JP3043399B2

JP3043399B2 - ハイブリッド中電圧遮断器

Info

Publication number: JP3043399B2
Application number: JP33691090A
Authority: JP
Inventors: ピーター、マルキン; ロジエ、ボローニェア‐モブル
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 2000-05-22
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: ES2071068T3; EP0433184A1; JPH03192622A; CA2031334C; DE69016967T2; FR2655766B1; EP0433184B1; CA2031334A1; US5155315A; FR2655766A1; ATE118643T1; DE69016967D1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、六ふっ化硫黄で満たした密閉されたエンク
ロージャと、このエンクロージャ中に配置された一対の
主接点と、このエンクロージャ中に配置され整列された
一対のアーク接点を含み、この主接点に平行に電気的に
接続された真空カートリッジと、主接点以後にアーク接
点を開き主接点以前にアーク接点を閉じるこれらの接点
の動作機構とを有する中電圧遮断器に関する。

［従来の技術および問題点］中電圧電流を遮断する２つの技法が通常用いられてい
るが、それは真空遮断および六ふっ化硫黄中における遮
断であるが、双方共長所と短所を持っている。真空エン
ベロープは多く連続して製造可能であるが、その遮断容
量は限られたものであり、複雑な人工的な手段によって
のみ改良され得る。六ふっ化硫黄中における遮断はより
簡単であるが、標準化が困難である。気体絶縁装置およ
び金属製エンクロージャを備えた中電圧設置物内におい
ては、真空エンベロープが、六ふっ化硫黄で満たされ、
さらに密閉されたエンクロージャ中にすでに位置付けさ
れていて、真空エンベロープは電流の割込みを実行し、
六ふっ化硫黄は設置物部品を絶縁する。

この従来の技術による並列配置によっては、これら２
つの技法の最大の長所が得られない。

従来技術による別の遮断器は、真空カートリッジ内に
収容されたアーク接点および、アーク接点と平行に接続
され六ふっ化硫黄で満たされたエンクロージャ内に収容
された主接点を有する。主接点はアーク接点の後に開
き、このようにしてアーク（電弧）の作用から防護さ
れ、大電流を流すことが可能である。真空カートリッジ
の動作及びその構造物は標準的なものである。

［発明の構成および作用］本発明の目的は、これら双方の技法の長所を真空中お
よび六ふっ化硫黄中において組合せることである。この
目的は、六フッ化硫黄が充填された密閉エンクロージャ
（10）と、前記密閉エンクロージャ（10）中に配置され
た二つの主接点（26、30）と、前記密閉エンクロージャ
（10）中に配置された真空カートリッジ（38）と、前記
真空カートリッジ（38）中に配置され、前記主接点（2
6、30）と並列に電気的に接続された一対のアーク接点
（46、48）であって、高抵抗材料から成るディスク形状
の接点部分（50）によって少なくとも部分的に寸法が確
定された、前記アーク接点（46、48）と、前記主接点
（26、30）が開いた後に前記アーク接点（46、48）を開
くため、また前記主接点（26、30）が閉じる前に前記ア
ーク接点（46、48）を閉じるために、前記主接点（26、
30）に機械的に接続された操作機構（54）と、前記真空
カートリッジ（38）内において、前記アーク接点（46、
48）の軸方向に磁場を発生するための磁場発生手段（7
0）と、少なくとも部分的に前記真空カートリッジ（3
8）の寸法を確定し、前記アーク接点（46、48）を同軸
状に取り囲む円筒状ハウジング（40）とを備え、前記円
筒状ハウジング（40）の軸方向長さが、六フッ化硫黄内
の前記円筒状ハウジング（40）の絶縁耐圧に対応するこ
とを特徴とする中間電圧電気回路遮断器によって達成さ
れる。

