JP4710663B2 - 多相開閉器 - Google Patents

Description

本発明は、高圧回路に対して接続、切離しが可能な断路手段を備えるガス絶縁計器用変圧器に関するものである。

ガス絶縁計器用変圧器（以下、「ガスＶＴ」と言う。）は、ガス絶縁開閉装置（以下「ＧＩＳ」と言う。）に接続して高圧回路の電圧変成を行うが、ＧＩＳの直流及び交流耐電圧試験時等には、高圧回路から切離す必要がある。このため、ガスＶＴは、高圧回路に対して接続、又は、切離しを行うための断路手段を備える必要がある。

従来の断路手段を備えるガスＶＴについて、図１、２（特許文献１）を用いて説明する。図１は、従来のガスＶＴの内部構造を示す側面図、図２は、図１に示す従来のガスＶＴのＡ−Ａ線断面図である。絶縁ガスを充填した容器１内に導入された高圧導体４の端部には、高圧端子８が設けられ、これらの高圧端子８は、それぞれ電圧変性要素２の高圧側端部７の接続導体９に対向して配置される。接続導体９を容器１底板外側に位置している操作装置１０から容器１内に気密導入した絶縁棒１１と連結することにより、容器１の外部から絶縁棒１１を上下方向に移動させることにより、接続導体９と、高圧端子８との接続及び切離しを行う。

特開２００２−３１３６５３号公報

上記の特許文献１に記載された従来の断路手段を備えるガスＶＴにおいては、高圧側端部７及び高圧端子８は、容器１の上位に位置しており、操作装置１０は、容器１底部外側に位置している。このため、操作装置１０から高圧端子８まではかなり離れており、操作装置１０からの操作力を高圧端子８側に伝達する絶縁棒１１は長大化している。しかも、三相の電圧変成要素２の各相間に絶縁棒１１を配置するので、絶縁距離を十分に確保しなくてはならず、容器１の大形化及び重量化を招いていた。

また、ガスＶＴをＧＩＳに対して水平に取り付ける場合、操作装置１０から接続導体９まで距離Ｌがあるため、絶縁棒１１の容器１底部気密導入部１１Ｃ部に、接続導体９と絶縁棒１１の自重×距離Ｌのモーメントアーム力が掛かることになり、その力に対して変形しない絶縁棒１１を設計すると、絶縁棒１１が大径化し、合わせて操作装置１０も大形化しコストアップに繋がる。

本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、多相交流の各相の高圧導体に接続した複数の高圧端子と、各高圧端子に対向配置し、かつ、高電圧接続用端子を有する複数の電圧変成要素と、高圧端子と高電圧接続用端子間に、各高圧端子及び各高電圧接続用端子接続用の複数の可動接続導体を有する絶縁フレームと、絶縁フレームを円周方向に回転させて、各可動接続導体を、各高圧端子及び各高電圧接続用端子に接触、又は、開離させる駆動部とを備えるガス絶縁計器用変圧器が提供される。

また、本発明に係るガス絶縁計器用変圧器は、絶縁フレームに、歯車を有するギアリングを取り付けて、駆動部が、そのギアリングに動力を伝えることにより、絶縁フレームを円周方向に回転させることが可能である。

本発明による断路手段を備えるガスＶＴは、接続導体の支持部として、絶縁棒１１の代わりに絶縁フレームを用いており、絶縁棒１１と絶縁要素間の絶縁距離を考慮する必要が無いため、容器の小径化を図ることができる。

さらに、支持部である絶縁フレームにかかるモーメント力は、ガスＶＴをＧＩＳに水平取り付けする場合であっても大きくならない。このため、本発明によるガスＶＴは、ＧＩＳへの水平取り付けに適する。また、絶縁フレームは、容器に複数個所で支持されているため、本発明に係るガスＶＴは、ガスＶＴに対するあらゆる取り付け方向においても、高圧回路と電圧変成要素の接離動作を確実かつ円滑に行うことが可能である。

さらに、絶縁フレームを回転させることで、高圧回路と電圧変成要素の接続、又は、切離しが容易に行えるため、ガスＶＴ底部ではなく、ガスＶＴ側部に操作装置を配置可能であり、ガスＶＴの小径化による設置面積の縮小化、又は、ガスＶＴの操作性の向上をもたらす。

