DE102004001071A1

DE102004001071A1 - Gekapselte Schaltanlage

Info

Publication number: DE102004001071A1
Application number: DE102004001071A
Authority: DE
Inventors: Shinji Sato; Kenichi Koyama; Masahiro Arioka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2004-08-12
Also published as: KR100582809B1; KR20040066726A; TWI236030B; CN1320573C; US6927356B2; FR2850204A1; CN1518029A; JP2004220999A; US20040159635A1; TW200415659A

Abstract

Es wird eine gekapselte Schaltanlage bereitgestellt. Ein Schwingungsbetrag einer beweglichen Stromführungswelle und eines beweglichen Kontakts eines Unterdruckventils ist minimiert, eine Lastverlagerung auf der Kontaktfläche ist reduziert, und eine Reibungkraft an dem Abschnitt, der die bewegliche Stromführungswelle haltert, ist reduziert. Ein Unterdruckventil 2 ist in einem Gasbehälter 1 angeordnet, ein Ende einer beweglichen Stromführungswelle 9 ist integral mit einem beweglichen Kontakt 5 des Unterdruckventils 2 vorgesehen, und eine Kontaktdruckeinstellfeder 19 ist am anderen Ende der beweglichen Stromführungswelle 9 vorgesehen. Eine Betätigungsstange 17 ist angeordnet, die sich durch den Gasbehälter 1 erstreckt, ein Bewegungsmechanismusteil 18 ist außerhalb des Gasbehälters 1 an der Betätigungsstange 17 angebracht, ein Isolierstab 11 ist innerhalb des Gasbehälters 1 angebracht, und die Kontaktdruckeinstellfeder 19 ist mit dem Isolierstab 11 verbunden.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gekapselte Schaltanlage, bei der ein mit einem Paar Schaltkontakten versehenes Unterdruckventil und ein Bewegungsmechanismusteil zum Bewegen des Unterdruckventils in einem Gasbehälter angeordnet sind, der mit Isoliergas gefüllt ist.

Bisher wurden elektrische Leitungen durch einen Unterdruckleistungsschalter (wie er beispielsweise in der (ungeprüften) japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1997-147700 (Seiten 1 bis 5, 1 bis 7) offenbart ist) ein- und ausgeschaltet. Bei diesem herkömmlichen Unterdruckleistungsschalter, der in der (ungeprüften) japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1997-147700 offenbart ist, sind alle Teile wie Unterdruckventil, Isolierstab, Kontaktdruckeinstellfeder offen der Umgebungsluft ausgesetzt.

In solch einem Fall jedoch, bei dem alle Teile offen der Luft ausgesetzt (exponiert) sind, um eine vorbestimmte dielektrische Durchbruchspannung sicherzustellen, wird die gesamte Schaltanlage unvermeidbar groß, und oftmals setzen sich in der Luft vorhandene Feuchtigkeit und Fremdkörper an der Oberfläche des Isolierstabs ab. Im Ergebnis entsteht ein Problem wie eine Fehlfunktion durch die Abnahme des Widerstandswerts der Oberfläche des Isolierstabs.

Um es mit solch einem Problem aufzunehmen, kann ein Gedanke sein, die gesamte gekapselte Schaltanlage zu verkleinern, indem eine Gruppe elektrischer Schaltungsteile, welche eines der Teile ist, die den herkömmlichen Unterdruckleistungsschalter ausmachen, in einem Gasbehälter untergebracht und eine Abnahme des Isolierwiderstandswerts der Isolierstaboberfläche wirkungsvoll verhindert wird. Wird der erwähnte herkömmliche Unterdruckleistungsschalter in einen Gasbehälter eingebaut, wobei seine Form unverändert bleibt, kann eine gekapselte Schaltanlage, wie sie in 7 gezeigt ist, erhalten werden.

Mit Bezug auf 7 ist Bezugszahl 1 ein mit Isoliergas gefüllter . Gasbehälter, und Bezugszahl 2 ist ein Unterdruckventil, das im Gasbehälter 1 angeordnet und durch ein nicht gezeigtes Teil befestigt ist. Das Unterdruckventil 2 ist in seinem Gehäuse 3 mit einem feststehenden Schaltkontakt 4 und einem beweglichen Schaltkontakt 5 versehen, die ein Paar bilden. Bezugszahl 8 ist eine feststehende Stromführungswelle, die integral mit dem feststehenden Kontakt 4 des Unterdruckventils 2 vorgesehen ist, Bezugszahl 9 ist eine bewegliche Stromführungswelle, die integral mit dem beweglichen Kontakt 5 des Unterdruckventils 2 vorgesehen ist, und beide stromführenden Schäfte 8 und 9 erstrecken sich durch das Gehäuse 3 und stehen aus diesem hervor. Leitungen einer nicht gezeigten Hauptschaltung sind an die feststehende Stromführungswelle 8 angeschlossen, und andere Leitungen einer nicht gezeigten Hauptschaltung sind über einen flexiblen Leiter 10 an die bewegliche Stromführungswelle 9 angeschlossen.

