JP2015023685A

JP2015023685A - スイッチギヤ

Info

Publication number: JP2015023685A
Application number: JP2013150235A
Authority: JP
Inventors: 雅詞澤田; Masashi Sawada; 菅井　大介; Daisuke Sugai; 大介菅井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-02-02
Also published as: BR102014017597A2; CN104299837A; KR20150010578A; US20150021298A1; SG10201404153PA

Abstract

【課題】投入、断路及び接地位置の３位置における停止位置の精度を良くし、絶縁性能の安定化を図る。【解決手段】スイッチギヤは、投入、断路及び接地位置に切換え可能な気中絶縁接地断路器６と、該気中絶縁接地断路器と電気的に接続され内部が真空の真空容器内で電流の投入及び遮断を行う真空バルブ５とを備え、前記気中絶縁接地断路器の操作装置は、モータの駆動力を、操作力伝達部を介して前記気中絶縁接地断路器に伝達し、前記操作力伝達部は、前記気中絶縁接地断路器の可動電極と連結固定された操作ロッドと、前記モータにより回転駆動されるシャフトと共に円弧運動するレバーと、該レバーと前記操作ロッドを連結する連結ピンと、前記レバーの円弧運動に伴って前記操作ロッドを動作させることによって前記連結ピンを駆動させて前記気中絶縁接地断路器の投入、断路及び接地位置を検出するリミットスイッチ２２とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明はスイッチギヤに係り、特に、投入、断路及び接地を気中絶縁によって行う気中絶縁接地断路器を備えているものに好適なスイッチギヤに関する。

投入、断路及び接地を気中絶縁によって行う気中絶縁接地断路器を備え、気中絶縁を採用しても小型化を実現できる従来のスイッチギヤの例として、特許文献１に記載されたものがある。

この特許文献１に記載されたスイッチギヤは、直線状に移動し、投入、断路及び接地の３位置に切換え可能な気中絶縁接地断路器と、内部が真空の真空容器内で電圧、電流の投入及び遮断を行う真空バルブと、前記気中絶縁接地断路器と前記真空バルブとを覆う固体絶縁物とを備え、前記気中絶縁接地断路器と前記真空バルブとが電気的に接続され、電圧、電流の投入及び遮断は前記真空バルブ内で行うことを特徴としている。

また、特許文献１に記載されたスイッチギヤの操作方法は、ケーブル等の高電圧回路への電圧、電流の投入は、前記気中絶縁接地断路器を導通後に前記真空バルブを投入することで行われ、電圧、電流の遮断は、前記気中絶縁接地断路器が導通している状態で前記真空バルブを遮断することで行われ、高電圧回路の断路は、電圧、電流が遮断された後、前記気中絶縁接地断路器を断路位置に切換えることで行われ、高電圧回路の接地は、高電圧回路が断路された後、前記気中絶縁接地断路器を接地位置に切換え、更に真空バルブを投入することで行われている。

特開２０１１−４１４０７号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のスイッチギヤの構成では、投入、断路及び接地の３位置の精度、つまり、投入、断路及び接地位置における接点間のギャップの精度が絶縁性能に影響するので、その接点間のギャップの精度を良くするための制御の検討が必要である。

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、投入、断路及び接地位置の３位置における停止位置の精度を良くし、絶縁性能の安定化を図ったスイッチギヤを提供することにある。