以下、本発明に係る断路手段を備えるガスＶＴの実施例について、図３〜７を参照して説明する。

本発明の実施例である断路手段付ガスＶＴ２０について、図を用いて説明する。図３は、高圧回路と電圧変成要素を接続した状態（以下、「オン状態」と言う。）にある断路手段付ガスＶＴ２０の内部構造側面図である。

本発明に係る断路手段付ガスＶＴは、多相交流用変圧器についてのものであるが、以下では、三相交流用変圧器の実施例について説明する。三相交流の場合、ＧＩＳからの３相分の高圧導体２２は、絶縁スペーサ２１に接続されており、絶縁スペーサ２１は容器３３に気密接続されている。そして、この容器３３内に、ＳＦ_６等の絶縁ガスが充填されている。容器３３内において、その高圧導体２２の先端には、高圧端子２３が取り付けられている。高圧端子２３には、バネ（図示省略）が設けてあり高圧端子２３は上下に動き、かつ、そのバネの力で高圧端子２３と接続する接続導体２４との接触圧を保持している。

接続導体２４は、三相分あり、図３に示すオン状態では、各相の高圧端子２３の真下に接触するように配置される。接続導体２４は、絶縁フレーム２５に取り付けられる。絶縁フレーム２５は、回転するギアリング２６に取り付けられており、ギアリング２６は、容器３３外側に設置の操作装置２８とギア（図示省略）にて保持され連結される。

図３に示すオン状態では、接続導体２４は、高圧端子２３に接続すると同時に、接続導体２４の真下の高電圧側端部３０に接続される。高電圧側端部３０は、高圧端子２３と同様にバネ（図示省略）が設けてあり、上下に動き、かつ、そのバネの力で高電圧側端部３０と接続する接続導体２４との接触圧を保持している。

高圧導体２２が、接続導体２４を介して高電圧側端部３０と接続することで、高圧コイル２９ａが高圧回路と接続される。電圧変成要素は、３相分あり、各相の電圧変成要素は、高圧コイル２９ａ、低圧コイル２９ｂ、鉄芯２９ｃから構成される。各電圧変成要素は、鉄芯２９ｃの上に低圧コイル２９ｂを巻き、さらにその外側に高圧コイル２９ａを巻いた構成を有する。高圧コイルに流れる高圧電流により鉄芯２９ｃ内に生じる磁束変化によって、低圧コイル２９ｂに誘導起電力が生じる。このようにして、高圧コイル２９ａの高電圧は、低圧コイル２９ｂ内で変圧される。

図４は、図３に示すＡ−Ａ線断面によるオン状態の断路手段付ガスＶＴの断面図である。絶縁フレーム２５は、ギアリング２６に取り付けられ、さらに、容器３３内に固定されたガイドローラ２７によって回転自在に支持される。このように、本発明による断路手段付ガスＶＴ２０は、複数のガイドローラ２７によって絶縁フレームを介して接続導体２４を支える。さらに、電圧変成要素は、容器３３に独立して設置され、接続導体２４にぶらさがる形態を有していない。このため、絶縁フレーム２５の一部に過度のモーメント力がかかることはない。

また、３相分の接続導体２４は、高圧端子２３に対向するように、リング状に形成された絶縁フレーム２５の周辺部に配置される。本実施例においては、３相交流の場合について説明するが、他の多相の場合にも、各相分の接続導体２４が絶縁フレーム２５の周辺部に配置される。

図３及び図４に示すオン状態から、高圧回路と電圧変成要素を切離した状態（以下、オフ状態と言う。）への切替えは、絶縁フレーム２５に接続されるギアリング２６を半時計周りに回転させ、絶縁フレーム２５に取り付けられた各相の接続導体２４を、各相の高圧端子２３及び高電圧側端部３０から切離すことで行う。このギアリング２６の回転動作の動力伝達は、操作ハンドル３１の回転動作を、ギアボックス３２において回転数が変換される。また、回転軸の変換が必要な場合には、操作装置２８を用いてその回転動作の回転軸が変換される。

