JP2008123870A - 開閉装置 - Google Patents

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Takashi Sato
隆 佐藤
Kenji Tsuchiya
賢治 土屋
Satoru Kajiwara
悟 梶原
Masahito Kobayashi
将人 小林
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Abstract

【課題】接続導体と絶縁操作ロッドの接合部に作用する曲げモーメントを低減して、その接合部の機械的強度を低減でき、小形、低コスト化を図ることができる開閉装置を提供する。
【解決手段】可動電極12L,12Rと固定電極11L,11Rから構成される2組の遮断部と、それらの遮断部の可動電極を一体に駆動する接続導体17と、接続導体17に駆動力を伝達するための絶縁操作ロッド18を備えた開閉装置において、2組の遮断部L,Rの可動電極12L,12Rを一体に駆動する接続導体17に駆動力を伝達するための絶縁操作ロッド18を、一方の遮断部L側に偏らせて配置し、他方の遮断部Rには一方の遮断部Lに比べて電極間の溶着を低減する溶着低減手段を備えたことを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、非接地真空容器内に2組の遮断部を具備し、それらの可動側電極を一体に駆動する開閉装置に関するものである。
操作機構を簡素化し、小型化が可能な開閉装置として、2対の遮断部を同時に開極して電流を遮断する2点切り真空遮断器が提案されている。この2点切り真空遮断器は、金属製の真空容器内に、直列接続された2対の遮断部を平行に配置し、遮断部の固定電極を、絶縁筒を介して真空容器に支持し、2対の可動電極を、真空容器内で接続導体により接続し、接続導体を、真空容器内で絶縁物を介して操作棒に連結して、構成されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2005−108766号公報
前述した2点切り真空遮断器の開閉装置では、接続導体の中間部に接合した操作棒を、上下動させることにより、接続導体を介して2対の遮断部を、投入及び遮断させるが、一方の電極に電圧が印加されている状態で投入が行われると、2組の遮断部の固定電極と可動電極間に短絡電流が流れてそれぞれ固定電極と可動電極との溶着が発生する。この状態で、2組の遮断部を開極させる場合、固定電極と可動電極との溶着を引き外すことになるが、開極操作の初期状態では、2組の遮断部に作用する引き外し力は、ほぼ均等に作用するので、接続導体と絶縁操作ロッドとの接合部(ろう付け接合部)には、大きな曲げモーメントは、作用しない。
しかし、2組の遮断部における固定電極と可動電極とのそれぞれの溶着力は、必ずしも同じではない場合が多い。このため、さらに可動電極を固定電極に対して引き外す動作を継続した場合、溶着力が低い一方側の遮断部が引き外されると、一方の遮断部だけが溶着している状態になる。このとき、接続導体と絶縁操作ロッドの接合部には、接続導体の半分の腕の長さに、溶着している遮断部の溶着引き外し力を乗じた曲げモーメントが作用する。
よって、この曲げモーメントに耐える接合強度を確保するために、接合部を大形化する必要があり、コスト低減の妨げとなっていた。
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、接続導体と絶縁操作ロッドの接合部に作用する曲げモーメントを低減して、その接合部の機械的強度を低減でき、小形、低コスト化を図ることができる開閉装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、第1の発明は、可動電極と固定電極から構成される2組の遮断部と、それらの遮断部の可動電極を一体に駆動する接続導体と、接続導体に駆動力を伝達するための絶縁操作ロッドを備えた開閉装置において、2組の遮断部の可動電極を一体に駆動する接続導体に駆動力を伝達するための絶縁操作ロッドを、一方の遮断部側に偏らせて配置し、他方の遮断部には一方の遮断部に比べて電極間の溶着を低減する手段を備えたことを特徴とする。
