(57)【要約】【課題】接点間で発生するアークに与える外部磁界の影響を抑制し、遮断特性を向上させる。【解決手段】真空絶縁容器２と、真空絶縁容器２内に収納された接離自在の一対の接点６、７と、接点６、７にそれぞれ固着された通電軸５、８とを有する真空バルブ１を用いた真空遮断器であって、真空絶縁容器２を包囲するように設けられるとともに、通電軸５、８の一方に接続され、通電軸５、８と逆向きの電流が流れる外周導体２３を設け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】
真空絶縁容器と、
前記真空絶縁容器内に収納された接離自在の一対の接点と、
前記接点にそれぞれ固着された通電軸とを有する真空バルブを用いた真空遮断器であって、
前記真空絶縁容器を包囲するように設けられるとともに、前記通電軸の一方に接続された外周導体を設けたことを特徴とする真空遮断器。
【請求項２】
前記外周導体は、筒状の導体であることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
【請求項３】
前記外周導体は、複数本の棒状の導体であることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
【請求項４】
前記真空絶縁容器の外部絶縁を絶縁材料で絶縁補強したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空遮断器。
【請求項５】
前記外周導体の外部絶縁を絶縁材料で絶縁補強したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空遮断器。
【請求項６】
真空絶縁容器と、
前記真空絶縁容器内に収納された接離自在の一対の接点と、
前記接点にそれぞれ固着された固定側通電軸および可動側通電軸とを有する真空バルブを用いた真空遮断器であって、
前記真空絶縁容器の中間部までを包囲するように設けられるとともに、前記固定側通電軸に接続された固定側外周導体と、
前記真空絶縁容器の中間部までを包囲するように設けられるとともに、前記固定側外周導体と所定の間隔を保って対向し、且つ前記可動側通電軸に接続された可動側外周導体とを備えたことを特徴とする真空遮断器。
【請求項７】
前記真空絶縁容器、前記固定側外周導体、前記可動側外周導体の外部絶縁を絶縁材料で絶縁補強したことを特徴とする請求項６に記載の真空遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に設置される真空遮断器に係り、特に遮断特性を向上し得る真空遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統には、短絡事故や地絡事故が発生すると、その事故電流を遮断し、事故点を電源系統から切り離す遮断器が設置されている。系統電圧３．３ｋＶ〜６６ｋＶの遮断器としては、接離自在の一対の接点を有する真空バルブを用いた真空遮断器が適用されることが多い。
【０００３】
図８に示すように、真空バルブ１を構成する筒状の真空絶縁容器２の両端開口面には、固定側封着金具３と可動側封着金具４とが封着されている。固定側封着金具３には、固定側通電軸５が貫通固定され、端部に固定側接点６が固着されている。固定側接点６に対向して、接離自在の可動側接点７が可動側封着金具４の中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸８端部に固着されている。また、可動側通電軸８と可動側封着金具４の開口部間には、伸縮自在のベローズ９が封着されている。
【０００４】
これにより、真空絶縁容器２内を真空に保ちながら、可動側通電軸８がガイド１０に沿って軸方向と平行に移動し、固定側接点６と可動側接点７とが接離できるようになっている。また、接点６、７間を包囲するような筒状のアークシールド１１が真空絶縁容器２内面の中間部に突出した突出部に固定されている。
【０００５】
このような真空バルブ１は、図９に示すように、図示しない操作機構を備えた真空遮断器１２に組み込まれている。真空遮断器１２の下部主回路は、真空バルブ１の軸方向に直交して配置された主回路断路部１３ａに接続されている。主回路断路部１３ａには、Ｓ字状の接続導体１４が接続され、変流器１５や変成器１６が接続されている。接続導体１４端には、電力ケーブル１７が接続される。
【０００６】
真空遮断器１２の上部主回路は、主回路断路部１３ａと同様に、真空バルブ１の軸方向に直交して配置された主回路断路部１３ｂに接続されている。主回路断路部１３ｂには、Ｌ字状の接続導体１８を介して三相の母線１９が接続され、隣接盤との接続が行われる。これらの電気機器は、箱体２０内に収納されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
このようなスイッチギヤにおいて、電力ケーブル１７を受電側とし、母線１９を負荷側とすると、真空遮断器１２の主回路には、図示矢印のように、コ字状に曲折した電流が流れ、真空バルブ１もこの電流の影響を受けることになる。
【０００８】
ここで、真空バルブ１には、接点６、７間のアークを制御し、大電流を遮断できるように各種の電極構造が採用されている。スパイラル電極とコントレート電極では、電極内に流れる電流とアーク電流間に発生する電磁力を用いて、アークを駆動させ、アーク熱により電極が溶損することを抑制する。縦磁界電極では、アークと平行な磁界を加えることにより、電極間全体にアークを広げ、アーク電圧を低くしてアークエネルギーを抑え、電極が溶損することを抑制する。
