真空绝缘开关机构 |
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| 申请号 | CN201010115660.6 | 申请日 | 2010-02-11 | 公开(公告)号 | CN101847540B | 公开(公告)日 | 2012-12-12 |
| 申请人 | 株式会社日立制作所; | 发明人 | 高桥惠一; 土屋贤治; 中泽彰男; 川上久雄; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供具有最适于施工的应 力 衰减层且可靠性高的 真空 绝缘 开关 机构。在将具备真空容器的真空双点断开三 位置 型开关(8)和带有真空投入容器的接地开关(9)由环 氧 树脂 (E)一 体模 制而成的真空绝缘开关机构中，具备：在构成上述开关以及接地开关的真空容器(80、90)的各绝缘筒(8A、9A)的上端 角 部涂敷的第一 硅 酮 橡胶 层(16a)；在上述第一硅酮橡胶层(16a)的外面卷绕的自粘性绝缘带层；在上述自粘性绝缘带层以及上述各绝缘筒的外周涂敷的第二硅酮橡胶层(16b)；以及以 覆盖 上述第一硅酮橡胶层、上述自粘性绝缘带层、第二硅酮橡胶层(16b)的方式将上述各真空容器(80、90)一体模制的 环氧树脂 部(E)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种真空绝缘开关机构，将真空双点断开三位置型开关和带有真空投入容器的接地开关由环氧树脂一体模制而成，该真空双点断开三位置型开关和接地开关分别具备可动触点、固定触点以及真空容器，该真空容器包括覆盖上述可动触点和固定触点的绝缘筒、堵住上述绝缘筒的下部的下盖、以及堵住上述绝缘筒的上部及上述可动触点的操作杆侧的上盖，上述真空绝缘开关机构的特征在于， |
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| 说明书全文 | 真空绝缘开关机构技术领域[0001] 本发明涉及小型轻量化且性能、可靠性高的真空绝缘开关机构。 背景技术[0002] 就近年来的输变电设备中，使用者的需求多样化。例如，根据其使用目的，负载的种类、运转条件不同，因而考虑所需求的安全性、可靠性、运转修护以及将来的负载增加来设计配电系统，但在该配电系统设计中，必须还考虑有关构成输变电设备的断路器、切断器、接地开关等的控制以及输变电设备的电压、电流、电力等的监视测量。 [0003] 这种场合，如何减少断路器、切断器、接地开关等的设备和其控制设备以及监视测量设备的设置空间才能够抑制用于该设置的投资，成为一个问题。为了解决该问题，提出了具有断路、切断功能的真空双点断开三位置型开关的真空绝缘开关机构的方案。 [0004] 在该真空绝缘开关机构中，将真空双点断开三位置型开关、带有真空投入容器的接地开关分别容纳在用陶瓷材料或者金属材料形成的真空容器中，将这些真空容器和导体等由作为绝缘外皮的环氧树脂一体模制，从而实现开关部的单元化和小型轻量化。 [0005] 另一方面，在这种开关部中，由于环氧树脂和陶瓷材料的热膨胀系数有较大不同，所以设想到发生因温度变化产生的热应力引起的环氧树脂铸塑部的剥离和裂缝。当环氧树脂发生裂缝，则降低绝缘性能，引起发生电晕放电等的不良情况，导致真空绝缘开关机构的可靠性显著降低。由此，已知有如下方案，在因热应力而容易发生裂缝的真空容器的必要部和环氧树脂铸塑部的间隙，以衰减热应力为目的，涂敷硅酮橡胶等的可塑性树脂而设置应力衰减层(例如，参照专利文献1)。 [0006] 专利文献1：日本特开2002-358861号公报。 [0007] 如上所述，对因热应力容易发生环氧树脂部的裂缝的部位实施应力衰减层的场合，重要的是应力衰减层的最佳厚度的处理和在应力衰减层的内侧消除空隙。这是因为应力衰减层的不适当的厚度成为环氧树脂的裂缝、界面剥离的发生原因，内部空隙的存在成为电晕放电发生的原因。 [0008] 就上述真空绝缘开关机构中的真空双点断开三位置型开关以及带有真空投入容器的接地开关而言，由于是将各触点用真空容器的绝缘筒覆盖的结构，所以该绝缘筒的上端的角部成为边缘部。该边缘部成为付与上述热应力的部位(真空容器的必要部)，所以需要在该部位设置应力衰减层。 [0009] 例如，在涂敷硅酮橡胶等的可塑性树脂来设置应力衰减层的场合，直到在边缘部的上面成为适当的厚度为止，需要倾注细心的注意来进行重复涂敷以免卷入成为电晕放电原因的气泡。但是，硅酮橡胶是液状且有粘性的橡胶，所以很难进行其涂敷面厚度的处理。 [0010] 另一方面，例如卷绕自粘性绝缘带设置应力衰减层的场合，与上述涂敷作业相比，厚度的管理成为可能，但卷绕边缘部的角等的场合，存在无法避免带粘接面和边缘部之间的空隙的发生。 发明内容[0011] 本发明鉴于上述问题而做出，目的在于提供具有最适于施工的应力衰减层且可靠性高的真空绝缘开关机构。 [0012] (1)为了达到上述目的，本发明的真空绝缘开关机构将真空双点断开三位置型开关和带有真空投入容器的接地开关由环氧树脂一体模制而成，该真空双点断开三位置型开关具备可动触点、固定触点以及真空容器，该真空容器包括覆盖上述可动触点和固定触点的绝缘筒、堵住上述绝缘筒的下部的下盖、以及堵住上述绝缘筒的上部及上述可动触点的操作杆侧的上盖，其中，该真空绝缘开关机构具备：在构成上述开关以及接地开关的真空容器的各绝缘筒的上端角部涂敷的第一硅酮橡胶层；在上述第一硅酮橡胶层的外面卷绕的自粘性绝缘带层；在上述自粘性绝缘带层以及上述各绝缘筒的外周涂敷的第二硅酮橡胶层；在与对上述第一以及第二硅酮橡胶层进行真空脱泡处理后的上述各绝缘筒的下端角部相对应的位置上设置的环状的衰减用护罩；以及以覆盖上述第一硅酮橡胶层、上述自粘性绝缘带层、第二硅酮橡胶层以及上述环状的衰减用护罩的方式将上述各真空容器一体模制的环氧树脂部。 [0013] (2)在上述(1)中，最好是上述第一硅酮橡胶层在真空脱泡处理之后进行热固化处理。 [0014] (3)在上述(1)中，最好是上述第二硅酮橡胶层在真空脱泡处理之后进行热固化处理。 [0016] 对本发明的效果进行说明。 [0017] 根据本发明，由于能实现向构成模制部的环氧树脂的热应力的衰减，所以能够提高模制一体型的真空容器的耐裂缝性能和耐电压性能。其结果，能够提供提高真空绝缘开关机构的可靠性，并且还能承受长时间使用的真空绝缘开关机构。附图说明 [0018] 图1是用局部截面表示将本发明的真空绝缘开关机构作为馈电盘应用的一个实施方式的侧视图。 [0019] 图2是用局部截面表示将图1所示的本发明的真空绝缘开关机构作为馈电盘应用的一个实施方式的立体图。 [0020] 图3是将图1所示的本发明的真空绝缘开关机构作为馈电盘应用的一个实施方式的电路图。 [0021] 图4是构成图1所示的本发明的真空绝缘开关机构的开关部分的纵向剖视图。 [0022] 图5是表示构成本发明的真空绝缘开关机构的开关部100的内部结构的主视图。 [0023] 图6是构成图5所示的开关部100的真空容器的主视图，图(a)是开关用真空容器的俯视图，图(b)是接地开关用真空容器的俯视图。 [0024] 图7是放大表示构成图6所示的开关部100的真空容器的C部的纵向剖视图。 [0025] 图8是放大表示构成图7所示的开关部100的真空容器的D部的纵向剖视图。 [0026] 图中： [0027] 1-框体，8-真空双点断开三位置型开关，9-接地开关，12-电场衰减护罩，13-陶瓷材料部，14-铜制凸缘，15-自粘性绝缘带，16a-第一硅酮橡胶层，16b-第二硅酮橡胶层，80-真空容器，81-固定触点，82-可动触点，83-电极护罩，86-真空绝缘操作杆，8A-绝缘筒，8B-下盖，8C-上盖，90-真空容器，91-固定触点，92-可动触点，94-真空绝缘操作杆， 9A-绝缘筒，9B-下盖，9C-上盖，100-开关部，P-应力衰减层，E-环氧树脂部。 具体实施方式[0028] 以下，使用附图对本发明的真空绝缘开关机构的一个实施方式进行说明。 [0029] 图1是表示将本发明的真空绝缘开关机构作为馈电盘应用的一个实施方式的侧视图。图2是用局部截面表示将图1所示的本发明的真空绝缘开关机构作为馈电盘应用的一个实施方式的立体图。图3是将图1所示的本发明的真空绝缘开关机构作为馈电盘应用的一个实施方式的电路图。图4是构成图1所示的本发明的真空绝缘开关机构的开关部分的纵向剖视图。在图1以及图2中，真空绝缘开关机构的框体1具备将其内部从上分别划分的控制区域部2、高压开关区域部3以及母线/电缆区域部4。 [0030] 在母线/电缆区域部4内配置母线5、连接有线路侧电缆的电缆接头6、套筒(CT)7等。另外，在高压开关区域3内配置真空双点断开三位置型开关(真空双点断开三位置型断路切断器(BDS)8、带有真空投入容器的接地开关(ES)9、电压检测器(VD)10、以及操作装置11。 [0032] 图3表示将本发明的真空绝缘开关机构作为馈电盘应用的一个实施方式的电路。 [0033] 其次，配置在上述高压开关区域部3内的真空双点断开三位置型开关(BDS)8、带有真空投入容器的接地开关(ES)9、电压检测器(VD)10如图1所示，由环氧树脂一体模制。由此，开关部被单元化而可实现小型轻量化。该单元化后的开关部100为分相结构，而且在其相之间配置遮蔽层，抑制相之间短路故障的发生。另外，模制件的外表面通过涂敷后的导电涂料而接地，确保接触的安全性。 [0034] 若使用图1以及图4对开关部100的详细结构进行进一步说明，则真空双点断开三位置型开关(BDS)8具备真空容器80，该真空容器80包括：覆盖可动触点82和固定触点81的两个绝缘筒8A；堵住这些绝缘筒8A下部的下盖8B；以及堵住两个绝缘筒的上部以及可动触点82的操作杆侧的不锈钢制的上盖8C。由分别容纳在绝缘筒8A、8A内的两个固定触点81和这些可动触点82构成双点断开。另外，在绝缘筒8A、8A内分别设置筒形的电极护罩83。以覆盖各个可动触点82、固定触点81。 [0035] 图1左侧中的一个固定触点81通过导体101与母线5连接。另外，图1右侧中的一个固定触点81通过导体102与电缆接头6连接。 [0036] 一个可动触点82和另一个可动触点82用可动导体85连接，该可动导体85用不锈钢等的未在高温下退火的金属进行加强。在该可动导体85上连结有真空绝缘操作杆86。该真空绝缘操作杆86通过金属波纹管87向真空容器80外导出，与气体绝缘操作杆88连结。该气体绝缘操作杆88与由操作装置11进行操作的操作杆111连结。 [0037] 一个可动触点82和另一个可动触点82利用操作杆111停止在如图4所示的用于进行通电的关闭位置Y1、用于遮断电流的打开位置Y2、以及相对于雷等的冲击电压确保检查作业者的安全的切断位置Y3的三个位置上。 [0038] 上述两个可动触点82如图4所示，在打开位置Y2确保断路间隙g2，而且在切断位置Y3确保切断间隙g3。该切断间隙g3设定为具有相当于断路间隙g2的大致倍数的极间距离。这样，通过将切断时的切断间隙g3设定为断路间隙g2的大致二倍，并具有多个(在本例中为两个)，可以做成多级形式的绝缘。 [0039] 其次，带有真空投入容器的接地开关(ES)9如图1所示，具备真空容器90，该真空容器90包括：覆盖可动触点92和与导体102连接的固定触点91的绝缘筒9A；堵住该绝缘筒9A的下部的下盖9B；以及堵住绝缘筒上部以及可动触点92的操作杆侧的不锈钢制的上盖9C。在可动触点92上连结真空绝缘操作杆94。该真空绝缘操作杆94通过金属波纹管95向真空容器90外导出，与接到开关用的绝缘操作杆112连结。 [0040] 其次，使用图5～图8对构成本发明的真空绝缘开关机构的单元化后的开关部100的模制化的顺序进行说明。图5是表示构成本发明的真空绝缘开关机构的开关部100的内部结构的主视图。图6是构成图5所示的开关部100的真空容器的主视图，图(a)是开关用真空容器的俯视图，图(b)是接地开关用真空容器的俯视图。图7是放大表示构成图6所示的开关部100的真空容器的C部的纵向剖视图。图8是放大表示构成图7所示的开关部100的真空容器的D部的纵向剖视图。在图5～图8中，与图1～图4所示的符号相同的符号的结构是相同部分，所以省略其详细说明。 [0041] 在图5中，虚线部表示开关部100内部的各构成部件的外形。实线部表示开关部100的外形，用环氧树脂部E覆盖各构成部件的大部分。再有，符号12表示衰减不平等电场的铝制环状体的电场衰减护罩，并以各绝缘筒8A、9A的下端插通各个环状体中心的方式配设于环氧树脂部E内。 [0042] 如图6(a)所示，构成真空容器80的绝缘筒8A的上端角部A部形成由陶瓷部件得到的边缘部。如上所述，该边缘部由于成为对环氧树脂部给与热应力的部位，所以需要在该部位设置应力衰减层。如图6(b)所示，在构成真空容器90的绝缘筒9A的上端角部B部同样地也需要设置应力衰减层。 [0043] 图7是放大图6所示的绝缘筒8A的C部的纵向剖视图，符号13表示绝缘筒8A的陶瓷材料部，符号14表示接合绝缘筒8A和上盖8C的铜制凸缘部。就陶瓷制的绝缘筒8A的上部和不锈钢制的上盖8C的连接而言，由于是将把一端钎焊在绝缘筒的陶瓷材料部13上的环状铜制的凸缘部14的另一端钎焊连接在上盖8C上的结构，所以会在绝缘筒的陶瓷材料部13上端外侧部形成边缘部。在该边缘部设置应力衰减层P。 [0044] 图8是放大图7所示的外筒的角的边缘部的D部的局部纵向剖视图，应力衰减层P如下形成，在涂敷在外筒的角的边缘部上的作为第一硅酮橡胶层16a的硅酮橡胶的层上形成通过卷绕自粘性绝缘带15而得到的自粘性绝缘带层，然后在其上涂敷作为第二硅酮橡胶层16b的硅酮橡胶来形成。 [0045] 以下，对其具体顺序进行说明。 [0046] (1)在真空容器80、90的绝缘筒8A、9A的上端部(图6的A部、B部)作为第一硅酮橡胶层16a涂敷硅酮橡胶。具体而言，如图8所示，例如，用刷子等将含有硅酮橡胶粒子的可塑性树脂16涂敷成大致0.1mm的厚度。此时，留心地进行涂敷以免含有气泡等。 [0047] (2)在图6的A部、B部的角部，将自粘性绝缘带15卷绕2～3周，作为自粘性绝缘带层。具体而言，如图8所示，例如使用作为自粘性绝缘部件的以丁基橡胶为主要成分的带15，在上述(1)的硅酮橡胶的涂敷层上施加张力的同时卷绕2～3周。其结果，硅酮橡胶的涂敷层填补在自粘性绝缘带15和绝缘筒的角的间隙产生的空隙，并且自粘性绝缘带15将硅酮橡胶的涂敷层向绝缘筒的外表面冲挤。因此，例如即使在硅酮橡胶的涂敷层产生了气泡，利用该工序也能够向涂敷层的外侧挤出。通过该自粘性绝缘带15的卷绕而形成的层的厚度能够管理成大致0.3mm。 [0048] (3)对真空容器80、90整体作为第二硅酮橡胶层16b涂敷硅酮橡胶，其后进行真空脱泡。具体而言，对真空容器80、90整体涂敷硅酮橡胶。此时，涂敷成在(2)形成的层以外的部分的厚度大致为0.1mm。在该工序中的硅酮橡胶涂敷的目的在于使环氧树脂和真空容器80、90的粘接性变好。其后，将涂敷了硅酮橡胶的真空容器80、90容纳在连接有真空泵的真空箱中，并在真空状态下放置大致10分钟以上，从而进行硅酮橡胶的涂敷层的脱泡。 [0049] (4)使硅酮橡胶热固化。具体而言，例如将结束了上述(3)工序的真空容器80、90容纳在恒温槽中，施加160℃的热大致4小时。这样一来，使硅酮橡胶的涂敷层固化。加热后的真空容器80、90自然冷却。 [0050] (5)将真空容器80、90和其它构成部件配置于模具框内，铸塑环氧树脂。具体而言，例如进行了上述处理后的真空容器80、90的绝缘筒8A、9A下端插通环状的电场衰减护罩12，并且，以真空容器80、90的各部分与各导体101、102成为规定的连接状态的方式将各构成部件配置于模具框内。其后，在该模具框内铸塑环氧树脂。其后，在规定的条件下进行固化而形成开关部100。 [0051] 根据上述本发明的真空绝缘开关机构的一个实施方式，由于可实现对构成模制部的环氧树脂的热应力的衰减，所以能够提高开关部100的耐裂缝性能和耐电压性能。其结果，能够提供提高真空绝缘开关机构的可靠性并且还可承受长期使用的真空绝缘开关机构。 [0052] 另外，作为自粘性绝缘带15的底层涂敷硅酮橡胶，在硅酮橡胶上进行卷绕，所以能够高精度地管理应力衰减层的厚度，并且能够防止带界面的剥离和气泡的发生。其结果，能够提高开关部100的耐裂缝性能和耐电压性能。 [0053] 再有，通过进行真空脱泡，能够防止硅酮橡胶固化时的气泡的发生。其结果，能够防止电晕放电等的局部放电的发生，能够提高耐电压性能。 [0054] 再有，在本发明的方式中，在绝缘筒8A的上端角部实施了第一硅酮橡胶层16a和自粘性绝缘带层，但例如还可以在设于绝缘筒8A的中间部的电极护罩83上进行实施，这种场合，可实现开关的绝缘性能的进一步提高。 [0055] 另外，在本发明的实施方式中，作为构成开关部100的开关，配置了真空双点断开三位置型开关(BDS)8和带有真空投入容器的接地开关(ES)9、但不限于该方式。只要是具备真空容器的开关，便能够应用本发明。 |
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