专利名称：开关单元及开关机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及开关单元及开关机构。
背景技术：
在接受电力设备中，设置容纳有下述全部或一部分部件的封闭式配电盘(称为开关机构)用于断开负荷电流或事故电流的断开器；在进行负荷的维护检查时用于确保作业者的安全的断路器和接地开关；系统电压、电流的检测装置；以及保护继电器等。开关机构普遍设置在被限制的设置空间，往往期望小型化。并且，在决定开关机构的大小时，因为包括断开部等开关的开关单元在开关机构内具有较大的体积，因此期望能够使开关单元小型化。在此，作为现有的开关有例如专利文献I (日本特表2009-508294号公报)所记载的开关。在该专利文献I中，将两个接点部上下配置成直线状，在上下具有可动电极棒，以被上下的可动电极棒夹持的形式配置扁形接点。
发明内容
但是，在专利文献I记载的结构中，由于是固定电极彼此电连接的结构，因此母线及电缆分散，高电压部变大，难以小型化。因此，在本发明中，其目的在于提供能够实现小型化的开关单元或开关机构。为了解决上述课题，本发明的开关单元是直线状地配置多个开关的开关单元，其特征是，电连接一个开关的可动电极和另一个开关的固定电极。另外，本发明的开关机构的特征是，具备上述开关单元、与该开关单元连接的母线、与该开关单元连接的电缆、以及在内部容纳这些部件的至少一部分的机箱。本发明的效果如下。根据本发明，可提供能够实现小型化的开关单元或开关机构。
图I是以局部剖表示本发明的一个实施方式的侧视图。图2是表不本发明的一个实施方式的后视图。图3是图I所示的一个实施方式的模压开关部的剖视图。图4是以局部剖表示本发明的另一个实施方式的侧视图。图中1-开关机构，2、102_模压开关，3-真空绝缘开关，4_(三位置)空气绝缘开关，5-(第一)操作装置，6-(第二)操作装置，7-电压检测器，8-母线连接用衬套，9-电缆连接用衬套，10-环氧树脂，11-柔性导体，22-固定侧导体，23-母线连接用衬套中心导体， 24-弹簧接点，30-真空容器，30a-绝缘筒，31-固定侧电极，32-可动侧电极，33-电缆连接用衬套中心导体，34-可动侧导体，35-金属波纹管，36-电弧屏蔽件，40-固定电极，41-中间固定电极，42-接地固定电极，43-可动电极，44-连接导体，80-母线，90-电缆，151、161-连接装置，152、162-空气绝缘操作杆。
具体实施例方式下面，使用附图对实施本发明的优选实施例进行说明。另外，下述只不过是实施例，当然未将本发明的内容限定于下述实施例的具体方式。实施例I使用图I 图3对实施例I进行说明。如图I所示，开关机构I大致包括相当于开关单元的模压开关2 ；向模压开关2 供给来自电力系统的电力的母线80 ;将来自模压开关2的电力向负荷侧供电的电缆90 ;对模压开关2内的开关进行操作的操作装置5、6 ;连接操作装置5、6和模压开关2内的开关的连接装置51、61 ;以及内部容纳这些部件的机箱21。如图3所示，模压开关2通过利用环氧树脂10 —体地模压成形以下部件而构成， 即具有电流的接通、断开功能的真空绝缘开关3，可在接通、断路、接地这三个位置间进行转换的空气绝缘开关4，检测施加在负荷侧的电压的电压检测器7，与母线80连接的母线连接用衬套8，以及与向负荷侧供给电流的电缆90连接的电缆连接用衬套9。并且，真空绝缘开关3和空气绝缘开关4配置成直线状。对各部分进行详细说明。