JP2655733B2 - 中高電圧回路遮断器 - Google Patents

中高電圧回路遮断器

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JP2655733B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、中高電圧回路遮断器に関し、特に、六フッ
化硫黄等の絶縁ガスを数バールの圧力で使用する中高電
圧回路遮断器に関する。
本発明は更に、電流遮断時におけるアーク接触子間の
発生電気アークによって増大した圧力を可動組立の駆動
のために利用する回路遮断器に向けられる。
[従来の技術] 例えば、フランス特許第2576142号から公知であるこ
のタイプの装置は、かなり高い電力を必要とする操作装
置を使用せずに消弧を可能にしている。
このいわゆる低操作エネルギ式回路遮断器では、アー
ク付近で発生する増大圧力が可動組立に連結されたピス
トンに伝達される。
この圧力が伝達される容易さ及び速度は、アーク領域
及びピストン間のガスの流れに対する障害物によって部
分的に決定されると共に、アーク領域及びピストン面間
で変化する圧力勾配によって部分的に決定される。
[発明が解決しようとする課題] 例えば、ドイツ公開特許出願第3132825号又は米国特
許第2957063号に開示されているように、公知の装置で
は、高速の流れには適切ではない小さな断面を有する導
管中をガスが流れる。更に、アーク領域及びピストン面
間における圧力勾配が非常に急速に減少し、従ってガス
の機械的作用は、アーク発生後、非常に急速に減衰す
る。
本発明の目的は、遮断器開閉操作のための駆動力を小
さくして駆動装置及び遮断器全体の小型軽量化あるいは
高速化を図り得、又、単純な機構で小電流から大電流ま
での幅広い範囲の電流遮断を可能にする中高電圧回路遮
断器を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、前述の目的は、加圧絶縁ガスが充填
された円筒形絶縁ケーシングと、固定主接触子と、固定
アーク接触子と、管状の吹付けピストンと、一端が可動
アーク接触子を構成すると共に他端が操作部材に連結さ
れており、内部空間を画定する管状部材と、一端が可動
主接触子を構成すると共に吹付けノズルを結合してお
り、吹付けピストン及び管状部材と協働して環状の吹付
け空間を画定すべく管状部材の一端側を同軸的に収容し
て管状部材に固定された吹付けシリンダと、電流遮断時
に固定アーク接触子及び可動アーク接触子間に発生する
アークによる圧力上昇を利用して管状部材に駆動力を付
加すべく管状部材の外側に固定されており、断面積が吹
付けピストンよりも大きな駆動ピストンと、吹付けシリ
ンダに摺動自在に収容されると共に吹付けピストンを移
動自在に収容する第1の部分、及び駆動ピストンを摺動
自在に収容する第2の部分を有しており、管状部材、吹
付けピストン及び駆動ピストンと協働して環状の駆動空
間を画定する固定シリンダとを備えており、固定シリン
ダが、固定シリンダ外部の空間と駆動空間とを連通する
径方向開口を有しており、吹付けピストンは、吹付け空
間と駆動空間との圧力差に応じて、径方向開口を閉鎖す
る位置と径方向開口を開放する位置との間で選択的に移
動自在である中高電圧回路遮断器によって達成される。
[作 用] 本発明の中高電圧回路遮断器によれば、発生アークに
よる圧力上昇を利用して管状部材に駆動力を付加するた
めの駆動ピストンの断面積が、吹付けピストンの断面積
よりも大きく、又、管状部材、吹付けピストン及び駆動
ピストンと協働して駆動空間を画定する固定シリンダ
が、固定シリンダ外部の空間と駆動空間とを連通する径
方向開口を有しており、しかも、管状部材及び吹付けシ
リンダと協働して吹付け空間をも画定する吹付けピスト
ンが、吹付け空間と駆動空間との圧力差に応じて、径方
向開口を閉鎖する位置と径方向開口を開放する位置との
間で選択的に移動自在である。従って、閉鎖すなわち投
入動作時には、固定主接触子及び固定アーク接触子側へ
の管状部材すなわち駆動ピストンの移動に伴って駆動空
間の圧力が急上昇するため、吹付けピストンが固定シリ
ンダの第1の部分内を移動して径方向開口を開放し、駆
動空間内のガスを固定シリンダ外部の空間に放出して投
入動作に要するエネルギを低減させるこができる。続い
て行われる電流遮断等の開放動作時には、管状部材の移
動に伴って吹付け空間の圧力が上昇し、吹付けピストン
が固定シリンダの第1の部分内を投入動作時とは反対向
きに移動して径方向開口を閉鎖するため、固定及び可動
アーク接触子間に発生したアークによって加熱されたガ
スを断面積の大きな駆動ピストンに対して有効に作用さ
せることができる。その結果、回路遮断器における開放
動作を補助する操作力を効果的に付加すると同時に投入
動作時の操作力を大幅に低減させることができ、遮断器
開閉操作のための駆動力を小さくして駆動装置及び遮断
器全体の小型軽量化あるいは高速化を図り得、又、単純
な機構で小電流から大電流までの幅広い範囲の電流遮断
を可能にする。
本発明による中高電圧回路遮断器の好ましい特徴によ
