JP2779055B2

JP2779055B2 - 接点装置

Info

Publication number: JP2779055B2
Application number: JP2272637A
Authority: JP
Inventors: 毅米沢; 敏昭吉積
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JPH04147527A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、例えば主接点の投入前に抵抗を主接点に
並列に入れる投入抵抗装置付遮断器の抵抗接点などに用
いられる接点装置に関するものである。

〔従来の技術〕

まず、投入抵抗装置付遮断器について説明する。一般
に高電圧大容量の遮断器においては、無負荷送電線路遮
断時に線路に電荷が残留し、この残留電荷のある線路を
遮断器で投入する場合回路電圧の数倍に至る過電圧を発
生することもある。従って、遮断器の投入時にこの過電
圧を抑制する必要があり、このために遮断器の主接点の
投入前にこの主接点に抵抗を並列に入れる抵抗接点を有
する遮断器が考えられている。

第７図は例えば特公昭61−49770号公報に示された従
来の投入抵抗装置付遮断器の回路を示すものであり、主
接点S₁に接点装置としての抵抗接点S₂が抵抗Ｒを介して
並列に接続されている。第８図に示すように、主接点S₁
および抵抗接点S₂とも開路した状態（開）において投入
指令が与えられると、まず抵抗接点S₂が時刻ａで閉路し
（閉）、それから時間T₁だけ経過した時刻ｂで主接点S₁
が閉路するようになっている。この場合、抵抗Ｒの値は
例えば国内の電圧500KV系統の遮断器においては、１相
当り500Ω〜1000Ωが適当であり、T₁の値は約0.5サイク
ル程度が適当であり、このような数値に設定すれば無負
荷送電線路の投入時の過電圧倍数は1.7以下に押えられ
ると言われている。

一方、遮断時には、抵抗接点S₂が主接点S₁に先行して
第９図に示すように時刻ｃで開路し、その後主接点S₁が
時間T₂だけ遅れて時刻ｄで開路する。

第10図および第11図は例えば特公昭62−17815号公報
に示されたものと同様の従来の投入抵抗装置付遮断器の
断面図であり、第11図は第10図の右方から見た図であ
る。図において、（１）は投入抵抗装置付遮断器の可動
側を支える可動側取付板、（２）はこの可動側取付板
（１）に対向して設けられ固定側を支える、固定側取付
板で、これ等は絶縁支持物（図示せず）によって極間の
距離が保たれた状態で容器（３）内に絶縁されて固定さ
れている。（1a）は可動側取付板（１）の周囲に設けら
れ対地絶縁性能を保つための可動側シールド、（2a）は
固定側取付板（２）の周囲に設けられ対地絶縁性能を保
つための固定側シールドである。

（４）は主接点S₁の一構成をなす可動部で、ノズル
（4a）、可動アークコンタクト（4b）、パッファシリン
ダ（4c）およびパッファシリンダ（4c）の先端部に形成
された可動主コンタクト（4d）から構成されている。
（５）は可動部（４）とともに主接点S₁の一構成をなす
固定部で、固定主コンタクト（5a）、固定アークコンタ
クト（5b）および固定側シールド（5c）から構成されて
いる。（６）はパッファシリンダ（4c）の外周面に当接
する可動集電コンタクト、（７）はパッファシリンダ
（4c）の内部を摺動自在に往復動するピストン、（８）
は可動主コンタクト（4d）が可動アークコンタクト（4
b）を介して固着されたロッド、（19）は固定部（５）
を支持する支持軸である。

（９）はロッド（８）に連設された支持レバー、（1
0）は支持レバー（９）に取付けられた可動接点、（5
0）は固定接点、（12）はケーシング（13）内に摺動自
在に保持され背後からのばね（14）で常に付勢された固
定接点可動部、（11）は可動接点（10）の周囲に設けら
れた通電路を確保するための第１の集電子、（18）は固
定接点可動部（12）の周囲に設けられた通電路を確保す
るための第２の集電子である。（13a）は固定側取付板
（２）の開口部（2b）に第１、第２の絶縁台（15）、
（16）を介して取付けられた円筒状の筒体、（13b）は
筒体（13a）の軸線方向に対して直角方向に突設された
板状の支持板、（13c）は支持板（13b）と略Ｔ字状とな
る位置に突設された板状の第１の連結導体で、（13a）
〜（13c）によりケーシング（13）を構成している。ま
た、（12）〜（14）で固定接点（50）を構成するととも
に、（10）と（50）で抵抗接点S₂を構成している。

