JP2007220628A - 真空遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】大電流通電性能を備えた高電圧大容量の真空遮断器を提供する。
【解決手段】真空容器１と、この真空容器１内に設けた固定電極２及びこれに接離する可動電極３と、前記固定電極２と前記可動電極３とに電気的に並列に接続した通電用主接触子１１とを備えた真空遮断器であって、前記固定電極２と前記可動電極３とに対応する真空容器１の外周部に設けた中間集電子８と、前記中間集電子８にそれぞれ接離する通電用主接触子１１とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空遮断器に係わり、更に詳しくは電力用遮断器に適し、特に高電圧大容量の遮断に適した真空遮断器に関する。

真空遮断器では、真空容器内の固定電極と可動電極との接触が点接触となるため、その接触抵抗が大きくなり、連続的に通電できる能力は、通常３０００Ａが限界である。この通電能力を３０００Ａ以上の通電能力にするには、真空遮断器の固定電極と可動電極とに並列に外部通電用主接触子を設けることが提案されてきている。すなわち、真空容器の外側に固定側の通電用主接触子と可動側の通電用主接触子を電極と同軸状に設ける方策が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭５５−２１８７２号公報。

この種の真空遮断器においては、開放時に、真空容器内の固定側の電極と可動側の電極との開離動作に応動して、可動側の通電用主接触子が固定側の通電用主接触子に対して開離方向に移動し、可動側の通電用主接触子の先端と固定側の通電用主接触子の先端との間に開放空間が生じる。

この開放空間は、電極の開放位置の外周に対向せずに、電極の開放方向のいずれか一方側に偏奇する構成となっている。このため、固定側の電極と可動側の電極との間の等電位線が、真空容器からその半径方向にほぼ等しい数の等電位線が出ていかねばならないにも拘わらず、前述の開放空間の偏奇位置の存在、即ち固定側若しくは可動側の通電用主接触子の存在により、真空容器からその半径方向に等電位状態で出ることが困難になる。

その結果、固定側の電極若しくは可動側の電極の外周部に、等電位線が大きく偏るので、固定側の電極若しくは可動側電極の表面電界が倍増して厳しくなり、所望の遮断性能が得られず、例えば４０００Ａ以上の通電能力に対応できないのが現状である。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、大電流通電性能を備えた高電圧大容量の真空遮断器を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記固定電極と前記可動電極とに対応する真空容器の外周部に設けた中間集電子と、前記中間集電子にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記固定電極と前記可動電極とに対応する前記真空容器の外周部に、前記固定電極と前記可動電極と同心的に設けた中間集電子と、前記中間集電子の両側部に間隔を持ってそれぞれ固定した端部集電子と、前記端部集電子に接続し、前記中間集電子の端部にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする。

更に、第３の発明は、真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記固定電極と前記可動電極とに対応する前記真空容器の外周面に設けた中間集電子と、前記中間集電子の両側部に間隔を持ってそれぞれ固定した端部集電子と、前記端部集電子に接続し、前記中間集電子の端部にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする。

また、第４の発明は、第２または第３の発明において、前記通電用主接触子は、操作機構に連結され、前記固定電極側と前記可動電極側とにそれぞれ位置する絶縁棒にそれぞれ固定したことを特徴とする。

更に、第５の発明は、第２の発明において、前記通電用主接触子は、操作機構に連結され、前記可動電極側に位置する絶縁棒に並設したことを特徴とする。

また、第６の発明は、真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記固定電極と前記可動電極とに対応する前記真空容器の外周部の一方側に設けた中間集電子と、前記中間集電子の両側部に間隔を持ってそれぞれ固定した端部集電子と、前記端部集電子に接続し、前記中間集電子の端部にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする。

更に、第７の発明は、第６の発明において、前記通電用主接触子は、操作機構に連結され、前記固定電極側と前記可動電極側とにそれぞれ位置する絶縁棒にそれぞれ固定したことを特徴とする。