れば、駆動ピストンは、駆動空間の圧力が操作部材側の
圧力より高いときに閉鎖される弁部材を担持しているの
がよい。
本発明による中高電圧回路遮断器の他の好ましい特徴
によれば、管状部材は、他端が閉鎖されており、内部空
間と駆動空間とを連通する大きな開口を側壁に有してい
るのがよい。
本発明による中高電圧回路遮断器の更に他の好ましい
特徴によれば吹付けピストンは、ガスが駆動空間から吹
付け空間へのみ流れるのを許容する弁部材を吹付け空間
側の一端に有しているのがよい。
[実施例] 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図にその一部が示されている回路遮断器は、一般
的に軸XXを有する円筒形状であり、数バールの圧力で六
フッ化硫黄等の絶縁ガスが満たされて内部容積V0を画定
するところのセラミック等の絶縁材料からなるケーシン
グ1を備えている。
回路遮断器は、第1の端子(図示せず)に接続された
固定主接触子2と、タングステン合金のような耐アーク
材料から作られた一端3Aを有する固定アーク接触子3と
を備えている。
回路遮断器の可動組立は、耐アーク材料から作られて
可動アーク接触子を構成する一端4Aを有する管状部材と
しての管4からなる。管4の他端4Bは操作装置(図示せ
ず)に連結されている。管4は、一端5Aが回路遮断器の
可動主接触子を構成する管5に固定される。
回路遮断器が閉じているときにその頚部がアーク接触
子4によってほぼふさがれるところの絶縁ノズル6が端
部5Aに固定されている。
孔7が管4と管5とを結合する環状部材に形成されて
おり、従って、これらの管4、5はノズル6によって一
方側が閉じられた吹付け空間としての単一の容積V1の境
界を画定している。
管5は、固定シリンダとしての固定金属部材8の管状
の第1の部分8Aによって案内され、この固定金属部材8
は、その直径が第1の部分8Aの直径よりもずっと大きい
管状の第2の部分8Bを有している。
部材8は第2の端子(図示せず)に接続されている。
管5は部分8Aと協動する摺動電気接触子5Cを保持して
いる。
回路遮断器が閉じた位置では、電流は固定主接触子
2、管5、部材8を通って流れる。シール9が管5と部
分8Aとの間に備えられている。
第1の部分8A及び第2の部分8Bは、径方向の開口10を
有する部材8の中実部分によって結合されている。開口
10は、その基底部において一方の環状端部11Aが円形シ
ール8Cと協働するところの吹付けピストンとしてのスラ
イダ11によって通常は閉じられている。この端部11A
は、開口10におけるシール8Cと反対側の端部と当接する
ことによってスライダの動きを制限するようにも働く。
スライダ11は一般的には管状であり、スライダ11を案
内すべく管4上を摺動自在な管状部分11Bを有する。こ
の部分11Bにはシール12が備えられている。スライダ11
は又、適切なボス8Dを含む固定部分8Aによって案内され
る。
スライダ11及び部分11B間の環状空間は、その動きが
部分11B上のフランジ11Cによって制限される環状弁13に
よって閉じられる。
管5は回路遮断器の吹付けシリンダを構成している。
駆動ピストンとしてのピストン14は、シール14Dによっ
てガスを漏らすことなく摺動することが可能な部分8Bの
内側に保持されている。ピストン14及び部材8は駆動空
間としての容積V2の境界を画定している。このピストン
14は、その動きがフランジ14Bによって制限される環状
弁16によって選択的に閉じられる開口14Aを有してい
る。
本発明の基本的な特徴は、駆動ピストンの断面積が吹
付けシリンダの断面積に比べて大きいということであ
る。例えば、それらの直径比は少なくとも2:1である。
ピストン14は又、その作用については後述するが、較
正された開口14Cを有する。
管4は、容積V2と管5の内部空間としての容積V3との
間において非常に大きな断面積の通路を画定して連通を
与えるところの非常に大きな開口15を有している。容積
V3は操作部材の端部において管4に固定された円板17に
よって閉じられていることに留意しなければならない。
この回路遮断器は次のように動作する。
大電流(短絡電流)の遮断 短絡が検出されると、回路遮断器の操作装置が可動組
立(管4及び管5、ノズル6、ピストン14)を図中右側
に向けて動かす。
固定及び可動主接触子が分離し、その後、電流は固定
アーク接触子3及び管4を通って流れる。
固定及び可動アーク接触子が離れるとアーク20が発生
する(第2図)。アーク20は周囲のガスを加熱し、ガス
圧が急速に上昇する。容積V1がバルブ13によって閉じら
れる。高温ガスが軸XXの周囲の容積V3を経由して流出
し、開口15を通って容積V2の中へと導入される。
ピストン14の断面積は非常に大きいため、この遮断器
開放操作を補助すべくピストン14に与えられる力は大き
い。
アーク領域からの高温ガスの流れは、 a) 圧力損失を防止する大きな開口15、 b) 容積V2内の圧力を制限し、アーク領域及びピスト
ン14領域間の圧力勾配を確保する較正オリフィス14C によって促進される。
容積V1内の圧力上昇は、ノズル6を通ってガスを吹き
