母线连接装置及使用该母线连接装置的开关设备的制作方法

本发明涉及一种用于受变电系统的开关设备(switchgear)。

背景技术：
气体绝缘开关设备通常由多个开关设备构成。在对开关设备间的母线进行连接时，在相邻各开关设备的侧面内部配置绝缘性套管，该绝缘性套管具有保持主电路导体端部的杯状凹部。已知一种母线连接装置，其设置两个绝缘性套管，使其凹部在开关设备间相对，用轴心部具有导体的绝缘适配器将各套管的凹部内的导体相互间连接起来(例如参考专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：欧洲专利申请第EP0891013B1号公报(图1～图3)

技术实现要素：
发明所要解决的技术问题在专利文献1所记载的母线连接装置中，两个绝缘性套管分别具有滑动接触部，因此存在形成接触部的元器件数量需要较多的问题。本发明为解决上述课题开发而成，其目的在于削减母线连接装置及使用母线连接装置的开关设备的元器件数量。解决技术问题所采用的技术方案本发明所述的母线连接装置具备：第一套管，所述第一套管具有内部贯穿导体的一端露出至突出部的第一连接部；第二套管，所述第二套管具有内部贯穿导体的一端露出至突出部的第二连接部；连接构件，所述连接构件使第一套管的第一连接部与第二套管的第二连接部在同一轴心上彼此相对配置，并对第一连接部与第二连接部进行电连接；以及适配器，所述适配器是筒状的绝缘物制的适配器，所述适配器具有中空孔，所述中空孔的最小内径小于连接构件的外径，在中空孔的内壁形成向径向扩大且至少在包围连接构件的范围的内周面具有导电性的凹部，凹部的轴向的一端部与连接构件的轴向的一端部抵接，且覆盖第一套管的突出部、第二套管的突出部以及连接构件的外周而成为一体。发明效果根据本发明，由于滑动接触部分为一处，因此能够减小整个母线连接装置的主电路电阻，能够削减母线连接装置的元器件。附图说明图1是表示本发明实施方式1的开关设备的母线连接的主视剖面图。图2是表示本发明实施方式1的开关设备的母线连接的俯视剖面图。图3是表示本发明实施方式1的母线连接装置的侧视剖面图。图4是对图3打上阴影线的图。图5是表示本发明实施方式1的套管的侧视剖面图。图6是表示本发明实施方式1的适配器的侧视剖面图。图7是表示本发明实施方式1的母线连接装置的组装中途的侧视剖面图。图8是表示本发明实施方式2的母线连接装置的侧视剖面图。图9是表示本发明实施方式3的开关设备的俯视剖面图。图10是图9的主视剖面图。图11是表示本发明实施方式4的开关设备的俯视剖面图。图12是表示本发明实施方式4的开关设备的主视剖面图(图11的箭头A-A)。图13是表示本发明实施方式4的开关设备的主视剖面图(图11的箭头B-B)。图14是表示本发明实施方式5的开关设备的主视剖面图。图15是本发明实施方式6的母线连接装置的侧视剖面图。图16是图15的局部放大图。具体实施方式实施方式1.图1、图2表示本发明实施方式1的开关设备。图1是主要表示开关设备的母线连接装置的主视剖面图，图2是俯视剖面图。图1中，开关设备101具备压力罐32，所述压力罐32从正面观察呈上部宽度窄于下部宽度的近似L形的角状，将该开关设备101沿横向(图1中左右方向)排列多个，构成受变电系统用开关设备。采用气体绝缘开闭装置时，压力罐内封入有绝缘性气体。此外，采用非气体绝缘开闭装置的普通气中绝缘开闭装置时，上述压力罐32能够使用未封入绝缘性气体的普通箱体。母线连接装置1朝着宽度方向(图1中左右方向)设置，以便将相邻开关设备101间相连。母线连接装置1配置在压力罐32的宽度尺寸小于整个开关设备101宽度尺寸的开关设备上部(压力罐的细宽部32a)的压力罐相互间的连接区域31内。图3是表示用于实现本发明实施方式1的母线连接装置1的剖面图。此外，构成母线连接装置1的套管9及适配器20的剖面图分别如图5及图6所示。另外，图4是为了便于理解本发明而对图3打上阴影线的图。