JP3748594B2 - 高圧多回路開閉器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、短絡保護装置内蔵型の高圧多回路開閉器に関し、詳しくは、密閉ケ−ス内で開閉器部の回路（配線）が短絡した際の開閉器部及びケ−スの破損を極力無くすようにした短絡保護装置を設置（内蔵）した高圧多回路開閉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
開閉器内で三相短絡が発生すると、電源が遮断されるまで三相間のアークが持続するため、開閉器内圧が上昇する。そのため、従来内部圧力やア−クをケ−ス外に放出し、開閉器本体の変形を防止したり、内部からの飛散物の放出を防止するために放圧弁を設けたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の放圧弁のみで対応するものにおいては、上記の如く圧力やア−クの放出を依然として伴うため、特に、埋設又は路上で使用する多回路開閉器にあっては圧力やア−クが路上に放出される問題がある。更に、電路（回路）が遮断されていないため開閉器内でアークが持続し、開閉器内の破損が増大する問題もある。
【０００４】
そこで本発明は上記の問題を解決する高圧多回路開閉器を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願発明は内部短絡が発生した初期の段階において高速遮断により開閉器を回路から切り離し、圧力やア−クの増大を防止して上記の課題を解決したもので、第１の発明は、母線ブスバ−より分岐した回路の途中に開閉器部を直列接続して介設した２つの幹線回路と、同じく母線ブスバ−より分岐した回路途中に開閉器部を直列接続して介設した負荷回路からなる複数の回路を密閉ケ−ス内に収納し、さらに上記幹線回路への送電方向（電源方向）が順送から逆送、逆送から順送へと切り替えられ、更に、埋設或いは路上に配置される高圧多回路開閉器において、開閉器部に対して送電方向（電源方向）側となる上記２つの幹線回路の途中には、常時は閉路状態が保持され、内部短絡発生時には短絡発生信号により開放するスイッチ部を直列に接続すると共にさらに限流ヒュ−ズを上記スイッチ部に対し並列に接続してなる保護装置を設置したことを特徴とする高圧多回路開閉器である。
【０００６】
また、第２の発明は、上記短絡発生信号が短絡発生時におけるケ−ス内の圧力上昇を検出した信号であることを特徴とするものである。
また、第３の発明は、上記短絡発生信号が短絡発生時に幹線回路を流れる短絡電流を検出した信号であることを特徴とするものである。
【０００７】
また、第４の発明は、上記短絡発生信号が短絡時に発生するア−クを検出した信号であることを特徴とするものである。
また、第５の発明は、上記短絡発生信号が短絡発生時の温度上昇を検出した信号であることを特徴とするものである。
【０００９】
【作用】
内部短絡が発生すると、短絡発生信号により、内部短絡の初期段階において、スイッチ部（９）が開作動し、幹線回路（４、５）の電流が限流ヒュ−ズ（１０）に移行し、この限流ヒューズ（１０）が直ちに遮断する。そのため密閉ケース３内の圧力やア−クが増大せず、これらがケ−ス外へ放出されない。
【００１０】
【実施例】
以下、本願発明を図に示す実施例に基づき説明する。
図１は路上設置型の高圧多回路開閉器に本発明を適用した場合を示す。
【００１１】
図１において、１は高圧多回路開閉器であり、３相の回路構成であるが説明の便宜上単相回路で表示されている。該高圧多回路開閉器１の外面はキャビネット２で囲まれているとともにそのキャビネット２の内側には密閉ケ−ス３が組み込まれており、その密閉ケ−ス３内には４回路分以上の開閉器部が収納されている。
【００１２】
高圧多回路開閉器は一般に少なくても３回路以上の開閉器部から構成されており、４、５はその内の２回路を構成する幹線回路を示す。母線ブスバ−１７から分岐した各幹線回路４、５の途中には同回路に直列に開閉器部６、７がそれぞれ接続されている。
【００１３】
８は上記開閉器部６、７に夫々直列に接続した高速遮断機能を有する保護装置であり、この保護装置８は、スイッチ部９と、同スイッチ部９に並列接続する限流ヒュ−ズ１０と、ラッチ１１から構成されている。
【００１４】
各幹線回路４、５の夫々の保護装置８は同一構成であるので、一方の幹線回路４の保護装置８について、図２により詳述する。図２において、スイッチ部９は幹線回路４（５）に直列接続されており、常時はこのスイッチ部９を経て開閉器部６（７）への通電が行われるようになっている。
【００１５】
