(57)【要約】【課題】  スイッチギヤの小形化、特に盤の幅方向の小形化と共に、充電露出部がなく、三相短絡事故に至らない地絡事故優先で安全性の高い複合絶縁スイッチギヤを提供する。【解決手段】  母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉部３１を有する複数の第１の真空バルブ１及び上記負荷側端子と接地導体とを接離する接地開閉部を有する複数の第２の真空バルブ２並びに上記複数の第１、第２の真空バルブと、上記負荷端子の電流取り出し口６と、上記第１の真空バルブの母線側端子２３を相互に接続する母線５と、第１の真空バルブの負荷側端子６と第２の真空バルブの非接地側端子６４とを接続する接続導体７とを樹脂によって一体注型すると共に、表面に接地用の導電処理１１を施し、１相分の複合絶縁スイッチギヤを構成するモールド１０を備え、上記導電処理部１１を接地電位とした構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉部を有する複数の第１の真空バルブ及び上記負荷側端子と接地導体とを接離する接地開閉部を有する複数の第２の真空バルブ並びに上記複数の第１、第２の真空バルブと、上記負荷側端子の電流取り出し部と、上記第１の真空バルブの母線側端子を相互に接続する母線と、第１の真空バルブの負荷側端子と第２の真空バルブの固定電極棒とを接続する接続導体と、を樹脂によって一体注型すると共に、表面に接地用の導電処理を施し、１相分の複合絶縁スイッチギヤを構成するモールドを備え、上記導電処理部を接地電位とすることを特徴とする複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項２】
上記第１の真空バルブは、真空容器と、この真空容器内で上記主回路開閉部を構成する固定電極及び可動電極と、上記可動電極を支承すると共に、通電阻止用の絶縁物を介して上記真空容器外の操作装置に結合された可動電極棒と、上記可動電極棒を上記真空容器に設けられた電流取り出し用の外部接続導体に接続する可とう性導体とを備え、複数の第１の真空バルブの各外部接続導体間を電気的に接続して上記母線を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項３】
上記第１の真空バルブの固定電極を支承する固定電極棒と、上記第２の真空バルブの固定電極を支承する固定電極棒とを導体で接続し、１相の１回路分を上記モールド内で構成したことを特徴とする請求項２記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項４】
上記第１の真空バルブの固定電極棒と同一軸上に受電ケーブル接続部となる上記電流取り出し口を設けたことを特徴とする請求項２記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項５】
上記複数の第１の真空バルブの可動電極棒をそれぞれ所定の直線上に配設し、上記複数の第２の真空バルブの可動電極棒をそれぞれ上記所定の直線と平行な他の所定の直線上に配設すると共に、第２の真空バルブの可動電極棒のそれぞれが、隣接する第１の真空バルブの可動電極棒の間に位置するようにしたことを特徴とする請求項２記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項６】
上記複数の第１の真空バルブの可動電極棒を上記操作装置に結合する操作棒と、上記複数の第２の真空バルブの可動電極棒とをそれぞれ上記モールドの所定の側に配設したことを特徴とする請求項２記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項７】
上記母線を可とう性導体で構成したことを特徴とする請求項１記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項８】
上記モールド内に配設される第１、第２の真空バルブの各真空容器相互間の最小間隔が各真空容器と上記モールド表面との最小樹脂肉厚より大きくなるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項９】
上記真空容器は、金属製真空容器と、その両端にそれぞれ固定された絶縁物容器と、各絶縁物容器の外端に配設された封着部材とから構成され、上記各絶縁物容器の両端部において、上記金属製真空容器と上記封着部材の外面に環状の電界緩和シールドを設けたことを特徴とする請求項２記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項１０】
上記環状の電界緩和シールドは、導電性のスプリングをドーナツ形状に形成したことを特徴とする請求項９記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項１１】
