JP4084035B2

JP4084035B2 - High voltage switchgear

Info

Publication number: JP4084035B2
Application number: JP2001367708A
Authority: JP
Inventors: ビンセント・シャレイ; ピエール・シェブリエ; ジョージ・ゴダール; ファブリス・ジュレ; ミッチェル・ビナチエ; 充豊田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2002208336A; DE60120885T2; FR2817389B1; EP1211706B1; DE60120885D1; TW518624B; CN1186793C; EP1211706A1; FR2817389A1; CN1357901A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、接点が２動作する高電圧開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高電圧、特に、超高電圧用の稼働中の開閉装置、スイッチ、断路器、或いは、遮断器は、分離され、位置合わせされた２つの接点及び接点の他方に対して接点の一方が並進移動させる動作機構から構成されている。
【０００３】
密封容器内で並進して移動される２つの接点については、フランス公開公報ＦＲ１，４４８，８５４において提案されている。この公報では、第１の接点が駆動機構によって駆動され、第２の接点を駆動して開放動作の初期に２つの接点を均一に移動させ、その結果、即座に接点が分離されない手段をこの第１の接点が備えている。積極的に作用するラッチ手段がその移動の過程で２つの接点を予め定められた位置で分離させ、復帰バネは、第２の接点を２つの接点が分離された後に第１の接点がその移動を続けるその原位置に戻している。この種類の装置は、接点の分離が生じる瞬間に、即座に接点間の電気的アークを延ばすように与えられた分離移動に対する接点の分離速度を増加させることができる利点がある。しかし、後者が開放動作の初期に復帰ばねを圧縮しなければならないように、強力な駆動機構を必要とする。さらに、もはやいかなる機械的リンクも分離位置を越えて接点間にないように、分離後における第２の接点の移動は、第１の接点の移動とは、全く独立している。休止位置に第２の接点を復帰させる復帰装置に誤動作が生じた場合には、第２の接点は、第１の接点が開位置に駆動機構によって駆動されるその中間の分離位置に留まってしまう事が有りうる。この場合、実際、遮断距離が十分ではない位置に駆動機構が留まることとなる。
【０００４】
誘電ガスで満たされる密封容器から構成される電気開閉装置が米国特許３，８９６，２８２に記載されている。第１及び第２の可動接点が容器に設けられ、電流が流れるように互いに係合されている。接点を開放し、電流を遮断すべく、接続ロッド及びクランクを備えた機構は、等しい速度で容器に関して反対方向に２つの接点を同時に駆動している。分離の速度は、２接点の1つを移動させる開閉装置における速度よりも大きくなる。さらに、ロッド及びクランク機構が常に第１及び第２の接点間に機械的リンクを与えて、第２の接点の位置が常に第1の接点の位置及び駆動機構にリンクさせている。しかしながら、２つの接点によって形成される２つの可動物が常に駆動されなければならない場合には、開放の開始時に、特に、大きなパワーが必要とされる。加えて、この装置は、高性能の開閉装置には必要とされるアーク接点を具備していない。最後に、復帰機構のロッドは、密封された容器内部の空間に関する問題がある。
【０００５】
誘電体ガスが充填された密封容器を具備し、可動接点手段及び静止接点手段を収容している高電圧電気スイッチ装置が欧州公開公報ＥＰ３１３，８１３に記載されている。可動接点手段は、互いに一体化された主接点及びアーク接点並びに絶縁材で作られ、主接点に固定されたノズルから構成されている。可動接点手段は、駆動機構によって容器内の並進運動で軸方向に駆動される。静止接点手段は、容器に固定されている主接点及びこの主接点に電気的に接触されているスライド接点中を軸方向スライドされるアーク接点から構成されている。スプロケット及び冠歯車を備えた伝達機構は、静止接点手段のスライド・アーク接点に伝達されるべき可動接点手段の並進運動を可能にしている。静止接点手段のアーク接点は、管形状を有し、スイッチが閉じる際に、可動接点手段のアーク接点が静止接点手段のアーク接点中に貫入される。スイッチが解放される際には、アーク接点が分離する前に、移動可能な主接点は、固定側の主接点から分離する。アーク接点の分離が起こる際には、固定側の主接点に対して移動可能な主接点速度の２倍の速度で、アーク接点は、互いに駆動される。主接点の1つが容器に関して固定されていることから、この装置は、移動質量に規制を与えている。しかし、解放位置における主接点間の大きな遮断距離のような可動主接点の偏倚によってのみ実現される大きな移動を実現する駆動機構が装置に必要とされる。
