縁容器内に主回路を開閉する主回路開閉部と接地開閉部を設けたものがある。そして、主回路開閉部で入り位置、切り位置、断路位置を形成し、また接地開閉部で接地位置が形成されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この真空開閉装置を示す図３において、例えばセラミックからなる互いに連結された筒状の第１と第２の真空絶縁容器１ａ、１ｂで構成した真空絶縁容器１の両端開口部には、固定側封着金具２と可動側封着金具３がそれぞれ気密に封着されている。そして、この固定側封着金具２には、接離自在の一方の電路となる固定通電軸４が貫通されて気密に固定され、この固定通電軸４の容器内端部に固定電極５が固着されている。
【０００４】
一方、可動側封着金具３には、図示しない操作機構に連結される他方の電路となる可動通電軸６が貫通され、ベローズ７により軸方向に進退自在に、且つ気密に固定されて、真空絶縁容器１内の内部圧力を１×１０−２Ｐａ以下の高真空に保っている。また、この可動通電軸６の容器内端部には、固定電極５と対向配置された接離自在の可動電極８が固着されている。
【０００５】
更に、真空絶縁容器１を構成する第１と第２の真空絶縁容器１ａ、１ｂの連結部の容器内には、環状の接地電極９が前記ベローズ７と対向する面の外周部と対向して設けられている。この接地電極９の容器外には、一部が突出した突出部９ａが設けられ、図示しない接地線で接地されている。
【０００６】
また、第１の真空絶縁容器１ａの内面中間部には、筒状の中間電位のアークシールド１０が固定電極５と可動電極８を包囲するように設けられている。
【０００７】
ここで、前記可動電極８は、図示しない操作機構により３段階に軸方向に直線移動して、固定電極５と接離する入り位置および切り位置、この切り位置から更に開離する断路位置が形成され、そして、接地電極９と接触する接地位置が形成されるようになっている。なお、可動電極８の直線移動を２段階として、切り位置と断路位置を共用の位置にしたものもある。
【０００８】
ところで、このような構成の真空開閉装置において、大電流を前記固定電極５と前記可動電極８で遮断した場合、アークの発生により固定電極５と可動電極８間から金属蒸気が拡散される。この金属蒸気は、殆どが前記アークシールド１０に捕捉されるが、一部が接地電極９まで到達して、切り位置での対地間方向の耐電圧性能を低下させる問題がある。
【０００９】
このような問題を解決するために、次のようなものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。これは、真空絶縁容器を略Ｈ字形として、この容器の一方側に中間電位のアークシールドで包囲された主回路開閉部を設け、他方側にこの主回路開閉部と接続された接地開閉部を設けている。これにより、この主回路開閉部と接地開閉部を離隔しているので、主回路開閉部からの金属蒸気が接地開閉部に到達し難いようにしている。
【００１０】
しかしながら、同一の真空絶縁容器内に主回路開閉部と接地開閉部が設けられているので、アークシールドに捕捉されない金属蒸気の一部が、接地開閉部に達し耐電圧性能を低下させる問題が残る。
【００１１】
この問題を解決するために、更に次のようなものが知られている（例えば、特許文献３参照。）。これは、上記と同様に、真空絶縁容器を略Ｈ字形として、この容器の一方側に中間電位のアークシールドを内壁面に係止した絶縁容器を設け、他方側にこの絶縁容器と接続された接地開閉部を設けている。そして、この絶縁容器内に主回路開閉部を設けることにより、金属蒸気を閉じ込め拡散を防止している。
【００１２】
しかしながら、真空絶縁容器の中に更に絶縁容器を設ける２重の容器となるので、複雑な構成となり組立てが容易でなく、高い信頼性が得られ難い。
【００１３】
一方、この種のアークシールドは、いずれにおいても中間電位であるが、同一の真空絶縁容器内に主回路電位と接地電位が存在しているので、固定電極と可動電極の主回路電極の接離状態によって電界分布の影響を受け易く不安定な電位となる。即ち、アークシールドの電位は、主回路電極間を接触している入り位置から、開離している切り位置または断路位置にした場合、主回路電極との静電結合が減少してその電位が接地側に振られてしまう。
【００１４】
この結果、主回路電極の充電されている方の電極の電界が上昇し、過大なサージ電圧の侵入があった場合、主回路電極間で不整放電が起き、耐電圧性能が低下する問題がある。
【００１５】
【特許文献１】
特開２０００−１６４０８４号公報（第９頁、図２）
【００１６】
【特許文献２】
特開２００１−１３５２０７号公報（第４頁、図１）
【００１７】
【特許文献３】
