真空絕緣開關機構的製作方法
2023-06-10 11:56:46
專利名稱：真空絕緣開關機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及小型輕量化且性能、可靠性高的真空絕緣開關機構。
背景技術：
就近年來的輸變電設備中，使用者的需求多樣化。例如，根據其使用目的，負載 的種類、運轉條件不同，因而考慮所需求的安全性、可靠性、運轉修護以及將來的負載增加 來設計配電系統，但在該配電系統設計中，必須還考慮有關構成輸變電設備的斷路器、切斷 器、接地開關等的控制以及輸變電設備的電壓、電流、電力等的監視測量。這種場合，如何減少斷路器、切斷器、接地開關等的設備和其控制設備以及監視測 量設備的設置空間才能夠抑制用於該設置的投資，成為一個問題。為了解決該問題，提出了 具有斷路、切斷功能的真空雙點斷開三位置型開關的真空絕緣開關機構的方案。在該真空絕緣開關機構中，將真空雙點斷開三位置型開關、帶有真空投入容器的 接地開關分別容納在用陶瓷材料或者金屬材料形成的真空容器中，將這些真空容器和導體 等由作為絕緣外皮的環氧樹脂一體模製，從而實現開關部的單元化和小型輕量化。另一方面，在這種開關部中，由於環氧樹脂和陶瓷材料的熱膨脹係數有較大不同， 所以設想到發生因溫度變化產生的熱應力引起的環氧樹脂鑄塑部的剝離和裂縫。當環氧樹 脂發生裂縫，則降低絕緣性能，引起發生電暈放電等的不良情況，導致真空絕緣開關機構的 可靠性顯著降低。由此，已知有如下方案，在因熱應力而容易發生裂縫的真空容器的必要部 和環氧樹脂鑄塑部的間隙，以衰減熱應力為目的，塗敷矽酮橡膠等的可塑性樹脂而設置應 力衰減層(例如，參照專利文獻1)。專利文獻1 日本特開2002-358861號公報。如上所述，對因熱應力容易發生環氧樹脂部的裂縫的部位實施應力衰減層的場 合，重要的是應力衰減層的最佳厚度的處理和在應力衰減層的內側消除空隙。這是因為應 力衰減層的不適當的厚度成為環氧樹脂的裂縫、界面剝離的發生原因，內部空隙的存在成 為電暈放電發生的原因。就上述真空絕緣開關機構中的真空雙點斷開三位置型開關以及帶有真空投入容 器的接地開關而言，由於是將各觸點用真空容器的絕緣筒覆蓋的結構，所以該絕緣筒的上 端的角部成為邊緣部。該邊緣部成為付與上述熱應力的部位(真空容器的必要部)，所以需 要在該部位設置應力衰減層。例如，在塗敷矽酮橡膠等的可塑性樹脂來設置應力衰減層的場合，直到在邊緣部 的上面成為適當的厚度為止，需要傾注細心的注意來進行重複塗敷以免捲入成為電暈放電 原因的氣泡。但是，矽酮橡膠是液狀且有粘性的橡膠，所以很難進行其塗敷面厚度的處理。另一方面，例如卷繞自粘性絕緣帶設置應力衰減層的場合，與上述塗敷作業相比， 厚度的管理成為可能，但卷繞邊緣部的角等的場合，存在無法避免帶粘接面和邊緣部之間 的空隙的發生。
發明內容
本發明鑑於上述問題而做出，目的在於提供具有最適於施工的應力衰減層且可靠 性高的真空絕緣開關機構。(1)為了達到上述目的，本發明的真空絕緣開關機構將真空雙點斷開三位置型開 關和帶有真空投入容器的接地開關由環氧樹脂一體模製而成，該真空雙點斷開三位置型開 關具備可動觸點、固定觸點以及真空容器，該真空容器包括覆蓋上述可動觸點和固定觸點 的絕緣筒、堵住上述絕緣筒的下部的下蓋、以及堵住上述絕緣筒的上部及上述可動觸點的 操作杆側的上蓋，其中，該真空絕緣開關機構具備在構成上述開關以及接地開關的真空容 器的各絕緣筒的上端角部塗敷的第一矽酮橡膠層；在上述第一矽酮橡膠層的外面卷繞的自 粘性絕緣帶層；在上述自粘性絕緣帶層以及上述各絕緣筒的外周塗敷的第二矽酮橡膠層； 在與對上述第一以及第二矽酮橡膠層進行真空脫泡處理後的上述各絕緣筒的下端角部相 對應的位置上設置的環狀的衰減用護罩；以及以覆蓋上述第一矽酮橡膠層、上述自粘性絕 緣帶層、第二矽酮橡膠層以及上述環狀的衰減用護罩的方式將上述各真空容器一體模製的 環氧樹脂部。