上記第２の真空バルブは、真空容器と、この真空容器内で上記接地開閉部を構成する固定電極及び可動電極と、上記可動電極を支承すると共に、通電阻止用の絶縁物を介して上記真空容器外の操作装置に結合された可動電極棒と、上記可動電極棒を上記真空容器に設けられた電流取り出し用の外部接続導体に接続する可とう性導体とを備え、複数の第２の真空バルブの各外部接続導体間を電気的に接続して共通接地導体を形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【請求項１２】
上記複数の第１の真空バルブ間で上記モールドの表面に凹部を形成すると共に、上記複数の第２の真空バルブに対応する位置で上記モールドの表面に凸部を形成し、所定の１相分の複合絶縁スイッチギヤのモールドの凹部に他の１相分の複合絶縁スイッチギヤのモールドの凸部を重合させて３相分のモールドを結合するようにしたことを特徴とする請求項１記載の複合絶縁スイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複合絶縁スイッチギヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の複合絶縁スイッチギヤは、真空遮断部の一端を真空または気体の断路部を介して母線に接続し、主回路の外部取合部となる上記真空遮断部の他端を真空または気体の接地開閉部を介して接地端子に接続し、上記真空遮断部、断路部、接地開閉部、母線及び主回路の外部取合部を、表面に接地層を有する絶縁物で単相または３相分一体にモールドすると共に、上記真空遮断部、断路部及び接地開閉部には各々を開閉駆動するための操作機構を備えていた。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５２９３０号公報（段落００２０、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の複合絶縁スイッチギヤは、上記のように構成されているため、小形化を図る目的で真空遮断部、断路部及び接地開閉部を、表面に接地層を有する絶縁物で必要な回路数毎に３相分を一体にモールドした場合、これらの３相分一体モールドを盤の幅方向に並設する必要があるため、盤幅が縮小できないという問題点があった。また、３相分を一体にモールドしているため、モールド内で事故が発生した場合には、三相短絡事故に至る可能性があるという問題点もあった。
【０００５】
一方、１相毎にモールドした場合は、地絡事故優先となり三相短絡事故に至ることはないが、小形化の面で３相一体モールドの場合より劣るという問題点がある。更に、真空バルブの可動導体と操作装置との電気的絶縁のために、絶縁操作ロッドが気中で可動導体に接続されることになるため、絶縁操作ロッド部において気中での十分な絶縁距離が必要となり、操作ロッドの長手方向あるいは真空バルブの高さ方向の小形化に限界が生ずるという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、複合絶縁スイッチギヤの小形化、特に盤の幅方向の小形化と共に、充電露出部がなく、三相短絡事故に至らない、地絡事故優先で安全性の高い複合絶縁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】
この発明に係る複合絶縁スイッチギヤは、母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉部を有する複数の第１の真空バルブ及び上記負荷側端子と接地導体とを接離する接地開閉部を有する複数の第２の真空バルブ並びに上記複数の第１、第２の真空バルブと、上記負荷端子の電流取り出し口と、上記第１の真空バルブの母線側端子を相互に接続する母線と、第１の真空バルブの負荷側端子と第２の真空バルブの非接地側端子とを接続する接続導体とを樹脂によって一体注型すると共に、表面に接地用の導電処理を施し、１相分の複合絶縁スイッチギヤを構成するモールドを備え、上記導電処理部を接地電位とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る複合絶縁スイッチギヤは、上記のように構成されているため、複合絶縁スイッチギヤを小形化することができると共に、充電露出部がなく、三相短絡事故に至らず、地絡事故優先で安全性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１である複合絶縁スイッチギヤについて図にもとづいて具体的に説明する。
図１は、実施の形態１の１相分の複合絶縁スイッチギヤの概略構成を示す平面図で、主回路開閉部を有する真空バルブ３個と、接地開閉部を有する真空バルブ２個とから構成されている例を示している。図２は、図１におけるＡ−Ａ線の断面図、図３は、図１におけるＢ−Ｂ線の断面図、図４は、実施の形態１の電気回路図である。いずれも同一部分には同一符号を付している。
【００１０】