【０００６】
上述した装置は、ドイツ公開公報ＤＥ１９，６３１，３２３に記載されている。このスイッチは、第１の接点手段及び第２の接点手段とから構成されている。第１の接点手段は、主接点、アーク接点及び絶縁材で作られたノズルから構成され、駆動機構によって直接に移動される単一の組立体を形成している。第２の接点手段は、互いに一体化された主接点及びアーク接点から構成されている。第１の接点手段におけるアーク接点の移動は、伝達機構によって第２の接点手段に伝達される。この伝達機構は、移動逆転レバー、ノズル及びレバー上に関節を形成する第１の接続ロッド及び第２の接点手段及びレバー上に関節を形成する第２の接続ロッドによって構成されている。スイッチが解放される際に、アーク接点は、速度率が等しい対向速度で分離される。それが２つのアーク接点及び２つの主接点を含むので、その移動質量は大きい。従って、駆動機構は、質量や速度にしたがってうまく寸法を決める必要がある。最も厳しい試験のうちの１つには、進み小電流遮断試験がある。再点呼を防ぐには、アーク接点間の距離が一瞬の分離が生じてから急速に増加されなければならない。ここで、遮断性能を高めるには、１電流の半分の期間よりも小さい期間に接点間に距離を与え、電流がゼロを横切ることを待つことで十分である。装置は、この場合に機械的エネルギーを最適化してはいない。
【０００７】
第１の接点手段及び第２の接点手段から成るスイッチ装置は、米国特許５,５７８,８０６に記載されている。第１の接点手段は、主接点、アーク接点及び絶縁材で作られているノズルから構成され、駆動機構によって直接に動かされる単一の組立体を形成している。第２の接点手段は、互いに一体化された主接点及びアーク接点から構成されている。第１の接点手段におけるアーク接点の移動は、伝達機構によって第２の接点手段に伝達される。この伝達機構は、伝達はめば歯車と、はめば歯車及び接続ロッドに一体化され、はめば歯車に係合されたノズルと、及び、はめば歯車の周辺に一点でその一方が連結され、第２の接続接点にその他方が連結されて関節を形成する接続ロッドから構成されている。この伝達機構は、非線形であり、主接点の分離が生じる移動の初期に第２の接点手段に低い速度を与えてアーク接点が分離する際の速度を増加させ、解放移動の終期にその速度を低速に低下させている。このようなあまりに多くの駆動エネルギーを消費せずに、進み電流が遮断される。しかし、この装置は、システムの機械エネルギーを最適化することができない。
【０００８】
欧州公開公報ＥＰ８０９，２６９は、駆動機構によって直接に駆動される単一の組立体を形成する主接点、アーク接点及び絶縁ノズルから形成される第１の接点手段、及び主接点、アーク接点及び誘電体遮蔽から構成される第２の接点を具備する装置を開示している。伝達機構は、ノズルを第２の接点手段のアーク接点に連結している。この伝達機構は、移動逆転レバー、レバーをアーク接点に接続している接続ロッド及びノズルに固定され、レバーの直線的な溝内をスライドするロッドとを具備している。この伝達機構は、ノズルの速度及び第２の接点手段におけるアーク接点の速度比が一定でない点では非線形である。しかしながら、解放移動の全体に亘って、ノズルの速度は、第２の接点手段におけるアーク接点の速度よりも非常に大きいのに対して、第１の接点手段を含むノズルに一体化された移動質量は、第２の接点手段のアーク接点一体化された移動質量より非常に大きい。全体的には、機構の力学的エネルギーは、解放動作の間、最適化されないこととなる。
【０００９】
