JP2010135327A - 遮断弁の助けをかりた高電流断路器の内部のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路遮断器と全体的に関連付けられかつそれ自体もエンクロージャ内部に封じ込められる、別のタイプの冷却構成の提供。
【解決手段】断路器はそれ自身の内部で全体的に冷却される。空気の流れが生じて、第2ケーシング(22B)に担持される固定接点(31)と係合するようになる可動接点(30)を担持する第1ケーシング(22A)内に入る。2つのケーシング(22A)及び(22B)のそれぞれの遮断弁(40)及び(41)の各々はバネ(44、45)によって付勢されており、バネ(44、45)が設けられている2つの開口フィンガ(42及び43)の存在によって開かれる。これらのフィンガは可動接点(30)の行程の終端前に互いに対して接触するようになっている。従って、空気を、第1ケーシング(22A)の空気入口(24)から第2ケーシング(22B)の空気出口(27)まで流れさせることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は高電流生成回路遮断器(circuit breakers)及び断路器(disconnectors)の分野に関し、特に、これら回路遮断器及び断路器が保護エンクロージャに装着される断路器の分野に関する。

このタイプの装備の製造をするためのこれまでの関心事は、かなりの高電流を、特に、発電所及び送電設備における出力バスバーの複数組が内部に位置する断路器に対して、通過させる装置の能力を増大させる方法である。これは、断路器が交流発電機の回路遮断器と関連付けられている箇所に当て嵌まる。通常使用される方法は、加熱されたようになる当該断路器の種々の部品に接触する空気の温度を均一化することにある。

更に、こうした高電流を通過させる能力は、電流のための流れ区域を増加させることによって、及び、従って、断路器の構成要素の寸法を増大させることによって、通常、増大される。冷却は、エンクロージャによって規定された空間内に封じ込められた空気の自然又は強制対流によって得られる。エンクロージャ内部には断路器が装着されており、そして、このエンクロージャ内部に広がっている温度は外部に広がっている温度よりも実質的に高く、すなわち、３０℃から少なくとも４０℃の範囲にある。さらに、この温度はエンクロージャ内部で均一でなく、及び、冷たい底部近傍から暖かい底部まで全体的に行き渡っている。

特許文献１から、断路器と、エンクロージャと、断路器支柱と、断路器のケーシングの二重壁内を通過する冷却回路と、を備え、外部からの空気が冷却回路の熱輸送流体として使用されている保護エンクロージャ内の断路器のための冷却装置を提供することが知られている。

図１を参照すると、電流遮断器１では、断路器２は密封されたエンクロージャ内に配置されている。断路器２は固定部２ａと可動部２ｂに分割されている。固定部２ａ及び可動部２ｂの各々は鉛直な円筒状支持柱４によってエンクロージャ３内に保持されている。各支持柱４は水平な円筒状ケーシング５又は１５に結合されている。各支柱４は、何れかの電流がエンクロージャ３内を通過することを防ぐために電気的に絶縁されている。固定部２ａのケーシング１５は固定接点１１を担持する一方で、可動部２ｂのケーシング１５は可動接点を担持する。断路器２の可動部２ｂは可動接点１０を含んでおり、この可動接点１０は可動接点１０を固定接点１１と接触係合させるようにするアクチュエータ機構６に結合されている。支柱４及びケーシング５は一緒に密封されている。これらの上側部分では、ケーシング５及び１５それぞれの鉛直なチューブ７も含んでおり、同様に密封状に結合されている。それぞれの鉛直なチューブ７にはケーシング５及び１５が同様に密封状に結合されている。チューブ７は、電気がエンクロージャ３内を通過するのを防止するために電気的に絶縁されている。

