真空遮断器
【課題】真空バルブの外部絶縁耐力を大幅に向上させることのできる真空遮断器を提供する。
【解決手段】接離自在の一対の接点２を有する真空バルブ３と、真空バルブ３の周りにエポキシ樹脂のような絶縁材料をモールドして設けられた絶縁層４と、絶縁層４の周りに設けられたゴムで成形された第１のポリマー外被９と、真空バルブ３の可動軸６の軸方向に連結された絶縁操作ロッド１０と、絶縁操作ロッド１０を収納するとともに、絶縁層４に連結固定された第１のＦＲＰ１１と、第１のＦＲＰ１１の周りに設けられたゴムで成形された第２のポリマー外被１５とを具備したことを特徴とする。
【解決手段】接離自在の一対の接点２を有する真空バルブ３と、真空バルブ３の周りにエポキシ樹脂のような絶縁材料をモールドして設けられた絶縁層４と、絶縁層４の周りに設けられたゴムで成形された第１のポリマー外被９と、真空バルブ３の可動軸６の軸方向に連結された絶縁操作ロッド１０と、絶縁操作ロッド１０を収納するとともに、絶縁層４に連結固定された第１のＦＲＰ１１と、第１のＦＲＰ１１の周りに設けられたゴムで成形された第２のポリマー外被１５とを具備したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、真空バルブの外側となる外部絶縁耐力を向上し得る真空遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、変電所などに適用される真空遮断器では、接離自在の一対の接点を有する真空バルブを磁器製のがい管に収納し、ＳＦ６ガス、乾燥空気などの絶縁ガスを封入して真空バルブの外側の絶縁耐力を向上させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ガスブッシングにおいても、磁器製やポリマー製のがい管に絶縁ガスを封入し、絶縁耐力を向上させることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
このように、絶縁ガスを封入するものでは、絶縁耐力がガス圧力に比例するため、絶縁耐力を向上させようとすると、がい管を高圧力に耐えるような圧力容器にしなければならなかった。しかしながら、容器の圧力を上昇させることには限界があり、絶縁耐力を向上させることを困難とさせていた。なお、絶縁ガスに絶縁耐力のよいＳＦ６ガスを用いると、取り扱いが困難となる。一方、取り扱いが容易の乾燥空気などを用いようとすると、絶縁耐力が劣るので、更なる圧力上昇が必要となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８１６２０号公報
【特許文献２】特開平１１−２７３４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ＳＦ６ガス、高圧力の乾燥空気などの絶縁ガスよりも絶縁耐力の優れた固体絶縁を用い、圧力容器を用いずに、真空バルブの外部絶縁耐力を向上し得る真空遮断器を提供することにある。また、沿面距離を増大させ、屋外にも適用できるものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態の真空遮断器は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、前記真空バルブの周りにモールドにより設けられた絶縁層と、前記絶縁層の周りに設けられた第１のポリマー外被と、前記真空バルブの可動軸の軸方向に連結された絶縁操作ロッドと、前記絶縁操作ロッドを収納するとともに、前記絶縁層に連結固定された第１のＦＲＰと、前記第１のＦＲＰの周りに設けられた第２のポリマー外被と、を具備したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る真空遮断器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に係る真空遮断器の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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】
【０００９】
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に係る真空遮断器の構成を示す断面図である。
【００１０】
図１に示すように、真空遮断器は、図示上部の遮断部１ａと図示下部の操作機構部１ｂで構成されている。
【００１１】
遮断部１ａには、接離自在の一対の接点２を有する真空バルブ３が設けられ、その周りにエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂のような絶縁材料をモールドして形成した絶縁層４が設けられている。真空バルブ３の固定側には、上部導体５が固定され、可動側には、軸方向に可動軸６が導出されている。可動軸６は、接触子７を介して絶縁層４に固定された下部導体８を移動自在に貫通している。上部導体５と下部導体８間の絶縁層４の周りには、シリコーンゴム、ＥＰゴムのようなゴムで成形された複数枚のヒダを有する筒状の第１のポリマー外被９が設けられている。
【００１２】
操作機構部１ｂには、可動軸６の軸方向に連結された移動自在の絶縁操作ロッド１０が設けられている。絶縁操作ロッド１０は、例えばエポキシ樹脂で積層された筒状の第１のＦＲＰ１１（ガラス繊維強化プラスチック）に収納されている。第１のＦＲＰ１１の上部には、上部フランジ１２が固定され、下部導体８に固定されている。下部には、下部フランジ１３が固定され、接点２を開閉操作する操作機構１４の筐体に固定されている。上部フランジ１２と下部フランジ１３間の第１のＦＲＰ１１の周りには、第１のポリマー外被９と同様の材料からなる筒状の第２のポリマー外被１５が設けられている。第１のＦＲＰ１１内は、気中となっているが、乾燥空気を正圧力で封入するのが好ましい。
