(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体絶縁物の外被で金属容器と一体接続した絶縁収納室を形成して真空状態とし、上記絶縁収納室に母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉器を収納し、上記主回路開閉器の固定電極を固定電極棒の先端に形成して、上記固定電極を上記絶縁収納室内に配置し、上記固定電極棒を上記固体絶縁物の外被で保持して、上記固定電極棒と上記固体絶縁物の外被との間を封着し、上記主回路開閉器の可動電極を可動電極棒の先端に形成して上記主回路開閉器の固定電極と対向させて上記絶縁収納室に配置したスイッチギヤにおいて、上記主回路開閉器の周囲にアークシールドを配置して上記アークシールドと所定の真空ギャップをあけて設けた絶縁部材で保持し、上記金属容器と上記絶縁収納室との外周に上記固体絶縁物の外被を形成して上記アークシールドと上記主回路開閉器の固定電極棒間及び上記アークシールドと接地開閉器の固定電極棒間の上記固体絶縁物中にそれぞれ同容量のコンデンサを接続すると共に、上記アークシールドと対向するように金属容器側電界緩和リングを上記金属容器に配置し、上記金属容器とは反対側に絶縁収納室側電界緩和リングを上記絶縁収納室内に配置し、上記アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離より、上記アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離を小さくしたことを特徴とするスイッチギヤ。
【請求項２】
金属容器側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部及び絶縁収納室側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部の外径は、上記金属容器側電界緩和リング及び上記絶縁収納室側電界緩和リングの外径より小さいことを特徴とする請求項１記載のスイッチギヤ。
【請求項３】
アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離は、アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離の１．５倍以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスイッチギヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉手段及び負荷側端子と接地側端子とを接離する接地開閉手段とを一体化したスイッチギヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スイッチギヤ（閉鎖配電盤）は母線から受電して、各種の負荷機器や他の電気室に配電するものである。そこで、母線との接続のための母線側導体及び負荷への送電ケーブルとの接続のための負荷側導体と共に、母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉器、負荷側端子を接地するための接地開閉器、及び監視制御に必要な制御機器等が接地された金属製の容器内に配設されている。
図３は、例えば特公平７−２８４８８号公報に記載された従来のスイッチギヤの要部を示す構成図であり、図４は図３の電気的な接続図である。
図３及び図４において、絶縁ガスが封入された容器１内に母線側端子２との切り離しのための断路器と真空スイッチ３の断路状態で出力電極を接地する接地開閉器とをかねた開閉器４，及び負荷側端子５ａ，５ｂを接地する開閉器（接地開閉器）６，７が配置され、外部の母線及び送電ケーブル（図示せず）との接続を行うように構成されている。
【０００３】
母線側端子２を介して外部の母線（図示せず）に接続された三相の各々に対応する分岐導体８は、容器１内に配設されて絶縁支持碍子９により支持されている。各分岐導体８は真空スイッチ３及び開閉器４を介して、絶縁支持碍子１０に支持された中間導体１１に接続されている。さらに、中間導体１１により２方向に分岐されて、それぞれ開閉器６，７を介して負荷側端子５ａ，５ｂに接続されている。そして、負荷側端子５ａ，５ｂを介して外部の送電ケーブル（図示せず）に接続される。
開閉器４の揺動電極４ａは駆動軸４ｂに固着されたレバー４ｃ及び絶縁リンク４ｄを介して軸４ｅを中心に揺動する。そして、揺動電極４ａは中間導体１１に接続された固定電極４ｆに接触する閉路位置と、接地用導体１２に接触する接地位置と、固定電極４ｆ及び接地用導体１２から離れた中間の断路位置とに動作する。
また、開閉器６，７の揺動電極６ａ，７ａは、それぞれ駆動軸６ｂ，７ｂに固着されたレバー６ｃ，７ｃ及び絶縁リンク６ｄ，７ｄを介して軸６ｅ，７ｅを中心に揺動する。そして、揺動電極６ａ，７ａは中間導体１１に接続された固定電極６ｆ，７ｆに接触する閉路位置と、接地用導体１３，１４に接触する接地位置と、固定電極６ｆ、７ｆ及び接地用導体１３，１４から離れた中間位置に動作する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスイッチギヤは以上のように構成されているので、真空スイッチ３が母線側端子２を開路してから開閉器４，６，７が閉路位置から断路位置又は接地位置へ動作するように構成されているため、母線側端子２と負荷側端子５ａ，５ｂとの間に開閉器４，６又は開閉器４，７の２個を直列接続して配置する必要がある。このため、容器１の小形化を図るのが困難であるという問題点があった。