Bezugszahl 11 ist ein Isolierstab, der an der anderen Endseite der beweglichen Stromführungswelle 9 befestigt ist. Dieser Isolierstab 11 überträgt eine Betätigungskraft von einem Betätigungsmechanismusteil 18, das später noch beschrieben wird, auf den beweglichen Kontakt 5 des Unterdruckventils 2 und isoliert elektrisch zwischen der Stromführungswelle 9 und einer Druckkontakteinstellfeder 19.

Bezugszahl 14 ist eine Lichtbogenabschirmung, die das Kontaktpaar 4, 5 abdeckt, und Bezugszahl 15 ist ein Führungsteil, das am Gehäuse 3 so ausgebildet ist, dass sich die bewegliche Stromführungswelle 9 durch das Führungsteil 15 erstreckt und von diesem gehaltert wird. Bezugszahl 16 ist ein Balg zum Aufrechterhalten der Luftdichtigkeit im Unterdruckventil 2.

Bezugszahl 17 ist eine Betätigungsstange, die so angeordnet ist, dass sie sich durch ein am Gasbehälter 1 ausgebildetes Führungsteil 20 erstreckt, und Bezugszahl 18 ist das Betätigungsmechanismusteil, das an der Betätigungsstange 17 außerhalb des Gasbehälters 1 vorgesehen ist. Bezugszahl 19 ist die Kontaktdruckeinstellfeder, die an der Betätigungsstange 17 innerhalb des Gasbehälters 1 angeordnet ist. Diese Kontaktdruckeinstellfeder 19 drückt den Kontakt 5 mit angemessenem Druck auf den Kontakt 4, um die Kontakte 4, 5 des Unterdruckventils 2 in einen geschlossenen Elektrodenzustand zu versetzen. Die Kontaktdruckeinstellfeder 19 ist mit dem erwähnten Isolierstab 11 verbunden.

Es ist festzuhalten, dass in dem Fall, bei dem die gekapselte Schaltanlage so aufgebaut ist, dass der herkömmliche Unterdruckleistungsschalter in unveränderter Form im Gasbehälter 1 angeordnet ist, der Isolierstab 11 direkt an der beweglichen Stromführungsstange 9 befestigt ist. Darüber hinaus ist bei diesem Aufbau die Kontaktdruckeinstellfeder 19 an der Betätigungsstange 17 befestigt, und die erwähnte Feder 19 ist mit dem Isolierstab 11 verbunden. Im Ergebnis wird die erwähnte bewegliche Stromführungswelle 9 einschließlich des Unterdruckventils 2 und der feststehenden Stromführungswelle 8 in einem Zustand gehalten, in dem sie mit einer hohen Spannung beaufschlagt wird. Dabei wird die Kontaktdruckeinstellfeder 19 durch den Isolierstab 11 isoliert und deshalb einschließlich der Betätigungsstange 17, dem Betätigungsmechanismusteil 18 und der Wandfläche des Gasbehälters 1 auf Massepotential gehalten.

Bei dem erwähnten Aufbau wird, wenn sich die Kontakte 4, 5 des Unterdruckventils 2 in einem geöffneten Elektrodenzustand befinden und das Betätigungsmechanismusteil 18 aus diesem Zustand heraus betätigt wird, um die Betätigungsstange 17 in der Zeichnung nach rechts anzutreiben, eine Antriebskraft über die Kontaktdruckeinstellfeder 19 und den Isolierstab 11 auf die bewegliche Stromführungswelle 9 übertragen. Im Ergebnis werden die Kontakte 4, 5 des Unterdruckventils 2 in den geschlossenen Elektrodenzustand versetzt. Deshalb fließt beispielsweise über die feststehende Stromführungswelle 8, die Kontakte 4, 5 des Unterdruckventils 2, die bewegliche Stromführungswelle 9 und den flexiblen Leiter 10 ein elektrischer Strom durch die Hauptschaltung. Wird andererseits das Betätigungsmechanismusteil 18 so betätigt, dass es die Betätigungsstange 17 in der Zeichnung nach links antreibt, werden die Kontakte 4, 5 des Unterdruckventils 2 in den geöffneten Elektrodenzustand versetzt, wodurch der durch die Hauptschaltung fließende Strom unterbrochen wird.

Die gekapselte Schaltanlage, die so aufgebaut ist, dass der herkömmliche Unterdruckleistungsschalter in unveränderter Form, wie in 7 gezeigt, im Gastank 1 angeordnet ist, wirft jedoch die folgenden Probleme auf.

Und zwar liegt ein Ende der Betätigungsstange 17 auf dem Betätigungsmechanismusteil 18 und das andere Ende auf dem Führungsteil 20 des Gasbehälters 1 auf, deshalb schwingt die Betätigungsstange 17, die auf zwei solchen Punkten aufliegt, kaum vertikal entlang der zur Wellenrichtung senkrechten Richtung.