（23）は第１の連結導体（13c）の一端と第２の連結
導体（20）の一端とで挾持された第１の抵抗体、（24）
は第２の連結導体（20）の他端と第３の連結導体（22）
の一端とで挾持された第２の抵抗体、（25）は第３の連
結導体（22）の他端と第４の連結導体（21）の一端とで
挾持された第３の抵抗体、（26）は第４の連結導体（2
1）の他端と固定側取付板（２）とで挾持された第４の
抵抗体、（17）は第３の連結導体（22）を支える第３の
絶縁台、（27）は第１の連結導体（13c）を支える第４
の絶縁台である。

上記のように構成された投入抵抗装置付遮断器では、
ロッド（８）を矢印Ａ方向に移動させることにより、そ
れにパッファシリンダ（4c）が連動し可動主コンタクト
（4d）が固定主コンタクト（5a）と接触する。そして、
電流は可動側取付板（１）→可動側集電コンタクト
（６）→パッファシリンダ（4c）→可動主コンタクト
（4d）→固定主コンタクト（5a）→固定側取付板（２）
の順序で流れる。

一方、上記主接点S₁の投入動作に連動して第８図に示
したタイミングで抵抗接点S₂において、可動接点（10）
と固定接点可動部（12）が接触し、電流は可動側取付板
（１）→第１の集電子（11）→可動接点（10）→固定接
点可動部（12）→第２の集電子（18）→筒体（13a）→
第１の連結導体（13c）→第１の抵抗体（23）→第２の
連結導体（20）→第２の抵抗体（24）→第３の連結導体
（22）→第３の抵抗体（25）→第４の連結導体（21）→
第４の抵抗体（26）→固定側取付板（２）の順序で流れ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の接点装置は以上のように構成されているので、
投入抵抗装置付遮断器の抵抗接点を例にとると、下記の
ような問題点があった。まず、投入動作において、接点
装置、つまり抵抗接点S₂は主接点S₁に先立って閉路す
る。投入動作終了近くで主接点S₁の可動部および抵抗接
点S₂の可動接点は、図示されない操作装置に備えられた
緩衝装置により負の加速度が与えられ、急速に減速し静
止する。また、抵抗接点S₂の固定接点可動部の緩衝はば
ねにより行う。ところで遮断動作時に抵抗接点S₂を主接
点S₁に先行して開路させるために、固定接点可動部の動
きは可動接点の動きよりも遅れる必要がある。その関係
上、上記ばねのばね定数を大きくすることができず、し
かも、このばね以外に緩衝効果を持つものが設けられて
いないので、投入動作において固定接点可動部はばねが
密着するまでオーバーストロークし、金属間の機械的衝
突によってその動きが規制される。その結果、固定接点
可動部、ケーシング、絶縁台などに大きな衝撃力が加わ
り、その対策として固定接点の構成部品と支持部品を強
固なものにする必要がある。

次に遮断動作では、遮断動作開始とともに固定接点可
動部は上記ばねによって可動接点側へ移動する。このと
きの復帰速度は、例えば550KVクラスの遮断器で要求さ
れる高速再閉路責務の開路・閉路間の最小時間0.3秒未
満で抵抗接点閉路以前の位置に復帰する必要があるた
め、最終復帰位置付近で固定接点可動部の速度は0.5〜1
m/s程度となる（因みに、ばね荷重一定の等加速度運動
としてストローク100mmを0.3秒で移動したとすると最終
速度は0.66m/sとなる）。第10図、第11図の従来例では
上記最終復帰速度が、固定接点可動部と第２の集電子の
衝突によって零となるため、固定接点可動部や第２の集
電子などの固定接点構成部品および第１、第２の絶縁台
などの固定接点支持部品に大きな衝撃力が加わり、その
対策としてこれらの部品を強化なものにする必要があ
る。

上記の機械的強度の必要性から、固定接点部分が大形
化し、他の部分との絶縁性能を保ちながらこれを収納す
る容器も大形化して遮断器が高価なものになるなどの問
題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、小形、安価で機械的信頼性の高い接点装置
を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る接点装置は、固定接点とこの固定接点
と接離する可動接点を備え、固定接点は、固定部に固定
され、側面の長さ方向の中間位置に通気口を有する有低
円筒状のピストンと、このピストンの外周に摺動可能に
嵌め込まれ、内周とピストンとの間に第１の空間を形成
する有低円筒状の固定接点可動部と、この固定接点可動
部を外側から摺動可能に支持する支持体と、固定接点可
動部をピストンから離脱する向きに付勢するばねとを備
えたものであり、ピストンの通気口は、投入動作時の初
期段階においては第１の空間が封止状態であり、固定接
点可動部の端部が中間位置に来たときに第１の空間とピ
ストンの内径部に形成された外部空間と連通する第２の
空間が連通し、固定接点可動部の端部と支持体の内径お
よび底部とピストンの外周とに囲まれた第３の空間が封
止される位置に設けられているものである。

