JP2007227383A

JP2007227383A - 電流断続、断路及び接地を可能にする三位真空断続・断路スイッチ

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Publication number: JP2007227383A
Application number: JP2007043189A
Authority: JP
Inventors: Paul G Slade; ジイスレイドポール; Erik D Taylor; ディーテイラーエリック
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2006-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2027-02-23
Also published as: CN101106034A; ES2785998T3; EP1826791B1; EP1826791A3; CN101106034B; US7186942B1; EP1826791A2; JP5078067B2

Abstract

【課題】改良型真空回路断続器(20；20’；20”)を提供する。
【解決手段】ライン導体(64；68)、真空断続器(22)、負荷導体(42；76)、アース導体(66；74)及び操作機構(28；28’)より成る。真空断続器は固定導体(44)と、固定接点(32)及び固定接点と電気的に接続する閉路位置と固定接点から離脱した開路位置との間を移動自在な可動接点(34)を内蔵する真空エンベロープ(22)とを含む。固定導体は真空エンベロープの外側に位置し、固定接点と電気的に接続する。負荷導体は可動接点と電気的に接続する。操作機構は(a)固定及び可動接点を開閉し、(b)真空断続器及びその固定導体を、固定導体がライン導体と電気的に接続する第1位置と、固定導体がアース導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成されている。
【選択図】図２

Description

発明の背景

本発明は回路断続器、特に、例えば、真空回路ブレーカーのような真空回路断続器に係わる。本発明は接地機能を可能にする断路スイッチにも係わる。

回路断続器は、例えば、電流過負荷や短絡のような電気的故障状態から電気系統を保護する。多くの場合、回路断続器は異常な状態に反応して接点を開くことによって電気系統の導体を電流が流れるのを遮断するバネ付勢操作機構を含むが、広い範囲の機械的または電気機械的駆動機構を採用することもできる。

真空回路断続器（例えば、真空回路ブレーカー；真空再閉路器；その他の真空スイッチ装置）は絶縁ハウジング内に配置された分離可能接点を含む。例えば、約1,000ボルト超で動作する電気系統用の電力回路ブレーカーのような真空回路断続器は、多くの場合、スイッチ・エレメントとして、真空断続器(真空回路の断続器とは全く異なる）のような真空スイッチ（真空切換え装置とは全く異なる）を利用する。一般に、分離可能接点の一方は絶縁ハウジングに対しても、真空断続器によって制御される回路と互いに接続している外部導電体に対しても固定されている。分離可能接点の他方は移動自在である。可動接点組立体は一端を真空断続器の真空エンベロープ（例えば、真空チェンバー；真空ボトル）内に密封された可動接点を有する断面が円形の心棒と、他端が真空エンベロープの外側に位置する駆動機構から成る。駆動機構は可動接点を固定接点と係合または固定接点から離脱させるための動力を提供する。従って、真空断続器は2つの位置：オンとオフを有する。

真空断続器は、例えば、中圧交流(AC)電流や、数千アンペア以上の高圧AC電流を確実に遮断するのに使用されることが多い。典型的には、多段回路の段毎に1つの真空断続器が設けられ、複数段のそれぞれと連携する真空断続器は共通の操作機構によって同時に作動させられるか、または別々の操作機構によって別々にまたは独立に作動させられる。

中位電圧開閉装置用として好適な、ガス絶縁された断路・分離スイッチを含む三位スイッチング・遮断装置は公知である。閉、遮断、分離及び接地のためのブレード接点は典型的には絶対圧力が約202 kPaの六フッ化硫黄(SF₆)ガス中の円筒内に配置される。ブレード接点は3つの位置：閉、開及び接地を取ることができる。アーク発生を考慮して、このような三位スイッチング・遮断装置が断続または遮断できるのは極く低いレベルの電流に限られる。このような三位スイッチング・遮断装置を、電流断続を行うブレーカーやフューズと直列に接続することは公知である。