Andererseits liegt die bewegliche Stromführungswelle 9 nur mit ihrer Mitte auf dem Führungsteil 15 auf, das am Gehäuse 3 des Unterdruckventils 2 ausgebildet ist, und der bewegliche Kontakt 5 ist dem feststehenden Kontakt 4 auf einer Endseite der beweglichen Stromführungswelle 9 zugewandt, und das andere Ende der beweglichen Stromführungswelle 9 ist über den Isolierstab 11 mit der nachgiebigen Kontaktdruckeinstellfeder 19 verbunden. Aufgrund eines solchen Aufbaus können die Teile vom Isolierstab 11 über die bewegliche Stromführungswelle 9 bis zum beweglichen Kontakt 5 insgesamt einfach entlang der zur Wellenrichtung senkrechten Richtung schwingen, wobei das Führungsteil 15 des Unterdruckventils 2 als Auflagepunkt wirkt. Da eine Länge L2 vom Isolierstab 11 zum beweglichen Kontakt 5 länger ist, schwingen die Teile insgesamt mehr.

Wie vorstehend beschrieben, besteht, wenn der Schwingungsbetrag der Teile vom Isolierstab 11 über die bewegliche Stromführungswelle 9 bis zum beweglichen Kontakt 5 insgesamt hoch ist, eine Zunahme bei der Lastverlagerung auf der Oberfläche der Kontakte 4, 5 des Unterdruckventils 2 und eine Zunahme bei der Reibungskraft am Führungsteil 15, auf dem die Stromführungswelle 9 gehaltert ist. Die Zunahme bei der Lastverlagerung verursacht eine Zunahme beim Kontaktwiderstand auf der Oberfläche der Kontakte 4, 5 des Unterdruckventils 2, was gegebenenfalls zu einem Energieverlust führt. Wenn die Reibungskraft am Führungsteil 15 zunimmt, ist eine größere Betätigungskraft für das Betätigungsmechanismusteil 18 erforderlich, was einem glatten Betrieb im Wege steht.

Wird die bewegliche Stromführungswelle 9 von der Länge her kürzer ausgelegt, verkürzt sich auch die Länge L2 vom Isolierstab 11 zum beweglichen Kontakt 5, und es ist möglich, den Schwingungsbetrag zu senken. Im gegenwärtigen Aufbau müssen jedoch der flexible Leiter 10 und verschiedene nicht gezeigte Teile in der Mitte der beweglichen Stromführungswelle 9 befestigt werden. Während für diese Teile ein Bauraum sichergestellt ist, ist eine große Abnahme bei der Länge der beweglichen Stromführungswelle 9 nicht immer leicht zu erzielen, womit eine Grenze bei der Verkürzung besteht.

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend erörterten Probleme zu lösen, und sie hat zur Aufgabe, eine gekapselte Schaltanlage bereitzustellen, bei der ein Schwingungsbetrag einer beweglichen Stromführungswelle und eines beweglichen Kontakts eines Unterdruckventils minimiert ist, eine Lastverlagerung auf der Oberfläche der Kontakte reduziert ist,' und eine Reibungskraft an dem Abschnitt, an dem die bewegliche Stromführungswelle gehaltert ist, reduziert ist.

Um die vorstehende Aufgabe zu erfüllen, ist in einer erfindungsgemäßen gekapselten Schaltanlage ein mit einem Paar von Schaltkontakten versehenes Unterdruckventil in einem mit Isoliergas gefüllten Behälter angeordnet; eine Endseite einer beweglichen Stromführungswelle ist integral mit einem beweglichen Kontakt des erwähnten Unterdruckventils gekoppelt; und eine Kontaktdruckeinstellfeder ist auf der anderen Endseite dieser Stromführungswelle angeordnet. Eine Betätigungsstange ist angeordnet, die sich durch den erwähnten Gasbehälter erstreckt; ein Betätigungsmechanismusteil, das den Schaltvorgang des Unterdruckventils bewerkstelligt, ist an der erwähnten, außerhalb des Gasbehälters befindlichen Betätigungsstange angebracht; ein Isolierstab ist an der erwähnten, innerhalb des Gasbehälters befindlichen Betätigungsstange angebracht; und der erwähnte Isolierstab isoliert elektrisch zwischen der Betätigungsstange und der erwähnten Kontaktdruckeinstellfeder; und die erwähnte Kontaktdruckeinstellfeder ist mit dem erwähnten Isolierstab verbunden.

Bei der gekapselten Schaltanlage des obigen Aufbaus befinden sich nur die bewegliche Stromführungswelle und der bewegliche Kontakt ohne Isolierstab an der Unterdruckventilseite der nachgiebigen Kontaktdruckeinstellfeder. Deshalb ist die Länge der Teile von der beweglichen Stromführungswelle bis zum beweglichen Kontakt insgesamt verkürzt. Im Ergebnis ist ein Schwingungsbetrag der beweglichen Stromführungswelle und des beweglichen Kontakts des Unterdruckventils minimiert, eine Lastverlagerung auf der Oberfläche der Kontakte ist reduziert, und eine Reibungskraft an dem Abschnitt, an dem die bewegliche Stromführungswelle gehaltert ist, ist reduziert.

