JP2002516455A - 電気的開閉装置用の作動・制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、少なくとも１つの固定接点と、少なくとも１つの可動接点とを有した電気的開閉手段を開放および／または閉鎖するための作動・制御装置であって、前記可動接点に対して作動的に連結され開閉動作をなすためのエネルギを供給する作動手段を備えた作動・制御装置に関する。本発明の特徴は、前記作動手段が、前記可動接点に対して作動的に連結された位置制御モータと、前記可動接点が所定の運動規則を達成するように前記モータを駆動する電気信号を（トリップ指令に続いて）前記モータに対して伝達する出力・制御電子ユニットとを備えたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、例えば回路遮断器、リクローザ、断路器などの電気的開閉手段を開
放および／または閉鎖するための、特に高ないし中電圧の送電および／または配
電グリッド（transmission and/or distribution grids）用の作動・制御装置に
関する。本発明による装置は、特に高圧回路遮断器に適用されるが、本出願の参
照により、その適用範囲を何ら制限されることなく、ここに記述される。

【０００２】 従来の作動装置を装備した単極作動回路遮断器の例が図１に概略的に示されて
いる。第１の柱状支持アイソレータ２が支持フレーム１上に設けられ、その第１
のアイソレータの上端上に第２のアイソレータ３が設けられている。また、固定
接点および可動接点によって構成される遮断（interruption）機構を有した遮断
チャンバが、第２のアイソレータ内に設けられている。可動接点に対して固定接
点を相対的に接合および接合解除することで、それぞれ閉鎖および開放が達成さ
れる。可動接点は作動ロッドに対して作動的に連結され、この作動ロッドはアイ
ソレータ１内を可動接点から柱の基部まで通っている。ロッドを作動させる運動
システムは、柱の基部におけるハウジング４内に配置され、作動装置５に対して
作動的に連結されている。高圧開閉装置における作動装置は、一般に機械式ある
いは液圧式である。機械式の作動装置は通常、閉鎖バネおよび開放バネと称され
る２つのバネと、行程制限型の衝撃吸収器と、閉鎖バネ用のモータと、以下の動
作のための機構とを装備している。すなわち、バネによって生ずる運動を可動接
点の並進運動に変換する動作、開放バネを再負荷する動作、開放動作を閉鎖動作
から独立させるような動作である。

【０００３】 この種の装置の概略例が図２に示されている。図２では以下のような要素が認
められる。すなわち、開放ばね１０、レバー１２を有した偏心要素、電磁石によ
って作動される閉鎖装置１３、主軸１４、主軸１４に対して固く結合されたアー
ム１５、閉鎖バネ１６、衝撃吸収器１７、ドラム１８およびギアモータ１９であ
る。ここに図示されたものに代わる多くの構成が存在するが、一般に従来の機械
式作動装置は、長時間に渡る複雑な予備調整を要するような多くの構成部品を有
している。

【０００４】 これらの装置は、それらが意図する課業を達成するとはいっても、上記の機械
的な複雑さに加えて多くの欠点を有している。可動接点の移動は事実上、専ら開
放および閉鎖バネの弾性によって決まり、可動接点の運動規則は、使用者によっ
て変更することはできず、設定段階で設定されている。適用された液圧アクチュ
エータによって可動接点の移動が確保されるような液圧型の作動装置は、それら
の欠点を部分的に除去することはできるが、液体の存在に関連した、特にその感
温性による欠点を有している。

【０００５】 アクチュエータの運動規則に対する制御に欠けることで、作動操作の終わりで
残存運動エネルギを放散させ、極に対する制御されない衝撃を回避するために、
ダンパないし衝撃吸収器の存在も必要とされる。さらに、バネの存在により本質
的には不正確な機構によって、可動接点の位置精度が制限されてしまう。従来の
装置は、構成部品の多さから、その名目上の作用を維持すると共に、システムの
摩耗や劣化による変化を補償して動作の反復可能性（repeatability）を確保す
るためのメンテナンスを要する。動作の反復可能性は、如何なる場合も本来的な
限度を有している。

【０００６】 もう１つの問題は、一般に数ミリ秒のオーダーにある応答時間、すなわち作動
指令から可動接点が動き始めるまでの経過時間に起因するものである。

【０００７】 もう１つの欠点は、従来の装置において、周囲への影響を制限するために開閉
装置のケースに防音システムの使用を要することのあるような高い騒音水準によ
るものである。

【０００８】 更に、供給すべきエネルギは、開閉装置の様々な機械要素をも動かさなければ
ならないために、可動接点を移動させること自体に要するエネルギよりも大きく
なる。

【０００９】 本発明の狙いは、例えば回路遮断器、断路器、リクローザ等のような、特に高
・中電圧型の電気的開閉手段用の作動・制御装置であって、当該開閉手段の可動
接点を、所定の運動規則に従って移動させられるような作動・制御装置を提供す
ることにある。