この発明は、小形化を図ると共に耐電圧性能の信頼性の向上を図ることができるスイッチギヤを提供することを目的とするものである。
【０００５】
この発明に係わるスイッチギヤは、固体絶縁物の外被で金属容器と一体接続した絶縁収
納室を形成して真空状態とし、上記絶縁収納室に母線側端子と負荷側端子とを接離する主回路開閉器を収納し、上記主回路開閉器の固定電極を固定電極棒の先端に形成して、上記固定電極を上記絶縁収納室内に配置し、上記固定電極棒を上記固体絶縁物の外被で保持して、上記固定電極棒と上記固体絶縁物の外被との間を封着し、上記主回路開閉器の可動電極を可動電極棒の先端に形成して上記主回路開閉器の固定電極と対向させて上記絶縁収納室に配置したスイッチギヤにおいて、上記主回路開閉器の周囲にアークシールドを配置して上記アークシールドと所定の真空ギャップをあけて設けた絶縁部材で保持し、上記金属容器と上記絶縁収納室との外周に上記固体絶縁物の外被を形成して上記アークシールドと上記主回路開閉器の固定電極棒間及び上記アークシールドと接地開閉器の固定電極棒間の上記固体絶縁物中にそれぞれ同容量のコンデンサを接続すると共に、上記アークシールドと対向するように金属容器側電界緩和リングを上記金属容器に配置し、上記金属容器とは反対側に絶縁収納室側電界緩和リングを上記絶縁収納室内に配置し、上記アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離より、上記アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離を小さくしたものである。
また、金属容器側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部及び絶縁収納室側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部の外径を、金属容器側電界緩和リング及び絶縁収納室側電界緩和リングの外径より小さくしたものである。
また、アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離を、アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離の１．５倍以上にしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１の構成を示す断面図である。図１において、１５は金属容器で、開口部にそれぞれ電界緩和リング１５ａ〜１５ｄが形成されている。１６は金属容器１５が埋設されたエポキシ樹脂等の外被で、金属容器１５の電界緩和リング１５ａと対向した側に金属容器１５と一体接続された絶縁収納室１７が形成されている。さらに、外被１６には絶縁収納室１７とは反対側に開口部１６ａ，１６ｂが形成されている。１８は先端に後述の主回路開閉器２０の固定電極１８ａが形成された固定電極棒で、固定電極１８ａが絶縁収納室１７に配置されるように外被１６により保持されている。さらに、固定電極棒１８の固定電極１８ａとは反対側に外被１６から突出するように母線側端子１８ｂが形成されている。１９は先端に後述の主回路開閉器２０の可動電極１９ａが形成された可動電極棒で、可動電極１９ａが絶縁収納室１７に配置されるように固定電極１８ａと対向して配置されている。なお、固定電極１８ａと可動電極１９ａとで主回路開閉器２０が構成されている。
【０００７】
２１は可動電極棒１９に連結された絶縁ロッド、２２は絶縁ロッド２１に連結された操作棒で、駆動機構（図示せず）に連結されている。２３は絶縁ロッド２１の両側に配置された電界緩和シールド、２４は操作棒２２に装着されたべローズで、金属製封着部材２５を介して外被１６により保持されている。２６はセラミック等の絶縁部材で、封着部材２５と金属容器１５との間に配置されている。２７は絶縁部材２６と金属容器１５との間を封着した封着部材、２８は金属容器１５と固定電極棒１８との間に配置された絶縁部材で、突起部２８ａが形成されている。２９は絶縁部材２８と金属容器１５との間を封着した封着部材、３０は絶縁部材２８と固定電極棒１８との間を封着した封着部材、３１は主回路開閉器２０の周囲に配置された金属製アークシールドで、絶縁部材２８との間に所定の真空ギャップ３２が形成されるように突起部２８ａで支持されている。なお、アークシールド３１の金属容器１５側は、アークシールド３１への放電が発生してアークシールド３１が充電電位になったとき、金属容器１５側の電界緩和リング１５ａとの間の電界強度が最大になるように、形状及び位置を実験や経験を基に設定されている。３３は封着部材３０で保持された電界緩和リングで、絶縁部材２８と封着部材３０との接合部を覆うように形成されている。なお、電界緩和リング３３とアークシールド３１との対向距離は、金属容器１５とアークシールド３１との対向距離の１．５倍以上に設定されている。
