CN106605284B - 高速接通器及具备该高速接通器的开关机构 - Google Patents

Abstract

本发明可获得一种在电气事故发生时能够迅速在相间或大地间对电路进行短路的高速接通器。本发明的高速接通器包括：由导电性材料形成的第一固定触点(2)；由导电性材料形成且与第一固定触点(2)相对配置的第二固定触点(3)；以及可动触点(4)，该可动触点(4)的前端部由导电性材料形成，在内部具有前端部的相反侧开口而得到的中空孔，在接通前，配置为与第一固定触点(2)和第二固定触点(3)隔开绝缘距离以上，在接通后，将前端部插入第一固定触点(2)与第二固定触点(3)之间，使第一固定触点(2)与第二固定触点(3)之间电连接。

Description

高速接通器及具备该高速接通器的开关机构

技术领域

本发明涉及下述高速接通器，能够在开关机构内发生的接地故障、断路等电气事故时，迅速将发生事故的电路接地使事故电流流向大地，或者高速地对发生事故的电路间短路使事故电流迂回通电。

背景技术

受配电系统是作为大楼、工厂等电力供求的社会基础设施不可或缺的设备系统，要求具有非常高的安全性、可靠性。因此，使用在制造阶段、安装工程、运行维护的整个过程中充分考虑到了安全性、可靠性的工序。但是，虽然极其罕见，但有时会因为未预料到的小动物、异物的侵入，长年使用导致的绝缘劣化、或者超出想象的巨大地震所造成的设备损伤等，而使得电路的绝缘功能损坏，从而发生接地故障、短路等事故故障。

尤其是在开关机构等密闭装置的内部短路故障的情况下，由于会产生大电流电弧，从而导致电弧附近成为10000～20000℃的等离子状态，因此，周围的金属、绝缘物会局部蒸汽化。并且，电弧附近的空气等绝缘性气体会瞬间达到高温并膨胀，从而导致装置内变为非常高的高压。

通常，在开关机构等中设置有泄压装置，发生了热膨胀的高压的绝缘性气体会在约10毫秒左右的时间内与蒸汽化后的金属气体、绝缘物分解气体一起向装置外部进行泄压，从而防止开关机构的损坏。然而，在故障继续发生的情况下，大电流电弧也继续产生，从而装置内的电弧附近的损坏变大。

对于这种受配电系统中的电气故障的消除，使用设为进行电路保护的电力用断路器来进行。但是，电力用断路器从检测到故障开始通过断路器的动作而使故障的电路断开，到消除开关机构的电弧为止需要花费100毫秒左右或其以上的时间。在这种情况下，预计受配电系统的损伤将会较大，成为故障的原因的装置会遭受到无法再使用程度的损伤。

为了应对这种问题，提出了使用阻抗远比事故电路要低的接地通电电路，在发生接地故障、短路等电气事故之后，在极其短的时间内使故障电流向大地迂回通电的方法，并且提出了一种用于该情况的在短时间内使故障部位的电弧消灭，且在短时间内进行短路接通的高速接通器(例如专利文献1、非专利文献1)。

专利文献1和非专利文献1所记载的高速接通器用一个接点形成在电路的相间、或者连接电路与大地间的电极相互间。在一个接点的情况下，在可动触点的接点与固定触点端子之间需要确保不会发生放电等的绝缘距离以上的空间，需要扩大电极间。若扩大电极间以确保距离，则用于连接电极间的可动触点的移动距离变长，到短路接通为止所需的时间变长。针对该问题，提出了利用两个接点形成在电路的相间、或连接电路与大地间的电极相互间，从而能够缩短各个电极间的距离，在短时间内进行短路接通的高速接通器(例如专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5254340号公报

专利文献2：日本专利第3432236号公报

非专利文献

非专利文献1：UFES S3-速度、安全、经济(ABB产品目录)

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1和非专利文献1所记载的高速接通器用一个接点形成在电路的相间、或者连接电路与大地间的电极相互间。此时，为了应对电极间的全电压，可动触点的接点与固定触点的接点间的距离需要确保为在不会发生放电等的绝缘距离以上。在将可动触点的接点和固定触点的接点设置在真空中的情况下，若与设置在空气中等相比，则能够将该绝缘距离设置得较短，但在施加于电极间的电压较高的情况下，需要与之相对应地确保较长的距离。

若可动触点的接点与固定触点的接点之间的距离变长，则用于连接电极间的可动触点的移动距离变长，在开始接通动作之后，到对电路进行短路接通为止的时间也变长。此外，在专利文献1所记载的高速接通器中，随着可动触点的接通动作还需要切断金属膜。此时，还有可能出现下述情况，即：可动触点的接通动作延迟，到短路接通为止的时间进一步变长，并且，由于金属膜的制造偏差，从而导致短路接通时间的偏差变大。在可动触点和驱动用的活塞移动时，在与周围之间滑动接触的情况下也存在可动触点的接入动作延迟，到短路接通为止需要较长时间的问题。

专利文献2记载有利用两个接点形成在电路的相间、或连接电路与大地间的电极相互间的示例。由此，通过具有串联的两个接点，能够缩短构成各个接点的可动触点的接点与固定触点的接点之间的距离即绝缘距离，从而能够缩短进行短路接通时可动触点的移动距离。然而，在该现有文献中，可动触点随着机械的接通动作来进行电极的开关，不能够确保足够的速度，从而存在难以缩短从两可动触点开始进行接通动作到短路接通为止的时间。

