JP2003536222A - 真空バルブの開閉部の開離方法 - Google Patents

真空バルブの開閉部の開離方法

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JP2003536222A JP2002503892A JP2002503892A JP2003536222A JP 2003536222 A JP2003536222 A JP 2003536222A JP 2002503892 A JP2002503892 A JP 2002503892A JP 2002503892 A JP2002503892 A JP 2002503892A JP 2003536222 A JP2003536222 A JP 2003536222A
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Abstract

(57)【要約】 中電圧範囲及び高電圧範囲での遮断能力を改善するために、互いに相対的に移動可能である開閉接触子が、分離動作の第１段階（Ｓ１）において予め定められた最終間隔の約１／４〜１／２（消弧ストロークＬｈ）へ比較的高速でもたらされ、分離動作の第２段階（Ｓ２）において予め定められた最終間隔（絶縁ストロークＥｈ）へ比較的低速でもたらされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、電気開閉器の分野に関し、互いに相対的に移動可能である２つの開
閉接触子を備え、遮断能力を開閉部の開離の時間的経過の制御によって改善する
真空バルブの運転に適用される。
【０００２】 固有の開閉素子として真空バルブを含む電気開閉器においては、電流供給導体
を介して電気的に外部へ導かれる可動開閉接触子を移動するために、投入時には
接触子圧縮ばねを介して可動開閉接触子に作用し遮断時には或る加速度で進行し
た後に可動開閉接触子を突発的に連行する操作ロッドが設けられている。半径方
向磁界形接触子または軸方向磁界形接触子を備えたそのような真空バルブにおい
てこの真空バルブが固有の高い遮断能力を保証するために、可動開閉接触子を、
接触子分離の直後の遅くも１．３ｍｓ後に開閉部を少なくとも１ｍｍほど開くよ
うに制御すること、すなわち可動開閉接触子に高い初期加速度を与えることが知
られている。半径方向磁界形接触子においては、０．８ｍｓ後に２ｍ／ｓの接触
子分離速度が達成される場合には良好であることが判明している。開閉部の開離
の時間的経過を制御するこの公知の方式において、可動開閉接触子の分離速度は
、高い初期加速度段階および全接触子ストロークの達成時の強い制動を除いて、
接触子ストローク全体に亘ってほぼ一定である（西独特許第３８１５８０５号明
細書）。さらに、接触子ストロークが真空バルブの特殊構造によって「機能段階
」と呼ばれる３つの部分（開閉ストローク、絶縁ストロークの第１段階、絶縁ス
トロークの第２段階）に分割される高電圧真空開閉器が知られている。特殊構造
とは、各接触子にそれぞれ電位リングを付設し、固定開閉接触子に対して真空バ
ルブのハウジングを軸方向に移動し得ることにある。この手段は、可動開閉接触
子の開放位置で両開閉接触子が各電位リングの電界内に存在し、それによって定
められた接触子間隔の際に真空バルブの絶縁性能が改善されるように作用する（
西独特許出願公開第１９５１９０７８号明細書）。
【０００３】 本発明の課題は、少なくとも１２ｋＶの運転電圧用として設計されハウジング
内で互いに相対的に移動可能であり電流供給導体を介して電気的に外部へ導かれ
る２つの可動開閉接触子を備えた真空バルブの開閉部の開離方法（西独特許第３
８１５８０５号明細書）から出発し、遮断特性の時間的経過に適切な工夫を施す
ことによって遮断能力をさらに改善することにある。
【０００４】 この課題を達成するために本発明によれば、２つの開閉接触子が、電流消弧に
役立つ分離動作の第１段階において第１の速度で予め定められた最終間隔の約１
／４〜１／２の接触子間隔へもたらされ、電圧絶縁に役立つ分離動作の第２段階
において第２の速度で予め定められた最終間隔へもたらされ、第１の速度が第２