【００１０】 この狙いの範囲内において、本発明の１つの目的は、機械的な複雑さが低減さ
れた、電気的開閉手段用の作動・制御装置を提供することである。

【００１１】 本発明のもう１つの目的は、開放と閉鎖の両動作中における可動接点の位置精
度を予め設定できるような、電気的開閉手段用の作動・制御装置を提供すること
である。

【００１２】 本発明のもう１つの目的は、径年や劣化による変化を任意に補償して、動作の
反復可能性を確保できるような、電気的開閉手段用の作動・制御装置を提供する
ことである。

【００１３】 本発明のもう１つの目的は、応答時間の短い電気的開閉手段用の作動・制御装
置を提供することである。

【００１４】 本発明のもう１つの目的は、競争的価格において信頼性が高くて比較的製造の
容易な、電気的開閉手段用の作動・制御装置を提供することである。

【００１５】 以上の狙いや目的、および後に明らかとなるような目的は、少なくとも１つの
固定接点と、少なくとも１つの可動接点とを有した電気的開閉手段を開放および
／または閉鎖するための作動・制御装置であって、前記可動接点に対して作動的
に連結され開閉動作をなすためのエネルギを供給する作動手段を備えた作動・制
御装置によって達成される。この装置は、前記作動手段が、前記可動接点に対し
て作動的に連結された位置制御モータと、前記可動接点が所定の運動規則を達成
するように前記モータを駆動する出力・制御電子ユニットとを備えたことを特徴
とする。

【００１６】 可動接点の運動規則の制御によって、開閉動作の精度および反復可能性を確保
することができる。この作動装置は又、開放および閉鎖バネ、閉鎖バネを再負荷
するためのモータ、および開閉サイクルを達成させる全ての機構を省略すること
ができるため、従来技術の開閉装置に比べて大幅に簡素化され、従って作動装置
の寸法も減少される。

【００１７】 更なる特徴及び利点は、添付図面中に非限定的な例として示された、電気的開
閉手段を開放および／または閉鎖するための作動・制御装置のいくつかの好適で
非限定的な実施形態の説明から明らかになるであろう。

【００１８】 図３に示すように、本発明による作動・制御装置は、制御・電力供給ユニット
１００を備えている。このユニット１００は、（例えば操作者や操作システムか
ら到来する）トリップ指令１０６に従って位置制御モータ１０１を駆動する。モ
ータ１０１は、適当な連鎖のリンク１０２によって、電気的開閉手段の可動接点
１０３に対して作動的に連結されている。モータ１０１は、ユニット１００によ
って、可動接点１０３が所定の運動規則を達成できるように駆動される。

【００１９】 位置制御は一般に、モータ１０１上に配置された位置センサによってなされる
。この位置センサは、制御ユニット１００に対して当該モータの動きに関する情
報１０７を送る。位置制御は又、可動接点１０３に対する位置センサによっても
達成可能である。この位置センサは、制御ユニット１００に対して可動接点の実
際の位置に関する情報１０８を送る。位置センサは、制御ユニット１００に対し
て「必要な開閉動作が完了した」旨を報知する単なるリミットスイッチであって
もよい。

【００２０】 制御・電力供給ユニット１００は、電気的グリッド（electric grid）１０４
によって直接電力供給される得る。しかし、本装置は好ましくは、エネルギ蓄積
補助電力供給システム１０５を有する。好ましくは、例えば蓄電池によって構成
されるこのシステムは、少なくとも迅速な開放／閉鎖／開放（ＯＣＯ）型開閉サ
イクルに要するエネルギを貯蔵および供給可能でなくてはならない。

【００２１】 制御・電力供給ユニット１００によって、可動接点の運動規則を、指令および
検出可能な故障形態（type of fault）の両者の関数として、簡単かつフレキシ
ブルなやり方でプログラムすることができる。また、開放と閉鎖の両動作中にお
ける可動接点の位置精度を予め設定することもでき、これにより一般に行程超過
の問題からくる損傷の危険性を減少させることができる。モータ上および／また
は可動接点上でなされる位置制御は、開閉動作の終わりでの可動接点の制動を可
能とし、これにより衝撃吸収器の使用を省略することができる。

【００２２】 位置制御モータは、好ましくは、位置センサ付きのサーボモータによって構成
される。この場合、モータと可動接点との間の連結は、モータ駆動軸の回転運動
を可動接点の略直線的な運動に変換可能な連鎖のリンク（対偶）によって行われ
る。サーボモータの使用により、極めて短い受け渡し時間（delivery time）で
高い出力水準が得られる。更に、同等の電力で、２つの独立したパラメータ（ト
ルクおよび／または回転速度）による動作が可能となり、設計の柔軟性を向上さ
せることができる。