図1A乃至1Eは真空断続器2と断路スイッチ4を閉、開、中間及び接地位置でそれぞれ示す。図1Aは真空断続器2及び直列断路スイッチ4を閉位置で示す。図1Bは真空断続器2がAC電流5を中断するため開位置にあり、直列断路スイッチ4が閉位置のままである状態を示す。（中断のための)開位置にある限り、アーク発生はすべて真空断続器2内だけで起こる。図1Cは真空断続器2が開位置にあり、直列断路スイッチ4も開位置にあり、負荷6を完全に断路（即ち、分離）している状態を示す。図1Dは直列断路スイッチ4が接地位置にあり、真空断続器接点8が開位置にある状態を示す。図1Eでは、真空断続器2が閉位置へ移動しており、直列断路スイッチ4が接地位置のままである。従って、真空断続器2の負荷側10は安全措置を講じられる。

スイッチング機能（即ち、電流中断）、（ライン母線の）断路機能、及び（負荷母線の）接地機能を真空断続器の1つの真空エンベロープ内に組み込む試みが既に提案されている。例えば、Kajiwara Satoru et al．の“Development of 24-kV Switchgear with Multi-functional Vacuum Interrupters for Distribution”，Hitachi Review，Vol. 49，No. 2，2000，pp．93‐100；及び米国特許第6，720，515号明細書を参照されたい。これらの文献に開示の真空断続器は4つの位置：オン、オフ、断路及び接地を有する。これら公知の提案には、真空エンベロープにおける開状態での接点ギャップがある程度の高電圧パルス（例えば、雷に起因する比較的高い電圧パルス）の影響で故障が発生するという固有の欠点がある。また、電流遮断時に発生するアーク生成物がライン接点と断続接点との間ではなく、ライン接点とアース接点との間に故障を発生させる可能性がある。Juttner、“Instabilities of prebreakdown current in vacuum I：late breakdowns，”J. Phys. D：Appl. Phys. 32，pp．2537-43(1999)。

断路機能の最中に（即ち、四位真空断続器のオフ位置と接地位置の間で）故障が発生すれば、絶縁協調に関する標準要求事項に違反することになり、真空断続器の負荷側の人身を危険に曝す可能性がある。

さらにまた、四位真空断続器の設計は従来の真空断続器よりもはるかに複雑であり、それだけに製造もはるかに困難であり、多大の製造コストを要する。

従って、真空回路断続器には改良の余地がある。

製造コストを著しく増大させることなく、絶縁協調性を確実に向上させ、断路機能中の故障発生を極力少なくする真空回路断続器の実現が望まれる。

発明の概要

このような要望を満たすべく、本発明は確実且つ効果的な電流断続装置としての従来の真空回路断続器の長所を、例えば、空気、六フッ化硫黄(SF₆)または絶縁油のような絶縁媒体の確実な絶縁性能と組み合わせる。

本発明が先ず提供する真空回路断続器は第1導体と；第2導体、及び固定接点組立体及び、固定接点組立体と電気的に接続する閉位置と固定接点組立体から離脱する開位置との間を移動自在な可動接点組立体を含む真空エンベロープから成り、第2導体が真空エンベロープの外側に位置して固定接点組立体と電気的に接続する真空スイッチと；可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；第4導体と；真空スイッチの固定接点組立体及び可動接点組立体を開閉し、真空スイッチ及びその第2導体を、第2導体が第1導体と電気的に接続する第1位置と第2導体が第4導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る。

真空スイッチの可動接点組立体は縦軸を含み；操作機構は、第1に、可動接点組立体を縦軸に沿って固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、真空スイッチ及びその第2導体を、第2導体が第1胴体と電気的に接続する第1位置から第2胴体が第4導体と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている。

操作機構は第3の動作として、縦軸に沿って可動接点組立体を固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じるように構成されている。

真空スイッチの可動接点組立体は縦軸を含み；操作機構は、第1に、可動接点組立体を縦軸に沿って固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、真空スイッチ及びその第2導体を、第1位置から離脱させ、第3に、真空スイッチ及びその第2胴体を、第2胴体が第4導体と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている。

操作機構は第4の動作として、縦軸に沿って可動接点組立体を固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じる。

操作機構は下記位置：即ち、第2導体が第1導体と電気的に接続し、固定接点導体が真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続する閉位置；第2導体が第1導体と電気的に接続し、固定接点組立体が真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される開位置；第2導体が第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される断路位置；第2導体が第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路され、第2導体が第4導体と電気的に接続する転移位置；及び第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続し、第2導体が第4導体と電気的に接続する接地位置間の移動を可能にするように構成されている。