Bei der erfindungsgemäßen gekapselten Schaltanlage ist der Isolierstab an der Betätigungsstange befestigt, und die Kontaktdruckeinstellfeder ist direkt an einem Ende der beweglichen Stromführungswelle angebracht. Deshalb befinden sich nur die bewegliche Stromführungswelle und der bewegliche Kontakt an der Unterdruckventilseite der Kontaktdruckeinstellfeder. Folglich ist die Länge der Teile von einer Endseite der beweglichen Stromführungswelle zum beweglichen Kontakt insgesamt verkürzt. Im Ergebnis ist nicht nur die Schaltanlage weiter verkleinert, sondern auch der Schwingungsbetrag der beweglichen Stromführungswelle und des beweglichen Kontakts des Unterdruckventils ist minimiert, und eine Lastverlagerung auf der Oberfläche der Kontakte ist reduziert. Deshalb ist ein Energieverlust zwischen den Kontakten gesenkt. Darüber hinaus ist eine Reibungskraft an dem Abschnitt, an dem die bewegliche Stromführungswelle gehaltert ist, reduziert, und folglich kann das Betätigungsmechanismusteil mit einer geringen Betätigungskraft betätigt werden, was zu einer mit Leichtigkeit verbesserten Betriebsleistung führt.

1 ist eine schematische Anlageansicht, die eine gekapselte Schaltanlage nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau in der Nähe eines Isolierstabs zeigt, der aus der gekapselten Schaltanlage von 1 herausgenommen wurde.
3 ist ein Kennliniendiagramm, das ein Verhältnis zwischen der am in 2 gezeigten Isolierstab ausgebildeten Isolationsbarriere und der dielektrischen Durchbruchspannung zeigt.
Die 4(a) und (b) sind jeweils Vorderansichten, die einen Zustand zeigen, bei dem ein Außendurchmesser einer Federhalteplatte zum Andrücken einer Kontaktdruckeinstellfeder gegenüber dem Außendurchmesser der am Isolierstab ausgebildeten Isolationsbarriere verändert ist.
5 ist eine graphische Kennliniendarstellung, die ein Verhältnis zwischen der dielektrischen Durchbruchspannung und dem Außendurchmesser der Federhalteplatte zeigt, wenn der Außendurchmesser der Federhalteplatte der am Isolierstab angeordneten Kontaktdruckeinstellfeder verändert wird.
6 ist eine Schnittansicht, die eine Abwandlung des Isolierstabs zeigt.
7 ist eine Schemaansicht, bei der eine gekapselte Schaltanlage aufgebaut ist, indem ein herkömmlicher Unterdruckleistungsschalter, in unveränderter Form in einem Gasbehälter angeordnet ist.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Ausführungsform 1.
1 ist eine Schemaansicht, die einen Aufbau einer gekapselten Schaltanlage nach Ausführungsform 1 der Erfindung zeigt, und 2 ist eine Schnittansicht, die den Abschnitt in der Nähe eines Isolierstabs herausnimmt. Dieselben Bezugszahlen bezeichnen gleiche, in 7 gezeigte Komponenten.
Die gekapselte Schaltanlage nach dieser Ausführungsform 1 weist einen Gasbehälter 1 auf, und dieser Gasbehälter 1 ist mit einem Isoliergas gefüllt. In diesem Beispiel ist der Gasbehälter mit Isoliergas gefüllt, welches unbehandelte Umgebungsluft bei einem beliebigen Druck in einem Bereich von 0,1 bis 0,30 MPa. abs. ist.
Ein Unterdruckventil 2 ist im Gasbehälter 1 angeordnet und durch ein nicht gezeigtes Teil befestigt. Dieses Unterdruckventil 2 ist mit einem feststehenden Schaltkontakt 4 und einem beweglichen Schaltkontakt 5 ausgestattet, die in einem Gehäuse 3 ein Paar bilden. Ein Ende einer feststehenden Stromführungswelle 8 ist integral mit dem feststehenden Kontakt 4 des Unterdruckventils 2 vorgesehen, und eine Endseite einer beweglichen Stromführungswelle 9 ist integral mit dem beweglichen Kontakt 5 vorgesehen. Beide Stromführungswellen 8 und 9 erstrecken sich durch das Gehäuse 3 und springen von diesem vor. Eine Leitung einer nicht gezeigten Hauptschaltung ist an die feststehende Stromführungswelle 8 angeschlossen, und eine Leitung einer nicht gezeigten Hauptschaltung ist über einen flexiblen Leiter 10 an die bewegliche Stromführungswelle 9 angeschlossen.
Darüber hinaus ist eine Kontaktdruckeinstellfeder 19 an der anderen Endseite der beweglichen Stromführungswelle 9 angebracht und drückt den Kontakt 4 mit angemessenem Druck auf den Kontakt 5, wenn sich die Kontakte 4, 5 des Unterdruckventils 2 im geschlossenen Elektrodenzustand befinden. Bezugszahl 14 ist eine Lichtbogenabschirmung, die das Paar Kontakte 4, 5 abdeckt, und Bezugszahl 15 ist ein Führungsteil, das so am Gehäuse 3 ausgebildet ist, dass sich die bewegliche Stromführungswelle 9 sowohl durch das Führungsteil 15 erstreckt als auch von diesem Führungsteil 15 gehaltert wird. Bezugszahl 16 ist ein Balg zum Aufrechterhalten der Luftdichtigkeit im Unterdruckventil 2.
Eine Betätigungsstange 17 ist so angeordnet, dass sie sich durch ein am Gasbehälter 1 ausgebildetes Führungsteil 20 erstreckt, und ein Balg zum Aufrechterhalten der Luftdichtigkeit im Gasbehälter 1 ist am Führungsteil 20 angebracht. Ein Betätigungsmechanismusteil 18 zum Bewerkstelligen des Schaltvorgangs des Unterdruckventils 2 ist außerhalb des Gasbehälters 1 an der Betätigungsstange 17 befestigt, und ein Isolierstab 11 ist innerhalb des Gasbehälters 1 an der Betätigungsstange 17 befestigt. Dieser Isolierstab 11 überträgt eine Betätigungskraft vom Betätigungsmechanismusteil 18 auf den beweglichen Kontakt 5 des Unterdruckventils 2 und isoliert elektrisch zwischen dieser Betätigungsstange 17 und der Kontaktdruckeinstellfeder 19. Der Isolierstab 11 ist mit der Kontaktdruckeinstellfeder 19 verbunden.
