JP2015060777A - 開閉器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】開閉器は密閉容器、絶縁スペーサ、電極、導体、複数の遮断部を備える。密閉容器には絶縁媒体が充填されている。絶縁スペーサは密閉容器内を複数の密閉空間に区分する。電極は絶縁スペーサに貫通固定されている。複数の遮断部は各密閉空間内で導体と電極間に介挿され、閉路状態において導体間を直列に接続する。各遮断部は電極を含む接点と、接点を駆動する操作部とをそれぞれ有する。少なくとも一つの遮断部は接点が真空容器に収容された真空遮断部である。他の一つ遮断部は真空遮断部よりも絶縁耐力の大きい接点を有する遮断部である。操作部は閉路状態から遮断動作を行う場合、真空遮断部の接点と他の遮断部の接点とを開極し、他の遮断部の接点の開極を待って真空遮断部の接点を閉極する。
【選択図】図1
Description
(全体構成)
以下では、図1〜図7を参照しつつ、本実施形態の開閉器の構成について説明する。図1、図4、図6は本実施形態の遮断器の全体構成を示す断面図であり、それぞれ閉路状態、開路動作中の状態、開路状態を示す。図2、図5、図7はそれぞれ図1、図4、図6の部分拡大断面図である。
開閉器が閉路状態にあるときには、ブッシング4の側の導体24から電流が導入され、その電流は導体24を通じて遮断部7の接点、固定電極6、遮断部9の接点、導体28を順次経てブッシング5の側の導体28へ導出される。また開閉器が開路状態にあるときは、遮断部7の接点は閉極(接続)し、遮断部9の接点は開極(分離)し、電流が遮断されている。
(詳細構成)
圧力容器1、絶縁スペーサ3、およびブッシング4によって内部空間101が形成され、圧力容器2、絶縁スペーサ3、およびブッシング5によって内部空間102が形成されている。内部空間101、102は密閉状態にあり、本実施形態では完全な密封状態にある。これら内部空間101、102を絶縁性媒体が充填された密閉空間という。
遮断部7は、高真空の真空容器に電極を収容した真空遮断部であり、高真空の優れた消弧性を利用して電流の遮断を行う。以下では、遮断部7を真空遮断部7とする。真空遮断部7は、接点を有する真空バルブ8と、この接点を駆動する操作部29と、操作部29の駆動力を接点に伝達する連結部32と、一端が固定電極6に接続された真空バルブ8の他端と接続され、真空バルブ8を圧力容器1内で固定支持する支持部34とを備える。
遮断部9は、パッファ式のガス遮断部、若しくは、非パッファ式のガス遮断部を使用することができる。パッファ式のガス遮断部は、接点を構成する電極や、絶縁性ガスをアークに吹き付けるための圧力を蓄積するパッファシリンダ、アークに絶縁性ガスの吹き付けを案内するノズルを有しており、遮断動作および投入動作では、これらの部材も電極と共に連動して操作部が駆動させる。
一方、ガス遮断部9は、線71に示すように、真空遮断部7と同じ点Aのタイミングで開路動作を開始しても、質量が重く接点10に摺動部分があることから真空バルブ8よりも接点10(可動電極18)の動作が遅く開離を初め点Cのタイミングで開極する。
(閉路状態)
図1,図2に示したように、開閉器が閉路状態にあるときは、ブッシング4から導入される電流は、導体24、通電支持部22、通電接触子23、可動電極14、固定電極11、固定電極6、固定電極12、可動電極18、通電接触子27、通電支持部26および導体28を順次経てブッシング5へ導出される。
一方、制御装置60から電流遮断の指令信号が開閉器の操作部29、30に与えられると、操作部29、30より可動電極14、18が固定電極11、12から開離するだけの駆動力(推力)が発生し、可動電極14、18が固定電極11、12から同時に開離し電流遮断を開始する。
以上のようにこの第1実施形態の開閉器によれば、遮断過程において、事故電流遮断の責務を真空遮断部7が請け負い、電流遮断後に発生する高い過渡復電圧遮断の責務を、絶縁耐力が高いガス遮断部9が請け負うことにより、2つの遮断責務を確実に達成することができる。本実施形態ではこれ以外にも下記のような効果が得られる。
(構成)
図8乃至図13を参照して第2の実施形態を説明する。図8は真空遮断部7側の構成を示し、図9は図8の真空遮断部7の電磁反発操作部41の構成を示し、図10,図11は真空遮断部7の開路動作中の状態を示し、図12,図13は真空遮断部7の閉極動作中の状態を示す。この第2の実施形態は第1の実施形態と基本構成は同じである。この第2の実施形態では、第1の実施形態と異なる点を説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付し詳細な説明は省略する。