〔作用〕

この発明における接点装置は、固定接点可動部とピス
トンとで形成される空間が、投入動作時には圧縮されて
圧力上昇し、また、遮断動作時には上記空間が膨張して
圧力低下し、ともに固定接点可動部に対する制動力が働
き、緩衝効果が生じる。また投入動作完了時には上記空
間が通気口を介して外部と連通するので、“CO"動作を
支障なく行うことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の一実施例による接点装置を示す断面図
であり、投入抵抗付遮断器の抵抗接点の場合について示
す。図示外の部分は第10図、第11図の場合と同様になっ
ている。また、回路および開閉動作順序は第７図ないし
第９図と同様になっている。図において、（15）、（1
6）、（23）は第10図、第11図の場合と同様になってい
るので説明を省略する。（31）は抵抗接点Ｓの固定接
点、（32）は有底円筒状のピストン、（33）はピストン
（32）の側面の長さ方向の中間位置に形成された通気
口、（34）は有底円筒状の固定接点可動部で、ピストン
（32）の外側に摺動可能にはめ込まれている。（35）は
固定接点可動部（34）とピストン（32）により固定接点
可動部（34）の内部に形成された第１の空間で、固定接
点可動部（34）の、図において左右方向の位置が変化す
ることにより、第１の空間（35）が通気口（33）を通じ
てピストン（32）内の第２の空間（36）と連通したり、
閉塞されたりするようになっている。（37）は固定接点
可動部（34）を外側から摺動可能に支持する支持体であ
るケーシング、（38）はケーシング（37）に設けられた
孔で、第２の空間（36）と外部の空間（ただし遮断器
内）とを連通させている。（39）は固定接点可動部（3
4）とケーシング（37）の間に設けられて両者間の通電
を行う第２の集電子、（40）は第１の空間（35）内に設
けられた復帰ばねで、固定接点可動部（34）をピストン
（32）から離脱する向きに、つまり図において左方へ押
圧する。以上の（32）、（34）、（37）、（39）、（4
0）で固定接点（31）を構成するとともに、固定接点（3
1）と図示外の可動接点で抵抗接点S₂を構成している。
（41）は固定接点可動部（34）のケーシング（37）と摺
動する固定接点可動部端面、（42）は固定接点可動部
（41）、ケーシング（37）の内径および底部とピストン
（32）の外周に囲まれた第３の空間である。

次に動作について説明する。第２図は第１図に示され
た抵抗接点S₂の投入動作を示す説明図であり、遮断状態
から投入最終状態に至るまでの過程を同図（ａ）〜
（ｃ）の順に示す。併せて、接点の入切の状態も回路記
号を用いて示す。

また、第３図は投入動作時の各部の状態を示すグラフ
であり、同図（ａ）は主接点S₁の開閉状態、（ｂ）は主
接点の可動部の行程、（ｃ）は抵抗接点S₂の開閉状態、
（ｄ）は抵抗接点の固定接点可動部の行程、（ｅ）は第
１の空間内の圧力をそれぞれ示す。ただし、P₀は遮断器
封入圧力を表わす。

第２図（ａ）の遮断状態から遮断器投入指令により、
可動接点（10）が図示外の可動主コンタクトとともに、
図において右方向へ移動を開始する。可動接点（10）と
固定接点可動部（34）との先端間距離ｇを可動接点（1
0）が移動した時点（t₁）で同図（ｂ）のように抵抗接
点S₂は閉路状態となり、固定接点可動部（34）が可動接
点（10）に押されて、図において右方へ移動を開始す
る。このとき、可動接点（10）には復帰ばね（40）によ
る力、および第１の空間（35）内の圧力上昇値にピスト
ン（32）の受圧面積を乗じた力が作用して制動力が働
く。固定接点可動部（34）が更に右方へ移動して同図
（ｃ）のように摺動部（41）が通気口（33）を通過する
と、第１の空間（35）は通気口（33）を通じてピストン
（32）内の第２の空間（36）とを連通し、更にケーシン
グ（37）の孔（38）を通じて外部と連通してガスが矢印
（45）のように流出し、これにより第１の空間（35）内
の圧力は低下し、さらに移動すると、固定接点可動部
（34）の端面（41）とケーシング（37）の内径および底
面とピストン（32）の外周とに囲まれた第３の空間（4
2）が封止され、投入動作の完了近くになるにしたがっ
て第３の空間（42）の圧力が上昇し、可動コンタクト
（10）、図示されていない可動主コンタクトおよび固定
接点可動部（34）は、第３の空間（42）の圧力上昇と図
示されていない操作装置部に設けられた緩衝装置により
徐々に速度を減じ機械的な衝突を生じることなく投入最
終位置に至る。