解决技术问题的技术方案

本发明的高速接通器的特征在于，包括：第一固定触点，该第一固定触点由导电性材料形成；第二固定触点，该第二固定触点由导电性材料形成，并与第一固定触点相对配置；可动触点，该可动触点的前端部由导电性材料形成，且在内部具有前端部的相反侧开口而得到的中空孔，在接通前，该可动触点配置为与第一固定触点和第二固定触点隔开绝缘距离以上，在接通后，该可动触点的前端部被插入到第一固定触点与第二固定触点之间，使第一固定触点与第二固定触点之间电连接；以及真空容器，该真空容器具有真空部和气中室，且该真空部被维持为减压状态，第一固定触点、第二固定触点及可动触点配置在真空容器的内部。

此外，本发明的高速接通器包括：可动触点结合体，该可动触点结合体包括由中空圆筒状的导电材料形成且具有一端的开口部和另一端的闭口部的第一可动触点、以及由中空圆筒状的导电材料形成且具有一端的开口部和另一端的闭口部的第二可动触点，并且第二可动触点的开口部被插入第一可动触点的开口部以构成嵌套结构；第一固定触点和第二固定触点，该第一固定触点由导电材料形成，且在非动作时隔着一定间隔与第一可动触点的闭口部相对，该第二固定触点由导电材料形成，且在非动作时隔着一定间隔与第二可动触点的闭口部相对；以及气体发生部，该气体发生部设置于中空部，该中空部形成在可动触点结合体的内部。

发明效果

本发明的高速接通器通过具有串联的两个接点，从而能够缩短可动触点的接点与固定触点的接点间的绝缘距离，能够缩短进行短路接通时可动触点的移动距离，并且由于利用设置于两个可动触点的中空部的气体发生部产生的压力变化来进行动作、进行接点的接通，因此能够在电气事故时高速地进行相间连接或与大地的接地。

附图说明

图1是本发明的实施方式1所涉及的高速接通器(动作前)的剖面示意图。

图2是本发明的实施方式1所涉及的高速接通器的俯视图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的高速接通器中，可动触点与固定触点之间产生的电磁力的方向的图。

图4是本发明的实施方式1所涉及的高速接通器(动作后)的剖面示意图。

图5是图4所示的高速接通器的Y-Y剖视图。

图6是本发明的实施方式2所涉及的高速接通器的剖面示意图。

图7是本发明的实施方式3所涉及的高速接通器的剖面示意图。

图8是本发明的实施方式4所涉及的高速接通器的剖面示意图。

图9是本发明的实施方式5所涉及的高速接通器的剖面示意图。

图10是本发明的实施方式6所涉及的高速接通器(动作前)的剖面示意图。

图11是本发明的实施方式6所涉及的高速接通器(动作后)的剖面示意图。

图12是本发明的实施方式7所涉及的高速接通器的剖面示意图。

图13是本发明的实施方式8所涉及的高速接通器的剖面示意图。

图14是使用了本发明的实施方式1所涉及的高速接通器的开关机构的结构图。

具体实施方式

在实施方式的说明和各图中，标注有相同标号的部分表示相同或相当的部分。

实施方式1.

<高速接通器的结构>

使用图1、图2对本实施方式的高速接通器的结构进行说明。本实施方式所示的高速接通器中，一个可动触点在两个固定触点之间动作，由此来进行电路的接通，图1是本发明的实施方式1所涉及的高速接通器的剖视图。图2是本发明的实施方式1所涉及的高速接通器的俯视图。

真空容器1利用陶瓷等绝缘部1a和金属外壳1b来形成外部，金属外壳1b构成真空容器1的一部分且由不锈钢材料形成。金属板1c被用于通过钎焊等将第1固定触点2与真空容器1真空气密接合的部分，金属板1d被用于以同样的方式对第2固定触点3进行真空气密接合的部分。金属外壳1b的内部由真空气密接合后的隔离框1e、以及固定于金属外壳1b的凸缘1f构成。

第1固定触点2由铜等导电性材料形成，例如能够在数秒间对数10千安的电流进行导电。第1固定触点2具备用于与系统电路连接的紧固用螺钉孔2a。第2固定触点3也与第1固定触点2同样地由铜形成，并且形成有用于与系统电路连接的紧固用螺钉孔3a。

可动触点4在前端部具有接通接触部4a，该接通接触部4a以桥接状使第1固定触点2与第2固定触点3之间通电接触。还具备可动触点4的滑动部4b、连接接通接触部4a与滑动部4b之间的绝缘部4c，在滑动部4b的内部形成有辅助可动触点4的移动的滑动引导部4d。形成于凸缘1f的固定引导部1g被插入到滑动引导部4d，辅助可动触点4的移动。

可动触点4的滑动部4b的圆筒外表面真空气密固接于隔膜5，隔膜5的外周边真空气密固接于真空容器1所形成的隔离框1e。因此，在图1中，真空容器1的隔膜5的左侧为真空部，右侧为气中室，且在真空容器1的金属外壳部1b与凸缘1f的接合部或凸缘1f的部分与外部气体连通。

绝缘部4c具有绝缘性，使得在事故电流流过连接第1固定触点2、可动触点4的接通接触部4a和第2固定触点3这三者的路径的情况下，事故电流不会经由可动触点4的接通接触部4a分流。

可动触点4安装为使得将其滑动引导部4d覆盖在形成于凸缘1f的固定引导部1g上。该固定引导部1g之间安装有气体发生部7和气体发生部7的起爆装置8。气体发生部7是利用火药等的化学反应来产生高压气体的装置，在将火药用于气体发生部7的情况下，起爆装置8相当于点火装置。

起爆装置8与传输起爆信号的光纤9等信号传输单元相连结，连接器10组装并固定到安装台6。安装台6通过紧固部件11固定到凸缘1f，并且在安装台6形成有紧固用螺钉孔6a，使用该紧固用螺钉孔6a将高速接通器固定到开关机构等装置。