また、第８の発明は、第６の発明において、前記通電用主接触子は、操作機構に連結され、前記可動電極側に位置する絶縁棒に並設したことを特徴とする。

更に、第９の発明は、真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記真空容器内に設けた中間導体と、この中間導体の両側にそれぞれ設けた固定電極と、これらの固定電極にそれぞれ接離する可動電極と、前記２組の固定電極と前記可動電極とに対応する前記真空容器の外周面に設けた中間集電子と、前記中間集電子の両側部に間隔を持ってそれぞれ固定した端部集電子と、前記端部集電子に接続し、前記中間集電子の端部にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする。

また、第１０の発明は、真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、電極開放時に、前記固定電極と前記可動電極との径方向側部にそれぞれ等電位線を対称的に分布させる開放空間を形成する通電用主接触子を、前記真空容器の外周部に配置したことを特徴とする。

本発明によれば、固定側の通電用主接触子と可動側通電用主接触子の開放時に生じる開放空間を、電極に対して真空容器の半径方向に対称的になるように構成したので、真空遮断部内部の等電位線が真空容器の半径方向で一方の電極側に偏ることが無く、対称的に分布させることができる。その結果、真空遮断部内部の等電位線分布が改善されて、遮断性能が大幅に向上し、大電流通電能力を備えた高電圧大容量の真空遮断器を提供することができる。

以下、本発明の真空遮断器の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１及び図２は、本発明の真空遮断器の一実施の形態を示すもので、図１は、本発明の真空遮断器の一実施の形態における閉合状態を示す断面図、図２は図１に示す本発明の真空遮断器の一実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。
これらの図１及び図２において、真空容器１は、２つの絶縁性円筒状体１Ａと、この絶縁性円筒状体１Ａ間に設けた金属製円筒状中間体１Ｂと、絶縁性円筒状体１Ａの端部にそれぞれ設けた金属製端板１Ｃとで構成されている。この真空容器１の内部は１０^−３（Ｐａ）より低い圧力の超高真空に排気されて封じきられている。

真空容器１の円筒状中間体１Ｂ内には、円盤状の固定電極２と円盤状の可動電極３とが対向配置されている。固定電極２は、固定導電棒４の一端に取付けられている。固定導電棒４の他端は、固定側導体５に接続されている。可動電極３は、可動導電棒６の一端に取付けられている。可動導電棒６の他側は、ベローズ７を介して軸方向に可動可能であり、可動電極側の端板１Ｃに気密に封着されている。

真空容器１の円筒状中間体１Ｂの外周には、円筒状の中間集電子８が適宜な支持体９で電極２，３の軸線と同心的に支持固定されている。固定電極２側の端板１Ｃと可動電極３側の端板１Ｃの外周には、端部集電子１０がそれぞれ同心的に配置固定されている。各端部集電子１０と中間集電子８との間には、中間集電子８に接離する通電用主接触子１１が可動可能にそれぞれ設けられている。

各通電用可動主接触子１１は、絶縁棒１２にそれぞれ固定されている。各絶縁棒１２は、図示していない操作機構に連結されている。この操作機構の駆動により、各通電用主接触子１１は、各端部集電子１０との電気的な接続を維持しながら、その先端が中間集電子８の端部に接離するようにそれぞれ移動する。

この通電用主接触子１１、端部集電子１０及び中間集電子８は、通電用主接触子を構成する。

次に、上述した本発明の真空遮断器の一実施の形態の動作を、図１及び図２を用いて説明する。
図１に示すように、電極２，３が接触し、各通電用主接触子１１が、中間集電子８に接続している閉路状態において、通電時には、電流は、図示してない導体により固定側導体５から固定電極側の端部集電子１０へ分流し、固定電極側の通電用主接触子１１を経て中間集電子８に流れ込み、これから図示してない適宜な導電部を経由して可動電極側の通電用主接触子１１から流れてきた電流と合流する。