【特許文献１】特開２００６−２３８５８１号公報  （第４ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の従来の真空遮断器１２においては、次のような問題がある。各種の電極構造を採用してアークを制御しているものの、真空遮断器１２の主回路を流れる電流がコ字状に曲折しているので、接点６、７間で発生するアークにローレンツ力が加わり、アークの制御がし難くなることがある。即ち、曲折した電流経路によりアークが外部磁界の影響を受け、アークが均一な密度で発生し難く、電極面の偏った位置で発生し、遮断特性を低下させることがある。
【００１０】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、アークに与える外部磁界の影響を抑制し、遮断特性を向上し得る真空遮断器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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の真空遮断器は、真空絶縁容器と、前記真空絶縁容器内に収納された接離自在の一対の接点と、前記接点にそれぞれ固着された通電軸とを有する真空バルブを用いた真空遮断器であって、前記真空絶縁容器を包囲するように設けられるとともに、前記通電軸の一方に接続された外周導体を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、真空バルブの外周に真空絶縁容器を包囲するような外周導体を設けているので、固定側と可動側の通電軸に流れる電流方向と、外周導体に流れる電流方向とが逆の向きとなり、接点間で発生する磁界が相殺され、アークに与える外部磁界の影響を抑制することができ、遮断特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
先ず、本発明の実施例１に係る真空遮断器を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図である。なお、図１において、従来と同様の構成部分については、同一符号を付した。また、真空バルブを組み込んだ真空遮断器、真空遮断器を収納するスイッチギヤは、従来と同様であるので、その説明を省略する。
【００１５】
図１に示すように、真空バルブ１を構成するアルミナ磁器からなる筒状の真空絶縁容器２の両端開口面には、固定側封着金具３と可動側封着金具４とが封着されている。固定側封着金具３には、固定側通電軸５が貫通固定され、端部に固定側接点６が固着されている。固定側接点６に対向して、接離自在の可動側接点７が可動側封着金具４の中央開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸８端部に固着されている。また、可動側通電軸８と可動側封着金具４の開口部間には、伸縮自在のベローズ９の両端が封着されている。
【００１６】
これにより、真空絶縁容器２内を真空に保ちながら、可動側通電軸８がガイド１０に沿って軸方向と平行に移動し、固定側接点６と可動側接点７とが接離できるようになっている。また、接点６、７間を包囲するような筒状のアークシールド１１が真空絶縁容器２内面の中間部に突出した突出部に固定されている。
【００１７】
真空絶縁容器２外の可動側通電軸８には、中央部に環状で摺動形の接触子２１を介した円板状の下部導体２２が設けられている。下部導体２２の外周部には、真空絶縁容器２を包囲するように設けられるとともに、真空絶縁容器２の外径よりも内径が大きく、所定の電圧に耐え得る間隔を保った筒状の外周導体２３の一方端が接続されている。外周導体２３の他方端の一側面には、接続端子２４が設けられている。なお、接続端子２４と固定側通電軸５端とには、それぞれ図示しない真空遮断器の主回路導体が接続される。
【００１８】
そして、固定側から電流が流れる場合、電流経路は、固定側通電軸５→固定側接点６→可動側接点７→可動側通電軸８→下部導体２２→外周導体２３となる。このように電流が流れることにより、固定側通電軸５と可動側通電軸８とに流れる電流は同軸線路の中心部を流れ、外周導体２３に流れる電流は向きが逆の同軸線路の外周部を流れることになる。可動側から電流が流れる場合も同様に、中心部と外周部とで電流方向が逆となる。
【００１９】
このため、固定側接点６と可動側接点７間に発生する外部磁界は同軸線路の中心部と外周部とで相殺され、従来のようにコ字状に電流が曲折されることによる外部磁界の影響を抑制することができる。この結果、スパイラル電極、コントレート電極、縦磁界電極などによるアークの制御が確実なものとなり、遮断特性を向上させることができる。なお、外周導体２３を固定側通電軸５、固定側接点６、可動側接点７、可動側通電軸８のそれぞれに対して同軸上に配置すると、外部磁界の影響をより一層抑えることができる。
【００２０】