本発明のスイッチギヤは、上記目的を達成するために、直線状に移動し、投入、断路及び接地位置に切換え可能な気中絶縁接地断路器と、該気中絶縁接地断路器と電気的に接続され内部が真空の真空容器内で電流の投入及び遮断を行う真空バルブと、前記気中絶縁接地断路器及び真空バルブのそれぞれの可動電極に駆動力を与える操作装置とを備え、前記気中絶縁接地断路器及び真空バルブが固体絶縁物で一体に覆われていると共に、前記気中絶縁接地断路器の操作装置は、モータの駆動力を、操作力伝達部を介して前記気中絶縁接地断路器に伝達するスイッチギヤであって、前記操作力伝達部は、前記気中絶縁接地断路器の可動電極と連結固定された操作ロッドと、前記モータにより回転駆動されるシャフトと共に円弧運動するレバーと、該レバーと前記操作ロッドを連結する連結ピンと、前記レバーの円弧運動に伴って前記操作ロッドを動作させることによって前記連結ピンを駆動させて前記気中絶縁接地断路器の投入、断路及び接地位置を検出するリミットスイッチとを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、投入、断路及び接地位置の３位置における停止位置の精度を良くし、絶縁性能の安定化を図れるスイッチギヤを得ることができる。

本発明のスイッチギヤの実施例１を示す概略構成図である。本発明のスイッチギヤの実施例１における気中絶縁接地断路器の操作力伝達部の詳細を示す概略構成図である。本発明のスイッチギヤの実施例１における気中絶縁接地断路器の操作力伝達部の詳細を示す斜視図である。図３の正面図である。

以下、図示した実施例に基づいて本発明のスイッチイヤを説明する。

図１乃至図４に、本発明のスイッチギヤの実施例１である真空スイッチギヤを示す。

該図に示す如く、本実施例の真空スイッチギヤ１は、モールドスイッチ２と、操作装置３と、操作力伝達部４とから概略構成されている。以下、各々の詳細について説明する。

上述したモールドスイッチ２は、真空絶縁中での投入、遮断機能を有する真空バルブ５と、投入、断路及び接地機能を備えた３ポジション型の気中絶縁接地断路器６とが、エポキシ等の固体絶縁物２７で一体に覆われて形成され、しかも、真空バルブ５と気中絶縁接地断路器６は、フレキシブル導体１３により、電気的に接続されている。

気中絶縁接地断路器６の第１の固定電極７は、母線に接続される母線用モールドブッシング１０内の母線側導体（図示せず）と接続されている。また、気中絶縁接地断路器６の第２の固定電極８は、フレキシブル導体１３に接続されて、真空バルブ５側の可動導体１４と接続されている。更に、気中絶縁接地断路器６の第３の固定電極９は、接地されている。

また、気中絶縁接地断路器６の第１の固定電極７、第２の固定電極８及び第３の固定電極９は、それぞれ内周が同一円筒上に位置しており、この同一円筒に相当する形状の気中可動電極４３が、各固定電極の内周側を摺動するものである。気中可動電極４３は、絶縁部材から構成される気中絶縁操作ロッド６２に接続され、この気中絶縁操作ロッド６２は、操作装置３に繋がる操作ロッド６３と接続されている。

次に、真空バルブ５は、固定電極１１及びこれに対向する可動電極１２と、固定電極１１に接続される固定導体１９と、可動電極１２に接続される可動導体１４とを備えている。固定電極１１及び可動電極１２の周囲は、真空容器２０がアークの蒸気で汚損するのを防止すべく、アークシールド１８で覆われている。

真空バルブ５は、真空容器２０内が真空状態になっており、真空容器２０と可動導体１４との間にベローズ１５を設けることで、真空容器２０内の真空状態を保ったまま、可動導体１４が動作することを可能にしている。固定導体１９は、フィーダ導体３３と接続されており、フィーダ導体３３の先端は、絶縁モールドされたモールドブッシング１６となっている。また、フィーダ導体３３の途中には電圧検出器１７が接続されており、負荷側に供給される電圧を測定することを可能にしている。可動導体１４は、真空容器２０の外部で、上記した気中絶縁接地断路器６の第２の固定電極８と接続されるフレキシブル導体１３と接続されており、更に、絶縁部材から構成される真空バルブ５用の気中絶縁操作ロッド５２に接続されている。気中絶縁操作ロッド５２は、操作力伝達部４側に配置される真空バルブ５用の操作ロッド５３と接続されている。

