特表 2024-531063 真空遮断ユニット及び真空遮断器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-08-29

(54)【発明の名称】真空遮断ユニット及び真空遮断器

(51)【国際特許分類】

   H01H 33/662 20060101AFI20240822BHJP

【ＦＩ】

H01H33/662 E

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024503346

(86)(22)【出願日】2022-06-28

(85)【翻訳文提出日】2024-03-08

(86)【国際出願番号】 EP2022067708

(87)【国際公開番号】W WO2023001502

(87)【国際公開日】2023-01-26

(31)【優先権主張番号】102021207964.4

(32)【優先日】2021-07-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521001582

【氏名又は名称】シーメンス エナジー グローバル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＳＩＥＭＥＮＳ ＥＮＥＲＧＹ ＧＬＯＢＡＬ ＧＭＢＨ ＆ ＣＯ． ＫＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110003317

【氏名又は名称】弁理士法人山口・竹本知的財産事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100169627

【弁理士】

【氏名又は名称】竹本 美奈

(72)【発明者】

【氏名】ベンカート，カトリン

(72)【発明者】

【氏名】ゲッベルス，トビアス アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】ニコリッチ，パウル グレゴール

【テーマコード（参考）】

5G026

【Ｆターム（参考）】

5G026EA04

5G026EB03

(57)【要約】

本発明は真空遮断器（５０）の真空遮断ユニット（１）に関する。この真空遮断ユニット（１）は、１つの真空遮断バルブ（３）と、真空遮断バルブ（３）の長軸を中心にして筒状に周回し、絶縁材料で形成されていて、真空遮断バルブ（３）を取り囲む１つの絶縁スリーブ（５）と、絶縁スリーブ（５）内に組み込まれた複数のコンデンサ電極（７，８，９）と、を備えている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空遮断器（５０）の真空遮断ユニット（１）であって、
前記真空遮断ユニット（１）が
真空遮断バルブ（３）と、
前記真空遮断バルブ（３）の長軸（３７）を中心にして筒状に周回し、絶縁材料で形成されていて、前記真空遮断バルブ（３）を取り囲む１つの絶縁スリーブ（５）と、
前記絶縁スリーブ（５）内に組み込まれた複数のコンデンサ電極（７，８，９）と、
を含むことを特徴とする真空遮断ユニット（１）。

【請求項2】

前記複数のコンデンサ電極（７、８、９）が、それぞれ前記真空遮断バルブ（３）の前記長軸（３７）を中心にしてリング状又は部分的にリング状に周回していることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項3】

前記複数のコンデンサ電極（７，８）から、互いに対向する電極面を有し、同心状に周回するコンデンサ電極（７，８）の複数の電極対（４１～４６）が形成され、同心状に周回している前記複数のコンデンサ電極（７，８）の電極対（４１～４６）が、
前記真空遮断バルブ（３）の前記長軸（３７）に関して軸方向に互いに離間して配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項4】

同心状に周回するコンデンサ電極（７，８）の各電極対（４１～４６）が、
前記真空遮断バルブ（３）に面した前記絶縁スリーブ（５）の表面を周回するコンデンサ電極（７）と、
前記真空遮断バルブ（３）とは反対側の前記絶縁スリーブ（５）の表面を周回するコンデンサ電極（８）と、
で形成されることを特徴とする請求項３に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項5】

前記同心状に延びるコンデンサ電極（７、８）が、前記絶縁スリーブ（５）に被着された導電性被覆層で形成されることを特徴とする請求項４に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項6】

前記複数のコンデンサ電極（９）が、前記絶縁スリーブ（５）の内部で前記絶縁スリーブ（５）の長軸（３７）に関して軸方向に互いに離間して周回し、互いに対向する電極面を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項7】

前記コンデンサ電極（７、８、９）の複数の電極対（４１～４６）が、互いに対向する電極面によって複数のコンデンサを形成し、
前記複数のコンデンサが、前記絶縁スリーブ（５）内に組み込まれた複数の電気導体によって直列に接続されていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項8】

少なくとも１つの電気抵抗器（４９）が前記絶縁スリーブ（５）内に組み込まれており、
前記電気抵抗器（４９）が、前記絶縁スリーブ（５）内に組み込まれた複数の電気導体（４７）によって、２つのコンデンサ電極（７、８、９）で形成された少なくとも１つのコンデンサと直列又は並列に接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項9】

