真空断路器和采用该真空断路器的气体绝缘开关装置 技术领域 本发明涉及一种例如在配置于电力配送系统中的、 进行断电、 切断电路及电力设 备的安全检查等的气体绝缘开关装置中所采用的、 在绝缘气体中使用的真空断路器和采用 该真空断路器的气体绝缘开关装置。
背景技术
这种真空断路器收纳在气体绝缘开关装置的箱体 21 内部， 将上下开口的绝缘筒 4 り )21a 上， 在上述绝缘筒 4 内同轴地收纳有真的下端安装在箱体 21 内的间壁 ( 日文 ： 仕空阀 1， 且该真空阀 1 通过设于真空阀 1 上部的上部电极 5A 与绝缘筒 4 相固定。以上述绝 缘筒 4 为一相排列三相。上述绝缘筒 4 通过在作为相间方向的真空阀 1 的两侧面部设置开 口部 4c、 4d 或者只设置真空阀 1 上下端的充电部的开口部 4e、 4f， 从而来提高绝缘气体中的 真空阀 1 的相间或对地间的绝缘特性 ( 例如参照专利文献 1)。
专利文献 1 ： 日本专利特开平 4-184830 号公报 ( 第 2 页、 图 2)
发明的公开
发明所要解决的技术问题
在专利文献 1 所公开的以往真空断路器中， 需要对真空阀予以支承以克服短路电 流通电时所产生的电磁力等。 然而， 在收纳真空阀的绝缘筒的相间方向上设置开口部， 与此 相应地机械强度不够。 因此， 需要增大绝缘筒或加厚绝缘筒的树脂厚度等来提高机械强度， 而会有使真空断路器大型化这样的问题。
本发明为解决上述这样的问题发明而成， 其目的在于得到一种在收纳真空阀的绝 缘筒中能在确保所需的机械强度的同时小型化的真空断路器和使用该真空断路器的气体 绝缘开关装置。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的真空断路器包括 ： 真空阀， 该真空阀将可连接、 断开的电极收纳在内部 ； 第一绝缘框， 该第一绝缘框的与长度方向正交的截面为近似コ字状 ； 第二绝缘框， 该第二绝 缘框的与长度方向正交的截面为近似コ字状， 与第一绝缘框隔开间隔并使各个近似コ字状 的开口侧相对配置 ； 以及多个以并排的方式配置在容器内的绝缘壳体， 该绝缘壳体包括第 一绝缘框和第二绝缘框， 该容器内收纳有真空阀且封入有绝缘气体。
发明效果
根据本发明， 由于包括 ： 真空阀， 该真空阀将可连接、 断开的电极收纳在内部 ； 第 一绝缘框， 该第一绝缘框的与长度方向正交的截面为近似コ字状 ； 第二绝缘框， 该第二绝缘 框的与长度方向正交的截面为近似コ字状， 与第一绝缘框隔开间隔并使各个近似コ字状的 开口侧相对配置 ； 以及多个以并排的方式配置在容器内的绝缘壳体， 该绝缘壳体包括第一 绝缘框和第二绝缘框， 该容器内收纳有真空阀且封入有绝缘气体， 因此， 可得到能在确保所 需机械强度的同时小型化的真空断路器。附图说明 图 1 是表示实施方式 1 的真空断路器和收纳该真空断路器的气体绝缘开关装置的 侧剖视图。
图 2 是表示实施方式 1 的真空断路器的断路器单极部的侧视图。
图 3 是从 A-A 方向观察图 2 的剖视图。
图 4 是从 B-B 方向观察图 3 的剖视图。
图 5 是只表示实施方式 1 的真空断路器的断路器单极部的绝缘框的立体图。
图 6 是表示实施方式 1 的真空断路器的俯视图。
图 7 是表示实施方式 1 的真空断路器的断路器单极部构成的变形例的剖视图。
图 8 是实施方式 1 的真空断路器的断路器单极部构成的另一变形例的绝缘框的立 体图。
图 9 是表示实施方式 2 的真空断路器的断路器单极部的侧视图。
图 10 是只表示实施方式 2 的真空断路器的断路器单极部的绝缘框的立体图。
图 11 是表示实施方式 3 的真空断路器的俯视图。
图 12 是从 C-C 方向观察图 11 的剖视图。