图2是图1所示的本实施方式所涉及的高速接通器的俯视图，示出真空容器1的绝缘部1a、金属外壳部1b、金属板1c和第1固定触点2的配置。金属板1c是在通过钎焊等将第1固定触点2真空气密接合于真空容器1的情况下为了容易进行操作而使用的，若没有工程上的问题，则也可以不使用金属板1c而直接将第1固定触点2安装到真空容器1。在真空容器1的金属板1c的背面使用金属板1d，与金属板1c同样地，若没有工程上的问题，则不需要使用。

<高速接通器的接通动作>

使用高速接通器的结构说明中所使用的图1、图3、图4和图5，来说明本实施方式所涉及的高速接通器的接通动作。图3是表示本实施方式所涉及的高速接通器的可动触点4和第1、第2固定触点2、3在即将要接触之前的电磁力的方向的说明图，图4是本实施方式所涉及的高速接通器在接通后的剖视图，图5是图4的Y-Y剖面的向视图。

图1中，第1固定触点2与一个相的电路相连接，第2固定触点3与另一个相的电路相连接。可动触点4在接通前的状态下与第1固定触点2和第2固定触点3隔开确保了绝缘性的距离，并保持在与隔膜5相对应的位置。

在某电路中发生了相间的电气事故的情况下，从事故检测装置(未图示)通过例如光纤9等传送单元传输信号，经由连接器10、光纤9使起爆装置8启动，气体发生部7进行工作。由气体发生部7产生的高压气体充满可动触点4内的空间，可动触点4的滑动引导部4d沿着真空容器1的凸缘部1f所形成的固定引导部1g移动，将可动触点4向图的左方向推出。

此时，隔膜5随着可动触点4的移动而变形，若穿过变形量超过一定值的死点，则发生反转，急速地分散因变形而蓄积的应力。可动触点4除了因气体发生部7的高压气体的发生而被初始加速驱动之外，还由于隔膜5的反转所分散的应力的影响而被高速地驱动。

可动触点4如图3所示那样，接近第1固定触点2与第2固定触点3之间，在即将要接触之前流过电流I。预电弧电流Ia流过第1固定触点2与可动触点4的接通接触部4a之间的间隙部以及可动触点4的接通接触部4a与第2固定触点3之间的间隙部，电磁力F的加速作用施加于可动触点4，进一步使接通速度变快。

另外，此处所使用的隔膜5通过如图1所示那样使用以同心圆状形成阶梯的结构，或者使用以同心圆状设置的薄壁部的结构，从而能够以较少的能量产生反转，能够进一步缩短可动触点4的接通时间。

图4示出可动触点4到达第1固定触点2与第2固定触点3之间，第1固定触点2和第2固定触点3经由可动触点4的接通接触部4a以桥接状电连接的状态。因此，图4所示的隔膜5示出了因可动触点4的移动而反转的状态。此外，图5示出在图4的Y-Y剖面的向视图中，从Y方向观察时，第1固定触点2与第2固定触点3经由接通接触部4a电连接的状态。

假设第1固定触点2与第2固定触点3之间的距离(电路极间的绝缘距离)为二等边三角形的底边，第1固定触点2与可动触点4之间及第2固定触点3与可动触点4之间的距离(电路与大地间的绝缘距离)为二等边三角形的两条边。此时，所需的绝缘耐力需要满足“电路极间的绝缘耐力”≧“电路与大地间的绝缘耐力”的关系。

由于绝缘耐力与绝缘距离为正相关关系，因此上述关系也可以认为是“电路极间的绝缘距离”≧“电路与大地间的绝缘距离”，满足这种关系的二等边三角形中，“高度”比“底边的长度”要小。即，相比于与第1固定触点2隔开相当于“底边的长度”的距离的可动触点移动并接触的情况，在第1固定触点2与第2固定触点3之间隔开相当于“高度”的距离的可动触点4移动并接触的情况下，移动距离较短，能够进行高速接通。

并且，假设使用绝缘材料形成安装台6，并将与可动触点4结构上接合的部分设为中间电位的情况。能够使第1固定触点2与可动触点4之间的绝缘距离和第2固定触点3与可动触点4之间的绝缘距离接近第1固定触点2与第2固定触点3之间的距离的1/2，能够进一步缩短接通时间。

在发生了电气事故的情况下，在开关机构等设备中，感测电气事故并向高速接通器进行接通指示的光信号经由光纤9被输入到起爆装置8，启动气体发生部7，使其瞬时产生高压气体。利用该高压气体将可动触点4向图1的左方向驱动，可动触点4的接通接触部4a与第1固定触点2电连接，以及可动触点4的接通接触部4a与第2固定触点3电连接。

由此，连接至第1固定触点2的电路和连接至第2固定触点3的电路经由可动触点4的接通接触部4a相连接，从而成为导通状态。其结果使得，经由电弧的电阻而处于通电状态的事故部的事故电流迂回流过设置于同一电路的阻抗极其小的本发明的高速接通器，从而消灭事故部所产生的电弧。

使用配置于电路的相间和电路与大地间的本实施方式1所涉及的高速接通器，在使事故电流通电的期间，受配电系统的保护继电器和断路器动作，切断事故区间的电路，从而能够从受配电系统中消除事故。

在上述的说明中，以将本实施方式所涉及的高速接通器连接配置在电路的相间的结构为中心来进行了说明，但即使将第1固定触点2连接至电路，第2固定触点3连接至大地线路也能起到相同的效果。

本发明的高速接通器可在从电气事故发生开始到系统的断路器进行动作为止的时间(通常为最大数秒)内使系统的最大短路电流通电。因此，仅在从电气事故发生开始到本发明的高速接通器接通为止的时间内会受到因开关机构等设备中电气事故发生而导致的热、压力上升的影响。

因此，电气事故刚发生之后的哪怕1/10毫秒这样的极小的时间也会大幅影响开关机构、设备的损坏状态。例如，即使从检测到电气事故到高速接通器的启动指令为止的时间与现有技术相同，本实施方式的高速接通器从原理上也是接通时间较短的高速接通器。因此，能够进一步减轻电气事故发生时的损伤。

实施方式2.

