專利名稱：開關裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于民用特高輸入變電設備或電力系統的變電站、轉換站、配電用變電站等的開關裝置。
背景技術：
在現有技術中，例如日本特開平10-155215號公報的氣體絕緣開關裝置那樣，在斷路器中，刀狀的可動觸頭以可動側導體的回轉軸為中心進行回轉動作，從與固定觸頭連接的閉路位置由回轉杠桿回轉45度的位置為開路位置，再回轉45度的位置為接地位置，成為連接到接地端子的構造，構成帶接地裝置的斷路器。
近年來在電力事業的國際限制緩和化的趨勢下，對變電設備的大幅度成本削減和縮小化的要求不斷提高。
在上述現有技術中，當斷路器成為開路狀態時，刀狀的可動觸頭前端的電場變高，存在為了確保接地絕緣強度和極間絕緣強度需要使設備尺寸大型化、成本增大的問題。
另一方面，斷路器的開閉動作在由遮斷器隔斷電流后進行，但需要隔斷開閉動作時的數A(安培)的充電電流或勵磁電流等，另外，根據開關裝置的構成需要的不同，隔斷數百A～數千A、恢復數百V(伏)的環流。在上述現有技術中，斷路器的可動觸頭前端和固定觸頭前端的電場提高，所以，為了確保該遮斷功能，需要使設備尺寸大型化，提高斷路器的動作速度，存在高成本化的問題。
另外，接地裝置根據設置的系統的不同，需要隔斷數百A、恢復電壓數千V的感應電流。在上述現有技術中，由于可動觸頭與接地電極前端的電場提高，為了確保該隔斷性能，需要使設備尺寸大型化、提高斷路器的動作速度，存在成本增大的問題。
另外，近年來，由于全球環境問題的原因，存在對氣候變暖系數被認為是二氧化碳的約24000倍的SF6氣體的使用進行限制的傾向，在有的場合使用環境負荷少的氮、干燥空氣、或它們與SF6氣體的混合氣體為必要條件。這些氣體的絕緣性能和滅弧性能由于比SF6氣體差，所以，存在與由氣體絕緣的現有設備相比需要使尺寸大型化、成本提高的問題。
發明內容
本發明的目的在于確保開關裝置的絕緣強度，并實現設備的小型化、低成本化、及提高充電電流隔斷性能、勵磁電流隔斷性能。
為了解決上述問題，本發明的開關裝置的特征在于在斷路器的可動觸頭設置電場緩和電極，減小開路狀態下的可動觸頭前端的電場，提高極間絕緣強度。
另外，其特征在于在開路狀態和閉路狀態的場合下一邊使電場緩和電極的位置改變一邊使可動觸頭與固定觸頭或接地電極連接。
圖1為適用本發明的開關裝置的一實施例的構造圖。
圖2為從下方觀看圖1的斷路圖。
圖3為在與高電壓導體垂直的面觀看圖1的構造圖時的斷面圖。
圖4為本發明的比較實施例。
圖5為示出本發明開關裝置的一實施例的構造圖。
圖6為在與高電壓導體垂直的面觀看圖5的構造圖時的斷面圖。
圖7為示出本發明開關裝置的另一實施例的構造圖。
具體實施例方式
下面根據
本發明實施形式。
圖1為適用本發明的開關裝置的帶接地裝置的斷路器的一實施例。圖2為從下方觀看圖1的斷路圖，為在接地金屬容器1、2中一次配置3相的一例。在接地金屬容器1、2封入氮氣，由絕緣遮斷板3分隔各組件。封入的氣體也可為干燥空氣、二氧化碳等氣體、或SF6氣體、C3F8、c-C4F8等的氟里昂氣體、及它們與氮氣的混合氣體、或與干燥空氣的混合氣體。在接地金屬容器1、2中由絕緣遮斷板3、遮斷柱6等絕緣支承高電壓導體4、5。遮斷柱6固定在設置于接地金屬容器1的基座7。
帶接地裝置的斷路器10由組合2個導體形成的可動觸頭12、固定觸頭20、接地端子30構成，可動觸頭12通過絕緣桿14、杠桿15、驅動軸16、套筒17由操作器40驅動。可動觸頭12以高電壓導體4的回轉軸18為中心進行回轉動作，可在高電壓導體4、5間的閉路狀態位置11a、開路狀態位置11b、可動側高電壓導體4的接地狀態位置11c靜止。
本發明的特征在于，將電場緩和電極13設置于可動觸頭12，電場緩和電極13在開路狀態位置11b時處于與可動觸頭12的前端大體重合的位置，可動觸頭12前端的電場得到緩和。