付け、電流がゼロ点を最初に通過する時にアークを消失
させる。
小電流(定格電流、容量性電流又は低誘導性電流)の遮
断 固定及び可動アーク接触子が分離するとき、アークの
ために増大した圧力は弁16をその台座に押し付けるには
不十分である。弁16は開いたままとなり、可動組立の動
作を妨害することになる容積V2の圧力低下を防止する。
容積V1内の圧力は弁13をその台座に押し付けるのに十
分であり、電流がゼロ点を通過する時点における容積V1
内の圧力はアークを消失させるのに十分である。
回路遮断器の閉鎖 第3図を参照。
操作部材が可動組立を図中の右側に向けて動かす。容
積V2のわずかな圧力上昇がバルブ16を閉じ、容積V1のわ
ずかな圧力降下と関連してスライダ11を左方に動かす。
これは開口10の基底部における覆いを取り去り、ガス
が容積V2から容積V0に向かって流出することを可能に
し、ガス圧縮によるエネルギの損失を防止する。
バルブ13が開かれるため、容積V1が自動的に満たされ
る。
上述の回路遮断器を作動させるのに必要なエネルギ
は、従来の回路遮断器に比べてはるかに少ない。
本発明は、高電圧及び中電圧回路遮断器に適用され
る。
[発明の効果] 上述したように本発明の中高電圧回路遮断器によれ
ば、回路遮断器における開放動作を補助する操作力を効
果的に付加すると同時に投入動作時の操作力を大幅に低
減させることができ、遮断器開閉操作のための駆動力を
小さくして駆動装置及び遮断器全体の小型軽量化あるい
は高速化を図り得、又、単純な機構で小電流から大電流
までの幅広い範囲の電流遮断を可能にする。
【図面の簡単な説明】
第1図は、閉鎖位置における本発明による回路遮断器の
軸方向半断面図、 第2図は、開放位置における回路遮断器の軸方向半断面
図、 第3図は、閉鎖操作時における回路遮断器の軸方向半断
面図である。 1……ケーシング、2……固定主接触子、3……固定ア
ーク接触子、4……管、 5……管、6……絶縁ノズル、8……固定金属部材、9
……シール、 10……径方向開口、11……スライダ、12……シール、13
……環状弁、 14……ピストン。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加圧絶縁ガスが充填された円筒形絶縁ケー
    シング(1)と、 固定主接触子(2)と、 固定アーク接触子(3、3A)と、 管状の吹付けピストン(11)と、 一端(4A)が可動アーク接触子を構成すると共に他端
    (4B)が操作部材に連結されており、内部空間(V3)を
    画定する管状部材(4)と、 一端(5A)が可動主接触子を構成すると共に吹付けノズ
    ル(6)を結合しており、前記吹付けピストン及び前記
    管状部材と協働して環状の吹付け空間(V1)を画定すべ
    く前記管状部材の一端側を同軸的に収容して該管状部材
    に固定された吹付けシリンダ(5)と、 電流遮断時に前記固定アーク接触子及び前記可動アーク
    接触子間に発生するアーク(20)による圧力上昇を利用
    して前記管状部材に駆動力を付加すべく該管状部材の外
    側に固定されており、断面積が前記吹付けピストンより
    も大きな駆動ピストン(14)と、 前記吹付けシリンダに摺動自在に収容されると共に前記
    吹付けピストンを移動自在に収容する第1の部分(8
    A)、及び前記駆動ピストンを摺動自在に収容する第2
    の部分(8B)を有しており、前記管状部材、前記吹付け
    ピストン及び前記駆動ピストンと協働して環状の駆動空
    間(V2)を画定する固定シリンダ(8)とを備えてお
    り、 前記固定シリンダが、該固定シリンダ外部の空間(V0)
    と前記駆動空間とを連通する径方向開口(10)を有して
    おり、 前記吹付けピストンは、前記吹付け空間と前記駆動空間
    との圧力差に応じて、前記径方向開口を閉鎖する位置と
    該径方向開口を開放する位置との間で選択的に移動自在
    である中高電圧回路遮断器。
  2. 【請求項2】前記駆動ピストン(14)は、前記駆動空間
    (V2)の圧力が操作部材側の圧力より高いときに閉鎖さ
    れる弁部材(16)を担持している請求項1に記載の中高
    電圧回路遮断器。
  3. 【請求項3】前記管状部材(4)は、他端(4B)が閉鎖
    されており、前記内部空間(V3)と前記駆動空間(V2)
    とを連通する大きな開口(15)を側壁に有している請求
    項1又は2に記載の中高電圧回路遮断器。
  4. 【請求項4】前記吹付けピストン(11)は、ガスが前記
    駆動空間(V2)から前記吹付け空間(V1)へのみ流れる
    のを許容する弁部材(13)を該吹付け空間側の一端に有
    している請求項1から3のいずれか一項に記載の中高電
    圧回路遮断器。
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AT (1) ATE102741T1 (ja)
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