そして、母線用モールドブッシング１０内の母線側導体（図示せず)、気中絶縁接地断路器６の第１の固定電極７、第２の固定電極８、真空容器２０、フィーダ導体３３及び気中絶縁操作ロッド５２、６２の周囲は、一体に絶縁モールドされている。一方、フレキシブル導体１３については、モールドしてしまうと、その可撓性を発揮できないので、モールドは行っていない。フレキシブル導体１３が可撓性を備えることで、可動導体１４が、気中絶縁接地断路器６の第２の固定電極８に接続されたまま、軸方向に動作することが可能となる。

次に、操作装置３について説明する。操作装置３は、気中絶縁接地断路器６用の操作器の役割を果たすモータ２５と、真空バルブ５用の操作器２６とを備えている。そして、モータ２５により気中絶縁接地断路器６内の気中可動電極４３に駆動力が、操作器２６により真空バルブ５内の可動電極１２に駆動力が、それぞれ発生させられる。

続いて、操作力伝達部４について説明する。操作力伝達部４は、真空バルブ５側と気中絶縁接地断路器６側に大別される。

先ず、真空バルブ５側の操作力伝達部４は、操作器２６に接続される操作器側ロッド５５と、この操作器側ロッド５５に接続される主レバー５０と、主レバー５０に接続される軸５１Ａと、この軸５１Ａに接続される三相レバー５１と、三相レバー５１に接続される三相の操作ロッド５３とを備えている。また、操作ロッド５３は、真空バルブ５側の気中絶縁操作ロッド５２に接続される。

次に、気中絶縁接地断路器６側の操作力伝達部４は、モータ２５の回転軸２５Ａに連結される１段目チェーン６５Ａと、この１段目チェーン６５Ａと噛み合って、モータ２５の回転エネルギーを軸６１Ａに伝達する１段目ギヤ６６Ａと、軸６１Ａに連結される２段目チェーン６５Ｂと、この２段目チェーン６５Ｂと噛み合って、軸６１Ａからの回転エネルギーをシャフト６１Ｂに伝達する２段目ギヤ６６Ｂと、シャフト６１Ｂに接続され、円弧運動を行う三相レバー６１と、この三相レバー６１に接続される三相の操作ロッド６３と、この操作ロッド６３と三相レバー６１を連結する連結ピン２１とを備えている。

更に、本実施例の気中絶縁接地断路器６側の操作力伝達部４には、モータ２５の回転運動を、１段目チェーン６５Ａ、１段目ギヤ６６Ａ、２段目チェーン６５Ｂ及び２段目ギヤ６６Ｂを介してシャフト６１Ｂに伝達され、このシャフト６１Ｂに連結されている三相レバー６１が円弧運動することに伴って操作ロッド６３を動作させることによって、連結ピン２１を駆動させて気中絶縁接地断路器６の投入、断路及び接地の各位置を検出する投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃを備えている。

この投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃは、三相レバー６１と操作ロッド６３が、連結ピン２１で連結されている連結部分の周囲を覆うように配置されているＵ字状のガイド金具２３に設置され、かつ、Ｕ字状のガイド金具２３の両側壁には、上下方向に延びる第１の楕円穴２３Ａが形成され、この第１の楕円穴２３Ａを連結ピン２１が上下方向に移動することで、気中絶縁接地断路器６の投入、断路及び接地位置に配置されている投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃと接触して、気中絶縁接地断路器の投入、断路及び接地位置を検出するものである。

また、三相レバー６１の先端部には、この三相レバー６１の長手方向に伸延する第２の楕円穴６１Ｃが形成されており、この第２の楕円穴６１Ｃを、三相レバー６１の円弧運動に伴って連結ピン２１が移動すると共に、該連結ピン２１が、第１の楕円穴２３Ａを上下方向に移動することで操作ロッド６３が上下動するようになっている。

更に、上述した投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃは、気中絶縁接地断路器６の投入及び接地位置にそれぞれ１個、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂは、気中絶縁接地断路器６の断路位置に２個設置されている。