電流を遮断するに当たっては、先ず、図２に示すように、通電用主接触子１１，１１が、操作機構によってそれぞれ離反するように駆動されて、中間集電子８から離間し、電流を端部集電子１０，１０にそれぞれ移す。その後、通電用主接触子１１，１１の先端と中間集電子８の端部との間の各距離が、遮断時の過渡回復電圧に耐え得る所定の開離距離に達した後に、真空容器１内の電極２，３が開極し電流を遮断する。電流の投入はこの逆で先に真空容器１内の電極２，３が閉合した後に、通電用主接触子１１，１１の移動により、通電用主接触子１１，１１と中間集電子８は閉合される。

上述した通電用主接触子１１，１１の先端と中間集電子８との開放状態においては、真空容器１の円筒状中間体１Ｂの両側外周には、通電用主接触子１１，１１の移動により、開放空間Ｘがそれぞれ対称的に形成される。これにより、開放状態においては、真空容器１の２つの絶縁性円筒状体１Ａ，１Ａの半径方向位置には、夫々通電用の通電用主接触子１１，１１による開放空間Ｘが対応することになる。

そのため、電極２，３での等電位線Ｙは、一方への偏りを生じることなく、絶縁性円筒状体１Ａ，１Ａからほぼ等しく半径方向にそれぞれ出ていくことができ、真空容器１の金属製円筒状中間体１Ｂは、固定側電位と可動側電位のほぼ中間の電位となる。これにより、真空遮断部内部の電位分布が大幅に改善され、大きな遮断性能の向上を図ることができる。

この遮断性能の向上により、大電流通電性能を備えた高電圧大容量真空遮断器を提供することができる。すなわち、従来困難であった定格電流４０００Ａ以上の大容量真空遮断器を提供することが可能になる。
図３及び図４は、本発明の真空遮断器の他の実施の形態を示すもので、図３は、本発明の真空遮断器の他の実施の形態における閉合状態を示す断面図、図４は図３に示す本発明の真空遮断器の他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。
これらの図３及び図４において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは、同一又は相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。この実施の形態は、絶縁棒１３の一端を可動電極３側の絶縁棒１２に固定し、その他端に固定電極２側の通電用主接触子１１を固定して構成し、通電用主接触子１１を操作する絶縁棒１２を１つにしたものである。

この実施の形態においては、開放時には絶縁棒１２を図面上右手方向に駆動することにより、通電用主接触子１１，１１は、ともに右手方向に駆動されて開放位置に至る。結果として、開放状態においては、図４に示すように、真空容器１の２つの絶縁性円筒状体１Ａ，１Ａの半径方向部位に、開放空間Ｘがそれぞれ対応して形成される。

これにより、電極２，３における等電位線Ｙは、絶縁性円筒状体１Ａ，１Ａからほぼ等しく半径方向に出ていくことができ、真空容器１の金属製円筒状中間体１Ｂは、固定側電位と可動側電位のほぼ中間の電位となる。このため、前述した実施の形態と同様に大電流通電性能を備えた高電圧大容量真空遮断器を提供することができるとともに、操作器が１つで済むので、その機構系を簡略化でき、小型化が可能である。

なお、上述の実施の形態においては、右側の絶縁性円筒状体１Ａに対応する開放空間Ｘに、絶縁棒１３が存在するが、これによる等電位線の乱れは若干あるが局部的な乱れであり，全体への影響は小さい。

図５及び図６は、本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態を示すもので、図５は、本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態における閉合状態を示す断面図、図６は図５に示す本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。 これらの図５及び図６において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは、同一又は相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。この実施の形態は、真空容器１を構成する円筒状中間体１Ｂに、中間集電子８を設け、この中間集電子８に通電用主接触子１１，１１をそれぞれ接離可能に構成したものである。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、大電流通電性能を備えた高電圧大容量真空遮断器を提供することができるとともに、通電用主接触子１１，１１の半径方向の寸法が小さくなり、小型かつ安価となる。