(2)在上述(1)中，最好是上述第一矽酮橡膠層在真空脫泡處理之後進行熱固化處理。(3)在上述(1)中，最好是上述第二矽酮橡膠層在真空脫泡處理之後進行熱固化處理。(4)在上述(1)中，最好是在設於上述絕緣筒的中間部的電極護罩部再設置上述 第一矽酮橡膠層和上述自粘性絕緣帶層。對本發明的效果進行說明。根據本發明，由於能實現向構成模製部的環氧樹脂的熱應力的衰減，所以能夠提 高模製一體型的真空容器的耐裂縫性能和耐電壓性能。其結果，能夠提供提高真空絕緣開 關機構的可靠性，並且還能承受長時間使用的真空絕緣開關機構。
圖1是用局部截面表示將本發明的真空絕緣開關機構作為饋電盤應用的一個實 施方式的側視圖。圖2是用局部截面表示將圖1所示的本發明的真空絕緣開關機構作為饋電盤應用 的一個實施方式的立體圖。圖3是將圖1所示的本發明的真空絕緣開關機構作為饋電盤應用的一個實施方式 的電路圖。圖4是構成圖1所示的本發明的真空絕緣開關機構的開關部分的縱向剖視圖。圖5是表示構成本發明的真空絕緣開關機構的開關部100的內部結構的主視圖。圖6是構成圖5所示的開關部100的真空容器的主視圖，圖(a)是開關用真空容 器的俯視圖，圖(b)是接地開關用真空容器的俯視圖。圖7是放大表示構成圖6所示的開關部100的真空容器的C部的縱向剖視圖。圖8是放大表示構成圖7所示的開關部100的真空容器的D部的縱向剖視圖。圖中
1-框體，8-真空雙點斷開三位置型開關，9-接地開關，12-電場衰減護罩，13-陶 瓷材料部，14-銅製凸緣，15-自粘性絕緣帶，16a-第一矽酮橡膠層，16b-第二矽酮橡膠層， 80-真空容器，81-固定觸點，82-可動觸點，83-電極護罩，86-真空絕緣操作杆，8A-絕緣 筒，8B-下蓋，8C-上蓋，90-真空容器，91-固定觸點，92-可動觸點，94-真空絕緣操作杆， 9A-絕緣筒，9B-下蓋，9C-上蓋，100-開關部，P-應力衰減層，E-環氧樹脂部。
具體實施例方式以下，使用附圖對本發明的真空絕緣開關機構的一個實施方式進行說明。圖1是表示將本發明的真空絕緣開關機構作為饋電盤應用的一個實施方式的側 視圖。圖2是用局部截面表示將圖1所示的本發明的真空絕緣開關機構作為饋電盤應用的 一個實施方式的立體圖。圖3是將圖1所示的本發明的真空絕緣開關機構作為饋電盤應用 的一個實施方式的電路圖。圖4是構成圖1所示的本發明的真空絕緣開關機構的開關部分 的縱向剖視圖。在圖1以及圖2中，真空絕緣開關機構的框體1具備將其內部從上分別劃 分的控制區域部2、高壓開關區域部3以及母線/電纜區域部4。在母線/電纜區域部4內配置母線5、連接有線路側電纜的電纜接頭6、套筒(CT)7 等。另外，在高壓開關區域3內配置真空雙點斷開三位置型開關(真空雙點斷開三位置型 斷路切斷器(BDS) 8、帶有真空投入容器的接地開關(ES) 9、電壓檢測器(VD) 10、以及操作裝 置11。母線5是無氣化的固體絕緣母線，確保其使用性和安全性。