即ち、気中絶縁接地断路器６の投入位置に設置されている投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａは、Ｕ字状のガイド金具２３の上方に、気中絶縁接地断路器６の断路位置に設置されている断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂは、Ｕ字状のガイド金具２３の中央の両側壁に、気中絶縁接地断路器６の接地位置に設置されている接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃは、Ｕ字状のガイド金具２３の下方に、それぞれ設置されているものである。

更に、気中絶縁接地断路器６の投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃが配置されている第１の楕円穴２３Ａ付近には、各リミットスイッチと一体のローラ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが設置されており、かつ、連結ピン２１がローラ２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃと接触することで、気中絶縁接地断路器の投入、断路及び接地位置の投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃを押し込み動作させるものである。

このような本実施例とすることにより、気中絶縁接地断路器６が投入、断路及び接地の各位置にあるとき、操作ロッド６３に取り付けた連結ピン２１が、投入位置では投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａを、断路位置では断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂを、接地位置では接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃを押し込むことで、それぞれの位置検出を行うことができる。

また、気中絶縁接地断路器６の投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃのうち、１つのリミットスイッチを押し込むと同時に、モータ２５にブレーキ指令を出すことで、モータ２５は停止する。

また、リミットスイッチのオンからブレーキ指令到達までの間は、モータ２５は動作し続け、連結ピン２１も動き続けるため、モータ２５より速度が遅い設計になっている減速ギヤにより回転速度を落とし、投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃのオンからブレーキ指令到達までの間に連結ピン２１が動く量を小さくすることで、投入、断路及び接地の各位置での停止位置を精度良く制御することができる。

また、連結ピン２１は、投入位置では下方向、断路位置では上下方向、接地位置では上方向に移動可能になっている。

また、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂは、上下両方向に連結ピン２１が通過可能なローラ式であるため、連結ピン２１が上⇒下及び下⇒上に動く時では、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂが押し込まれた時の連結ピン２１の位置が変わる。つまり、連結ピン２１が上から押し込まれる時と下から押し込まれる時では、ローラ２４Ｂを押し込む連結ピン２１の位置が変わる。そのため、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂは、上⇒下と下⇒上を、それぞれ別に検出するように２つを設置し、両方向で停止位置が一定になるよう制御するようにしている。

更に、連結ピン２１と投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃの横方向の位置関係によって、各リミットスイッチを押し込むタイミングが変化するため、Ｕ字状のガイド金具２３により、連結ピン２１と投入位置検出用リミットスイッチ２２Ａ、断路位置検出用リミットスイッチ２２Ｂ及び接地位置検出用リミットスイッチ２２Ｃの位置決め精度を良くすることができる。

以上説明したように、本実施例のスイッチギヤによれば、投入、断路及び接地位置の３位置における停止位置の精度を良くし、絶縁性能の安定化を図ることができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…真空スイッチギヤ、２…モールドスイッチ、３…操作装置、４…操作力伝達部、５…真空バルブ、６…気中絶縁接地断路器、７…第１の固定電極、８…第２の固定電極、９…第３の固定電極、１０…母線用モールドブッシング、１１…固定電極、１２…可動電極、１３…フレキシブル導体、１４…可動導体、１５…ベローズ、１６…モールドブッシング、１７…電圧検出器、１８…アークシールド、１９…固定導体、２０…真空容器、２１…連結ピン、２２Ａ…投入位置検出用リミットスイッチ、２２Ｂ…断路位置検出用リミットスイッチ、２２Ｃ…接地位置検出用リミットスイッチ、２３…ガイド金具、２３Ａ…第１の楕円穴、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ…ローラ、２５…モータ、２５Ａ…モータの回転軸、２６…操作器、２７…固体絶縁物、３３…フィーダ導体、４３…気中可動電極、５０…主レバー、５１、６１…三相レバー、５１Ａ、６１Ａ…軸、５２、６２…気中絶縁操作ロッド、５３、６３…操作ロッド、５５…操作器側ロッド、６１Ｂ…シャフト、６１Ｃ…第２の楕円穴、６５Ａ…１段目チェーン、６５Ｂ…２段目チェーン、６６Ａ…１段目ギヤ、６６Ｂ…２段目ギヤ。

