JP2577080B2 - 低エネルギで動作する高電圧遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、誘電性ガスを収容する少なくとも一つの遮
断室を備えるタイプの高電圧回路遮断器に関し、特に、
六フッ化イオウのような誘電性ガスが充填された遮断室
をもち、遮断に必要なエネルギを低減するためにアーク
エネルギ、即ち該アークエネルギガスに与える圧力増加
を利用する高電圧遮断器に関する。

より詳細には、本発明は、吹付けシリンダと一対の二
次接触子とを含み、遮断器が開くとき二次接触子が二次
アークを発生し、該アークが開放動作のエネルギの一部
を与える遮断器に関する。

このような遮断器は、例えばフランス特許第8701545
号より公知である。

この種の遮断器において解決すべき問題は、小電流遮
断（動作エネルギが少ない）のためには吹付けシリンダ
内の圧力を小さい値に維持し、大電流遮断のためには動
作エネルギを増加させずにシリンダ内の圧力を大きな値
に上昇させるのが必要なことである。

西独特許出願公開第2349263号はこの問題を部分的に
解決した。

該特許においては、閉鎖自在な開口をもつ吹付けピス
トンを配備することによって吹付けシリンダ内の圧力を
低い値に維持する。

しかしながら、該特許に記載の遮断器はいくつかの欠
点をもつ。従来技術の遮断器においては、二次接触子間
の最大離間距離がアーク接触子間の離間距離と同じ位長
いので二次アークが長く伸び、この結果、二次接触子を
収容するチャンバの壁との間にスパークが発生して短絡
する。

これらのスパークは電流を確実に遮断するのには不利
であり、遮断器の損傷を早める。

又、従来技術の遮断器においては、遮断器を閉鎖する
ときのアーク発生を阻止する措置は全く講じられていな
かった。しかしながら、このようなアーク発生は閉鎖時
の操作エネルギ増加の原因となり、又遮断器の損傷を促
進する。

本発明の目的は、開路動作時にはガス吹付け及び開放
操作に付加的なエネルギを与えて確実な電流遮断を行い
得ると共に閉路動作時には閉鎖操作エネルギを増大する
ことがなく、しかも、過度あるいは不要のアーク発生に
よる部品損傷を防止して遮断器の保守点検を容易にする
と共に寿命を延ばし得る高電圧回路遮断器を提供するこ
とにある。

本発明によれば、前述の目的は、誘導性ガスを収容す
る少なくとも一つの遮断室を備えるタイプの高電圧回路
遮断器であって、誘電性ガスが充填された密閉絶縁ハウ
ジングの中に、固定種接触子及び固定アーク接触子を含
む固定組立と、可動主接触子及び可動アーク接触子を含
む可動組立と、固定アーク接触子及び可動アーク接触子
間に誘電性ガスを吹き付けるべく吹付けノズルに開口す
る吹付けシリンダと、開路動作時二次アークを発生して
吹付けシリンダ内のガス圧を上昇させる一対の二次接触
子と、二次接触子間の最大離間距離が固定及び可動アー
ク接触子間の最大離間距離より小さくなるように二次接
触子の一方の移動を制限する第１の手段と、閉路動作時
において二次接触子間にアークが自然点火するのを防止
すべく可動アーク接触子が固定アーク接触子に接触する
前に一対の二次接触子が互いに接触するように該二次接
触子の一方を移動させる第２の手段とを備えている高電
圧回路遮断器によって達成される。

本発明の高電圧回路遮断器によれば、第１の手段は二
次接触子間の最大離間距離が固定及び可動アーク接触子
間の最大離間距離より小さくなるように二次接触子の一
方の移動を制限するが故に、大電流遮断時に二次接触子
間に発生する二次アークの過度の伸長を防止し得、二次
アークが遮断室の構成部品に転移してスパークを発生し
たり、回路が短絡するのを回避し得る。加えて、第２の
手段は閉路動作時において二次接触子間にアークが自然
点火するのを防止すべく可動アーク接触子が固定アーク
接触子に接触する前に一対の二次接触子が互いに接触す
るように該二次接触子の一方を移動させるが故に、閉路
動作時は二次接触子間にアークが発生せず、二次接触子
の寿命を延ばすと共に吹付けシリンダ内において閉路動
作に対する抗力を生じて閉鎖操作エネルギの増大を招く
ところの圧力エネルギの発生を皆無とし得る。その結
果、開路動作時にはガス吹付け及び開放操作に付加的な
エネルギを与えて確実な電流遮断を行い得ると共に閉路
動作時には閉鎖操作エネルギを増大することがなく、し
かも、過度あるいは不要のアーク発生による部品損傷を
防止して遮断器の保守点検を容易にすると共に寿命を延
ばし得る。