另外，電壓檢測器10 還檢測因真空容器內的真空度惡化而發生的電暈，提高維修檢查性。圖3表示將本發明的真空絕緣開關機構作為饋電盤應用的一個實施方式的電路。其次，配置在上述高壓開關區域部3內的真空雙點斷開三位置型開關(BDS)8、帶 有真空投入容器的接地開關(ES)9、電壓檢測器(VD) 10如圖1所示，由環氧樹脂一體模製。 由此，開關部被單元化而可實現小型輕量化。該單元化後的開關部100為分相結構，而且在 其相之間配置遮蔽層，抑制相之間短路故障的發生。另外，模製件的外表面通過塗敷後的導 電塗料而接地，確保接觸的安全性。若使用圖1以及圖4對開關部100的詳細結構進行進一步說明，則真空雙點斷開 三位置型開關(BDS) 8具備真空容器80，該真空容器80包括覆蓋可動觸點82和固定觸點 81的兩個絕緣筒8A ；堵住這些絕緣筒8A下部的下蓋8B ；以及堵住兩個絕緣筒的上部以及 可動觸點82的操作杆側的不鏽鋼製的上蓋8C。由分別容納在絕緣筒8A、8A內的兩個固定 觸點81和這些可動觸點82構成雙點斷開。另外，在絕緣筒8A、8A內分別設置筒形的電極 護罩83。以覆蓋各個可動觸點82、固定觸點81。圖1左側中的一個固定觸點81通過導體101與母線5連接。另外，圖1右側中的 一個固定觸點81通過導體102與電纜接頭6連接。一個可動觸點82和另一個可動觸點82用可動導體85連接，該可動導體85用不 鏽鋼等的未在高溫下退火的金屬進行加強。在該可動導體85上連結有真空絕緣操作杆86。 該真空絕緣操作杆86通過金屬波紋管87向真空容器80外導出，與氣體絕緣操作杆88連 結。該氣體絕緣操作杆88與由操作裝置11進行操作的操作杆111連結。一個可動觸點82和另一個可動觸點82利用操作杆111停止在如圖4所示的用於
5進行通電的關閉位置Y1、用於遮斷電流的打開位置Y2、以及相對於雷等的衝擊電壓確保檢 查作業者的安全的切斷位置Y3的三個位置上。上述兩個可動觸點82如圖4所示，在打開位置Y2確保斷路間隙g2，而且在切斷位 置Y3確保切斷間隙g3。該切斷間隙g3設定為具有相當於斷路間隙g2的大致倍數的極間 距離。這樣，通過將切斷時的切斷間隙g3設定為斷路間隙g2的大致二倍，並具有多個(在 本例中為兩個)，可以做成多級形式的絕緣。其次，帶有真空投入容器的接地開關(ES)9如圖1所示，具備真空容器90，該真空 容器90包括覆蓋可動觸點92和與導體102連接的固定觸點91的絕緣筒9A ；堵住該絕緣 筒9A的下部的下蓋9B ；以及堵住絕緣筒上部以及可動觸點92的操作杆側的不鏽鋼製的上 蓋9C。在可動觸點92上連結真空絕緣操作杆94。該真空絕緣操作杆94通過金屬波紋管 95向真空容器90外導出，與接到開關用的絕緣操作杆112連結。其次，使用圖5 圖8對構成本發明的真空絕緣開關機構的單元化後的開關部100 的模製化的順序進行說明。圖5是表示構成本發明的真空絕緣開關機構的開關部100的內 部結構的主視圖。圖6是構成圖5所示的開關部100的真空容器的主視圖，圖(a)是開關 用真空容器的俯視圖，圖(b)是接地開關用真空容器的俯視圖。圖7是放大表示構成圖6 所示的開關部100的真空容器的C部的縱向剖視圖。圖8是放大表示構成圖7所示的開關 部100的真空容器的D部的縱向剖視圖。在圖5 圖8中，與圖1 圖4所示的符號相同 的符號的結構是相同部分，所以省略其詳細說明。在圖5中，虛線部表示開關部100內部的各構成部件的外形。