前記真空遮断バルブ（３）が少なくとも１つのシールド電極（３１～３５）を有し、
前記シールド電極（３１～３５）が、コンデンサ電極（７，８，９）と導電接続されている、及び／又は、容量結合されている、
ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項10】

前記絶縁スリーブ（５）が、熱可塑性樹脂から、又は、誘電率増加充填剤を有するエポキシ樹脂から、形成されられることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項11】

前記絶縁スリーブ（５）が、前記複数のコンデンサ電極（７，８，９）と共に、３Ｄ印刷により製造されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項12】

前記絶縁スリーブ（５）に面する前記真空遮断バルブ（３）の表面の少なくとも１つの領域、及び／又は、前記真空遮断バルブ（３）に面する前記絶縁スリーブ（５）の表面の少なくとも１つの領域が、被覆（４８）を有し、
前記被覆（４８）が、前記絶縁スリーブ（５）と前記真空遮断バルブ（３）との間の電界を均一化することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項13】

前記絶縁スリーブ（５）が、少なくとも２つのスリーブ部品（５．１、５．２）で構成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか１項により形成された真空遮断ユニット（１）を少なくとも１つ備えた真空遮断器（５０）。

【請求項15】

それぞれが請求項１から１３のいずれか１項により形成された真空遮断ユニット（１）を複数備え、それらの開閉路が電気的に直列に接続されている真空遮断器（５０）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空遮断器の真空遮断ユニット及び真空遮断器に関する。

【0002】

真空遮断器は、真空遮断バルブ（真空遮断室）内に互いに相対的に移動可能な複数の開閉接触子が配置された電力用遮断器である。真空遮断器は、特に、保守が容易で、耐久性があり、容易に操作可能である。電圧要件を満たすために、真空遮断器は複数の真空遮断バルブを有することができ、それらの開閉路は電気的に直列に接続されている。この場合（真空遮断バルブの開閉路が開かれている場合）、個々の真空遮断バルブの過負荷を避けるために、真空遮断バルブに適した電圧配分をこれらの真空遮断バルブにかけることが必要となる。例えば、同じように形成された複数の真空遮断バルブが直列に接続されている場合には、これらの真空遮断バルブにできるだけ均一な電圧分配を行うことが求められる。

【0003】

複数の真空遮断バルブに所望の電圧分配を行うために、例えば、制御コンデンサ及び／又は制御抵抗器のような受動的な電気部品が真空遮断バルブに並列に接続される。しかしながら、これらの部品は、真空遮断器に必要な設置スペースを増加させる。特に、真空遮断バルブを取り囲む絶縁媒体として洗浄され除湿された圧縮空気を有し、さらに、従来の制御コンデンサを有する真空遮断器の場合、真空遮断バルブと制御コンデンサとの間、及び、制御コンデンサと真空遮断器の金属製遮断器ハウジングとの間に、比較的大きい絶縁距離が必要である。というのは、圧縮空気の絶縁強度は（六弗化硫黄などの他の絶縁ガスと比較して）相対的に低いからである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、狭いスペースに設置可能な複数の制御コンデンサによって真空遮断器における電圧制御を可能にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この課題は、本発明により、請求項１の特徴を有する真空遮断ユニット、及び、請求項１４の特徴を有する真空遮断器によって解決される。

【0006】

本発明の有利な形態は従属請求項の主題である。

【0007】

真空遮断器の本発明による真空遮断ユニットは、１つの真空遮断バルブと、この真空遮断バルブの長軸を中心にして筒状に周回し、絶縁材料で形成されていて、この真空遮断バルブを取り囲む１つの絶縁スリーブと、この絶縁スリーブ内に組み込まれた複数のコンデンサ電極とを含む。

【0008】

したがって、本発明による真空遮断ユニットは、従来の１つの制御コンデンサ又は複数のそのような制御コンデンサの代わりに、真空遮断バルブを取り囲む絶縁スリーブ内に組み込まれた多数のコンデンサ電極を有する。換言すれば、本発明によれば、従来の複数の制御コンデンサの静電容量が絶縁スリーブ内に組み込まれた複数のコンデンサ電極に分割される。この結果、従来の制御コンデンサに比べて、真空遮断バルブから及び真空遮断器の金属製遮断器ハウジングから複数のコンデンサ電極までの絶縁距離を小さくすることができ、このことにより、特に、遮断器ハウジング内に絶縁ガスとして洗浄され除湿された圧縮空気を充填する場合の設置スペースを節約できる。さらに、この絶縁スリーブは、絶縁ガスの効果を補助する固体絶縁体として有利に作用する。