【００１３】
ここで、下部導体８は絶縁層４に固定され、また上部フランジ１２は第１のＦＲＰ１１に固定され、下部導体８と上部フランジ１２がボルトなどで固定されているので、絶縁層４の軸方向には第１のＦＲＰが連結固定されていることになる。
【００１４】
これにより、絶縁層４は、数１０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有するので、真空バルブ３の外側となる外部絶縁耐力を大幅に向上させることができる。なお、ＳＦ６ガスは１気圧の平等電界で絶縁耐力が約９ｋＶ／ｍｍであり、これよりも絶縁層４の絶縁耐力は格段に高いものとなる。また、第１のポリマー外被９により沿面距離を増大させているので、屋外にも適用することができる。
【００１５】
操作機構部１ｂも同様に、第２のポリマー外被１５により沿面距離を増大させることができる。なお、絶縁操作ロッド１０は、図示しないが先端が半球状の埋め金が対向した簡素な電極配置であり、遮断部１ａよりも電界強度が上昇しないので、第１のＦＲＰ１１を圧力容器とする必要はない。
【００１６】
ここで、第１のポリマー外被９にシリコーンゴムを用いると、比誘電率が約２．７となり、絶縁層４にシリカや酸化チタンなどの充填剤を添加すると、比誘電率を４〜８とすることができる。これにより、外周側よりも内周側の比誘電率を大きくすることができ、真空バルブ３の電界緩和を図ることができる。
【００１７】
上記実施例１の真空遮断器によれば、真空バルブ３を絶縁材料でモールドして絶縁層４を設け、この周りに第１のポリマー外被９を設けているので、絶縁層４による貫通方向の高い絶縁耐力と、第１のポリマー外被９による沿面方向の高い絶縁耐力を得ることができ、外部絶縁耐力を大幅に向上させることができる。
【実施例２】
【００１８】
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、絶縁層の外周に第２のＦＲＰを設けたことである。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。
【００１９】
図２に示すように、絶縁層４の外周には、例えばエポキシ樹脂で積層された筒状の第２のＦＲＰ１６を設け、この第２のＦＲＰ１６の周りに第１のポリマー外被９を設けている。
【００２０】
製造においては、第２のＦＲＰ１６内に真空バルブ３をセットし、絶縁材料を充填することにより絶縁層４を設けることができる。実施例１では、注型金型を用い、絶縁材料を充填して絶縁層４を設けていたので、注型金型が不要となる。第２のＦＲＰ１６は、充填する絶縁材料と同等以上の耐熱性があり、数ｍｍの絶縁厚さを有していれば、モールドに耐え得るものとなる。
【００２１】
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、絶縁層４のモールド作業を容易とすることができる。
【実施例３】
【００２２】
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、第１のポリマー外被のヒダを大きくしたことである。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。
【００２３】
図３に示すように、第２のＦＲＰ１６の周りに設ける第１のポリマー外被９のヒダの高さを大きくしている。即ち、第２のポリマー外被１５よりも沿面距離を増大させている。なお、ヒダの枚数を増加させてもよい。
【００２４】
第１のポリマー外被９は極間絶縁であり、第２のポリマー外被１５は対地間絶縁である。このため、第２のポリマー外被１５よりも第１のポリマー外被９の沿面距離を増大させることで、対地間よりも極間の絶縁耐力を高くする絶縁協調を図ることができ、事故拡大を防止することができる。
【００２５】
上記実施例３の真空遮断器によれば、実施例２による効果のほかに、絶縁協調を図ることができる。
【００２６】
以上述べたような実施形態によれば、真空バルブを絶縁材料でモールドし、その周りにポリマー外被を設けているので、貫通方向と沿面方向の絶縁耐力を大幅に向上させることができる。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１ａ 遮断部
１ｂ 操作機構部
２ 接点
３ 真空バルブ
４ 絶縁層
５ 上部導体
６ 可動軸
７ 接触子
８ 下部導体
９ 第１のポリマー外被
１０ 絶縁操作ロッド
１１ 第１のＦＲＰ
１２ 上部フランジ
１３ 下部フランジ
１４ 操作機構
１５ 第２のポリマー外被
１６ 第２のＦＲＰ
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、真空バルブの外側となる外部絶縁耐力を向上し得る真空遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、変電所などに適用される真空遮断器では、接離自在の一対の接点を有する真空バルブを磁器製のがい管に収納し、ＳＦ６ガス、乾燥空気などの絶縁ガスを封入して真空バルブの外側の絶縁耐力を向上させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ガスブッシングにおいても、磁器製やポリマー製のがい管に絶縁ガスを封入し、絶縁耐力を向上させることが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
