(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路を開閉する固定接点及び可動接点を有した開閉器と、
前記固定接点又は前記可動接点のどちらか一方に一端部が電気的に接続され、炭素皮膜抵抗からなる第１抵抗部及び前記第１抵抗部の他端部に電気的に接続された第２抵抗部を有し、前記第２抵抗部の分圧を測定して前記固定接点又は前記可動接点の電圧を測定する電圧センサとを備え、
前記開閉器及び前記第１抵抗部は、樹脂により一体モールド成形されており、
前記第１抵抗部と前記第２抵抗部との間には、一部露出部を有して前記樹脂に埋め込まれた測定側電極が電気的に介在し、
さらに前記露出部を囲み、かつ、一部を露出して筒状のガード電極が前記樹脂に埋め込まれており、
前記ガード電極により前記第１抵抗部を前記樹脂で覆った高圧抵抗器の表面を伝って流れる電流がガードされるようになっており、
前記第１抵抗部と前記ガード電極との間には、前記第１抵抗部に印加される異常電圧による電流が流れるサージアレスタが電気的に介在していることを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
前記第１抵抗部は、樹脂に密着して覆われていることを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
【請求項３】
前記開閉器は、遮断器であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、遮断装置等の開閉装置に関し、特に固定接点又は可動接点の電圧を測定する電圧センサを備えた開閉装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
開閉装置は、電路を開閉して電力の供給あるいは停止を行うための装置である。この開閉装置は、遮断装置、断路器あるいは接触装置等のように目的に応じてさまざまな機器に分類される。例えば、遮断装置は、変圧器等の負荷に短絡等の故障が発生した場合に、同一系統内の他の負荷に悪影響が及ばないようにその故障した負荷を系統から切り離す等の目的に用いられる装置である。この遮断装置は、負荷を実際に系統から切り離す動作を行う遮断器と、電圧センサ及び不足電圧保護継電器等のように系統内の異常を検知して遮断器に動作信号を送る保護機器とを有している。
【０００３】
図４は、従来の遮断装置の構成を示す要部断面図である。図４において、遮断装置１００は、電路を開閉する固定接点１０１及び可動接点１０２を有した遮断器１０３と、固定接点１０１から延出した固定引出ロッド１０４に接触子１０５及び接続導体１０６を介して電気的に接続された第１抵抗部１０７を有した電圧センサ１０８とを備えている。
【０００４】
遮断器１０３は、可動接点１０２から延出し駆動機構１０９に接続された可動ロッド１１０を有している。可動ロッド１１０は、駆動機構１０９により可動接点１０２とともに往復移動するようになっており、この往復移動により固定接点１０１及び可動接点１０２が互いに接離するようになっている。この可動ロッド１１０は、母線１１１に電気的に接続された接触摺動部材１１２に接触摺動するようになっている。また、遮断器１０３は、仕切り壁１１３に支持固定されている。
【０００５】
図５は、電圧センサ１０８の構成を示す概略断面図である。
図４及び図５において、電圧センサ１０８は、接続導体１０６に一端部１０７ａが接続された棒状の第１抵抗部１０７を有している。第１抵抗部１０７の他端部１０７ｂには、測定側電極１１４が電気的に接続されており、接地された第２抵抗部（図示しない）がこの測定側電極１１４に電気的に接続されている。この電圧センサ１０８は、第２抵抗部に印加される電圧を測定することにより、固定引出ロッド１０４に印加される対地間電圧を測定する。また、接続導体１０６には接触子１０５が所定の接触圧力で接触しており、固定引出ロッド１０４と接続導体１０６との導通を確保している。接続導体１０６はまた、負荷側取付部１０６ａを有しており、この負荷側取付部１０６ａが動力機械等の負荷に電気的に接続された負荷側引出線１２２に接続されている。さらに、接続導体１０６及び第１抵抗部１０７は、第１抵抗部１０７に密着しないようにエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂１１５により覆われて成形され高圧抵抗器１１６を構成している。第１抵抗部１０７は温度係数の小さい抵抗であるので、第１抵抗部１０７と周囲の熱硬化性樹脂１１５との間に緩衝材１１７を充填して、熱硬化性樹脂１１５による圧縮歪みで第１抵抗部１０７の温度係数が変化することを防止している。なお、測定側電極１１４は、第１抵抗部１０７の他端部１０７ｂ側に設けられた蓋部１１８に貫装されている。また、電界緩和のために第１抵抗部１０７の一端部１０７ａ及び他端部１０７ｂのそれぞれに、熱硬化性樹脂１１５内で第１抵抗部１０７の周囲を覆う遮蔽電極１１９及び１２０が、第１抵抗部１０７の一端部１０７ａ及び他端部１０７ｂそれぞれに取り付けられている。この高圧抵抗器１１６は、固定壁１２１に支持固定されている。