真空スイッチの可動接点組立体は縦軸を含み；操作機構は、第1に、可動接点組立体を縦軸に沿って固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、真空スイッチ及びその第2導体を縦軸に沿って第1胴体から離脱させ、第3に、真空スイッチ及びその第2導体を縦軸に沿って第1導体から、第2導体が第4導体と電気的に接続する第2位置に向かってさらに移動させるように構成されている。

本発明はまた、接点部分を含む第1導体と；第2導体、及び固定接点組立体及び、固定接点組立体と電気的に接続する閉位置と固定接点組立体から離脱する開位置との間を移動自在な可動接点組立体を含む第1真空エンベロープと、固定接点組立体と電気的に接続し、接点部分を含む第2導体から成る真空スイッチと；可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；接点部分を含み、第1、第2導体の接点部分と共に真空エンベロープの外側に位置する第4導体と；真空スイッチの固定接点組立体及び可動接点組立体を開閉し、真空スイッチ及びその第2導体を、第2導体の接点部分が第1導体の接点部分と電気的に接続する第1位置と第2導体の接点部分が第4導体の接点部分と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る前記真空回路断続器を提供する。

第2のエンベロープは絶縁媒体をも内蔵する。

本発明はまた、第1導体と；第2導体、第1端及び第2端を含み、第1端の近傍に固定接点組立体を内蔵し、第2端の近傍に可動接点組立体を実質的に内蔵し、可動接点組立体が固定接点組立体と電気的に接続する閉路位置と固定接点組立体から離脱した開路位置との間を移動できるように構成された真空エンベロープ、第2導体が真空エンベロープの外側に位置して固定接点組立体と電気的に接続していること、真空エンベロープの外側に位置し、真空エンベロープの第1端を支持するように構成された第1部材、真空エンベロープの外側に位置し、真空エンベロープの第2端を支持するように構成された第2部材、及び真空エンベロープの外側に位置して第1及び第2部材の間に介在する多数の絶縁支持部材から成る真空スイッチと；可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；第4導体と；真空スイッチの固定接点組立体と可動接点組立体を開閉し、真空スイッチ及びその第2導体を、第2導体が第1導体と電気的に接続する第1位置と、第2導体が第4導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る真空回路断続器を提供する。

第1部材は第1開口を含み；第2部材は第2開口を含み；第2導体は第1部材の第1開口を貫通し；可動接点組立体は第2部材の第2開口を貫通する。

本発明の詳細を添付の図面に示す好ましい実施態様を例に取って以下に説明する。

ここで使用する語「数」は1または1よりも大きい整数（即ち、複数）を意味する。

ここで使用する、1つの部品を他の1つまたは2つ以上の部品を「電気的に互いに接続する」という表現は部品どうしを直接電気的に接続するか、または１つまたは2つ以上の導電体または概ね導電性の中間部品を介して電気的に互いに接続することを意味する。また、1つの部品を1つまたは2つ以上の他の部品と「電気的に接続する」という表現は部品どうしを直接電気的に接続するか、または１つまたは2つ以上の導電体を介して電気的に互いに接続することを意味する。また、2つの部品を他の1つの部品によって「電気的に直接互いに接続する」という表現は2つの部品を1つだけの他の部品を介して電気的に直接互いに接続することを意味する。

2つ以上の部品を互いに「接続する」または「結合する」という表現はこれらの部品を直接または1つまたは2つ以上の中間部品を介して接続することを意味する。また、2つ以上の部品を「取付ける」という表現はこれらの部品が直接互いに接合することを意味する。

本発明は広い範囲の真空回路断続器に適用できるが、本発明を真空断続・断路スイッチに関して以下に説明する。

例1
図2は多数の絶縁部材、例えば、複数の絶縁支持ロッド26を有する適当な絶縁ケージ24に密封された真空スイッチ、例えば、真空断続器22を含む真空断続・断路スイッチ20を示す。支持部材として複数のロッド26を図示したが、例えば、硬質エポキシ樹脂ハウジング内に真空断続器22を密封する適当な絶縁支持部材、または（図示しないが）絶縁性支持円筒を採用することもできる。真空断続器22と絶縁ケージ24の複合体は適当な操作機構28と接続し、操作機構は（例えば、図2に矢印30で示すように下向きの）先ず縦方向運動を与えることによって真空エンベロープ内で（隠れ線で示す）固定接点32と可動接点34を開き、46回路の電流を中断する。次いで、操作機構28は真空断続器22・絶縁ケージ24複合体を（例えば、図2に矢印38で示すように時針方向に）回転させ、最終的には（例えば、図2に矢印40で示すように可動心棒58の軸線に沿って固定接点32への）最終的には縦方向運動を与えることによって（図２には開状態で示す）真空断続器接点32、34を閉じる。例えば、真空断続器22・絶縁ケージ24複合体の回転は真空断続器接点32、34の従来の開閉と比較して比較的低い速度で行われる。