また、第2の発明は、第1の発明において、前記溶着低減手段は、前記他方の遮断部を、前記一方の遮断部に比べて溶着引き外し力の小さい接点材料を適用して構成したことを特徴とする。
更に、第3の発明は、第1の発明において、前記溶着低減手段は、前記他方の遮断部に、投入操作時に、前記一方の遮断部よりも早く投入するための手段を備えたことを特徴とする。
また、第4の発明は、第3の発明において、前記他方の遮断部に備えられ、前記他方の遮断部を前記一方の遮断部よりも早く投入するための手段は、先端が固定電極の上面より突出して配置される固定側可動接触子と、前記固定側可動接触子を電気的接続を保ちながら軸方向に摺動可能ならしめる接触子体と、前記固定側可動接触子を可動電極側に付勢するためのばねとを備えたことを特徴とする。
更に、第5の発明は、第3の発明において、他方の遮断部に備えられ、前記他方の遮断部を前記一方の遮断部よりも早く投入するための手段は、前記固定電極一体に設けた固定電極保持体と、前記固定電極保持体を電気的接続を保ちながら軸方向に摺動可能ならしめる接触子体と、前記固定電極保持体を前記可動電極側に付勢するためのばねとを備え、遮断状態における前記他方の遮断部の遮断部ギャップは、前記一方の遮断部の遮断部ギャップよりも狭くしたことを特徴とする。
本発明の開閉器は、2つの遮断部の可動側を一体に駆動する接続導体に駆動力を伝達するための絶縁操作ロッドを、一方の遮断部軸側に偏らせて配置し、かつ他方の遮断部の溶着力を低減する手段を合わせて講じたことによって、溶着引き外し時に、接続導体と絶縁操作ロッドの接合部に作用する曲げモーメントを低減できる結果、接合部の機械的強度を低減でき、開閉装置を小形低コスト化できるという利点がある。
以下、本発明の開閉装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
図1は、本発明の開閉装置の一実施の形態を示す縦断面図で、この図1において、開閉装置は、真空2点切り開閉器1、及び接地開閉器2を備えている。開閉器1及び接地開閉器2は、図1に示すようにエポキシ樹脂等の固体絶縁物3によって一体的にモールドされている。これにより、開閉器部がユニット化され小形軽量化が図られている。このユニット化された開閉器部は、相分離構造であり、更にその相間に遮蔽層を配置して、相間の短絡事故の発生が抑えられている。前述したモールドの外表面は、塗布された導電塗料等の接地層4によって接地され、接触の安全性を確保されている。
上述したユニット化された真空2点切り開閉器1は、絶縁筒を備える真空容器10と、真空容器10内にそれぞれ収納された2つの固定電極11L,11Rと、それらの可動電極12L,12Rとの2つの遮断部L,Rを備えており、2点切りを構成している。
図1の左側における遮断部の固定電極11Lは、固定電極保持体13Lを介して母線側の端子となるフィーダ14に接続している。また、図1の右側における遮断部Rの固定電極11Rは、固定電極保持体13Rを介して負荷側の端子となるフィーダ15に接続している。
可動電極12L,12Rは、それぞれ可動電極保持体16L,16Rを介して金属で補強された接続導体17で連結されている。この接続導体17には、真空絶縁操作ロッド18が接続されるが、この真空絶縁操作ロッド18は、接続導体17の中心位置から、母線側に接続される遮断部の可動電極12L側に偏って配置している。真空絶縁操作ロッド18は、操作ロッド180を介して操作器181に連結している。操作ロッド180の周囲は、ベローズ19によって封止されている。各遮断部には、アークシールド190が設けられている。