In dieser Ausführungsform 1 ist die Kontaktdruckeinstellfeder 19 direkt an der beweglichen Stromführungswelle 9 angebracht, und der Isolierstab 11 ist an der Betätigungsstange 17 befestigt. Von der Seite des Unterdruckventils 2 aus zur Seite des Betätigungsmechanismusteil 18 hin gesehen, wird klar, dass die Kontaktdruckeinstellfeder 19 und der Isolierstab 11 im Vergleich zu denjenigen des in 7 gezeigten Aufbaus in umgekehrter Reihenfolge angeordnet sind. Deshalb wird kontinuierlich eine hohe Spannung (eine handelsüblich verfügbare Wechselspannung) an die Kontaktdruckeinstellfeder 19 zusammen mit der beweglichen Stromführungswelle 9, dem Unterdruckventil 2 und der feststehenden Stromführungswelle 8 angelegt. Andererseits werden die Betätigungsstange 17, das Betätigungsmechanismusteil 18 und die Wandfläche des Gasbehälters 1 auf Massepotential gehalten.
Die Kontaktdruckeinstellfeder 19 ist nachgiebig. Dementsprechend ist, was den Abschnitt von dieser Kontaktdruckeinstellfeder 19 zum beweglichen Kontakt 5 des Unterdruckventils 2 in der rechten Hälfte der Zeichnung anbelangt, die gesamte Länge der Teile vom Isolierstab 11 ab, der mit der Kontaktdruckeinstellfeder 19 in Kontakt ist, über die bewegliche Stromführungswelle 9 bis hin zum beweglichen Kontakt 5 in dem in 7 gezeigten Aufbau eine Länge L2. Andererseits ist die Gesamtlänge der Teile von der beweglichen Stromführungswelle 9 ab, die mit der Kontaktdruckeinstellfeder 19 in Kontakt ist, bis hin zum beweglichen Kontakt 5, in dieser Ausführungsform 1 eine Länge L1. Da in dieser Ausführungsform 1 der Isolierstab 11 nicht auf der rechten Seite der nachgiebigen Kontaktdruckeinstellfeder 19 angeordnet ist, ist der Schwingungsbetrag der beweglichen Stromführungswelle 9 und des beweglichen Kontakts 5 des Unterdruckventils 2 um L2 > L1 reduziert.
Im Ergebnis ist eine Lastverlagerung auf den Oberflächen der Kontakte 4, 5 des Unterdruckventils 2 reduziert und der Kontaktwiderstand der Kontakte 4, 5 ist ebenfalls reduziert, was gegebenenfalls zu einer Abnahme des Widerstandsverlusts beim Anlegen von Energie führt. Darüber hinaus ist eine Reibungskraft am Führungsteil 15 reduziert, an dem die bewegliche Stromführungswelle 9 gehaltert ist, und folglich wird es möglich, das Betätigungsmechanismusteil 18 selbst mit geringer Betätigungskraft in praktischen Betrieb zu nehmen.
Wird ein Unterdruckleistungsschalter so aufgebaut, dass der Isolierstab 11 der Umgebungsluft ausgesetzt ist, wie in der vorerwähnten (ungeprüften) japanischen Patentanmeldung Nr. 1997-147700 offenbart wurde, besteht die Möglichkeit, dass sich Luftfeuchtigkeit und Fremdkörper, die in der Luft enthalten sind, an der Oberfläche des Isolierstabs 11 festsetzen, wodurch sich der Isolierwiderstand verschlechtert.
Andererseits ist bei der gekapselten Schaltanlage nach dieser Ausführungsform 1 der Isolierstab 11 im Gasbehälter 1 untergebracht, und es besteht im Wesentlichen keine Möglichkeit, dass sich Feuchtigkeit und Fremdkörper am Isolierstab 11 festsetzen. Es ist deshalb nicht notwendig, irgendeine spezielle Vorsorge im Hinblick auf Aufrechterhaltung des Oberflächenisolierwiderstands zu treffen. Anders ausgedrückt ist es, was den Isolierstab 11 der gekapselten Schaltanlage betrifft, möglich, das Augenmerk ausschließlich auf eine Verbesserung der dielektrischen Durchbruchspannung zwischen Hoch- und Niederspannung zu legen. Vom vorstehenden Standpunkt her nimmt diese Ausführungsform für den Isolierstab 11 einen in 2 gezeigten Aufbau an.
Der Isolierstab 11 in dieser Ausführungsform 1 besteht aus einem nichtleitenden Werkstoff wie Epoxid- oder Polyesterharz, und ein hoch spannungsseitiger Leiter 24 aus Metall ist integral in diesem Isolierstab 11 auf der Oberseite in dessen Mittelachse eingebettet. Darüber hinaus ist eine niederspannungsseitige Verbindungsstange 30 aus Metall, die integral mit der erwähnten Betätigungsstange 17 verbunden ist, integral im Isolierstab 11 auf dessen Unterseite eingebettet.
Eine umlaufende Nut 11a mit einer vorbestimmten Tiefe H1 ist am oberen Abschnitt des Isolierstabs 11 konzentrisch mit dem hochspannungsseitigen Leiter 24 ausgebildet, und die Außenseite dieser umlaufenden Nut 11a ist so ausgebildet, dass sie als zylindrisches Isolierbarrierenteil 11b dient. Dementsprechend hat dieses Isolierbarrierenteil 11b eine Höhe H1, die gleich der erwähnten Tiefe H1 ist. Die umlaufende Nut 11a zur Ausbildung des Isolierbarrierenteils 11b mündet nach oben, dies ruft jedoch keine Probleme hervor, weil der ganze Isolierstab 11 ja im Gasbehälter 1 untergebracht ist und im Wesentlichen keine Möglichkeit besteht, dass sich Feuchtigkeit oder Fremdkörper am Isolierstab 11 ansetzen. Darüber hinaus ist ein Falz (Falzteil) 11c zum Sicherstellen einer langen Kriechstrecke zur Isolierung vom Isolierbarrierenteil 11b zur Betätigungsstange 17 am unteren Abschnitt des Isolierstabs 11 ausgebildet.
