JP2006086092A - 開閉器の操作電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御回路の電源喪失時における開閉器の点検作業を容易にする。
【解決手段】 開閉器の操作機構部の制御回路に電力を供給するための端子と、前記端子間に接続されたコンデンサ３１と、前記コンデンサ３１を充電する直流発電機３２とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁アクチュエータを用いた遮断器および断路器などの開閉器の点検作業を容易にし得る開閉器の操作電源装置に関する。

従来の真空遮断器および真空断路器などの開閉器の操作機構においては、開路、閉路操作を行うために、必要な操作力を発生させる電磁アクチュエータを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この種の開閉器は、図４に示すように、図示上段から電流を遮断する遮断部１ａ、遮断部１ａの閉路時に接触荷重を加えるワイプバネ部１ｂ、および図示最下段に遮断部１ａを開閉する操作機構部１ｃが配置され構成されている。なお、図４において、図示右に閉路状態、図示左に開路状態を示している。

遮断部１ａには、真空絶縁容器２内に接離自在の一対の電極３、４を有する三相分の真空バルブ５が設けられている。この真空絶縁容器２外の固定側は、一方の電路となる上部導体６が支持碍子７を介して上部固定部材８にそれぞれ固定されている。また、真空絶縁容器２外の可動側には、軸方向に移動自在の可動通電軸９が他方の電路となる下部導体１０を貫通して設けられている。この可動通電軸９の軸方向には、絶縁操作ロッド１１の一方端が連結されている。

ワイプバネ部１ｂには、絶縁操作ロッド１１の他方端に連結された第１の可動軸１２とこの第１の可動軸１２の軸方向に配置された第２の可動軸１３とを連結するワイプバネフォルダ１４が設けられている。このワイプバネフォルダ１４内には、一対の電極３、４間に接触荷重を加えるワイプバネ１５、および開閉時の衝撃力を吸収する緩衝部材１６が設けられている。

操作機構部１ｃには、三相分の第２の可動軸１３を連結する剛体の連絡梁１７、および電磁アクチュエータ１８が設けられている。電磁アクチュエータ１８は、磁路を形成するヨーク１９、ヨーク１９内を移動するように設けられた磁性体のアーマチュア２０、アーマチュア２０を移動もしくは閉路保持をする永久磁石２１、永久磁石２１に固定されアーマチュア２０と接離する磁性体のコア２２、ヨーク１９内の磁束を増減させる閉路、開路コイル２３、２４、およびアーマチュア２０を挟持して永久磁石２１、コア２２、ヨーク１９を貫き、連絡梁１７に連結された非磁性体の操作ロッド２５から構成されている。

ここで、閉路コイル２３と開路コイル２４とを一体のソレノイドコイルとし、閉路時には永久磁石２１の磁力と同方向の磁力が生じるように励磁し、また、開路時には永久磁石２１の磁力と逆方向の磁力が生じるように励磁してもよい。

また、電磁アクチュエータ１８の両側には、アーマチュア２０を永久磁石２１から離す方向に常時付勢する弾性部材の開路バネ２６が、連絡梁１７と下部固定部材２７間に設けられている。

そして、閉路状態にする場合には、常時電源が供給されている図示しない制御回路を操作して、永久磁石２１の磁束と同方向の磁束が生じる閉路コイル２３を励磁して、アーマチュア２０を永久磁石２１の方向に吸引させる。この吸引力は閉路時の操作力となって、アーマチュア２０とともに操作ロッド２５、そして連絡梁１７、ワイプバネフォルダ１４、絶縁操作ロッド１１が図示上方の閉路方向に移動し、電極３、４間を接触させる。閉路後には、閉路コイル２３を無励磁にして、永久磁石２１の吸引力によりアーマチュア２０を常時吸引している。

一方、開路状態にする場合には、常時電源が供給されている図示しない制御回路を操作して、永久磁石２１の磁束と逆方向の磁束が生じる開路コイル２４を励磁して、アーマチュア２０と永久磁石２１との吸引力を減少させる。それに伴って吸引状態は、開路バネ２６のバネ力が勝ることでアーマチュア２０とともに操作ロッド２５を図示下方の開路方向に移動させる。更に、この開路バネ２６により、電極３、４間を最終の位置まで開離する。
特開２００２−２７０４２３号公報（第４〜５ページ、第１図）

上記の従来の開閉器においては、次のような問題がある。

開閉器を点検する場合、真空バルブ５などの主回路とともに、制御回路の電源が喪失されるので、開閉器の開路動作、閉路動作を点検することができない。このため、制御回路には、当該開閉器から離れた場所に設置している発電機やバッテリーなどの別電源から仮配線をしていた。また、コンデンサを搭載した電磁アクチュエータ１８においても、電源喪失後、コンデンサが放電するので、別電源が必要であった。