图 13 是表示实施方式 4 的真空断路器的断路器单极部的侧视图。 图 14 是从 D-D 方向观察图 13 图 15 的剖视图。 图 15 是从 E-E 方向观察图 14 的剖视图。 图 16 是表示实施方式 5 的真空断路器的断路器单极部的侧视图。 图 17 是从 F-F 方向观察图 16 的剖视图。 图 18 是表示实施方式 5 的真空断路器的断路器单极部构成的变形例的剖视图。 图 19 是表示实施方式 5 的真空断路器的断路器单极部构成的另一变形例的剖视 图 20 是表示实施方式 6 的真空断路器的断路器单极部的侧视图。 图 21 是从 G-G 方向观察图 20 的剖视图。 图 22 是从 H-H 方向观察图 21 的剖视图。 图 23 是表示实施方式 7 的气体绝缘开关装置的侧剖视图。 ( 符号说明 ) 10a、 10b、 10c 断路器单极部 11a、 11b、 24a、 24b、 28a、 28b、 32a、 32b 绝缘框 ( 第一绝缘框、 第二绝缘框 ) 13、 33 绝缘壳体 14 真空阀 25 绝缘框连接部 51 气体绝缘开关装置 53 断路器箱 ( 容器 ) 58 真空断路器图。
具体实施方式
实施方式 1图 1 是表示实施方式 1 的真空断路器和收纳该真空断路器的气体绝缘开关装置的 侧剖视图， 图 2 是表示实施方式 1 的真空断路器的断路器单极部的侧剖视图， 图 3 是从 A-A 方向观察图 2 的剖视图， 图 4 是从 B-B 方向观察图 3 的剖视图， 图 5 是从图 2 的真空断路器 的断路器单极部只取出绝缘框的立体图， 图 6 是表示实施方式 1 的真空断路器的俯视图。 另 外， 图中的相同符号表示相同或相当的部分。
在图 1 中， 气体绝缘开关装置 51 用衬套 55 将母线箱 54 与固定在底座 52 上的断 路器箱 53 即容器相连， 制成用筐体 56 覆盖整体的结构。
在底座 52 上分别配置有三相的电缆 57， 这些电缆 57 经由电流检测器 62 固定在各 个断路器箱 53 的安装面、 即断路器箱 53 前侧的壁面上且分别与以排列三个的方式配置在 断路器箱 53 内的受电断路 / 接地开关 60 的一端连接。在母线箱 54 和断路器箱 53 中填充 有绝缘气体、 例如 SF6 气体。
另一方面， 在真空断路器 58 的底面上形成有构成主电路连接构件的可动电极侧 的连接构件 65， 这种连接构件 65 与受电断路 / 接地开关 60 的一端连接， 此外， 构成主电路 连接构件的固定电极侧的连接构件 66 通过衬套 55 与母线箱 54 内的母线断路 / 接地开关 59 的一端连结。此外， 母线断路 / 接地开关 59 的另一端与母线 64 连接， 此外， 经由受电接 地开关 61 连接有避雷器 63 作为受电点保护。
这样， 气体绝缘开关装置 51 的主电路是沿电缆 57、 电流检测器 62、 受电断路 / 接 地开关 60、 连接构件 65、 真空断路器 58、 连接构件 66、 衬套 55、 母线断路 / 接地开关 59、 母 线 64 的路线构成的。
另外， 在筐体 56 内收纳有驱动真空断路器 58 的断路器和受电断路 / 接地开关 60、 母线断路 / 接地开关 59、 受电接地开关 61 的可动电极的驱动部等操作机构。此外， 真空断 路器 58 是以排列三个断路器单极部的方式构成的。接着， 以上述真空断路器 58 的断路器 单极部 10a 为中心进行说明。