【００２３】 本発明による装置における連鎖のリンクの非限定的な可能性ある実施例が、図
５および図６に示されている。図５に示すように、駆動軸２２の出力部に取り付
けられたピニオン２１を含む連鎖のリンクによって、モータ２０が可動接点２７
に対して作動的に連結されている。ピニオン２１は、歯車ないしは図５に示すよ
うにもっと簡単な扇形歯車２３と結合されている。この扇形歯車２３は、クラン
ク２５に対して固く結合された軸２４に結合されている。クランク２５は、可動
接点２７へ運動を伝達する可動接点作動ロッド２６に対して連結されている。

【００２４】 図６に示す実施例では、駆動軸２２の出力部に取り付けられたピニオン２１を
含む連鎖のリンクによって、モータ２０が可動接点２７に対して作動的に連結さ
れている。ピニオン２１は、可動接点２７用の作動ロッド３１に対して固く結合
されたラック３０に結合されている。これにより、回転運動が可動接点の並進運
動に変換される。図９は、図６の機構の実際的な運用を示し、特に極の基部にお
いて全体を符号２００で示された図６の連鎖システムと、電気的システム２０１
と、エネルギ貯蔵システム２０２とを示している。

【００２５】 本発明による装置は、回路遮断器、断路器、リクローザ等のような種々電気的
開閉手段に対して都合よく適用され、特に高圧回路遮断器に適している。図４は
、本発明による作動・制御装置を備えた単極作動高圧回路遮断器の一例を示し、
同図の左半部は閉鎖位置にある状態を示す一方、右半部は開放位置にある状態を
示している。図４に示す回路遮断器においては、位置制御モータは回転サーボモ
ータであり、モータと可動接点との間の連結は図５に示した形式の機構によって
なされている。

【００２６】 高圧回路遮断器の１極に適用可能な、けられたピニオン２１を含む連鎖のリン
クによって、モータ２０が可動接点（図示せず）に対して作動的に連結されてい
る。特に、ピニオン２１は図６に示したのと同様のやり方でクランク３０に対し
て結合されている。この場合、可能な実施例によれば、クランク３０は、クラン
ク２５およびレバー３２で構成された装置によって、可動接点の作動ロッド２６
に対して連結されている。クランク２５およびレバー３２の両者は、モータの回
転およびラックの並進により、軸２４と共に一体的に回転し、駆動軸の回転運動
を可動接点の並進運動へ変換する。

【００２７】 回路遮断器の１極に対して適用されるもう１つの形態が、図１１に概略的に示
されている。その場合、回転から並進への運動の変換は、もう１つの連鎖のリン
クの実施例により、モータ２０内に一体化されて作動ロッド２６に結合されたウ
オームねじ５０を用いることでなされる。この場合、モータの回転がそれに続く
ウオームねじの運動を引き起こし、この運動は、それに続くロッド２６の並進運
動を必然的に伴う。

【００２８】 電気的開閉手段が接続された回路を開閉するための３極作動高圧回路遮断器に
よって構成されている場合、個々の極が本発明による作動・制御装置を装備する
ことができる。この手法においては、電子制御・電力供給ユニットを適切にプロ
グラムすることで、同期した開閉動作（すなわち電気的パラメータの波形との関
係で選択されたタイムウインドウ（time-window）中の）が可能となる。これに
代えて、図８，１０および１２に示すように、３極回路遮断器は、図５、図７お
よび図１１に示した対応する実施例のうちの１つとしての、本発明による単一の
作動・制御装置を有することもできる。そのような場合、当該装置は、適当なロ
ッド３３を適用することによって、開閉器の個々の極に対して機械的に結合され
る。

【００２９】 特に、図１２に示すように、連鎖のリンクが必然的にウオームねじを伴う場合
は、ウオームねじ５０がモータと一体化され、モータの回転に従ってロッド３３
が強制的に並進運動を行う。各極ごとに、上述したのと同様にレバー２５および
クランク３２で構成された連鎖システムが設けられていることで、各ロッド２６
の対応した並進運動が得られる。３極作動回路遮断器における他の実施形態が、
図１３および図１４に示されている。その場合、クランク２５に固く結合された
回転軸２４に対して駆動軸２２が直接連結されている。この手法においては、駆
動軸２２の回転が、必然的に軸２４およびクランク２５の回転を伴う。従って、
これによりロッド２６に連結された可動接点（図示せず）を直接作動させて、モ
ータの回転による並進運動を実現することができる。

【００３０】 本発明による作動・制御装置は、更に従来の装置より遙かに短時間の、短い応
答時間によっても特徴付けられ得る。高圧開閉装置の場合、応答時間が１ミリ秒
以下、通常数十マイクロ秒のオーダーであることが実際に確認されている。応答
時間は、トリップ指令から可動接点が動き始めるまでの経過時間で定義される。
そのような短い応答時間によって特徴付けられる高圧回路遮断器は、技術水準で
は知られていない。従って、本発明は、トリップ指令から可動接点が動き始める
までの経過時間で定義される応答時間が１ミリ秒未満であることを特徴とする高
圧回路遮断器にも関する。