の速度より速い。第１の速度は第２の速度の少なくとも３倍であると好ましい。
【０００５】 この開閉部開離方法では、遮断過程が、速い開閉速度の第１部分と遅い開閉速
度の第２部分とを時間的に連続させることによって、時間的に「電流消弧つまり
消弧ストローク」及び「電圧絶縁つまり絶縁ストローク」の機能に分割される。
消弧ストロークは、開閉アークが２〜１５ｍｓという時間内の次の電流ゼロ点の
時に確実に消弧するように選択される。続いて開閉部は絶縁的に必要な開閉接触
子間隔にまで開かれる。この方法は、一方では遮断能力が遮断速度の増大ととも
に増大し、他方では半径方向磁界形接触子でも軸方向磁界形接触子でも開閉スト
ローク（消弧ストローク）が小さければ小さいほど遮断能力が向上するという認
識に基づいている。その場合、開閉ストロークの下限値は開閉部の必要な絶縁耐
力によって与えられる。さらに本発明は、開閉過程の際、通常の接触子材料（特
にＣｕＣｒ）の絶縁回復すなわち冷却状態で与えられる耐電圧性の再達成がμｓ
以内に行われるという認識を考慮している。その場合、中電圧（≦３６ｋＶ）真
空バルブに対しては、すでに２ｍｍの接触子ストローク（電流ゼロ点通過後）で
最大回復電圧（≧６０ｋＶ）以上の絶縁耐力が達成されている。従って、開閉部
の絶縁回復は電流ゼロ点通過後に回復電圧の上昇より早く生じる。そのため、消
弧ストロークにおいて、絶縁耐力はそれぞれの電圧範囲に属する過渡的回復電圧
より常に大きい。系統条件への、特に雷撃時の耐電圧性への開閉部の絶縁耐力の
整合は、引続いて大幅に減少された速度の接触子ストロークをより一層増大させ
ることによって達成される。
【０００６】 開閉過程を、異なったストローク速度および通常は異なったストローク長さを
持つ消弧ストロークと絶縁ストロークとに時間的に分割することは、中電圧範囲
（＜５６ｋＶ）の真空バルブと高電圧範囲（＞５６ｋＶ）の真空バルブとでは異
なるように選定できる。半径方向磁界形接触子または軸方向磁界形接触子を備え
１２〜３６ｋＶの運転電圧用として設計された真空バルブでは、第１の速度は約
０．５〜２ｍ／ｓであり、第２の速度は約０．１〜０．３ｍ／ｓであるのが良い
。その場合、消弧ストロークは約３〜５ｍｍであり、接触子ストローク全体は約
８〜２０ｍｍである。
【０００７】 軸方向磁界形接触子を装備し、５２ｋＶ以上の運転電圧、例えば７２ｋＶの運
転電圧用として設計される真空バルブの場合、第１の速度は約１〜３ｍ／ｓであ
り、第２の速度は約０．１〜０．３ｍ／ｓであるのが良い。その場合、消弧スト
ロークは約２０ｍｍであり、接触子ストローク全体は約４０〜６０ｍｍである。
【０００８】 開閉部の開離時の両速度は種々に達成される。例えば、従来普通に使用されて
いる操作機構に制動素子を付加することができる。そのための一実施例が図２に
示されている。しかし、操作機構を板カムによって構成し、可動開閉接触子が板
カムによって強制制御されるようにすることもできる。このような制御は西独特
許出願公開第２７０２９６２号明細書の図１及び図２に原理的に開示されている
。両速度を実現するための特に好ましい可能性は本発明の実施態様において、２
つの開閉接触子が互いに逆向きに移動され、一方の開閉接触子は分離動作の第１
段階中にのみ第１の速度で移動され、他方の開閉接触子は第２段階中にのみ又は
第１段階中及び第２段階中に第２の速度で移動される。中電圧用の真空バルブで
は、急速に移動される開閉接触子は２〜５ｍｍのストロークのみを進行し、緩速
に移動される開閉接触子は約６〜１５ｍｍのさらなるストロークまたは約８〜２
０ｍｍの全ストロークを進行することを必要とする。高電圧用の真空バルブでは
、急速に移動される開閉接触子は約１０〜２０ｍｍの消弧ストロークのみを進行
し、緩速に移動される開閉接触子はさらに２０〜４０ｍｍのストロークを進行す
ることを必要とし、それにより３０〜６０ｍｍの全ストロークが生じる。逆向き
に移動される２つの開閉接触子を備えた真空バルブは米国特許４９０１２５１号
明細書でも知られている。
【０００９】 本発明の方法を図１を参照して説明する。図１において、開閉接触子の開閉ス
トロークが時間に関して示されている。