特開平１１−２８３４７３号公報（第３頁、図１）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように従来この種の真空開閉装置においては、同一の真空絶縁容器内に電流遮断する主回路開閉部および接地する接地開閉部を設けているため、種々の問題がある。即ち、電流遮断時の金属蒸気拡散による切り位置での耐電圧性能を低下させる問題を招いたり、また、アークシールドの電位の不安定さから断路位置での耐電圧性能を低下させる問題がある。
【００１９】
従って、本発明は、電流遮断時の切り位置と、電極間が開離する断路位置での耐電圧性能を改善しうる真空開閉装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の真空開閉装置は、筒状の第１の真空絶縁容器、この第１真空絶縁容器と略同径の筒状フランジ、およびこの第１の真空絶縁容器と略同径の固定通電板の一側面のそれぞれを封着して形成された第１の真空絶縁容器部と、この第１の真空絶縁容器部内で、前記固定通電板の一側面に取り付けられ互いに対向して設けた主回路開閉部を構成する接離自在の第１の一対の電極と、前記フランジの外周面の一側部に、前記第１の真空絶縁容器部内で前記第１の一対の電極が作る軸方向と直交する方向に進退自在に設けた前記第１の一対の電極の電位と異なる中間電位に設定されたシャッター電極と、前記固定通電板の他側面に前記第１の真空絶縁容器と同軸方向に封着して配置した筒状の第２の真空絶縁容器により形成された第２の真空絶縁容器部と、この第２の真空絶縁容器部内で、一方が前記固定通電板の他側面に取り付けられ互いに対向して設けた接地開閉部を構成する接離自在の第２の一対の電極とを備え、前記第１の一対の電極は、この一対の電極間が接触する入り位置、開離する切り位置を持ち、この一対の電極が切り位置のとき前記シャッター電極を前記第１の一対の電極間に臨ませるようにするとともに、前記第２の一対の電極を接触させるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
このような構成によれば、真空絶縁容器部内で入り位置、切り位置、断路位置の主回路開閉部を形成しているので、この真空絶縁容器部内に接地電位が存在しない。このため、電流遮断後の切り位置になった場合、金属蒸気の拡散により、対地間への耐電圧性能に影響を与えることはない。
【００２２】
そして、断路位置では、中間電位が一定に保たれているので、固定電極や可動電極の電界が上昇せず、耐電圧性能を低下させることはない。また、中間電位のシャッター電極を固定電極と可動電極間へ位置させているので、過大なサージ電圧の侵入があった場合でも負荷側へのサージ電圧の侵入を防止することができる。更に、接地位置では、第２の真空絶縁容器部で固定接地電極と可動接地電極が接触し主回路を接地することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る真空開閉装置を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る真空開閉装置を示す縦断面図、図２は、本発明の実施の形態に係る真空開閉装置のシャッター電極軸の動作を説明する説明図である。
【００２４】
図１に示すように、例えばセラミックからなる筒状の第１の真空絶縁容器２１と第２の真空絶縁容器２２の中間部には、真空絶縁容器２１、２２とほぼ同径の固定通電板２３が配置され、容器が図示上下に分離されている。
【００２５】
そして、第１の真空絶縁容器２１と固定通電板２３間には、例えばステンレスからなる第１の真空絶縁容器２１とほぼ同径の筒状のフランジ２４が設けられている。このフランジ２４の両開口端は、第１の真空絶縁容器２１および固定通電板２３の一側面とそれぞれ気密に封着されている。また、第２の真空絶縁容器２２と固定通電板２３の他側面が気密に封着されている。
【００２６】
この固定通電板２３には、容器内のフランジ２４側の一側面に固定電極２５、他側面に固定接地電極２６がそれぞれ固着され、また、容器外の一部に一方の電路となる端子２３ａが突出している。
【００２７】
一方、前記第１の真空絶縁容器２１の開口端には、第１の封着金具２７が気密に封着されている。この第１の封着金具２７には、図示しない第１の操作機構に連結される他方の電路となる可動通電軸２８が貫通され、ベローズ２９により軸方向に進退自在に、且つ気密に固定されている。この可動通電軸２８の容器内端部には、固定電極２５と接離自在に対向配置された可動電極３０が固着されている。
【００２８】
他方、前記第２の真空絶縁容器２２の開口端には、第２の封着金具３１が気密に封着されている。この第２の封着金具３１には、図示しない第２の操作機構に連結され接地となる接地軸３２が貫通され、ベローズ３３により軸方向に進退自在に、且つ気密に固定されている。この接地軸３２の容器内端部には、固定接地電極２６と接離自在に対向配置された可動接地電極３４が固着されている。
【００２９】