上記限流ヒュ−ズ１０は、図６に示すように、絶縁筒３２、巻芯３３、ヒューズエレメント３４、消弧剤３７、キャップ金具３５、３６等から構成されており、短絡電流が流れると巻芯３３にスパイラル状に巻かれ消弧剤３６と共に絶縁筒３２内に埋設されたヒューズエレメント３４が溶融気化し、その気化した金属蒸気が周囲の消弧剤３６中に拡散して限流されるものである。このような消弧原理からなる大きな遮断容量を有する限流ヒューズ１０は、幹線回路４（５）を流れる短絡電流を無音、無アーク、高速（０．５サイクル以下）で遮断できるため、極めて安全性が高い。なお、使用する限流ヒューズ１０は幹線回路４（５）に流れる短絡電流がクリヤ（遮断）できる短絡容量（性能）を備えたものなら広域型或いは全領域型に限定されることなくバックアップ（短絡保護）型のようなコスト的に安価のものも使用でき、さらに常時通電時におけるヒューズへの分流値が比較的小さい場合は小定格電流のものを使用することが可能である。
【００１６】
また、上記スイッチ部９は図２において昇降可能に備えられているとともにバネ１２により常時上方へ付勢されており、通常時は、ラッチ１１が図２の実線の如くスイッチ部９の上面に係止してスイッチ部９の上動を阻止し、そのスイッチ部９の両端子部９ａ、９ｂが限流ヒューズ１０の両キャップ金属３５、３６に接触して、スイッチ部９を通じて幹線回路４（５）の電流が流れるようになっている。また、ラッチ１１が図２の鎖線の如くスイッチ部９から外れると、バネ１２の引っ張り力によってスイッチ部９が矢印Ａ方向に急速に上動し、その両端子部９ａ、９ｂが限流ヒューズ１０の両キャップ金具３５、３６から外れ、スイッチ部９を通じて幹線回路４（５）を流れる電流の回路を速やかに開放するようになっている。
【００１７】
図１において、１７は母線ブスバ−で、上記の幹線回路４、５並びに負荷回路１３、１４ｎに直列に接続した各開閉器部６、７、１５、１６ｎの一端側がそれぞれ並列的に接続されている。１８、１９は密閉ケ−ス３の下面３ａ側からブッシング（特に図示しない）を介して下方に導出された幹線用ケ−ブルであり、ケ−ス３内の幹線回路４、５に接続されている。２０、２１ｎは同じくブッシング（特に図示しない）を介して下方に導出された負荷用ケ−ブルであり、ケ−ス３内の負荷回路１３、１４ｎに接続されている。
【００１８】
次に上記保護装置８におけるラッチ１１を作動する機構について図３のブロック図により説明する。
該機構は、センサ−部２３、動作回路２４、電源部２５から構成されている。
【００１９】
センサ−部２３は密閉ケース３内に設置されており、内部短絡が発生するとその内部短絡を検出し、この検出信号を、ケース下方のマンホール２８内に設置したラッチ動作回路部２２の動作回路２４に送り、この受信により動作回路２４がラッチ１１を、図２の鎖線の如く退避移動させ、スイッチ部９を上述のように開放作動するようになっている。図３において２５は電源部を示す。
【００２０】
尚、内部短絡発生を検出するセンサ−部２３としては、圧力上昇を検出するベローズや半導体素子等の圧力検出センサ−からなる圧力検出方式や内部短絡によるア−クの発生を検出する光センサ−からなる光センサ−方式や或いはア−クに伴う急激な温度上昇を検出するサ−マルセンサ−からなる温度検出方式やさらには短絡電流をＣＴ（変流器）により検出するようにした電流検出方式等からなるものを使用することができる。なお、電源部２５は変圧器（特に図示せず）を介して低圧配電線路２６から供給を受けるようになっている。
【００２１】
２７、２７ａはキヤビネット２及びケース３の側面２ｂ、３ｂに備えた安全弁であり、上記保護装置８が何らかの原因により不動作に陥った場合に同弁２７、２７ａを開作動させてケース３内の上昇圧力をキヤビネット２外へ放出するためのものである。２８はマンホ−ル、２９は路面、３０は密閉ケ−ス３内に充填したＳＦ₆ガス等の消弧性ガスを示す。
【００２２】
次に上記保護装置８の動作について説明する。
上記回路構成からなる高圧多回路開閉器１にあって常時、幹線回路４（５）に流れる電流は大半が抵抗値の小さいスイッチ部９に流れていて限流ヒュ−ズ１０側には分流した僅かの電流が流れている。
【００２３】
この状態で内部短絡が発生すると、この発生状況をケ−ス３内に設置したセンサ−部２３が直ちに検出し、この検出信号をラッチ動作回路部２２における動作回路２４に送る。送られたきた信号により動作回路２４は直ちに動作し、ラッチ１１を解除作動する。ラッチ１１の解除作動によりスイッチ部９はバネ１２の力により直ちに図２の鎖線のように上動して幹線回路４（５）から開放される。開放されると短絡電流は限流ヒュ−ズ１０に移行し、同ヒュ−ズ１０が直ちに遮断するため開閉器部は幹線（主回路）から切り離される。したがってア−クの継続発生と圧力上昇が抑制され、圧力やア−クのケ−ス外への放出が阻止される。
【００２４】