電流遮断は真空カートリッジ内で実行され、このカー
トリッジ内に収容されたアーク接点は、アークを形成す
ることなく開閉し、主接点を保護するという自身の通常
の役割を果たす。真空カートリッジは、それ以外の機能
を持たず、その寸法は、その軸方向の長さにおいて著し
いが、六ふっ化硫黄内におけるエンクロージャの絶縁耐
圧を保証する値にまで減少し、空気中における真空カー
トリッジにとって必要な値より明白に低い。カートリッ
ジの遮断容量は、アークを拡散させ特定の点におけるエ
ネルギーの集中を防止するアーク・ゾーンにおいて軸方
向の磁場を発生することによって増大する。この軸方向
の磁場は単一のコイルによって発生させることができる
が、その理由は、接点中に誘起された電流による漂遊磁
場が大幅に減衰、または、例えば耐火性の素材によって
できている接点の高い抵抗性によって無視されるほどに
減少するからである。このような材料を用いることによ
って、アークの作用に対する耐性が増加し、遮断に有利
となる。軸方向のアークの拡散磁場の耐火性の接点と、
六ふっ化硫黄で満たされたエンクロージャ内に収容され
たカートリッジとを組み合わせて用いることによって、
小さい単純な真空カートリッジでも高い遮断容量が確保
され、中電圧遮断器または主接点および気体絶縁装置を
備えた設置物が達成可能である。たった一つの真空カー
トリッジで総ての範囲にわたる遮断器をカバーすること
ができ、従って製造法の合理化が可能となる。

真空カートリッジは、セラミック素材またはガラスか
らできた円筒形のエンクロージャを有し、長所を持った
２つの金属の板によって密閉される。このカートリッジ
の軸方向の長さは、必要電圧および／またはエンクロー
ジャ内の六ふっ化硫黄の圧力によって確定され、通常は
15cm未満であり、この長さは標準の真空エンクロージャ
の長さに比べて著しく短い。

デイスク形状のアーク接点はタングステン、クローム
又はこれらの金属の合金からなっているが、他の耐火性
素材を用いることも可能である。アーク接点は、円筒形
のカートリッジ内に軸方向に沿って配置され、これら接
点のうち１つは摺動可能なように取り付けられ、従来技
術による方法におけるように、主接点より以前にアーク
接点を分離したり再度閉じたりする機構に接続されてい
る。

遮断ゾーン内における軸方向の磁場は、静止アーク接
点側に位置付けされた、カートリッジのそこ板に堅固に
一体化されたコイルを流れる電流によって生成される。
カートリッジと同軸であり平板化された形状のこのコイ
ルは、上記の底板に固定された導体によって形成するこ
とも、また肉厚部、すなわちカートリッジの内面上の底
板の厚さ内から切り取られた螺旋状の溝によって確定す
ることも可能である。このコイルは、アーク回路中のア
ーク接点に直列に接続され、主接点によって閉回路位置
中に分路される。電流は、主接点が分離するときにコイ
ル中でスイッチングされ、遮断を有利にする軸方向のア
ーク拡散磁場を発生させる。

本発明による遮断器は気体絶縁中電圧設置物に特に適
しており、３個の極ユニットを、アースをとった単一の
金属エンクロージャ内に収容できる。大気圧または圧縮
気圧にある六ふっ化硫黄によって絶縁されるが、この気
体は遮断アークによっては汚染されない傾向を持ってい
る。遮断部品は小さい寸法のカートリッジ中に収納さ
れ、これによって設置物全体の構造および設計が単純化
される。

他の長所および特徴は、非限定的な例のみとして与え
られ添付図面中に表示されている、本発明の図示された
実施例に対する以下の説明を読めばより一層明かになる
だろう。

［実施例］全図面において、中電圧遮断器は、密閉されたエンク
ロージャ10内に収容されており、このエンクロージャの
金属製または絶縁物の隔壁12は気体絶縁設置物もしくは
サブステーションの隔壁又は１個の極ユニットもしくは
３個の極ユニットの遮断器の隔壁であってもよい。第１
図に表示された極ユニットは、電流入力18および電流出
力20の導体の２つの密閉ブッシング14、16を有し、これ
らは、固定スピンドル32上の軸旋回的に取り付けられた
ナイフ刃形態で、それぞれエンクロージャ10の外部にお
いては接続パッド22によって、エンクロージャ内部にお
いては静止主接点26の支持体10および可動主接点30の指
示物28によって終端している。閉じた位置においては可
動主接点30は整列され、主回路を閉じるために静止主接
点26と接触しているときには、入力導体18、支持体24、
静止主接点26および可動主接点30、支持体28ならびに出
力導体20によって形成される。支持体24および28は、自
由端部が真空カートリッジ38の両側に位置しており、か
つ横方向に伸張しているアーム34および36によって伸張
されている。カートリッジ38の円筒形のハウジング40
は、その両端部において、各々が関連アーム34および36
の自由端部に機械的かつ電気的に接続されている金属製
の底板42および44によって密閉されている。カートリッ
ジの軸は、閉じた位置で整列されている主接点26および
30に対してかなり平行であり、延長された一対のアーク
接点46および48は、カートリッジ38内で同軸的に配置さ
れている。アーク接点は、その１つである46が静止し、
底板42と堅固に一体化されており、もう一方48は可動で
あり、これら個々がデイスク形状の接点部分50を持って
いる。可動アーク接点48は、自身が電気的に接続されて
いる底板44を、挿入されている密閉ジョイントによって
通過している。アーム34および36、底板42および44並び
に突接接点部分50を持ったアーク接点46および48は、主
接点26および30に平行に接続されている。