電流は接点１０及び１１を通じて固定部２ａと可動部２ｂの間を流れる。

装置は以下のように作動する。
・断路器２内に存在する外部からの冷たい空気は断路器２の加熱部品によって加熱される。固定接点１１及び可動接点１０はそのままであるが、各チューブ４を通じて流れてそれからケーシング５及び１５の壁間に画成された空間内に流入し、そして、
・一旦、加熱されると、今度はより軽くなった空気はチューブ７の各々を通って離れる。

仏国特許第２８４６１４２号明細書

本発明の目的は電流遮断切換装置用の、特に、回路遮断器と全体的に関連付けられており、かつ、それ自体もエンクロージャ内部に封じ込められる、別のタイプの冷却構造を提案することである。

この目的のために、本発明は主に空気を含んでいる密封された保護エンクロージャ内に位置する高電流内部を冷却させる方法に向けられている。断路器は空気の流れによって冷却される。断路器はオリフィスを画定する固定接点を担持する第１ケーシングと、固定接点と接触係合するように構成された管状可動接点を担持する第２ケーシングと、を具備する。第１ケーシングと第２ケーシングは互いに対して分離されている。

本発明によれば、断路器内の空気の流れは断路器それ自体の内部で生じ、前記断路器内部の空気の流れは、保護エンクロージャ外部からの空気の流れによって影響を受け、かつ、可動接点が固定接点と接触係合しているときにのみ行われる。

本発明の方法による第１の態様は、前記空気の流れを駆動するための自然対流を使用することから成る。

本発明の方法による第２の態様は、前記空気の流れ経路内に位置する換気装置によって直接に駆動される断路器内部の前記空気の流れから成る。

本発明の第２の主目的は、上述した方法を行うための冷却装置を提供することである。この装置は、可動接点を作動させるための作動機構を装備している。従って、可動接点は、オリフィスを具備する。

本発明によれば、第１及び第２接点は、それぞれ、第１及び第２遮断弁を具備し、前記それぞれのオリフィスを遮断するために、これらの接点のそれぞれのケーシング内部には、各々が、自身のそれぞれの座に対応する遮断弁を保持するそれぞれのバネを具備している。

好ましくは、２つの遮断弁は、該各遮断弁の外側面に開口フィンガを具備し、該開口フィンガは他方の開口フィンガに向かって突出しており、他方のフィンガは開口フィンガに対して十分遠位にあり、可動接点の行程の終端部より前で互いに対して係合するようになっている。２つのバネは一緒に圧縮されるように、かつ、前記空気の流れのための通路を提供するように調整されている。

有利なことに、装置は２つのケーシングの各々に空気入口及び空気出口を更に含み得る。空気の流れは一方のケーシングから他方のケーシングまで通過するために可動接点内を通ることができる。装置は空気入口及び空気出口によって終端している。これら空気入口及び空気出口の各々は装置の空気入口及び空気出口を経てケーシングのそれぞれの１つの内側に開いており、そして、エンクロージャの外部に開いている。

最後に、本発明の装置の一実施形態では、装置は換気装置を備えた空気導管を含んでおり、空気導管及び換気装置は保護エンクロージャ外部に位置し、かつ、空気導管内に連結された熱交換器に終端している。

本発明の方法は保護エンクロージャの外部に広がっている冷たい空気を断路器及び回路遮断器から成るスイッチ組立体の高温の部品、及び、特に回路遮断器の内部を直に冷却する目的のために使用可能である。

本発明による方法は既存のシステムと互換性があり、かつ、保護エンクロージャ無しで作動する。

断路器と回路遮断器とから成るスイッチ組立体をコンパクト化することができるようにするために、より良い電流搬送能力を有する。

本発明及びその様々な技術的特徴は添付図面とともに以下の説明を読めばより明瞭に理解し得る。

従来技術において見られるような、上述した、断路器及び回路遮断器から成るスイッチ組立体用冷却装置の断面図である。 “開”位置として呼称されている第１位置における本発明の方法を行うための断路器冷却装置の断面図である。 図２と同じ冷却装置の断面図であるが、閉鎖動作の間中に移動する段階を示す断面図である。 本発明の同じ冷却装置の断面図であるが、その“閉”位置における断面図である。