真空绝缘开关单元3在连接固定侧陶瓷绝缘筒30b、可动侧陶瓷绝缘筒30a、固定侧端板及可动侧端板而构成的真空容器30内配置了固定侧电极 31、可动侧电极32、与固定侧电极31连接的固定侧导体22、与可动侧电极32连接的可动侧导体34、及用于保护陶瓷绝缘筒30a、30b免受电极开闭时的电弧的影响的电弧屏蔽件36。 并且，可动侧导体34通过金属波纹管35导出到真空容器30外，通过柔性导体11与电缆连接用衬套中心导体33连接，向负荷侧供给来自母线侧的电力。另外，可动侧电极32也与绝缘操作杆52连接，来自操作装置5的操作力经过连接装置51传送到绝缘操作杆52。空气绝缘开关4具备与母线连接用衬套中心导体23连接并通过该中心导体23 与母线侧连接的固定电极40，起到引导可动电极43的作用并为接地电位的接地侧固定电极42，以及位于母线侧固定电极40和接地侧固定电极42的轴向中间，并通过连接导体44 与真空绝缘开关3侧的固定侧导体22电连接的中间固定电极41 ;内部被空气绝缘。另外， 这些各固定电极的内径都相等，并直线状地配置。通过可动电极43相对于这些各固定电极，直线状地在空气绝缘开关4内移动，可在接通、断路、接地这三位置间进行转换。可动电极43与空气绝缘操作杆62连接，空气绝缘操作杆62通过连接装置61与操作装置6连接。由此，空气绝缘操作杆62能利用操作装置6进行动作。并且，通过利用弹簧接点 24构成与空气绝缘开关4中的上述各固定电极接触的部位，能够实现不妨碍空气绝缘开关 4的移动，且利用弹力可靠地接触。如上所述，真空绝缘开关3是配置在负荷侧的开关，空气绝缘开关4是配置在母线侧的开关。对真空绝缘开关3和空气绝缘开关4间的电连接关系进行说明。中间固定电极41 与可动电极43的位置无关地与可动电极43接触，两者总是为相同电位。如上所述，因为中间固定电极41与真空绝缘开关3侧的固定侧导体22电连接，因此处于总是与中间固定电极41相同电位的状态的可动电极43也与真空绝缘开关3侧的固定侧导体22电连接。另一方面，互相接近的固定侧导体22和固定电极40间通过利用环氧树脂10的固体绝缘而保
持绝缘。母线连接用衬套8通过利用环氧树脂10覆盖母线连接用衬套中心导体23的周围而构成，并且电缆连接用衬套9通过利用环氧树脂10覆盖电缆连接用衬套中心导体33的周围而构成。并且，在电缆连接用衬套9中以与通过内部的电缆连接用衬套中心导体33电连接的方式配置测定负荷侧的电位的电压检测器7。两衬套配置在同一平面内，并且配置在同一侧。另外，就衬套的长度而言，使电缆连接用衬套9比母线连接用衬套8长。图2表示利用母线80相互连接设在本实施例的开关机构两面的各盘上的母线连接用衬套8间而构成配电盘的双面开关机构I的后视图。通过将电缆90向纸面下方拉出到电缆连接用衬套9上而向负荷设备供给电力，但由于将电缆连接用衬套9构成为比母线连接用衬套8长，因此也能够将电缆90向纸面上方拉出。另外，真空绝缘开关3的接通或断开借助于连接装置51并利用电磁操作方式的第一操作装置5进行操作，借助于连接装置61并利用马达驱动方式的第二操作装置6对三位置空气绝缘开关4的用于通电的接通位置、用于相对于雷等电涌电压确保检查作业者的安全的断路位置以及向用于进行接地的接地准备位置进行切换操作。另外，电磁操作方式适用于第一操作装置5，马达驱动方式适用于第二操作装置 6，但也可采用电动弹簧方式等其他操作方式。接着，对利用模压开关2的接通、断开、断路、接地的各动作进行说明。图I表示接通状态。