【００３１】 本発明による作動・制御装置は、可動接点の運動規則を制御することで電気的
開閉手段の特性を改善できるために意図された狙いを完全に達成することが実際
に確認されている。

【００３２】 上記の利点に加えて、この作動・制御装置は、部品の減少によりコストを低減
させると共に、測定作業を低減し、また衝撃による損傷を起こしうる運動や応力
を除去することができる。従って、維持コストもまた低減させることができる。

【００３３】 以上のように創設された装置は、本発明概念の範囲内において改良や変形が可
能である。更に全ての細部は、技術的に均等な要素によって置換されてもよい。
特定の用途に一致する限り、寸法と同様に使用材料も要求や技術水準に応じて任
意である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の作動装置を装備した単極作動回路遮断器の概略図。

【図２】 従来の作動装置の一例を示す概略図。

【図３】 本発明による装置のブロック図。

【図４】 本発明による装置を装備した単極作動高圧回路遮断器を示す図。

【図５】 本発明の装置における連鎖のリンクの一例を示す図。

【図６】 本発明の装置における連鎖のリンクの他の例を示す図。

【図７】 単極高圧回路遮断器に対して適用可能な、本発明による装置の特定の実施形態
を示す図。

【図８】 図５の実施形態による単一の作動・制御装置を装備した３極作動回路遮断器を
示す図。

【図９】 図６に示した装置の特定の実施例を示す図。

【図１０】 図７の実施形態による単一の作動・制御装置を装備した３極作動回路遮断器を
示す図。

【図１１】 本発明の他の実施形態による装置を装備した単極高圧回路遮断器を示す図。

【図１２】 図１１の実施形態による単一の作動・制御装置を装備した３極作動回路遮断器
を示す図。

【図１３】 本発明の装置における特定の実施形態の３極作動回路遮断器に対する適用を示
す図。

【図１４】 図１３の６０−６０面に沿った断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＵ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＨＵ ，ＩＮ，ＪＰ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＵＳ (72)発明者 コスタンテ、ピアッツァ イタリー国ロディ、ビア、マルツァガル リ、18 (72)発明者 ファビオ、モンテラギ イタリー国ベルガモ、ビア、チェラソー リ、13

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１つの固定接点と、少なくとも１つの可動接点とを有した電気的開
   閉手段を開放および／または閉鎖するための作動・制御装置であって、 前記可動接点に対して作動的に連結され開閉動作をなすためのエネルギを供給
   する作動手段を備えた作動・制御装置において、 前記作動手段は、 前記可動接点に対して作動的に連結された位置制御モータと、 前記可動接点が所定の運動規則を達成するように前記モータを駆動する出力・
   制御電子ユニットと を備えたことを特徴とする作動・制御装置。
2. 【請求項２】 前記出力・制御電子ユニットに対して電力を供給するためのエネルギ蓄積補助
   システムを備えたことを特徴とする請求項１記載の作動・制御装置。
3. 【請求項３】 前記補助システムは、蓄電池によって構成されていることを特徴とする請求項
   ２記載の作動・制御装置。
4. 【請求項４】 前記モータ上の位置センサによって位置制御が行われることを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれかに記載の作動・制御装置。
5. 【請求項５】 可動接点位置センサを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記
   載の作動・制御装置。
6. 【請求項６】 前記位置制御モータは、回転サーボモータであることを特徴とする請求項１乃
   至５のいずれかに記載の作動・制御装置。
7. 【請求項７】 前記モータと前記可動接点との間の連結が、前記モータにおける駆動軸の回転
   運動を前記可動接点の並進運動に変換可能な対偶によってなされていることを特
   徴とする請求項６記載の作動・制御装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれかに記載の作動・制御装置を備えたことを特徴とする
   高圧回路遮断器の極。
9. 【請求項９】 請求項１乃至７のいずれかに記載の作動・制御装置を備えたことを特徴とする
   、接続された回路を開閉するための３極高圧回路遮断器。
10. 【請求項１０】 同期した開放ないし閉鎖動作を特徴とする請求項９記載の３極回路遮断器。
11. 【請求項１１】 接続された回路を開閉するための３極高圧回路遮断器であって、 請求項１乃至７のいずれかに記載の作動・制御装置と、 この装置を、開閉装置の個々の極に対して結合するための機構と を備えたことを特徴とする回路遮断器。
12. 【請求項１２】 トリップ指令が送られてから可動接点が動き始めるまでの経過時間で定義され
    る応答時間が１ｍｓ未満であることを特徴とする高圧回路遮断器。