以下、本発明を図面に示す好ましい実施例を用いて詳
述する。

第１図によれば、遮断室がセラミックスの如き絶縁材
料からなるケーシング１を含み、数バールの圧力下の誘
電性ガス、例えば六フッ化イオウが充填されている。放
電防止キャップ３によって保護された接触フィンガ２か
ら形成された固定主接触子と耐アーク性の合金からなる
一端4Aを有する金属管４から形成された固定アーク接触
子とが固定組立としてケーシング１に収容されている。

可動組立としての可動部は、可動アーク接触子として
機能する金属管５を含み、管５は耐アーク性の合金から
なる口部5Aで終端している。

管５は図示しない操作ロッドに固定され、例えばアル
ミニウムからなる金属管６によって駆動される。管５と
６とは固定されておらず、これらの管５及び６間にある
程度の遊隙を維持することが可能である。管5,6の駆動
は二つの段部5B,6Bによって行なわれる。遊隙は第１の
手段としてのストッパ6Cによって制限される。

管５と同心の金属管７は可動主接触子として機能す
る。

管７は絶縁裁量からなる吹付けノズル８を担持してい
る。該管７は接触フィンガ10を介して固定部に固定さ
れ、例えばアルミニウムからなる金属ブロック９と電気
接触している。

管５と管７とは開孔12Aをもつ絶縁リング12によって
互いに固定されている。

管５及び７によって画定されるスペース20はブロック
９に固定された金属管15によって位置が保持され、絶縁
材料例えばポリテトラフルオロエチレンからなる固定ピ
ストン14によって閉鎖されている。

符号20は、管5,7とリング12とピストン14とによって
形成されるスペースを示す。このスペースが遮断器の吹
付けシリンダを構成する。

ピストン14は貫通オリフィス16をもち、スペース20の
外部から内部に向かってガスを一方向にのみ通過せしめ
る弁17を備える。ピストン14はパッキン18と案内リング
19とを備える。

ピストン14のオリフィス16は、管５とピストン14の開
孔23Aをもつ円筒状延長部23によって画定される環状ス
ペース内で摺動し得る環状ピストン22によって閉鎖され
る。環状ピストン22は固定管15の固定部に支承されたば
ね24によってオリフィス16に押圧される。ピストン22の
気密性はシール26,27によって確保される。

一対の二次接触子は、管15に固定された耐アーク材料
からなる一端30Aを備えた管状固定接触子30と、消耗末
端31Aをもち絶縁材料からなる案内ブロック32に固定さ
れて管５と協動する摺動接触子31Bを備えた管状接触子3
1とを含む。

ブロック32は、管15に当接する部分32Aによって管５
及び15間の環状スペース内において案内される。

該部分32Aは管15と接触子31、ブロック32とピストン4
2との間のスペース35にガスを自由に通過せしめるオリ
フィス33を備える。

ブロック32は、管５に設けられた溝38,39と協動する
係合装置、例えば球36とばね37とからなる係合装置を備
える。

スペース35は、管５に固定されたスペース35の外部か
ら内部に向かってガスを一方向にのみ通過せしめる案内
セレグメント43及び弁44をもつ。

管５の末端に開孔46が設けられている。同様に管６は
開孔47を備える。

ブロック９は、遮断器の開放工程の終りに管５を可動
部の残りの部分と等しい電位に維持するように管５の末
端49と協動する第２の手段としての接触子48を担持して
いる。