【０００６】
遮断装置１００はまた、電圧センサ１０８に電気的に接続された不足電圧継電器等の保護継電器（図示しない）を備えている。この保護継電器は、駆動機構１０９にも電気的に接続されている。この保護継電器は、電圧センサ１０８からの電圧信号の大きさが所定の範囲内にない場合に駆動機構１０９に動作信号を出力するようになっている。
【０００７】
このような構成の遮断装置１００は、負荷等に短絡等の故障が発生した場合、以下のように動作して故障した部分を系統から切り離す。
負荷等に短絡等の故障が発生すると、その負荷等が接続されている系統内で電圧が大きく変化する。電圧センサ１０８は、常に固定引出ロッド１０４に印加される電圧を測定しているので、この電圧の変化も測定されて電圧信号として保護継電器に出力される。保護継電器は、この電圧の変化が所定の範囲内にないと判断すると動作信号を駆動機構１０９に出力する。この動作信号の出力により駆動機構１０９が動作し、可動ロッド１１０が移動して固定接点１０１と可動接点１０２とが切り離される。この動作により、故障した負荷等が系統から切り離される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この遮断装置１００は、高圧抵抗器１１６を支持固定する専用の固定壁１２１を必要とし、また遮断器１０３と高圧抵抗器１１６との絶縁空間も確保しておかなければならないので、高圧抵抗器１１６の設置スペースを大きくとらなければならないという問題点があった。
【０００９】
また、この遮断装置１００の組立は、遮断器１０３及び高圧抵抗器１１６をそれぞれ固定壁１２１及び仕切り壁１１３に支持固定してから遮断器１０３と高圧抵抗器１１６とを接触子１０５によって接続しなければならず、遮断装置１００の組立工数が多く、時間がかかるという問題点もあった。
【００１０】
そこでこの発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするもので、遮断器及び高圧抵抗器の設置スペースを小さくしてコンパクトにするとともに、部品点数が少なく短時間で組立てることができる開閉装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る開閉装置は、電路を開閉する固定接点及び可動接点を有した開閉器と、前記固定接点又は前記可動接点のどちらか一方に一端部が電気的に接続され、炭素皮膜抵抗からなる第１抵抗部及び前記第１抵抗部の他端部に電気的に接続された第２抵抗部を有し、前記第２抵抗部の分圧を測定して前記固定接点又は前記可動接点の電圧を測定する電圧センサとを備え、前記開閉器及び前記第１抵抗部は、樹脂により一体モールド成形されており、前記第１抵抗部と前記第２抵抗部との間には、一部露出部を有して前記樹脂に埋め込まれた測定側電極が電気的に介在し、さらに前記露出部を囲み、かつ、一部を露出して筒状のガード電極が前記樹脂に埋め込まれており、前記ガード電極により前記第１抵抗部を前記樹脂で覆った高圧抵抗器の表面を伝って流れる電流がガードされるようになっており、前記第１抵抗部と前記ガード電極との間には、前記第１抵抗部に印加される異常電圧による電流が流れるサージアレスタが電気的に介在している。
【００１２】
また、前記第１抵抗部は、樹脂に密着して覆われている。
【００１７】
また、前記開閉器は、遮断器である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る開閉装置である遮断装置の構成を示す模式的な概略断面図である。図１において、遮断装置１は、電路を開閉する固定接点２及び可動接点３を有した開閉器である遮断器４と、可動接点３に電気的に接続され、可動接点３の対地間電圧を測定する電圧センサ５とを備えている。
【００１９】