【0009】

本発明による真空遮断ユニットの一形態では、複数のコンデンサ電極が、それぞれ、真空遮断バルブの長軸を中心にしてリング状に又は部分的にリング状に周回している。これにより好適に、真空遮断バルブの周囲の複数のコンデンサ電極の静電容量の均一な分布が実現される。

【0010】

本発明による真空遮断ユニットの別の一形態では、複数のコンデンサ電極から、互いに対向する電極面を有し同心状に周回しているコンデンサ電極の複数の電極対が形成され、同心状に周回している複数のコンデンサ電極のこれらの電極対は、真空遮断バルブの長軸に関して軸方向において互いに離間して配置されている。例えば、同心状に周回する複数のコンデンサ電極の各電極対は、真空遮断バルブに面した絶縁スリーブの表面を周回する１つのコンデンサ電極と、真空遮断バルブとは反対側の絶縁スリーブの表面を周回する１つのコンデンサ電極とで形成されている。ここで、同心状に周回する複数のコンデンサ電極は、例えば、絶縁スリーブに被着された導電性被覆層で形成される。

【0011】

本発明による上述の形態では、複数のコンデンサ電極の少なくとも一部により、同心状の複数の電極面を有しているリング状又は部分的にリング状の複数のコンデンサが形成され、これらのコンデンサは軸方向において互いに離間している。絶縁スリーブの互いに反対側の両表面に複数のコンデンサ電極を配設することにより、特に複数のコンデンサ電極が導電性被覆層で形成されている場合には、複数のコンデンサ電極の絶縁スリーブ内への組み込みが有利に簡単に行われる。

【0012】

本発明による真空遮断ユニットの別の一形態では、複数のコンデンサ電極が、絶縁スリーブの内部で絶縁スリーブの長軸に関して軸方向に互いに離間して周回し、互いに対向する電極面を有する。すなわち、本発明による真空遮断ユニットのこの形態では、複数のコンデンサ電極の少なくとも一部により、軸方向に互いに離間した複数の電極面を有する複数のコンデンサが形成される。

【0013】

本発明による真空遮断ユニットの別の一形態では、コンデンサ電極の複数の電極対が、互いに対向する電極面によって複数のコンデンサを形成し、これらのコンデンサが、絶縁スリーブ内に組み込まれた複数の電気導体によって直列に接続されている。すなわち、本発明による真空遮断ユニットのこの形態では、複数のコンデンサ電極に加えて、複数の電気導体が絶縁スリーブ内に組み込まれており、複数のコンデンサ電極で形成された複数のコンデンサをこれらの電気導体が電気的に直列に接続している。同様に、複数のコンデンサ電極で形成された複数のコンデンサは、特に、これらのコンデンサのコンデンサ電極が部分的にリング状に形成されている場合には、絶縁スリーブ内に組み込まれた複数の電気導体によって互いに並列に接続することができる。

【0014】

本発明による真空遮断ユニットの別の一形態では、少なくとも１つの電気抵抗器が絶縁スリーブ内に組み込まれており、これらの電気抵抗器は、絶縁スリーブ内に組み込まれた複数の電気導体によって、２つのコンデンサ電極で形成された少なくとも１つのコンデンサと直列又は並列に接続されている。すなわち、本発明による真空遮断ユニットのこの形態では、複数のコンデンサ電極に加えて、少なくとも１つの電気抵抗器が絶縁スリーブ内に組み込まれ、これらコンデンサの少なくとも１つと直列又は並列に接続されている。

【0015】

本発明による真空遮断ユニットの別の一形態では、真空遮断バルブが少なくとも１つのシールド電極を有し、このシールド電極が１つのコンデンサ電極と導電接続されている、及び／又は、容量結合されている。すなわち、本発明による真空遮断ユニットのこの形態では、絶縁スリーブ内に組み込まれた複数のコンデンサ電極が、真空遮断バルブのシールド電極に印加された電位と直接接続されている、及び／又は、容量結合されている。

【0016】

本発明による真空遮断ユニットの別の一形態では、絶縁スリーブは、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又はポリアミド（ＰＡ６．６）のような熱可塑性樹脂から、又は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）のような誘電率増加充填剤を有するエポキシ樹脂から形成される。本発明による真空遮断ユニットのこの形態では、絶縁スリーブは、従来の方法、例えば射出成形によって製作される。この形態は、複数のコンデンサ電極を絶縁スリーブ内に、例えばその表面に、簡単に組み込むのに好適である。