なお、前記第１の真空絶縁容器２１の内面でフランジ２４側には、筒状のアークシールド４６が可動通電軸２８を包囲するように設けられている。また、前記第２の真空絶縁容器２２の内面で固定通電板２３側にも、筒状のアークシールド４７が接地軸３２を包囲するように設けられている。
【００３０】
ここで、前記フランジ２４の外周面の一側部には、固定電極２５と可動電極３０が作る軸方向に直交して、例えばセラミックからなる筒状の第３の真空絶縁容器３５が気密に封着されている。この第３の真空絶縁容器３５の開口端は、第３の封着金具３６で気密に封着されている。
【００３１】
この第３の封着金具３６には、図示しない第３の操作機構に連結されるシャッター電極軸３７が貫通され、ベローズ３８により進退自在に、且つ気密に取付けられている。このシャッター電極軸３７のフランジ２４内に位置する先端に設けたシャッター電極３９は、固定電極２５と可動電極３０が開離したとき、点線で示したようにこの両電極２５、３０のギャップ間の略中間位置で、且つこの両電極２５、３０が最大電界を持つ端部２５ａ、３０ａを通りすぎる位置まで進退自在に移動できるようになっている。
【００３２】
このような第１と第３の真空絶縁容器２１、３５で第１の真空絶縁容器部２１ａを構成し、また、第２の真空絶縁容器２２で第２の真空絶縁容器部２２ａを構成し、それぞれの容器部内が高真空に保たれている。
【００３３】
また、第３の真空絶縁容器３５外において、シャッター電極軸３７は、電位保持部４０と抵抗部４１を介して接地されている。即ち、図２に示すように、電位保持部４０は、シャッター電極軸３７の端部には絶縁ロッド４２を介して図示しない第３の操作機構と連結される操作軸４３が設けられている。そして、シャッター電極軸３７には、摺動可能に常時接触する接触子４４が設けられており、この接触子４４に接続された抵抗部４１は、例えばコンデンサからなる静電容量性の抵抗体４５で構成されている。
【００３４】
ここで、主回路開閉部は、前記第１の真空絶縁容器部２１ａ内で前記固定電極２５と前記可動電極３０が接触する入り位置、開離する切り位置、およびこの切り位置で前記シャッター電極３９が動作する断路位置をとることができる。また、接地開閉部は、前記第２の真空容器部２２ａ内で、断路位置の状態において前記固定接地電極２６と前記可動接地電極３４が接触する接地位置をとることができる。
【００３５】
先ず、主回路開閉部の入り位置、切り位置、断路位置では、前記フランジ２４、このフランジ２４に設けられた前記アークシールド４６が固定電極２５と同様の電位であり、また、シャッター電極３９が一定の電位に固定された中間電位となる。
【００３６】
即ち、フランジ２４とアークシールド４６の電位は、主回路の電位に保たれ、また、シャッター電極３９の電位は、図２に示すように、前記シャッター電極軸３７が接触子４４を介して接続されている抵抗体４５の抵抗値と主回路との静電結合により、シャッター電極３９の電位が一定の中間電位に保たれるようになっている。
【００３７】
そして、固定電極２５と可動電極３０で電流遮断した切り位置では、金属蒸気が拡散されるが、この金属蒸気の殆どがアークシールド４６とフランジ２４に補足され、一部が中間電位のシャッター電極３９に捕捉されることになる。即ち、接地電位が存在しない第１の真空絶縁容器部２１ａ内で電流遮断が行われるので、対地間への耐電圧性能に影響を与えることはない。
【００３８】
次に、この主回路開閉部の切り位置の状態から、第３の操作機構により前記シャッター電極３９を前記固定電極２５と前記可動電極３０が作る軸方向と直交する軸方向に直線移動して、図１に点線で示す断路位置を形成する。この断路位置では、シャッター電極３９が固定電極２５と可動電極３０の略中間位置で最大電界を持つ端部２５ａ、３０ａを通り過ぎる位置まで挿入される。
【００３９】
そして、この断路位置において、シャッター電極３９は、上記と同様に、図２の前記抵抗体４５で中間電位となり、前述のようにこの抵抗体４５の抵抗値で一定の電位に保たれている。このため、第１の真空絶縁容器部２１ａ内の電界分布に影響を与えることがなく、固定電極２５と可動電極３０間での不整放電を防ぐことができる。
【００４０】
更に、過大なサージ電圧が侵入した場合、最大電界の固定電極２５の端部２５ａ、または可動電極３０の端部３０ａから放電が始まるが、この放電はシャッター電極３９との間で起こることになる。しかしながら、このサージ電圧は、シャッター電極３９から抵抗体４５を介して接地へ吸収されるため、負荷側の主回路へサージ電圧が伝播することはない。
【００４１】
なお、これらの入り位置、切り位置、断路位置では、シャッター電極３９が主回路と抵抗体４５で静電結合され、一定の電位に保たれているので、予めこの抵抗体４５の抵抗値を定めて、主回路との分担率を求めておけば、この電位から主回路電圧を精度よく検出することができる。また、真空不良時に流れ始める高周波性のｎＡからμＡオーダの微小電流を、無誘導の抵抗体４５により精度よく検出することができるので、第１の真空絶縁容器部２１ａ内の真空度を監視することができる。