図１に示すように、主回路開閉部（詳細は後述）を有する３個の第１の真空バルブ１と、接地開閉部（詳細は後述）を有する２個の第２の真空バルブ２とから１相分の複合絶縁スイッチギヤが構成され、第１の真空バルブ１は、それぞれの上面からみた中心軸（具体的には後述する可動電極棒の中心軸）が所定の直線３上に位置するように配設され、第２の真空バルブ２は、それぞれの上面からみた中心軸（具体的には後述する可動電極棒の中心軸）が上記直線３と平行な他の所定の直線４上に位置するように配設され、かつ、第２の真空バルブ２のそれぞれの中心軸が隣接する第１の真空バルブ１の中間に位置し、第１の真空バルブ１と第２の真空バルブ２とが全体として千鳥状に配設されている。
【００１１】
また、３個の第１の真空バルブ１及び２個の第２の真空バルブ２並びに第１の真空バルブ相互間を接続する母線５、第１の真空バルブ１の後述する電流取り出し口となる負荷側導体６、第2の真空バルブ２と第１の真空バルブ１とを接続する接続導体７を樹脂によって一体注型してモールド１０を形成し、必要な樹脂肉厚を確保しつつ小形化を図っている。
モールド１０の表面には導電処理１１を施し、この導電処理１１の面を接地電位とするようにしている。モールド１０の詳細については後述する。
【００１２】
図１に示された第１の真空バルブ１は、図２及び図３に詳細構成を示すように、金属製真空容器２０と、この金属製真空容器２０の一端、即ち図において下端に結合された第１の絶縁物容器３０と、金属製真空容器２０の他端、即ち図において上端に結合された第２の絶縁物容器４０とで構成されている。第１の絶縁物容器３０内には、主回路開閉部３１を形成する固定電極３２と可動電極３３とが配設され、固定電極３２は固定電極棒３４によって支承され、固定電極棒３４は封着部材３５を介して第１の絶縁物容器３０に固定されている。
【００１３】
また、可動電極３３は金属製真空容器２０を貫通する可動電極棒３６によって支承され、可動電極棒３６は第２の絶縁物容器４０内に配設された電流通電阻止用の絶縁物４１を介して操作棒４２に結合され、操作棒４２は操作装置５０に連結され、この操作装置５０によって図２あるいは図３において上下方向に駆動し得るようにされている。
【００１４】
第２の絶縁物容器４０内では操作棒４２にベローズ４３の一端が固定され、ベローズ４３の他端は封着部材４４を介して第２の絶縁物容器４０に固定されているため、容器内の真空を維持しつつ、操作棒４２及び可動電極棒３６を駆動することができ、可動電極３３と固定電極３２とからなる主回路開閉部３１を開閉することができる。
なお、第１、第２の絶縁物容器３０、４０及び可動電極棒３６と操作棒４２とを結合する絶縁物４１は、真空バルブ製作時における真空、ろう付け時の高温条件に耐える必要があるため、例えばアルミナセラミックで製作されている。
【００１５】
金属製真空容器２０の内面には銅製端子２１が設けられている。この銅製端子２１と可動電極棒３６との間には可とう性導体２２が設けられ、両者間の電気的接続と主回路開閉部３１の開閉動作に対応した変形追従ができるようにされている。
金属製真空容器２０は全体を銅製としてもよい。また、銅製端子２１には、第１の真空バルブ１と母線等の外部導体とを接続し得るように、外部接続導体２３が、１個もしくは軸対称に２個設けられ、隣接する第１の真空バルブ１の外部接続導体２３同士を母線５で接続している。
【００１６】
また、第２の真空バルブ２は、図３に示すように、アルミナセラミック等の絶縁物容器６０内に接地開閉部６１を形成する固定電極６２と可動電極６３とが配設され、固定電極６２は非接地側端子となる固定電極棒６４に支承され、固定電極棒６４は封着部材６５を介して絶縁物容器６０に固定されると共に、接続導体７を介して第１の真空バルブ１の固定電極棒３４に接続されている。従って、接続導体７の長さ及び位置を調節することにより、第２の真空バルブ２の位置を任意に変更することができるため、第２の真空バルブ２の大きさに応じて柔軟に対応することができる。
【００１７】
接続導体７による接続は、ボルト締結、ジャンクション接続、ろう付けなどの手段によって行われる。
また、可動電極６３は接地導体である可動電極棒６７によって支承され、可動電極棒６７の外端は、第１の真空バルブ１の操作棒４２と同じ側に延在し、図示しない操作装置に連結され、この操作装置によって図において上下方向に駆動し得るようにされている。
【００１８】
なお、可動電極棒６７にはベローズ６８の一端が固定され、ベローズ６８の他端は封着部材６９を介して絶縁物容器６０に固定されているため、容器内の真空を維持しつつ可動電極棒６７を駆動することができ、接地開閉部６１を開閉することができる。
図３のように構成された第１、第２の真空バルブ１、２によって１相１回路分の複合絶縁スイッチギヤが構成される。
【００１９】
図４は、図３に示した１相１回路分の複合絶縁スイッチギヤを２組設けることによって構成された１相分の複合絶縁スイッチギヤの電気回路図を示したものである。
このような電気接続を実現する手順は、第１の真空バルブ１の固定電極棒３４に電流取り出し部としての負荷側端子を構成する負荷側導体６を接続すると共に、３個の第１の真空バルブ１の外部接続導体２３相互を母線５で接続した後、全体を樹脂で一体注型し、負荷側導体６の先端部にブッシング８を形成してモールド１０を構成する。