如图3所示，母线连接装置1分别安装在相邻开关设备101的壁面30。第一套管9(左)与第二套管10(右)以使各自的突出部9a、10a相对的方式设置。进而，从第一套管9的突出部9a露出的内部贯穿导体12的端部上形成的第一连接部12a与从第二套管10的突出部10a露出的内部贯穿导体16的端部上所形成的第二连接部16a相对设置。第一连接部12a连接有插座导体2，所述插座导体2呈具有开口的杯状，第二连接部16a连接有插头导体3，所述插头导体3具备顶端部插入插座导体2的开口部并以可滑动方式嵌合的形状。插头导体3的顶端设有一个或多个触头4，所述触头4与插座导体2的内周滑动接触且负责通电。此外，安装有筒状适配器20，所述适配器20由覆盖第一套管9的突出部9a、第二套管10的突出部10a、插座导体2及插头导体3的外周的绝缘材料构成。此处，将组合插座导体2、插头导体3与触头4得到的部分称为连接构件8a。使用连接构件8a，对第一套管9内的内部贯穿导体12与第二套管10内的内部贯穿导体16间进行通电连接。利用露出至第一套管9的突出部9a的一端的内部贯穿导体12的第一连接部12a与螺栓(未图示)，将插座导体2拧紧固定在内部贯穿导体12的轴向上。此外，利用露出至第二套管10的突出部10a的一端的内部贯穿导体16的第二连接部16a与螺栓(未图示)，将插头导体3拧紧固定在内部贯穿导体16的轴向上。图5表示套管的结构。此处，使用第一套管9作为示例进行说明。第二套管10相同，因此省略说明。第一套管9具有安装到开关设备101的壁面30上的安装面11，由绝缘层13形成，所述绝缘层13由对内部贯穿导体12周围进行绝缘的环氧树脂等构成。并且，具备屏蔽体14，所述屏蔽体14与内部贯穿导体12保持固定距离，缓和与压力罐32的壁面30的开口部周边间的电场，由铜网、导电性塑料等构成。此外，在与筒状适配器20内周间具有构成界面绝缘的斜面15。内部贯穿导体12由铜合金或铝合金形成。该内部贯穿导体12的端部形成有第一连接部12a，通过连接构件8a与相对的内部贯穿导体16的第二连接部16a间电连接。图6表示圆筒形适配器的剖面结构。适配器20由硅橡胶等绝缘性材料形成。适配器20具备绝缘层21，覆盖插座导体2的外周部，具有将插座导体2收纳并保持在内周部的形状，所述绝缘层21具有用于保持绝缘性能的厚度和形状。此外，为缓和两个套管9、10顶端部附近的电场，在圆筒形适配器20的内壁形成有圆筒状的导电层22。导电层22由导电性橡胶等形成，其延伸到第一套管9中的内部贯穿导体12的第一连接部12a及第二套管10中的内部贯穿导体16的第二连接部16a的位置。圆筒状导电层22的内径被制作成与插座导体2外径基本相同的尺寸，以大于后述角部24的内径的方式形成。角部24在圆筒形适配器20的中空孔20a内形成向外径侧扩大的凹部。此外，在将插座导体2紧固到第一连接部12a时，将套管等安装到适配器20的适配器20的轴向的侧壁20b被按压向图3的左方。适配器20内壁形成有与第一套管9及第二套管10的锥状斜面15相接且进行界面绝缘的锥状斜面23。该锥状斜面23朝着适配器20的轴向内部，中空孔20a变细。另外，在朝着适配器20的轴向内部且中空孔20a的内壁变得最细的斜面23的最里侧顶端部形成有环状的角部24。并且，适配器20的外周表面形成有导电层25，通过将接地的夹钳(未图示)与导电层25的一部分连接，从而导电层25通过夹钳接地。通过将如此接地的导电层25设置在适配器20的外周表面，从而在开关设备充电时万一接触到母线连接装置1也能够防止触电。插座导体2及插头导体3是分别由铜合金或铝合金形成的杯状及棒状的导体。触头4安装在插头导体3的外周部中沿纸面纵深方向形成的沟槽内(图3)。触头4由铜合金形成，能够采用在圆周上排列多个从而设置成百叶窗状的形状、或使用铜合金制线圈设为例如日本专利特开2010-200394号公报公开的环状的形状。此外，在插座导体2的内周侧设置沟槽来安装触头4也能够获得相同的功能。