【００４２】
次に、この断路位置の状態から、前記第２の操作機構により前記接地軸３２を直線移動して、前記固定接地電極２６と前記可動接地電極３４が接触する接地位置の状態が形成される。接地位置では、接地軸３２が接地されているため、固定接地電極２６を介して前記固定通電板２３が接地電位となる。過大な地絡電流を投入するような場合に拡散する金属蒸気は、前記第２の真空絶縁容器部２２ａ内の前記アークシールド４７に補足され、前記第１の真空絶縁容器部２１ａ内の主回路部に影響を与えることはない。
【００４３】
上記本発明の実施の形態による真空開閉装置によれば、第１の真空絶縁容器部２１ａ内に入り位置、切り位置、断路位置の３位置を形成する主回路開閉部、および第２の真空絶縁容器部２２ａ内に接地位置を形成する接地開閉部を設け、主回路開閉部と接地開閉部の容器を分離させているので、固定電極２５と可動電極３０で電流遮断して切り位置が形成されたとき、金属蒸気は第１の真空絶縁容器２１ａ内に閉じ込められ、対地間への耐電圧性能に影響を与えることはない。
【００４４】
また、断路位置では、シャッター電極３９の中間電位を一定に固定しているので、固定電極２５と可動電極３０を開離させても、この電極端部２５ａ、３０ａの電界を上昇させることがない。更に、シャッター電極３９を固定電極２５と可動電極３０間へ挿入するので、過大なサージ電圧の侵入があった場合に負荷側へのサージ電圧の侵入を防止することができる。
【００４５】
一方、固定接地電極２６と可動接地電極３４で過大な地絡電流を投入した場合、拡散する金属蒸気は第２の真空絶縁容器部２２ａ内に閉じ込められるので、接地開閉部に地絡投入の責務を付加することができる。また、抵抗部４１により主回路の電圧測定や真空不良検出ができるので、各種の機能を複合化させた真空開閉装置とすることができる。
【００４６】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。本実施の形態では、シャッター電極３９の中間電位を接地と接続される抵抗体４５で定めたが、真空絶縁容器部２１ａ、２２ａ外において、シャッター電極軸３７と固定電極２５側および可動電極３０側とのそれぞれの間に同様の抵抗値を持った抵抗体４５を接続してもよい。これにより、シャッター電極３９の中間電位を略５０％の一定に保つことができ、電界分布を更に改善することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、主回路開閉部と接地開閉部を、第１の真空絶縁容器部と第２の真空絶縁容器部に分離して、入り位置、切り位置、断路位置および接地位置の４位置を形成する真空開閉装置であって、切り位置では、主回路開閉部と接地開閉部が分離されて第１の真空絶縁容器部内に接地電位が存在しないので、電流遮断時に固定電極と可動電極から拡散される金属蒸気により対地間への耐電圧性能に影響を与えることはない。
【００４８】
また、断路位置では、固定電極と可動電極の間に電位を一定に保った中間電位のシャッター電極を挿入させているので、電界分布の乱れがなく不整放電を防ぐことができ、また、過大なサージ電圧侵入時には、シャッター電極を介してサージ電圧を接地へ吸収させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る真空開閉装置を示す縦断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る真空開閉装置のシャッター電極軸の動作を説明する説明図。
【図３】従来の真空開閉装置を示す縦断面図。
【符号の説明】
１  真空絶縁容器
１ａ、２１  第１の真空絶縁容器
１ｂ、２２  第２の真空絶縁容器
２  固定側封着金具
３  可動側封着金具
４  固定通電軸
５、２５  固定電極
６、２８  可動通電軸
７、２９、３３、３８  ベローズ
８、３０  可動電極
９  接地電極
９ａ  突出部
１０、４６、４７  アークシールド
２１ａ  第１の真空絶縁容器部
２２ａ  第２の真空絶縁容器部
２３  固定通電板
２３ａ  端子
２４  フランジ
２５ａ  端部
２６  固定接地電極
２７  第１の封着金具
３０ａ  端部
３１  第２の封着金具
３２  接地軸
３４  可動接地電極
３５  第３の真空絶縁容器
３６  第３の封着金具
３７  シャッター電極軸
３９  シャッター電極
４０  電位保持部
４１  抵抗部
４２  絶縁ロッド
４３  操作軸
４４  接触子
４５  抵抗体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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