【０００８】
３４は先端に後述の接地開閉器３６の固定電極３４ａが形成された後述の接地開閉器３６の固定電極棒で、固定電極３４ａが金属容器１５内に配置されるように外被１６により保持されている。さらに、固定電極棒３４の固定電極３４ａとは反対側に外被１６から突出するように負荷側端子３４ｂが形成されている。３５は先端に後述の接地開閉器３６の可動電極３５ａが形成された後述の接地開閉器３６の可動電極棒で、可動電極３５ａが金属容器１５内に配置されるように固定電極３４ａと対向して配置されている。なお、固定電極３４ａと可動電極３５ａとで、接地開閉器３６が構成されている。３７は可動電極棒３５に装着されたベローズで、封着部材３８を介して外被１６により保持されている。３９は絶縁部材で、封着部材３８と金属容器１５との間に配置されている。４０は絶縁部材３９と金属容器１５との間を封着した封着部材、４１は絶縁部材で、金属容器１５と固定電極棒３４との間に配置されている。４２は絶縁部材４１と金属容器１５との間を封着した封着部材、４３は絶縁部材４１と固定電極棒３４との間を封着した封着部材、４４は封着部材４３で保持された電界緩和リングで、絶縁部材４１と封着部材４３との接合部を覆うように形成されている。
【０００９】
４５は外被１６の外面に形成された接地層で、亜鉛等が塗装されている。４６は主回路開閉器２０の可動電極棒１９と接地開閉器３６の固定電極棒３４との間を接続した接続導体である。
次に動作について説明する。図１において、通常の場合、アークシールド３１は浮遊電位である。ここで、主回路開閉器２０が開路されると両電極１８ａ，１９ａ間にアークが発生し、両電極１８ａ，１９ａから金属蒸気が発生する。アークシールド３１は金属蒸気の飛散を抑制するものである。さらに、アークシールド３１への放電が発生するとアークシールド３１が充電電位になる。このとき、アークシールド３１と金属容器１５の電界緩和リング１５ａとの間の電界強度が最大となるので、アークシールド３１から金属容器１５へ放電する。
また、アークシールド３１と絶縁収納室１７側の電界緩和リング３３との間の放電を制限するために、アークシールド３１と電界緩和リング３３との間の距離は、アークシールド３１と金属容器１５側の電界緩和リング１５ａとの間の距離の1.5倍以上に設定されているので、アークシールド３１から金属容器１５側の電界緩和リング１５ａに放電させることができる。
アークシールド３１が充電電位になったとき、外被１６と真空の比誘電率の違いにより、アークシールド３１と絶縁部材２８との間の真空ギャップ３２に電界が集中する。そこで、金属容器１５側の電界緩和リング１５ａと対向したアークシールド３１の先端部３１ａ及び絶縁収納室１７側の電界緩和リング３３と対向したアークシールド３１の先端部３１ｂの外径は、電界緩和リング１５ａ及び電界緩和リング３３の外径より小さくすることにより、アークシールド３１から絶縁部材２８への放電を抑制できるので、絶縁部材２８の損傷を軽減させることができる。
【００１０】
さらに、各電界緩和リング１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，３３，４４は各絶縁部材２６，２８，３９，４１と各封着部材２７，２９，３０，４０，４２，４３との接合部の電界緩和と共に、両電極１８ａ，１９ａ間の開路時に発生する金属蒸気による汚損を抑制する。
以上のように、主回路開閉器２０の周囲にアークシールド３１を配置して絶縁部材２８と所定の真空ギャップ３２をあけて絶縁部材２８で保持し、アークシールド３１と対向するように電界緩和リング１５ａを金属容器１５に配置し、絶縁収納室１７側に電界緩和リング３３を配置し、アークシールド３１と電界緩和リング３３との間の距離より、アークシールド３１と電界緩和リング１５ａとの間の距離を小さくしたことにより、アークシールド３１と電界緩和リング１５ａとの間の電界強度が最大となり、アークシールド３１から浮遊電位である金属容器１５へ放電するため、極間閃絡及び地絡を抑制し、信頼性の高い耐電圧性能を実現させることができる。
【００１１】
また、金属容器１５と絶縁収納室１７との外周に固体絶縁物で外被１６を形成したことにより、外周の強度を補強することができる。
また、金属容器１５側の電界緩和リング１５ａと対向したアークシールド３１の先端部３１ａ及び絶縁収納室１７側の電界緩和リング３３と対向したアークシールド３１の先端部３１ｂの外径は、金属容器１５側の電界緩和リング１５ａ及び絶縁収納室１７側の電界緩和リング３３の外径より小さくしたことにより、アークシールド３１から絶縁部材２８への放電を抑制できるので、絶縁部材２８の損傷を軽減させることができる。
さらに、アークシールド３１と絶縁収納室１７側の電界緩和リング３３との間の距離を、アークシールド３１と金属容器１５側の電界緩和リング１５ａとの間の距離の１．５倍以上にしたことにより、アークシールド３１から金属容器１５側の電界緩和リング１５ａに放電させることができる。
上記実施の形態１において、外被１６を形成したものについて説明したが、金属容器１５、絶縁部材２６，２８，３９，４１及び封着部材２５，２７，２９，３０，３８，４０，４２，４３を所定の強度に設定することにより、外被１６は形成しなくても同様の効果を期待することができる。
