氣體斷路器的製造方法
2023-07-27 09:24:01 2
氣體斷路器的製造方法
【專利摘要】本發明提供能實現氣體絕緣開閉裝置的縮小化的氣體斷路器。氣體斷路器在密封絕緣氣體且縱長地配置的箱內設置斷路部，通過主電路導體連接斷路部與母線，將斷路部的操作器配置在箱外部。上述操作器是由驅動部（3）與驅動能量蓄積部（4）構成的電動直線馬達操作器，驅動部（3）與箱鄰接地設置，驅動能量蓄積部（4）與驅動部（3）分離地配置。驅動能量蓄積部（4）與驅動部（3）電連接。
【專利說明】氣體斷路器
【技術領域】
[0001]本發明涉及氣體斷路器(以下稱為GCB)，尤其涉及能使氣體絕緣開閉裝置(以下稱為GIS)小型化的GCB。
【背景技術】
[0002]近年來的電力開閉裝置由於電力需要的增大與電力設備的小型、高可靠化的要求，通過在封入了絕緣、斷路性能高的六氟化硫(SF6)的箱內收納通電導體、斷路部等電性裝置，大幅地縮小開閉裝置整體的GIS成為主流的傾向是顯著的。
[0003]該GIS的最重要的結構要素是GCB，該GCB為隔著絕緣墊片將斷路部支撐在封入了SF6氣體的密封箱內的結構。
[0004]該斷路部為了不僅斷開通常的負荷電流，還迅速地斷開事故時的短路大電流，以高速驅動。該驅動能量大，以往，在斷路部箱的外側安裝大型的操作器，利用液壓或彈力驅動。
[0005]該液壓、彈力的產生除了泵、馬達以外，全部由機械類、高壓流體類的控制、增幅作用進行，因此操作裝置大型化，在GCB的結構要素中，操作器佔據相當大的部分。
[0006]並且，由於操作器根據其目的而安裝在斷路部箱的端部、下部，因此成為增大GCB的總長、總高的主要原因。以往，由於要求設置面積縮小化，因此使用縱式斷路器。在以往的斷路器中，由於驅動能量的傳遞效率，無法分離配置驅動能量蓄積部(蓄力器、彈簧)與驅動部。
[0007]例如，專利文獻I所述的縱式斷路器如上所述，由於無法分離驅動部與驅動能量蓄積部，因此不得不在斷路部箱下部設置操作器，需要增大GCB的總高。這阻礙GIS的小型、低層化。另外，存在GIS設備整體的重心變高且抗震性也下降等問題。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻1:日本特開平10-174229號公報
[0010]為了 GIS的小型、低層化，必須縮小GCB總長、總高、總寬，但斷路部箱的大小由GCB
的最大使命即事故大電流的高速斷路性能決定，因此在小型化方面存在界限。由此，期望操作器部分小型化，但在以往，具有界限。
[0011]其理由在於，在要求高速、大輸出的操作器中，系統幾乎由機械類或流體類構成，並且，還注重機械力、液壓力的傳遞效率、傳遞速度，因此全部的要素不得不以操作輸出軸為中心集中在一處。
[0012]S卩，只要能夠與操作器主體分離地配置上述蓄力器、驅動彈簧，則能夠使操作器主體小型化，但是，存在操作力的傳遞效率、傳遞速度等較多的問題，難以實現。
【發明內容】
[0013]鑑於以上的問題，本發明的目的在於通過使用配置自由度大的操作器，實現縱式GCB的低層化，進而實現GIS的低層化。[0014]為了解決上述課題，本發明的氣體斷路器在密封絕緣氣體且縱式配置的箱內設置斷路部，通過主電路導體連接上述斷路部與母線，通過設在箱外部的操作器驅動上述斷路部。上述操作器是由驅動部與驅動能量蓄積部構成的電動直線馬達操作器，上述驅動部與上述箱鄰接地設置，上述驅動能量蓄積部與上述驅動部分離地配置，上述驅動能量蓄積部與上述驅動部電連接。
[0015]本發明的效果如下。
[0016]如果使用本發明的電動直線馬達操作器，則驅動能量蓄積部的配置的自由度增大，能夠與驅動部分離地將以往需要成為一體的驅動能量蓄積部配置在任意的位置，因此能實現縱式配置的GCB的低層化，進而實現GIS的低層化。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是使用了本發明的實施例一的GCB的GIS的結構圖。
[0018]圖2是實施例一的GCB的詳細圖。
[0019]圖3是表示實施例一的驅動器的一單位的剖視圖。
[0020]圖4是實施例一的驅動器的立體圖。
[0021]圖5是圖4的主視圖。
[0022]圖6是從圖5除去線圈而表不的圖。
[0023]圖7是用於說明實施例一的驅動器的立體圖。
[0024]圖8是圖7的剖視圖。
[0025]圖9是表示本發明的其他實施方式的概略圖。
[0026]圖中:
[0027]2—氣體斷路器，3—操作器(驅動部)，4一操作器(驅動能量蓄積部)，5—控制電源電纜，6—主母線，12—箱，13—絕緣支撐墊片，14 一固定側電極，15—可動側電極，16—可動電極，17—絕緣支撐筒，18—絕緣杆，20 —電動驅動器，21—密封端子，22—操作器盒，23—氣體密封單元，30—定子，31—第一磁極，32—第二磁極，33—磁性體，41 一線圈，50—可動件。
【具體實施方式】
[0028]下面，根據作為實施例而表示的【專利附圖】
【附圖說明】本發明。
[0029](實施例一)
[0030]圖1是使用了本發明的縱式配置的GCB的GIS的側視圖。具有配置了斷路部的氣體斷路器2，通過儀器用變壓器10將母線用斷路器8連接在下方的連接部上，並與主母線6連接。
[0031 ] 在氣體斷路器2的上方的連接部上，通過儀器用變壓器11連接線路用斷路器9，在其前端連結電纜接頭7。
[0032]在圖1中，將操作器(驅動部)3配置在氣體斷路器2的上部，在將操作器(驅動能量蓄積部)4與氣體斷路器2連接時，通過控制電源電纜5與氣體斷路器2分離地配置。
[0033]在本實施例中，通過採用這種結構，能分割地配置操作器，因此與將操作器整體配置在箱的上端部或下端部的現有的縱式斷路器相比，能將總高度抑制為較低。由此，能實現縱式配置的GCB的低層化，進而實現GIS的低層化。
[0034]另外，作為本發明的其他實施方式，如圖9所示，即使在氣體斷路器2的下端部配置操作器(驅動部)3的結構也能得到相同的效果。另外，操作器(驅動部)3的配置未限定於斷路器2的上下端部，只要是能將操作器(驅動部)3的驅動力傳遞到斷路部的鄰接於氣體斷路器2的位置即可。
[0035]圖2是氣體斷路器2的內部結構圖。斷路部具有固定在封入了 SF6氣體的箱12所設的絕緣支撐墊片13上的固定側電極14及可動側電極15、支撐可動側電極15的絕緣支撐筒17、可動電極16及連接在可動電極16上的絕緣杆18，通過來自操作部的操作力使可動電極16沿圖中箭頭A方向(以下稱為A方向)移動，通過使斷路部電性地斷開、連接，能實現電流的斷開及通電。
[0036]操作器(驅動部)3在設在箱12的上端部的操作器盒22內具有電動驅動器20，在電動驅動器20內配置有沿A方向進行直線動作的可動件50。
[0037]可動件50通過氣體密封單元23連接在絕緣杆18上，該氣體密封單元23以能在保持箱12的氣密的狀態下進行驅動的方式設置。即，通過可動件50的動作，能使斷路部的可動電極16在A方向上進行動作。
[0038]電動驅動器20通過密封端子21與控制電源電纜5電連接，該密封端子21以能在保持氣密的狀態下與操作器盒22的外部配線連接的方式設在操作器盒22上。
[0039]控制電源電纜5與操作器(驅動能量蓄積部)4連接，電動驅動器20接收來自操作器(驅動能量蓄積部)4的指令及電流。
[0040]操作器(驅動能量蓄積部)4作為根據由儀器用變壓器10、11檢測的電流值，使供給到電動驅動器20的電流量、相位變化的控制機構起作用。
[0041]電動驅動器20利用從操作器(驅動能量蓄積部)4供給的電流，在內部產生磁場，利用電磁力對配置在電動驅動器20內的可動件50進行直線驅動。
[0042]通過控制從操作器(驅動能量蓄積部)4供給的電流量、相位，能改變作用在可動件50上的推力的大小、方向，因此，能夠根據來自操作器(驅動能量蓄積部)4的指令，任意地控制斷路部的驅動速度、停止位置。
[0043]下面，對電動驅動器20的具體結構進行說明。如圖3、4、5、6所示，電動驅動器20在定子30的內部，在隔著空隙與第一磁極31及第二磁極32相對向的位置配置由永久磁鐵51及夾著該永久磁鐵51而支撐的磁鐵固定部件52構成的可動件50，其中，定子30通過組合兩個第一磁極31、與該第一磁極31相對向地配置的第二磁極32、連接第一磁極與第二磁極的磁性體33、設在第一磁極及第二磁極的內周的線圈41而構成。
[0044]永久磁鐵51在Y方向上(圖3中上下方向)著磁，在每個相鄰的磁鐵上交替地著磁。磁鐵固定部件52優選為非磁性的材料、例如非磁性的不鏽鋼合金、鋁合金、樹脂材料等，但並未限定於此。
[0045]在驅動器20上，為了保持永久磁鐵51、第一磁極31及第二磁極32之間的間隔，安裝機械式部件。例如，優選直線引導件、碾軸承、凸輪隨動件、推力軸承等，但只要保持第一磁極31及第二磁極32之間的間隔，則未限定於此。
[0046]在驅動時,通過對線圈41通電,產生磁場,從而能產生與定子30、永久磁鐵51的相對位置對應的推力。另外，通過控制定子30與永久磁鐵51的位置關係、注入的電流的相位、大小，能調整推力的大小及方向。