上記実施例１の真空遮断器によれば、可動側通電軸８に真空絶縁容器２を包囲するような外周導体２３を接続しているので、固定側通電軸５と可動側通電軸８とに流れる電流方向と、外周導体２３に流れる電流方向とが逆の向きとなり、固定側接点６と可動側接点７間で発生する磁界が相殺され、アークに与える外部磁界の影響を抑制することができ、遮断特性を向上させることができる。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の実施例２に係る真空遮断器を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、外周導体に絶縁補強を施したことである。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２２】
図２に示すように、真空絶縁容器２と外周導体２３間には、絶縁材料で形成された筒状の第１の絶縁筒２５を挿入し、外周導体２３の外周にも筒状の第２の絶縁筒２６を設けている。
【００２３】
これにより、第１の絶縁筒２５は真空絶縁容器２の外部絶縁、また、第２の絶縁筒２６は外周導体２３の外部絶縁を絶縁材料で絶縁補強したことになる。第１の絶縁筒２５により、外周導体２３を真空絶縁容器２に近接して配置することができ、下部導体２２の外径を小さくすることができる。このため、下部導体２２に流れる電流経路が短くなり、外周導体２３を真空絶縁容器２に近接して配置することができるので、固定側接点６と可動側接点７間に与える外部磁界の影響をより抑制することができる。また、第２の絶縁筒２６により、相間や対地間の絶縁距離を縮小することができる。
【００２４】
上記実施例２の真空遮断器によれば、実施例１による効果のほかに、外部磁界の影響をより一層抑制することができるとともに、真空遮断器の全体形状の縮小化を図ることができる。
【実施例３】
【００２５】
次に、本発明の実施例３に係る真空遮断器を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例３が実施例２と異なる点は、真空絶縁容器と外周導体とを一体でモールドしたことである。図３において、実施例２と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２６】
図３に示すように、真空絶縁容器２の外周と外周導体２３とをエポキシ樹脂のような絶縁樹脂２７で一体モールドしている。モールド時にあたっては、真空絶縁容器２外周や外周導体２３表面を脱脂などし、絶縁樹脂２７との接着性を向上させているので、これらの界面での絶縁特性は向上したものになる。
【００２７】
なお、真空絶縁容器２と外周導体２３間のみをモールドしてもよく、これらは、実施例２と同様に、真空絶縁容器２および外周導体２３の外部絶縁を絶縁材料で絶縁補強したことになる。
【００２８】
上記実施例３の真空遮断器によれば、実施例２と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００２９】
次に、本発明の実施例４に係る真空遮断器を図４、図５を参照して説明する。図４、図５は、本発明の実施例４に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す上面図である。なお、この実施例４が実施例１と異なる点は、真空バルブの外周に設ける導体の形状である。図４、５において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
図４に示すように、真空絶縁容器２の外周には、真空絶縁容器２と所定の間隔を保って、円周方向に複数本の棒状の外周棒導体２８を略等間隔で設けている。外周棒導体２８の一方端は下部導体２２に接続され、他方端は接続端子２９を設けた環状のリング導体３０に接続されている。複数本の外周棒導体２８は、実施例１の外周導体に相当する。
【００３１】
また、図５に示すように、外周棒導体２８には、絶縁材料をモールドするか、絶縁チューブで覆った絶縁被覆３１を設けている。なお、真空絶縁容器２と外周棒導体２８とを絶縁材料で一体でモールドしてもよい。
【００３２】
上記実施例４の真空遮断器によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例５】
【００３３】
次に、本発明の実施例５に係る真空遮断器を図６を参照して説明する。図６は、本発明の実施例５に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例５が実施例１と異なる点は、外周導体を可動側に設けたことである。図６において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
図６に示すように、固定側通電軸５端には、円板状の上部導体３２をボルト３３で固定している。上部導体３２の外周部には、真空絶縁容器２を包囲するように、筒状の外周導体３４の一方端が接続され、他方端の一側面に接続端子３５が設けられている。また、可動側通電軸８には、接触子２１を介した下部導体３６が設けられている。なお、接続端子３５と下部導体３６端とには、それぞれ図示しない真空遮断器の主回路導体が接続される。
【００３５】
そして、固定側から電流が流れる場合、電流経路は、外周導体３４→上部導体３２→固定側通電軸５→固定側接点６→可動側接点７→可動側通電軸８→下部導体３６となる。このように電流が流れることにより、固定側通電軸５と可動側通電軸８とに流れる電流は同軸線路の中心部を流れ、外周導体３４に流れる電流は逆の向きの同軸線路の外周部を流れることになる。可動側から電流が流れる場合も同様に、中心部と外周部とで電流方向が逆となる。