このように、絶縁ガスを封入するものでは、絶縁耐力がガス圧力に比例するため、絶縁耐力を向上させようとすると、がい管を高圧力に耐えるような圧力容器にしなければならなかった。しかしながら、容器の圧力を上昇させることには限界があり、絶縁耐力を向上させることを困難とさせていた。なお、絶縁ガスに絶縁耐力のよいＳＦ６ガスを用いると、取り扱いが困難となる。一方、取り扱いが容易の乾燥空気などを用いようとすると、絶縁耐力が劣るので、更なる圧力上昇が必要となってくる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８１６２０号公報
【特許文献２】特開平１１−２７３４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ＳＦ６ガス、高圧力の乾燥空気などの絶縁ガスよりも絶縁耐力の優れた固体絶縁を用い、圧力容器を用いずに、真空バルブの外部絶縁耐力を向上し得る真空遮断器を提供することにある。また、沿面距離を増大させ、屋外にも適用できるものとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、実施形態の真空遮断器は、接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、前記真空バルブの周りにモールドにより設けられた絶縁層と、前記絶縁層の周りに設けられた第１のポリマー外被と、前記真空バルブの可動軸の軸方向に連結された絶縁操作ロッドと、前記絶縁操作ロッドを収納するとともに、前記絶縁層に連結固定された第１のＦＲＰと、前記第１のＦＲＰの周りに設けられた第２のポリマー外被と、を具備したことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施例１に係る真空遮断器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に係る真空遮断器の構成を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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】
【０００９】
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に係る真空遮断器の構成を示す断面図である。
【００１０】
図１に示すように、真空遮断器は、図示上部の遮断部１ａと図示下部の操作機構部１ｂで構成されている。
【００１１】
遮断部１ａには、接離自在の一対の接点２を有する真空バルブ３が設けられ、その周りにエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂のような絶縁材料をモールドして形成した絶縁層４が設けられている。真空バルブ３の固定側には、上部導体５が固定され、可動側には、軸方向に可動軸６が導出されている。可動軸６は、接触子７を介して絶縁層４に固定された下部導体８を移動自在に貫通している。上部導体５と下部導体８間の絶縁層４の周りには、シリコーンゴム、ＥＰゴムのようなゴムで成形された複数枚のヒダを有する筒状の第１のポリマー外被９が設けられている。
【００１２】
操作機構部１ｂには、可動軸６の軸方向に連結された移動自在の絶縁操作ロッド１０が設けられている。絶縁操作ロッド１０は、例えばエポキシ樹脂で積層された筒状の第１のＦＲＰ１１（ガラス繊維強化プラスチック）に収納されている。第１のＦＲＰ１１の上部には、上部フランジ１２が固定され、下部導体８に固定されている。下部には、下部フランジ１３が固定され、接点２を開閉操作する操作機構１４の筐体に固定されている。上部フランジ１２と下部フランジ１３間の第１のＦＲＰ１１の周りには、第１のポリマー外被９と同様の材料からなる筒状の第２のポリマー外被１５が設けられている。第１のＦＲＰ１１内は、気中となっているが、乾燥空気を正圧力で封入するのが好ましい。
【００１３】
ここで、下部導体８は絶縁層４に固定され、また上部フランジ１２は第１のＦＲＰ１１に固定され、下部導体８と上部フランジ１２がボルトなどで固定されているので、絶縁層４の軸方向には第１のＦＲＰが連結固定されていることになる。
【００１４】
これにより、絶縁層４は、数１０ｋＶ／ｍｍの絶縁耐力を有するので、真空バルブ３の外側となる外部絶縁耐力を大幅に向上させることができる。なお、ＳＦ６ガスは１気圧の平等電界で絶縁耐力が約９ｋＶ／ｍｍであり、これよりも絶縁層４の絶縁耐力は格段に高いものとなる。また、第１のポリマー外被９により沿面距離を増大させているので、屋外にも適用することができる。
【００１５】
操作機構部１ｂも同様に、第２のポリマー外被１５により沿面距離を増大させることができる。なお、絶縁操作ロッド１０は、図示しないが先端が半球状の埋め金が対向した簡素な電極配置であり、遮断部１ａよりも電界強度が上昇しないので、第１のＦＲＰ１１を圧力容器とする必要はない。
【００１６】
ここで、第１のポリマー外被９にシリコーンゴムを用いると、比誘電率が約２．７となり、絶縁層４にシリカや酸化チタンなどの充填剤を添加すると、比誘電率を４〜８とすることができる。これにより、外周側よりも内周側の比誘電率を大きくすることができ、真空バルブ３の電界緩和を図ることができる。
【００１７】
上記実施例１の真空遮断器によれば、真空バルブ３を絶縁材料でモールドして絶縁層４を設け、この周りに第１のポリマー外被９を設けているので、絶縁層４による貫通方向の高い絶縁耐力と、第１のポリマー外被９による沿面方向の高い絶縁耐力を得ることができ、外部絶縁耐力を大幅に向上させることができる。
【実施例２】
【００１８】
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、絶縁層の外周に第２のＦＲＰを設けたことである。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。
【００１９】
