JP3655959B2

JP3655959B2 - 高速度三相遮断器

Info

Publication number: JP3655959B2
Application number: JP33452495A
Authority: JP
Inventors: 征紀辻; 公一 ▲はま▼野; 武宏相川; 征範菊地
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd; Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: JPH09180600A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、三相三台の真空バルブのそれぞれに電磁反発装置が付加され、開極時間の非常に短い三相一括形の交流遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空バルブの開極時間を極端に短くするために、その可動軸に電磁反発装置の反発力を付加させて開極駆動させることが従来から行われている。
図５は、従来の高速度三相遮断器の開極メカニズムを説明する原理図である。開閉部を内蔵した真空バルブ１から可動軸３Ａと固定軸３Ｂとが引き出され、それぞれ主回路端子４Ａ，４Ｂに接続されている。可動軸３Ａの上端部は、絶縁連結軸５に連結され、絶縁連結軸５は、さらに、変換レバー６を介して操作ロッド７に連結されている。操作ロッド７の反変換レバー６側は、また、もう一つの変換レバー８に接続されている。変換レバー８の右端は、レバー１０の上端と係合するとともに、変換レバー８の途中を貫通するピン８Ｂに引張ばね９の一方端が引っ掛けられている。引張ばね９の他方端は、固定端９Ａに固定され、変換レバー８を時計方向に回動するように常時付勢させている。すなわち、絶縁連結軸５から変換レバー８まではリンク機構を構成し、引張ばね９を備えた操作部２３がこのリンク機構を介して真空バルブ１を開極駆動させている。
【０００３】
また、図５において、短絡板４０と電磁コイル４９とを絶縁連結軸５に貫通させて構成された電磁反発装置７０が付加されている。一方、レバー１０の下端に対向して引外し棒１１が配され、この引外し棒１１を左方に駆動させる引外しコイル２０が設けられている。図の上部には、電磁コイル４９および引外しコイル２０を励磁するための制御電源１２が示されている。制御電源１２のコンデンサ１６は直流電源１７によって充電され、コンデンサ１６の両端はサイリスタ１５を介して電磁コイル４９の両端にそれぞれ接続されている。また、直流電源１３の両端もサイリスタ１４を介して引外しコイル２０の両端にそれぞれ接続されている。
【０００４】
図６は、図５の装置の構成を示す要部拡大断面図である。真空バルブ１が、絶縁筒１Ｄを備え、絶縁筒１Ｄ両端に蓋１Ａ，１Ｂを被せることによって真空容器を形成している。この真空容器内に可動接触子２Ａと固定接触子２Ｂとが互いに開閉可能に対向し開閉部を形成している。可動接触子２Ａおよび固定接触子２Ｂは、それぞれ真空容器内で可動軸３Ａおよび固定軸３Ｂの一方端に接合され、この可動軸３Ａの他方端は、ベローズ１Ｃを介して外部へ可動的に引き出されている。一方、固定軸３Ｂの他方端は、蓋１Ｂに固定され外部へ固定的に引き出されている。また、電磁反発装置７０の電磁コイル４９は固定部５４に支持され、留め金具４３は絶縁連結軸５を貫通するピン５０によって絶縁連結軸５に固定されている。短絡板４０が留め金具４３と電磁コイル４９との間に介装され、絶縁連結軸５の軸方向に移動自由である。さらに、短絡板４０と留め金具４３との間には圧縮ばね７１が介装され、短絡板４０が電磁コイル４９側へ常時押圧されている。
【０００５】