フランス公開公報２，４９１、６７５は、駆動機構によって直接に駆動される単一の組立体を形成している主接点、アーク接点及び絶縁ノズルによって形成される第１の接点手段、固定主接点及びアーク接点手段から構成される第２の接点手段から構成される自力消弧方式及び圧縮タイプの遮断器を開示している。伝達機構は、ノズルに第２の接点手段のアーク接点を連結している。第１の接点手段は、小径のダクトによってノズルに開き、固定ピストンによって反対側で閉じている円筒に形成され、可変容積の消弧室を形成している。第１の接点手段が移動する際には、ピストンは消弧室に進入し、そして、その容器の体積が減少される。開放動作の開始では、第２のアーク接点がノズルのオリフィスを塞がない限り、第１の接点手段の移動は、消弧室内の圧力を増加させている。アーク接点が分離されると即座に、第２のアーク接点は、ノズルのオリフィスを解放する。消弧室の体積が減少され続け、そして、オリフィスを介する消弧室から出されるガスは、アーク接点間でアークが生じないようにしている。強い電流で開放される場合には、アークが消えるまで、消弧室内に含まれるガスを比較的冷たく保つべくアークの吹き消しが続けられる。換言すれば、ピストンの動作は、開放移動の全体にわたって必要とされる。ピストンに関する第１の接点手段の速度は、消弧室内の圧力に対して十分であり、ノズルのレベルでの圧力よりも大きくなければならない。この特許においては、装置の力学的エネルギーを減少すべく、伝達機構がノズルを支持している接点に対して、ノズルを支持していない接点の速度に等しいか、或いは、低い速度を与えることを含むことが提案されている。速度比が開放動作の間一定のままに維持されている。これは、このタイプの開閉器の要求に即し、特に、消弧室を圧縮することによって、アークを連続的に吹き消すにことに適している。しかしながら、圧縮ピストンから構成される遮断器にこの特許の教示を移入することは困難である。この場合、一方では、開放移動の初期にアーク消弧室内で急速に圧力を増加させ、他方では、開放移動の終期では、より効率的にアークを吹き消すような高いピストン速度を得る必要がある。ピストンは、ノズルを支持している接点に、通常、一体化されるが、これは、ノズルの速度をピストンが与えているからである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述したような事情に鑑みなされたものであって、その目的は、小さな容積中で得ることができる高い性能及び高速且つ確実な開閉を及び低動作エネルギーで実現できる圧縮作用を備えた高電圧開閉装置を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明によれば、
密封された容器内に高い絶縁耐力のガスが充填され、幾何学的な基準軸を有する高電圧開閉装置において、
圧縮容積部を定める第１の支持体と、
前記支持体に対して移動可能な第１の接点手段であって、
この第１の接点手段は、
第１の主接点と、
前記第１の主接点に一体化され、電気的絶縁物で作られた筒状体と、
前記筒状体と共にアーク膨張容積部を定めるように、前記支持体中でスライドされ、第１の主接点に一体化されるピストンであって、前記ピストンが前記圧縮容積部から前記アーク膨張容積部に圧力を放出する放出弁を備え、前記圧縮容積部内の圧力が前記アーク膨張容積部内の圧力よりも大きくなった際に、この放出弁が開くピストンと、及び
前記第１の主接点に一体化され、前記アーク膨張容積部中に突出する第１のアーク接点と、
から構成され、
前記容器に対して移動可能な第２の主接点及び第２のアーク接点から構成される第２の接点手段と、
前記基準軸に沿う軸並進移動で閉塞位置から開放位置まで前記第１の接点手段を駆動する駆動機構であって、当該駆動において、前記第１及び第２の主接点が互いの接触を失う過渡的な第１の分離位置を通過させ、前記第１及び第２の主接点の前記第１の分離位置及び前記開放位置との間に定められ、前記第１及び第２のアーク接点が互いの接触を失う過渡的な第２の分離位置を通過させる駆動機構と、
前記筒状体及び前記第２のアーク接点間を機械的に結合して前記筒状体の移動を前記第２のアーク接点に伝達する伝達機構と、
を具備し、
前記第１の接点手段が率Ｖ１を有する速度で前記基準軸に沿う一方向に移動する際に、前記率Ｖ１に対して比Ｖ２／Ｖ１にある率Ｖ２を有する速度で前記基準軸に沿った前記一方向とは反対方向に前記第２のアーク接点が並進移動するように前記伝達機構が前記容器に対する前記第１接点手段の位置に従って前記比Ｖ２／Ｖ１を可変し、
前記第１及び第２のアーク接点の前記第２の分離位置及び前記閉塞位置間にある第１の指標位置と前記閉塞位置との間に前記第１の接点手段がある限り、前記比Ｖ２／Ｖ１が０．５の値よりも低く維持され、
前記開放位置及び前記第１及び第２の主接点の前記第１の分離位置間にある第２の一時的指標位置を第１の接点手段が通過する際に前記比Ｖ２／Ｖ１が１より大きい最大値を通り、