図７及び図８は、本発明の真空遮断器の他の実施の形態を示すもので、図７は、本発明の真空遮断器の他の実施の形態における閉合状態を示す断面図、図８は図７に示す本発明の真空遮断器の他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。
これらの図７及び図８において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは、同一又相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。この実施の形態は、前述した図６に示す実施の形態と同様に、真空容器１を構成する円筒状中間体１Ｂの外周面部に、中間集電子８を設け、この中間集電子８に通電用主接触子１１，１１をそれぞれ接離可能に構成するとともに、真空容器１を構成する円筒状中間体１Ｂの内部に、中間導体１４を設け、この中間導体１４の両側に固定電極２をそれぞれ設け、これらの固定電極２に可動電極３をそれぞれ対向して配置したものである。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様に、大電流通電性能を備えた高電圧大容量真空遮断器を提供することができるとともに、通電用主接触子１１，１１の半径方向の寸法が小さくなり、小型かつ安価となる。また、２点切りの真空遮断器として、シンプルなものを提供することができる。

図９及び図１０は、本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態を示すもので、図９は、本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態における閉合状態を示す断面図、図１０は図９に示す本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。
これらの図９及び図１０において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは、同一又相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。この実施の形態は、中間集電子８とこれに接離する通電用主接触子１１，１１とを、真空容器１の側方に設けた例で、通電用主接触子１１，１１を紙面上左右方向に移動可能に構成したものである。

この実施の形態においても、通電用主接触子１１，１１の開放時に、真空容器１の絶縁性円筒状体１Ａの半径方向対応位置に開放空間Ｘが存在するので、前述した実施の形態と同様に、大電流通電性能を備えた高電圧大容量真空遮断器を提供することができるとともに、通電用主接触子１１，１１を小形軽量に構成することができる。

図１１及び図１２は、本発明の真空遮断器の他の実施の形態を示すもので、図１１は、本発明の真空遮断器の他の実施の形態における閉合状態を示す断面図、図１２は図１１に示す本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。 これらの図１１及び図１２において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは、同一又相当する部分であるので、その詳細な説明を省略する。この実施の形態は、図１０に示す実施の形態において、図３に示す実施の形態と同様に、絶縁棒１３の一端を可動電極３側の絶縁棒１２に固定し、その他端に固定電極２側の通電用主接触子１１を固定して構成し、通電用主接触子１１を操作する絶縁棒１２を１つにしたものである。

この実施の形態においては、開放時には絶縁棒１２を図面上右方向に駆動することにより、通電用主接触子１１，１１は、ともに右手方向に駆動されて開放位置に至る。結果として、開放状態においては、図４に示すように、真空容器１の２つの絶縁性円筒状体１Ａ，１Ａの半径方向部位に、開放空間Ｘがそれぞれ対応して形成される。

したがって、前述した実施の形態と同様に、大電流通電性能を備えた高電圧大容量真空遮断器を提供することができるとともに、通電用主接触子１１，１１を小形軽量に構成することができる。また、操作器が１つで済むので、その機構系を簡略化でき、小型化が可能である。

なお、上述の実施の形態においては、右側の絶縁性円筒状体１Ａに対応する開放空間Ｘに、絶縁棒１３が存在するが、これによる等電位線の乱れは若干あるが局部的な乱れであり，全体への影響は小さい。

なお、上述の実施の形態においては、固定電極と可動電極とに対応して、その外周にシールドを設けた場合にも適用することができる。

前述した本発明の実施の形態によれば、開放状態においては，真空容器を構成する２つの絶縁性円筒状体の半径方向位置に、夫々通電用主接触子の開放部が対応することになり、等電位線は２つの絶縁性円筒体からほぼ等しく半径方向に出ていくことができ、真空容器は固定電極側電位と可動電極側電位のほぼ中間の電位となる。これにより、従来一方の電極の電位に偏っていた真空容器の電位が、固定側電極と可動側電極のほぼ中間の電位になり、阻害されていた真空遮断部内部の等電位線分布が改善され、遮断性能が大幅に向上する。これにより、大電流通電可能な高電圧大容量真空遮断器を提供することができる。