一方の遮断部Lの固定電極11Lと可動電極12Lに対する他方の遮断部Rの固定電極11Rと可動電極12Rには、溶着低減手段が構成されている。この溶着低減手段は、一方の遮断部の固定電極11Lと可動電極12Lには、例えばCr−Cu合金などの電流遮断性能が優れるが、溶着力が比較的大きな接点材料を、また、他方の遮断部Rの固定電極11Rと可動電極12Rには、例えばCr−Cu−Te合金などの電流遮断性能が比較的低いものの溶着力が小さい接点材料を適用して構成している。即ち、真空絶縁操作ロッド18と可動電極との間の接続導体17の長さが小さい方の固定電極11Lと可動電極12Lには、溶着力が比較的大きな接点材料を適用し、また、真空絶縁操作ロッド18と可動電極との間の接続導体17の長さが大きい方の固定電極11Rと可動電極12Rには、固定電極11Lと可動電極12Lの接点材料に比べて、溶着力が比較的小さな接点材料を適用して構成している。
次に、接地開閉器2は、絶縁筒を備える真空容器20と、真空容器20内に固定され、フィーダ15に接続した固定接点21と、その可動接点22とを備えている。この可動接点22は、金属ベローズ24を介して、真空容器20外に導出され、図示しない接地開閉器用の絶縁操作ロッドに連結されている。
次に、上述した本発明の開閉装置の一実施の形態の動作を図1を用いて説明する。
遮断部の一方の電極に電圧が印加されている状態で遮断部が投入されると、短絡電流が流れるので、2つの遮断部L,Rの電極にそれぞれ溶着が発生する。この場合、紙面右方の遮断部Rには溶着力の小さい接点材料を適用しているため、紙面左方の遮断部Lに比べて溶着力が小さい。
この状態で可動側電極12L,12Rを、それぞれ固定電極11L,11Rに対して引き外すと、まず溶着力の小さい紙面右方の遮断部Rにおける可動側電極12Rが固定電極11Rから引き外される。その後、接続導体17と絶縁操作ロッド18の接合部には、溶着力の比較的大きい左方の遮断部Lにおける可動側電極12Lと固定電極11Lとの溶着力に、絶縁操作ロッド18から紙面左方の遮断部Lまでの腕の長さを乗じた曲げモーメントが作用するが、絶縁操作ロッド18から紙面左方の遮断部Lまでの腕の長さが、接続導体17の1/2の長さよりも短いため、接続導体17と絶縁操作ロッド18の接合部に印加される曲げモーメントは低減される。この低減された曲げモーメントに基づいて、左方の遮断部Lにおける可動側電極12Lを固定電極11Lから引き外すことができる、
よって、接続導体17と絶縁操作ロッド18の接合部に作用する曲げモーメントを低減することができるので、その部分の機械的強度を小さくすることができる。その結果、開閉装置を小形、低コスト化を図ることができる。
次に、本発明の開閉装置の他の実施の形態を、図2及び図3を用いて説明する。
図2は、本発明の開閉装置の他の実施の形態の縦断面図、図3は図2に示す本発明の開閉装置の他の実施の形態を構成する溶着低減手段を拡大して示す断面図である。これらの図において、図1の符号と同符号のものは同一部分また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、固定電極11R側、即ち図2の右方の遮断部R側に、投入操作時に図2の左方の遮断部Lよりも早く可動電極12Rが固定電極11Rに早く投入されて溶着を低減する手段30を備えたものである。
この溶着低減手段30の詳細な構成を、図3を用いて説明する。
この図3において、図1と同符号のものは同一部分または相当する部分である。固定電極11Rの中心部には、貫通孔31が開けられている。この固定電極11Rは、筒状の固定電極保持体32によって真空容器10内に保持されている。筒状の固定電極保持体32の下側には、ストッパ33が設けられている。筒状の固定電極保持体32の反固定電極側とフィーダ15との間には、筒状の接触子台34が設けられている。この筒状の接触子体34の一端側(図3の上側)は、固定電極保持体32の反固定電極側に導通状態に連結され、筒状の接触子台34の他端側(図3の下側)は、端版35を介してフィーダ15に導通状態に連結されている。