【0017】

本発明による真空遮断ユニットの上記形態に代わる形態では、絶縁スリーブが複数のコンデンサ電極と共に３Ｄ印刷によって形成されている。例えば、この絶縁スリーブは、ポリラクチド（ＰＬＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ＰＶＤＦ又は塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）を材料として印刷され、複数のコンデンサ電極は、導電性フィラメントを材料として印刷される。本発明による真空遮断ユニットのこの形態では、絶縁スリーブと複数のコンデンサ電極とが３Ｄ印刷によって一緒に製作される。この実施形態は、絶縁スリーブ、及び／又は、複数のコンデンサ電極が幾何学的に複雑な構造の場合に、特に複数のコンデンサ電極が絶縁スリーブ内に埋め込まれる場合に、好適である。

【0018】

本発明による真空遮断ユニットの別の一形態では、絶縁スリーブに面する真空遮断バルブの表面の少なくとも１つの領域、及び／又は、真空遮断バルブに面する絶縁スリーブの表面の少なくとも１つの領域が被覆を有し、この被覆が絶縁スリーブと真空遮断バルブとの間の電界を均一にする。このような被覆は例えば半導体材料から形成される。本発明による真空遮断ユニットのこの形態により、絶縁スリーブと真空遮断バルブとの間の部分放電を回避する、又は、少なくとも低減することが可能となる。

【0019】

本発明による真空遮断ユニットの別の一形態では、絶縁スリーブは少なくとも２つのスリーブ部品から構成されている。本発明による真空遮断ユニットのこの形態は、真空遮断バルブの外径がその長軸に沿って変化する場合に有利である。その場合、複数のスリーブ部品でこの絶縁スリーブを構成することにより、真空遮断バルブの形状に適合する幾何学的形状を有する絶縁スリーブを組み立てることが可能になる。

【0020】

本発明による真空遮断器は、本発明による真空遮断ユニットを少なくとも１つ備えている。特に、この真空遮断器は、開閉路が電気的に直列に接続された本発明による真空遮断ユニットを複数有することができる。すでに上述したように、開閉路が電気的に直列に接続された複数の真空遮断バルブを備えた真空遮断器の場合、複数の真空遮断バルブへの電圧分配が重要であり、これによって個々の真空遮断バルブの過負荷を回避することができる。したがって、本発明による真空遮断ユニットは、特に、複数の真空遮断バルブを備えたこのような真空遮断器に適している。

【0021】

本発明の上述の特性、特徴及び利点、並びに、これらが達成される方法を、以下の実施例の説明と共により明瞭に理解できるように、図面と併せてより詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】真空遮断ユニットの第１の実施例の断面図

【図2】真空遮断ユニットの第２の実施例の断面図

【図3】真空遮断ユニットの第３の実施例の断面図

【図4】真空遮断ユニットの第４の実施例の断面図

【図5】真空遮断ユニットを２個備えた真空遮断器のブロック図 対応する部品には、図中で同じ参照符号が付されている。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１（ＦＩＧ１）は、真空遮断器の本発明による真空遮断ユニット１の第１の実施例の断面図である。この真空遮断ユニット１は、１つの真空遮断バルブ３と、この真空遮断バルブ３を包囲する１つの絶縁スリーブ５と、絶縁スリーブ５内に組み込まれた複数のコンデンサ電極７、８とを含んでいる。

【0024】

この真空遮断バルブ３は１つの遮断バルブハウジングを有し、この遮断バルブハウジングは金属製の１つの中央領域１３と、金属製の２つの端部領域１５、１７と、２つの絶縁領域１９、２１とで形成されている。中央領域１３は、端部領域１５、１７及び絶縁領域１９、２１よりも大きな直径を有し、絶縁領域１９、２１の間に配置されている。絶縁領域１９、２１はそれぞれ非導電性の材料、例えばセラミック材料で形成されている。図示の実施例では、各絶縁領域１９、２１は３つのリング状の絶縁セグメント２３で構成されている。端部領域１５、１７は遮断バルブハウジングの互いに対向する端面を形成している。