Die Kontaktdruckeinstellfeder 19 ist in der erwähnten umlaufenden Nut 11a angeordnet. Darüber hinaus ist eine Federführung 25 auf einer Innenwandfläche der umlaufenden Nut 11a angeordnet, um zu verhindern, dass sich der Isolierstab 11 aufgrund der Positionierungs- und Federwirkungskraft der Kontaktdruckeinstellfeder 19 verformt oder einreißt. Darüber hinaus ist eine Federhalteplatte 26 an einem oberen Ende der Kontaktdruckeinstellfeder 19 angeordnet, um die vorgenannte Feder 19 bei einer vorbestimmten Länge zu halten und eine angemessene Federwirkungskraft zu erzeugen. Die Federhalteplatte 26 ist mit einem Schraubenbolzen 29 zusammen mit einem inneren Befestigungsteil 27 und einem äußeren Befestigungsteil 28 am hochspannungsseitigen Leiter 24 angeschraubt und daran befestigt. Darüber hinaus ist das andere Endteil einer hochspannungsseitigen Verbindungsstange 31, die integral mit der erwähnten beweglichen Stromführungswelle 9 verbunden ist, mit dem äußeren Befestigungsteil 28 verschraubt.
3 zeigt Ergebnisse der Messung der dielektrischen Durchbruchspannung Vb in der Umgebungsluft in dem Fall, bei dem die Höhe H1 des Isolierbarrierenteils 11b des wie in 2 gezeigt aufgebauten Isolierstabs 11 in drei Stufen verändert wird.
Aus 3 wird klar, dass die Durchbruchspannung 150 kV beträgt, wenn die Höhe H1 des Isolierbarrierenteils 11b 5 mm beträgt, und die Durchbruchspannung 200 kV überschreitet, wenn die Höhe H1 18 mm beträgt. Beträgt die Höhe H1 33 mm, ist die Durchbruchspannung fast gleich derjenigen wie bei 18 mm, was bedeutet, dass die dielektrische Durchbruchspannung so gesättigt ist, dass sie auf einem festen Wert bleibt. Ein starkes elektrisches Feld entsteht an einem Ende der Federhalteplatte 26, welches eine elektrische Entladung vom Ende der Federhalteplatte 26 induzieren kann. Eine Entstehung der elektrischen Entladung ist jedoch eingeschränkt, und die dielektrische Durchbruchspannung steigt unter der Bedingung, dass die Höhe H1 des Isolierbarrierenteils 11b auf einen. angemessenen Wert eingestellt ist. Obwohl der Vorteil, das Isolierbarrierenteil 11b anzuordnen, auch dann zu erkennen ist, wenn H1 weniger als 20 mm beträgt, legen die in 3 gezeigten Ergebnisse nahe, dass die Höhe H1 vorzugsweise nicht weniger als 20 mm betragen sollte.
Auf diese Weise wird, wenn das Isolierbarrierenteil 11b so eingestellt wird, dass es nicht weniger als 20 mm in der Höhe H1 beträgt, die Durchbruchspannungsleistung des Isolierstabs 11 merklich verbessert. Deshalb wird durch den Isolierstab 11 selbst dann eine ausreichende Durchbruchspannung gewährleistet, wenn die Kontaktdruckeinstellfeder 19 direkt an der beweglichen Stromführungswelle 9 angebracht ist.
4(a) zeigt einen Fall, bei dem allein der Außendurchmesser der Federhalteplatte 26 so verändert wird, dass er größer als der Innen durchmesser des Isolierbarrierenteils 11b ist. 4(b) zeigt einen anderen Fall, bei dem der Außendurchmesser der Federhalteplatte 26 so verändert ist, dass er kleiner ist als der Innendurchmesser des Isolierbarrierenteils 11b. 5 zeigt Ergebnisse der Messung der Durchbruchspannung Vb in der Luft, wenn der Außendurchmesser der Federhalteplatte 26 wie in den 4(a) und (b) gezeigt verändert wird. In diesem Beispiel beträgt die Höhe H1 des Isolierbarrierenteils 11b 20 mm.
Aus 5 wird klar, dass die Durchbruchspannung höher ist, wenn der Außendurchmesser der Federhalteplatte 26 kleiner ist als der Innendurchmesser des Isolierbarrierenteils 11b. Und zwar, weil dann, wenn der Außendurchmesser der Federhalteplatte 26 größer ist als der Innendurchmesser des Isolierbarrierenteils 11b, leicht eine elektrische Entladung vom Ende der Federhalteplatte 26 stattfindet und sich keine ausreichende Barrierenwirkung entfaltet. Hingegen findet eine elektrische Entladung vom Ende der Federhalteplatte 26 dann nicht einfach statt, wenn der Außendurchmesser der Federhalteplatte 26 kleiner ist als der Innendurchmesser des Isolierbarrierenteils 11b.
Auf diese Weise wird die Durchbruchspannungsleistung des Isolierstabs 11 dadurch merklich verbessert, dass der Außendurchmesser der Federhalteplatte 26 kleiner ist als der Innendurchmesser des Isolierbarrierenteils 11b. Im Ergebnis kann eine ausreichende Durchbruchspannung durch den Isolierstab 11 selbst dann zusammen mit den Vorteilen, die erzielt werden, indem die Höhe H1 des Isolierbarrierenteils 11b angemessen eingestellt wird, gewährleistet werden, wenn die Kontaktdruckeinstellfeder 19 direkt an der beweglichen Stromführungswelle 9 angebracht ist.
Basierend auf der vorstehenden Ausführungsform 1 können folgende Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden:

