开关装置 【技术领域】
本发明涉及一种适用于民用特高输入变电设备或电力系统的变电站、转换站、配电用变电站等的开关装置。
背景技术
在现有技术中，例如日本特开平10-155215号公报的气体绝缘开关装置那样，在断路器中，刀状的可动触头以可动侧导体的回转轴为中心进行回转动作，从与固定触头连接的闭路位置由回转杠杆回转45度的位置为开路位置，再回转45度的位置为接地位置，成为连接到接地端子的构造，构成带接地装置的断路器。
近年来在电力事业的国际限制缓和化的趋势下，对变电设备的大幅度成本削减和缩小化的要求不断提高。
在上述现有技术中，当断路器成为开路状态时，刀状的可动触头前端的电场变高，存在为了确保接地绝缘强度和极间绝缘强度需要使设备尺寸大型化、成本增大的问题。
另一方面，断路器的开闭动作在由遮断器隔断电流后进行，但需要隔断开闭动作时的数A(安培)的充电电流或励磁电流等，另外，根据开关装置地构成需要的不同，隔断数百A～数千A、恢复数百V(伏)的环流。在上述现有技术中，断路器的可动触头前端和固定触头前端的电场提高，所以，为了确保该遮断功能，需要使设备尺寸大型化，提高断路器的动作速度，存在高成本化的问题。
另外，接地装置根据设置的系统的不同，需要隔断数百A、恢复电压数千V的感应电流。在上述现有技术中，由于可动触头与接地电极前端的电场提高，为了确保该隔断性能，需要使设备尺寸大型化、提高断路器的动作速度，存在成本增大的问题。
另外，近年来，由于全球环境问题的原因，存在对气候变暖系数被认为是二氧化碳的约24000倍的SF6气体的使用进行限制的倾向，在有的场合使用环境负荷少的氮、干燥空气、或它们与SF6气体的混合气体为必要条件。这些气体的绝缘性能和灭弧性能由于比SF6气体差，所以，存在与由气体绝缘的现有设备相比需要使尺寸大型化、成本提高的问题。
【发明内容】
本发明的目的在于确保开关装置的绝缘强度，并实现设备的小型化、低成本化、及提高充电电流隔断性能、励磁电流隔断性能。
为了解决上述问题，本发明的开关装置的特征在于：在断路器的可动触头设置电场缓和电极，减小开路状态下的可动触头前端的电场，提高极间绝缘强度。
另外，其特征在于：在开路状态和闭路状态的场合下一边使电场缓和电极的位置改变一边使可动触头与固定触头或接地电极连接。
【附图说明】
图1为适用本发明的开关装置的一实施例的构造图。
图2为从下方观看图1的断路图。
图3为在与高电压导体垂直的面观看图1的构造图时的断面图。
图4为本发明的比较实施例。
图5为示出本发明开关装置的一实施例的构造图。
图6为在与高电压导体垂直的面观看图5的构造图时的断面图。
图7为示出本发明开关装置的另一实施例的构造图。
【具体实施方式】
下面根据附图说明本发明实施形式。
图1为适用本发明的开关装置的带接地装置的断路器的一实施例。图2为从下方观看图1的断路图，为在接地金属容器1、2中一次配置3相的一例。在接地金属容器1、2封入氮气，由绝缘遮断板3分隔各组件。封入的气体也可为干燥空气、二氧化碳等气体、或SF6气体、C3F8、c-C4F8等的氟里昂气体、及它们与氮气的混合气体、或与干燥空气的混合气体。在接地金属容器1、2中由绝缘遮断板3、遮断柱6等绝缘支承高电压导体4、5。遮断柱6固定在设置于接地金属容器1的基座7。
带接地装置的断路器10由组合2个导体形成的可动触头12、固定触头20、接地端子30构成，可动触头12通过绝缘杆14、杠杆15、驱动轴16、套筒17由操作器40驱动。可动触头12以高电压导体4的回转轴18为中心进行回转动作，可在高电压导体4、5间的闭路状态位置11a、开路状态位置11b、可动侧高电压导体4的接地状态位置11c静止。
本发明的特征在于，将电场缓和电极13设置于可动触头12，电场缓和电极13在开路状态位置11b时处于与可动触头12的前端大体重合的位置，可动触头12前端的电场得到缓和。