为了从该接通状态转移到断开状态，对操作装置5进行操作，借助于连接装置51 向离开固定侧电极31的方向对绝缘操作杆52进行操作。由此，与固定侧电极31相对地设置在绝缘操作杆52的前端的可动侧电极32离开固定侧电极31，在真空绝缘开关3内进行断开动作。接着，进行断路动作。从接通状态向断路状态的转移动作紧跟着断开动作进行。此时，对操作装置6进行操作，借助于连接装置61将空气绝缘开关4的空气绝缘操作杆62向离开固定电极40的方向驱动。由此，能够离开可动电极43及设在可动电极43上的弹簧接点24与固定电极40的极间距离，向断路状态转移，弹簧接点24移动到接地侧固定电极42 及固定电极40都不接触的位置。在此，根据本实施例的开关单元，做成将真空绝缘开关3的电极间设为断开状态，并使空气绝缘操作杆62为断路状态的双重断路结构，就可动电极43 及设在可动电极43上的弹簧接点24和固定电极40之间的极间距离而言，优选预先做成使该极间距离比断开位置的真空绝缘开关3的电极间距离宽，从而即使在真空绝缘开关3产生例如真空泄漏的场合也不会导致断路状态的可靠性下降，。接着转移到接地状态。向接地状态的转移首先继续上述断路动作，对操作装置6 进行操作，借助于连接装置61将空气绝缘开关4的空气绝缘操作杆62进一步向离开固定电极40的方向驱动，使空气绝缘操作杆62侧的弹簧接点24与接地侧固定电极42接触。由此，实现接地侧固定电极42 —弹簧接点24 —可动电极43 —中间固定电极41 —连接导体 44—固定侧导体22—固定侧电极31电连接，这些成为接地电位。即，此时，在真空绝缘开关3的电极间施加有固定侧电极31的接地电位和施加有负荷侧的电位的可动侧电极32的电位差，在该时刻，负荷侧不接地。
从该状态对操作装置5进行操作，借助于连接装置51向靠近固定电极31的方向操作绝缘操作杆52，使与固定侧电极31相对地设置在绝缘操作杆52的前端的可动侧电极 32与固定侧电极31接触。由此，固定侧电极31和可动侧电极32接通，负荷侧接地，接地动
作结束。另外，并不是必须总是进行从接通到接地的操作，在想要从接通状态转移到断开状态或断路状态的场合，只要在上述顺序中，到断开状态或断路状态停止即可。另外，就接地一断路一断开一接通的动作(不仅是接地一接通全部的过程，也包括只从中途开始如断路一接通等)而言，按照与上述顺序相反的顺序进行即可。根据本实施例，就真空绝缘开关3和空气绝缘开关4而言，通过电连接一方的可动电极和另一方的固定电极，作为高电压部的母线或电缆不会彼此分散在模压开关2的端上，能够集中化，从而能够使模压开关2小型化。另外，由于集中地在轴向上配置开关，因此对轴向以外的方向而言，当然能够大幅度地小型化。并且，由于模压开关2在开关机构整体中占据较大的体积，因此也能够一并实现开关机构整体的小型化。另外，伴随做成电连接一方的可动电极和另一方的固定电极的样式，对一方的固定电极和另一方的固定电极进行绝缘。由此，即使是做成电连接一方的可动电极和另一方的固定电极的样式的场合，也能够为不会破坏绝缘的样式。并且，在本实施例中，作为绝缘的具体样式，进行利用环氧树脂10的固体绝缘。由于环氧树脂10等树脂模压件的绝缘特性高，因此能够缩短绝缘距离，因为能够使两个开关间在轴向上接近，因此在轴向上配置多个容易在轴向上大型化的开关的样式中，能够防止大型化，成为有用的结构。另外，在本实施例中，通过真空绝缘开关3和三位置空气绝缘开关4的组合构成接通、断开、断路、接地这四个电路条件。通过将接通、断开、接地性能集中到真空绝缘开关3 上，利用真空绝缘开关3和三位置空气绝缘开关4这两个开关确保通电、绝缘性能，能够使结构简化，成为多级式绝缘，确保安全性及可靠性。