【0025】

さらに、真空遮断バルブ３は、導電性の２つの開閉接触子２５、２７を有する。ここで、第１の開閉接触子２５は、遮断バルブハウジングの第１の端部領域１５に固定して接続され、第１の絶縁領域１９を通って遮断バルブハウジングの中央領域１３内に延びている。第２の開閉接触子２７は、開閉接触子２５、２７が互いに接触する第１の開閉位置と、開閉接触子２５、２７が互いに離間している図１に示す第２の開閉位置との間で、図示されていないメカニズムによって第１の開閉接触子２５に対して移動可能である。第２の開閉接触子２７は、第２の端部領域１７の開口を通って遮断バルブハウジングから引き出され、第２の絶縁領域２１を通って遮断バルブハウジングの中央領域１３内に突き出ている。第２の開閉接触子２７に金属ベローズ２９の一端が取り付けられており、金属ベローズ２９の他端は遮断バルブハウジングの第２の端部領域１７に接続されており、その両端の間で第２の開閉接触子２７を取り囲んでいる。

【0026】

さらに、この真空遮断バルブ３は複数のシールド電極３１～３４を有している。第１のシールド電極３１は遮断バルブハウジングの第１の端部領域１５に配置され、第１の端部領域１５から遮断バルブハウジングの内部に突き出し、そこで第１の開閉接触子２５をリング状に取り囲んでいる。第２のシールド電極３２は、遮断バルブハウジングの中央領域１３の、第１の端部領域１５側の端部に配置され、そこで第１の開閉接触子２５をリング状に取り囲んでいる。

【0027】

第３のシールド電極３３は遮断バルブハウジングの第２の端部領域１７に配置され、第２の端部領域１７から遮断バルブハウジングの内部に突き出し、そこで第２の開閉接触子２７とベローズ２９とをリング状に取り囲んでいる。第４のシールド電極３４は遮断バルブハウジングの中央領域１３の、第２の端部領域１７側の端部に配置され、そこで第２の開閉接触子２５をリング状に取り囲んでいる。

【0028】

遮断バルブハウジングの中央領域１３の内面及びシールド電極３２、３４は、特に蒸気シールドを形成し、この蒸気シールドは開閉接触子２５、２７から蒸発する材料を吸収し、この材料が絶縁領域１９、２１の内壁に堆積してその電気絶縁効果を損なうのを防止する。

【0029】

絶縁スリーブ５は真空遮断バルブ３の長軸３７を中心にして筒状に延びている。この絶縁スリーブ５は２つのスリーブ部品５．１、５．２で構成されている。第１のスリーブ部品５．１は、第１の絶縁領域１９及び遮断バルブハウジングの中央領域１３の第１の部分の周囲を周回している。第２のスリーブ部品５．２は、遮断バルブハウジングの第２の絶縁領域２１及び中央領域１３の第２の部分の周囲を周回している。真空遮断ユニット１の製造時には、第１のスリーブ部品５．１は第１の端部領域１５の側から遮断バルブハウジング上にかぶさって押し出され、第２のスリーブ部品５．２は第２の端部領域１７の側から遮断バルブハウジング上にかぶさって押し出される。

【0030】

各コンデンサ電極７、８は、絶縁スリーブ５の内部に、すなわち、絶縁スリーブ５内に埋め込まれて、長軸３７を中心にしてリング状に周回している。ここで、このコンデンサ電極７、８の実施例では、同心状に周回しているコンデンサ電極７、８の６つの電極対４１～４６は互いに対向する電極面で形成され、したがって、各電極対４１～４６は、内側コンデンサ電極７と、この内側コンデンサ電極７を取り囲んで周回する外側コンデンサ電極８とを有する。電極対４１～４６は、長軸３７に関して軸方向に互いに離間して配置されており、３つの電極対４１～４３は第１の絶縁領域１９を取り囲んで配置され、さらに３つの電極対４４～４６は第２の絶縁領域２１を取り囲んで配置されている。

【0031】

第１の電極対４１及び第２の電極対４２の外側コンデンサ電極８は、絶縁スリーブ５内に組み込まれた電気導体４７によって互いに導電接続されている。同様に、第２の電極対４２及び第３の電極対４３の内側コンデンサ電極７は互いに導電接続され、したがって、電極対４１～４３は電気的に直列に接続された複数のコンデンサを形成する。さらに、図３に示された実施例に類似して、これらのコンデンサの間に、及び／又は、これらのコンデンサと並列に、絶縁スリーブ５内に組み込まれた複数の電気抵抗器４９を接続することができる。