【００２０】
この場合、母線５を可とう性導体とすれば組立作業時のずれを吸収できる他、モールド１０の樹脂の収縮に対して追随できるため、応力集中を緩和することができる。
なお、負荷側導体６は第１の真空バルブ１と同一軸上、即ち、固定電極棒３４と同一軸上に配設することにより、モールド１０内部の構造を簡素化することができ、高さ方向の小形化を行うことができる。当然、固定電極棒３４と一体に形成してもよい。
【００２１】
以上の構成において、３個の第１の真空バルブ１の主回路開閉部３１のうち２個以上が閉状態の場合、電流は負荷側導体６−固定電極棒３４−固定電極３２−可動電極３３−可動電極棒３６−可とう性導体２２−金属製真空容器の銅製端子２１−外部接続導体２３−母線５−主回路開閉部３１が閉となっている別の第１の真空バルブ１の外部接続導体２３−金属製真空容器の銅製端子２１−可とう性導体２２−可動電極棒３６−可動電極３３−固定電極３２−固定電極棒３４−負荷側導体６の経路で通電する。
【００２２】
第１の真空バルブ１の操作ロッド４２及び第２の真空バルブ２の可動電極棒６７を所定方向、例えば図２、図３において上方に集中して配設することにより、それぞれを開閉動作させる操作装置５０を１個所にまとめることができるため、相互のインターロックがとりやすくなり、構成が簡素化でき、操作装置５０の小形化にも寄与できる。
【００２３】
また、上記のように構成したものを樹脂により一体注型し、母線５を埋め込むことにより、回路間の寸法が縮小できるので、盤の幅方向の小形化が可能であり、更に一体注型の際に合わせて、電流取り出し口となる負荷側導体６にブッシング構造８を成形することにより製造コストを低減することができる。
当然、３個所のブッシング８の形状は同一でなくても良い。更に、必要に応じて設けられる電圧センサや電流センサなどを合わせて埋め込むことにより装置全体としても小形化することができる。
【００２４】
この一体注型により製作されたモールド１０の表面には、導電処理１１が施され、導電処理部を接地電位とすることにより充電露出部のない安全性の高い複合絶縁スイッチギヤを形成することができる。導電処理１１は、金属溶射や導電塗料の塗布等によって行われ、ケーブル等との接続部のブッシング８以外の表面に対して実施する。図１〜図３の例では、第１の真空バルブ１の操作棒４２、第２の真空バルブ２の可動電極棒６７は接地電位とするため、その近傍は接地電位となり、また操作装置５０によって触れることができない場所となるため図２に示しているモールド１０の上面は導電処理１１を行なっていない。
【００２５】
第１の真空バルブ１の第１、第２の絶縁物容器３０、４０及び第２の真空バルブ２の絶縁物容器６０は通常、上述のように、アルミナセラミックが使用されるが、セラミックと樹脂との熱膨張係数の桁が異なっているため、熱履歴による熱応力発生の観点から第１、第２の絶縁物容器３０、４０及び絶縁物容器６０とモールド１０の表面までの最小肉厚寸法Ｃ（図１）と絶縁物容器間の最小間隔Ｄ（図１）との関係はＣ＜Ｄとし、モールド１０の熱に対する機械的な信頼性を向上させている。
【００２６】
モールド１０の表面は、上述のように、導電処理１１を施して接地電位とし、操作装置５０及び操作棒４２と可動電極棒３６との電気的な絶縁は真空中に配設した絶縁物４１によって行われることから、周囲の環境に影響されないため、電気的絶縁性能の信頼性の高い複合絶縁スイッチギャを実現することができる。
また、母線５も含めて相毎にモールドし、モールドの表面に導電処理を行うことによって、地絡優先で三相短絡事故に至らない構造になっている。
【００２７】
なお、図１の電気回路図は一例を示すものであり、一般的には、第１の真空バルブ１がｎ個、第２の真空バルブ２がｍ個の構成で上記と同様に実施可能である。ただし、ｍはｎ以下の個数となる。
【００２８】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図５は、実施の形態２の構成を示す概略図であり、（ａ）は第１の真空バルブ１に適用した場合の構成の例を示す断面図、（ｂ）は電界緩和シールドの構成を示す斜視図である。
これらの図において、図１〜図３と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
第１の真空バルブ１と第２の真空バルブ２とを含むモールド１０は、図１〜図３に示したものと同様の構成を有する。図１〜図３と異なる点は、第１の絶縁物容器３０の両端部において、封着部材３５及び金属製真空容器２０の外面に導電性の金属または樹脂等で形成された螺旋状バネの両端を接続してドーナツ形状とした電界緩和シールド７０を配設した点である。
【００２９】
電界緩和シールド７０と封着部材３５、金属製真空容器２０はそれぞれ同電位となっており、電界緩和シールド７０の外径φＦを第１の絶縁物容器３０の外径φＥより大きくすることにより、第１の絶縁物容器３０と金属接合部と樹脂のトリプルジャンクション先端の電界を緩和する効果をもつため、例えば第１の絶縁物容器３０とモールド１０の表面との間に電気的に必要な樹脂の最小肉厚を減少することができ、モールド１０の小形化を図ることができる。
