專利名稱：開關設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及具備通過氣體絕緣來進行接地、斷路的氣體接地斷路部的開關設備。
背景技術：
在配電設備中設置有容納了用于切斷負荷電流或者事故電流的真空遮斷器、在進行負載的維護檢修時用于確保操作者的安全的斷路器和接地開關、以及系統電壓或系統電流的檢測裝置，還有保護繼電器等的封閉式配電盤(稱作開關設備)。在這樣的開關設備中，存在組合型氣體絕緣開關設備，該組合型氣體絕緣開關設備在金屬容器中具備將觸頭做成轉子的三位置接地斷路部與真空閥，用作為絕緣氣體的 SF6氣體填充金屬容器內部(參照例如專利文獻1)。專利文獻專利文獻1 日本特開平6-1四48號公報在上述組合型氣體絕緣開關設備中，因為真空閥與三位置接地斷路部設在封入了 SF6氣體的金屬容器內部，為了與例如高壓電纜連接需要另外的部件的氣密性高的環氧樹脂制套管。此外，需要保持該套管與金屬容器之間的氣密性的0形環及0形環槽，存在零部件數量增加，結構變復雜的問題。此外，由于使用地球溫室化系數高的SF6氣體作為絕緣媒介，存在環境適應性低的問題。并且，采用氣體絕緣時，由于SF6氣體的絕緣性能好，由轉子來切換的方式很難產生大型化的問題，但是與SF6氣體相比絕緣性能低的氣體絕緣的情況下，若采用由轉子切換的方式，則該斷路部分的尺寸變大，也產生裝置整體大型化的問題。此外，氣體絕緣的情況下，若發生由例如斷路部的動作而引起的電弧，則斷路部的保護氣體溫度會急劇上升，但是電弧消失后，保護氣體溫度下降到例如外部空氣溫度附近。 因此，為了確保裝置的可靠性，存在必須防止塵埃混入斷路部及結露的發生的課題。
發明內容
本發明是基于上述的情況而完成的，其目的在于提供即使在斷路、接地開關部采用氣體絕緣方式，也能夠實現小型化且確保高可靠性的開關設備。為了達到上述目的，第一發明具備由接地金屬板劃分成具有位于中央部的母線區域部、位于該母線區域部下方的開關區域部、位于背面側的電纜區域部、以及位于前面側的控制區域部的機箱；以及設置于上述開關區域部的氣體絕緣接地斷路部及其操作裝置； 上述開關區域部構成為相對于上述機箱可分離，且允許空氣通過但阻止油分、水分微粒通過的準密封結構的箱體。此外，第二發明的特征在于，在第一發明中，上述準密封結構的箱體具備由允許內外的空氣通過但阻止油分、水分微粒通過的多孔膜構成的過濾部件。并且，第三發明的特征在于，在第二發明中，上述準密封結構的箱體在背面側具備安裝有上述過濾部件的吸排氣口，上述電纜區域部與內外的空氣可連通。此外，第四發明的特征在于，在第一至第三發明的任意一個中，在上述準密封結構的箱體內，具備在內部濕度上升時吸收水分，濕度下降時釋放水分的吸放濕部件。并且，第五發明的特征在于，在第四發明中，上述吸放濕部件設在構成上述準密封結構的箱體的側部件的內部側。此外，第六發明的特征在于，在第一至第五發明的任意一個中，上述母線區域部、 上述電纜區域部、以及上述控制區域部互相獨立，但各區域部之間的空氣連通。本發明的效果在于，根據本發明，因為將收容氣體絕緣斷路、接地開關的機箱，做成允許空氣通過但阻止油份、水分微粒通過的準密封結構，所以能夠防止塵埃的混入及結露的發生。其結果，即使采用氣體絕緣方式，也能夠提供可以實現小型化且確保高可靠性的開關設備。
圖1是表示本發明的開關設備的一個實施方式的局部剖面側視圖。圖2是表示構成本發明的開關設備的一個實施方式的開關單元的縱剖視圖，是表示其接通狀態的圖。圖3是用于說明圖2所示的開關單元的切斷狀態的動作的縱剖視圖。圖4是用于說明圖2所示的開關單元的斷路狀態的動作的縱剖視圖。圖5是用于說明圖2所示的開關單元的接地前期狀態的動作的縱剖視圖。圖6是用于說明圖2所示的開關單元的接地狀態的動作的縱剖視圖。圖7是表示構成本發明的開關設備的一個實施方式的開關單元的后視圖。圖8是表示構成本發明的開關設備的一個實施方式的開關單元的局部透視側視圖。