图3为图1所示高电压导体4、5的垂直方向的断面图，可动触头12的前端处于开路状态位置11b。图4为由与图3同样的开路状态的断面图示出没有电场缓和电极13的场合的装置的图。在图4中，在将雷脉冲电压等高电压外加到可动触头12的场合，电场集中到可动触头12的接地金属容器1侧的可动触头前端部12b。为此，为了确保绝缘强度，需要在与接地金属容器1之间确保较长的绝缘距离。另一方面，如图3所示，在2个可动触头12间配置电场缓和电极13，大幅度减轻可动触头前端部12b的电场集中，可大幅度缩短用于确保绝缘强度的绝缘距离，缩小设备，实现低成本化。
在闭路状态位置11a的场合，电场缓和电极13由固定触头21推开，成为从可动触头12露出的状态，相对接地容器的绝缘距离比开路状态的场合长，所以，可充分确保绝缘强度。另外，接地状态位置11c的场合，电场缓和电极13由接地电极31从可动触头12露出，但由于接地，所以绝缘上没有问题。
下面，根据图5和图6说明本发明另一实施例。
在图3中，电场缓和电极13大幅度减轻可动触头前端部12a的电场集中，但由于缩小化使开路状态位置11b接近固定触头21，所以，需要减轻固定触头21的固定触头前端部21a的电场集中，确保绝缘强度。而图5示出减轻固定触头21的固定触头前端部21a的电场集中的一实施例，图6示出与图5的高电压导体垂直的面的断面图。
在图5、图6中，为了减轻固定触头前端部21a的电场集中，使固定触头前端部21a的曲率半径比其相反侧大。另外，偏心地使固定触头21配置到与可动触头的相反侧。另外，在固定触头21的与可动触头相反侧设置成为固定触头前端部21a的电场集中的伞的电场缓和部23。另外，使与固定触头21邻接的高电压导体部分22的断面形状为椭圆形，不缩小相间绝缘距离地增大高电压导体部分22的断面积。由上述构成，可减轻固定触头前端部21a的电场，缩小设备，实现低成本化，但也可根据情况将上述构成中的任一个的构成相互组合地实施。
如这样提高极间的绝缘强度，则在开动作时即可动触头12从闭路状态位置11a移动到开路状态位置11b的途中，也可提高绝缘强度，所以，充电电流隔断性能、励磁电流隔断性能等也提高。
另外，在图5的实施例中，为了进一步提高在开路状态位置11b的接地绝缘强度，减小可动触头12与电场缓和电极13的前端部13b的曲率半径，减轻电场集中。另外，为了进一步提高对地绝缘强度，设置接地电极用电场缓和部33，减轻接地电极前端的电场集中。
另外，通过形成由弹簧19连接电场缓和电极13与可动触头12地构成，将在开路状态位置11b的电场缓和电极13的位置保持在与可动触头12的前端重合的位置，减轻电场集中，在闭路状态位置11a由固定触头21推开，在接地状态位置11c由接地电极31推开。
下面，根据图7说明本发明的另一实施例。
图7示出本发明的开关装置的带接地装置的断路器的另一实施例。设置于可动触头12的2个电场缓和电极53a、53b在可动触头处于开路状态位置11b时通过分别与可动触头前端部的固定接触侧和对地侧前端部分重合，减轻电场集中。在闭路状态位置11a的场合，电场缓和电极13a被固定触头21推开，在接地状态位置11c的场合，电场缓和电极13b由接地电极31推开。
在上述实施例中，示出作为闭路状态、开路状态形成接地状态的三位置的例，但在同样的构造中，不设置接地电极，可仅形成闭路、开路状态的2个位置的断路器。另外，在上述实施例中，成为3相一体的构造，但也可对各单相收容于单个的接地容器。
也可将上述构造的开关装置收容于电输入组件、母线组件、变压器侧组件，将其连接到遮断器组件、测量用变流变压器组件。
另外，在本发明的开关装置中，作为收容于容器中的绝缘性气体，可使用干燥空气、氮气、二氧化碳气体、SF6气体、C3F6气体、c-C3F8、干燥空气与SF6气体的混合气体、氮气与SF6气体的混合气体、氮气与C3F6气体的混合气体、或氮气与c-C3F8气体的混合气体，另外，作为设置于遮断器组件的断路器，也可直到70kV级在真空状态下使用，作为真空断路器作用。
如以上说明的那样，按照本发明，通过在开关装置的可动触头设置电场缓和电极，可提高在开路状态位置的对地绝缘强度、极间绝缘强度，使设备小型化，实现低成本化。另外，通过提高充电电流隔断性能、励磁电流隔断性能，可扩大设置在系统上的适用范围。