JP2004055420A

JP2004055420A - 遮断器

Info

Publication number: JP2004055420A
Application number: JP2002213323A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Koshizuka; 腰塚　正; Susumu Nishiwaki; 西脇　進; Takeshi Shinkai; 新海　健; Yoshiaki Amita; 網田　芳明; Tetsuya Nakamoto; 中本　哲哉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】遮断器の小型化、低駆動エネルギー化が要望されているが、従来の遮断器の開閉駆動装置は遮断器の開極時の全ストロークに渡って高速に駆動することで進み小電流責務を達成していたため結果として駆動エネルギーが大きなものとなっていた。
【解決手段】遮断器の可動接触部と開閉駆動機構とを可動接触部の開極初期の段階で全開極ストロークの中で相対的に早くするようなカム機構を介して接続する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は遮断器に係わるもので、特に、電力系統回路に用いられるパッファ形ガス遮断器などの開閉操作機構の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高電圧電力系統回路に用いられる高電圧遮断器には従来よりパッファ形ガス遮断器が多く用いられている。このパッファ形ガス遮断器は、遮断器の開極時に、可動接触子の動作に連動したピストンとシリンダよりなる圧縮装置のパッファ室と呼ばれるガス圧縮室において消弧ガスを圧縮し、このガス流をアーク接触子間に発生したアークに吹き付けることで強制的に消弧し、回路を遮断するようにしたものである。
【０００３】
図６は従来のパッファ形ガス遮断器を示す図で、遮断器の投入状態を示している。図６において、パッファ形ガス遮断器はＳＦ６ガスなどの絶縁性不活性ガスなどから成る消弧ガス１を充填した容器２と、容器２内に互いに対向して配置され、接触及び開離可能に設けられた可動接触部３および固定接触部４とを有する。これら接触部３、４には、それぞれ、遮断器の投入時に接触し、通電する可動側通電接触子５、固定側通電接触子６と、遮断器の開極時に前記両接触部３、４間に発生するアークを誘導する可動アーク接触子７、固定アーク接触子８が設けられている。可動アーク接触子７は可動側通電接触子５と一体的に移動する。また、前記可動接触部３には遮断器の開極時にアーク接触子７、８間に発生するアークに前記消弧ガス１を吹き付けて消弧するパッファピストン９及びパッファシリンダ１０が設けられている。
【０００４】
前記可動アーク接触子７と固定アーク接触子８とは、前記通電接触子５と６とが開く時はそれに先立って開き、また逆に通電接触子５と６とが閉じる時はそれに先立って閉じて、アークをアーク接触子７、８間に移して通電接触子５と６がアークによって損耗するのを防止するように作用する。
【０００５】
１１はパッファシリンダ１０の先端に取り付けられ、遮断器の開極時に消弧ガス１をアーク接触子７、８間に吹き付けるためのガイドの作用をするノズル、１２は前記可動接触部３の操作ロッドで、一端を可動アーク接触子７に固定し、他端は図示しない遮断器の開閉駆動機構に接続されて直線的に移動することによって遮断器を開極、閉極させる。
【０００６】
このような構成の従来のパッファ形ガス遮断器であると、回路に故障が発生してトリップ信号が発生した場合や、回路の点検などで遮断器を開極する場合は、図示しない開閉駆動機構により図６の状態から操作ロッド１２を矢印Ｘ方向に沿って図示右方向に駆動すると可動側通電接触子５および可動アーク接触子７も右方向に駆動される。所定のストローク移動するとまず可動側通電接触子５と固定側通電接触子６とが開離し、それに続いて可動アーク接触子７と固定アーク接触子８とが開離する。この時可動アーク接触子７と固定アーク接触子８との間には図７に示すようにアーク１３が発生し、通電接触子５と６がアークによって損耗するのを防止する。それと同時に、パッファシリンダ１０も図示右方向に移動し、この時パッファピストン９とパッファシリンダ１０とにより形成されたパッファ室１４内の消弧ガス１がパッファピストン９により圧縮され、ノズル１１に案内されてアーク１３に吹き付けられ、強制的にアーク１３を吹き消し、遮断器を安全に開極させる。
【０００７】