真空断続器22は固定接点32に電気的に接続された導体44をも含む。真空エンベロープ36は第1端46及び第2端48を含む。導体44は真空エンベロープ36の外側に位置し、当業者には公知の態様で固定接点組立体50と電気的に接続している。真空エンベロープ36は真空エンベロープ36の第1端46の近傍に固定接点32を含む固定接点組立体50を内蔵し、真空エンベロープ36の第2端48の近傍に可動接点34を含む可動接点組立体52を実質的に内蔵する。当業者に周知の態様で、可動接点組立体52は固定接点組立体50と電気的に接続する（図2には図示しないが）閉路位置と固定接点組立体50から離脱した（図2に示す）開路位置との間を移動可能である。

絶縁ケージ24は真空エンベロープ36の外側に位置して真空エンベロープ36の第1端46を支持するように形成された（例えば、導電性；非導電性)第1部材54を含む。絶縁ケージ24は真空エンベロープ36の外側に位置して真空エンベロープ36の第2端48を支持するように形成された（例えば、導電性；非導電性)第2部材56をも含む。絶縁ロッド26も真空エンベロープ36の外側に位置し、第1及び第2部材54、56間に配置されている。ロッド26と部材54、56は協働して真空エンベロープ36を機械的に支持する。真空エンベロープ36の外側において、操作機構28が可動接点組立体52の可動心棒58と係合することによって、これを矢印30、40で示す縦方向に移動させる。好ましくは、真空エンベロープ36の外側で、操作機構28が絶縁ケージ24と係合することにより、真空エンベロープ36にいたずらな機械的な応力を作用させることなく、絶縁ケージ24と真空エンベロープ36を矢印38に示す回転方向へ移動させる。

第1エンベロープ54は第1開口60を含み、第2部材56は第2開口62を含む。固定接点組立体50と電気的に接続されている導体44は第1開口を貫通する。可動接点組立体52の一部及び、具体的には可動心棒58は第2開口62を貫通する。

操作機構28は下記のように構成されている：(a)可動心棒58をそれぞれ矢印30、40で示す方向へ移動させることによって真空断続器22の固定接点組立体50及び可動接点組立体52を開閉し、(b)真空断続器22、絶縁ケージ24及びその導体44を、導体44が導体（例えば、ライン）64と電気的に接続する(図2に示す）第1位置と導体44が他方の導体（例えば、アース）66と電気的に接続する(図中細線で示す）第2位置との間で移動させる。

例2
図3A乃至図3Eは図2のスイッチ20とほぼ同様の真空断続・断路スイッチ20’の動作を示す。図3は真空断続器22、絶縁ケージ24、及び適当な絶縁媒体、例えば、空気70中にあって導体44とライン導体、例えば、端子68によって形成された直列スイッチを閉位置で示す。

図3Bでは、真空断続器22は開位置にある。（図3Aに示す）操作機構28の接点32、34を開位置へ引き、その結果、AC電流が中断されるが、導体44及び端子68によって形成されている直列スイッチは閉位置のままである。操作機構28は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50から離脱させることによって固定接点組立体50及び可動接点組立体52を開放する。

図3Cは端真空断続器22全体と絶縁ケージ24が回転して、端子68におけるライン側電力母線との電気的接続位置から離脱した状態を示す。操作機構28（図3A）は図3A及び図3Bの位置から図3Cの断路（即ち、分離）位置へ真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44を回転させる。この回転によって、真空断続器22の固定端導体44とライン側端子68とに間に適当な広さのギャップを形成することによって、例えば空気70のような絶縁媒体にも左右されるが、有効な断路（即ち、分離）状態を発生させる。こうして真空断続器22は開位置にあり、絶縁媒体としての空気70中にあって導体44と端子68によって形成される直列スイッチも開となることで、（図3Aに示す）負荷72を完全に断路する。