圖中1-機箱，Ia-母線區域部，Ib-開關區域部，Ic-電纜區域部，Id-控制區域部，2_接地金屬板，3-母線連接用套筒，4-真空閥(真空切斷斷路器)，5-接地斷路部(氣體接地開關)，6-開關單元，7-操作裝置，8-電纜連接用套筒，12A-固定側電極，12B-可動側電極， 14-電弧屏蔽罩，15-波紋管，17-真空閥用氣體絕緣操作桿，20-套筒側固定電極，21-接地側固定電極，22-柔性導體，23-中間固定電極，24-接地斷路部可動電極，25-接地斷路部用氣體絕緣操作桿，70-吸排氣口，71-過濾器，72-吸放濕部件，100-箱體。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發明的開關設備的一個實施方式進行說明。圖1及圖2是表示本發明的開關設備的一個實施方式的圖，圖1是表示本發明的開關設備的一個實施方式的局部剖面側視圖，圖2是表示構成本發明的開關設備的一個實施方式的開關單元的正剖視圖，是表示接通狀態的圖。在圖1中，開關設備的機箱1通過配置在內部的接地金屬板分別劃分為母線區域部la、開關區域部lb、電纜區域部lc、以及控制區域部Id。此外，在機箱1的前面側(圖1 的右側)設有可單側開門的正面門le，在機箱1的背面側(圖1的左側)設有可拆卸的背面側的面板if。母線區域部Ia靠機箱1的進深方向(圖1的左右方向)的中央部而配置在上部側，開關區域部Ib配置在母線區域部Ia的下方，電纜區域部Ic配置在機箱1的背面側(圖 1的左側)。此外，控制區域部Id配置在正面門Ie的背面上側，位于與母線區域部對置的位置。上述的各區域部基本上通過由接地金屬板構成的板狀底板加、頂板2b、以及封閉該底板加與頂板2b之間的左右側板來形成各區域。在電纜區域部Ic的上部與母線區域部Ia的邊界部，設有接地金屬板2c。未圖示的三相母線經由作為連接部件的母線連接用套筒3與機箱1的前面平行(在圖中，與紙面正交的方向)地配置在母線區域部Ia內。在本例中，開關區域部Ib成為將具備真空閥(真空切斷斷路器)4及接地斷路部 (氣體接地開關)5的開關單元6與操作裝置7組裝在框體中而成為準密封結構的箱體結構，在零部件更換、維護時從機箱中搬出來。其詳細說明將于后述。在電纜區域部Ic中，配設有與上述真空閥(真空切斷斷路器)4的固定觸點連接且導入電纜區域部Ic的電纜連接用套筒8、可以安裝到該電纜連接用套筒8上的電纜接頭、 以及經由該電纜接頭與電纜連接用套筒8連接的未圖示的電纜。在母線區域部Ia的上部與控制區域部Id的邊界部設有接地金屬板2d。在控制區域部Id中，由未圖示的電容器及保護繼電器等構成的控制部設置在正面側的門Ie等的背面側。另外，如上所述，雖然母線區域部la、電纜區域部Ic以及控制區域部Id相互獨立， 但是冷卻各區域部內的各設備的空氣連通著，并朝向機箱1的未圖示的排出口連通。下面，利用圖2來說明構成本發明的開關設備的一個實施方式的開關單元6的詳細構成。如圖2所示，開關單元6的構成為具備在接地的金屬容器31的內部由環氧等固體絕緣物30 —體澆鑄而成的真空閥4、接地斷路部5、母線連接用套筒3、電纜連接用套筒 8。真空閥4在由固定側陶瓷絕緣筒10A、可動側陶瓷絕緣筒10B、固定側端板IlA以及可動側端板IlB構成的真空容器內，配備有固定側電極12A、可動側電極12B、與固定側電極12A連接的固定側保持架13A、與可動側電極12B連接的可動側保持架13B、以及用于保護陶瓷絕緣套筒不受電弧影響的電弧屏蔽部件14。固定側保持架13A與電纜連接用套筒中心導體8A連接，能夠向負載側供給電力。此外，在可動側配置有用于實現可動側保持架 13B的移動的波紋管15。真空閥4通過與可動側端板IlB及可動側保持架1 連接的波紋管15來維持內部的真空，并通過使可動側電極12B、可動側保持架1 能軸向移動來切換接通與切斷狀態。接地斷路部5具備經由母線連接用套筒中心導體3A與母線側連接的套筒側固定電極20、處于接地電位的接地側固定電極21、以及位于它們的中間且經由柔性導體22與真空閥4側的可動側保持架13B電連接的中間固定電極23，且內部為氣體絕緣。此外，這些固定電極都配置成直線狀，內徑都相等。通過使接地斷路部可動電極M相對于各固定電極在接地斷路部5中直線狀地移動，可以切換為閉合、切斷、接地這三個位置。接地斷路部可動電極M連結在與圖1所示的操作裝置7的操作機構相連接的接地斷路部用氣體絕緣操