使用图6对实施方式2所涉及的高速接通器进行说明。图6示出本发明的实施方式2所涉及的高速接通器的剖面示意图。实施方式1中所使用的隔膜5形成为在隔膜5伴随着可动触点4的动作而屈曲的前后，相对于死点处于对称的位置。

然而在本实施方式中，与实施方式1的不同点在于，如图6所示，隔膜12安装为在隔膜12伴随着可动触点4的动作而屈曲的前后，相对于死点呈非对称。即，本实施方式的隔膜12在可动触点4接通前的状态下处于实线所示的隔膜(接通前)12a的位置，在可动触点4接通后的状态下处于虚线所示的隔膜(接通后)12b的位置。

若对隔膜12的动作进一步进行详细说明，则在接通可动触点4之前的状态下，隔膜(接通前)12a以相对于屈曲的死点维持α的角度的状态，且可动触点4与真空容器1的凸缘部1f抵接的状态被保持。

若可动触点4移动从而变为已接通的状态，则隔膜(接通后)12b被保持为相对于屈曲的死点具有β的角度，将对于第1、第2固定触点2和3所需的接触力施加到可动触点4的接通接触部4a。

本实施方式的结构中，为了进一步缩短从可动触点4开始驱动，到隔膜12到达屈曲的死点并进行屈曲反转为止的时间，尽可能地使角度α接近于0°是有效的。此时，能够减小接通驱动能量，进一步缩短接通时间。

实施方式3.

使用图7对实施方式3所涉及的高速接通器进行说明。图7是本发明的实施方式3所涉及的高速接通器的剖面示意图。实施方式1所使用的可动触点4由接通接触部4a、绝缘部4c、滑动部4b形成。但是，本实施方式的可动触点13以例如由铜等低电阻良导电的导电材料形成的接通接触部13a、以及例如由铁、不锈钢等相对高电阻的材料形成的滑动部13b构成。

本实施方式中，滑动部13b虽然使用了金属材料，但只要是具有相对较高的电阻、真空气密性较高的材料，则即使是塑料也可以使用。与实施方式1所示的具有绝缘部4c的可动触点4相比，本实施方式的可动触点13能够以低廉的价格进行制造，从而能够以低廉的价格获得接通时间较短的高速接通器。

实施方式4.

使用图8对实施方式4所涉及的高速接通器进行说明。图8是本发明的实施方式4所涉及的高速接通器的剖面示意图。实施方式1中所使用的可动触点4由接通接触部4a、绝缘部4c、滑动部4b形成，但本实施方式的可动触点14由于由同一材料一体形成，因此能够方便地从例如铜圆棒来加工形成。

实施方式1中，在真空容器1的凸缘1f，使用与凸缘1f相同的导电性材料来形成固定引导部1g。然而，在本实施方式中，需要将由绝缘材料构成的滑动引导部15固接于凸缘1f来使用。

本实施方式的高速接通器中，与可动触点4相比能够以低廉的价格制造可动触点14，固定引导部1g可以使用绝缘材料，因此，能够以低廉的价格获得接通时间较短的高速接通器。

实施方式5.

使用图9对实施方式5所涉及的高速接通器进行说明。图9是本发明的实施方式5所涉及的高速接通器的剖面示意图。本实施方式中，在可动触点4的滑动引导部4d的深处形成有螺钉孔16，螺钉直径(母螺钉的谷径)比安装于凸缘1f的起爆装置8的安装孔17的直径要小。

本实施方式中，可动触点4使用在滑动引导部4d的深处形成螺钉孔16的结构，但可动触点4也可以使用实施方式3所使用的可动触点13、实施方式4所使用的可动触点14。

若接通高速接通器，则隔膜5屈曲，可动触点进行接通动作，在完成消除电弧之后，移动到图中虚线的位置。该状态下，为了能够再次使用本发明的高速接通器，拆卸下安装台6的紧固构件11，并从凸缘1f拆卸气体发生部7和起爆装置8。

在该状态下，在凸缘1f形成有安装孔17，将工具(未图示)从该安装孔17插入到可动触点4的滑动引导部4d的深处所形成的螺钉孔16并进行拉伸。通过该操作，能够使隔膜15屈曲并恢复到接通前的状态，能够通过将气体发生部17、起爆装置18更换为新的设备，从而组装成原先的状态。

本实施方式的高速接通器中，在接通一次之后，不需要对整体进行分解等，通过简单的操作就能够使可动触点4、隔膜5等恢复到原先的状态，从而能够制造低廉的可高速接通的高速接通器。

实施方式6.

<高速接通器的结构>

图10示出本实施方式所涉及的高速接通器的剖面示意图。图10示出高速接通器动作前的状态。本实施方式所涉及的高速接通器不是在实施方式1～5所示的两个第1、第2固定触点2、3之间使一个可动触点4驱动从而进行电路接通的结构，而设为大致左右对称的结构，具备在左右分别具有接通器的结构。因此，使用位于图10的右侧的接通器来说明对称地位于左右的接通器的结构。

第1固定触点101和第1可动触点106保持一定的间隔相对地进行配置。第1固定触点101具有用于进行与电路或大地的电连接的螺钉孔等紧固单元101b，并且具备用于在接通器动作时与第1可动触点106电接触的接触部101a。另一方面，第1可动触点106在与第1固定触点1相对的部分具备接通接触部106b。这些第1固定触点101和第1可动触点106作为一对配置于大致呈圆筒状的第1真空容器102，构成一侧(图10的右侧)的接通器，其中，该第1真空容器102具备由陶瓷等形成的圆筒状的绝缘部102a。第1固定触点101和第1可动触点106利用圆筒状的绝缘部102a来确保电绝缘性。