【００３０】
また、電界緩和シールド７０にバネ性をもたせているため、封着部材３５及び金属製真空容器２０に密着できる効果があり、更に電界緩和シールド７０の内径よりも大きい径の部位に装着することが可能となる。電界緩和シールド７０と封着部材３５もしくは金属製真空容器２０との固定は、導電性接着剤、はんだ付け、ろう付け、溶接等で行なわれる。なお、図５（ａ）では第１の絶縁物容器３０に設ける構成のみを示しているが、第２の絶縁物容器４０あるいは第２の真空バルブ２の絶縁物容器６０の両端部においても同様の構成とし得ることは云うまでもない。
【００３１】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図６は、実施の形態３の構成を示す平面図である。この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
１相分のモールド１０の構成は、図１に示したものと同様である。図１と異なる点は、１相分のモールド１０を３個組み合わせて３相分を構成する点と、各１相分のモールド１０に、隣接する第１の真空バルブ１の間でモールド１０の表面に凹部１０ａを設け、第２の真空バルブ２に対応する位置で上記凹部１０ａを設けた面と対向する側のモールド１０の表面に凸部１０ｂを設け、Ａ相のモールド１０の凹部１０ａにＢ相のモールド１０の凸部１０ｂを押し込む形で重合させ、更にＢ相のモールド１０の凹部１０ａにＣ相のモールド１０の凸部１０ｂを押し込む形で重合させ、３相分のモールドを一体的に結合した点である。
【００３２】
各モールドの表面には導電処理１１を施し接地電位とすることにより、各相のモールド間の絶縁距離を確保する必要がないため、凹部１０ａと凸部１０ｂを十分に重ね合わせて配設することができ、図６に示す寸法Ｇの２倍の寸法を小形化し得ることになる。
【００３３】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４を図にもとづいて説明する。図７は、実施の形態４の構成を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＨ−Ｈ線の断面図である。この図において、図１〜図３と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図１〜図３と異なる点は、第２の真空バルブ２の構造を第１の真空バルブ１と同等とし、外部接続導体２３に共通接地導体８０を接続し、共通の接地端子８１を設けると共に、接地端子８１の先端部にブッシング構造８２を形成した点である。このような構成とすることにより、ケーブル及び接続の健全性を確認するための耐電圧試験の電圧を印加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施の形態１である１相分の複合絶縁スイッチギヤの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線の断面図である。
【図４】実施の形態１の電気回路図である。
【図５】この発明の実施の形態２の構成を示す概略図であり、（ａ）は第１の真空バルブに適用した場合の構成の例を示す断面図、（ｂ）は電界緩和シールドの構成を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３の構成を示す平面図である。
【図７】この発明の実施の形態４の構成を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＨ−Ｈ線の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  第１の真空バルブ、  ２  第２の真空バルブ、  ５  母線、  ６  負荷側導体、
７  接続導体、  ８、８２  ブッシング、  １０  モールド、  １０ａ  凹部、
１０ｂ  凸部、  １１  導電処理、  ２０  金属製真空容器、  ２２  可とう性導体、
２３  外部接続導体、  ３０  第１の絶縁物容器、  ３１  主回路開閉部、
３２、６２  固定電極、  ３３、６３  可動電極、  ３４、６４  固定電極棒、
３５，４４、６５、６９  封着部材、  ３６、６７  可動電極棒、
４０  第２の絶縁物容器、  ４１  絶縁物、  ４２  操作棒、  ４３、６８  ベローズ、
５０  操作装置、  ６０  絶縁物容器、  ６１  接地開閉部、
７０  電界緩和シールド、  ８０  共通接地導体、  ８１  接地端子。
【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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