【0032】

さらに、第１の電極対４１の内側コンデンサ電極７は遮断バルブハウジングの第１の端部領域１５と導電接続され、第３の電極対４３の外側コンデンサ電極８は遮断バルブハウジングの中央領域１３と導電接続されている。この導電接続の代わりに、これらのコンデンサ電極７、８を、第１の端部領域１５および中央領域１３にそれぞれ印加されている電位に単に容量結合することも可能である。

【0033】

これに対応して、第４の電極対４４及び第５の電極対４５の外側コンデンサ電極８、ならびに、第５の電極対４５及び第６の電極対４６の内側コンデンサ電極７は、互いに導電接続されており、したがって、電極対４４～４６も、電気的に直列接続された複数のコンデンサを形成している。これらのコンデンサの間に、及び／又は、これらのコンデンサと並列に、絶縁スリーブ５内に組み込まれた複数の電気抵抗器４９を接続することもできる。

【0034】

さらに、第４の電極対４４の内側コンデンサ電極７は遮断バルブハウジングの第２の端部領域１７と導電接続され、第６の電極対４６の外側コンデンサ電極８は遮断バルブハウジングの中央領域１３と導電接続されている。ここでも、導電接続の代わりに、これらのコンデンサ電極７、８を、第２の端部領域１７および中央領域１３のそれぞれに印加されている電位に単に容量結合することも可能である。

【0035】

絶縁スリーブ５のスリーブ部品５．１、５．２は、それぞれがスリーブ内に組み込まれたコンデンサ電極７、８、電気導体４７、及び、場合によっては電気抵抗器４９と共に、例えば３Ｄ印刷によって製造される。この場合、スリーブ部品５．１、５．２は、例えば、ＰＬＡ、ＡＢＳ、ＰＶＤＦ又はＣＰＥを材料にして印刷され、コンデンサ電極７、８、電気導体４７、および、場合によっては電気抵抗器４９は、導電性フィラメントを材料にして印刷される。

【0036】

コンデンサ電極７，８の相互作用により、例えば１０ｐＦから５００ｐＦの範囲の制御静電容量が実現される。

【0037】

図２（ＦＩＧ２）は、本発明による真空遮断ユニット１の第２の実施例の断面図である。この真空遮断ユニット１は、ここでも、１つの真空遮断バルブ３と、真空遮断バルブ３を取り囲む１つの絶縁スリーブ５と、絶縁スリーブ５内に組み込まれた複数のコンデンサ電極７、８とを含んでいる。図２に示す本発明による真空遮断ユニット１の実施例が図１に示す実施例と実質的に異なるのは、コンデンサ電極７、８の配置、および、それらと真空遮断バルブ３のシールド電極３１～３５との電気的な結合だけであり、ここでは、真空遮断バルブ３は、図１に示す実施例のシールド電極３１～３４に加えて、さらなる複数のシールド電極３５を有し、これらのシールド電極はそれぞれ、遮断バルブハウジングの絶縁領域１９、２１の２つの隣接する絶縁セグメント２３間でリング状に周回している。

【0038】

コンデンサ電極７、８はここでも電極対４１～４６を形成し、各電極対４１～４６のコンデンサ電極７、８は同心状に周回し、互いに対向する電極面を有する。しかしながら、図１に示される実施例とは異なり、コンデンサ電極７、８は絶縁スリーブ５の内部には配置されておらず、すなわち、絶縁スリーブ５内に埋め込まれておらず、内側コンデンサ電極７は、絶縁スリーブ５の、真空遮断バルブ３側の表面上で長軸３７を中心にしてリング状に延び、外側コンデンサ電極８は、絶縁スリーブ５の、真空遮断バルブ３とは反対側の表面上で長軸３７を中心にしてリング状に延びている。さらに、図１に示す実施例とは異なり、コンデンサ電極７、８は電気導体４７によって互いに接続されているのではなく、電極対４２、４３、４５及び４６の複数の内側コンデンサ電極７は、それぞれ、２つの隣接する絶縁セグメント２３間に配置されたシールド電極３５と導電接続されている。

【0039】

さらに、絶縁スリーブ５の、コンデンサ電極７で覆われていない表面領域（真空遮断バルブ３側の領域）、及び、この領域とは反対側の真空遮断バルブ３の表面領域（絶縁スリーブ５側の領域）は、例えば半導性材料を含む被覆４８を有することができ、これらの被覆は絶縁スリーブ５と真空遮断バルブ３との間の空間の電界を均一化する。このような被覆４８は、図１、図３又は図４に示す実施例にも設けることができる。