另外，即使将三位置空气绝缘开关4做成两位置型，在断路位置的对地绝缘只是一级，能够发挥同样的作用效果。另外，在本实施例中，通过同轴配置多个开关，模压开关2为大致圆筒形(除了与母线80及电缆90连接的衬套部)，因此在配置在开关机构I上时，可缩小开关机构I的模压开关2的轴向以外的方向的尺寸，使开关机构I小型、轻量化。另外，模压开关2自身形状也为旋转对称，实现了生产性的提高。另外，例如在与真空绝缘开关3平行地配置有导体，使与真空绝缘开关3同向或反向的电流对导体通电的场合，在真空绝缘开关和导体间沿吸引方向或排斥方向产生电磁力。作为断开真空绝缘开关的电流的机理，对在断开电流时在电极间产生的电弧，可以使用在电极间产生纵磁场而消弧的方式或在电极圆周上驱动电弧而扩散、消弧的方式，但此时， 由于在上述的真空绝缘开关和导体间产生的电磁力横向地作用在电弧上，因此电极间的磁场变化，存在断开性能下降的可能性。以往，在与真空绝缘开关平行地配置导体的场合，以不对断开电流时的电极间磁场产生影响的方式确保距离。相对于此，在本实施例中，由于真空绝缘开关3和空气绝缘开关4的绝缘性能独立，横向的电磁力未作用于在利用真空绝缘开关3断开电流时产生的电弧上，实现了可靠性的提高。另外，通过同轴配置一体模压的多个开关，多个开关间的绝缘结构变得简单，因此多个开关间不会过度地大型化，能够减小环氧树脂的厚度。由此，也实现了散热效率的提高及树脂使用量的降低。另外，通过将母线连接用衬套8和电缆连接用衬套9配置在同一面上，并且配置在相同侧，能够在作业时从一个方向对开关机构I进行作业，实现了安装、维修时等的作业性的提闻。另外，通过做成使电缆连接用衬套9比母线连接用衬套8长的结构，能够灵活地对应根据与负荷侧连接的电缆90的拉出方向、母线802的二级结构等顾客的设置环境的各种样式。例如，图2是利用母线80相互连接设在本实施例的开关机构的两面各盘上的母线连接用衬套8间而构成配电盘的后视图，虽然为通过将电缆90向纸面下方拉出到电缆连接用衬套而向负荷设备供给电力，但通过做成使电缆连接用衬套9比母线连接用衬套8长的结构，也能够将电缆90向纸面上方拉出。当然，也可以使母线连接用衬套8比电缆连接用衬套9长，为了与顾客的设置环境对应，与负荷侧连接的电缆能够自由地配线的方式具有优点，为了让母线不妨碍电缆，做成使电缆连接用衬套9比母线连接用衬套8长的结构。此时，若能旋转地连接电缆连接用衬套9和电缆(例如使用T型电缆头等)，则在运到设置场所(现场)后，能够自由地调整电缆拉出方向，因此更有利。实施例2使用图4对实施例2进行说明。在本实施例中，应用使在实施例I中说明的模压开关2的上下颠倒的模压开关102。随此，操作装置105、106、连接装置151、161也改变上下位置。其他部位与实施例I相同，省略重复的说明。如本实施例那样，即使颠倒模压开关102的上下方向，也能够得到与上述的实施方式相同的效果。在上述各实施例中，就直线状地配置的多个开关而言，连接真空绝缘开关3的固定侧电极和作为与母线侧连接的开关的空气绝缘开关4的可动电极，将母线80配置在靠近盘中央的部位。由此，即使在根据顾客的要求等、某种理由，产生需要颠倒模压开关的上下的场合，由于母线80的位置未从盘中央变化，因此作业性不会有较大的改变。另一方面，如果电缆能够向上下等各方向拉出，则即使电缆连接用衬套9位于任意位置，也不会妨碍电缆自身的配线。