遮断器４の固定接点２からは固定引出ロッド８が延出し、可動接点３からは可動ロッド９が延出している。可動ロッド９は絶縁ロッド１０を介して図示しない駆動機構に接続されている操作ロッド１１に接続され、可動ロッド９、絶縁ロッド１０及び操作ロッド１１が一体となって往復移動するようになっている。固定接点２及び可動接点３の接離時における消弧効果を高めるために、固定接点２及び可動接点３は真空容器１２に収納されている。この真空容器１２は、開閉による汚損を防止するためのシールド板１３を有している。また、可動接点３が往復移動可能となるように、真空容器１２は可動ロッド９に接続された伸縮自在のベローズ１４を有している。さらに、可動ロッド９は、外部回路に接続される引出電極１５に可撓導体１６を介して電気的に接続されている。
【００２０】
電圧センサ５は、引出電極１５の高電圧がそのまま印加される第１抵抗部６と、印加される電圧を分圧として測定される第２抵抗部７とを有している。第１抵抗部６の一端部６ａは、引出電極１５に半田付けされた高圧側電極１７に複数の帯状導体１８を介して接続されている。他端部６ｂは、第２抵抗部７に電気的に接続されている測定側電極１９に同じく複数の帯状導体１８を介して接続されている。これら帯状導体１８もすべて半田付けにより接続されている。測定側電極１９にはねじ穴１９ａが設けられており、ボルト２０により第２抵抗部７からの導線を締め付けて測定側電極１９と第２抵抗部７とを電気的に接続している。また、第２抵抗部７は接地されている。
【００２１】
電圧センサ５は、第２抵抗部７の両端間の電圧を分圧として測定する電圧測定装置（図示しない）を有している。この電圧測定装置は図示しない不足電圧継電器等の保護継電器に電気的に接続され、測定した電圧信号を保護継電器に出力するようになっている。保護継電器は遮断器４の駆動機構に電気的に接続されており、電圧測定装置からの電圧信号の大きさが所定の範囲外にある場合に動作信号を出力するようになっている。
【００２２】
第１抵抗部６、高圧側電極１７、測定側電極１９、それらを接続する複数の帯状導体１８及び遮断器４は、樹脂２１により一体にモールド成形されてモールド成形体２２となっている。第１抵抗部６は、樹脂２１に密着させてモールド成形した場合、樹脂２１の収縮により圧縮歪みを生じる。この圧縮歪みにより第１抵抗部６の温度係数が変化して大きくなる可能性があるので、通常、樹脂２１と第１抵抗部６との間に緩衝材を介在させて第１抵抗部６に圧縮歪みが発生することを防止している。温度係数を小さくしているのは、温度係数の大きい抵抗を第１抵抗部６に用いると、周囲の温度によって抵抗値が大きく変化し測定誤差が大きくなるからである。
【００２３】
この実施の形態においては、第１抵抗部６を樹脂２１に密着させてモールド成形しているが、これはあらかじめ樹脂２１による第１抵抗部６の圧縮歪みを見越して、温度係数の比較的大きい抵抗を第１抵抗部６として適用することによる。即ち、温度係数の小さい抵抗は高価で入手が困難であることから、比較的入手が容易な温度係数の比較的大きい抵抗を第１抵抗部６に用いるのであるが、樹脂２１による圧縮歪みが温度係数を小さくする向きに変化させるような抵抗、例えば炭素皮膜抵抗を第１抵抗部６に用いれば、緩衝材を介在させなくても樹脂２１で固めることにより温度係数が小さくなる向きに変化し、温度係数の小さい第１抵抗部６を得ることができる。なお、測定側電極１９のねじ穴１９ａが設けられている面は、第２抵抗部７からの導線を接続するために露出している。また、このモールド成形体２２は、装置取付のための支持体である台車２６に支持固定されている。
【００２４】
モールド成形体２２のうちの第１抵抗部６、高圧側電極１７、測定側電極１９、それらを接続する複数の帯状導体１８が樹脂２１により成形されている高圧抵抗器２３は、台車２６に支持固定されているとともに遮断器４の引出電極１５を支持している。また、遮断器４と一体成形されている樹脂２１の一部に脚部２１ａが形成されており、この脚部２１ａも台車２６に支持固定されている。従って、モールド成形体２２は、脚部２１ａ及び高圧抵抗器２３により台車２６上で安定している。
【００２５】
次に、動作について説明する。負荷等に短絡等の故障が発生した場合、その負荷等が接続されている系統内で電圧が大きく変化する。電圧センサ５は、常に引出電極１５に印加される電圧を測定しているので、この電圧の変化も測定されて電圧信号として保護継電器に出力される。保護継電器は、この電圧の変化が所定の範囲内にないと判断した場合には、動作信号を駆動機構に出力する。この動作信号の出力により駆動機構が動作し、操作ロッド１１、絶縁ロッド１０及び可動ロッド９が一体となって移動して可動接点３が固定接点２から切り離される。このことにより、故障した負荷等が系統から切り離される。