【0040】

図２に示す真空遮断ユニット１の絶縁スリーブ５のスリーブ部品５．１、５．２は、例えば、ＰＯＭ、ＰＥＴＰ、ＰＶＤＦ又はＰＡ６．６のような熱可塑性樹脂から、又は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）のような誘電率増加充填剤を有するエポキシ樹脂から、射出成形のような従来の方法を用いて製造される。続いて、コンデンサ電極７、８が、例えば、金属電極として、又は、導電性被覆層として、絶縁スリーブ５上に被着される。

【0041】

図３（ＦＩＧ３）は、真空遮断ユニット１の第３の実施例の断面図である。この真空遮断ユニット１は、１つの真空遮断バルブ３と、真空遮断バルブ３を取り囲む１つの絶縁スリーブ５と、絶縁スリーブ５内に組み込まれた複数のコンデンサ電極９とを備えている。真空遮断バルブ３及び絶縁スリーブ５は図１に示す実施例のように形成されているので、ここでは再び説明しない。

【0042】

各コンデンサ電極９は、絶縁スリーブ５の内部で、すなわち、絶縁スリーブ５の中に埋め込まれて、長軸３７を中心にしてリング状に周回している。絶縁スリーブ５の各スリーブ部品５．１、５．２において、６つのコンデンサ電極９が長軸３７に関して軸方向に互いに離間して配置され、それぞれ３つの電極対４１、４２、４３及び４４、４５、４６を形成し、これらはそれぞれ、スリーブ部品５．１、５．２内に組み込まれた電気導体４７によって電気的に直列接続された複数のコンデンサを形成する。更に、これらのコンデンサの間に、及び／又は、これらのコンデンサと並列に、絶縁スリーブ５内に組み込まれた複数の電気抵抗器４９を接続することができる。

【0043】

さらに、遮断バルブハウジングの各端部領域１５、１７はそれに最も近いコンデンサ電極９と導電接続され、遮断バルブハウジングの中央領域１３の、端部領域１５、１７側の各端部はそれに最も近いコンデンサ電極９と導電接続されている。図１に示された実施例と類似して、遮断バルブハウジングの両端部領域１５、１７及び中央領域１３と、コンデンサ電極９との導電接続を止めることができ、その時には、これらコンデンサ電極９と、端部領域１５、１７および中央領域１３に印加されているそれぞれの電位との単なる容量結合により置き換えられる。

【0044】

したがって、図３に示す真空遮断ユニット１の実施例が図１に示す実施例と実質的に異なるのは、各電極対４１～４６の２つのコンデンサ電極９が同心状に配置されているのではなく、軸方向に互いに対向する電極面を備えて軸方向に互いに離間して配置されていることだけである。図１に示す実施例の場合のように、絶縁スリーブ５のスリーブ部品５．１、５．２は、コンデンサ電極９、電気導体４７、及び、場合によってスリーブ部品５．１、５．２内に組み込まれた電気抵抗器４９と共に、例えば３Ｄ印刷によって製造される。

【0045】

図４（ＦＩＧ４）は、真空遮断ユニット１の第４の実施例の断面図である。この実施例が図３に示された実施例と実質的に異なるのは、スリーブ部品５．１、５．２内に組み込まれた複数のコンデンサ電極９の数と間隔であり、並びに、どのコンデンサ電極９も絶縁スリーブ５内に組み込まれた電気導体４７によって互いに電気的に導電接続されていないことである。したがって、ここでは複数のコンデンサ電極９の電気的結合は単に容量的にのみ行われ、この場合、２つの別のコンデンサ電極９の間に配置された１つのコンデンサ電極９は、それに隣接するこれら２つのコンデンサ電極９とそれぞれ１つのコンデンサを形成する。

【0046】

図５（ＦＩＧ５）は本発明による真空遮断器５０のブロック図を示す。この真空遮断器５０は１つの遮断器ハウジング５１を有し、この遮断器ハウジングの中に図１～図４に示す真空遮断ユニット１のいずれかのように形成された真空遮断ユニット１が２つ配置され、その開閉路５２、５３は電気的に直列接続されている。遮断器ハウジング５１には、例えば洗浄され除湿された圧縮空気が充填されている。これらの真空遮断ユニット１の複数の可動開閉接触子２７は、開閉路５２、５３の開及び閉のために、例えば共通の遮断駆動装置（図示せず）によって同期して駆動可能である。