筒状の接触子台34の内面には、接触子36が取り付けられている。筒状の接触子台34内には、接触子36と電気的接続を保ちながら軸方向に摺動可能な可動体37が設けられている。可動体37の上面には、先端が固定電極11Rの貫通孔31を通して可動電極12R側に突出する固定側可動接触子38が設けられている。可動接触子38の下面と端板35との間には、固定側可動接触子38を可動電極12R側に付勢するためのばね39が設けられている。可動体37は、遮断状態ではストッパ33に当接し、固定側可動接触子38の固定電極11R上面からの突出量が設定されている。固定側可動接触子38と筒状の接触子台34との間には、封止用のベローズ300が設けられている。なお、固定電極11Lと可動電極12Lとの遮断部ギャップと、固定電極11Rと可動電極12Rとの遮断部ギャップは、ともに等しく設定されている。
次に、上述した本発明の開閉装置の他の実施の形態の動作を図2及び図3を用いて説明する。
図3において、可動電極12Rが図3の紙面下方向に移動することによって、短絡電流が発生する過程において、可動電極12Rは、まず固定側可動接触子38と接触する。このとき、図2における紙面左方の遮断部Lの可動電極12Lは、固定電極11Lにまだ接触していない。この状態において、可動電極12L,12Rが、更に下方に移動すると、図3に示す可動電極12Rは、固定電極11Rと接触状態を保ちながら、ばね39に抗して紙面下方向に移動する。このとき、固定側可動接触子38は、接触子36を介して接触子台34と電気的接続を保ちながら紙面下方向に移動する。
更に、可動電極12L,12Rが、更に下方に移動すると、図2における紙面左方の遮断部Lの可動電極12Lが、固定電極11Lに接触し、短絡電流が流れる。この際、図2における紙面右方の遮断部Rは、既に、可動電極12R、固定側可動接触子38、可動体37、接触子36、接触子台34、端板35、負荷側のフィーダ15の経路で電気的に接続された状態になっているため、投入先行放電は、図2における紙面左方の遮断部Lの可動電極12Lと固定電極11Lの間でのみ発生する。よって、図2における紙面左方の遮断部Lの可動電極12Lと固定電極11Lとに溶着が発生する。
この状態で、可動電極12L,12Rをそれぞれ固定電極11L,11Rに対して引き外すと、接続導体17と絶縁操作ロッド18の接合部には、左方の遮断部Lにおける溶着力に、絶縁操作ロッド18から左方の遮断部までの腕の長さを乗じた曲げモーメントが、作用するが、絶縁操作ロッド18が左方の遮断部L側に偏って配置され、その腕の長さが短いので、曲げモーメントは低減される。この低減された曲げモーメントに基づいて、左方の遮断部Lにおける可動側電極12Lが固定電極11Lから引き外されると同時に、溶着の発生していない紙面右方の遮断部Rも引き外されて遮断が完了する。
この実施の形態によれば、接続導体17と絶縁操作ロッド18の接合部に作用する曲げモーメントを低減することができるので、その部分の機械的強度を小さくすることができる。その結果、開閉装置を小形、低コスト化を図ることができる。
また、この実施の形態によれば、右方の遮断部Rにおける可動電極12R、固定電極11Rに、例えばCr−Cu合金などの電流遮断性能が優れるが、溶着力が比較的大きな接点材料を使用することができるので、耐電圧が良くなり、その耐電圧特性を向上させることができる。
次に、本発明の開閉装置の更に他の実施の形態を、図4及び図5を用いて説明する。
図4は、本発明の開閉装置の更に他の実施の形態の縦断面図、図5は図4に示す本発明の開閉装置の更に他の実施の形態を構成する溶着低減手段を拡大して示す断面図である。これらの図において、図1乃至図3の符号と同符号のものは同一部分また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、固定電極11R側、即ち図2の右方の遮断部R側に、投入操作時に図4の左方の遮断部Lよりも右側の可動電極12Rが固定電極11Rと早く接触することによって溶着を低減する手段40を備えたものである。