圖3為圖1所示高電壓導體4、5的垂直方向的斷面圖，可動觸頭12的前端處于開路狀態位置11b。圖4為由與圖3同樣的開路狀態的斷面圖示出沒有電場緩和電極13的場合的裝置的圖。在圖4中，在將雷脈沖電壓等高電壓外加到可動觸頭12的場合，電場集中到可動觸頭12的接地金屬容器1側的可動觸頭前端部12b。為此，為了確保絕緣強度，需要在與接地金屬容器1之間確保較長的絕緣距離。另一方面，如圖3所示，在2個可動觸頭12間配置電場緩和電極13，大幅度減輕可動觸頭前端部12b的電場集中，可大幅度縮短用于確保絕緣強度的絕緣距離，縮小設備，實現低成本化。
在閉路狀態位置11a的場合，電場緩和電極13由固定觸頭21推開，成為從可動觸頭12露出的狀態，相對接地容器的絕緣距離比開路狀態的場合長，所以，可充分確保絕緣強度。另外，接地狀態位置11c的場合，電場緩和電極13由接地電極31從可動觸頭12露出，但由于接地，所以絕緣上沒有問題。
下面，根據圖5和圖6說明本發明另一實施例。
在圖3中，電場緩和電極13大幅度減輕可動觸頭前端部12a的電場集中，但由于縮小化使開路狀態位置11b接近固定觸頭21，所以，需要減輕固定觸頭21的固定觸頭前端部21a的電場集中，確保絕緣強度。而圖5示出減輕固定觸頭21的固定觸頭前端部21a的電場集中的一實施例，圖6示出與圖5的高電壓導體垂直的面的斷面圖。
在圖5、圖6中，為了減輕固定觸頭前端部21a的電場集中，使固定觸頭前端部21a的曲率半徑比其相反側大。另外，偏心地使固定觸頭21配置到與可動觸頭的相反側。另外，在固定觸頭21的與可動觸頭相反側設置成為固定觸頭前端部21a的電場集中的傘的電場緩和部23。另外，使與固定觸頭21鄰接的高電壓導體部分22的斷面形狀為橢圓形，不縮小相間絕緣距離地增大高電壓導體部分22的斷面積。由上述構成，可減輕固定觸頭前端部21a的電場，縮小設備，實現低成本化，但也可根據情況將上述構成中的任一個的構成相互組合地實施。
如這樣提高極間的絕緣強度，則在開動作時即可動觸頭12從閉路狀態位置11a移動到開路狀態位置11b的途中，也可提高絕緣強度，所以，充電電流隔斷性能、勵磁電流隔斷性能等也提高。
另外，在圖5的實施例中，為了進一步提高在開路狀態位置11b的接地絕緣強度，減小可動觸頭12與電場緩和電極13的前端部13b的曲率半徑，減輕電場集中。另外，為了進一步提高對地絕緣強度，設置接地電極用電場緩和部33，減輕接地電極前端的電場集中。
另外，通過形成由彈簧19連接電場緩和電極13與可動觸頭12地構成，將在開路狀態位置11b的電場緩和電極13的位置保持在與可動觸頭12的前端重合的位置，減輕電場集中，在閉路狀態位置11a由固定觸頭21推開，在接地狀態位置11c由接地電極31推開。
下面，根據圖7說明本發明的另一實施例。
圖7示出本發明的開關裝置的帶接地裝置的斷路器的另一實施例。設置于可動觸頭12的2個電場緩和電極53a、53b在可動觸頭處于開路狀態位置11b時通過分別與可動觸頭前端部的固定接觸側和對地側前端部分重合，減輕電場集中。在閉路狀態位置11a的場合，電場緩和電極13a被固定觸頭21推開，在接地狀態位置11c的場合，電場緩和電極13b由接地電極31推開。
在上述實施例中，示出作為閉路狀態、開路狀態形成接地狀態的三位置的例，但在同樣的構造中，不設置接地電極，可僅形成閉路、開路狀態的2個位置的斷路器。另外，在上述實施例中，成為3相一體的構造，但也可對各單相收容于單個的接地容器。
也可將上述構造的開關裝置收容于電輸入組件、母線組件、變壓器側組件，將其連接到遮斷器組件、測量用變流變壓器組件。
另外，在本發明的開關裝置中，作為收容于容器中的絕緣性氣體，可使用干燥空氣、氮氣、二氧化碳氣體、SF6氣體、C3F6氣體、c-C3F8、干燥空氣與SF6氣體的混合氣體、氮氣與SF6氣體的混合氣體、氮氣與C3F6氣體的混合氣體、或氮氣與c-C3F8氣體的混合氣體，另外，作為設置于遮斷器組件的斷路器，也可直到70kV級在真空狀態下使用，作為真空斷路器作用。
如以上說明的那樣，按照本發明，通過在開關裝置的可動觸頭設置電場緩和電極，可提高在開路狀態位置的對地絕緣強度、極間絕緣強度，使設備小型化，實現低成本化。另外，通過提高充電電流隔斷性能、勵磁電流隔斷性能，可擴大設置在系統上的適用范圍。
權利要求