次に遮断動作について説明する。第４図は第１図に示
された抵抗接点S₂の遮断動作の説明図であり、投入状態
から遮断状態に至るまでの過程を同図（ａ）〜（ｄ）の
順に示し、併せて接点の入切の状態を回路記号で示す。
また第５図は遮断動作時の各部の状態を示すグラフであ
り、同図（ａ）は主接点S₁の開閉状態、（ｂ）は主接点
の可動部の行程、（ｃ）は抵抗接点S₂の開閉状態、
（ｄ）は抵抗接点の固定接点可動部の行程、（ｅ）は第
１の空間（35）内の圧力をそれぞれ示す。第４図（ａ）
の投入状態から、遮断器遮断指令により同図（ｂ）のよ
うに可動接点（10）と図示外の可動主コンタクトが図に
おいて左方へ移動を開始し、抵抗接点S₂が主接点S₁に先
立って開路する。このとき、固定接点可動部（34）は復
帰ばね（40）の力により初速零から徐々に速度を増し左
方へ移動する。固定接点可動部（34）の復帰動作初期に
おいては、第１の空間（35）が通過口（33）を介して外
部空間と連通しており、その圧力低下は通気口（33）や
支持体（37）に設けられた穴（38）の絞り効果によって
第１の空間（35）へのガス流入量が制限されの、圧力の
低下量は小さく、また封止されている第３の空間（42）
の減圧によって固定接点可動部（34）の速度は抑制され
て左方へ移動する。第５図の時刻t₂で第４図（ｃ）のよ
うに固定接点可動部（34）端面（41）が通気口（33）に
達すると、第３の空間（42）の外部空間と連通し、第１
の空間（35）は閉塞されて外部空間からのガスの供給が
なくなる。このように動作することにより、遮断動作の
初期においては、第３の空間（42）の減圧と第１の空間
（35）の減圧の双方の減圧制動によって固定接点可動部
（34）はゆっくりした速度で移動し、可動接点（10）と
の開離距離が確実に確保できる。最終復帰位置近くでは
第１の空間（35）の減圧によって制動され最終復帰位置
での固定接点可動部（34）とケーシング（37）との衝突
が回避される。なお、その後第１の空間（35）内の圧力
は、固定接点可動部（34）の端面（41）ピストン（32）
の隙間から流入するガスによって徐々に遮断器封入圧力
P0にもどる。

仮に、ピストン（32）に通気口（33）を設けなかった
場合を考えると、投入動作時に第１の空間（35）内の圧
力を第３図（ｅ）に示した値以上に高めることができ、
従ってこれによる固定接点可動部（34）に対する制動効
果を大きくすることができる。しかし、そのようにすれ
ば遮断器の性能上次のような不具合を生じる。すなわち
遮断器は電力用遮断器の規格で要求される“CO"動作
（閉路動作に引き続き、猶予なく開路動作を行うこと）
の“O"動作においても所定の遮断性能を有さなければな
らないが、もし通気口（33）を設けずに閉極直後の第１
の空間（35）内圧力が非常に高い状態で“O"動作を開始
すると、固定接点可動部（34）は復帰ばね（40）の力と
第１の空間（35）内の大きな圧力上昇による力とが加わ
った力で決まる速度で復帰し、大きな復帰速度となる。
本来、抵抗接点S₂は遮断能力を有せず、主接点S₁に先立
って開離して主接点S₁で電流を遮断し、そのときは抵抗
接点S₂の開離距離、即ち可動接点（10）と固定接点可動
部（34）の間の距離が十分大きくなっていて極間に加わ
る過渡回復電圧に耐えるように構成されている。しかる
に、上記のように固定接点可動部（34）の復帰が速すぎ
ると、抵抗接点S₂の開離距離が不足して電流遮断後の過
渡回復電圧に耐えられなくなるものである。なお、上記
実施例では、遮断動作の初期段階で第３の空間（42）の
減圧による固定接点可動部（34）の速度の抑制効果と、
最終段階における第１の空間（35）の緩衝効果によっ
て、各部に衝突が発生することなく円滑に動作させるこ
とができるが、さらに第４図（ａ）に示した第４の空間
（43）の封止状態を密にすることにより、遮断動作時の
圧力上昇により遮断動作の最終復帰位置での緩衝作用が
よくなりより円滑に動作する。