図５は、本発明の実施例によるギアリング２６を示し、上述のギアリング回転動作をより詳細に説明する。ギヤボックス（図示省略）３２からの回転動力は、操作装置２８内のかさ歯車（図示省略）や斜歯歯車（図示省略）を利用して、回転軸方向が変換され、歯車３５に伝達される。ギアリング２６の外側には歯が設けられており、それにより、歯車３５の動力がギアリング２６に伝達される。なお、図５においては、歯車３５とギアリング２６の動力伝達機構を説明するために、それらは、絶縁フレーム２５（接続導体２４は図示省略）に対して相対的に大きく示されているが、実際には、図３及び図４に示すように小さい。

図６は、オフ状態にある断路手段付ガスＶＴ２０の内部構造側面図である。図４に示したオン状態から操作ハンドル３１を、反時計回りに回すと、操作装置２８を通じギアリング２６が半時計方向に回転する。ギアリング２６の回転に伴い絶縁フレーム２５が回転するので、各接続導体２４も回転移動し、接続導体２４が高圧端子２３と高圧側端部３０から切離され、オフ状態となり、図６に示すようなガスギャップｇが成立する。接続導体２４は、この適正なガスギャップｇを有する長さに設計される。

なお、操作ハンドル３１は、誤動作を回避する等の目的のために、操作時にのみ操作装置２８に差し込むのが好ましい。また、オフ状態では、接続導体２４は、高圧端子２３との間に適正なガスギャップを有する位置にあるべきである。このような理由で、ストッパ３４は、接続導体２４がオフ状態あるいはオン状態で適切な位置に来るように設置され、その適切な位置に設置するためのストッパ位置調整機能が付いている。

図７は、図６に示すＡ−Ａ線断面によるオフ状態の断路手段付ガスＶＴの内部構造側面図である。図７に示すオフ状態から操作ハンドル３１を時計回りに回すと、絶縁フレーム２５が時計回りに回転し、それに伴い接続導体２４が回転移動し、接続導体２４が高圧端子２３と高電圧側端部３０に接続されることで、再び図４に示すオン状態となる。

オン状態及びオフ状態は、操作装置２８と連動しているギアボックス３２に設けたロックピン（図示省略）にてギアをロックすることで保持される。ギアボックス３２には、開閉表示器（図示省略）が付いており開閉器の状態が外部より目視可能である。また、ギアボックス３２には、補助開閉器（図示省略）が設けられてあり、電気的にも開閉器の状態を監視可能である。

操作装置２８は、動力機構（図示省略）を設けることで操作ハンドル３１による手動操作ではなく、自動操作で接続導体２４の接続又は切離しを行うことが可能である。その場合は、操作装置２８に操作パネルを付け、操作パネルから、オン状態あるいはオフ状態の動作指示を行うことで、動力機構は、ギアリング２６を動かす。また、動力機構は、ギアリング２６がストッパ３４で止まることを、例えば動力モータの電流値や、ストッパ設置の検出センサ等により自動検出することで自動停止処理を行うことができる。

以上、本発明の実施例について説明をしたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、以下に示すように種々の変更が可能である。

本実施例で説明された断路手段は、高圧端子２３と高電圧側端部３０に設けてあるバネ（図示省略）の上下動作と、そのバネの力で接続導体２４と接続するように構成されているが、高電圧側端部３０に接続される変圧器への接続又は切離しを目的としているため、大電流が流れる場合を想定していない。しかし、接続導体２４と、高圧端子２３及び高電圧側端部３０の接続面積を広くとり、端子間の接続圧力をより大きくし、端子間に熱が溜まる空間を極力排除する等の変更を行うことで、大電流用の断路器として適用可能である。

上述の本実施例で述べた絶縁フレーム２５は、リング状であるが、絶縁フレーム２５を回転移動させることにより、接続導体２４を適正な位置に移動させることが出来れば、他の形状の絶縁フレームを適用可能である。図８に、上述した絶縁フレーム２５の他の実施例を示す。図８に示す絶縁フレーム２５ａは、容器３３の中心から周辺に放射状に伸びた直線部分に接続導体２４を有する。上述した実施例同様に、絶縁フレーム２５ａを回転させることで、絶縁フレーム２５ａに取り付けた接続導体２４は、高圧端子２３（図示省略）と高電圧側端部３０（図示省略）に接続、又は、切離される。