この溶着低減手段40の詳細な構成を、図5を用いて説明する。
この図5において、図1乃至図3の符号と同符号のものは同一部分または相当する部分である。固定電極11Rは、固定電極保持体41の先端に固定されている。この固定電極保持体41は、真空容器10内に導入した案内体42によって、上下動可能に支持されている。案内体42は、端板43に固定されている。案内体42の下側とフィーダ15との間には、筒状の接触子台44が設けられている。この筒状の接触子台44の一端側(図5の上側)は、案内体42の下側に連結され、筒状の接触子台44の他端側(図5の下側)は、端板45を介してフィーダ15に導通状態に連結されている。端板45の上面には突部46が設けられている。
筒状の接触子台44の内面には、固定接触子47が取り付けられている。筒状の接触子台44内には、接触子47と電気的接続を保ちながら軸方向に摺動可能な可動接触子48が設けられている。この可動接触子48の上面には、固定電極保持体41の下端が連結されている。可動接触子48の下面には、端板45上の突部46に対向する突部49が設けられている。可動接触子48の下面と端板45との間には、固定電極11Rを可動電極12R側に付勢するためのばね50が設けられている。可動接触子48は、遮断状態ではストッパ機能を兼ねる案内体42に当接し、遮断状態での固定電極11Rと可動電極12Rとのギャップが、図4に示すように紙面左方の遮断部L、即ち固定電極11Lと可動電極12Lとのギャップよりも狭く設定されている。端板43と固定電極保持体41との間には、封止用のベローズ51が設けられている。
次に、上述した本発明の開閉装置の更に他の実施の形態の動作を図4及び図5を用いて説明する。
図4において、可動電極12L,12Rが紙面下方向に移動することによって、短絡電流が発生するとき、紙面右方の遮断部R、即ち固定電極11Rと可動電極12Rとのギャップは、紙面左方の遮断部Lの固定電極11Lと可動電極12Lとのギャップよりも狭く設定されているので、まず、可動電極12Rが、固定電極11Rに接触する。このとき、図4における紙面左方の遮断部Lの可動電極12Lは固定電極11Lにまだ接触していない。
この状態において、可動電極12L,12Rが、更に下方に移動すると、図5に示す可動電極12Rは、固定電極11Rと接触状態を保ちながら、ばね50に抗して紙面下方向に移動する。このとき、可動接触子48は、固定接触子47を介して接触子台44と電気的接続を保ちながら紙面下方向に移動する。
更に、可動電極12L,12Rが、更に下方に移動すると、図5に示す可動接触子48の下面の突出部49が、端板45の突出46部と接触すると同時に、図4における紙面左方の遮断部Lの可動電極12Lが、固定電極11Lに接触し、短絡電流が投入される。この際、図4における紙面右方の遮断部Rは、既に、可動電極12R、固定電極11R、固定電極保持体41、可動接触子48、接触子47、接触子台44、端板45、負荷側の端子となるフィーダ15の経路で電気的に接続された状態になっているため、投入先行放電は、図4における紙面左方の遮断部Lの可動電極12Rと固定電極11Rの間でのみ発生する。これにより、図4における紙面左方の遮断部Lにおける可動電極12Rと固定電極11Rとの間にのみ、溶着が発生する。
この状態で、可動電極12L,12Rをそれぞれ固定電極11L,11Rに対して引き外すと、接続導体17と絶縁操作ロッド18の接合部には、左方の遮断部Lにおける溶着力に、絶縁操作ロッド18から左方の遮断部Lまでの腕の長さを乗じた曲げモーメントが、作用するが、絶縁操作ロッド18が左方の遮断部L側に偏って配置され、その腕の長さが短いので、曲げモーメントは低減される。この低減された曲げモーメントに基づいて、溶着の発生している左方の遮断部Lにおける可動側電極12Lが、固定電極11Lから引き外される。