图 2 中， 在断路器单极部 10a 上， 以图 3 ～图 5 所示的与长度方向正交的截面为近 似コ字状的、 且上下隔开间隔以使近似コ字状的开口侧相对的形态配置有形成为相同形状 的绝缘框 11a( 第一绝缘框 ) 和绝缘框 11b( 第二绝缘框 )。将绝缘框 11a、 11b 的一端用螺 栓 40 与固定于断路器箱 53 的凸缘 12 紧固、 而将另一端用未图示的螺栓与圆盘状的固定侧 电极 15 紧固来构成绝缘壳体 13。 真空阀 14 的未图示的电极的固定侧通过未图示的螺栓被 安装在上述固定侧电极 15 的同轴上， 并与绝缘壳体 13 同轴地收纳在绝缘壳体 13 的内部。 上述真空阀 14 的电极是可连接、 断开的， 在固定侧固接有固定侧电极杆 23， 在可动侧固接 有可动电极杆 27， 通过绝缘杆 19 与未图示的驱动装置电绝缘且机械连接。 在上述绝缘杆 19 和真空阀 14 的可动杆 27 上连接有未图示的可挠导体的一端， 在其周围用导体覆盖件 ( 日 文： 導体カバ一 )18 覆盖。可挠导体的另一端与连接导体 65 连接。
接着， 采用图 2 和图 6 对在如上所述构成的断路器单极部 10a 中的通电时的动作 进行说明。
首先， 分别对断路器单极部 10a、 10b、 10c 通电。通过上述通电电流所产生的电磁 力， 对断路器单极部 10a、 10c 施加有朝向排列方向外的力， 对断路器单极部 10b 施加有朝向 与排列方向平行的方向振动的力。 另外， 在通常使用时也作用有上述电磁力所产生的力， 但 在通电有短路电流时会作用有更大的力。此外， 虽因通电电流而在通电部上发热， 但在作为真空阀 14 端部的屏蔽电极 20 和 屏蔽体 26 以及可挠导体上发热量特别大。
根据实施方式 1， 将绝缘框 11a、 11b 的与长度方向正交的截面制成近似コ字状。 藉 此， 近似コ字状的中央的边的长度方向与作用于断路器单极部 10a、 10b、 10c 的电磁力的力 的方向相同。因此， 能得到相对于作用于断路器单极部 10a、 10b、 10c 的电磁力机械强度高 的真空断路器 58。
此外， 将绝缘框 11a、 11b 的与长度方向正交的截面制成近似コ字状。藉此， 由于与 圆弧等相比， 能增大相对于弯矩的截面系数， 因而会使机械强度提高。
而且， 将绝缘框 11a、 11b 的与长度方向正交的截面制成近似コ字状。藉此， 由于在 近似コ字状的角部上也存在绝缘气体， 因此， 与圆弧等相比， 真空阀 14 周围的绝缘气体的 容积也变大。因此， 可得到能有效释放通电所产生的热的真空断路器 58。
此外， 由于绝缘壳体 13 由形成为相同形状的两个绝缘框 11a、 11b 构成， 因此， 实现 了部件的共用从而根据量产效果可削减成本。
而且， 与相邻的绝缘壳体 13 相对的近似コ字状的角部需要与相邻的绝缘壳体 13 内的真空阀 14 和收纳断路器的断路器箱 53 的内壁双方均确保绝缘。另一方面， 绝缘壳体 13 的内表面与真空阀 14 的空间距离越小， 等电位线越密而越难确保绝缘。由此， 通过将绝 缘框 11a、 11b 的与长度方向正交的截面设成近似コ字状， 由于能将近似コ字状的角部的绝 缘壳体 13 的内表面与真空阀 14 的空间距离设得比圆筒形状大， 因而使绝缘性能提高。 图 7 是表示实施方式 1 的真空断路器的断路器单极部构成的变形例的剖视图。在 本变形例中， 在绝缘框 32a、 32b 的各个内表面上的靠真空阀的中央部 16 附近设置突部 22。 藉此， 由于绝缘框 32a 的内表面具有倾斜， 因此， 能利用绝缘气体的对流有效地释放因在屏 蔽电极 20、 屏蔽体 26 和可挠导体上通电而产生的热。
图 8 是表示实施方式 1 的真空断路器的断路器单极部构成的另一变形例的立体 图。在本变形例中， 在绝缘框 24a、 24b 的与长度方向正交的截面的近似コ字状的一部分上 设置缺口 21。藉此， 将上述缺口 21 作为通风口， 从而能利用绝缘气体的对流有效地释放因 通电所产生的热。
实施方式 2
图 9 是表示实施方式 2 的真空断路器的断路器单极部的侧视图， 图 10 是只从图 9 的真空断路器的断路器单极部中取出的绝缘框的立体图。另外， 图中的相同符号表示相同 或相当的部分而省略其说明。