遮断器の動作を以下に説明する。

遮断器が通電しているとき（第１図の位置）、電流は
フィンガ２、管７、フィンガ10及びブロック９を順次通
過する。

［小電流の遮断］ これは、遮断器の定格電流以下の電流の遮断を意味す
る。

遮断器を開放するとき（第２図）、可動部は管６によ
って駆動される。主接触子が互いに離間するときにアー
ク接触子4Bと5Aとの間にスパーク50が発生する。チャン
バ20の内圧は増加し、ピストン22がばね24の作用に逆ら
って押圧される。ガスは開孔16及び23Aを介して容易に
膨張するので、チャンバの内圧は一定の低い値に維持さ
れる。

スペース35内部で圧力効果が生じると弁44が開くので
スペース35の内圧力は維持される。従って吸引による損
失は生じない。

アーク50と同時に接触子30と31との間に発生したアー
ク60は少し早く又は少し遅れて過剰圧力を生じさせる。
この圧力は遮断動作を妨害しない程度に十分に小さい値
である。

接触子が離愛出して電流遮断される前に、電流は接触
子４、アーク50、管５、接触子31B、接触子31、アーク6
0、接触子30、管15及びブロック９を順次通過する。

短絡電流の関数として決定された所定の工程後に部分
32Aがストッパ40に当接する。管５はその工程を継続
し、遮断器の開放動作の終点で球36が溝39を離れて溝38
に移動し（第３図）、スペース20の軽度の過剰圧力は開
孔23Aを介して消失する。それから、ピストン22は固定
ピストン14に当接する。接触子48は管５の末端部49従っ
て接触子31を、ブロック９及び管15従って接触子30の電
位にする。

本発明の構造によって二次接触子間の最大離間距離が
アーク接触子間の最大離間距離よりも小さい値に維持さ
れ、従って二次アークが過度に長くなって短絡が生じる
という危険性が全くないことが理解されよう。

［遮断器閉鎖］ 管６を図の左方向に駆動する（第４図）。ストッパ6C
が管５を駆動し、接触子30,31は接触子48と末端部49と
の接触によって等しい電位に維持されるのでアークを発
生することなく接触する。スペース35の内部の軽度の過
剰圧力は合致した開孔46と47とを介して管５の内部スペ
ース70に排出される。接触子30Aが接触子31を担持する
ブロック32に当接すると球36が溝38を離れて遮断器の閉
鎖動作の終点で溝39に移動される。

閉鎖動作の終点で遮断器は第１図の構成に戻る。

本発明の構造によって遮断器を閉鎖するときのスパー
ク発生が完全に阻止される。

スペース20内部の不測の圧力効果に起因する抵抗は弁
17が開くことによって完全に回避される。

［大電流遮断］ これは短絡電流の遮断を意味する。

第５図は図の右に向かって管６が移動している開放動
作中の遮断器を示す。

極めて大電流のアーク60は、接触子30,31、ピストン2
2及びシリンダ５によって包囲されたスペース35及び35B
を急激に加熱する。

圧力上昇は次の二つの効果をもつ。

第一の効果は、ピストン22がピストン14に密着し、従
って、スペース35Bとスペース20との間の連通が完全に
閉鎖されることである。スペース20内の圧力上昇は自動
吹付けによって一次アーク50を有利に消滅させ、又、固
定ピストン14に対する可動部、管5,7の相対移動による
スペース20の容積減少が前記自動吹付けに有利に作用す
る。

第二の効果は、絶縁ピストン42に圧力を作用させ、こ
れによって操作エネルギの一部を得ることである。

このために、スペース35の高温ガスは部材32Aのオリ
フィス33を通過する。

大電流遮断のために上記の如く開放された遮断器は、
前述の遮断器閉鎖の項で説明した手順で再閉鎖される。
開孔46と47とが一致したスペース35の過剰圧力がスペー
ス70に排出される。

第６図は変形例を示す。第６図と第１図から第５図と
の共通部品は同じ符号で示される。

この変形例でもセラミックスケーシング１、固定主接
触子、固定アーク接触子4,4A、可動主接触子７、管100
に固定された可動アーク接触子5,5Aが示されている。管
100自体は径方向開孔102を備えた短い管状ブロック101
に固定されている。