【００３６】
上記実施例５の真空遮断器によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例６】
【００３７】
次に、本発明の実施例６に係る真空遮断器を図７を参照して説明する。図７は、本発明の実施例６に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図である。なお、この実施例６が実施例１と異なる点は、外周導体を固定側と可動側とに設けたことである。図７において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
図７に示すように、固定側通電軸５端には、円板状の上部導体３２をボルト３３で固定し、その外周部に真空絶縁容器２の中間部までを包囲するような筒状の固定側外周導体３７の一方端を接続している。他方端の一側面には、接続端子３８が設けられている。また、可動側通電軸８には、接触子２１を介して円板状の下部導体２２を設け、その外周部に真空絶縁容器２の中間部までを包囲するような筒状の可動側外周導体３９の一方端を接続している。他方端の一側面には、接続端子４０が設けられている。固定側外部導体３７端と可動側外周導体３９端とは対向しており、所定の電圧に耐え得る間隔を保っている。なお、接続端子３８と接続端子４０とには、それぞれ図示しない真空遮断器の主回路導体が接続される。
【００３９】
そして、固定側から電流が流れる場合、電流経路は、固定側外周導体３７→上部導体３２→固定側通電軸５→固定側接点６→可動側接点７→可動側通電軸８→下部導体２２→可動側外周導体３９となる。このように電流が流れることにより、固定側通電軸５と可動側通電軸８とに流れる電流は同軸線路の中心部を流れ、外周導体３７、３９に流れる電流は向きが逆の同軸線路の外周部を流れることになる。可動側から電流が流れる場合も同様に、中心部と外周部とで電流方向が逆となる。
【００４０】
また、アークシールド１１は中間電位となっているが、固定側外周導体３７と可動側外周導体３９とが近接配置されているので、その電位を主回路電位と接地電位の中間の５０％に近づけることができる。これにより、真空バルブ１内の電位分担が改善され、遮断特性や耐電圧特性を向上させることができる。
【００４１】
なお、固定側外周導体３７、可動側外周導体３９と真空絶縁容器２間、および固定側外周導体３７、可動側外周導体３９の外周に絶縁筒を設けたり、これらを一体でモールドし、外部絶縁の絶縁補強を行えば、外部磁界の影響をより一層抑制することができ、真空遮断器の全体形状の縮小化を図ることができる。
【００４２】
上記実施例６の真空遮断器によれば、実施例１と同様の効果のほかに、真空バルブ１内の電界分布を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例２に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図。
【図３】本発明の実施例３に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図。
【図４】本発明の実施例４に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す上面図。
【図５】本発明の実施例４に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す上面図。
【図６】本発明の実施例５に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図。
【図７】本発明の実施例６に係る真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図。
【図８】従来の真空遮断器に用いられる真空バルブの構成を示す断面図。
【図９】スイッチギヤの構成を示す側面図。
【符号の説明】
【００４４】
１  真空バルブ
２  真空絶縁容器
３  固定側封着金具
４  可動側封着金具
５  固定側通電軸
６  固定側接点
７  可動側接点
８  可動側通電軸
９  ベローズ
１０  ガイド
１１  アークシールド
１２  真空遮断器
１３ａ、１３ｂ  主回路断路部
１４、１８  接続導体
１５  変流器
１６  変成器
１７  電力ケーブル
１９  母線
２０  箱体
２１  接触子
２２、３６  下部導体
２３、３４  外周導体
２４、２９、３５、３８、４０  接続端子
２５  第１の絶縁筒
２６  第２の絶縁筒
２７  絶縁樹脂
２８  外周棒導体
３０  リング導体
３１  絶縁被覆
３２  上部導体
３３  ボルト
３７  固定側外周導体
３９  可動側外周導体
【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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【図８】
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【図９】
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