また、図６において、絶縁連結軸５の上端部は、ピン５Ａを介して変換レバー６に連結され、変換レバー６の右端部は、ピン７Ｂを介して操作ロッド７に連結されている。操作ロッド７の下端部は、図示されていない操作部に連結されている。変換レバー６は、固定ピン６Ａを支点にして回動可能である。操作ロッド７は、その軸方向に長い長穴７Ａ内にピン７Ｂを貫通させてなり、操作ロッド７の上部に圧縮性のワイプばね２７が配されている。下部のばね受け３０は操作ロッド７に固定され、上部のばね受け２８は操作ロッド７に軸方向移動自由に支持されている。ばね受け２８と３０との間に介装されたワイプばね２７は、ばね受け２８を介して変換レバー６を押し上げ、その変換レバー６を反時計方向に回動するように常時付勢させている。これによって、絶縁連結軸５を押し下げ、可動接触子２Ａと固定接触子２Ｂとの閉極時における接触圧力を常時一定に保っている。また、可動軸３Ａが、フレキシブル導体２５を介して主回路端子４Ａに接続されている。これによって、可動軸３Ａの開閉時の動きが主回路端子４Ａへ伝わるのを抑えている。
【０００６】
図５に戻り、この装置の開極メカニズムを説明する。サイリスタ１４，１５のゲートにそれぞれ開極信号２１，２２を同時に注入してサイリスタ１４，１５をともに点弧させる。サイリスタ１４の点弧によって直流電源１３から電流が流れ、引外しコイル２０が励磁される。この励磁によって、引外し棒１１が左方に飛び出してレバー１０の下端に当たる。これによって、レバー１０が固定ピン１０Ａを中心にして時計方向に回動するので、変換レバー８の右端とレバー１０の上端との係合が外れる。それにつれて、引張ばね９が変換レバー８をピン８Ｂのところから下方に引っ張るので、変換レバー８も固定ピン８Ａを中心にして時計方向に回動する。それに伴い、操作ロッド７が下がるので、変換レバー６が固定ピン６Ａを中心にして時計方向に回動する。これによって、可動軸３Ａが上がるので、真空バルブ１が開極する。
【０００７】
一方、サイリスタ１５の点弧によってコンデンサ１６に蓄えられていた電荷が流れ出し、電磁コイル４９が励磁される。この電流によって形成される磁界を打ち消そうとして短絡板４０内に渦電流が発生する。この渦電流は、電磁コイル４９に流れる電流とは逆の方向に、かつ短絡板４０の中を絶縁連結軸５を巻回するように流れる。そのために、渦電流が流れると、電磁コイル４９と短絡板４０とが互いに電磁反発し合う。その場合、電磁コイル４９は、図６で示された固定部５４によって固定されているので、短絡板４０が留め金具４３に当たり絶縁連結軸５を上方へ押し上げる。
【０００８】
図５において、真空バルブ１の開極時に、操作部２３の駆動力に電磁反発装置７０の反発力が加わるので、真空バルブ１の開極時間が非常に短くなる。真空バルブ１の開極時間は、電磁反発装置７０がないときは２０ｍｓ程度であったものが、電磁反発装置７０の付加によってその開極時間が１ｍｓ程度に短縮される。主回路を高速に遮断することが可能なので、電磁反発装置７０の付加された遮断器を高速度三相遮断器と言っている。なお、図６の圧縮ばね７１は、短絡板４０と電磁コイル４９との間にできるだけ隙間が出来ないようにするためのものである。ここに隙間が介在すると、渦電流の発生が制限され電磁反発力が弱くなる。一方、短絡板４０と留め金具４３との間には隙間Ｇが介在していた方がよい。その理由は、真空バルブ１が開閉を重ね、固定接触子２Ｂや可動接触子２Ａが多少消耗しても隙間Ｇがその消耗分を補償するので、通電時における固定接触子２Ｂと可動接触子２Ａとの接触状態が常に良好に保たれる。
【０００９】
図７は、従来の異なる高速度三相遮断器の開極メカニズムを説明する原理図である。電磁反発装置７０が、操作ロッド７２の上部に取り付けられている。すなわち、操作ロッド７２に留め金具４３が固定され、この留め金具４３の上部に短絡板４０と電磁コイル４９とが配されている。すなわち、短絡板４０の上面に対向して電磁コイル４９が配されている。その他の構成は、図５のそれと同じである。電磁反発装置７０の詳細構成も図６のものと同じであるが、その方向が逆になっているに過ぎない。真空バルブ１の開極時に、図５の装置では電磁反発装置７０が絶縁連結軸５を上方へ駆動させていたが、この図７の装置では電磁反発装置７０が操作ロッド７２を下方へ駆動させている。したがって、開極原理は図５の場合と全く同じである。