前記開放位置及び前記第２の指標位置間にある第３の指標位置及び前記開放位置間に前記第１接点手段がある限り、前記比Ｖ２／Ｖ１が０．５の値よりも低く維持されるように前記容器に対する前記第１接点手段の位置に従って比Ｖ２／Ｖ１が可変されることを特徴とする高電圧開閉装置が提供される。
【００１２】
伝達機構によって達成される力学的なリンクが永久であり、その結果、第１の接点手段の位置及び動作機構の位置が第２のアーク接点位置の忠実なイメージを与えていることが装置の信頼性に寄与している。
【００１３】
開放の初期において閉塞位置及び第１の一時的な指標位置間に課された速度比がより重い第１の接点手段を即座に高速にさせている。従って、全ての利用可能なエネルギーを圧縮容積部に含まれるガスを圧縮するピストンの駆動に供することができる。圧縮容積部内の圧力が増加されると、即座に放出弁が開いてアーク膨張容積部内の圧力を同様に増加させている。アーク接点の分離が生じた際には、アーク膨張容積部内の圧力は、既に高くなり、これが進み小電流を好ましく遮断している。考慮されるガス状の媒体内において電極間に生じる電気的アークに必要とされ、与えられるガス状媒体中の電位差、即ち、最少電圧、で充電された２つの電極間の破壊電圧は、電極を分離する距離によって定まり、パスカルの法則によって与えられ、最小値を超えるガス圧力の生成機能があり、この機能は、前記距離によって生成圧力とともに増加する。膨張容積部内の圧力を増加させることによって、破壊電圧は増加され、アーク接点間のアークの機能停止が防止される。
【００１４】
第１の接点手段が第２の遷移指標位置を通過する際に課される速度比は、ピストンに与えられた速度が十分で、アーク接点を即座に分離する距離を増加させるに有用である際に、可動部のエネルギーを一時的に著しく減少させる。実際、一方で第１の接点に一体化された移動集合体によって第１の可動部材が形成され、他方、第２のアーク接点に一体化された移動集合体によって第２の可動部材が形成されるならば、第１の可動部材は、第２の可動部材の質量Ｍ２よりも大きな質量Ｍ１を有することとなる。このことは、一方で第１の接点が確実にノズルに一体化され、他方で、駆動機構の一部に一体化されることによって説明される。第２の接点の速度Ｖ２が第１の接点の速度Ｖ１を超えるならば、可動質量の全運動エネルギーは減少される。極めて良好なエネルギー効率を有する分離速度Ｖ１＋Ｖ２が得られる。このような配置は、進み小電流遮断試験において再点呼を防止するに有用である。
【００１５】
第１の接点手段が第３の遷移指標位置を再び通過する際に与えられる速度比は、過電流を遮断するに重要なノズルの段階でのアークの消失を促すように開放移動の終期で有用な力学的エネルギーをピストンに連結された第１の接点手段に与え、更に、遮断が生じてクリーンで新鮮なガスに置き換えられる際にガスを加熱し、汚染させる。
【００１６】
好ましくは、前記第２の指標位置Ｐ５が前記開放位置と前記第１及び第２のアーク接点の一時的分離位置Ｐ３間に前記第２の指標位置Ｐ５がある。この選定は、装置の力学的エネルギーを進み電流に接続されるアークを消失させる為に選定された接触移動における位置を精度良く最適化している。
【００１７】
好ましくは、前記Ｖ２／Ｖ１の最大値が１．５よりも大きい。アーク接点の相対速度の増加がより促進される。
【００１８】
好ましくは、前記第２の主接点手段及び前記第２のアーク接点手段が互いに一体化されている。このことは、第２のアーク接点のみが移動可能である場合に比べてシステムの移動質量を全体的に増加させることとなる。しかしながら、この付加的な移動質量は、想定される効果に対して不利にはならないと推測される。速度比Ｖ２／Ｖ１が伝達機構の各側において移動部の質量の比に等しいことで機構の最良の効率化が図られる。もし、第２接点手段の可動部の質量Ｍ２が大変に低ければ、比Ｍ１／Ｍ２が極めて大きく、移動の開始及び終了時に低い伝達比の値を確保しながら最大伝達比を確実とし、構造が簡単な伝達機構を実現することは、実際上困難となる。
【００１９】
好ましくは、前記第１の接点手段及び前記ノズルで質量Ｍ１の第１可動部を一体的に形成し、前記第２の主接点手段及び前記アーク接点手段が質量Ｍ２の第２の可動子を形成し、ここで、第１の接点手段が前記第１の一時的な指標位置を通過する際に、前記速度比は、
０．８・Ｍ１／Ｍ２≦Ｖ２／Ｖ１≦１．２・Ｍ１／Ｍ２
の関係にある。
【００２０】