又、運動用シール18,19を備えると共に固定管15に固
定されたピストン14が図示されている。この図のピスト
ンは簡単な弁14A及び17Aを備える。

摩耗部材104Aを備え摺動電気接触子104Bによって管10
0と電気接触している金属部材104で終わる絶縁管103が
ピストン14に固定されている。絶縁管103は二次アーク
を誘導する遮断器の軸に平行な溝を備えるのが有利であ
る。

摩耗部材105Aを備えた第１の二次接触子105が管15に
固定されている。消耗部材106Aを備えた第２の二次接触
子106は管101に対して可動であり、その延長上に管状部
材107を備える。管状部材107自体は図示しない遮断器の
操作ロッドに接続されている。

接触子106は径方向オリフィス108を備えたブロック部
分106Cをもち、これらのオリフィス108は遮断器が閉じ
ているときに（第６図の位置）開孔102と一致してい
る。部分106Cは管101と協動する摺動電気接触子106Bを
有する。ロッド107に一体的に固定されたスプリングク
リップの如きストッパ109は遮断器の閉鎖動作中に部材1
01と当接する。

可動主接触子７は部材15内の電流通過を確保する摺動
電気接触子110を担持している。部材15は前記の如く遮
断器のプラグの一つに接続されている。ストッパ111は
遮断器の閉鎖動作中の可動部の行程を制限する。第１図
から第５図と同様にチャンバ35は案内セグメント43と弁
44とを備えた絶縁ピストン42によって閉鎖されている。

遮断器は以下の如く動作する。

遮断器の閉鎖位置では電流がフィンガ２、管７、接触
子110及び管15を通過する。オリフィス102及び108は一
致している。

遮断器を開く（遮断する）ときは管107が図の右に向
かって引っ張られ接触子106を駆動する。接触子106のブ
ロック部分106Aはまずオリフィス102を閉鎖し、次に部
材102、従ってアーク接触子５を駆動する。

アーク接触子及び二次接触子のアークはほぼ同時に出
現する。

しかしながら、末端106Aが部材104Aに到達すると、二
次アークはそれ以上伸びないでこれらの二つの部材間に
固定維持される。従って、過度な二次アーク長に起因す
るチャンバ35内のスパーク発生の危険がない。

遮断器を閉じる（通電する）ときは接触子4,5の相対
移動が生じる前にロッド107が接触子105と106とを接近
させる。従って、二次接触子はアーク接触子より早く閉
鎖され、遮断器が閉じたときにスパークが発生しない。