(1) Der Isolierstab 11 in der vorstehenden Ausführungsform 1 besitzt einen Falz 11c, der an einem Abschnitt in der Nähe der mit der Betätigungsstange 17 verbundenen niederspannungsseitigen Verbindungsstange 30 ausgebildet ist. Soll der Isolierstab 11 eine hohe Durchbruchspannung aufweisen, sollte solch ein Falz 11c vorzugsweise im Hinblick auf das Sicherstellen einer langen Kriechstrecke zur Isolierung vorgesehen werden. Es ist auch möglich, die Ausbildung solch eines Falzes 11c dann wegzulassen, wenn keine sehr hohe Durchbruchspannung erforderlich ist. Ein Weglassen der Ausbildung des Falzes 11c ermöglicht es, den Aufbau und die Herstellung des Isolierstabs 11 problemlos zu vereinfachen.
(2) Außer der Gestaltung des in 2 gezeigten Isolierstabs 11, lässt sich auch eine andere, in 6 gezeigte Gestaltung anwenden. Der in 6 gezeigte Isolierstab 11 ist so angeordnet, dass sich eine Höhe H2 des Isolierbarrierenteils 11b in der Wellenrichtung über der Stelle erstreckt, an der die Federhalteplatte 26 angebracht ist. Deshalb sind bei diesem Aufbau sowohl die Kontaktdruckeinstellfeder 19 als auch die Federhalteplatte 26 im Isolierbarrierenteil 11b angeordnet. Indem dieser Aufbau verwendet wird, ist der Großteil des Abschnitts, auf den eine Hochspannung angelegt wird und auf dem eine elektrische Entladung stattfindet, mit dem Isolierbarrierenteil 11b bedeckt und im Ergebnis wird die Durchbruchspannungsleistung umso mehr verbessert.
(3) Obwohl in der vorstehenden Ausführungsform 1 der Balg 21 verwendet wird, um die Luftdichtigkeit des an der Wandfläche des Gasbehälters 1 ausgebildeten Führungsteils 20 sicherzustellen, ist auch vorzuziehen, einen Aufbau anzunehmen, bei dem ein O-Ring am Führungsteil 20 eingebaut wird.
(4) Obwohl in der vorstehenden Ausführungsform 1 unbehandelte, unter Druck stehende Luft als Isoliergas verwendet wird, mit dem der Gasbehälter 1 dieser gekapselten Schaltanlage befüllt ist, ist auch vorzuziehen, irgendeine Umgebungsluft, wobei deren Wasser und/oder Staub entfernt ist, Stickstoffgas, ein Gemisch aus Sauerstoff- und Stickstoffgas, und ein Gemisch aus Kohlenstoff- und Stickstoffgas zu verwenden. In diesem Fall liegt der Gasdruck bei jedem beliebigen Wert in einem Bereich von 0,1 bis 0,30 MPa. abs. Alle diese Gase haben keine oder nur eine vernachlässigbare Auswirkung auf den Treibhauseffekt, und sie eignen sich aufgrund ihrer sogenannten globalen Umweltfreundlichkeit. Die Verwendung elektronegativen Gases wie SF₆ (Schwefelhexafluorid), c-C₄F₈, C₂F₆ oder C₃F₈ führt im Vergleich zur vorstehend beschriebenen Luft etc. zu einer Verbesserung bei der Durchbruchspannungsleistung der gekapselten Schaltanlage und weist den Vorteil auf, dass eine hochzuverlässige gekapselte Schaltanlage erhalten wird. Darüber hinaus bringt die Minimierung der Einwirkung auf den Treibhauseffekt durch das Mischen des vorstehenden elektronegativen Gases mit Stickstoffgas oder Luft den Vorteil mit sich, dass eine geeignete Durchbruchspannung und Umweltfreundlichkeit aufrechterhalten wird.
(5) Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den in der vorstehenden Ausführungsform 1 beschriebenen Aufbau beschränkt und selbstverständlich können verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne dass dabei der Rahmen der Erfindung verlassen würde.