図２を参照すると、そこには本発明の装置および方法の両方が示されている。断路器２１は、密封された保護エンクロージャ２３内に包囲されている。保護エンクロージャは、特に、断路器２１及び該断路器に接続された複数のケーブル又は導管、及び通常は断路器が関連付けられている回路遮断器（図示せず）をも、包囲する空気を含んでいる。

本発明の方法及び装置の原理は、上述した態様でそのケーシングの、壁間ではなく、断路器それ自体、あるいは何れかの二重壁を通じて、内部の空気の流れを配することである。この空気の流れは、例えば、空気の流れ方向（矢印参照）に対して断路器の上流にあるエンクロージャの外部に位置する換気装置２８によって駆動されるのが好ましい。これらの換気装置２８は、密封された保護エンクロージャ２３を貫通して延在し、かつ、断路器２２の第１ケーシング２２Ａの内部に排出する空気入口導管２４内に密封された出口を具備する。空気が対流によって流れるようにさせることも可能である。

断路器は図２に、その開位置、すなわち、その非接触位置が示されており、第１ケーシング２２Ａは断路器２の第２ケーシング２２Ｂから分離している。第２ケーシング２２Ｂは出口導管２７に連結されており、この出口導管２７は熱せられた空気の排出のために密封された保護エンクロージャ２３の外部に排出する。

断路器２２が第２ケーシング２２Ｂ上に位置付けられた固定接点３１に到達するまで、該第２ケーシング２２Ｂに向かって、第１ケーシング２２Ａ内を摺動運動することによって移動される可動接点３０の運動によって断路器２２は作動する。固定接点３１は可動接点３０の外径に相当しなければならないオリフィスから成ることに留意すべきである。

可動接点を固定接点３１に接触係合させるように、アクチュエータ機構２６は可動接点３０を作動させる。アクチュエータ機構２６は、その２つの回転方向を表す矢印によって取り囲まれた駆動ロッドによって表されている。

この非接触位置では、第１ケーシング２２Ａは、該第１ケーシングの内部に装着されたバネ４４によって、第１ケーシング２２Ａ内のオリフィスのフランジ４６の内面に当接して保持される遮断弁４０によって閉じている。同様にして、遮断弁４１は、第２ケーシング２２Ｂそれ自体の内部に装着されたバネ４５によって、固定接点３１の支持部４７の内面に当接して保持されることによって第２ケーシング２２Ｂを閉ざす。

可動接点が固定接点３１と係合している間中に２つの遮断弁４０及び４１を開く目的のために、２つの遮断弁４０及び４１の各々はその外面にそれぞれの開口フィンガ４２及び４３を具備し、これらのフィンガは互いに対して突出し、かつ、開位置において、これらフィンガの自由端が可動接点３０の行程よりも小さい距離だけ分離されるような所定の長さを有している。

この点に関して、及び、固定接点３１に向かう途中の可動接点３０を示す図３を参照すると、２つのフィンガ４２及び４３はちょうど互いに対して係合しているとこが示されている。この瞬間、２つの遮断弁４０及び４１はなお係合しており、すなわち、可動接点３０を具備する第１弁４０及び第２ケーシング２２Ｂ内の固定接点３１の支持部４７を具備する第２弁４１である。

図４を参照すると、可動接点３０がその支持部４７によって担持された固定接点３１の内部に向かってその行程を進めるにつれて、同一の剛性を有する２つのバネ４４及び４５は、このとき、両方とも同じように圧縮されるようになる。可動接点３０の基部２９が作動機構２６によって進行されつつあるから、該基部は移動し続けて、その結果、可動接点３０及び該可動接点３０の遮断弁４０のバネ４４は第２ケーシング２２Ｂに向かって進行し続ける。その結果として、第２ケーシング２２の遮断弁４１のバネ４５は更に圧縮される。このとき、可動接点３０の遮断弁４０の座４６と遮断弁４０自体の間に空間が出現する。同様にして、第２ケーシング２２Ｂの遮断弁４１は後退し続けてそのバネ４５は圧縮され続ける。その結果、固定接点３１の支持部４７と遮断弁４１との間に空間が出現する。引き続いて、可動接点３１の基部２９には図示しない貫通孔が形成されているから、空気が第１ケーシング２２Ａの内部から第２ケーシング２２Ｂの内部まで通ることができる。