接着，对将母线连接装置1安装到开关设备101的安装方法进行叙述。图7是表示组装的中间阶段状态的图，表示将适配器20和插座导体2安装到第一套管9的状态。组装时，首先将套管9从图中的左向右插入适配器20。此时，将组装用油脂适当涂布到斜面15及23上。由于适配器20侧的斜面23与套管9侧的斜面15相比直径朝着外侧变大，因此如果只是将第一套管插入适配器20，则第一套管会自然拔出而无法保持插入状态。因此，将外周涂布了组装用油脂的插座导体2从插入套管9的相反侧的适配器20的开口部(图4中从右向左)插入。进而，在图7所示位置用螺栓等(未图示)将套管9的内部贯穿导体12的第一连接部12a与插座导体2紧固。在该状态下，由于插座导体2的外周直径大于角部24的内径，因此适配器20被保持在该角部24与套管9顶端位于相同面的位置上而不会拔出。此外，由于插座导体2与第一连接部12a紧固时插座导体2的侧壁20b向右方向按压，因此在图7的状态下，套管9不会从适配器20拔出脱落，而保持图7的状态。另外，导电层22使用导电橡胶等具有可挠性的材料，从而能够对角部24进行按压扩张，插入外径大于角部24内径的插座导体2。接着，第二套管10被安装在相邻的开关设备101的壁面30上，用螺栓等(未图示)将插头导体3紧固于套管10的内部贯穿导体16的端部。在该状态下，在上下左右方向上对开关设备101进行调整，使套管9与套管10位于相同轴上。如图3所示，第一套管9被插入适配器20的另一端，随之插头导体3被插入插座导体2的内部，第一套管9中的内部贯穿导体12与第二套管10中的内部贯穿导体16通过触头4滑动接触并电连接。此外，为了将安装了第一套管9与第二套管10的开关设备101的壁面30相互间的距离L控制在规定的公差内，而高精度地形成开关设备的尺寸。因此，两个套管9、10与适配器20的位置关系由开关设备的目标尺寸决定。通过采用这种母线连接装置1，能够将滑动接触部分设为插头导体3与插座导体2间的一处，因此能够削减母线连接装置1的构成元器件，从而实现母线连接装置1的小型化和成本削减。同时由于能够减少接触电阻大的滑动接触部分，因此能够大幅减小母线连接装置1的主电路电阻。通过应用这种开关设备结构，无需在开关设备的压力罐32以外的空间(现有例中的上方或纵深方向)确保母线配置用的连接区域，因此能够缩小开关设备的外形尺寸。并且，在开关设备为气体绝缘开关设备时，无需将封入有绝缘性气体的压力罐32开封，便能够进行母线连接作业。因此，在气体绝缘开关设备安装时不需要进行气体处理作业(气体回收及填充)，从而能够缩短安装时的作业时间。此外，由于具备在开关设备上决定壁面30相互间的距离L的单元，从而无需母线连接装置的调整，只要确认插头导体3已正常插入插座导体2即可，能够将组装作业简单化。实施方式2.实施方式1示出将插座导体2与插头导体3嵌合连接的母线连接装置1。本实施方式中，如图8所示，不同点在于使因弹簧而被施加有向接触方向的外力的滑动的触头6如桥梁那样跨在两个连接导体5a、5b间进行通电。本实施方式中采用的母线连接装置1将直径细于内部贯穿导体12的连接导体5a与第一套管9内的内部贯穿导体12的第一连接部12a连接。此外，同样地将直径细于内部贯穿导体16的连接导体5b与第二套管10内的内部贯穿导体16的第二连接部16a连接。另外，这些连接导体5a、5b为棒状，通常称为棒状体。在两个连接导体5a、5b的外周部，跨在连接导体5a、5b间进行连接的指状的触头6相互平行并设置有多个。触头6通过设置在其外侧的环状线圈弹簧7而被施加有向与连接导体5a、5b接触的接触面方向的外力，从而进行滑动接触。连接导体5a的剖面呈T形，由大径部与细径部构成。与内部贯穿导体12的接触部12a连接的大径部的直径与导电层22的内径大致相同。此外，细径部的大小需要设为能够以在其外周部设置有触头6和环状线圈弹簧7的状态设置在导电层22内。