このように別電源を用いることは、当該開閉器まで比較的長く仮配線された活線と、電源が喪失した配線とが混在するので、これらの配線を区分けし、電源の有無の表示などをしなくてはならず点検作業が煩雑であった。

また、点検時の開路動作と閉路動作とは、一般的にそれぞれ１回ずつ行い、衝撃音や開閉速度などの異常の有無を点検している。これに対し、別電源から配線すると、他数回の開閉動作を連続して行うことができる。このため、点検終了後には、誤操作防止の観点から、速やかに別電源を切り離したり、操作不可の表示などをしたりしなくてはならず、さらに点検作業が煩雑になっていた。

このため、点検時に開路と閉路との動作が確実にでき、当該開閉器の近傍に電源が設置できる開閉器の操作電源装置が望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、制御回路の電源喪失時において、開閉器の開閉動作の点検作業を容易にし得る開閉器の操作電源装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の開閉器の操作電源装置は、開閉器の操作機構部の制御回路に電力を供給するための端子と、前記端子間に接続されたコンデンサと、前記コンデンサを充電する直流発電機とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、充電されたとき開路と閉路との動作がそれぞれ１回ずつ確実にできる容量のコンデンサとこのコンデンサを充電する発電機とを有する操作電源装置を、点検する開閉器の近傍に設置しているので、当該開閉器への配線が容易で、点検終了後の誤操作が防止でき、点検作業を容易にすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明の実施例に係る開閉器の操作電源装置を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る開閉器の操作電源装置の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例に係る開閉器の操作電源装置の回路図、図３は、本発明の実施例に係る開閉器の操作電源装置の動作を説明する図である。なお、開閉器の構成は、従来と同様であるので、その説明を省略する。

図１に示すように、開閉器の操作電源装置は、箱体３０内に、数１０００μFの容量を有するコンデンサ３１、コンデンサ３１を充電する例えば整流子機構を用い電磁誘導作用でコイルに起電力を発生させる直流発電機３２、およびコンデンサ３１の充電状態を制御する制御部３３が収納され、持ち運びが可能な可搬式となっている。

また、直流発電機３２には、回転体３４にロッド３５が回転自在に連結され、箱体３０外に導出されている。ロッド３５には、ハンドル３６が着脱自在に取り付けられ、このハンドル３６で回転体３４を回転させて直流電圧が発生できるようになっている。

次に、この開閉器の操作電源装置の回路構成を説明する。

図２に示すように、図１に対応して、直流発電機３２、制御部３３、およびコンデンサ３１で構成されている。また、制御部３３は、保護部４０、表示部４１、および放電部４２に分かれて構成されている。

保護部４０には、保護抵抗４３と逆流防止のダイオード４４とが直流発電機３２と直列に接続されている。また、第１のツェナーダイオード４５が直流発電機３２と並列に接続されている。

表示部４１には、保護抵抗４６、第２のツェナーダイオード４７、第１の発光ダイオード４８が直列に接続され、これらが直流発電機３２と並列に接続されている。また、保護抵抗４９、第３のツェナーダイオード５０、第２の発光ダイオード５１が直列に接続され、これらも直流発電機３２と並列に接続されている。

放電部４２には、三路切り替えのスイッチ５２が設けられており、一方はコンデンサ３１を直流発電機３２と並列に接続する端子、他方は放電抵抗５３をコンデンサ３１と並列に接続する端子となっている。

また、コンデンサ３１の端子間には、開閉器を動作させる制御回路５４に接続するための端子が設けられている。この制御回路５４には、開閉器を閉路させる投入コイル５５と投入スイッチ５６、および開路させる遮断コイル５７と遮断スイッチ５８が設けられている。

ここで、第１のツェナーダイオード４５は、コンデンサ３１が過充電されないように、例えば定格電圧の１１０％のような所定の電圧で動作するようになっている。また、第２のツェナーダイオード４７は、例えば定格電圧の１１０％のような所定の電圧で動作し、第１の発光ダイオード４８を発光させ、コンデンサ３１の充電が完了したことを表示するようになっている。この電圧は、開閉器を動作させることのできる最高使用電圧である。

また、第３のツェナーダイオード５０は、例えば定格電圧の７５％のような所定の電圧から動作し、第２の発光ダイオード５１を発光させ、コンデンサ３１の充電が開始されたことを表示できるようになっている。この電圧は、開閉器を動作させることのできる最低動作電圧である。このため、第２の発光ダイオード５１が発光していない場合は、開閉器の操作が不可となる。このように、制御部３３では、コンデンサ３１の充放電が制御され、その状態を表示する表示装置が設けられている。

次に、電源喪失時の開閉器の開閉操作を説明する。

点検する開閉器の近傍に操作電源装置を設置し、スイッチ５２を直流発電機３２側に接続する。また、操作電源装置の端子に制御回路５４を接続する。

そして、直流発電機３２の回転体３４をハンドル３６にて回転させて発電させ、図３に示すように、コンデンサ３１を定格電圧Ｂよりも高い最高使用電圧Ａまで充電する。この場合、直流発電機３２に遊星歯車などを用いると、回転数が早くなっても充電電圧を一定に保つことができる。