図3Dは転移位置にある真空断続・断路スイッチ20’を示し、この状態では、真空断続器22の固定端導体44がアース導体74と電気的に接続されて接地され、真空断続器接点32、34は開放されている。図3Cの位置から、操作機構28（図3A）は真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44はさらに、導体44がアース導体74と電気的に接続する図3Dの転移位置へ回転させる。

図3Eでは、真空断続器の接点32、34は閉位置にあり、真空断続器22の固定端導体44はアース導体74を介して接地状態のままである。従って、負荷側心棒58は接地している。操作機構28（図3A）は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50に向かって移動させることによって固定接点組立体50及び可動接点組立体52を閉じる。負荷側心棒58は導体76（図3A）を介して負荷72とも電気的に接続している。即ち、負荷72は接地され、安全措置が講じられている。

真空断続・断路スイッチ20’は1つの操作機構28と1つの真空断続器22を利用することによって下記の3つの機能を果す：(1)スイッチング（図3A及び図3B）；(2)断路（即ち、分離）（図3C)；及び(3)接地（図3D及び3E）。ユーザーの観点からすれば、最も重要な位置は閉（図3A）、断路（図3C）及び接地（図3E）である。従って、開（中断）位置（図3B）は閉位置(図3A）と断路位置(図3C）の中間位置であるといえる。操作機構28は図3E、3D、3C、3B及び3Aの順に示す位置を逆の順序で辿ることによって真空断続・断路スイッチ20’を接地位置（図3E）から閉位置（図3A）へ復帰させる。

例3
図4A乃至図4Eは図3A乃至図3Eのスイッチ20’とほぼ同様の真空断続・断路スイッチ20”の動作を示す。図4Aは真空断続器22、絶縁ケージ24、及び適当な絶縁媒体、例えば、空気70中にあって導体44とライン導体、例えば、端子68’によって形成された直列スイッチを閉位置で示す。

図4Bでは、真空断続器22は開位置にある。（図4Aに示す）操作機構28’の接点32、34を開位置へ引き、その結果、AC電流が中断されるが、導体44及び端子68’によって形成されている直列スイッチは閉位置のままである。操作機構28’は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50から離脱させることによって固定接点組立体50及び可動接点組立体52を開放する。

図3Cとは異なり、図4Cでは、絶縁ケージ24、真空断続器22及び導体44が端子68’におけるライン側電力母線との電気的接続位置から縦方向に移動している。ここでは、可動心棒58によって画定される縦軸に沿って真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44から成る複合体を端子68’から（図4Cで見て）下方へ移動させることによって断路（即ち、分離）を達成する。次いで、操作機構28’が真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44から成る複合体を転移位置（図4D）へ回転させ、その後、断続器接点32、34が閉ざされる（図4E）。（図4Eで見て）縦方向下方へ移動することによって真空断続器22の固定端における導体44とライン側端子68’との間に適当に広いギャップが生じ、これによって、例えば、空気70のような使用される絶縁媒体に応じて程度に差はあるが有効な断路（即ち、分離）が得られる。即ち、真空断続器22は開位置にあり、導体44及び端子68’によって形成される直列スイッチもまた開位置にあって負荷72（図4A）を完全に断路することになる。

図4Dは接地位置にある導体44及びアース端子74によって形成される直列スイッチを示す。操作機構28’が真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44を図4Dに示す位置、即ち、導体44がアース導体74と電気的に接続する位置まで回転させる。この転移位置において、真空断続器22の固定端導体44が接地され、真空断続器接点32、34が開放する。

図4Eでは、真空断続器22が閉位置にあり、導体44及びアース端子74によって形成される直列スイッチは接地位置のままである。従って、負荷側心棒58は接地されている。操作機構28’（図4A）は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50に向かって移動させることにより固定接点組立体50と可動接点組立体52を閉じる。負荷側心棒58もまた導体76（図4A）を介して負荷72（図4A）と電気的に接続している。従って、負荷72は接地されて安全措置を講じられている。