回転動作シャフト52は、壁12を通過し、その内部の端
に，一方を副連接棒56によって主ナイフの刃30に接続さ
れ他方を小さい棒58および開口部60によって可動接点48
に接続されているクランク54を持っている。開口部60中
には、小棒58内に、クランク54によって支持されたクラ
ンク・ピン62が摺動的に取り付けられており、これによ
ってスプリング64によって伸張されている不感走行リン
クを形成している。この機構は、遮断器が開く動作をす
るに従ってシャフト52の時計回り方向の回転によって指
令され、主可動接点30が最初に開き、アーク接点46およ
び48は、不感走行60,62（第２図）によって最初は閉じ
られたままである。主接点26および30を通じて流れた電
流が、主接点26および30にアークを発生させることなく
アーク回路中においてスイッチングされる。シャフト52
が継続して回転することによって、アーク接点46および
48が開き、最後に遮断器が開く。シャフト52の反転によ
って指令されて閉じる動作は最初にアーク接点46および
48を閉じ、次に主接点26および30を閉じる。

真空カートリッジ38の円筒形のハウジング40は、滑ら
かな外部表面を持ったセラミックまたはガラスからでき
ており、その軸方向の長さによってカートリッジ38の臨
界沿面距離が確定される。この軸方向の長さは電圧で測
定され、充分な絶縁耐圧を保証するが、この長さは空気
中に置かれたカートリッジの絶縁耐圧より著しく低い。
中電圧においては、この長さは15cmの近傍または以下で
あり、真空カートリッジ38の寸法が小さいのでそれを収
容することは容易である。

アーク接点46および48の接点部品50は、タングステ
ン、クローム又はこれら金属の合金からできていて、ア
ーク耐圧を高くしている。これらの素材の高い抵抗率は
短所とはならないが、その理由は永久電流は主接点26お
よび30によって賄われるからである。かえって、この高
い抵抗率は、接点部品50中に誘導される電流を軽減する
ことによって著しい長所をなしている。

第３図および第４図をより特定的に参照すると、静止
アーク接点46側に配置されている底板42は、カートリッ
ジ38に対する自身の内面66上に、螺旋溝68の底部からほ
んの少し離れている溝68の形状で深い海渠を提示してい
ることがわかる。溝68は平坦コイル70を収納している
が、このコイルの内部巻線72はアーク接点46に接続さ
れ、その外部末期線74はアーム34に接続されている。ア
ーム34から入力された電流はそのほとんどがコイル70を
流れ、底板42を流れる電流は極わずかであり、これによ
って、これらの接点部品50が分離するときにアークが誘
起される接点部品50のゾーンに軸方向の磁場が発生す
る。この軸方向の磁場によってアークが確実に拡散さ
れ、これによって高い遮断容量を得ることができる。接
点部品50中に誘導された電流による漂遊磁場は大幅に減
衰するが、その理由は、耐火性の素材でできている接点
部品50の高い抵抗値によってこれら誘導電流の強度自体
が制限されるからである。高い遮断容量を持った小型の
真空カートリッジはこのようにして、非常に単純な手段
で達成することが可能である。真空カートリッジ38は当
然、ハウジング40の保護シールド（提示されていない）
を有することが可能であるが、静止アーク接点46側にあ
るシールドはコイル70の外部巻線74によって置き換えた
方が有利である。コイル70は、必ずしも底板42の肉厚部
から形成されることはなく、適当な手段を用いることに
よって、底板42に固定された螺旋状の導体によって形成
してもよい。この実施例は、カートリッジ38の底板42お
よび44が絶縁性のものである限りは必須である。