图10的左侧的接通器也基本具有相同的结构，固定触点的具备接触部103a、紧固单元103b的第2固定触点103与具备接通接触部108b的第2可动触点108作为一对配置于大致呈圆筒形的第2真空容器104，该第2真空容器104具备由圆筒形的陶瓷形成的绝缘部104a。第2固定触点103和第2可动触点108利用圆筒状的绝缘部104a来确保电绝缘性。

各个第1、第2可动触点106、108均由大致呈圆柱状的导体形成，关于其动作方法将在后文中叙述，但接通接触部106b、108b侧的前端部分被加工成大致呈球形，以使得在动作时容易与第1、第2的固定触点101、103的接触部101a、103a接触。该大致为圆柱状的可动触点106、108均为中空结构，接通接触部106b、108b的相反侧各自开口。

第1、第2可动触点106、108中大致为圆柱状的开口侧的形状互不相同，采用一方配设于另一方内部的、所谓的嵌套状结构。图10中，以使左侧的第2可动触点108成为外侧，右侧的第1可动触点106成为内侧的方式形成嵌套结构，但左右哪一个可动触点成为外侧或内侧并没有限定，只要构成为一方成为外侧，另一方成为内侧即可。另外，将两个可动触点以嵌套状态结合而成的结构称为可动触点结合体。

图10示出第2可动触点108配置在外侧、第1可动触点106配置在内侧构成嵌套状的结构的两个第1、第2可动触点106、108(可动触点结合体)。第1可动触点106和第2可动触点108重合的部分称为滑动接触部106a、108a。在该滑动接触部106a的外周部分形成有第1圆筒波纹管107、在滑动接触部108a的外周部分形成有第2圆筒波纹管109。第1、第2真空容器102、104的内部为真空状态，因此，这些第1、第2圆筒波纹管107、109中，将波纹管的外周侧设为真空状态，波纹管的内侧设为大气压(大气中部112)。因此，第1、第2圆筒波纹管107、109与可动触点结合体通过气密接合来密接配置。

滑动接触部106a、108a配置为同心中空以使得彼此滑动接触。第1可动触点106的滑动接触部106a的前端外径部(突起部)106c配置为与滑动接触部108a的中空部的内表面接触，第2可动触点108的滑动接触部108a的前端内径部108c配置为与第1可动触点106的滑动接触部106a的外表面接触。此外，为了在动作前的状态下固定第1可动触点106和第2可动触点108，在滑动接触部106a形成有保持第2可动触点108的前端内径部108c的凹槽部106d。该前端外径部106c与滑动接触部108a的接触、前端内径部108c与滑动接触部106a的接触有助于作为两个第1可动触点、第2可动触点106、108的直线滑动的引导，并且，维持两个第1、第2可动触点106、108相互通电的状态。

本发明的高速接通器如后述那样，是连接第1固定触点101和第2固定触点103之间，将事故电流释放到大地等的器件，左右的接通器的动作同时稳定地产生是非常重要的，第1固定触点101的接触部101a与第1的可动触点106的接通接触部106b之间在真空中的距离即真空中隔离尺寸、第2固定触点103的接触部103a与第2可动触点108的接通接触部108a之间的真空中隔离尺寸、两个第1、第2波纹管107、109的尺寸等所有尺寸设为同一设计规格(形状、尺寸、绝缘材料的介电常数等)，对力图实现两个真空断路间的分担电压的均等化是尤为重要的，通过抑制偏差，能够提高高速接通器的平衡，进而还能够实现小型化。

两个第1、第2真空容器102、104通过圆筒状的气中外壳105相连结、固定。两个第1、第2真空容器102、104的内部的第1、第2固定触点101、103与第1、第2可动触点106、108之间的空间是第1、第2真空部110、111，防止后述的第1可动触点106和第2可动触点108进行动作的情况下的放电等。在第1、第2可动触点106、108的处于嵌套状态的滑动接触部106a、108a的中空部122设置有气体发生部113，并且连接有贯通气中外壳105并连接至气体发生部113的起爆装置114、以及用于控制起爆装置114的光纤116。

该气体发生部113利用伴随气体发生而引起的压力的上升，提高处于嵌套状态的可动触点结合体的中空部122的压力。由此，将第1可动触点106的滑动触点106a中所形成的前端外径部106c作为引导使第1可动触点106向图10的右方向移动，将第2可动触点108的滑动接触部108a中所形成的前端内径部108c作为引导使第2可动触点108向图10的左方向移动。另外，能够使用利用火药等的化学变化来产生气体、从而产生压力变化的设备，如储气瓶那样利用阀门操作来产生气体、从而产生压力变化的设备等。

此处，气中外壳105和起爆装置114等的固定能够使用形成于气中外壳105的固定金属部件115、螺钉孔105a等来进行，优选使用能够容易地进行火药的交换、气体发生部的安装的简单的安装方法。由于因长年老化等而需要对气体发生部内的火药、储气瓶等进行交换，因此以交换作为前提的简易的设置、交换方法尤为重要。

起爆装置114适合使用高速传输动作信号的信号线即光纤116，因此，此处使用可利用光信号进行起动的起爆装置114尤为重要。另外，虽然未详细进行图示，但第1、第2可动触点106和可动触点108在动作时使用火药等气体发生部113，利用其压力变化将起爆装置114作为引导来进行移动，因此，形成有引导用的狭缝。

<高速接通器的动作>

图11示出本实施方式所涉及的高速接通器的剖面示意图。图11示出图10所示的高速接通器动作后的状态。使用图11，对本实施方式所涉及的高速接通器动作后的结构、以及高速接通器的接通动作进行说明。