BEZUGSZEICHENLISTE

Claims

Gekapselte Schaltanlage mit: einem Unterdruckventil (2), das mit einem Paar von Schaltkontakten (4), (5) versehen und in einem mit Isoliergas gefüllten Gasbehälter (1) angeordnet ist; einer beweglichen Stromführungswelle (9), von der eine Endseite integral mit einem beweglichen Kontakt (5) des Unterdruckventils (2) gekoppelt ist; einer Kontaktdruckeinstellfeder (19), die an der anderen Endseite der beweglichen Stromführungswelle (9) angeordnet ist; einer Betätigungsstange (17), die so angeordnet ist, dass sie sich durch den Gasbehälter (1) erstreckt; einem Betätigungsmechanismusteil (18), das den Schaltvorgang des Unterdruckventils (2) durchführt und an der außerhalb des Gasbehälters (1) befindlichen Betätigungsstange (17) angebracht ist; einem Isolierstab (11), der an der innerhalb des Gasbehälters (1) befindlichen Betätigungsstange (17) angebracht ist; und der Isolierstab (11) elektrisch zwischen der Betätigungsstange (17) und der Kontaktdruckeinstellfeder (19) isoliert; wobei die Kontaktdruckeinstellfeder (19) mit dem Isolierstab (11) verbunden ist.
Gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 1, bei der ein Isolierbarrierenteil (11b), das einen Teil des oder den gesamten Außenumfang der Kontaktdruckeinstellfeder (19) bedeckt, integral auf dem Isolierstab (11) ausgebildet ist.
Gekapselte Schaltanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Federhalteplatte (26), um die Kontaktdruckeinstellfeder (19) zu verkürzen und auf einer vorbestimmten Länge zu halten, am Isolierstab (11) angebracht ist, und der Außendurchmesser der Federhalteplatte (26) kleiner ist als der Innendurchmesser des am Isolierstab (11) ausgebildeten Isolierbarrierenteils (11b).
Gekapselte Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Gasbehälter (1) mit dem Isoliergas unter einem Druck von 0,1 bis 0,30 MPa. abs. gefüllt ist, und das Isoliergas aus unbehandelter Luft, Luft, aus der Wasser und/oder Staub entfernt wurde, Stickstoffgas, einem Gemisch aus Sauerstoff- und Stickstoffgas und einem Gemisch aus Kohlendioxid- und Stickstoffgas besteht.
Gekapselte Schaltanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Gasbehälter (1) mit dem Isoliergas unter einem Druck von 0,1 bis 0,30 MPa. abs. gefüllt ist, und das Isoliergas aus SF₆ (Schwefelhexafluorid), c-C₄F₈, C₂F₆ oder C₃F₈ gemischt mit Stickstoffgas oder Luft besteht.