(57)【要約】【課題】断路器の可動接触子先端と固定接触子先端の電界が高くなるため、絶縁耐力を確保するために機器が大型化し、高コスト化していた。本発明の目的は、絶縁開閉装置の絶縁耐力を確保した上で、機器の縮小化，低コスト化を図ることにある。【解決手段】断路器の可動接触子に電界緩和電極を設け、電界緩和電極の位置を、開路状態と閉路状態の場合とで変えることにより、可動接触子と固定接触子を接続できるようにした。【効果】断路器の可動接触子に電界緩和電極を設けることにより、開路状態位置での対地絶縁耐力，極間絶縁耐力が向上して、機器を縮小化でき低コスト化できる。また、充電電流遮断性能，励磁電流遮断性能を向上することにより、機器の系統上で適用範囲を広げることができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地容器の中に、絶縁支持された高電圧導体と該高電圧導体を開閉するための断路器を有し、該断路器は可動接触子と固定接触子により構成され、該可動接触子を操作装置で駆動することにより、閉路状態と開路状態を切り換える開閉装置において、
前記可動接触子に電界緩和電極を設け、該可動接触子に対する該電界緩和電極の位置を開路状態の時と該閉路状態の時とで変化させることを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
接地容器の中に、絶縁支持された高電圧導体と該高電圧導体を開閉するための断路器を有し、該断路器は可動接触子と固定接触子により構成され、該可動接触子を操作装置で駆動することにより、閉路状態と開路状態を切り換える開閉装置において、
前記可動接触子に電界緩和電極を設け、開路状態の時には、前記電界緩和電極が前記可動接触子の先端と重なる位置に配置され、閉路状態の時には、前記可動接触子先端と前記固定接触子先端が接触し、前記電界緩和電極の一部が該可動接触子から外れた位置に配置されることを特徴とする開閉装置。
【請求項３】
接地容器の中に、絶縁支持された高電圧導体と該高電圧導体を開閉するための断路器を有し、該断路器は可動接触子と固定接触子により構成され、該可動接触子を操作装置で駆動することにより、閉路状態と開路状態を切り換える開閉装置において、
前記可動接触子に電界緩和電極を設け、該電界緩和電極は、開路状態の時には前記可動接触子の先端部位の外周と前記電界緩和電極の外周がほぼ重なり合う位置となることを特徴とする開閉装置。
【請求項４】
請求項１から３のうちの一つの開閉装置において、接地電極が配置され、前記可動接触子を閉路状態と反対側に駆動することにより、前記可動接触子が前記接地電極と接触した接地状態となり、接地状態のときに前記電界緩和電極が前記接地電極により位置が変ることを特徴とする開閉装置。
【請求項５】
請求項１から４のうちの一つの開閉装置において、前記電界緩和電極の開路状態での位置を、バネにより所定位置に変化させることを特徴とする開閉装置。
【請求項６】
請求項１から５のうちの一つの開閉装置において、開路状態における前記可動接触子先端の接地容器側の曲率半径を、前記固定接触子側よりも大きくしたことを特徴とする開閉装置。
【請求項７】
請求項１から６のうちの一つの開閉装置において、前記固定接触子の接触部を、開路状態の前記可動接触子と反対側に偏心して配置したことを特徴とする開閉装置。
【請求項８】
請求項１から７のうちの一つの開閉装置において、前記固定接触子の接触部に、前記可動接触子の切離方向と反対側に、接触部より幅の広い部分を設けたことを特徴とする開閉装置。
【請求項９】
請求項１から８のうちの一つの開閉装置において、前記固定接触子の接触部に隣接する高電圧導体の断面形状を楕円形状としたことを特徴とする開閉装置。
【請求項１０】
請求項１から９のうちの一つの開閉装置において、前記電界緩和電極の一部または全部を耐弧性合金で構成したことを特徴とする開閉装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のうちの一つの開閉装置において、絶縁性ガスを、乾燥空気、または、窒素ガス、または、炭酸ガス、または、ＳＦ６　ガス，Ｃ３Ｆ６ガス、または、ｃ−Ｃ３Ｆ８ガス、または、乾燥空気とＳＦ６　ガスの混合ガス、または、窒素ガスとＳＦ６　ガスの混合ガス、または、窒素ガスとＣ３Ｆ６ガスの混合ガス、または、窒素ガスとｃ−Ｃ３Ｆ８ガスの混合ガス、としたことを特徴とする開閉装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のうちの一つの開閉装置において、開閉装置は、受電ユニット，母線ユニット，遮断器ユニット，変圧器側ユニット，計器用変流変圧器ユニット、のうち２つ以上から構成されたことを特徴とする開閉装置。