本实施方式的高速接通器由指示动作的信号控制，经由光纤116利用起爆装置114使气体发生部113的火药燃烧，在处于嵌套状态的两个第1、第2可动触点106、108的中空部122中产生气体。由于该气体产生，使得中空部122的压力急剧上升，第1可动触点106的滑动接触部106a和第2可动触点108的滑动接触部108a随之滑动，两个第1、第2可动触点106、108分别向外侧移动。第1可动触点106移动并到达位于高速接通器的右端的第1固定触点101，第2可动触点108移动并到达左侧的第2固定触点103。第1可动触点106的接通接触部106b与第1固定触点101的接触部101a连接，第2可动触点108的接通接触部108b与第2固定触点103的接触部103a连接。

若第1可动触点106与第1固定触点101连接，第2可动触点108与第2固定触点103连接，则流过电流，因此，在第1固定触点101的接触部101a、第2固定触点103的接触部103a中电磁力向圆周的内侧方向起作用，握持第1可动触点106的接通接触部106b和第2可动触点108的接通接触部108b的力增加，从而能够可靠地保持接通状态，确保稳定的通电。

在气中外壳105设有与外部气体连通的通气口105b，随着第1、第2可动触点106、108进行了移动，气中外壳105内的气压下降到比周边的气压要低，即使在该情况下，也能够经由通气口105b确保与外部气体的空气的流动，防止第1、第2可动触点106、108的移动、接通速度受限。本实施方式中，假设高速接通器保持在空气中，但在将该高速接通器保持在SF6等空气以外的绝缘性气体中来使用的情况下，形成于气中外壳105的通气口105b当然也能够有效地发挥作用。

<高速接通器的效果>

本实施方式所示的高速接通器的第1、第2固定触点101、103中，例如第1固定触点101与一个相的电路相连接，第2固定触点103连接至另一个相的电路或大地，因此，第1、第2可动触点106、108为施加于第1、第2的固定触点101、103间的相间或大地间电位的中间电位，能够维持绝缘状态的电场强度即绝缘耐力从计算方面来看，可认为由第1固定触点101和第1可动触点106的接点、以及第2固定触点103与第2可动触点108的接点来各自承担1/2。

实际制造得到的高速接通器中，由于制造上的偏差、该高速接通器的安装周围电路的配置等，有时两个接点各自的极间承担圆压有可能没有均等分配，但与专利文献1所示的利用一个接点来构成的情况相比，只要大致具有1/2的极间绝缘耐力即可。即使在高真空中，由于电极间距离与绝缘耐力为正相关关系，因此，与利用一个接点来构成的情况相比，利用两个接点构成的本发明中，能够将电极间距离大致设为1/2。

第1、第2可动触点106、108从静止状态开始动作并缓缓加速。然后到达一定速度。在利用一个接点构成的可动端子的移动距离较长的接通器、以及本发明的第1、第2的可动触点106、108的移动距离较短的由两个接点构成的接通器中，假设加速度和到达的一定速度相同，则即使移动距离变为1/2，到接通为止所需的时间也不会变为1/2，但能够在足够短的时间内进行接通。

在开关机构等设备(图11中未图示)中，在发生了接地、短路等电气事故的情况下，用于感测该电气事故并控制高速接通器的光信号经由光纤116被输入到起爆装置114，从而启动将两个第1、第2可动触点106、108形成为嵌套结构的中空部122的内部所设置的气体发生部113。气体发生部113瞬时产生高压气体，使中空部122的压力急剧上升。

由此，第1可动触点106的前端外径部106c和第2可动触点108的滑动接触部108a、以及第2可动触点108的前端内径部108c和第1可动触点106的滑动接触部106a的卡合自动脱离，第1可动触点106向图10的右方向移动、第2可动触点108向左方向移动，各自与相对的第1、第2固定触点101、103相接触(图11)。

由于电流流过第1、第2固定触点101、103的接触部101a、103a，因此握持位于第1、第2可动触点106、108的前端的接通接触部106b、108b的电磁力起作用，从而更为可靠地保持第1固定触点101与第1可动触点106、第2固定触点103与第2可动触点108的接触状态。并且，由于第1、第2可动触点106、108的前端部分即接通接触部106b、108b进入到第1、第2固定触点101、103的接触部101a、103a内，因此在通电接触的基础上，即使在接通时接通接触部106b与第1固定端子101、接通连接部108b与第2固定触点103发生冲突而反跳的情况下，也能够维持稳定的通电接触。

第1、第2可动触点106、108彼此经由各自的滑动接触部106a、108a来进行电气接触，维持导通状态。其结果使得，通过接通高速接通器，能够稳定地维持第1固定触点101与第2固定触点103间的导通，使开关机构等设备的电路中所发生的电气事故的电流迂回并流过设于同一电路的阻抗极其低的本发明的高速接通器，从而使事故点所产生的电弧被消弧。

在设置于电路的相间和电路与大地间的本发明的高速接通器中，在通电有事故电流的期间，通过使系统的保护继电器和断路器动作，切断事故区间的电路，从而能够从系统中消除事故。

本发明的高速接通器由于在从事故发生到断路器动作为止的时间内(通常最大为数秒)能够对系统的最大短路电流进行通电，因此，开关机构等设备中因电气事故发生而产生的热、因压力上升而产生的影响仅存在于从电气事故发生时到本发明的高速接通器的接通为止的时间内，与专利文献1和非专利文献1所记载的那样的利用一个接点来构成的情况相比，如本发明那样通过利用两个接点来构成，能够缩短第1、第2可动触点106、108的移动距离，能够在短时间内进行接通。

并且，在本发明的高速接通器中，两个第1、第2可动端子106、108设为嵌套结构，在它们之间的中空部122具备气体发生部113，因此，伴随着气体发生部113的驱动所带来的中空部122的压力上升，能够高速地使第1可动触点106与相对的第1固定触点101连接，使第2可动触点108与相对的第2固定触点103连接，因此，与专利文献2所示的基于机械动力传导的接通器相比，能够高速地进行接通，从而能够使电气事故时周边设备的损伤较小。

实施方式7.