さらに、アークシールド３１を絶縁部材２８の突起部２８ａで支持したものについて説明したが、絶縁部材２８と外被１６とを一体化して外被１６で、アークシールド３１を直接支持するようにしても同様の効果を期待することができる。
【００１２】
実施の形態２．
図２は実施の形態２の構成を示す断面図である。図２において、１５〜２７、２９，３０，３２〜４６は実施の形態１のものと同様のものである。４７，４８は金属容器１５と固定電極棒１８との間に所定の間隔で配置された絶縁部材、４９は主回路開閉器２０の周囲に配置されたアークシールドで、絶縁部材４７，４８との間に所定の真空ギャップが形成されるように外被１６で支持されている。なお、アークシールド３１の金属容器１５側は、アークシールド３１が充電電位になったとき、金属容器１５の電界緩和リング１５ａとの間の電界強度が最大になるように設定されている。５１，５２は各絶縁部材４７，４８との間を封着した封着部材である。５３，５４は外被１６内に埋設された同容量のコンデンサ、５５は各コンデンサ５３，５４とアークシールド３１との間を接続した接続導体、５６は接続導体で、コンデンサ５３と主回路開閉器２０の固定電極棒１８との間を接続している。５７は接続導体で、コンデンサ５４と接地開閉器３６の固定電極棒３４との間を接続している。
【００１３】
上記構成のように、外被１６の表面に接地層４５を形成した場合、アークシールド３１の浮遊電位は接地電位に近い値になる。従って、主回路開閉器２０の周辺の絶縁距離は、主回路開閉器２０にかかる電位差に耐えるようにする必要がある。しかし、コンデンサ５３，５４の分圧により、アークシールド３１の電位は両電極１８ａ，１９ａ間の５０±１０％となるので、アークシールド３１への放電を抑制することができる。さらに、両電極１８ａ，１９ａ間及び両電極棒１８，１９とアークシールド３１との距離を短縮できるので、小形化を図ることができる。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、主回路開閉器の周囲にアークシールドを配置して絶縁部材と所定の真空ギャップをあけて絶縁部材で保持し、アークシールドと対向するように金属容器側電界緩和リングを金属容器に配置し、金属容器とは反対側に絶縁収納室側電界緩和リングを絶縁収納室内に配置し、アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離より、アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離を小さくしたことにより、アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の電界強度が最大となり、アークシールドから浮遊電位である金属容器へ放電するため、極間閃絡及び地絡を抑制し、信頼性の高い耐電圧性能を実現させることができる。
また、金属容器と絶縁収納室との外周に固体絶縁物で外被を形成したことにより、外周の強度を補強することができる。
【００１５】
また、金属容器側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部及び絶縁収納室側電界緩和リングと対向したアークシールドの先端部の外径を、金属容器側電界緩和リング及び絶縁収納室側電界緩和リングの外径より小さくしたことにより、アークシールドから絶縁部材への放電を抑制できるので、絶縁部材の損傷を軽減させることができる。
また、アークシールドと絶縁収納室側電界緩和リングとの間の距離を、アークシールドと金属容器側電界緩和リングとの間の距離の１．５倍以上としたことにより、アークシールドから金属容器側の電界緩和リングに放電させることができる。
さらに、アークシールドと主回路開閉器の固定電極棒間及びアークシールドと接地開閉器の固定電極棒間にそれぞれ同容量のコンデンサを接続したことにより、アークシールドへの放電を抑制することができると共に、両電極間及び両電極棒とアークシールドとの距離を短縮できるので、小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の構成を示す断面図である。
【図２】  この発明の実施の形態２の構成を示す断面図である。
【図３】  従来のスイッチギヤの要部を示す構成図である。
【図４】  図３の電気的な接続図である。
【符号の説明】
１５  金属容器、１５ａ  金属容器側電界緩和リング、１７  絶縁収納室、
１８  主回路開閉器の固定電極棒、１８ａ  主回路開閉器の固定電極、
１８ｂ  母線側端子、１９  主回路開閉器の可動電極棒、
１９ａ  主回路開閉器の可動電極、２０  主回路開閉器、２８  絶縁部材、
３１  アークシールド、３２  真空ギャップ、
３３  絶縁収納室側電界緩和リング、３４ｂ  負荷側端子、
５３，５４  コンデンサ。
【図１】
0004601203.tif 000002
【図２】
0004601203.tif 000003
【図３】
0004601203.tif 000004
【図４】
0004601203.tif 000005