以上の説明から明らかなように、この真空断続・断路スイッチ20”は下記の機能を有する：1つの操作機構28’及び1つの真空断続器22を利用することによって下記の機能を果す：(1)開閉（図4A及び4B）；(2)断路（即ち、分離）（図4C）；及び(3)接地（図4D及び4E）。ユーザーの観点からすれば、最も重要な位置は閉（図4A）、断路（図4C）及び接地（図4E）である。従って、開（中断）位置（図4B）は閉位置(図4A）と断路位置(図4C）の中間位置であるといえる。操作機構28’は図4E、4D、4C、4B及び4Aの順に示す位置を逆の順序で辿ることによって真空断続・断路スイッチ20”を接地位置（図4E）から閉位置（図4A）へ復帰させる。

例4
図5は図3A乃至図3Eのスイッチ20’とほぼ同様の真空断続・断路スイッチ20'''を接地位置で示す。但し、図3の場合との主な相異点として、ここでは（例えば、エンベロープ内には存在しない、大気中の）空気70のような絶縁媒体を使用するのではなく、異なる絶縁媒体70’をエンベロープ78内に使用する。例えば、絶縁媒体70’として、変圧器や油入開閉器に使用されるような絶縁油、その他のタイプの絶縁油、または六フッ化硫黄(SF₆)を使用することができる。他の例として、空気または他の好適な気体、例えば、乾燥窒素(N₂)またはSF₆とN₂の組合せもエンベロープ78内に使用することができる。

図5に示すように、導体68、44及び74は80、82及び84で示すそれぞれの接点部分を含む。エンベロープ78はそれぞれの導体68、44、74の少なくとも接点部分80、82、84を含む。この例での場合、エンベロープ78は操作機構28、真空断続器22及び絶縁ケージ24をも含む。尚、真空断続・断路スイッチ20'''は図3A乃至図3Dのスイッチ20’の対応位置と同様の閉、開、断路及び転移位置を有する。また、エンベロープ78及び絶縁媒体70’を図4A乃至図4Eの真空断続器20”または図6A乃至図6Cの真空断続器20''''と併用することができる。

例5
図6A乃至図6Cは図4A乃至図4Eのスイッチ20”とほぼ同様の真空断続・断路スイッチ20''''の動作を示す。スイッチ20''''の(図示しないが）閉および開位置はスイッチ20”の閉及び開位置（図4A及び図4B)と同じである。図4Cと同様に、図6Aは縦方向に移動して端子68’におけるライン側電力母線との電気的接続を解かれた絶縁ケージ24、真空断続器22及び導体44を示す。ここでは、可動心棒58によって画定される縦軸に沿って端子68’から離脱するように真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44複合体を（図6Aで見て）下方へ移動させることによって断路（即ち、分離）が達成される。次いで、操作機構28”はさらに真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44複合体を転移位置（図6B）へ移動させた後、断続器接点32、34を閉じる（図6C）。（図6Aで見て）縦方向に下方へ移動することによって、真空断続器22の固定端における導体44とライン側端子68’との間に空気70のような絶縁媒体の種類に応じて程度に差はあるが、有効な断路（即ち、分離）が達成される。即ち、真空断続器22は開位置にあり、導体44及び端子68’によって形成される直列スイッチも開位置にあって負荷72を完全に断路する（図4A）。

図6Bは導体44及び54’と接地位置にあるアース端子74’によって形成される直列スイッチを示す。この実施例の場合、部材54が導体であり、導体44，54及び54’が電気的に接続し、導体54’（例えば、導電性ロッド；導電性プレート）が導体54から延出している。部材54は導体でなくてもよく、導体44及び54’が電気的に接続し、導体54’ （例えば、導電性ロッド；導電性プレート）が導体44から延出している構成も可能である。操作機構28”が真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44，54，54’を図6Bに示す位置へ縦方向に移動させ、導体54’がアース導体74’と電気的に接続している。この転移位置において、真空断続器22の固定端導体44は接地され、真空断続器接点32，34が開く。

図6Cにおいて、真空断続器22は閉位置にあり、導体44，54，54’及びアース端子74’によって形成される直列スイッチは接地位置のままである。従って、負荷側心棒58は接地されている。操作機構28”は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50に向かって移動させることによって固定接点組立体50と可動接点組立体52を閉じる。負荷側心棒58も導体76（図4A）を介して負荷72（図4A）と電気的に接続している。従って、負荷72は接地されて安全措置を講じられている。