本発明の遮断器は、いかなる値の電流を遮断する場合
にも所要操作エネルギが小さい。部品点数が少なく全て
の部品が環状であるため構造が経済的であり、装着が容
易かつ迅速である。又、スパーク発生の危険性を完全に
回避し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による遮断器における通電状態の遮断室
軸方向半断面部分図、第２図は小電流遮断のために開放
動作中の第１図と同様の半断面部分図、第３図は開放動
作の終点の第１図及び第２図と同様の半断面部分図、第
４図は閉鎖動作中の同様の部分図、第５図は大電流遮断
のための開放動作中の同様の部分図、第６図は本発明に
よる遮断器の変形例の軸方向半断面部分図である。 １……ケーシング、2,10……接触フィンガ、4,5,6,7,15
……金属管、6C……ストッパ、８……吹付けノズル、９
……金属ブロック、12……絶縁リング、14……固定ピス
トン、16……オリフィス、17……弁、20,35……スペー
ス、22……環状ピストン、24……ばね、30,31……管状
接触子、32……案内ブロック、33……オリフィス、36…
…球、37……ばね、38,39……溝、46,47……開孔。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−16513（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】誘電性ガスを収容する少なくとも一つの遮
   断室を備えるタイプの高電圧回路遮断器であって、 前記誘電性ガスが充填された密閉絶縁ハウジングの中
   に、 固定主接触子及び固定アーク接触子を含む固定組立と、 可動主接触子及び可動アーク接触子を含む可動組立と、 固定アーク接触子及び可動アーク接触子間に誘電性ガス
   を吹き付けるべく吹付けノズルに開口する吹付けシリン
   ダと、 開路動作時二次アークを発生して前記吹付けシリンダ内
   のガス圧を上昇させる一対の二次接触子と、 前記二次接触子間の最大離間距離が前記固定及び可動ア
   ーク接触子間の最大離間距離より小さくなるように前記
   二次接触子の一方の移動を制限する第１の手段と、 閉路動作時において前記二次接触子間にアークが自然点
   火するのを防止すべく前記可動アーク接触子が前記固定
   アーク接触子に接触する前に前記一対の二次接触子が互
   いに接触するように該二次接触子の一方を移動させる第
   ２の手段とを備えている高電圧回路遮断器。
2. 【請求項２】前記吹付けシリンダが前記可動アーク接触
   子を構成する第１の管と前記固定主接触子を構成する第
   ２の管と固定ピストンとによって構成されており、前記
   第１の管と該第１の管に同心的に前記固定組立に結合さ
   れた第２の管とは前記吹付けシリンダを閉鎖するピスト
   ンの他方側において可変容積を画定しており、該容積の
   一方側は閉鎖ピストンによって閉鎖されると共に該容積
   の他方側は前記第１の管に結合されかつ前記第２の管に
   沿って摺動する末端環状ピストンによって閉鎖されてお
   り、前記容積は前記二次接触子を囲んでおり、前記二次
   接触子の一方は前記第２の管に固定されると共に前記二
   次接触子の他方は前記第１の管によって駆動され、前記
   他方の二次接触子は第１及び第２の固定位置の間におい
   て前記第１の管に沿って移動する請求項１に記載の回路
   遮断器。
3. 【請求項３】前記他方の二次接触子は前記第２の固定位
   置に保持されるべく前記第１の管に形成された複数の溝
   と協動する捕捉手段を備えている請求項２に記載の回路
   遮断器。
4. 【請求項４】前記固定組立は、前記回路遮断器が開いて
   いるときに前記可動アーク接触子と接触する接触子を担
   持している請求項１から３のいずれか一項に記載の回路
   遮断器。
5. 【請求項５】前記吹付けシリンダを閉鎖するピストンは
   外部から該シリンダの内部に向ってのみガスを通過せし
   める逆止め弁を含んでいる請求項１から３のいずれか一
   項に記載の回路遮断器。
6. 【請求項６】前記末端環状ピストンは外部から前記二次
   接触子を含む前記容積の内部に向ってのみガスを通過せ
   しめる逆止め弁を含んでいる請求項１から４のいずれか
   一項に記載の回路遮断器。
7. 【請求項７】前記回路遮断器が再閉鎖する際、前記二次
   接触子を含む容積の過剰圧力を逃がすために前記可動ア
   ーク接触子を構成する管に設けられた開孔が駆動管に設
   けられた開孔と一致するように前記可動アーク接触子を
   構成する管がある程度の遊隙をもって前記駆動管に結合
   されている請求項１から６のいずれか一項に記載の回路
   遮断器。
8. 【請求項８】前記吹付けシリンダは第１の管と該第１の
   管に同心的に設けられて前記吹付けシリンダを閉鎖する
   ピストンの他方側において容積を画定する第３の管とに
   よって構成されており、前記容積が二次接触子を収容し
   ており、前記二次接触子の一方は前記第３の管に固定さ
   れた管であり、前記二次接触子の他方は前記回路遮断器
   の操作ロッドに結合されており、前記可動アーク接触子
   に対して相対移動自在であり、前記可動接触子を駆動す
   るストッパを担持しており、前記二次アークの長さが制
   限されるように、前記ピストンに対して固定されると共
   に前記可動アーク接触子と電気接触している金属部材が
   前記容積に配設されている請求項１に記載の回路遮断
   器。
9. 【請求項９】前記金属部材が前記回路遮断器の軸に平行
   に伸びる複数の溝を備えた管状絶縁部材によって前記ピ
   ストンに固定されている請求項８に記載の回路遮断器。