図８は従来のパッファ形ガス遮断器の可動接触部３の開極ストロークのカーブを示す図で、図８に示すように従来のパッファ形ガス遮断器の可動接触部３の開極速度はほぼ一定である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、パッファ形ガス遮断器はより小型化、低駆動エネルギー化の要望が高くなってきている。駆動エネルギーは、駆動させる物体の質量と駆動速度とによって決まる。従って、このような遮断器において駆動エネルギーを小さくするためには、駆動する物体の質量が同じであれば駆動速度を小さくしなければならない。
【０００９】
パッファ形ガス遮断器において、可動側通電接触子５や可動アーク接触子７の質量は、材料の強度と、通電性能および絶縁性能と遮断性能との要求から決まってしまい、質量を低減させることには限界がある。また、駆動速度は、電流遮断時の絶縁回復と系統の過渡回復電圧とによって決まる。近年では、遮断器の必要な開極速度は、進み小電流遮断責務により決まることが多い。この進み小電流遮断責務を達成するには、遮断器の開極時から回復電圧の波高値が現れる１０ｍｓまでの遮断器の絶縁回復速度を進み小電流遮断の回復電圧を上回るように、遮断器を高速で動かさなければならない。しかしながら、従来の遮断器では、この必要な区間のみ高速に駆動することが難しく、開極時の全ストロークに渡って高速に駆動することで高速化に対応しているため、結果として駆動エネルギーが大きなものになっていた。
【００１０】
また近年、遮断器の開極動作、閉極動作を制御させる位相制御遮断器が注目されている。位相制御遮断器を用いることで、たとえば、無負荷送電線を遮断器で投入した時に発生する過電圧を抑制できる等のメリットがある。この場合、遮断器投入時に、前記進み小電流遮断時に接触子を高速で動かす区間と同じ区間を高速で駆動させるほうが、電圧零点付近で遮断器を投入することが可能となり、過電圧を最小にすることができる。しかし、投入動作においても、遮断動作と同じく高速で駆動することは、大きなエネルギーが必要となる。
【００１１】
本発明は以上の課題を解決し、機器の大型化を防ぎ、かつ、可動接触部を必要な区間のみ高速で駆動することにより駆動エネルギーを低減したガス遮断器を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するするための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、消弧ガスを充填した容器内に固定側通電接触子と固定アーク接触子とから成る固定接触部と、この固定接触部に対向して可動側通電接触子と可動アーク接触子とから成る可動接触部とを設け、開閉駆動機構により可動接触部と固定接触部とを開極、閉極させるようにした遮断器において、前記可動接触部と開閉駆動機構とを可動接触部の開極初期段階の開極速度を全開極ストロークの中で相対的に早くするようなカム機構を介して接続したことを特徴とする。
この発明によれば、可動接触部の駆動区間中の必要な時間のみ高速駆動することができ、全体として、駆動エネルギーを低減することが可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、カム機構が、カム溝を形成したカム板と、このカム溝に係合してカム溝の形に従動するピンと、このピンを介して可動接触部と開閉駆動機構とを接続するリンク板とから成ることを特徴とする
この発明によれば、カム機構により可動接触部の駆動区間中の必要な時間のみ高速駆動することができ、全体として、駆動エネルギーを低減することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、カム溝が二条のカム溝から成り、カム溝のお互いの間隔が可動接触部の移動方向に沿って可動接触部側が狭く、開閉駆動機構側が広くなるようにしたことを特徴とする
この発明によれば、カム機構により可動接触部の駆動区間中の開極初期の段階で可動接触部を高速駆動することができ、全体として、駆動エネルギーを低減することが可能となる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、カム溝が二条のカム溝から成り、カム溝のお互いの間隔が可動接触部の移動方向に沿って可動接触部側および開閉駆動機構側が狭く、中央部が広い山形としたことを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、カム機構により可動接触部の駆動区間中の中間の段階で可動接触部を高速駆動することができ、全体として、駆動エネルギーを低減することが可能となる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、カム溝が直線状であることを特徴とする。
この発明によれば、カム機構により可動接触部の駆動区間中の必要な時間のみ可動接触部の駆動速度を直線的に変化させることができ、全体として、駆動エネルギーを低減することが可能となる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、カム溝が曲線状であることを特徴とする。