1.一種開關裝置，在接地容器中具有受到絕緣支承的高電壓導體和用于對該高電壓導體進行開閉的斷路器，該斷路器由可動觸頭和固定觸頭構成，由操作裝置對該可動觸頭進行驅動，從而轉換閉路狀態和開路狀態；其特征在于在上述可動觸頭上設置電場緩和電極，在開路狀態時和該閉路狀態時改變該電場緩和電極相對該可動觸頭的位置。
2.一種開關裝置，在接地容器中具有受到絕緣支承的高電壓導體和用于對該高電壓導體進行開閉的斷路器，該斷路器由可動觸頭和固定觸頭構成，由操作裝置對該可動觸頭進行驅動，從而轉換閉路狀態和開路狀態；其特征在于在上述可動觸頭上設置電場緩和電極，在開路狀態時上述電場緩和電極配置到與上述可動觸頭的前端重合的位置，在閉路狀態時上述可動觸頭前端與上述固定觸頭前端接觸，上述電場緩和電極的一部分配置到從該可動觸頭偏離的位置。
3.一種開關裝置，在接地容器中具有受到絕緣支承的高電壓導體和用于對該高電壓導體進行開閉的斷路器，該斷路器由可動觸頭和固定觸頭構成，由操作裝置對該可動觸頭進行驅動，從而轉換閉路狀態和開路狀態；其特征在于在上述可動觸頭上設置電場緩和電極，該電場緩和電極在開路狀態時成為上述可動觸頭的前端部位的外周與上述電場緩和電極的外周大體重合的位置。
4.根據權利要求1～3中任何一項所述的開關裝置，其特征在于配置有接地電極，通過將上述可動觸頭朝與閉路狀態相反側驅動，使上述可動觸頭成為與上述接地電極接觸的接地狀態，當處于接地狀態時，上述電場緩和電極由上述接地電極而改變位置。
5.根據權利要求1～4中任何一項所述的開關裝置，其特征在于由彈簧使上述電場緩和電極的開路狀態的位置變化到預定位置。
6.根據權利要求1～5中任何一項所述的開關裝置，其特征在于使開路狀態的上述可動觸頭前端的接地容器側的曲率半徑比上述固定觸頭側大。
7.根據權利要求1～6中任何一項所述的開關裝置，其特征在于偏心地將上述固定觸頭的接觸部配置到與開路狀態的上述可動觸頭相反側。
8.根據權利要求1～7中任何一項所述的開關裝置，其特征在于在上述固定觸頭的接觸部上，將比接觸部寬度大的部分設置到與上述可動觸頭的切離方向相反側。
9.根據權利要求1～8中任何一項所述的開關裝置，其特征在于使與上述固定觸頭的接觸部鄰接的高電壓導體的斷面形狀形成為橢圓形。
10.根據權利要求1～9中任何一項所述的開關裝置，其特征在于由耐弧性合金構成上述電場緩和電極的一部分或全部。
11.根據權利要求1～10中任何一項所述的開關裝置，其特征在于使絕緣性氣體為干燥空氣、或氮氣、或二氧化碳氣體、或SF6氣體、或C3F6氣體、或c-C3F8氣體、或干燥空氣與SF6氣體的混合氣體、或氮氣與SF6氣體的混合氣體、或氮氣與C3F6氣體的混合氣體、或氮氣與c-C3F8氣體的混合氣體。
12.根據權利要求1～11中任何一項所述的開關裝置，其特征在于開關裝置由電輸入組件、母線組件、遮斷器組件、變壓器側組件、測量儀表用變流變壓器組件中的2個構成。
13.根據權利要求12所述的開關裝置，其特征在于使用真空遮斷器作為上述遮斷器組件的遮斷器。
14.根據權利要求4所述的開關裝置，其特征在于在與上述接地電極鄰接的位置設置用于緩和接地電極前端的電場的接地電極電場緩和電極。
15.一種開關裝置，在接地容器中具有受到絕緣支承的高電壓導體和用于對該高電壓導體進行開閉的斷路器，該斷路器由可動觸頭和固定觸頭構成，由操作裝置對該可動觸頭進行驅動，從而轉換閉路狀態和開路狀態；其特征在于上述可動觸頭在閉狀態和開路狀態時其形狀不同。
16.根據權利要求15所述的開關裝置，其特征在于在上述可動觸頭設置電場緩和電極，在開路狀態時和閉路狀態時改變該可動觸頭與緩和電極的相對位置。
全文摘要
提供一種開關裝置，在斷路器的可動觸頭設置電場緩和電極，在開路狀態時和該閉路狀態時改變該電場緩和電極的位置，從而可連接可動觸頭與固定觸頭。這樣，可提高在開路狀態位置的對地絕緣強度、極間絕緣強度，使設備小型化，實現低成本化。另外，通過提高充電電流隔斷性能、勵磁電流隔斷性能，可擴大在設備的系統上的適用范圍。
文檔編號H02B13/02GK1471208SQ03108668
公開日2004年1月28日 申請日期2003年4月3日 優先權日2002年7月25日
發明者內海知明, 遠藤奎將, 六戶敏昭, 中野幸一, 大森莊司, 八木橋義豊, 一, 司, 昭 申請人:株式會社日立制作所