【００１０】
なお、図５または図７において、主回路が三相交流なので、各相の主回路にそれぞれ真空バルブ１が介装され、三相三台の真空バルブ１が図の手前側と後側とに並設されている。真空バルブ１の可動軸３Ａにそれぞれのリンク機構と電磁反発装置７０とが連結されている。各操作ロッド７，７２は、ピン７Ｃを介して一つの変換レバー８に纏められ、一台の操作部２３によって真空バルブ１が開閉操作されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の装置は、電磁反発装置の電磁コイルを支持する固定部の部品点数が多いと言う問題があった。
すなわち、従来の電磁反発装置は、三相三台の電磁コイルがそれぞれの固定部に支持されていたので、固定部の部品点数もそれぞれ三セット必要としていた。
【００１２】
さらに、図５の構成の場合、電磁反発装置７０をリンク機構の組み立て工程中に絶縁連結軸５に取り付けなければならず、製造工程が非常に煩雑であった。また、主回路端子４Ａには主回路の高電圧がかかるので、電磁反発装置７０から主回路端子４Ａまでは、絶縁連結軸５に所要絶縁距離Ｄを確保させる必要がある。したがって、絶縁連結軸５は、所要絶縁距離Ｄに加えて、電磁反発装置７０から変換レバー６までの分も長くせねばならなかった。そのために、真空バルブ１を下げる必要が生じ、その分だけ装置全体の高さが増していた。
【００１３】
図７の構成のように、電磁反発装置７０を操作ロッド７２側に設ければ、電磁反発装置７０の取り付けをリンク機構の組み立て後に実施することができるし、また、絶縁連結軸１９に所要絶縁距離Ｄだけを確保させればよいので、絶縁連結軸１９は、あまり長くならない。しかし、電磁反発装置７０が、図５の構成と異なり逆さなので、図６の圧縮ばね７１が短絡板４０の重量を常時受けながら、短絡板４０を電磁コイル４９に押し付けねばならない。短絡板４０は、そこに渦電流が流れるようにするために電気伝導率の大きい銅が用いられる。銅の比重は、８．９と大きいので、短絡板４０は非常に重い。そのために、圧縮ばね７１として、圧縮に大きい力を必要とするものが選ばれるが、その分だけ真空バルブ開極時の短絡板４０の反発力が弱くなってしまう。
【００１４】
この発明の目的は、電磁コイルを支持する固定部の部品点数を減らすとともに、装置の組み立て工程を簡素化することにある。また、短絡板の反発力を弱めることなく、装置全体の高さを減らすことにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、真空容器内に固定接触子と可動接触子とが互いに開閉可能に対向配置されてなる真空バルブが三相三台並設され、各真空バルブの固定接触子および可動接触子がそれぞれ真空容器内で固定軸および可動軸の一方端に接合され、この固定軸および可動軸の他方端がそれぞれ真空容器の両端から固定的または可動的に外部へ引き出されるとともに、真空容器の外部へ引き出された可動軸の他方端にそれぞれのリンク機構を介して三相三台の真空バルブに開閉操作力を与える操作部が連結され、短絡板に対向する電磁コイルを備えた電磁反発装置がそれぞれのリンク機構に設けられ、前記操作部の開極駆動と同時に電磁コイルを励磁させることによって短絡板がリンク機構を開極の方向へ駆動させてなる高速度三相遮断器において、前記電磁反発装置の電磁コイルが三相三台とも一つの固定フレームに一体に取り付けられたものとするとよい。それによって、電磁コイルの固定部品が一セットだけでよくなる。
【００１６】