實線部表示開關部 100的外形，用環氧樹脂部E覆蓋各構成部件的大部分。再有，符號12表示衰減不平等電場 的鋁製環狀體的電場衰減護罩，並以各絕緣筒8A、9A的下端插通各個環狀體中心的方式配 設於環氧樹脂部E內。如圖6 (a)所示，構成真空容器80的絕緣筒8A的上端角部A部形成由陶瓷部件得 到的邊緣部。如上所述，該邊緣部由於成為對環氧樹脂部給與熱應力的部位，所以需要在該 部位設置應力衰減層。如圖6(b)所示，在構成真空容器90的絕緣筒9A的上端角部B部同 樣地也需要設置應力衰減層。圖7是放大圖6所示的絕緣筒8A的C部的縱向剖視圖，符號13表示絕緣筒8A的 陶瓷材料部，符號14表示接合絕緣筒8A和上蓋8C的銅製凸緣部。就陶瓷製的絕緣筒8A的 上部和不鏽鋼製的上蓋8C的連接而言，由於是將把一端釺焊在絕緣筒的陶瓷材料部13上 的環狀銅製的凸緣部14的另一端釺焊連接在上蓋8C上的結構，所以會在絕緣筒的陶瓷材 料部13上端外側部形成邊緣部。在該邊緣部設置應力衰減層P。圖8是放大圖7所示的外筒的角的邊緣部的D部的局部縱向剖視圖，應力衰減層P 如下形成，在塗敷在外筒的角的邊緣部上的作為第一矽酮橡膠層16a的矽酮橡膠的層上形 成通過卷繞自粘性絕緣帶15而得到的自粘性絕緣帶層，然後在其上塗敷作為第二矽酮橡 膠層16b的矽酮橡膠來形成。以下，對其具體順序進行說明。(1)在真空容器80、90的絕緣筒8A、9A的上端部(圖6的A部、B部)作為第一矽 酮橡膠層16a塗敷矽酮橡膠。具體而言，如圖8所示，例如，用刷子等將含有矽酮橡膠粒子 的可塑性樹脂16塗敷成大致0. 1mm的厚度。此時，留心地進行塗敷以免含有氣泡等。
(2)在圖6的A部、B部的角部，將自粘性絕緣帶15卷繞2 3周，作為自粘性絕 緣帶層。具體而言，如圖8所示，例如使用作為自粘性絕緣部件的以丁基橡膠為主要成分的 帶15，在上述(1)的矽酮橡膠的塗敷層上施加張力的同時卷繞2 3周。其結果，矽酮橡膠 的塗敷層填補在自粘性絕緣帶15和絕緣筒的角的間隙產生的空隙，並且自粘性絕緣帶15 將矽酮橡膠的塗敷層向絕緣筒的外表面衝擠。因此，例如即使在矽酮橡膠的塗敷層產生了 氣泡，利用該工序也能夠向塗敷層的外側擠出。通過該自粘性絕緣帶15的卷繞而形成的層 的厚度能夠管理成大致0. 3mm。(3)對真空容器80、90整體作為第二矽酮橡膠層16b塗敷矽酮橡膠，其後進行真空 脫泡。具體而言，對真空容器80、90整體塗敷矽酮橡膠。此時，塗敷成在(2)形成的層以外 的部分的厚度大致為0. 1mm。在該工序中的矽酮橡膠塗敷的目的在於使環氧樹脂和真空容 器80、90的粘接性變好。其後，將塗敷了矽酮橡膠的真空容器80、90容納在連接有真空泵 的真空箱中，並在真空狀態下放置大致10分鐘以上，從而進行矽酮橡膠的塗敷層的脫泡。(4)使矽酮橡膠熱固化。具體而言，例如將結束了上述(3)工序的真空容器80、90 容納在恆溫槽中，施加160°C的熱大致4小時。這樣一來，使矽酮橡膠的塗敷層固化。加熱 後的真空容器80、90自然冷卻。(5)將真空容器80、90和其它構成部件配置於模具框內，鑄塑環氧樹脂。具體而 言，例如進行了上述處理後的真空容器80、90的絕緣筒8A、9A下端插通環狀的電場衰減護 罩12，並且，以真空容器80、90的各部分與各導體101、102成為規定的連接狀態的方式將各 構成部件配置於模具框內。其後，在該模具框內鑄塑環氧樹脂。其後，在規定的條件下進行 固化而形成開關部100。