【請求項１３】
請求項１２の開閉装置において、前記遮断器ユニットの遮断器として真空遮断器を適用したことを特徴とする開閉装置。
【請求項１４】
請求項４の開閉装置において、前記接地電極に隣接した位置に、接地電極先端の電界を緩和するための接地電極電界緩和電極を設置したことを特徴とする開閉装置。
【請求項１５】
接地容器の中に、絶縁支持された高電圧導体と該高電圧導体を開閉するための断路器を有し、該断路器は可動接触子と固定接触子により構成され、該可動接触子を操作装置で駆動することにより、閉路状態と開路状態を切り換える開閉装置において、
前記可動接触子は閉路状態及び開路状態の時で、可動接触子の形状が異なることを特徴とする開閉装置。
【請求項１６】
請求項１５の開閉装置において、
前記可動接触子に電界緩和電極を設け、該可動接触子と電界緩和電極の相対位置を開路状態の時と閉路状態の時とで変化させることを特徴とする開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、民需用特高受変電設備、あるいは、電力系統の変電所，開閉所，配電用変電所、などに適用される開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術では、例えば、特開平１０−１５５２１５号公報のガス絶縁開閉装置のように、断路器において、ブレード形状の可動接触子が、可動側導体の回転軸を中心にして回転動作し、固定接触子と接続した閉路位置から回転レバーにより４５度回転した位置が開路位置となり、更に４５度回転した位置が接地位置となり、接地端子へ接続される構造となっており、接地装置付断路器を構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年の電力事業の国際的な規制緩和化の動向に伴って、変電機器の大幅なコスト削減，縮小化の要求が高まっている。
【０００４】
上記従来技術では、断路器が開路状態のときに、ブレード形状の可動接触子先端の電界が高くなり、接地絶縁耐力、及び、極間絶縁耐力を確保するため機器寸法を大型化する必要が生じ高コスト化するという問題があった。
【０００５】
一方、断路器の開閉動作は遮断器による電流遮断後であるが、開閉動作時の数Ａ（アンペア）の充電電流や励磁電流などを遮断する必要があり、また、開閉装置の構成により、数百Ａ〜数千Ａ，回復電圧数百Ｖ（ボルト）のループ電流を遮断する必要がある。上記従来技術では、断路器の可動接触子先端と固定接触子先端の電界が高くなるため、この遮断性能を確保するには、機器寸法を大型化し断路器の動作速度を上げる必要が生じ高コスト化するという問題があった。
【０００６】
また、接地装置は、設置される系統により数百Ａ，回復電圧数千Ｖの誘導電流を遮断する必要がある。上記従来技術では、可動接触子先端と接地電極先端の電界が高くなるため、この遮断性能を確保するには、機器寸法を大型化し接地装置の動作速度を上げる必要が生じ高コスト化するという問題があった。
【０００７】
さらに、近年、地球規模の環境問題から、温暖化係数が二酸化炭素の約２４０００倍と言われるＳＦ６　ガスは使用規制される方向にあり、環境負荷の少ない、窒素，乾燥空気や、これらとＳＦ６　ガスとの混合ガスを使用することが必要条件となる場合がある。これらのガスの絶縁性能のおよび消弧性能はＳＦ６　ガスよりも劣るため、ＳＦ６　ガスで絶縁した従来機器よりも寸法を大型化する必要が生じ高コトス化するという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、開閉装置の絶縁耐力を確保した上で、機器の縮小化，低コスト化を図り、更に、充電電流遮断性能，励磁電流遮断性能を向上することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の開閉装置においては、断路器の可動接触子に電界緩和電極を設け、開路状態での可動接触子先端の電界を低減し極間絶縁耐力を向上させたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、電界緩和電極の位置を、開路状態と閉路状態の場合とで変化させながら、可動接触子が固定接触子または接地電極と接続させたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【００１２】