より好ましくは、アーク接点の高速分離の段階では、システムの力学的エネルギーを最少とすべく、比Ｖ２／Ｖ１は、できる限り比Ｍ１／Ｍ２に近づけられる。最良の態様では、第１の接点手段が前記第１の一時的指標位置を通過する際に、その速度比が
Ｖ２／Ｖ１＝Ｍ１／Ｍ２
の関係にある。
【００２１】
この発明の一実施の形態によれば、前記伝達機構は、
前記容器に関して固定されている幾何学軸の回りに枢支され、湾曲トラックから構成されているカムと、
前記アーク接点に一体化され、前記トラックと共に動作するスライドと、及び
カム及び前記ノズルに一体化された部分に連接された接続ロッドと、
を具備している。
【００２２】
湾曲トラックの形状を選定することによって、開放及び閉塞移動の間の要求速度比を単純化することができる。
【００２３】
この発明の他の実施の形態によれば、前記伝達機構は、
前記容器に関して固定されている幾何学軸の回りに枢支され、第１の湾曲トラック及び第２の湾曲トラックから構成されているカムと、
前記第２のアーク接点に一体化され、前記第１のトラックと共に動作するスライドと、及び
前記第２のトラックとともに動作する第２のスライドから構成され、前記ノズルに一体化され接続ロッド装置と、
を具備している。
【００２４】
この機構は、接続ロッドの系を直線的にガイドすることができる利点がある。
【００２５】
好ましくは、前記ノズルは、前記容器内のガス膨張容積部に前記アーク膨張容積部からガスを流す第１のガス流路を形成するネックから構成され、前記開放位置と前記第１及び第２のアーク接点の遷移分離位置Ｐ３との間の第４の遷移移動位置Ｐ６と前記閉塞位置との間に前記第１の接点手段がある限り、この第１の経路が前記第２のアーク接点によって少なくとも部分的に閉じられる。
【００２６】
好ましくは、前記第２のガス流路は、前記開放位置と前記第１及び第２のアーク接点の前記遷移分離位置Ｐ３との間にある第５の指標位置Ｐ４及び前記閉塞位置の間に前記第１の接点手段がある限り、閉じられたままにある遅延弁を備える。この２つのガス流路は、競合し、ガスの吹き出し比を増加させる。この弁は、アーク接点の分離の後に、精度良く決定されたこのガス流路の開放を開始させる。アーク接点の分離と弁の開放との間の経過時間は、アーク接点が分離する際にアーク接点間で生じるアーク及びピストンによって生じさせられるガス膨張容積部内の圧力の増加を継続させる利点となる。良好な態様では、前記第４の指標位置Ｐ６は、前記第５の指標位置Ｐ４及び前記開放位置間にある。換言すれば、機構の開放手順が実行された際に、第２の経路の開放が第１の経路の開放に先行する。より好ましくは、前記第２の指標位置Ｐ５が前記第４の指標位置Ｐ６及び前記第５の指標位置Ｐ４に近接している。
【００２７】
好ましい実施の形態によれば、前記第１のアーク接点が管から構成され、前記ガス流路がこの管を通る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１から図５を参照すると、高電圧遮断器、この例では、３６ｋＶを超える電圧に対して設計された遮断器が高い誘電耐圧ガス、例えば、６弗化硫黄が充填されている容器１０に配置されている。この高電圧遮断器は、作動機構１４によって移動される第１の接点手段１２、この第１の接点手段１２に確実に一体化された筒状体１６、及びカム８４を備えた移動伝達機構２０によって筒状体に力学的に連結された第２の接点手段から構成されている。この容器１０は、可動部に対する並進軸としての固定の幾何学的基準軸２２を定めている。
【００２９】
図２及び図４に詳細に示される第１の接点手段１２は、円筒状の主接点２４及びこの主接点２４内に同軸的に配置されたアーク接点２６から構成されている。このアーク接点２６は、同様に筒状であり、花冠形状に配置された多数の接点指片から構成された引き込みチューリップ状指状接点を有する自由端を具備している。主接点２４は、第２の接点手段１８と共に動作させる円筒状の引き込み接点パッド３０をその一部として備えている。アーク接点２６及び主接点２４は、互いに確実に一体化されている。
【００３０】
筒状体１６は、電気的アーク中でガスを取り除くことができる絶縁材、例えば、テフロンでその一部が作られている。この筒状体１６は、主接点２４の内面に固定され、アーク接点２８のチューリップ指片接点と主接点の円筒端子状引き込み接点パッド３０との間に介挿されている。この筒上部は、２つのカウンタボア窪み３４，３６を分離するネック部３２を構成している。
【００３１】