紙面左方の遮断部Lにおける可動電極12Lが、固定電極11Lから引き外されると同時に、溶着の発生していない紙面右方の遮断部Rの固定電極11Rと可動電極12Rは、接触状態を維持しながら、紙面上方に移動し、図5に示すように可動接触子48の上面が、案内体42に当接する位置に達すると、可動側電極12Rのみが紙面上方に引き上げられて遮断が完了する。
この実施の形態によれば、接続導体17と絶縁操作ロッド18の接合部に作用する曲げモーメントを低減することができるので、その部分の機械的強度を小さくすることができる。その結果、開閉装置を小形、低コスト化を図ることができる。
また、この実施の形態によれば、電極11R,12Rに、例えばCr−Cu合金などの電流遮断性能が優れるが、溶着力が比較的大きな接点材料を使用することができるので、耐電圧が良くなり、その耐電圧特性を向上させることができる。
なお、上述した実施の形態においては、開閉器1として2点切り1位置形式のものについて説明したが、本発明は、操作ロッド180によって、通電するための固定電極11L,11Rの閉位置Y1、電流を遮断するための閉位置Y1より上方の開位置Y2、および雷などのサージ電圧に対して点検作業者の安全を確保するための開位置Y2よりさらに上方の断路位置Y3の3位置に停止する3位置形式の2点切り開閉器にも適用することができる。
また、上述した実施の形態においては、接地開閉器2を備えた開閉器について説明したが、本発明は、接地開閉器2を備えていない開閉器にも適用することができる。
本発明の開閉装置の一実施の形態を示す縦断面図である。 本発明の開閉装置の他の実施の形態を示す縦断面図である。 図2に示す本発明の開閉装置の他の実施の形態を構成する溶着低減手段を拡大して示す断面図である。 本発明の開閉装置の更に他の実施の形態を示す縦断面図である。 図4に示す本発明の開閉装置の更に他の実施の形態を構成する溶着低減手段を拡大して示す断面図である。
符号の説明
1 真空2点切り開閉器
2 接地開閉器
10 真空容器
11L 固定電極
11R 固定電極
12L 可動電極
12R 可動電極
17 接続導体
18 真空絶縁操作ロッド
L 遮断部
R 遮断部
30 溶着低減手段
40 溶着低減手段

Claims (5)

  1. 可動電極と固定電極から構成される2組の遮断部と、それらの遮断部の可動電極を一体に駆動する接続導体と、接続導体に駆動力を伝達するための絶縁操作ロッドを備えた開閉装置において、2組の遮断部の可動電極を一体に駆動する接続導体に駆動力を伝達するための絶縁操作ロッドを、一方の遮断部側に偏らせて配置し、他方の遮断部には一方の遮断部に比べて電極間の溶着を低減する手段を備えたことを特徴とする開閉装置。
  2. 請求項1記載の開閉装置において、前記溶着低減手段は、前記他方の遮断部を、前記一方の遮断部に比べて溶着引き外し力の小さい接点材料を適用して構成したことを特徴とする開閉装置。
  3. 請求項1記載の開閉装置において、前記溶着低減手段は、前記他方の遮断部に、投入操作時に、前記一方の遮断部よりも早く投入するための手段を備えたことを特徴とする開閉装置。
  4. 請求項3記載の開閉装置において、前記他方の遮断部に備えられ、前記他方の遮断部を前記一方の遮断部よりも早く投入するための手段は、先端が固定電極の上面より突出して配置される固定側可動接触子と、前記固定側可動接触子を電気的接続を保ちながら軸方向に摺動可能ならしめる接触子体と、前記固定側可動接触子を可動電極側に付勢するためのばねとを備えたことを特徴とする開閉装置。
  5. 請求項3記載の開閉装置において、他方の遮断部に備えられ、前記他方の遮断部を前記一方の遮断部よりも早く投入するための手段は、前記固定電極一体に設けた固定電極保持体と、前記固定電極保持体を電気的接続を保ちながら軸方向に摺動可能ならしめる接触子体と、前記固定電極保持体を前記可動電極側に付勢するためのばねとを備え、遮断状態における前記他方の遮断部の遮断部ギャップは、前記一方の遮断部の遮断部ギャップよりも狭くしたことを特徴とする開閉装置。
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