また、第６図に示すようにピストン（32）の底部に連
通口（44）を設けて遮断動作時の第１の空間（35）への
ガスの供給を調整することにより、固定接点可動部（3
4）の復帰動作の速度を適正にすることができる。更
に、同図に示すように、固定接点可動部（34）の移動方
向に異なる複数の位置で、ピストン（32）の側面に通気
口（33）を設けてもよく、第１の空間（35）内の圧力変
化を自在に制御でき、これにより固定接点可動部（34）
の動作特性を任意に制御することが可能となる。

また、上記実施例では投入抵抗付遮断器の抵抗接点に
ついて説明したが、高速で開閉を行う他の接点装置、例
えば断路器等にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明は、固定接点を、固定部に固
定され、側面の長さ方向の中間位置に通気口を有する有
底円筒状のピストンと、このピストンの外周に摺動可能
に嵌め込まれ、内周とピストンとの間に第１の空間を形
成する有底円筒状の固定接点可動部と、固定接点可動部
をピストから離脱する向きに付勢するばねとで構成し、
ピストンの通気口は、投入動作時の初期段階においては
第１の空間が封止状態であり、固定接点可動部の端部が
中間位置に来たときに第１の空間とピストンの内径部に
形成された外部空間と連通する第２の空間とが連通し、
固定接点可動部の端部と支持体の内径および底部と上記
ピストンの外周とに囲まれた第３の空間が封止される位
置に設けたので、投入動作時は、可動コンタクト、可動
主コンタクトおよび固定接点可動部は、図示されていな
い可動主コンタクトに連結された図示されていない操作
装置部に設けられた緩衝装置と第３の空間の圧力上昇に
よって固定接点可動部が徐々に減速して各部が機械的に
衝突することなく投入される。また、遮断動作の初期段
階で第３の空間の減圧による固定接点可動部の速度の抑
制効果と、最終段階における第１の空間の圧力上昇によ
る緩衝効果によって、固定接点可動部の衝突が回避さ
れ、投入動作、遮断動作を円滑に行わせることができ
る。さらに、ピストンの底部に連通口を設けて、遮断動
作時の第１の空間へのガスの供給を調整するようにする
と、固定接点可動部の復帰動作の速度を適正にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による接点装置としての抵
抗接点を示す断面図、第２図は第１図の抵抗接点の投入
動作の説明図、第３図は第１図の抵抗接点の投入動作時
の各部の状態を示すグラフ、第４図は第１図の抵抗接点
の遮断動作の説明図、第５図は第１図の抵抗接点の遮断
動作時の各部の状態を示すグラフ、第６図はこの発明の
他の実施例による接点装置としての抵抗接点を示す断面
図、第７図は従来の接点装置としての抵抗接点を備えた
投入抵抗装置付遮断器の回路図、第８図、第９図は第７
図の投入抵抗装置付遮断器のそれぞれ投入時、遮断時の
接点の状態を示す説明図、第10図、第11図は従来の投入
抵抗装置付遮断器を示す断面図である。図において、（31）は固定接点、（32）はピストン、
（33）は通気口、（34）は固定接点可動部、（35）は第
１の空間、（37）はケーシング、（40）は復帰ばねであ
る。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

フロントページの続き (56)参考文献実開平２−65848（ＪＰ，Ｕ) 特公昭61−49770（ＪＰ，Ｂ２) 特許庁編、社団法人発明協会発行「技術動向シリーズ特許からみた機械要素便覧軸・軸受・ばね・緩衝」昭和57年２月１日発行Ｐ1001 ＦＩＧ4404，4406

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固定接点、および固定接点と接離する可動
接点を備えた接点装置であって、上記固定接点は、固定
部に固定され、側面の長さ方向の中間位置に通気口を有
する有底円筒状のピストンと、このピストンの外周に摺
動可能に嵌め込まれ、内周と上記ピストンとの間に第１
の空間を形成する有底円筒状の固定接点可動部と、この
固定接点可動部を外側から摺動可能に支持する支持体
と、上記固定接点可動部を上記ピストンから離脱する向
きに付勢するばねとを備え、上記ピストンの通気口は、
投入動作時の初期段階においては、上記第１の空間が封
止状態であり、上記固定接点可動部の端部が中間位置に
きたときに上記第１の空間は上記ピストンの内径部に形
成された外部空間と連通する第２の空間に連通し、上記
固定接点可動部の端部と上記支持体の内径および底部と
上記ピストンの外周とに囲まれた第３の空間が封止され
る位置に設けられていることを特徴とする接点装置。