遮断器の全範囲にわたって使用可能な真空カートリッ
ジを達成することは利点であるが、その理由は、カート
リッジの特徴が遮断器の特徴に適合するように完全に適
用されれば、寸法および費用の増加は制限されるからで
ある。遮断とアークをそれぞれ分離した密閉エンクロー
ジャの中に配置するようにすれば、いかなるアークの伝
播も絶縁気体の汚染もこれによって避けることができる
ので、金属被覆のサブステーション又は他の気体絶縁設
置物にとって特に望ましいものとなる。アーク接点46お
よび48並びに主接点26および30を平行に、より特定的に
は上述したように配列すれば、高速電流スイッチングに
とって有利であるが、他の配列も用いることが可能であ
り、遮断器のアーキテクチャも異なったものになり得
る。密閉されたエンクロージャ10中に収容されていて、
遮断器が開いた後で動作シャフト52によって起動される
アース装置を統合することが可能である。主接点26およ
び30並びに動作機構は当然、本発明の範囲から逸脱する
ことなく、別様に達成可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による閉じた位置における、軸方向の略
断面図、第２図は遮断器の開かれるところを示した、第
１図に対する類似図、第３図は第１図の詳細を高い倍率
で示した、第４図における線III−IIIで示した断面図、
第４図は第３図に示す底板の底面図である。 10……エンクロージャ、12……絶縁壁、14……ブッシン
グ、16……ブッシング、22……接続パッド、24……支持
体、32……固定スピンドル、44……底板、50……接触部
品、54……クランク、60……開口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭57−134825（ＪＰ，Ａ) 特開平１−128326（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−181218（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−86238（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 33/66 H01H 33/18 H02B 13/02 H02B 13/035 - 13/045

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】中間電圧電気回路遮断器において、六フッ化硫黄が充填された密閉エンクロージャ（10）
と、前記密閉エンクロージャ（10）中に配置された二つの主
接点（26、30）と、前記密閉エンクロージャ（10）中に配置された真空カー
トリッジ（38）と、前記真空カートリッジ（38）中に配置され、前記主接点
（26、30）と並列に電気的に接続された一対のアーク接
点（46、48）であって、高抵抗材料から成るディスク形
状の接点部分（50）によって少なくとも部分的に寸法が
確定された、前記アーク接点（46、48）と、前記主接点（26、30）が開いた後に前記アーク接点（4
6、48）を開くため、また前記主接点（26、30）が閉じ
る前に前記アーク接点（46、48）を閉じるために、前記
主接点（26、30）に機械的に接続された操作機構（54）
と、前記真空カートリッジ（38）内において、前記アーク接
点（46、48）の軸方向に磁場を発生するための磁場発生
手段（70）と、少なくとも部分的に前記真空カートリッジ（38）の寸法
を確定し、前記アーク接点（46、48）を同軸状に取り囲
む円筒状ハウジング（40）と、を備え、前記円筒状ハウジング（40）の軸方向長さが、六フッ化
硫黄内の前記円筒状ハウジング（40）の絶縁耐圧に対応
することを特徴とする中間電圧電気回路遮断器。
【請求項２】前記真空カートリッジ（38）は、前記円筒
状ハウジング（40）の対向する端部を密閉するために、
前記円筒状のハウジング（40）の対向する端部に配置さ
れた金属製の底板（42、44）をさらに備えることを特徴
とする請求項１記載の遮断器。
【請求項３】前記高抵抗材料は、タングステン、クロ
ム、又はこれらの合金から成る群から選択される耐火性
材料であることを特徴とする請求項１記載の遮断器。
【請求項４】前記アーク接点（46、48）は、摺動により
可動するアーク接点（48）と、前記真空カートリッジ
（38）中に軸方向に搭載された静止接点（46）とを有
し、前記真空カートリッジ（38）の前記底板（42）は、前記
静止接点（46）に隣接して配置され、前記磁場発生手段（70）は、前記底板（42）に隣接する
コイルにより寸法が確定され、前記円筒状ハウジング
（40）に対して同軸であり、前記アーク接点（46、48）
に直列に電気的に接続されていることを特徴とする請求
項２記載の遮断器。
【請求項５】前記コイルは、前記底板（42）の厚さ内に
切られた螺旋状の溝の中に収納された巻線（70）を有す
ることを特徴とする請求項４記載の遮断器。
【請求項６】前記コイルは、前記底板（42）の内部表面
に固定された巻線を有することを特徴とする請求項４記
載の遮断器。