(開路動作)
まずこの第2の実施形態の開閉器の接点開閉動作過程における電磁反発操作部41の開極動作について説明する。図8,9に示したように、真空バルブ8の固定電極11と可動電極14が接している閉路状態において、外部から開極指令を制御装置60が受けると、制御装置60から電磁反発コイル44に電流が短時間供給され、電磁反発コイル44がその時間だけ励磁される。
図8は閉路状態を示すが、この閉路状態において、真空バルブ8の可動電極14には、第1の可動軸43と連結部32を介してワイプばね48の付勢力が加えられる。よって、可動電極14はワイプばね48により付勢された状態で真空バルブ8の固定電極11に接触しており、閉路状態が維持される。このため、少しの振動などが生じた場合であっても、可動電極14が固定電極11から離れることはなく、電気的なチャタリングなどを防止できる。ここで、真空バルブ8の固定電極11と可動電極14が接している閉路状態において、つば46とつば押さえ49の間には所定のギャップが設けられている。
第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の作用効果に加えて、以下のような作用効果を奏する。すなわち第2実施形態では、真空遮断部7側の操作部29を電磁反発操作部41としたことで、真空遮断部7は電流遮断に必要な可動電極14の接点の移動距離であるストロークが短く、可動する部材の重量が小さいため、開極動作において高い応答性が得られ、遮断時間をさらに短縮することができる。
(構成)
第3の実施形態は、第2の実施形態と基本構成は同じである。第2の実施形態と異なる点のみを説明し、同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
この第3の実施形態では、開路動作において、第1可動部204は、第2可動部205に衝突した後の速度が小さいことが好ましい。特に、衝突後に第1可動部204が閉路方向に移動すると、第1可動部204に間接的に連結されている可動電極14を閉路方向に移動し、真空バルブ8の接点間距離を小さくすることになってしまうので避けるべきである。
v1’ =(m1 - m2e)/(m1 + m2)× v1
となる。m1 < m2のとき、v1’ < 0になり、これは可動電極14が衝突後に閉路方向へ移動することを意味するので好ましくない。
以上2点より、m1 = m2 とするのが最も好ましい。
(構成)
第4の実施形態は、第2の実施形態と基本構成は同じである。第2の実施形態と異なる点のみを説明し、同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
第4の実施形態では、閉路状態において、ワイプばね48よりも付勢力が大きい反射ばね53を用いている。つまり閉路状態における反射ばね53(第2のばね)の付勢力を、ワイプばね48(第1のばね)の付勢力よりも大きくしている。
第2の実施形態において、閉路状態における反射ばね53の付勢力がワイプばね48の付勢力よりも小さいと、反射ばね53の付勢力とワイプばね48の付勢力との釣り合いによって可動部205の位置が決まることになる。これでは、開路動作後には、それぞれのばねの振動等により可動部205の位置も振動することになる。これはワイプばね48の付勢力にも影響し、ひいては、真空バルブ8の接点のチャタリングや接触抵抗の変化にもつながる恐れがある。
3 絶縁スペーサ
4、5 ブッシング
6 固定電極
7 真空遮断部
8 真空バルブ
8a 真空容器
9 ガス遮断部
10 接点
11、12 固定電極
13、17 絶縁ロッド
14、18 可動電極
15、19 操作ロッド
16、20 シール部
21、25 絶縁支持部
22、26 通電支持部
23、27 通電接触子
24、28 導体
29、30 操作部
31 ベローズ
32、33 連結部
34、35 支持部
41 電磁反発操作部
42 機構箱
43 第1の可動軸
44 電磁反発コイル
45 反発リング
46 つば
47 カップリング
48 ワイプばね(第1のばね)
49 つば押さえ
50 第1の衝撃吸収体
51 第2の可動軸
52 つば(規制部材)
53 反射ばね(第2のばね)