主接点の端子状引き込み接点パッド３０は、接点手段１２の支持並びにガイドとして働く容器１０に対して固定される円筒コレクタ４０内を軸方向にスライドするスライド接点壁３８の円筒状外周面によって拡張されている。ここで、コレクタ４０は、主接点２４の並進が生じた際に、主接点２４及びコレクタ４０間で電気的接触を生じさせるスライドコンタクトリング４１を備えている。
【００３２】
円筒状コレクタ４０は、円筒状ヘッド４４によって緊密に塞がれた内部圧縮容積部４２を定めている。主接点２４は、コレクタ４０に進入するその軸端に、主接点２４の円筒状壁３８によって放射状に境界が定められたアーク膨張容積部４８から圧縮容積部４２を分離するピストン４６を備え、また、ピストンとは反対の軸端は筒状体１６となっている。ピストン４６は、アーク膨張容積部４８における圧力よりも圧縮容積部４２内の圧力が大きくなると即座に開放される放出弁５０を備えている。このピストン４６は、主接点２４及びアーク接点２６に確実に一体化され、主接点２４及びアーク接点２６間の電流路を与えている。このアーク接点２６は、ピストン４６及び円筒ヘッド４４を通り、閉塞された容器１０によって定められたガス膨張容積部５４内に突出する管５２に形成されている。このガス膨張容積部５４は、容積部で有効とされるカウンタボア窪みまでも含める全ての空間の容積を占めることができる容積を有する。管５２の端部は、駆動機構１４の出力部を形成するロッド５６に固定されている。横方向の開口５８が管５２の端に形成されて管５２の内部を通るガス流路６０がアーク膨張容積部４８及びガス膨張容積部５４間に形成される。しかしながら、遅延バルブとして作用する円筒ヘッドに確実に一体化された抜き打ちスリーブ６１が図４に示される閉塞位置において開口５８を緊密に覆っている。
【００３３】
円筒状ヘッド４４は、充填バルブ６２及び排出バルブ６４を備えている。充填バルブ６２は、圧縮容積部４２内の圧力がガス膨張容積部５４内の圧力よりも低い時にガス膨張容積部５４を圧縮容積部４２に連通させている。排出バルブ６４は、ガス膨張容積部５４と圧縮容積部４２間の圧力差がバルブ６４の復帰スプリングによって定められた放出しきい値よりも大きくなった際に圧縮容積部４２をガス膨張容積部５４に連通させている。
【００３４】
図３及び図５に詳細に示すように、第２の接点手段１８は、互いに確実に一体化された第２の主接点７０及び第２のアーク接点７２によって形成されている。この主接点７０は、チューリップ片状の接点グリップ７４をその自由端に有する穴の空けられたチューブ状金属部品によって形成される。主接点７４の並進運動が生じた際に主接点７０及びコレクタ７４間の電気的に接触させるスライド接点７６を備える固定コレクタ７４内を主接点７０が軸方向にスライドする。第２のアーク接点７２は、金属ロッドによって延出され、ノズルのネック部の内部径と同様の内部径を有する金属指部７８を形成している。このアーク接点７２及び主接点７０は、２つの接点７０，７２間に電流を確実に流す直径棒材８２によって互いに固定されている。
【００３５】
移動伝達機構２０は、アーク接点７２のロッド８０の軸端及び小径の伝達接続ロッド８６と協同して動作する枢支復帰カム８４から構成されている。このカム８４は、基準軸２２に直交する固定された幾何学的な枢支軸の回りに枢支されている。この接続ロッド８６は、ノズル１６の軸端に適合された冠部材８８及びカム８４に連接されている。アーク接点７２の軸端は、スライドの機能及びカム８４中に作られた草刈り鎌状に湾曲された溝９２に形成されたトラックと共に連動するローラ９０を備えている。移動復帰スプリング９４は、直径棒材８２及び第２の接点手段１８を閉塞位置に向けている。
【００３６】
装置は、下記のように動作する。
【００３７】
閉塞位置では、図４及び図５において、接点グリップとしての第２の主接点７０のコレクタ７４は、第１の主接点２４の外周部３０を把持し、第１コレクタ４０、スライド接点４１、第１の主接点、接点グリップ７４、第２の主接点７０、スライド接点７６及び第２のコレクタ７６を通過する電流路を与えている。第２のアーク接点７２の端を形成する指部７８は、第１のアーク接点２６中に深く貫入し、管５２を塞ぐこととなる。第１のアーク接点２６におけるチューリップ指片状の接点グリップ２８は、指部７８を把持し、第１及び第２のコレクタ間の電流路を形成する。指部７８は、アーク接点２６によって形成された管５２の端を塞ぎ、その結果、管５２内に含まれる気筒が密封される。指部７８は、ネック３２の内部空間の殆どを占有し、その結果、この指部７８が少なくとも部分的にこのレベルでアーク膨張容積部４８を閉塞することとなる。
【００３８】