充電が完了すると、投入スイッチ５６を閉路して投入コイル５５を励磁し、開閉器を閉路させる。すると、コンデンサ３１は放電し、定格電圧以下の電圧まで低下する。しかしながら、最低動作電圧Ｃを下回らないようになっている。これが動作回数１回となる。

次に、遮断スイッチ５８を閉路して遮断コイル５７を励磁し、開閉器を開路させる。すると、コンデンサ３１はさらに放電し、最低動作電圧Ｃまで低下する。これで動作回数が２回となる。その後においては、最低動作電圧Ｃを下回っているので、開閉器を開閉することができなくなる。そして、閉路動作と開路動作との点検終了後は、スイッチ５２を放電抵抗５３側に接続し、コンデンサ３１に残った電荷を放電させる。

これらの動作では、それぞれ電流が数十Ａ、時間が数百ｍｓ必要であり、開路時よりも閉路時の方が大きい容量を必要とするものの、コンデンサ３１は、１回の充電で開路動作と閉路動作とがそれぞれ１回ずつできることになる。そして、点検終了後においては、引き続いて開閉動作をさせることができないので、誤操作を防止することができる。

なお、必要に応じて、再度開閉動作をさせる場合には、再度直流発電機３２を発電させ、コンデンサ３１を再度充電すれば、引き続いて行うことができる。

また、この操作電源装置は可搬式であるので、電気室に多数設置された開閉器を点検する場合、当該開閉器近傍に順次操作電源装置を設置し、その都度コンデンサ３１を充電すれば点検ができるので点検作業が容易となる。

上記実施例の開閉器の操作電源装置によれば、開閉器の近傍に設置でき、充電されたとき開路動作と閉路動作とが確実に１回ずつできるコンデンサ３１を有しているので、配線が容易で、開路動作と閉路動作の点検終了後の誤操作が防止でき、点検作業を容易にすることができる。

上記実施例では、開閉器の開閉を投入コイル５５や遮断コイル５７を励磁することで説明したが、バネをモータなどで蓄勢して、このバネのバネ力で開閉器を開閉させるバネ操作の操作機構においても、バネ蓄勢の電源として用いることができる。

本発明の実施例に係る開閉器の操作電源装置の構成を示す断面図。 本発明の実施例に係る開閉器の操作電源装置の回路図。 本発明の実施例に係る開閉器の操作電源装置の動作を説明する図。 開閉器の構成を示す断面図。

符号の説明

１ａ 遮断部
１ｂ ワイプバネ部
１ｃ 操作機構部
２ 真空絶縁容器
３、４ 電極
５ 真空バルブ
６ 上部導体
７ 支持碍子
８ 上部固定部材
９ 可動通電軸
１０ 下部導体
１１ 絶縁操作ロッド
１２ 第１の可動軸
１３ 第２の可動軸
１４ ワイプバネフォルダ
１５ ワイプバネ
１６ 緩衝部材
１７ 連絡梁
１８ 電磁アクチュエータ
１９ ヨーク
２０ アーマチュア
２１ 永久磁石
２２ コア
２３ 閉路コイル
２４ 開路コイル
２５ 操作ロッド
２６ 開路バネ
２７ 下部固定部材
３０ 箱体
３１ コンデンサ
３２ 直流発電機
３３ 制御部
３４ 回転体
３５ ロッド
３６ ハンドル
４０ 保護部
４１ 表示部
４２ 放電部
４３、４６、４９ 保護抵抗
４４ ダイオード
４５ 第１のツェナーダイオード
４７ 第２のツェナーダイオード
４８ 第１の発光ダイオード
５０ 第３のツェナーダイオード
５１ 第２の発光ダイオード
５２ スイッチ
５３ 放電抵抗
５４ 制御回路
５５ 投入コイル
５６ 投入スイッチ
５７ 遮断コイル
５８ 遮断スイッチ

Claims (5)

1. 開閉器の操作機構部の制御回路に電力を供給するための端子と、
   前記端子間に接続されたコンデンサと、
   前記コンデンサを充電する直流発電機とを備えたことを特徴とする開閉器の操作装置。
2. 前記コンデンサを充電することにより、永久磁石、アーマチュア、ソレノイドコイルを有する操作機構を操作して、前記開閉器を開路および閉路させることができることを特徴とする請求項１に記載の開閉器の操作電源装置。
3. 前記コンデンサの充電完了と充電開始とを表示する表示装置が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉器の操作電源装置。
4. 前記コンデンサを放電するためのスイッチが設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の開閉器の操作電源装置。
5. 可搬式であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の開閉器の操作電源装置。

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