在实施方式 1 中， 绝缘壳体 13 是将两个绝缘框 11a、 11b 上下隔开间隔配置的结 构， 但也可以在近似コ字状的相对的两边部分上将两个绝缘框连接。此时， 绝缘壳体 33 的 图 10 所示的两个绝缘框 24a、 24b 是用绝缘框连接部 25 连接的。另外， 上述绝缘框连接部 25 如图 9 所示设置在与真空阀的中央部相对的位置上。其他结构与实施方式 1 相同。
根据实施方式 2， 由于用绝缘框连接部 25 连接两个绝缘框 24a、 24b， 因此， 对绝缘 壳体 33 的扭曲等的机械强度提高。
此外， 用绝缘框连接部 25 连接两个绝缘框 24a、 24b。藉此， 当进行真空断路器 58 的组装时， 由于在使绝缘框 24a、 24b 与凸缘 12 抵接从而用螺栓 40 将绝缘框 24a、 24b 与凸 缘 12 紧固的作业中只要进行一次位置调整即可， 因此， 能提高组装性。
另外， 在实施方式 2 中， 在与真空阀的中央部相对的位置上进行两个绝缘框在近 似コ字状的相对的两边部分的连接。但是， 设置连接部的位置在此不加以限定。此外， 设 置连接部的位置除了在与真空阀的中央部相对的位置之外， 还可以将连接部设置在其他位 置。
实施方式 3
图 11 是表示实施方式 3 的真空断路器的俯视图， 图 12 是从 C-C 方向观察图 11 的 剖视图。另外， 图中的相同符号表示相同或相当的部分而省略其说明。
在实施方式 1 中， 将绝缘框 11a、 11b 的与长度方向正交的截面制成近似コ字状。 但 是， 也可以将近似コ字状的相对的两边部分在绝缘框 11a、 11b 相对的方向上的长度设置成 与相邻的绝缘壳体相对的一边比另一边短。此时， 如图 11 和图 12 所示， 绝缘框 11a、 11b 的 与相邻的绝缘壳体相对的一边、 即コ字状的一边 31b、 31c、 31d、 31e、 31h、 31i、 31j、 31k 在绝 缘框 11a、 11b 相对的方向上的长度比另一边即コ字状的一边 31a、 31f、 31g、 31l 短。其他结 构与实施方式 1 相同。
根据实施方式 3， 将绝缘框 11a、 11b 的与长度方向正交的截面制成近似コ字状。 但 是， 由于将近似コ字状的相对的两边部分在绝缘框 11a、 11b 相对的方向上的长度设定成与 相邻的绝缘壳体相对的一边比另一边短， 因此， 可得到不会降低断路器的单极部 10a、 10b、 10c 之间的绝缘特性、 机械强度高的真空断路器 58。 实施方式 4
图 13 是表示实施方式 4 的真空断路器的断路器单极部的侧视图， 图 14 是从 D-D 方向观察图 13 的剖视图， 图 15 是从 E-E 方向观察图 14 的剖视图。另外， 图中的相同符号 表示相同或相当的部分而省略其说明。
在实施方式 1 中， 将绝缘框 11a、 11b 的一端用螺栓 40 与固定于断路器箱 53 的凸缘 12 紧固。除此之外， 还可将近似コ字状的相对的两边部分在绝缘框相对的方向上的长度设 定成与凸缘 12 紧固侧即一端侧比各自的另一端侧长。此时， 如图 13 ～图 15 所示， 使绝缘 框 32a、 32b 的コ字状的一边 31m、 31n 与凸缘 12 抵接并用螺栓 40 将凸缘 12 与绝缘框 32a、 32b 紧固。 与上述凸缘 12 紧固侧的コ字状的一边 31m、 31n 的长度比另一端侧的コ字状的一 边 31o、 31p 长。其他结构与实施方式 1 相同。
根据实施方式 4， 将绝缘框 32a、 32b 的一端用螺栓 40 与固定于断路器箱 53 的凸 缘 12 紧固。除此之外， 将近似コ字状的相对的两边部分在绝缘框相对的方向上的长度设定 成与凸缘 12 紧固侧即一端侧比各自的另一端侧长。藉此， 虽然绝缘框 32a、 32b 均为悬臂梁 状， 但该悬臂部的コ字状的截面积增大。因此， 可得到机械强度更高的真空断路器 58。
实施方式 5