【0047】

本発明を好適な複数の実施例により詳細に図解し説明したが、本発明は開示した実施例により限定されるものではなく、本発明の保護の範囲から逸脱することなく、当業者によって他の変形をそこから導き出すことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2024-03-25

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空遮断器（５０）の真空遮断ユニット（１）であって、
前記真空遮断ユニット（１）が
真空遮断バルブ（３）と、
前記真空遮断バルブ（３）の長軸（３７）を中心にして筒状に周回し、絶縁材料で形成されていて、前記真空遮断バルブ（３）を取り囲む１つの絶縁スリーブ（５）と、
前記絶縁スリーブ（５）内に組み込まれた複数のコンデンサ電極（７，８，９）と、
を含むことを特徴とする真空遮断ユニット（１）。

【請求項2】

前記複数のコンデンサ電極（７、８、９）が、それぞれ前記真空遮断バルブ（３）の前記長軸（３７）を中心にしてリング状又は部分的にリング状に周回していることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項3】

前記複数のコンデンサ電極（７，８）から、互いに対向する電極面を有し、同心状に周回するコンデンサ電極（７，８）の複数の電極対（４１～４６）が形成され、同心状に周回している前記複数のコンデンサ電極（７，８）の電極対（４１～４６）が、
前記真空遮断バルブ（３）の前記長軸（３７）に関して軸方向に互いに離間して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項4】

同心状に周回するコンデンサ電極（７，８）の各電極対（４１～４６）が、
前記真空遮断バルブ（３）に面した前記絶縁スリーブ（５）の表面を周回するコンデンサ電極（７）と、
前記真空遮断バルブ（３）とは反対側の前記絶縁スリーブ（５）の表面を周回するコンデンサ電極（８）と、
で形成されることを特徴とする請求項３に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項5】

前記同心状に延びるコンデンサ電極（７、８）が、前記絶縁スリーブ（５）に被着された導電性被覆層で形成されることを特徴とする請求項４に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項6】

前記複数のコンデンサ電極（９）が、前記絶縁スリーブ（５）の内部で前記絶縁スリーブ（５）の長軸（３７）に関して軸方向に互いに離間して周回し、互いに対向する電極面を有することを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項7】

前記コンデンサ電極（７、８、９）の複数の電極対（４１～４６）が、互いに対向する電極面によって複数のコンデンサを形成し、
前記複数のコンデンサが、前記絶縁スリーブ（５）内に組み込まれた複数の電気導体によって直列に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項8】

少なくとも１つの電気抵抗器（４９）が前記絶縁スリーブ（５）内に組み込まれており、
前記電気抵抗器（４９）が、前記絶縁スリーブ（５）内に組み込まれた複数の電気導体（４７）によって、２つのコンデンサ電極（７、８、９）で形成された少なくとも１つのコンデンサと直列又は並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項9】

前記真空遮断バルブ（３）が少なくとも１つのシールド電極（３１～３５）を有し、
前記シールド電極（３１～３５）が、コンデンサ電極（７，８，９）と導電接続されている、及び／又は、容量結合されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項10】

前記絶縁スリーブ（５）が、熱可塑性樹脂から、又は、誘電率増加充填剤を有するエポキシ樹脂から、形成されられることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項11】

前記絶縁スリーブ（５）が、前記複数のコンデンサ電極（７，８，９）と共に、３Ｄ印刷により製造されていることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項12】

前記絶縁スリーブ（５）に面する前記真空遮断バルブ（３）の表面の少なくとも１つの領域、及び／又は、前記真空遮断バルブ（３）に面する前記絶縁スリーブ（５）の表面の少なくとも１つの領域が、被覆（４８）を有し、
前記被覆（４８）が、前記絶縁スリーブ（５）と前記真空遮断バルブ（３）との間の電界を均一化することを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項13】

前記絶縁スリーブ（５）が、少なくとも２つのスリーブ部品（５．１、５．２）で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断ユニット（１）。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか１項により形成された真空遮断ユニット（１）を少なくとも１つ備えた真空遮断器（５０）。

【請求項15】

それぞれが請求項１から１３のいずれか１項により形成された真空遮断ユニット（１）を複数備え、それらの開閉路が電気的に直列に接続されている真空遮断器（５０）。

【国際調査報告】