以上の説明から明らかなように、この真空断続・断路スイッチ20''''は下記の機能を有する：1つの操作機構28”及び1つの真空断続器22を利用することによって下記の機能を果す：(1)開閉（図4A及び4B）；(2)断路（即ち、分離）（図6A）；及び(3)接地（図6B及び6C）。ユーザーの観点からすれば、最も重要な位置は閉（図4A）、断路（図6A）及び接地（図6C）である。従って、（中断のための）開位置（図4B）は閉位置(図4A）と断路位置(図6A）の中間位置であるといえる。操作機構28”は図6C、6B、６A、4B及び4Aの順に示す位置を逆の順序で辿ることによって真空断続・断路スイッチ20''''を接地位置（図6C）から閉位置（図4A）へ復帰させる。

例6
安全上の目的から図3D、4D及び6Bに示すような転移位置が必要であるが、本発明の真空断続器20、20’、20”、20''''は本来ならこれらの転移位置にとどまってはならない。

本発明の真空断続器20，20’、20”、20'''、20''''は従来型の二位真空断続器22を採用する。操作機構28，28’は下記の動作を可能にすることが好ましい：(a)真空断続器接点32，34を縦方向に開く動作、(b)真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44を縦方向に移動させるかまたは回転させて断路する動作及び(c)真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44を回転させて接地する動作。例えば、回転動作は真空断続器固定及び可動接点32、34の開閉速度に比較して低くすることができる。このようにすれば、真空断続器22の優れたAC電流中断能力を、適当な絶縁媒体、例えば、空気、SF₆またはオイルの絶縁性と組み合わせる。さらにまた、真空断続器22の固定導体44を直列断路スイッチとして利用することによって別設の断路スイッチを使用する必要がなくなる。

本発明の真空断続器20、20’、20”、20'''、20''''は以下に挙げる4つの機能を有する：(1)負荷への給電（真空断続器接点32、34を閉じる；図3A及び4A）；(2)電流中断（真空断続器接点32、34を開く；図3B及び4B）；(3)断路（即ち、分離）（図3C、4C及び6A；真空断続器22の固定導体44が断路）；及び(4)接地（図3E、4E,5及び6C；真空断続器接点32、34を閉じ、真空断続器22の固定導体44を接地させる）。

本発明の特定の実施態様を以上に詳述したが、当業者には明らかなように、開示内容全体を検討した上で、細部に種々の変更を加えることができる。従って、以上に述べた具体的な構成は飽くまでも説明のためのものであって本発明の範囲を制限するものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びその等価物によって定義される。

真空断続器・断路スイッチの直列複合体を閉位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。真空断続器・断路スイッチの直列複合体を開位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。真空断続器・断路スイッチの直列複合体を切位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。真空断続器・断路スイッチの直列複合体を中間位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。真空断続器・断路スイッチの直列複合体を接地位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の複数の絶縁支持ロッドを有する絶縁ケージ内に密閉された真空断続器を含む真空断続・断路スイッチの垂直立面図である。本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを閉位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを開位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを断路位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを転移位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを接地位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを閉位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを開位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを断路位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを転移位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを接地位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを接地位置で示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを断路位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを転移位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを接地位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。