5作桿25上。還有，接地斷路部可動電極M中通過由彈簧觸點沈來構成與上述各固定觸點相接觸的部位，從而不會妨礙接地斷路部可動電極M的移動，且能借助彈力實現可靠的接觸。圖2的開關單元6的構成包括具有至少一對接觸斷開自如的觸點的真空閥4 ；接地斷路部5 ；連接在真空閥4的固定側電極12A、固定側保持架13A上的電纜連接用套筒8 ； 與接地斷路部5的套筒側固定電極20連接的母線連接用套筒3 ；將接地斷路部5的中間固定電極23與真空閥4的可動側連接的柔性導體22 ；與真空閥4的可動側電極12B、可動側保持架13B機械連接的真空閥用氣體絕緣操作桿17 ；與接地斷路部可動電極M機械連接的接地斷路部用氣體絕緣操作桿25 ；其中，該接地斷路部5具備設在大氣中且可呈直線狀在三個位置移位的接地斷路部可動電極M ；在接地斷路部可動電極M處于閉合位置時經由接地斷路部可動電極對電導通的套筒側固定電極20及中間固定電極23 ；以及接地斷路部可動電極M處于接地位置時經由接地斷路部可動電極M與中間固定電極23導通的接地側固定電極21 ；真空閥4、接地斷路部用套筒側固定電極20、母線連接用套筒3以及電纜連接用套筒8由固體絕緣物30 —體澆鑄而成。母線連接用套筒3通過將母線連接用套筒中心導體3A的周圍用固體絕緣物30覆蓋而構成，此外，電纜連接用套筒8通過將電纜連接用套筒中心導體8A的周圍用固體絕緣物30覆蓋而構成。下面，利用圖3至圖6來說明構成本發明的開關設備的一個實施方式的開關單元 6的動作。圖3是是用于說明圖2所示的開關單元的切斷狀態的動作的縱剖視圖。圖4是用于說明圖2所示的開關單元的斷路狀態的動作的縱剖視圖。圖5是用于說明圖2所示的開關單元的接地前期狀態的動作的縱剖視圖。圖6是用于說明圖2所示的開關單元的接地狀態的動作的縱剖視圖。在圖3到圖6中，與圖1及圖2所示符號相同的符號表示相同的部分或者相當的部分，因此省略該部分的說明。圖3表示開關單元6的切斷狀態。在圖2所示的開關單元6的接通狀態中，負載電流從母線連接用套筒3，經由接地斷路部5、真空閥4通電到電纜連接用套筒8。在該狀態下，在與電纜連接用套筒8連接的負載側發生短路并流過較大的故障電流的情況下，如圖3 所示，通過切斷真空閥4來切斷故障電流。圖4表示開關單元6的斷路狀態。接地斷路部可動電極M與套筒側固定電極20， 接地斷路部可動電極M與接地側固定電極21中的任何一組都沒有導通，并且，通過將接地斷路部可動電極M向紙面下方驅動到接地斷路部可動電極M與套筒側固定電極20的間隙較大，接地斷路部可動電極對與接地側固定電極21的間隙較小的位置而成為斷路狀態。這時，因為母線連接用套筒3與電纜連接用套筒8之間通過真空閥4與接地斷路部5的兩處來斷路，因此可靠性高。此外，通過將接地斷路部可動電極M與接地側固定電極21之間的耐受電壓設計成比真空閥4的固定側電極12A與可動側電極12B之間的耐受電壓低，從而能夠做成接地優先的可靠性高的結構。圖5表示開關單元6的接地前期的狀態。如圖所示，通過將接地斷路部可動電極 24向紙面下方驅動到接地斷路部可動電極M與接地側固定電極21接觸的位置，從而使接地斷路部可動電極對、柔性導體22以及可動側電極12B成為接地電位，在真空閥4內的電極之間施加與負載側的電位差。