図１は、本発明を適用した開閉装置の接地装置付断路器の一実施例である。図２は、図１を下方から見た断路図であり、接地金属容器１，２の中に３相分が一括して配置されている一例である。接地金属容器１，２には窒素ガスが封入されており、絶縁スペーサ３により別々のユニットに区分される。封入されるガスは、乾燥空気，二酸化炭素等のガス、または、ＳＦ６　ガス，Ｃ３Ｆ８，ｃ−Ｃ４Ｆ８などのフロンガス、及びこれらと窒素ガスとの混合ガス、または、乾燥空気との混合ガスでも可能である。接地金属容器１，２の中には、高電圧導体４，５が、絶縁スペーサ３，ポストスペーサ６などにより絶縁支持されている。ポストスペーサ６は、接地金属容器１に設置された台座７に固定されている。
【００１３】
設置装置付断路器１０は、２つの導体が組み合わさった可動接触子１２，固定接触子２０，接地端子３０により構成されており、可動接触子１２は、絶縁ロッド１４，レバー１５，駆動軸１６，ブッシュ１７を介して操作器４０により駆動される。可動接触子１２は、可動側高電圧導体４の回転軸１８を中心に回転動作し、高電圧導体４，５間の閉路状態位置１１ａ，開路状態位置１１ｂ，可動側高電圧導体４の接地状態位置１１ｃで静止することができる。
【００１４】
本発明では、可動接触子１２に電界緩和電極１３を設けたことを特徴としており、電界緩和電極１３は、開路状態位置１１ｂのときに、可動接触子１２の先端とほぼ重なった位置となり、可動接触子１２の先端の電界が緩和される。
【００１５】
図３は、図１に示した高電圧導体４，５の垂直方向の断面図であり、可動接触子１２の先端は開路状態位置１１ｂとなっている。図４は、電界緩和電極１３が無い場合の装置について図３と同様の開路状態の断面図を示したものである。図４において、可動接触子１２に雷インパルス電圧などの高電圧が印加された場合に、可動接触子１２の接地容器１側の先端部１２ｂに電界集中する。そのため、絶縁耐力を確保するために接地金属容器１との間に長い絶縁距離を確保する必要があった。一方、図３においては、２つの可動接触子１２の間に、電界緩和電極１３が配置されて可動接触子先端部１２ｂの電界集中が大幅に低減され、絶縁耐力を確保するための絶縁距離を大幅に低減でき、機器を縮小化し低コスト化することを実現している。
【００１６】
閉路状態位置１１ａの場合には、電界緩和電極１３は固定接触子２１に押しのけられ、可動接触子１２からはみ出る格好となるが、接地容器に対する絶縁距離は開路状態の場合より長いので絶縁耐力を充分確保できる。また、接地状態位置１１ｃの場合には、電界緩和電極１３は接地電極３１により可動接触子１２からはみ出るが、接地されているので絶縁上の問題はない。
【００１７】
次に本発明の他の一実施例を図５及び図６を用いて説明する。
【００１８】
図３においては、電界緩和電極１３により、可動接触子先端部１２ａの電界集中を大幅に低減しているが、縮小化のために開路状態位置１１ｂを固定接触子
２１に近づけるためには、固定接触子２１の可動接触子側先端部２１ａの電界集中を低減して、絶縁耐力を確保する必要があった。これに対して、図５は、固定接触子２１の可動接触子側先端部２１ａの電界集中を低減した一実施例を示すものであり、図６は、図５の高電圧導体に垂直な面の断面図を示したものである。
【００１９】
図５，図６では、固定接触子先端部２１ａの電界集中を低減するために、先端部２１ａの曲率半径をその反対側よりも大きくしている。また、固定接触子２１を可動接触子と反対側に偏心させて配置している。また、固定接触子２１の可動接触子と反対側に先端部２１ａの電界集中の傘になるような電界緩和部２３を設けている。また、固定接触子２１と隣接する高電圧導体部分２２の断面形状を楕円形状にして、相間絶縁距離を縮めないで高電圧導体部分２２の断面積を大きくしている。上述の構成により固定接触子接触部２１ａの電界を低減し、機器を縮小化し低コスト化を図っているが、状況に応じて上記の構成のうちいずれかの構成を互いに組み合わせて実施することも可能である。
【００２０】