なお、上記実施例では保護装置８を２回路の幹線回路４、５に介設したが、これは送電形態が順送から逆送、逆送から順送と切り替えが行われるために設けられたものであり、この送電方向の切り替えが行われない場合は送電されてくる方向（電源側）の幹線回路にのみ１台の保護装置８を設置すればよいことになる。
【００２５】
なお、上記スイッチ部９の開放機構については上記実施例に限定されることなく図４のようにスイッチ部９を側方側に開放するもの、また図５のようにヒンジ部３１を中心に他端側を開放するようにしたナイフスイッチのようなものでもよく、要は、幹線回路（主回路）に流れる電流が常時は大半がスイッチ部９に流れ、短絡発生によりそのスイッチ部９が開放して電流を限流ヒュ−ズ１０側に移行させ、直ちに短絡電流が同ヒュ−ズ１０により遮断されて、開閉器（主回路）が電路から切り離される構成であればこのほかのものでも何ら構わない。
【００２６】
さらに、上記実施例においてはスイッチ部９、限流ヒュ−ズ１０、センサ−部２３を密閉ケ−ス３内に設置すると共にラッチ動作回路部２２をケ−ス外へ設置するようにしたが、これらスイッチ部９、限流ヒュ−ズ１０、センサ−部２３、ラッチ動作回路部２２を一体化して高速遮断器となし、これをケ−ス３に内蔵するようにしてもよい。
【００２７】
更に、センサ−部２３は、図の実施例では両幹線回路４と５に、計２個設けたが、このように２個設けることなく、密閉ケース３内に１個設けて、この１個のセンサ−部２３の検出信号により両保護装置８のラッチ１１を作動してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、内部短絡発生時の短絡発生信号を検出し、短絡発生の初期において、スイッチ部を幹線（主）回路より開放して同開閉部と並列接続する限流ヒュ−ズに短絡電流を移行させ、移行した短絡電流を同ヒュ−ズにより速やかに遮断するため、短絡発生に伴う圧力やアークが増大せず、圧力やアークがケース外へ放出されるのを防止できるとともに密閉ケ−ス内の開閉器部及びケ−スに対しても殆どダメ−ジを与えることがなく一段と安全性を高めることができる。
【００２９】
また、上記限流ヒュ−ズは常時はスイッチ部と並列接続された状態で使用されるため、電流は主にスイッチ部に流れて限流ヒュ−ズ側には分流した僅かの電流しか流れないため、使用するヒュ−ズを小定格とすることができコストが低減できると同時に長期通電による劣化が防止できるため長寿命化が図れる。また、限流ヒュ−ズは短絡保護を主体に使用するため高価な全領域型のものを使用せずとも比較的価格の安い短絡保護（バックアップ）型のものが使用でき、この点においてもコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施例を示すもので、路上設置型の多回路開閉器の構造図。
【図２】図１の保護装置を拡大した状態の構造図。
【図３】保護装置のラッチ動作回路のブロック図。
【図４】保護装置の異なった実施例を示す構造図。
【図５】保護装置のさらに異なった実施例を示す構造図。
【図６】限流ヒューズの断面図。
【符号の説明】
１ 高圧多回路開閉器
３ 密閉ケ−ス
４、５ 幹線回路
６、７ 開閉器部
８ 保護装置
９ スイッチ部
１０ 限流ヒュ−ズ
１１ ラッチ
１２ バネ
１３、１４ｎ 負荷回路
１５、１６ 開閉器部
１７ 母線ブスバ−

Claims (5)

1. 母線ブスバ−より分岐した回路の途中に開閉器部を直列接続して介設した２つの幹線回路と、同じく母線ブスバ−より分岐した回路途中に開閉器部を直列接続して介設した負荷回路からなる複数の回路を密閉ケ−ス内に収納し、さらに上記幹線回路への送電方向（電源方向）が順送から逆送、逆送から順送へと切り替えられ、更に、埋設或いは路上に配置される高圧多回路開閉器において、開閉器部に対して送電方向（電源方向）側となる上記２つの幹線回路の途中には、常時は閉路状態が保持され、内部短絡発生時には短絡発生信号により開放するスイッチ部を直列に接続すると共にさらに限流ヒュ−ズを上記スイッチ部に対し並列に接続してなる保護装置を設置したことを特徴とする高圧多回路開閉器。
2. 短絡発生信号が短絡発生時におけるケース内の圧力上昇を検出した信号であることを特徴とする請求項１に記載の高圧多回路開閉器。
3. 短絡発生信号が短絡発生時に幹線回路を流れる短絡電流を検出した信号であることを特徴とする請求項１に記載の高圧多回路開閉器。
4. 短絡発生信号が短絡時に発生するアークを検出した信号であることを特徴とする請求項１に記載の高圧多回路開閉器。
5. 短絡発生信号が短絡発生時の温度上昇を検出した信号であることを特徴とする請求項１に記載の高圧多回路開閉器。

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