由于导电层22与连接导体5a的大径部接触，因此导电层22与内部贯穿导体12及连接导体5a同电位。连接导体5a、5b、触头6、环状线圈弹簧7的组合体称为连接构件8b。通过该连接构件8b，对第一套管9内的内部贯穿导体12与第二套管10内的内部贯穿导体16间进行通电连接。如此，使用通过因弹簧而被施加有向接触面方向的外力的指状触头6进行滑动接触的结构，作为连接构件8b的通电接触结构。这样，与实施方式1所记载的连接构件8a相比，连接构件8b的元器件加工变得容易，能够削减制造成本。实施方式3.实施方式1及实施方式2中对母线为一个系统的开关设备的事例进行了说明，实施方式3如图9所示，示出应用于双系统母线的事例。图9与图10是用于实现本发明实施方式3的开关设备102的俯视剖面图及水平剖面图。图9表示支持双重母线的开关设备，表示在横向(图9的左右方向)上配置有两列、在纵深方向(图9的上下方向)上配置有两列开关设备102的状态。该图表示从上方观察贯穿母线连接装置1中心轴的面的水平剖面的俯视剖面图(图9的下方表示装置的前方)。本实施方式所采用的母线连接装置1的构成与图3所采用的构成相同。但是并不限定于此，还能够采用图8所示构成的母线连接装置1。开关设备102中，母线连接装置1朝着开关设备102的宽度方向(图9的左右方向)设置。并且，母线连接装置1配置在压力罐32的宽度尺寸小于整个开关设备102的宽度尺寸的开关设备102的上部，且与图1相同，配置在向上方突出的压力罐的细宽部32a相互间的连接区域31内。另外，连接区域31如图9所示，穿过开关设备102的前后间(图9的上下方向)进行配置。母线连接装置1在开关设备前侧排列三个，在后侧排列三个来配置。三个母线连接装置分别对应三相电路。图9中，前侧的三相电路为A电路，后侧的电路为B电路，形成三相的双重母线。如图10所示，开关设备102内部能够设置与母线连接装置1中所示母线连接的断路器40。此时，其操作机构41如图9所示，能够设置在开关设备102的正面或后面。通过应用这种开关设备结构，能够实现利用开关设备构成双重母线结构或折回母线结构的开关设备的小型化，通过削减元器件数量能够实现低成本。实施方式4.本实施方式与实施方式3相同，涉及一种母线为双系统的开关设备的结构。但是，本实施方式中，母线连接装置1的配置与实施方式3所示结构不同。如图11所示，在横向(图11的左右方向)上配置两列、在纵深方向(图11的上下方向)上配置两列开关设备103，形成支持双重母线的开关设备103。图11表示将贯穿母线连接装置1中心轴的面作为水平剖面的从上方观察得到的俯视剖面图(图11的下方表示装置的前方)。母线连接装置1朝着开关设备103的宽度方向设置。并且，母线连接装置1配置在压力罐32的宽度尺寸小于整个开关设备103的宽度尺寸的开关设备上部的压力罐细宽部32a的相互间的连接区域31内。另外，连接区域31如图11所示，配置在前侧(图11下方)开关设备103与后侧(图11上方)开关设备103中各电路在左右方向上相错开的位置。这一点与实施方式3所示开关设备102不同(图11的箭头A-A部分的剖面图如图12所示，箭头B-B部分的剖面图如图13所示)。开关设备103内部设置有与母线连接装置1所示的母线连接的断路器40时，其操作机构41如图11的俯视图所示，操作机构(图11中为4个)全部朝着开关设备103的正面侧设置。通过应用这种开关设备结构，与实施方式3相同，能够利用开关设备构成双重母线结构或折回母线结构。并且，由于能够将操作机构41全部安装在开关设备103正面方向，因此能够减小开关设备103的纵深尺寸，能够从开关设备正面对操作机构41进行操作，因而断路器40的操作变得容易。实施方式5.实施方式1、实施方式3、实施方式4为对横向相邻的开关设备相互间进行连接的事例。但是，本实施方式中如图14所示，为在垂直方向上利用母线连接装置1对上下分割配置的压力罐33，34间进行连接的事例。