Claims

直線状に移動し、投入、断路及び接地位置に切換え可能な気中絶縁接地断路器と、該気中絶縁接地断路器と電気的に接続され内部が真空の真空容器内で電流の投入及び遮断を行う真空バルブと、前記気中絶縁接地断路器及び真空バルブのそれぞれの可動電極に駆動力を与える操作装置とを備え、前記気中絶縁接地断路器及び真空バルブが固体絶縁物で一体に覆われていると共に、前記気中絶縁接地断路器の操作装置は、モータの駆動力を、操作力伝達部を介して前記気中絶縁接地断路器に伝達するスイッチギヤであって、
前記操作力伝達部は、前記気中絶縁接地断路器の可動電極と連結固定された操作ロッドと、前記モータにより回転駆動されるシャフトと共に円弧運動するレバーと、該レバーと前記操作ロッドを連結する連結ピンと、前記レバーの円弧運動に伴って前記操作ロッドを動作させることによって前記連結ピンを駆動させて前記気中絶縁接地断路器の投入、断路及び接地位置を検出するリミットスイッチとを備えていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１に記載のスイッチギヤにおいて、
前記リミットスイッチは、前記レバーと操作ロッドが前記連結ピンで連結されている連結部分の周囲を覆うように配置されているＵ字状のガイド金具に設置され、かつ、前記Ｕ字状のガイド金具の両側壁には上下方向に延びる第１の楕円穴が形成され、この第１の楕円穴を前記連結ピンが上下方向に移動することで、前記気中絶縁接地断路器の投入、断路及び接地位置に配置されている前記リミットスイッチと接触して前記気中絶縁接地断路器の投入、断路及び接地位置を検出することを特徴とするスイッチギヤ。
請求項２に記載のスイッチギヤにおいて、
前記レバーの先端部に、該レバーの長手方向に伸延する第２の楕円穴が形成され、該第２の楕円穴を、前記レバーの円弧運動に伴って前記連結ピンが移動すると共に、前記連結ピンが前記第１の楕円穴を上下方向に移動することで前記操作ロッドが上下動することを特徴とするスイッチギヤ。
請求項２又は３に記載のスイッチギヤにおいて、
前記リミットスイッチは、前記気中絶縁接地断路器の投入及び接地位置には１個、断路位置には２個設置されていると共に、前記気中絶縁接地断路器の投入、断路及び接地位置のリミットスイッチが配置されている前記第１の楕円穴付近にはローラが設置され、かつ、前記連結ピンが前記ローラと接触することで前記各位置のリミットスイッチを押し込むことを特徴とするスイッチギヤ。
請求項４に記載のスイッチギヤにおいて、
前記気中絶縁接地断路器の投入位置に設置されている前記リミットスイッチは、前記Ｕ字状のガイド金具の上方に、前記気中絶縁接地断路器の断路位置に設置されている前記リミットスイッチは、前記Ｕ字状のガイド金具の中央に、前記気中絶縁接地断路器の接地位置に設置されている前記リミットスイッチは、前記Ｕ字状のガイド金具の下方に、それぞれ設置されていることを特徴とするスイッチギヤ。
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のスイッチギヤにおいて、
前記気中絶縁接地断路器は、母線側に接続するブッシング側固定電極、前記真空バルブに接続する中間固定電極及び接地電位である接地側固定電極と、前記各固定電極と接触する可動電極とを備え、
前記各固定電極は、前記気中絶縁接地断路器内で直線状に位置しており、前記可動電極は、前記ブッシング側固定電極と接触時に母線側と導通した投入状態となり、前記ブッシング側固定電極との距離が、前記接地側固定電極より大きい位置で断路状態となり、前記接地側固定電極と接触することで接地電位となることを特徴とするスイッチギヤ。