图12示出本实施方式所涉及的高速接通器的剖面示意图。本实施方式所涉及的高速接通器的基本结构与实施方式6所记载的高速接通器相同，仅对不同部分进行说明。

本实施方式所涉及的高速接通器固定于开关机构的壳体等大地电位的结构物120来使用，绝缘支承物117相对于第1、第2固定触点101、103的电路间所产生的中间电位进行大地间绝缘，同时与固定金属部件115嵌合，覆盖起爆装置114、光纤116、光连接器118，具有将高速接通器固定于结构物120的作用(图示出光纤119与光连接器118相连接的状态)。该绝缘支承物117可以使用例如采用环氧树脂、作为一体注型而形成的模塑品等。结构物120与绝缘支承物117可利用通过形成于绝缘支承物117的螺栓孔(未图示)的螺栓(未图示)，来紧固并固定于结构物120。

该方式的高速接通器中，电路与第1、第2固定触点101、103可通过引线等连接，除了实施方式6所示的高速接通器的特征之外，还具有能够安装在自由的位置的特征。因此，为了能够在新制造时、向已设设备进行追加设置时进行高效的配置计划，上述实施方式对开关机构、受配电设备的小型化、省空间化是有效的。

实施方式8.

图13示出本实施方式所涉及的高速接通器的剖面示意图。本实施方式所涉及的高速接通器的基本结构与实施方式6、7所记载的高速接通器相同，仅对不同部分进行说明。

本实施方式所涉及的高速接通器在气中外壳105的内部具备用于使第1、第2可动触点106、108的滑动动作稳定化的引导件121。利用由具有嵌套结构的第1、第2可动触点106、108构成的可动触点结合体的重合部分即滑动接触部106a、108a及前端外径部106c、前端内径部108c，第1、第2可动触点106、108的滑动动作构成为使得第1、第2可动触点106、108分别向相反方向移动的滑动动作稳定。并且，第1、第2可动触点106、108的中空部122中所配置的气体发生部113、起爆装置114也承担部分滑动动作的引导的作用。

本实施方式所示的高速接通器中，由于在气中外壳105的一部分中沿着可动触点结合体的外周部具有滑动动作的引导件121，因此，不需要使气体发生部113、起爆装置114等具备引导的功能，气体发生部113、起爆装置114等的尺寸没有限制，气体发生部113、起爆装置114等的选择范围变广，能够减少高速接通器的成本。

实施方式9.

图14示出使用了实施方式1所示的高速接通器123的开关机构125的结构。此处虽然使用了实施方式1所示的高速接通器123，但也可以使用实施方式2～8等所示的高速接通器。图14表示开关机构125的结构的一个示例，在该图中，在三相的母线124之间设置分支路径，具备高速接通器123。此外，也可以在母线124与大地间、与母线124相连的电路126相互间、电路126与大地间等设置分支路径，并设置高速接通器123来进行使用。

从三相的母线124的各相连接电路126，各电路经由断路器127连接到装置。高速接通器123连接在各母线124之间。在任意电路126发生了电气事故的情况下，虽然断路器127立刻动作，但要消除电弧仍需要100毫秒左右或其以上的时间，在该期间有可能会损坏装置。

在这种情况下，利用高速接通器123，在断路器127的动作后极其短的时间内将连接有发生了电气事故的电路126的母线124与相邻的母线124电连接。流过发生了电气事故的母线124的电流经由阻抗更低的高速接通器123流向其他的母线124，因此，不会给装置供电，能够防止装置损坏。

本实施方式中，由于使用实施方式1中所说明的高速接通器123，因此能够在非常短的时间内停止装置中的供电，能够实现装置的保护。

标号说明

1真空容器，1a绝缘部，1b金属外壳部，1c板，1e隔离框，

1f凸缘，1g滑动引导部，2第1固定触点，2a紧固用螺钉孔，

3第2固定触点，3a紧固用螺钉孔，4可动触点，4a接通接触部，

4b滑动部，4c绝缘部，4d滑动引导部，5隔膜，

6安装台，6a紧固螺钉孔，7气体发生部，8起爆装置，

9光纤，10连接器，11紧固部件，12隔膜，

12a隔膜(接通前)，12b隔膜(接通后)，

13可动触点，13a接通接触部，13b滑动部，14可动触点，

15滑动引导部，16螺钉孔，17安装孔，

101第1固定触点，101a接触部，101b紧固单元，

102第1真空容器，102a绝缘部，103第2固定触点，

103a接触部，103b紧固单元，104第2真空容器，

104a绝缘部，105气中外壳，105a螺钉部，105b通气口，

106第1可动触点，106a滑动接触部，106b接通接触部，

106c前端外径部，106d凹槽部，107第1波纹管，

108第2可动触点，108a滑动接触部，108b接通接触部，

108c前端内径部，109第2波纹管，110第1真空部，

111第2真空部，112大气中部，113气体发生部，114起爆装置，115固定金属部件，116光纤，117绝缘支承物，118光连接器，119光纤，120结构物，121引导件，122中空部，123高速接通器，124母线，125开关机构，126电路，127断路器。

Claims (23)

1.一种高速接通器，其特征在于，包括：

第一固定触点，该第一固定触点由导电性材料形成；

第二固定触点，该第二固定触点由导电性材料形成，并与所述第一固定触点相对配置；

可动触点，该可动触点的前端部由导电性材料形成，且在内部具有所述前端部的相反侧开口而得到的中空孔，在接通前，该可动触点配置为与所述第一固定触点和所述第二固定触点隔开绝缘距离以上，在接通后，该可动触点的所述前端部被插入到所述第一固定触点与所述第二固定触点之间，使所述第一固定触点与所述第二固定触点之间电连接；