图14是用于实现本发明实施方式5的开关设备104的主视图，表示将贯穿母线连接装置1中心轴的面作为水平剖面的俯视剖面图。开关设备104由上下两个压力罐33及34构成，在两者间区域，长度方向朝着上下的母线连接装置1沿纵深方向设置有三相。通常由两个压力罐构成开关设备时，会在两个压力罐间设置用于构成气体划区的绝缘垫片。但是，希望在压力罐33及34间设置固定间隔时，通过设置母线连接装置1能够实现所述两个压力罐33、34内主电路彼此间的连接。通过采用这种开关设备结构，虽然开关设备104的高度尺寸略高，但是能够以使母线连接装置1贯穿的方式设置环状变流器(CT)42。在从开关设备104连接到外部的主电路分支为多个时，无需测定各分支的电流便能够用一个CT测定流入各相的电流。实施方式6.本实施方式中对用于对连接两个套管9、10间的内部贯穿导体12、16在制造上的轴心偏离进行修正的结构、方法进行叙述。图15表示本实施方式的母线连接装置1的侧剖面图。图16表示图15所示侧剖面图的局部放大图。插座导体2具备杯状孔2a，插头导体3具备杯状孔3a。如图15所示，插座导体2配置在外侧，插头导体3配置在内侧，通过触头4嵌合。插座导体2的杯状孔2a的底面形成有贯穿孔2b，插头导体3的杯状孔3a的底面形成有贯穿孔3b。插座导体2的贯穿孔2b与插头导体3的贯穿孔3b分别供螺栓50穿过。各自的螺栓被拧入内部贯穿导体12的端部及内部贯穿导体16的端部所形成的螺钉部。这样，内部贯穿导体12的第一连接面12a与插座导体2连接，内部贯穿导体16的第二连接面16a与插头导体3连接。盘形弹簧51被夹装在螺栓50的头部分与插座导体2的杯状孔2a的底面之间。此外，螺栓50的头部分与插头导体3的杯状孔3a底面之间也夹装有盘形弹簧51。插座导体2的贯穿孔2b的直径及插头导体3的贯穿孔3b的直径形成得比所使用的螺栓50的螺钉部分的外径(螺钉牙部分的外径)要大数毫米。因此，使贯穿孔2b、3b中的螺栓50的螺钉部分位置沿与母线连接装置1轴线正交的方向(贯穿孔2b、3b的直径方向)移动，由此能够修正母线连接装置1的轴心偏离。此外，能够在螺栓50的外形与插头导体3的贯穿孔3b直径的差的范围内修正内部贯穿导体16与母线连接装置1的轴心的偏离。本实施方式中，将各贯穿孔2b、3b的直径设置得比螺栓50的外形要大数mm，具体而言设置得大出5毫米。但是，该大小并无特别限定。无论盘形弹簧51进入贯穿孔2b的关系如何，只要贯穿孔2b的大小能够保证通过盘形弹簧51、螺栓50将插座导体2与内部贯穿导体12稳定地固定，便能够采用。此外，无论盘形弹簧51进入贯穿孔3b的关系如何，只要贯穿孔3b的大小能够保证插头导体3与内部贯穿导体16稳定地固定，便能够采用。此外，盘形弹簧51为线圈弹簧时也能够拥有相同功能。可兼顾接触荷载的大小、母线连接装置1的外形尺寸来进行选择。如以上所示，将插座导体2的杯状孔2a的底面所形成的贯穿孔2b的直径设置得大于螺栓50的螺钉部分的外形。此外，将插头导体3的杯状孔3a的底面所形成的贯穿孔3b的直径设置得大于螺栓50的螺钉部分的外形。在此基础上通过盘形弹簧51构成插座导体2、插头导体3与套管9、10的连接。这样，对于各贯穿孔2b、3b的直径方向能够调整母线连接装置1的轴心，能够事后修正制造工序中产生的母线连接装置1的轴心偏离。标号说明1母线连接装置2插座导体2a杯状孔2b贯穿孔3插头导体3a杯状孔3b贯穿孔4触头5a连接导体5b连接导体6触头7环状线圈弹簧8a连接构件8b连接构件9套管9a突出部10套管10a突出部11安装面12内部贯穿导体12a连接部13绝缘层14屏蔽体15斜面16内部贯穿导体16a连接部20适配器20a中空孔20b侧壁21绝缘层22导电层23斜面24角部25导电层30壁面31连接区域32压力罐32a压力罐的细宽部33压力罐34压力罐40断路器41操作机构42变流器(CT)50螺栓51盘形弹簧101开关设备102开关设备103开关设备104开关设备