Claims

真空回路断続器であって、
第1導体と；
第2導体、及び
固定接点組立体及び、前記固定接点組立体と電気的に接続する閉位置と前記固定接点組立体から離脱する開位置との間を移動自在な可動接点組立体を含む真空エンベロープ
から成り、
前記第2導体が前記真空エンベロープの外側に位置して前記固定接点組立体と電気的に接続する
真空スイッチと；
前記可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；
第4導体と；
前記真空スイッチの固定接点組立体及び可動接点組立体を開閉し、前記真空スイッチ及びその第2導体を、前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続する第1位置と前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る前記真空回路断続器。
前記第4導体がアース導体である請求項1に記載の真空回路断続器。
前記第1導体がライン導体であり、前記第3導体が負荷導体である請求項1に記載の真空回路断続器。
前記第4導体がアース導体である請求項3に記載の真空回路断続器。
前記真空スイッチが真空断続器である請求項1に記載の真空回路断続器。
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体を、前記第2導体が前記第1胴体と電気的に接続する第1位置から前記第2胴体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている請求項1に記載の真空回路断続器。
前記操作機構が第3の動作として、前記縦軸に沿って前記可動接点組立体を前記固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じるように構成されている請求項6に記載の真空回路断続器。
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体を、第1位置から離脱させ、第3に前記真空スイッチ及びその第2胴体を、第2胴体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている請求項1に記載の真空回路断続器。
前記操作機構が第4の動作として、前記縦軸に沿って前記可動接点組立体を前記固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じる請求項8に記載の真空回路断続器。
前記操作機構が下記位置：即ち、
前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続し、固定接点導体が前記真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続する閉位置；
前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続し、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される開位置；
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される断路位置；
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路され、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する転移位置；及び
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続し、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する接地位置
間の移動を可能にするように構成されている請求項2に記載の真空回路断続器。
前記操作機構が下記位置：即ち、
前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続し、固定接点導体が前記真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続する閉位置；
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される断路位置；及び
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続し、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する接地位置
間の移動を可能にするように構成されている請求項2に記載の真空回路断続器。
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体を前記縦軸に沿って前記第1胴体から離脱させ、第3に、前記真空スイッチ及びその第2導体を前記縦軸に沿って前記第1導体から、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置に向かってさらに移動させるように構成されている請求項1に記載の真空回路断続器。
真空回路断続器であって、
接点部分を含む第1導体と；
第2導体、及び
固定接点組立体及び、前記固定接点組立体と電気的に接続する閉位置と前記固定接点組立体から離脱する開位置との間を移動自在な可動接点組立体を含む第1真空エンベロープと、
前記固定接点組立体と電気的に接続し、接点部分を含む第2導体から成る真空スイッチと；
前記可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；
接点部分を含み、前記第1、第2導体の接点部分と共に前記真空エンベロープの外側に位置する第4導体と；
前記真空スイッチの固定接点組立体及び可動接点組立体を開閉し、前記真空スイッチ及びその第2導体を、前記第2導体の接点部分が前記第1導体の接点部分と電気的に接続する第1位置と前記第2導体の接点部分が前記第4導体の接点部分と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る前記真空回路断続器。
前記第2エンベロープが絶縁媒体をも含む請求項13に記載の真空回路断続器。
前記絶縁媒体が空気である請求項14に記載の真空回路断続器。
前記絶縁媒体がオイルである請求項14に記載の真空回路断続器。
前記絶縁媒体が六フッ化硫黄である請求項14に記載の真空回路断続器。
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体の接点部分を、前記第2導体の接点部分が前記第1導体の接点部分と電気的に接続する第1位置から前記第2導体の接点部分が前記第4導体の接点部分と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている請求項13に記載の真空回路断続器。
前記操作機構が第3の動作として、前記縦軸に沿って前記可動接点組立体を前記固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じるように構成されている請求項18に記載の真空回路断続器。
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体を前記縦軸に沿って前記第1胴体から離脱させ、第3に、前記真空スイッチ及びその第2導体を前記縦軸に沿って前記第1導体から、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置に向かってさらに移動させるように構成されている請求項13に記載の真空回路断続器。
真空回路断続器であって、
第1導体と；
第2導体、
第1端及び第2端を含み、第1端の近傍に固定接点組立体を内蔵し、第2端の近傍に可動接点組立体を実質的に内蔵し、前記可動接点組立体が固定接点組立体と電気的に接続する閉路位置と固定接点組立体から離脱した開路位置との間を移動できるように構成された真空エンベロープ、
前記第2導体が前記真空エンベロープの外側に位置して前記固定接点組立体と電気的に接続していること、
前記真空エンベロープの外側に位置し、前記真空エンベロープの第1端を支持するように構成された第1部材、
前記真空エンベロープの外側に位置し、前記真空エンベロープの第2端を支持するように構成された第2部材、及び
前記真空エンベロープの外側に位置して前記第1及び第2部材の間に介在する多数の絶縁支持部材から成る
真空スイッチと；
前記可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；
第4導体と；
前記真空スイッチの固定接点組立体と可動接点組立体を開閉し、前記真空スイッチ及びその第2導体を、前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続する第1位置と、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る前記真空回路断続器。
前記第1部材が第1開口を含み；前記第2部材が第2開口を含み；前記第2導体が前記第1部材の第1開口を貫通し；前記可動接点組立体が前記第2部材の第2開口を貫通する請求項21に記載の真空回路断続器。