54 第2の衝撃吸収体
55 支持部
56 支持部
60 制御装置
101 内部空間
102 内部空間
201 高速開極部
202 ワイプ機構部
203 反射機構部
204 第1可動部
205 第2可動部
Claims (10)
- 絶縁媒体が充填された密閉容器と、
前記密閉容器内を複数の密閉空間に区分する絶縁スペーサと、
前記絶縁スペーサに貫通固定された電極と、
前記各密閉空間内に導入された導体と、
前記各密閉空間において前記導体と前記電極間に介挿され、閉路状態において前記導体間を直列に接続する複数の遮断部と、
前記各遮断部は、前記電極を含む接点と、前記接点を開閉駆動する操作部とをそれぞれ有し、
前記複数の遮断部のうち少なくとも一つは前記接点が真空容器に収容された真空遮断部であり、
前記複数の遮断部のうち少なくとも他の一つは前記真空遮断部よりも絶縁耐力の大きい接点を有する遮断部であり、
前記操作部は、
前記閉路状態から遮断動作を行う場合、前記真空遮断部の接点と他の遮断部の接点とを開極し、前記他の遮断部の接点の開極を待って前記真空遮断部の接点を閉極する開閉装置。 - 前記真空遮断部の接点を駆動する前記操作部が、
コイルと、
前記コイルを直接又は他の部材を介して前記密閉容器に固定するコイル固定部と、
前記コイルの前記密閉容器と反対側に前記コイルと対向配置された磁性体と、
前記磁性体および前記コイルを貫通するよう前記対向磁性体に固定された第1の固定軸とを備え、
前記コイルを励磁することで発生した前記第1の駆動軸の推力により、前記真空遮断部の接点を開路させる励磁部を備える請求項1に記載の開閉器。 - 前記操作部が、
機構箱と、
前記第1の可動軸に対して前記真空遮断部の接点の反対側に同軸的に、かつ前記第1の可動軸とは独立的に軸方向に移動自在に前記機構箱に保持された第2の可動軸と、
前記第2の可動軸に設けられ、前記機構箱内における前記第2の可動軸の動きを所定の範囲内に規制する規制部材と、
前記第1の可動軸と前記第2の可動軸間に、常時は両可動軸間に所定の間隔が空き、前記第1の可動軸に前記第2の可動軸方向の推力が加えられたときには両可動軸が接触可能なように介挿された第1のバネと、
前記第2の可動軸の軸端が移動する方向にある前記機構箱の壁面と前記第2の可動軸の前記規制部材との間に介挿された第2のバネと、
を備え、
前記真空遮断部の接点が開路した際に、前記第1の可動軸および前記第2の可動軸を介した力の伝達により前記第2のバネが圧縮され、
前記圧縮された前記第2のバネの反発力により前記第2の可動軸および前記第1の可動軸が押し返えされて前記真空遮断部の接点を閉路する請求項2に記載の開閉器。 - 前記真空遮断部における、前記第1可動電極、前記第1の可動軸、前記第1可動電極と前記第1の可動軸とを連結する前記連結部、前記磁性体を含む第1可動部の質量と、前記第2の可動軸、前記規制部材、前記第1の衝撃吸収体を含む第2可動部の質量とを同等にした請求項3に記載の開閉器。
- 閉路状態における前記第2のバネの付勢力を、前記第1のバネの付勢力よりも大きくした請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の開閉器。
- 前記真空遮断部の接点を駆動する前記操作部が、
移動する前記第1の可動軸が直接または他の部材を介して前記第2の可動軸に衝突する力を吸収する第1の衝撃吸収体を備える請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の開閉器。 - 前記真空遮断部の接点を駆動する前記操作部が、
移動する前記第2の可動軸が当接する前記機構箱内の部位に固定され、前記第2の可動軸が前記機構箱に衝突する力を吸収する第2の衝撃吸収体を備えた請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載の開閉器。 - 前記第1の衝撃吸収体または前記第2の衝撃吸収体が、高分子材料を用いた部材であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の開閉器。
- 前記第1の衝撃吸収体および前記第2の衝撃吸収体が、金属板を積層した構造体である請求項6または請求項7に記載の開閉器。
- 前記絶縁性媒体がSF6ガスである請求項1に記載の開閉器。
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