另外，根据上述各实施例，由于连接了与母线侧连接的开关的、具有接通、接地功能的空气绝缘开关4的可动电极和真空绝缘开关3的电极，因此即使是将多个开关同轴地配置为直线状的场合，也能够实现在母线侧的开关具有接地功能，并且只在负荷侧的开关具有断开功能的电路结构。为了直线状地配置多个开关，在空间上通常设置为多个开关的各可动电极侧分别向离开的方向移动，在某些场合为了在母线侧的开关也具有接地功能， 不是母线侧的开关的固定电极侧，需要可动电极侧与负荷侧的开关连接。通过具备这种结构，除了配置为上述的直线状的效果之外，在母线侧的开关不需要具有断开特性，也能得到使结构简化的效果。另外，通过在空气绝缘开关4也具有断路功能，不需要设置其他断路器，能够进一步使结构简化，有助于小型化。另外，为了实现本发明，对各开关并没有必须是空气绝缘、真空绝缘、气体绝缘等特定的绝缘方式这样的制约，通过使用绝缘性能良好的例如真空绝缘，可进一步起到能够有助于小型化之类的效果。
权利要求
1.一种开关单元，直线状地配置有多个开关，其特征在于，各开关具备固定电极、和可对与该固定电极接通或断开进行转换的可动电极，一个开关的固定电极与母线电连接，另一个开关的固定电极与电缆电连接一个开关的可动电极与另一个开关的固定电极电连接。
2.根据权利要求I所述的开关单元，其特征在于，对上述一个开关的固定电极和上述另一个开关的固定电极之间进行绝缘。
3.根据权利要求2所述的开关单元，其特征在于，对上述一个开关的固定电极和上述另一个开关的固定电极之间进行树脂模压绝缘。
4.一种开关单元，直线状地配置有多个开关，其特征在于，各开关具备固定电极、和可对与该固定电极接通或断开进行转换的可动电极，一个开关的固定电极与母线电连接，另一个开关的固定电极与电缆电连接一个开关的可动电极与另一个开关的电极电连接，在上述可动电极和上述另一个开关的电极之间未设有开关。
5.根据权利要求I 4任一项所述的开关单元，其特征在于，该开关单元被树脂模压为大致圆筒状。
6.根据权利要求I 5任一项所述的开关单元，其特征在于，上述一个开关是配置在母线侧的开关，上述另一个开关是配置在负荷侧的开关。
7.根据权利要求6所述的开关单元，其特征在于，上述母线侧开关具有接通、接地功能，上述负荷侧开关具有接通、切断功能。
8.根据权利要求7所述的开关单元，其特征在于，上述母线侧开关具有接通、断路、接地功能。
9.根据权利要求6 8任一项所述的开关单元，其特征在于，具备上述母线侧开关与母线连接的母线侧衬套，上述负荷侧开关与负荷侧电缆连接的负荷侧衬套；上述母线侧开关与上述负荷侧开关配置在同一面，且配置在相同侧。
10.根据权利要求9所述的开关单元，其特征在于，上述负荷侧衬套比上述母线侧衬套长。
11.一种开关装置，其特征在于，具备权利要求I 10任一项所述的开关单元，与该开关单元连接的母线，与该开关单元连接的电缆，以及在内部容纳这些部件的至少一部分的机箱。
全文摘要
本发明涉及开关单元及开关机构。本发明的目的在于提供能够实现小型化的开关单元或开关机构。为了解决上述课题，本发明的开关单元是直线状地配置多个开关的开关单元，其特征是，电连接一个开关的可动电极和另一个开关的固定电极。
文档编号H01H33/66GK102592879SQ201210001270
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月4日 优先权日2011年1月6日
发明者佐藤和弘, 佐藤隆, 内海知明, 白根隆志, 细野乔文, 菅井大介 申请人:株式会社日立制作所