【００１０】 開閉部の開離は、異なる傾斜を持つ直線として示されている２つの線分Ｓ１，
Ｓ２で行われる。線分Ｓ１は、消弧ストロークＬｈが時間ｔ１の後に達成される
ことを示している。ここで、時間ｔ１は、例えば開閉接触子の分離速度を１ｍ／
ｓとしかつ消弧ストロークを５ｍｍとしたとき、５ｍｓである。線分Ｓ２は、最
終ストロークＥｈが時間ｔ１＋ｔ２の後に達成されることを示している。ここで
、時間ｔ１＋ｔ２は、例えば分離速度を０．２ｍ／ｓとしかつ最終ストロークを
２０ｍｍとしたとき、約１００ｍｓである。
【００１１】 図２によれば、詳細には示していない構成により真空バルブの可動開閉接触子
に結合されている操作ロッド１に遮断ばね２が付設されている。この遮断ばね２
は台板３に支持され、板４を介して操作ロッド１に作用する。板４は同時に制動
装置の一部を兼ねている。板４にはさらに壺５とそれに組合わされる制動部６と
が付属している。遮断動作の際、台板３がまず壺４内へ深さＤ１までなんら妨げ
られることなく移動される。その深さＤ１は真空バルブの消弧ストロークに相当
している。そこで板４は圧縮可能に構成された制動部６に当接する。それによっ
て、板４をさらに壺５内へ押し込めようとする速度は減少させられ、真空バルブ
の最終ストロークに相当する最終深さＤ２に達する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法を説明するための図
【図２】 本発明の方法を実施する接触子操作機構の一構成例を示す縦断面図。
【符号の説明】
Ｓ１，Ｓ２ 線分 Ｌｈ 消弧ストローク Ｅｈ 最終ストローク １ 操作ロッド ２ 遮断ばね ３ 台板 ４ 板 ５ 壺 ６ 制動部 Ｄ１ 深さ Ｄ２ 最終深さ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１２ｋＶの運転電圧用として設計されハウジング
    内で互いに相対的に移動可能であり電流供給導体を介して電気的に外部へ導かれ
    る２つの開閉接触子を備え、この２つの開閉接触子が、電流消弧に役立つ分離動
    作の第１段階（Ｓ１）において第１の速度で予め定められた最終間隔の約１／４
    〜１／２の接触子間隔（Ｌｈ）へもたらされ、電圧絶縁に役立つ分離動作の第２
    段階（Ｓ２）において第２の速度で予め定められた最終間隔（Ｅｈ）へもたらさ
    れ、第１の速度が第２の速度より速いことを特徴とする真空バルブの開閉部の開
    離方法。
  2. 【請求項２】 第１の速度が第２の速度の少なくとも３倍であることを特徴
    とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 真空バルブが半径方向磁界形接触子を備えかつ１２〜３６ｋ
    Ｖの運転電圧用として設計され、第１の速度が約０．５〜２ｍ／ｓであり、第２
    の速度が約０．１〜０．３ｍ／ｓであることを特徴とする請求項２に記載の方法
    。
  4. 【請求項４】 真空バルブが軸方向磁界形接触子を備えかつ５２ｋＶ以上の
    運転電圧用として設計され、第１の速度が約１〜３ｍ／ｓであり、第２の速度が
    約０．１〜０．３ｍ／ｓであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 分離動作が一方の開閉接触子の移動によって行われ、分離動
    作の第２段階を実現するために開閉接触子の移動のための操作機構に制動力が作
    用することを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 ２つの開閉接触子が互いに逆向きに移動され、一方の開閉接
    触子が分離動作の第１段階中にのみ第１の速度で移動され、他方の開閉接触子が
    分離動作の第１段階中及び第２段階中に第２の速度で移動されることを特徴とす
    る請求項４に記載の方法。
JP2002503892A 2000-06-20 2001-06-06 真空バルブの開閉部の開離方法 Withdrawn JP2003536222A (ja)

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