根據上述本發明的真空絕緣開關機構的一個實施方式，由於可實現對構成模製部 的環氧樹脂的熱應力的衰減，所以能夠提高開關部100的耐裂縫性能和耐電壓性能。其結 果，能夠提供提高真空絕緣開關機構的可靠性並且還可承受長期使用的真空絕緣開關機 構。另外，作為自粘性絕緣帶15的底層塗敷矽酮橡膠，在矽酮橡膠上進行卷繞，所以 能夠高精度地管理應力衰減層的厚度，並且能夠防止帶界面的剝離和氣泡的發生。其結果， 能夠提高開關部100的耐裂縫性能和耐電壓性能。再有，通過進行真空脫泡，能夠防止矽酮橡膠固化時的氣泡的發生。其結果，能夠 防止電暈放電等的局部放電的發生，能夠提高耐電壓性能。再有，在本發明的方式中，在絕緣筒8A的上端角部實施了第一矽酮橡膠層16a和 自粘性絕緣帶層，但例如還可以在設於絕緣筒8A的中間部的電極護罩83上進行實施，這種 場合，可實現開關的絕緣性能的進一步提高。另外，在本發明的實施方式中，作為構成開關部100的開關，配置了真空雙點斷開 三位置型開關(BDS)8和帶有真空投入容器的接地開關(ES)9、但不限於該方式。只要是具 備真空容器的開關，便能夠應用本發明。
權利要求
一種真空絕緣開關機構，將真空雙點斷開三位置型開關和帶有真空投入容器的接地開關由環氧樹脂一體模製而成，該真空雙點斷開三位置型開關具備可動觸點、固定觸點以及真空容器，該真空容器包括覆蓋上述可動觸點和固定觸點的絕緣筒、堵住上述絕緣筒的下部的下蓋、以及堵住上述絕緣筒的上部及上述可動觸點的操作杆側的上蓋，上述真空絕緣開關機構的特徵在於，具備在構成上述開關以及接地開關的真空容器的各絕緣筒的上端角部塗敷的第一矽酮橡膠層；在上述第一矽酮橡膠層的外面卷繞的自粘性絕緣帶層；在上述自粘性絕緣帶層以及上述各絕緣筒的外周塗敷的第二矽酮橡膠層；在與對上述第一以及第二矽酮橡膠層進行真空脫泡處理後的上述各絕緣筒的下端角部相對應的位置上設置的環狀的衰減用護罩；以及以覆蓋上述第一矽酮橡膠層、上述自粘性絕緣帶層、第二矽酮橡膠層以及上述環狀的衰減用護罩的方式將上述各真空容器一體模製的環氧樹脂部。
2.根據權利要求1所述的真空絕緣開關機構，其特徵在於，上述第一矽酮橡膠層在真空脫泡處理後進行熱固化處理。
3.根據權利要求1所述的真空絕緣開關機構，其特徵在於，上述第二矽酮橡膠層在真空脫泡處理後進行熱固化處理。
4.根據權利要求1所述的真空絕緣開關機構，其特徵在於，在設於上述絕緣筒的中間部的電極護罩部，再設置上述第一矽酮橡膠層和上述自粘性 絕緣帶層。
全文摘要
本發明提供具有最適於施工的應力衰減層且可靠性高的真空絕緣開關機構。在將具備真空容器的真空雙點斷開三位置型開關(8)和帶有真空投入容器的接地開關(9)由環氧樹脂(E)一體模製而成的真空絕緣開關機構中，具備在構成上述開關以及接地開關的真空容器(80、90)的各絕緣筒(8A、9A)的上端角部塗敷的第一矽酮橡膠層(16a)；在上述第一矽酮橡膠層(16a)的外面卷繞的自粘性絕緣帶層；在上述自粘性絕緣帶層以及上述各絕緣筒的外周塗敷的第二矽酮橡膠層(16b)；以及以覆蓋上述第一矽酮橡膠層、上述自粘性絕緣帶層、第二矽酮橡膠層(16b)的方式將上述各真空容器(80、90)一體模製的環氧樹脂部(E)。
文檔編號H01H33/66GK101847540SQ201010115660
公開日2010年9月29日 申請日期2010年2月11日 優先權日2009年3月27日
發明者中澤彰男, 土屋賢治, 川上久雄, 高橋惠一 申請人:株式會社日立製作所