図２に示すように、絶縁層４の外周には、例えばエポキシ樹脂で積層された筒状の第２のＦＲＰ１６を設け、この第２のＦＲＰ１６の周りに第１のポリマー外被９を設けている。
【００２０】
製造においては、第２のＦＲＰ１６内に真空バルブ３をセットし、絶縁材料を充填することにより絶縁層４を設けることができる。実施例１では、注型金型を用い、絶縁材料を充填して絶縁層４を設けていたので、注型金型が不要となる。第２のＦＲＰ１６は、充填する絶縁材料と同等以上の耐熱性があり、数ｍｍの絶縁厚さを有していれば、モールドに耐え得るものとなる。
【００２１】
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、絶縁層４のモールド作業を容易とすることができる。
【実施例３】
【００２２】
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、第１のポリマー外被のヒダを大きくしたことである。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。
【００２３】
図３に示すように、第２のＦＲＰ１６の周りに設ける第１のポリマー外被９のヒダの高さを大きくしている。即ち、第２のポリマー外被１５よりも沿面距離を増大させている。なお、ヒダの枚数を増加させてもよい。
【００２４】
第１のポリマー外被９は極間絶縁であり、第２のポリマー外被１５は対地間絶縁である。このため、第２のポリマー外被１５よりも第１のポリマー外被９の沿面距離を増大させることで、対地間よりも極間の絶縁耐力を高くする絶縁協調を図ることができ、事故拡大を防止することができる。
【００２５】
上記実施例３の真空遮断器によれば、実施例２による効果のほかに、絶縁協調を図ることができる。
【００２６】
以上述べたような実施形態によれば、真空バルブを絶縁材料でモールドし、その周りにポリマー外被を設けているので、貫通方向と沿面方向の絶縁耐力を大幅に向上させることができる。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１ａ 遮断部
１ｂ 操作機構部
２ 接点
３ 真空バルブ
４ 絶縁層
５ 上部導体
６ 可動軸
７ 接触子
８ 下部導体
９ 第１のポリマー外被
１０ 絶縁操作ロッド
１１ 第１のＦＲＰ
１２ 上部フランジ
１３ 下部フランジ
１４ 操作機構
１５ 第２のポリマー外被
１６ 第２のＦＲＰ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、
前記真空バルブの周りにモールドにより設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の周りに設けられた第１のポリマー外被と、
前記真空バルブの可動軸の軸方向に連結された絶縁操作ロッドと、
前記絶縁操作ロッドを収納するとともに、前記絶縁層に連結固定された第１のＦＲＰと、
前記第１のＦＲＰの周りに設けられた第２のポリマー外被と、
を具備したことを特徴とする真空遮断器。
【請求項２】
前記第１のポリマー外被、前記第２のポリマー外被をシリコーンゴムで成形した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】
前記絶縁層と前記第１のポリマー外被の間に、第２のＦＲＰを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空遮断器。
【請求項４】
前記第２のポリマー外被よりも前記第１のポリマー外被の沿面距離を大きく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】
前記第１のポリマー外被よりも前記絶縁層の比誘電率を大きく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１】
接離自在の一対の接点を有する真空バルブと、
前記真空バルブの周りにモールドにより設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の周りに設けられた第１のポリマー外被と、
前記真空バルブの可動軸の軸方向に連結された絶縁操作ロッドと、
前記絶縁操作ロッドを収納するとともに、前記絶縁層に連結固定された第１のＦＲＰと、
前記第１のＦＲＰの周りに設けられた第２のポリマー外被と、
を具備したことを特徴とする真空遮断器。
【請求項２】
前記第１のポリマー外被、前記第２のポリマー外被をシリコーンゴムで成形した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】
前記絶縁層と前記第１のポリマー外被の間に、第２のＦＲＰを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空遮断器。
【請求項４】
前記第２のポリマー外被よりも前記第１のポリマー外被の沿面距離を大きく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】
前記第１のポリマー外被よりも前記絶縁層の比誘電率を大きく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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−９３２７６（Ｐ２０１３−９３２７６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３５８９２（Ｐ２０１１−２３５８９２）
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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