上述のように極間の絶縁耐力を高めると、開動作時、即ち、可動接触子１２が閉路状態位置１１ａから開路状態位置１１ｂに移動する途中においても絶縁耐力が向上するので、充電電流遮断性能，励磁電流遮断性能なども向上する。
【００２１】
また、図５の実施例では、開路状態位置１１ｂでの接地絶縁耐力をさらに向上するために、可動接触子１２と電界緩和電極１３の先端部１３ｂの曲率半径を大きくして電界集中を低減している。また、対地絶縁耐力をさらに向上するために、接地電極用電界緩和部３３を設けて接地電極先端の電界集中を低減している。
【００２２】
また、電界緩和電極１３と可動接触子１２をバネ１９で接続するように構成することで開路状態位置１１ｂでの電界緩和電極１３の位置を、可動接触子１２の先端と重なる位置に保持するようにして電界集中を低減し、閉路状態位置１１ａでは固定接触子２１に押しのけられ、接地状態位置１１ｃでは接地電極３１に押しのけられるようにしている。
【００２３】
次に本発明の他の一実施例を図７を用いて説明する。
【００２４】
図７は、本発明による開閉装置の接地装置付断路器の、別の実施例を示したものである。可動接触子１２に設置された２つの電界緩和電極５３ａ，５３ｂは、可動接触子が開路状態位置１１ｂのときに可動接触子先端部の、それぞれ固定接触側と対地側先端部分と重なることで電界集中を低減している。そして、閉路状態位置１１ａの場合には電界緩和電極１３ａが固定接触子２１に押しのけられ、接地状態位置１１ｃの場合には電界緩和電極１３ｂが接地電極３１に押しのけられる構成になっている。
【００２５】
以上述べた実施例では、閉路状態，開路状態として接地状態の三位置を形成する例を示したが、同様の構造で、接地電極を設けずに、閉路，開路状態のみの二位置の断路器とすることが可能である。また、以上述べた実施例では、３相一括の構造となっているが、単相毎に個別の接地容器に収めることも可能である。
【００２６】
以上述べた構造の開閉装置を、受電ユニット，母線ユニット，変圧器側ユニットに収納することが可能であり、これらを、遮断器ユニット，計器用変流変圧器ユニットに接続することも可能である。
【００２７】
また、本発明の開閉装置では、容器に収められる絶縁性ガスとして、乾燥空気，窒素ガス，炭酸ガス，ＳＦ６　ガス，Ｃ３Ｆ６ガス，ｃ−Ｃ３Ｆ８ガス，乾燥空気とＳＦ６　ガスの混合ガス，窒素ガスとＳＦ６　ガスの混合ガス，窒素ガスとＣ３Ｆ６ガスの混合ガス、または、窒素ガスとｃ−Ｃ３Ｆ８ガスの混合ガスを用いることが可能であり、更に、遮断器ユニットに設置する遮断器として、７０ｋＶ級までは真空状態で用いて真空遮断器として使用することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、開閉装置の可動接触子に電界緩和電極を設けることにより、開路状態位置での対地絶縁耐力，極間絶縁耐力を向上して、機器を縮小化し低コスト化することができる。また、充電電流遮断性能，励磁電流遮断性能を向上することにより、機器を系統上での適用範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の開閉装置一実施例を示す構造図である。
【図２】図１の構造図を下方から見た断面図である。
【図３】図１の構造図を高電圧導体に垂直な面で見た断面図である。
【図４】本発明の比較実施例である。
【図５】本発明の開閉装置の一実施例を示す構造図である。
【図６】図５の構造図を高電圧導体に垂直な面で見た断面図である。
【図７】本発明の開閉装置の他の一実施例を示す構造図である。
【符号の説明】
１，２…接地金属容器、３…絶縁スペーサ、４，５…高電圧導体、６…ポストスペーサ、７…台座、１０…（設置装置付）断路器、１１ａ…閉路状態位置、
１１ｂ…開路状態位置、１１ｃ…接地状態位置、１２…可動接触子、１３…電界緩和電極、１４…絶縁ロッド、１５…レバー、１６…駆動軸、１７…ブッシュ、２０，２１…固定接触子、３０…接地端子、３１…接地電極、４０…操作器。
【図１】
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【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】
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