本発明の真空遮断器の一実施の形態における閉合状態を示す断面図である。 図１に示す本発明の真空遮断器の一実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。 本発明の真空遮断器の他の実施の形態における閉合状態を示す断面図である。 図３に示す本発明の真空遮断器の他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。 本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態における閉合状態を示す断面図である。 図５に示す本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。 本発明の真空遮断器の他の実施の形態における閉合状態を示す断面図である。 図７に示す本発明の真空遮断器の他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。 本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態における閉合状態を示す断面図である。 図９に示す本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。 本発明の真空遮断器の他の実施の形態における閉合状態を示す断面図である。 図１１に示す本発明の真空遮断器の更に他の実施の形態におけるその開放状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 真空容器
１Ａ 絶縁性円筒状体
１Ｂ 金属製円筒状中間体
１Ｃ 金属製端板
２ 固定電極
３ 可動電極
４ 固定導電棒
５ 固定側導体
６ 可動導電棒
７ ベローズ
８ 中間集電子
９ 支持体
１０ 端部集電子
１１ 通電用主接触子
１２ 絶縁棒
１３ 絶縁棒
１４ 中間導体
Ｘ 開放空間
Ｙ 等電位線

Claims (10)

1. 真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記固定電極と前記可動電極とに対応する真空容器の外周部に設けた中間集電子と、前記中間集電子にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする真空遮断器。
2. 真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記固定電極と前記可動電極とに対応する前記真空容器の外周部に、前記固定電極と前記可動電極と同心的に設けた中間集電子と、前記中間集電子の両側部に間隔を持ってそれぞれ固定した端部集電子と、前記端部集電子に接続し、前記中間集電子の端部にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする真空遮断器。
3. 真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記固定電極と前記可動電極とに対応する前記真空容器の外周面に設けた中間集電子と、前記中間集電子の両側部に間隔を持ってそれぞれ固定した端部集電子と、前記端部集電子に接続し、前記中間集電子の端部にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする真空遮断器。
4. 前記通電用主接触子は、操作機構に連結され、前記固定電極側と前記可動電極側とにそれぞれ位置する絶縁棒にそれぞれ固定したことを特徴とする請求項２又は３に記載の真空遮断器。
5. 前記通電用主接触子は、操作機構に連結され、前記可動電極側に位置する絶縁棒に並設したことを特徴とする請求項２に記載の真空遮断器。
6. 真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記固定電極と前記可動電極とに対応する前記真空容器の外周部の一方側に設けた中間集電子と、前記中間集電子の両側部に間隔を持ってそれぞれ固定した端部集電子と、前記端部集電子に接続し、前記中間集電子の端部にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする真空遮断器。
7. 前記通電用主接触子は、操作機構に連結され、前記固定電極側と前記可動電極側とにそれぞれ位置する絶縁棒にそれぞれ固定したことを特徴とする請求項６に記載の真空遮断器。
8. 前記通電用主接触子は、操作機構に連結され、前記可動電極側に位置する絶縁棒に並設したことを特徴とする請求項６に記載の真空遮断器。
9. 真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、前記真空容器内に設けた中間導体と、この中間導体の両側にそれぞれ設けた固定電極と、これらの固定電極にそれぞれ接離する可動電極と、前記２組の固定電極と前記可動電極とに対応する前記真空容器の外周面に設けた中間集電子と、前記中間集電子の両側部に間隔を持ってそれぞれ固定した端部集電子と、前記端部集電子に接続し、前記中間集電子の端部にそれぞれ接離する通電用主接触子とを備えたことを特徴とする真空遮断器。
10. 真空容器と、この真空容器内に設けた固定電極及びこれに接離する可動電極と、前記固定電極と前記可動電極とに電気的に並列に接続した通電用主接触子とを備えた真空遮断器であって、電極開放時に、前記固定電極と前記可動電極との径方向側部にそれぞれ等電位線を対称的に分布させる開放空間を形成する通電用主接触子を、前記真空容器の外周部に配置したことを特徴とする真空遮断器。

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