かかる構成において、リンク機構が可動軸の他方端に設けられた絶縁連結軸と、この絶縁連結軸に連結され駆動の方向を変える変換レバーとを備え、電磁反発装置が絶縁連結軸の途中に設けられるとともに、絶縁連結軸と変換レバーとの連結部から見て、可動軸が配置された側とは反対側の他端に設けられたものとしてもよい。電磁反発装置が、絶縁連結軸と変換レバーとの連結部と、真空バルブの可動軸との間に介在しないので絶縁連結軸としては短いもので済む。また、電磁反発装置の短絡板が、電磁コイルの上に載っているので短絡板の反発力が弱まることもない。さらに、電磁反発装置をリンク機構の組み立て後に取り付けることができるので、製造工程が簡素化される。
【００１７】
かかる構成において、可動軸に接続された主回路端子と固定フレ−ムとの間に絶縁ロッドが介装されたものとしてもよい。それによって、電磁反発装置の動作時に発生する固定フレ−ムの振動を抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。図１は、この発明の実施例にかかる高速度三相遮断器の開極メカニズムを説明する原理図である。電磁反発装置７０が、絶縁連結軸４１と変換レバー６との連結部４１Ａより反可動軸３Ａ側（上部側）に設けられている。また、可動軸３Ａが、後述のようなフレキシブル導体１８を介して主回路端子４Ａに接続されている。その他は、図５の従来の構成と同じである。従来と同じ部分には同一参照符号を付け、詳細な説明は省略する。電磁反発装置７０が、連結部４１Ａと真空バルブ１の可動軸３Ａとの間に介在しないので絶縁連結軸４１としては、図５の構成の場合より短いもので済む。また、電磁反発装置７０の短絡板４０が、電磁コイル４９の上に載っているので圧縮ばね７１（図６）に重力がかからない。そのために、圧縮ばね７１は、その圧縮力は弱いものでもよく、結果として、短絡板４０の反発力を強くすることができる。
【００１９】
図２は、図１の装置全体の構成を示す断面図である。車輪４８と把手４７Ａを備えた台車フレーム４７に、操作部２３（内部構成は省略）と絶縁フレ−ム４６とが固定され、上部に固定フレ−ム４５が設けられている。絶縁フレ−ム４６には、真空バルブ１が収納され、主回路端子４Ａ，４Ｂが引き出されている。真空バルブ１の可動軸３Ａは、リンク機構である絶縁連結軸４１、変換レバー６、操作ロッド７、変換レバー８を介して操作部２３へ連結されている。絶縁連結軸４１の上部は固定フレーム４５を貫通し、電磁反発装置７０が固定フレーム４５の上に設けられている。固定フレーム４５の上には、また、コンデンサ１６を備えた制御電源１２が載置されている。さらに、固定フレーム４５と主回路端子４Ａとの間には、絶縁ロッド４４を介在させてある。
【００２０】
図３は、図２のＡ矢視図である。車輪４８を備えた台車フレーム４７に三台の絶縁フレーム４６が設けられ、各絶縁フレーム４６に三相各相の真空バルブ１がそれぞれ収納されている。さらに、台車フレーム４７上部の固定フレーム４５には、それぞれの電磁反発装置７０が載置されている。また、真空バルブ１の可動軸３Ａの上端面には、周状のフレキシブル導体１８とＵ状の接続金具５３とが固定されている。フレキシブル導体１８の上部に主回路端子４Ａが固定されている。可動軸３Ａの軸方向の移動は、フレキシブル導体１８自体が変形することによって吸収される。一方、接続金具５３は、ピン５２を介して絶縁連結軸４１に連結され、絶縁連結軸４１は絶縁ロッド４４の向こう側を立ち上がり、電磁反発装置の留め金具４３に連結されている。絶縁ロッド４４は、ボルト４４Ａを介して固定フレーム４５および主回路端子４Ａに固定されている。
【００２１】
図４は、図３のＢ矢視図である。固定フレーム４５上に、短絡板４０を備えた電磁反発装置が三台載置されるとともに、制御電源１２がコンデンサ１６とともに載置されている。図４において、電磁反発装置が制御電源１２に非常に近いので、制御電源１２から図示されていない電磁コイルまでの接続線が非常に短くて済む。この接続線があまり長いと、そのインダクタンス成分によってコンデンサ１６に充電された電荷が電磁コイルまで到達する間に損失が発生し、必要以上に電荷を充電せねばならない。図４の構成によって、エネルギーの損失が少なくなるので、コンデンサ１６の容量や電源電圧を小さくすることができ、制御電源がコンパクトになる。また、固定フレーム４５上に電磁反発装置を三台並べて載置したので、遮断器全体が非常にコンパクトになった。