装置の開放の際には、図４及び図５に示される閉塞位置から図１から図３に示される開放位置への変化を止めることなく、開放機構１４が第１の接点手段１２を連続的に駆動する。ノズル６及び伝達機構２０によって、第１の接点手段１２の移動が第２の接点手段１８に伝達される。
【００３９】
開放運動をより詳細に記述すれば、図６に示されるように曲線は、コレクタ４０に関するｘ軸に示される第１の接点手段１２の移動に対しての第１接点手段の速度（曲線Ａ）、第２の接点手段１８の速度（曲線Ｂ）並びに第２の接点手段１２と第１の接点手段１８の速度との比（曲線Ｃ）を示している。
【００４０】
第１段階において第２の接点手段１８が実際上固定であれば駆動機構１４の全てのエネルギーが第１の接点手段１２を加速する目的に供されるような形状のカム８４となっている。換言すれば、第１の接点手段１２の速度係数がＶ１，第２の接点手段１８の速度係数がＶ２であれば、第１の接点手段が閉塞位置及び図においてＰ１で示される第１の一過性の指標位置間にある限り、比Ｖ２／Ｖ１がゼロに近づき、どのような場合であっても、０．５より小さい。
【００４１】
位置Ｐ１を超えると、第１の接点手段１２は、その全移動の略１０％に置かれた主接点２４，７０の分離位置に達する。カム８４は僅かに枢支され、その結果、速度伝達比Ｖ２／Ｖ１が急速に増加して１を超える。第１の接点手段１２が第２のアーク接点７２から分離されるある位置Ｐ３に到達すると、第１の接点手段１２がその開放移動の約３０％を覆い、速度比が１．５を超えることとなる。Ｖ１＋Ｖ２に等しいアーク接点の分離の相対速度は、大変高くなる。この比Ｖ２／Ｖ１は、約０．５〜３mｓに対して１．５よりも大きいままに維持されてアーク接点２６，７２の高速分離を生じさせ、第１の接点手段が位置Ｐ５に達した際に最大となる。速度比Ｖ２／Ｖ１が１以上に維持される限り、より軽い接点手段、即ち、ノズル１６を支持しない第２の接点手段１８の速度上昇がより重い接点手段、即ち、第１の接点手段に優先される。アーク接点の分離の段階で、機構１４によって与えられるある全体的な機構動作に対してこの速度の偏りが可動部品の相対速度Ｖ１＋Ｖ２を最大化している。実際、関連する機械的システムの単純化モデルでは、最大速度は、
ｄ（Ｖ１＋Ｖ２）／ｄｔ＝０
即ち、ｄＶ１＝−ｄＶ２
が得られる。
【００４２】
第１の近似では、最少作用は、
ｄＷ＝Ｍ１・Ｖ１・ｄＶ１＋Ｍ２・Ｖ２・ｄＶ２＝０
が得られる。
【００４３】
ここで、Ｍ１は、第１の接点手段１２に確実に一体化された可動部の質量、即ち、第１の近似では、主接点２４、アーク接点、棒状部材５６、ノズル及び冠部材８８の質量の合計であり、Ｍ２は、第２の接点手段１８に確実に一体化された可動部質量、即ち、主接点７０，アーク接点７２及び棒状部材８２の質量の合計である。
【００４４】
従って、
Ｍ１・Ｖ１−Ｍ２・Ｖ２＝０
であり、これは、
Ｖ２／Ｖ１＝Ｍ１／Ｍ２
に等しい。
【００４５】
移動伝達機構の移動質量を考慮していない、この単純化したモデルでは、機械的エネルギーを最少にしながら相対速度Ｖ１＋Ｖ２を最大にするには、第１及び第２の接点手段の可動部品の移動質量の比Ｍ１／Ｍ２に速度比Ｖ２／Ｖ１が近似されることが重要と考えられる。実際、ノズルを含む、第１の可動部品の質量Ｍ１は、常に第２の可動部材の質量Ｍ２よりも大きい。比Ｍ１／Ｍ２は、しばし約１．５から２と比較的高くなり、その結果、比Ｍ１／Ｍ２が質量の比に等しくすることは困難となる。それ故、アーク接点の分離の後の数ミリ秒の間、比Ｖ２／Ｖ１が１．２より大きく、より良くは、１．５より大きく定めている。
【００４６】
第１の接点手段が約５０％の開放移動の範囲に亘って移動される場合には、伝達カム８４は、速度比Ｖ２／Ｖ１が１以下に戻され、急速に減少する。ある途中の位置Ｐ７を第１の接点手段が通過した際に、速度比が０．５以下に戻され、開放移動の９０％程でゼロになる。
【００４７】
この開放に関する純粋に運動学的な記述は、異なる段階を明瞭としている。
【００４８】
Ｐ１に到達する前の、初期の移動は、駆動機構によって供給される全てのエネルギーを第１の接点手段１２に割り当て、迅速に開始されるべきポンプ作用を生じさせている。ピストンの移動が圧縮容積部４２中の圧力をアーク膨張容積部の圧力よりも高くすると即座に、開放弁５０が開き、圧縮容積４８中のガスがアーク膨張容積部４８に進入し始める。接点指部７８がアーク接点管５２の内部を介する脱出路６０及びネック３２を通る脱出路の何れもが塞がれる際にアーク膨張容積部４８中の圧力は、増加し始める。