【００２６】
従って、第１抵抗部６、高圧側電極１７、測定側電極１９、それらを接続する複数の帯状導体１８及び遮断器４を樹脂２１により一体成形してモールド成形体２２としたので、遮断装置１の組立の際に遮断器４と高圧抵抗器２３とを個々に仕切り壁及び固定壁等に固定して互いに接続するという手間がなくなり、組立作業効率が向上し組立時間を短縮できる。また、絶縁距離を確保するための空間を大きく設ける必要がなくなり、このモールド成形体２２の設置スペースも小さくなり、遮断装置１全体がコンパクトになる。
【００２７】
また、引出電極１５に高圧側電極１７が半田付けされて固着されているので、従来の接触子のような遮断器と高圧抵抗器とを接続する特別な部品が不要になる。このことにより、コストを削減することができる。
【００２８】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２に係る遮断装置の構成を示す模式的な概略断面図である。図２に示すように、高圧抵抗器２３の測定側電極１９を囲むように円筒状あるいは矩形断面を有した筒状等の金属であるガード電極２４が一部露出するように樹脂２１に埋め込まれている。このガード電極２４は接地されている。他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２９】
モールド成形体２２は、通常、外気に触れる状態で設置されている。外気中には、海岸隣接地では塩分を多く含み、都市部では排気ガス中の窒素酸化物等を多く含んでいる。また、外気中には水分も多く含まれている。従って、長年の使用でモールド成形体２２の表面には、多くの外気中の塩分等の物質が付着する。この付着した物質がモールド成形体２２表面の絶縁抵抗を低下させる。従って、モールド成形体２２表面の汚損がひどい場合には、高電圧が印加された部分、例えば引出電極１５の露出部分から測定側電極１９に向かってこのモールド成形体２２の表面（縁面）を伝って電流が流れる可能性がある。この測定側電極１９に流れ込んだ電流は微少であっても第２抵抗部７での電圧測定に誤差を生じさせる。これを防止するために、測定側電極１９を囲むようにガード電極２４を設けておく。このようにすると、モールド成形体２２表面を伝ってくる電流がこのガード電極２４でガードされ測定側電極１９に流れ込まない。このガードされた電流はガード電極２４が接地されているので地面に流れ出る。従って、このガード電極２４により電圧測定誤差を小さくすることができる。
【００３０】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３に係る遮断装置の構成を示す模式的な概略断面図である。図３に示すように、第１抵抗部６の他端部６ｂとガード電極２４とがサージアレスタ２５を介して電気的に接続されている。サージアレスタ２５は高圧抵抗器２３内で樹脂２１により一体成形できる程度の大きさであればよく、好ましくは金属酸化物バリスタを用いたものがよい。このサージアレスタ２５は帯状導体等の導電性のある材料を介して第１抵抗部６の他端部６ｂ及びガード電極２４に半田付けされている。他の構成は実施の形態２と同様である。
【００３１】
このような構成とすると、平常時に第１抵抗部６に印加される電圧ではサージアレスタ２５には電流が流れないが、例えば雷によるインパルスサージ電圧あるいは系統内の他の遮断器等の開閉サージ電圧等の異常電圧が第１抵抗部６に印加された場合には、そのサージ電流を第１抵抗部６からサージアレスタ２５を介して大地に流すことができる。このように異常電圧が系統内に発生した場合でも、この異常電圧によって生じる電流が第２抵抗部７に流入することを防止し、この第２抵抗部７あるいは電圧測定装置等が損傷すること抑制できる。従って、より信頼性の高い電圧センサ５となる。
【００３２】
なお、上記各実施の形態において、高圧抵抗器２３の外形は、第１抵抗部６の一端部６ａ側の高圧側電極１７から他端部６ｂ側の測定側電極１９に向かって緩やかに断面積が小さくなるように傾斜していてもよい。このことにより、モールド成形する際に型から抜きやすくなる。
【００３３】
また、上記各実施の形態においては、高圧側電極１７は引出電極１５に半田付けされているが、この高圧側電極１７が固定接点２に接続された固定引出ロッド８に半田付けされて樹脂２１により一体成形されても同様に組立作業効率が向上して作業時間短縮等の効果があるので構わない。