図５では、絶縁フレーム２５の回転は、操作ハンドル３１の回転動力の回転軸方向を、かさ歯車等により変換し、そして、歯車３５により伝達されることを述べたが、他の操作装置により、絶縁フレームを動かすことも可能である。図９は、他の動力伝達機構について述べる。図９（ａ）は、ギアリング２６の外部に歯車を設け、それをチェーン３６又はチェーン３６に相当するベルトと係合させることにより容器３３外部の歯車３５ａにより動力を伝達する機構を示す。また、図９（ｂ）には、ギアリング２６ｂの外部に歯車を設け、ウォームギア３５ｂにより、操作装置２８ｂからの軸動力をギアリング２６に伝える動力伝達機構を示す。このようにして、かさ歯車３５以外の部品を用いて、容器３３の外部からギアリングに対して操作装置２８から手動あるいはモータ等の外部動力により入力される動力を伝達することが可能である。さらに、図１０は、他の動力伝達機構を示し、図１０（ａ）は、ギアリング２６をかさ歯車３５ｃで回転させる機構であり、図１０（ｂ）は、ラック方式でギアリング２６を回転させる機構である。

従来の多相開閉器を用いたガスＶＴの内部構造の側面図である。 従来の多相開閉器を用いたガスＶＴの内部構造の断面図である。 本発明の実施例によるオン状態の断路手段付ガスＶＴの内部構造側面図である。 本発明の実施例によるオン状態の断路手段付ガスＶＴの断面図である。 本発明の実施例によるギアリングを示す斜視図である。 本発明の実施例によるオフ状態の断路手段付ガスＶＴの内部構造側面図である。 本発明の実施例によるオフ状態の断路手段付ガスＶＴの断面図である。 本発明の実施例による絶縁フレームを示す図である。 （ａ）は、チェーンを用いた絶縁フレームへの動力伝達機構を示す図、（ｂ）は、ウォームギアを用いた絶縁フレームへの動力伝達機構を示す図である。 （ａ）は、かさ歯車を用いた絶縁フレームへの動力伝達機構を示す図、（ｂ）は、ラックを用いた絶縁フレームへの動力伝達機構を示す図である。

符号の説明

２０ 断路手段付ガスＶＴ
２１ 絶縁スペーサ
２２ 高圧導体
２３ 高圧端子
２４ 接続導体
２５ 絶縁フレーム
２６ ギアリング
２７ ガイドローラ
２８ 操作装置
２８ｄ 動力伝達装置
２９ａ 高圧コイル
２９ｂ 低圧コイル
２９ｃ 鉄芯
３０ 高電圧側端部
３１ 操作ハンドル
３２ ギアボックス
３３ 容器
３４ ストッパ
３５ 歯車
３５ａ 歯車
３５ｂ ウォームギア
３５ｃ かさ歯車
３５ｄ ラック
３６ チェーン

Claims (2)

1. 多相交流の各相の高圧導体に接続した複数の高圧端子と、
   各前記高圧端子に対向配置し、かつ、高電圧接続用端子を有する複数の電圧変成要素と、
   前記高圧端子と前記高電圧接続用端子間に、各前記高圧端子及び各前記高電圧接続用端子を接続するための複数の可動接続導体を有する絶縁フレームと、
   前記複数の高圧端子、前記複数の電圧変性要素、及び前記絶縁フレームを収納する容器と、
   前記絶縁フレームを円周方向に回転させて、各前記可動接続導体を、各前記高圧端子及び各前記高電圧接続用端子に接触、又は、開離させるとともに、前記絶縁フレームの半径方向にある前記容器側部に配置される駆動部と、
   を備えることを特徴とするガス絶縁計器用変圧器。
2. 前記絶縁フレームは、外周に歯車を有するギアリングに取り付けられ、
   前記駆動部は、該ギアリングに動力を伝えることにより、前記絶縁フレームを円周方向に回転させる請求項１に記載のガス絶縁計器用変圧器。

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