[0047]圖4表示上述驅動器20的一單位的結構的立體圖。如該圖所示，具有永久磁鐵51的可動件相對於由第一磁極31、第二磁極32、連接第一磁極與第二磁極的磁性體33、線圈41構成的定子30沿Z方向相對運動。通過利用磁鐵固定部件等機械地連結多個永久磁鐵51，連續地得到Z方向的推力，從而能進行可動件的開閉動作。
[0048]圖5是圖4的主視圖。圖6是為了理解在圖5中第一磁極31、第二磁極32及連接第一磁極和第二磁極的磁性體33的關係，從圖5去掉線圈41的圖。
[0049]從圖4及圖5可以看出，線圈41分別卷繞在第一磁極31與第二磁極32上，以夾入永久磁鐵51的方式配置。由於線圈41與永久磁鐵51相對向地配置，因此，由線圈41產生的磁通有效地作用在永久磁鐵51上。由此，能使驅動器小型輕量化。
[0050]另外，由第一磁極31、第二磁極32、連接第一磁極與第二磁極的磁性體33封閉磁性電路，能縮短磁性電路的路徑。由此，能產生較大的推力。另外，由於永久磁鐵51的周圍由磁性體被覆蓋，因此能減少磁通向外部洩露，能減少對周圍設備的影響。
[0051]使用圖7、8說明應用於本實施例的電動驅動器。在本實施例中，構成為三單位的蓄力器20a、20b、20c沿Z方向(可動電極的動作軸向)排列地配置。在本實施例中，如上所述，可以一單位由兩個定子構成，也可以三單位的電動驅動器由其3倍數個定子構成。
[0052]三單位的驅動器配置在相對於永久磁鐵51相位電性地偏離的位置。在本實施例中，由兩個定子構成一單位，三單位的驅動器共計由六個定子構成。
[0053]另外，相對於驅動器20a，驅動器20b以電相位偏離120°的方式配置，就驅動器20c而言，以電相位偏離240°的方式配置。
[0054]在該驅動器配置中，當三相交流電流在各驅動器的線圈41中流過時，能夠實現與三相的直線馬達相同的動作。通過使用三單位的驅動器，能使各驅動器作為三個獨立的驅動器分別控制電流而調整推力。
[0055]從操作器(驅動能量蓄積部)能夠向各驅動器的線圈注入分別不同的大小或不同的相位的電流。在本實施例中，使從一個交流電源供給的U、V、W的三相電流分開地供給。由此，不需要具備多個電源，能使結構簡單。
[0056]通過使用以上所示的本發明的電動直線馬達操作器，GCB的驅動能量蓄積部的配置的自由度增大。由此，能將以往需要一體結構的操作器的驅動能量蓄積部與驅動部分離地配置在任意的位置。其結果，能實現GCB的低層化，並能實現GIS整體的總高度及重心高度降低。
【權利要求】
1.一種氣體斷路器，其在密封絕緣氣體且縱長地配置的箱內設置斷路部，通過主電路導體連接上述斷路部與母線，通過設在箱外部的操作器驅動上述斷路部，該氣體斷路器的特徵在於， 上述操作器是由驅動部與驅動能量蓄積部構成的電動直線馬達操作器， 上述驅動部與上述箱鄰接地設置， 上述驅動能量蓄積部與上述驅動部分離地配置， 上述驅動能量蓄積部與上述驅動部電連接。
2.根據權利要求1所述的氣體斷路器，其特徵在於， 上述驅動部包括: 可動件，其使磁化方向交替地顛倒地排列多個永久磁鐵或磁性材料並一體形成； 定子，其包括:從上下夾著上述可動件地配置的第一磁極及第二磁極；連接上述第一磁極與上述第二磁極而形成磁通的路徑的磁性體；以及分別卷繞在上述第一磁極與上述第二磁極上的線圈， 上述能量蓄積部根據由檢測在上述主電路導體中流動的電流的電流檢測器檢測的電流值，改變向上述線圈供給的電流量。
3.根據權利要求2所述的氣體斷路器，其特徵在於， 在上述可動件的動作方向上配置3的整數倍個的上述定子的一單位， 上述線圈是在每個相鄰的上述定子的每個一單位上相位偏離120°而配置，通過使三相交流在上述線圈中流動，實現作為三相直線馬達的動作。
4.根據權利要求1所述的氣體斷路器，其特徵在於， 上述驅動部配置在上述箱的上端部。
5.根據權利要求2所述的氣體斷路器，其特徵在於， 上述驅動部配置在上述箱的上端部。
6.根據權利要求3所述的氣體斷路器，其特徵在於， 上述驅動部配置在上述箱的上端部。
7.根據權利要求1所述的氣體斷路器，其特徵在於， 上述驅動部配置在上述箱的下端部。
8.根據權利要求2所述的氣體斷路器，其特徵在於， 上述驅動部配置在上述箱的下端部。
9.根據權利要求3所述的氣體斷路器，其特徵在於， 上述驅動部配置在上述箱的下端部。
【文檔編號】H01H33/38GK103854914SQ201310629441
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2012年11月29日
【發明者】浦崎永詩, 筑紫正範 申請人:株式會社日立製作所