【００３４】
また、上記各実施の形態において、樹脂２１は第１抵抗部６に密着しているほうが、緩衝材等の部品を減らすことができるので望ましいが、高圧抵抗器２３は緩衝材あるいは遮蔽電極を有していても、一体成形することによって組立作業の効率化及び設置スペースの縮小等の効果があるので構わない。
【００３５】
また、上記各実施の形態においては、遮断装置について述べたが、例えば接触装置の接触器（コンタクタ等）あるいは負荷開閉器等に高圧抵抗器２３を樹脂により一体成形することによっても同様に設置スペースの縮小等の効果があるので、接触器あるいは負荷開閉器等の開閉器に高圧抵抗器２３を適用しても構わない。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明に係る開閉装置は、電路を開閉する固定接点及び可動接点を有した開閉器と、前記固定接点又は前記可動接点のどちらか一方に一端部が電気的に接続され、炭素皮膜抵抗からなる第１抵抗部及び前記第１抵抗部の他端部に電気的に接続された第２抵抗部を有し、前記第２抵抗部の分圧を測定して前記固定接点又は前記可動接点の電圧を測定する電圧センサとを備え、前記開閉器及び前記第１抵抗部は、樹脂により一体モールド成形されているので、前記樹脂の縁面距離が大きくなって漏洩電流が小さくなるとともに前記開閉器及び前記第１抵抗部の間の絶縁距離が小さくなって前記開閉装置の設置空間を縮小でき、また前記開閉装置の組立取付作業時間が短縮できる。
【００３７】
また、前記第１抵抗部は、樹脂に密着して覆われているので、前記開閉装置の容積が小さくなって設置空間がコンパクトになるとともに従来必要としていた緩衝材等の部材が不要となる。
【００３８】
また、前記第１抵抗部を前記樹脂で覆った高圧抵抗器は、前記一端部側から前記他端部側に向かって緩やかに断面積が小さくなるように外表面が傾斜しているので、成形時に型から取り出しやすくなる。
【００３９】
また、前記第１抵抗部を前記樹脂で覆った高圧抵抗器は、装置取付のための支持体に支持されるとともに前記開閉器を支持するようになっているので、前記高圧抵抗器が前記開閉器の支持部分の一部を兼ねることができ、前記遮断器を支持する部材を一部省略できる。
【００４０】
また、前記第１抵抗部と前記第２抵抗部との間には、一部露出部を有して前記樹脂に埋め込まれた測定側電極が電気的に介在し、さらに前記露出部を囲み、かつ、一部を露出して筒状のガード電極が前記樹脂に埋め込まれており、前記ガード電極により前記第１抵抗部を前記樹脂で覆った高圧抵抗器の表面を伝って流れる電流がガードされるようになっているので、前記高圧抵抗器の表面が汚損して絶縁耐力が小さくなってこの表面を電流が流れることがあっても前記ガード電極によりこの電流をガードし、前記第２抵抗部に電流が流れ込むことによる電圧測定誤差を小さくするこができる。
【００４１】
また、前記第１抵抗部と前記ガード電極との間には、前記第１抵抗部に印加される異常電圧による電流が流れるサージアレスタが電気的に介在しているので、雷等の前記異常電圧が前記第１抵抗部に印加されたとしても、前記第２抵抗部への異常電流の流入を抑制し、前記第２抵抗部の損傷を防止できる。
【００４２】
また、前記開閉器は、遮断器であるので、前記遮断器での電圧を前記電圧センサが測定することができ、測定箇所での遮断を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る開閉装置の構成を示す模式的な概略断面図である。
【図２】  高圧抵抗器の樹脂にガード電極を埋め込んだ開閉装置の状態を示す模式的な概略断面図である。
【図３】  第１抵抗部とガード電極とをサージアレスタを介して電気的に接続した開閉装置の状態を示す模式的な概略断面図である。
【図４】  従来の遮断装置の構成を示す要部断面図である。
【図５】  電圧センサの構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  遮断装置（開閉装置）、２  固定接点、３  可動接点、４  遮断器（開閉器）、５  電圧センサ、６  第１抵抗部、７  第２抵抗部、２１  樹脂、２３  高圧抵抗器、２４  ガード電極、２５  サージアレスタ。
【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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