圖6表示開關單元6的接地狀態。從圖5所示的開關單元6的狀態，進一步通過接通真空閥4，電纜連接用套筒8經由真空閥4、柔性導體22、中間固定電極23、接地斷路部可動電極對、以及接地側固定電極21接地。此時，電纜連接用套筒8即使處于帶電狀態，由于最終的接通動作由真空閥4進行，因而對接地斷路部5也不要求短路電流接通容量。為了將開關單元6從接地狀態再次返回接通狀態，使真空閥4內成為切斷狀態，之后，移動接地斷路部可動電極24，使彈簧觸點沈與套筒側固定電極20接觸，之后在真空閥 4中接通可動電極12B。下面，利用圖1、圖7以及圖8來說明具備上述開關單元6的開關區域部Ib的結構。圖7是表示構成本發明的開關設備的一個實施方式的開關單元的后視圖。圖8是表示構成本發明的開關設備的一個實施方式的開關單元的局部透視側視圖。在圖7及圖8中， 與圖1至圖6所示符號相同的符號表示相同部分或者相當的部分，省略該部分的說明。在本例中，敘述了開關區域部Ib成為將具備真空閥(真空切斷斷路器)4、接地斷路部(氣體接地開關)5的開關單元6，以及操作裝置7組裝到框體上而成為準密封結構的箱體結構，但是開關單元6是分相結構，與機箱1的前面正交地并列設置有三個，并且，在各相之間配置有未圖示的屏蔽層，從而抑制了相間發生短路故障(參照圖7)。在接近開關單元6的機箱1的前側配置有驅動方向為上下方向(圖1及圖8的上下方向)的真空閥4用的驅動部40及接地斷路部5用的驅動部41。這些驅動部40、41分別經由操作機構42、43與真空閥用氣體絕緣操作桿17及接地斷路部用氣體絕緣操作桿25 相連結。驅動部40、41與操作機構42、43構成操作裝置7。上述的開關單元6、驅動部40、41以及操作機構42、43等設備，如圖7及圖8所示， 配置在形成為具有過濾器71的準密封結構的箱體100之內。構成開關區域部Ib的箱體100具備底部部件51 ；分別設置于該底部部件51的左右兩側的側部件52、52 ；將這些側部件52、52在背面上下連結的上部背面部件53a、下部背面部件53b ；設置于底部部件51的正面部的正面部件M ；以及形成頂部的頂板部件55。 各部件51、52、53、54以及55由接地金屬板形成，分別通過螺栓、螺母等經由襯墊等緊密地
夾緊固定。上述的側部件52、52由與真空閥4及接地斷路部5的側部對應的第一側部件52a， 以及與驅動部40、41對應的第二側部件52b構成。如圖7及圖8所示，在構成開關區域部Ib的箱體100的下部背面部件5 上設有吸排氣口 70。在吸排氣口 70的箱體100內側，設有過濾器71。因為該過濾器71是允許內外的空氣通過但阻止油分、水分微粒通過的多孔膜部件，因而開關區域部Ib僅經由該吸排氣口 70及過濾器71與電纜區域部Ib連通，不與作為其他區域部的母線區域部Ia及控制區域部Id連通。構成過濾器71的多孔膜具有許多微細的貫通孔，雖然允許空氣通過，但是阻止油分、水分微粒通過。即，開關區域部Ib形成為允許空氣通過但阻止油分、水分微粒通過的準密封結構，在開關區域部Ib內的壓力為負時，雖然從電纜區域部Ic通過過濾器71 導入空氣，但是防止了油分、水分及塵埃等異物的侵入。為了保護作為配置在開關區域部Ib的高壓設備的開關單元6不受塵埃等影響，過濾器71具有0. 1 μ m或者0. 1 μ m以下的氣孔直徑。雖然空氣能通過過濾器71進出開關區域部lb，但是因為該過濾器不允許塵埃通過，所以保護了開關單元6及操作裝置7不受塵埃影響。過濾器71是僅允許空氣通過的過濾器，有例如戈爾特克斯(G0RE-TEX，注冊商標)寸。此外，在構成開關區域部Ib的箱體100的第一側部件52a、5 的內部側上設有吸放濕部件72、72。吸放濕部件72優選具備高吸濕性與高吸濕速度的吸放濕部件。下面，說明上述本發明的開關設備的一個實施方式的動作。過濾器71通過使準密封結構的箱體100的內外氣體循環，來防止箱體100內的結露。其結果，能夠確保箱體100中的接地斷路部(氣體接地開關)5的可靠性。此外，吸放濕部件72通過在箱體100內部的濕度上升時，迅速地吸收水分，反之在濕度下降干燥時，迅速地釋放水分，從而將隨溫度變化而產生的相對濕度變化控制在一定范圍之內。其結果，能夠防止例如由箱體100內的急劇的溫度變化而引起的結露。S卩，構成開關區域部Ib的箱體100內的結露是飽和水蒸氣量多的高溫空氣由于冷卻，無法在空氣中積蓄的多余的水蒸氣變成水滴，發生在例如構成開關單元6的接地斷路部用氣體絕緣操作桿25等及箱體100的內壁的現象，為了防止這種結露，需要使不包含塵埃等的清潔的內外氣體循環，或者迅速地除去多余的水蒸氣。