この発明によれば、カム機構により可動接触部の駆動区間中の必要な時間のみ可動接触部の駆動速度を曲線的に変化させることができ、全体として、駆動エネルギーを低減することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態のパッファ形ガス遮断器の投入状態を示す図で、図６に示す従来のパッファ形ガス遮断器と同一部分は同一の符号を付し、また、説明の便宜上容器を図から省き、遮断器本体のみを図示している。
【００２０】
図１において、本発明によるパッファ形遮断器は、容器内にＳＦ６ガスなどの絶縁性不活性ガスなどから成る消弧ガスと共に互いに対向して配置され、接触及び開離可能に設けられた可動接触部３および固定接触部４とを有する。これら接触部３、４には、それぞれ、遮断器の投入時に接触し、通電する可動側通電接触子５、固定側通電接触子６と、遮断器の開極時に前記両接触部３、４間に発生するアークを誘導する可動アーク接触子７、固定アーク接触子８が設けられている。また、前記可動接触部３には遮断器の開極時にアーク接触子７、８間に発生するアークに前記消弧ガスを吹き付けて消弧するパッファピストン９及びパッファシリンダ１０が設けられている。
【００２１】
１１はパッファシリンダ１０の先端に取り付けられ、遮断器の開極時に絶縁ガス１１をアーク接触子間に吹き付けるためのガイドの作用をするノズル、１２は図示しない開閉駆動機構に接続された前記可動接触部３の操作ロッド、１５は操作ロッド１２と可動接触部３との間に介在されたカム機構である。
【００２２】
図２を参照して本発明によるカム機構を説明する。カム機構はカム板１６に二条のカム溝１７ａ、１７ｂを並行して設け、このカム溝１７ａ、１７ｂと係合接触し、カム溝１７ａ、１７ｂの形状に沿って従動するピン１８ａ、１８ｂを設けている。そのピン１８ａ、１８ｂに一端を回動自在に接続され、他端を可動接触部３の可動アーク接触子７と接続したリンク板１９ａ、１９ｂ、同じく一端をピン１８ａ、１８ｂに回動自在に接続され、他端を操作ロッド１２に接続されたリンク板１９ｃ、１９ｄを介して可動アーク接触子７と操作ロッド１２とを接続している。
４枚のリンク板１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは全体としてひし形に組合されている。
【００２３】
カム板１６に形成したカム溝１７ａ、１７ｂは可動接触部３の移動方向Ｘに沿って可動アーク接触子７側および操作ロッド１２側でお互いの間隔が狭く、中央部でお互いの間隔が広くなるような山形カム溝の形状になっている。
【００２４】
次に本発明のパッファ形遮断器の動作を図１乃至図３を参照して説明する。遮断器の投入状態の時カム機構１５の状態は図２に示すようにピン１８ａ、１８ｂはカム溝１７ａ、１７ｂの一番左端に位置している。この位置ではカム溝１７ａ、１７ｂがお互いの間隔が一番狭くなっており、リンク板１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄはほぼ一直線に近い状態で伸び切っている。次に遮断器の開極動作時には、図示しない駆動機構が操作ロッド１２を図示右側に引く。これに伴い、リンク板１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを介して可動側通電接触子６、可動アーク接触子７からなる可動接触部３も図示右方向に移動させられ固定接触部４から開離を始める。この過程において、カム溝１７ａ、１７ｂと係合するピン１８ａ、１８ｂは図３に示すようにカム溝１７ａ、１７ｂの形に追従して、カム溝１７ａ、１７ｂの山形部分に移動し、山形を登るように接触部の開離方向Ｘに対して直交するＹ方向へと移動しリンク板１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄのひし形を広げていく。図３においてピン１８ａ、１８ｂはＸ方向とＹ方向との合成された方向へと移動し可動接触部３の移動速度はピン１８ａ、１８ｂがＸ方向のみに移動するよりもその分早くなる。可動接触部３が固定接触部４から十分開離され、アークも完全に消弧された状態で図３に示すようにピン１８ａ、１８ｂはカム溝１７ａ、１７ｂの山形の一番頂上に位置する。その後、駆動装置により可動接触部３を必要な開極寸法が確保されるまで開離方向に引くと今度は逆にピン１８ａ、１８ｂはカム溝１７ａ、１７ｂの形に追従して、接触部の開離方向Ｘに対して直交する逆Ｙ方向へと移動し、カム溝１７ａ、１７ｂの山形の頂上部分から下る方向に移動してリンク板１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄのひし形を狭めていく。
【００２５】