图 16 是表示实施方式 5 的真空断路器的断路器单极部的侧视图， 图 17 是从 F-F 方向观察图 16 的剖视图。另外， 图中的相同符号表示相同或相当的部分而省略其说明。
在实施方式 1 中， 虽然将绝缘框 11a、 11b 的与长度方向正交的截面制成近似コ字 状， 但也可以将近似コ字状的内表面制成圆弧状。此时， 如图 16 和图 17 所示， 绝缘框 28a、 28b 的与长度方向正交的截面为近似コ字状且近似コ字状的外表面 29a、 29b 为近似コ字 状， 但近似コ字状的内表面 30a、 30b 制成圆弧状以使近似コ字状的角部成为厚壁。其他结 构与实施方式 1 相同。
根据实施方式 5， 绝缘框 28a、 28b 的与长度方向正交的截面为近似コ字状且近似 コ字状的外表面 29a、 29b 为大致コ字状， 但近似コ字状的内表面 30a、 30b 制成圆弧状以使 近似コ字状的角部成为厚壁。藉此， 由于使近似コ字状的角部成为厚壁， 因此， 能进一步提 高绝缘框 28a、 28b 的机械强度。
图 18 是表示实施方式 5 的真空断路器的断路器单极部构成的变形例的剖视图。 在 本变形例中， 在绝缘框 28a、 28b 上切除与长度方向正交的截面的近似コ字状的角部， 从而 具有半径比实施方式 1 大的圆角。因此， 近似コ字状具有宽度方向与作用于断路器单极部 10a、 10b、 10c 的电磁力的力的方向相同的近似コ字状的中央的边， 此外， 还在近似コ字状的 角部上具有半径比实施方式 1 大的圆角。 藉此， 在确保对作用于断路器单极部 10a、 10b、 10c 的电磁力的机械强度的情况下， 能增大绝缘框 28a、 28b 与收纳真空断路器 58 的断路器箱 53 的内表面的空间距离， 从而能提高绝缘性能。
图 19 是表示实施方式 5 的真空断路器的断路器单极部构成的另一变形例的剖视 图。 在本变形例中， 在绝缘框 28a、 28b 上， 使与长度方向正交的截面的コ字状有棱角。 藉此， 在进行绝缘框 28a、 28b 的制作时， 容易进行从模具中的拔出， 从而提高制作的作业性。
实施方式 6 图 20 是表示实施方式 6 的真空断路器的断路器单极部的侧视图， 图 21 是从 G-G 方向观察图 20 的剖视图， 图 22 是从 H-H 方向观察图 21 的剖视图。另外， 图中的相同符号 表示相同或相当的部分而省略其说明。
在实施方式 1 中， 真空阀 14 与绝缘壳体 13 同轴地收纳在绝缘壳体 13 内。然而， 也可以将绝缘壳体 13 以其长度方向的中心轴呈大致水平的形态配置， 而将真空阀 14 配置 成真空阀 14 的长度方向的中心轴位于绝缘壳体 13 的长度方向的中心轴下方。此时， 真空 阀 14 的长度方向的中心轴以位于固定电极 15 的中心轴上下方且不与下侧的绝缘框 11b 接 触的形态配置。其他结构与实施方式 1 相同。
根据实施方式 6， 将绝缘壳体 13 以其长度方向的中心轴呈大致水平的形态配置， 而将真空阀 14 配置成真空阀 14 的长度方向的中心轴位于绝缘壳体 13 的长度方向的中心 轴下方。因此， 使绝缘壳体 13 内的真空阀 14 的上方的空间变大， 并使真空阀 14 的上方的 绝缘气体的容积变大。因此， 可得到能有效释放通电所产生的热的真空断路器 58。
实施方式 7
图 23 是实施方式 7 的气体绝缘开关装置的侧剖视图。另外， 图中的相同符号表示 相同或相当的部分而省略其说明。
如在实施方式 1 中所说明的那样， 图 23 所示的气体绝缘开关装置在内部收纳有真 空断路器 58。对这种真空断路器 58 采用在实施方式 1 至实施方式 6 所说明的真空断路器。
根据实施方式 7， 通过采用能在确保所需的机械强度的同时小型化的真空断路器， 从而也能使气体绝缘开关装置小型化。
另外， 以上实施方式所示的结构仅为本发明的一例， 也可以对实施方式 1 至实施 方式 7 进行任意组合。