【００２２】
図２に戻り、絶縁ロッド４４を介在させたので、電磁反発装置７０動作時の固定フレ−ム４５の振動を抑えることができる。それによって、固定フレ−ム４５の変形が防止され、装置の機械的な寿命が長くなった。また、電磁反発装置７０が三相三台とも一つの固定フレーム４５に一体に取り付けられたので、電磁コイルの固定部品は一セットだけでよくなる。さらに、リンク機構の組み立ての後で電磁反発装置７０を取り付けることができるので、製造工程が簡素化される。
【００２３】
【発明の効果】
この発明は前述のように、前記電磁反発装置の電磁コイルが三相三台とも一つの固定フレームに一体に取り付けられる。これによって、固定部品点数が減り、コストと組み立て時間とが節約される。
また、かかる構成において、リンク機構が可動軸の他方端に設けられた絶縁連結軸と、この絶縁連結軸に連結され駆動の方向を変える変換レバーとを備え、電磁反発装置が絶縁連結軸の途中に設けられるとともに、絶縁連結軸と変換レバーとの連結部から見て、可動軸が配置された側とは反対側の他端に設けられる。これによって、絶縁連結軸としては短いもので済み、装置全体の高さも低くなりコストが低減される。また、短絡板の反発力も強まる。
【００２４】
また、かかる構成において、可動軸に接続された主回路端子と固定フレ−ムとの間に絶縁ロッドが介装される。絶縁ロッドの介在によって、電磁反発装置の動作時の固定フレ−ムの振動を抑えることができる。それによって、固定フレ−ムの変形が防止され、装置の機械的な寿命が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例にかかる高速度三相遮断器の開極メカニズムを説明する原理図
【図２】図１の装置全体の構成を示す断面図
【図３】図２のＡ矢視図
【図４】図３のＢ矢視図
【図５】従来の高速度三相遮断器の開極メカニズムを説明する原理図
【図６】図５の装置の構成を示す要部拡大断面図
【図７】従来の異なる高速度三相遮断器の開極メカニズムを説明する原理図
【符号の説明】
１：真空バルブ、２Ａ：可動接触子、２Ｂ：固定接触子、３Ａ：可動軸、３Ｂ：固定軸、４Ａ，４Ｂ：主回路端子、４１：絶縁連結軸、６，８：変換レバー、７：操作ロッド、１２：制御電源、２３：操作部、４０：短絡板、４２：ワイプばね、４３：留め金具、４４：絶縁ロッド、４５：固定フレーム、４９：電磁コイル、７０：電磁反発装置

Claims

真空容器内に固定接触子と可動接触子とが互いに開閉可能に対向配置されてなる真空バルブが三相三台並設され、各真空バルブの固定接触子および可動接触子がそれぞれ真空容器内で固定軸および可動軸の一方端に接合され、この固定軸および可動軸の他方端がそれぞれ真空容器の両端から固定的または可動的に外部へ引き出されるとともに、真空容器の外部へ引き出された可動軸の他方端にそれぞれのリンク機構を介して三相三台の真空バルブに開閉操作力を与える操作部が連結され、短絡板に対向する電磁コイルを備えた電磁反発装置がそれぞれのリンク機構に設けられ、前記操作部の開極駆動と同時に電磁コイルを励磁させることによって短絡板がリンク機構を開極の方向へ駆動させてなる高速度三相遮断器において、前記電磁反発装置の電磁コイルが三相三台とも一つの固定フレームに一体に取り付けられるとともに、前記リンク機構が可動軸の他方端に設けられた絶縁連結軸と、この絶縁連結軸に連結され駆動の方向を変える変換レバーとを備え、電磁反発装置が絶縁連結軸の途中に設けられるとともに、当該電磁反発装置の設置位置は、絶縁連結軸と変換レバーとの連結部から見て、可動軸が配置された側とは反対側の他端に設けられたことを特徴とする高速度三相遮断器。
請求項１に記載のものにおいて、可動軸に接続された主回路端子と固定フレ−ムとの間に、前記固定フレームの振動を抑える絶縁ロッドが介装されたことを特徴とする高速度三相遮断器。