図４はシール４８を示しており、これらシールの各々は遮断バルブシートに取り付けられている。

空気が流れるべきときに両方のバルブを開くことを保証するために、遮断バルブ４０及び４１の開放ストロークを制限する端部ストッパを更に設け得る。

２１ 断路器
２２Ａ 第１ケーシング
２２Ｂ 第２ケーシング
２３ 保護エンクロージャ
２４ 空気入口導管
２６ アクチュエータ機構
２７ 出口導管
２８ 換気装置
２９ 基部
３０ 可動接点
３１ 固定接点
４０、４１ 遮断弁
４２、４３ 開口フィンガ
４４、４５ バネ
４６ 座
４７ 支持部
４８ シール

Claims (7)

1. 空気を含んでいる密封された保護エンクロージャ（２３）内に位置する高電流断路器内部を冷却する方法であって、
   前記断路器は、空気の流れによって冷却され、かつ、管状の可動接点（３０）を担持し且つ固定接点（３１）と接触するように構成された第１ケーシング（２２Ａ）を具備し、
   前記固定接点は第２ケーシング（２２Ｂ）内のオリフィスから成り、前記第１ケーシング（２２Ａ）及び前記第２ケーシング（２２Ｂ）は互いに対して分離している高電流断路器の内部を冷却する方法において、
   前記断路器内の前記空気の流れは前記断路器自体内で生じ、
   前記断路器内の前記空気の流れは、前記保護エンクロージャ（２３）の外側から空気によって行われ、かつ、前記可動接点（３０）が前記固定接点と接触係合するときのみに行われることを特徴とする方法。
2. 前記空気の流れを駆動するために自然対流を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記断路器内部の前記空気の流れは前記空気の流れの経路に位置する換気装置（８）によって直に駆動されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 請求項１に記載の冷却方法を行う冷却装置であって、前記可動接点（３０）を作動させるための作動機構（２６）を装備している前記冷却装置において、
   前記第１接点（３０）及び前記第２接点（３１）は、それぞれ、第１遮断弁（４０）及び第２遮断弁（４１）を具備し、
   これらの第１及び第２遮断弁を収容するそれぞれのケーシング（２２Ａ、２２Ｂ）内部では、これらのケーシング（２２Ａ、２２Ｂ）を遮断するために、前記第１及び第２遮断弁の各々はそれぞれのバネ（４４、４５）によって、それぞれの座に対応して遮断を維持することを特徴とする冷却装置。
5. ２つの前記遮断弁（４０、４１）の各々は該各遮断弁の外側面に開口フィンガ（４２、４３）を具備し、前記開口フィンガ（４２、４３）は互いに対して係合するように
   前記可動接点（３０）のストロークすなわち行程の終端以前に互いに対して係合するようになる前記開口フィンガ２つの前記バネ（４４、４５）は互いに対して押圧されるように調整されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記第１ケーシング（２２Ａ）に空気入口（２４）を具備し、
   前記第２ケーシング（２２Ｂ）に空気出口（２７）を具備し、
   前記空気の流れは、一方のケーシングから他方のケーシングを通過するために、前記可動接点（３０）内を通過することができることを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. 空気導管（６、２６、３６）及び前記保護エンクロージャ（２３）外部に位置する換気装置（８、２８、３８）を更に含み、
   前記保護エンクロージャ（２３）外部に位置する熱交換器（７、３７）を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。

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