このような遮断器であると可動接触部を開離させる際、図４に示すストロークカーブのように接触部の開極初期段階の必要な時間帯のみ開極速度を全開極ストロークの中で相対的に早くさせ、十分な開極動作が済んだ後は開極速度を相対的に遅くすることにより全体として駆動エネルギーを必要最小限に低減し、かつ、進み小電流遮断責務を達成することができる。
【００２６】
逆に遮断器を閉極させる場合には前記と逆に、最初は閉極速度を遅く、閉極寸前に相対的に早くすることができ、少ない駆動エネルギーで確実な閉極動作が行える。
【００２７】
本実施の形態におけるカム機構１５は遮断器の容器内に設けても良く、容器の外の駆動機構側に設けてもよい。容器内に設けた場合は遮断器側の構造を一部変えれば良く、容器外に設けた場合は駆動機構の構造を一部変えれば良い。
【００２８】
また、カム溝１７ａ、１７ｂの形を図５に示すように可動接触部側がお互いの間隔が狭く、操作ロッド側を広くし、途中から平行部を設けるようにしてもよい。これにより、遮断器開極時の開極速度を２段階に変化させることが可能となる。平行部の長さを変えることにより、開極速度が変化する時点を自在に変化させることが可能となる。
さらにカム溝１７ａ、１７ｂの速度変化部の形を直線状に形成しているが、この溝を曲線的に形成して開極速度を曲線的に変化させることもできる。
【００２９】
さらにまた、カム溝１７ａ、１７ｂは二条に限ることなく一条のカム溝おいても本発明は実施可能ではあるが、開閉駆動力のバランスのとれた安定した作用から考えると操作ロッドの軸対象に二条のカム溝を設けたほうが開極、閉極動作の安定性が得られる。
【００３０】
なお、本発明の実施の形態の説明においては、本発明をパッファ形ガス遮断器に実施した場合につついて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方式の遮断器にも実施し得るものである。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、遮断器の可動接触部と開閉駆動機構とを可動接触部の開極初期段階の開極速度を全開極ストロークの中で相対的に早くするようなカム機構を介して接続するようにしたので、機器の大型化を防ぎ、かつ可動接触部を必要な区間のみ高速で駆動することにより駆動エネルギーを低減した遮断器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による遮断を示す一部縦断正面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるカム機構を示す拡大図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における遮断器の動作を説明するカム機構の拡大図。
【図４】本発明の第１の実施の形態における遮断器の開極ストロークを示す特性図。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるカム機構を示す拡大図。
【図６】従来の遮断器の閉極状態を示す断面図。
【図７】従来の遮断器の開極状態を示す断面図。
【図８】従来の遮断器の開極ストロークを示す特性図。
【符号の説明】
１…消弧ガス、２…容器、３…可動接触部、４…固定接触部、５…可動側通電接触子、６…固定側通電接触子、７…可動アーク接触子、８…固定アーク接触子、９…パッファピストン、１０…パッファシリンダ、１１…ノズル、１２…操作ロッド、１３…アーク、１４…パッファ室、１５…カム機構、１６…カム板、１７ａ、１７ｂ…カム溝、１８ａ、１８ｂ…ピン、１９ａ〜１９ｄ…リンク板。

Claims

消弧ガスを充填した容器内に固定側通電接触子と固定アーク接触子とから成る固定接触部と、この固定接触部に対向して可動側通電接触子と可動アーク接触子とから成る可動接触部とを設け、開閉駆動機構により可動接触部と固定接触部とを開極、閉極させるようにした遮断器において、前記可動接触部と開閉駆動機構とを可動接触部の開極初期段階の開極速度を全開極ストロークの中で相対的に早くするようなカム機構を介して接続したことを特徴とする遮断器。
カム機構が、カム溝を形成したカム板と、このカム溝に係合してカム溝の形に従動するピンと、このピンを介して可動接触部と開閉駆動機構とを接続するリンク板とから成ることを特徴とする請求項１に記載の遮断器。
カム溝が二条のカム溝から成り、カム溝のお互いの間隔が可動接触部の移動方向に沿って可動接触部側が狭く、開閉駆動機構側が広くなるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の遮断器。
カム溝が二条のカム溝から成り、カム溝のお互いの間隔が可動接触部の移動方向に沿って可動接触部側および開閉駆動機構側が狭く、中央部が広い山形としたことを特徴とする請求項２に記載の遮断器。
カム溝が直線状であることを特徴とする請求項２に記載の遮断器。
カム溝が曲線状であることを特徴とする請求項２に記載の遮断器。