真空容器，该真空容器具有真空部和气中室，且该真空部被维持为减压状态；以及

隔膜，该隔膜在所述可动触点的接通方向上对所述真空部与所述气中室进行气密保持，

所述第一固定触点、所述第二固定触点及所述可动触点配置在所述真空容器的内部，

利用所述隔膜的屈曲动作，所述可动触点被插入到所述第一固定触点与所述第二固定触点之间，使所述第一固定触点与所述第二固定触点之间电连接。

2.如权利要求1所述的高速接通器，其特征在于，

在所述中空孔配置有气体发生部。

3.如权利要求2所述的高速接通器，其特征在于，

利用由配置于所述可动触点的中空孔的气体发生部产生的气体，所述可动触点被推出并移动，所述可动触点插入到所述第一固定触点与所述第二固定触点之间，使所述第一固定触点与所述第二固定触点之间电连接。

4.如权利要求1所述的高速接通器，其特征在于，

所述隔膜具有一个以上的同心圆的薄壁部。

5.如权利要求1所述的高速接通器，其特征在于，

所述隔膜具有一个以上的同心圆的阶梯形状。

6.如权利要求4或5所述的高速接通器，其特征在于，

所述可动触点接近所述第一固定触点和所述第二固定触点，因预电弧的产生而流过电流时生成的电磁力向将所述可动触点插入到所述第一固定触点与所述第二固定触点之间的方向起作用。

7.如权利要求4或5所述的高速接通器，其特征在于，

所述可动触点处于与大地电位绝缘的中间电位。

8.如权利要求4或5所述的高速接通器，其特征在于，

所述可动触点接通前的、所述隔膜相对于所述隔膜屈曲的死点所成的角度比所述可动触点接通后要小。

9.如权利要求2或3所述的高速接通器，其特征在于，

对所述可动触点的接通进行引导的滑动引导部由与构成所述真空容器的一部分的凸缘部相同的材料形成。

10.如权利要求9所述的高速接通器，其特征在于，

对所述可动触点的接通进行引导的所述滑动引导部由绝缘材料形成。

11.如权利要求9所述的高速接通器，其特征在于，

包括形成于所述可动触点的所述中空孔的内部深处的螺钉孔、以及形成于所述凸缘部的所述气体发生部的起爆装置的安装孔，所述安装孔的直径比所述螺钉孔要大。

12.一种高速接通器，其特征在于，包括：

可动触点结合体，该可动触点结合体包括由中空圆筒状的导电材料形成且具有一端的开口部和另一端的闭口部的第一可动触点、以及由中空圆筒状的导电材料形成且具有一端的开口部和另一端的闭口部的第二可动触点，并且所述第二可动触点的开口部被插入所述第一可动触点的开口部以构成嵌套结构；

第一固定触点和第二固定触点，该第一固定触点由导电材料形成，且在非动作时隔着一定间隔与所述第一可动触点的闭口部相对，该第二固定触点由导电材料形成，且在非动作时隔着一定间隔与所述第二可动触点的闭口部相对；以及

气体发生部，该气体发生部设置于中空部，该中空部形成在所述可动触点结合体的内部。

13.如权利要求12所述的高速接通器，其特征在于，

所述第一可动触点的闭口部与所述第一固定触点在动作时电连接，所述第二可动触点的闭口部与所述第二固定触点在动作时电连接，从而在所述第一固定触点与所述第二固定触点之间通电。

14.如权利要求12或13所述的高速接通器，其特征在于，

具有电流路径，该电流路径因所述第一固定触点与所述第二固定触点之间的通电，使得电磁力在握持与所述第一固定触点电连接的所述第一可动触点的闭口部、以及与所述第二固定触点电连接的所述第二可动触点的闭口部的方向上起作用。

15.如权利要求12或13所述的高速接通器，其特征在于，

由配置于所述可动触点结合体的中空部的气体发生部产生气体，所述中空部的压力上升，构成所述可动触点结合体的所述第一可动触点和所述第二可动触点分别向相反的方向移动。

16.如权利要求12或13所述的高速接通器，其特征在于，

所述气体发生部是通过来自外部的控制来产生气体的储气瓶。

17.如权利要求12或13所述的高速接通器，其特征在于，

所述气体发生部是通过来自外部的控制来产生气体的火药。

18.如权利要求12或13所述的高速接通器，其特征在于，

所述可动触点结合体设置在真空容器的内部，在构成所述真空容器的各面内的彼此相对的面分别配置有所述第一固定触点和所述第二固定触点。

19.如权利要求18所述的高速接通器，其特征在于，

两个所述固定触点、两个所述真空容器、以及两个所述可动触点的形状规格彼此相同。

20.如权利要求18所述的高速接通器，其特征在于，

所述真空容器包括：包含所述第一固定触点和所述第一可动触点的第一真空容器；以及包含所述第二固定触点和所述第二可动触点的第二真空容器，

所述第一真空容器和所述第二真空容器通过非减压状态的气中外壳相连接。

21.如权利要求20所述的高速接通器，其特征在于，

所述气中外壳通过绝缘支承物固定于大地电位的结构物。

22.如权利要求21所述的高速接通器，其特征在于，

在所述气中外壳的内表面包括对所述可动触点结合体的外周部进行引导的滑动引导件。

23.一种开关机构，其特征在于，包括：

母线；

与所述母线相连接的电路；

设置于所述电路的断路器；以及

设置于从所述母线或所述电路引出的分支路径的权利要求1至22的任一项所述的高速接通器。