根據上述本發明的開關設備的一個實施方式，因為將收容了開關單元6的接地斷路部(氣體接地開關)5的箱體100做成準密封結構，所以能夠防止塵埃的混入。其結果， 即使采用氣體絕緣，也能夠提供可以小型化且確保高可靠性的開關設備。此外，根據上述本發明的開關設備的一個實施方式，因為借助安裝了允許空氣通過但阻止油分、水分微粒通過的過濾器71的吸排氣口 70，將箱體100做成了準密封結構， 所以能夠防止塵埃的進入，同時能夠借助從電纜區域部Ic流入的空氣將在箱體100內產生的熱量冷卻。其結果，即使采用氣體絕緣，也能夠提供可以小型化且確保高可靠性的開關設備。并且，根據上述本發明的開關設備的一個實施方式，因為在箱體100內部設有控制急劇溫度變化時的濕度的吸放濕部件72，所以能夠防止由開關區域部Ib的急劇溫度變化而引起的結露。其結果，即使采用氣體絕緣，也能夠提供可以小型化且確保高可靠性的開關設備。另外，在上述的實施方式中，雖然將箱體100的吸排氣口 70設在下部背面部件53b 上，但并不限定于此。也可以設在上部背面部件53a等處。此外，在上述的實施方式中，雖然將吸放濕部件72設在箱體100的第一側部件52a、52a的內部側，但并不限定于此。只要在箱體100的內部側，設在哪里都可以。另外，在上述實施方式中，雖然說明了在箱體100內設有吸放濕部件72，并在箱體 100的吸排氣口 70設有過濾器71的例子，但是在箱體100的溫度、濕度不會急劇變化的環境中使用時，可以省略吸放濕部件72。另外，雖然沒有在本文中進行詳細的說明，但是關于例如操作器之間的聯鎖裝置的結構，圖中所示的結構僅為用于實施的一個良好的例子，其主旨并不在于將發明的形態限定于此。
權利要求
1.一種開關設備，其特征在于，具備由接地金屬板劃分成具有位于中央部的母線區域部、位于該母線區域部下方的開關區域部、位于背面側的電纜區域部、以及位于前面側的控制區域部的機箱；以及設置于上述開關區域部的氣體絕緣接地斷路部及其操作裝置；上述開關區域部構成為相對于上述機箱可分離，且允許空氣通過但阻止油分、水分微粒通過的準密封結構的箱體。
2.根據權利要求1所述的開關設備，其特征在于，上述準密封結構的箱體具備由允許內外的空氣通過但阻止油分、水分微粒通過的多孔膜構成的過濾部件。
3.根據權利要求2所述的開關設備，其特征在于，上述準密封結構的箱體在背面側具備安裝有上述過濾部件的吸排氣口，上述電纜區域部與內外的空氣可連通。
4.根據權利要求1至3中的任何一項所述的開關設備，其特征在于，在上述準密封結構的箱體內，具備在內部濕度上升時吸收水分，濕度下降時釋放水分的吸放濕部件。
5.根據權利要求4所述的開關設備，其特征在于，上述吸放濕部件設在構成上述準密封結構的箱體的側部件的內部側。
6.根據權利要求1至5中的任何一項所述的開關設備，其特征在于，上述母線區域部、上述電纜區域部、以及上述控制區域部互相獨立，但各區域部之間的空氣連通。
全文摘要
本發明涉及開關設備。本發明提供即使在斷路、接地開關部采用氣體絕緣，也能夠實現小型化且確保高可靠性的開關設備。該開關設備具備具有由接地金屬板(2)劃分成位于中央部的母線區域部(1a)、位于該母線區域部下方的開關區域部(1b)、位于背面側的電纜區域部(1c)、以及位于前面側的控制區域部(1d)的機箱(1)；以及設置于上述開關區域部(1b)的氣體絕緣接地斷路部(5)及其操作裝置(7)；上述開關區域部(1b)構成為相對于上述機箱(1)可分離，且允許空氣通過但阻止油分、水分微粒通過的準密封結構的箱體(100)。
文檔編號H02B13/035GK102377121SQ20111024404
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月19日 優先權日2010年8月23日
發明者土屋賢治, 小林將人, 森田步, 菅井大介, 高橋惠一 申請人:株式會社日立制作所