【００４９】
Ｐ２で主接点２４，７０が分離する際に、主接点２４，７０を介する電流路が遮断される。しかしながら、指部７８がチューリップ指状接点グリップ２８に依然部分的に係合している間、アーク接点２６，７２を通過する第２の電流路が存在し続け、その結果、アーク接点の分離位置Ｐ３に達する前には、電気的なアークは主接点２４，７０間に引き込まれない。そして、アーク膨張容積部４８内の圧力が増加し続けることとなる。位置Ｐ３からは、開放の継続は、開放が生じた際に遮断器に流れる電流のタイプに実際依存することとなる。短絡電流での開放は、引き続き過負荷電流での開放及び進み電流での開放とは区別される。ＡＣ短絡回路電流で遮断器が開放された際には、アーク接点２６、７２が分離されると即座に、極めてエネルギーの大きな電気アークがアーク接点２６、７２間で生じ、全ての有効な空間を専有することとなり、その結果、アーク膨張容積部４８における圧力が大きく増加する。
【００５０】
更に、電気的なアークは、アーク膨張容積部４８内の圧力の付加的な増加を誘引するノズルのガス発生材の脱ガス化を生じさせている。アーク接点２６、７２の分離が生じた際に、遅延弁６１は、オリフィスを覆い続け、その結果、ガスがアーク膨張容積部４８に封じ込められ、圧力の増加をより促進することとなる。数センチメータの移動の後に、オリフィス５８は、図６の曲線の点ｐ４に達し、アーク膨張容積４８内に含まれるガスがアーク接点２６の管５２の内部を介してガス膨張容積部５４に抜ける。アーク接点７２がネック３２以下に低下されると即座に、図６の曲線の典Ｐ６で、ネックを塞ぐようになった指部７８は、アーク膨張容積部４８のガスに対する他の経路を開放してネック３２を通過してガス膨張容積部５４にガスを流すこととなる。しかしながら、この排出口は、アーク膨張容積部４８内の圧力を顕著に減少させるには不十分であり、その結果、アーク膨張容積部４８内の圧縮容積部４２内の圧力を超え、放出弁５０が閉じられる。開放移動が継続される際には、排出処理閾値までピストン４６が圧縮容積部４２内のガスを圧縮することとなる。この排出処理閾値を超えると、排出弁６４が開いて圧縮容積部４２中に留まるガスがガス膨張容積部５４から除去されて開放移動の継続が阻害されることがない。電流がゼロに近づくと、アークが消滅される。しかしながら、アーク膨張容積部４８内の圧力が放出弁５０を再び開放するに十分な程には急速に減少しない。従って、この動作モードにおいては、開放の終期まで、アーク開放容積部４８及び圧縮容積部４２は、分離されたままとなる。第１の接点手段がその開放過程の約５０％に至ると、速度比Ｖ２／Ｖ１が１以下に戻され、急速に減少する。
【００５１】
遮断器がＡＣ過負荷電流で開放されると、位置Ｐ３でアーク接点が分離されると即座にアーク接点間で活発な電気アークが生じる。前段階の終期でアーク膨張容積部４８における圧力が高くなると、電気アークが収縮される。更に、圧縮されたガスは、非圧縮ガスよりもより大きな熱容量を与え、電気アークによって生じる熱いガスをより効率的に膨張させることとなる。この電気アークは、多量のエネルギーを放出する。この多量のエネルギーは、ノズル１６のガス放出部材の排ガス化を生じせ、アーク膨張容積部４８内の付加的な圧力の増加を生じさせて放出弁５０が再度閉じることとなる。位置Ｐ４でオリフィス５８の開放が生じるまで、ガスの放出が延期される。膨張容積部内に含まれるガスがアークが生じている接点管の内部を介してガス膨張容積部に逃げることとなる。位置Ｐ６を超えてアーク接点がネック以下にまで降下されると即座に、ガスがノズル１６の底部に向けて逃がされる。電流がゼロに近づくと、アークが消失される。アークによって与えられるエネルギーが大きくない場合には、アーク膨張容積部４８内の圧力が急速に減少して開放弁５０を再度開放することとなる。第１の接点手段がその開放過程の約５０％に至ると、速度比Ｖ２／Ｖ１が１以下に戻され、急速に減少する。従って、この段階で、駆動機構１４の利用可能なエネルギーが再び第１の接点手段の加速を優先させるように作用し、圧縮容積部４２におけるピストンを移動させるように作用する。開放の終期に至るまで、圧縮容積部４２からアーク膨張容積部４８及びアーク接点２６，７２に新たなクリーンガスが供給され、アーク接点間での再度アークが生じることが防止される。
【００５２】
位置Ｐ３を離れて、進み試験によれば僅かな電流が流れる進み回路をアーク接点が開放すると、比較的弱いアークがアーク接点間で生じる。このアークは、誘電ガスの質が良いことから、直ぐに消失される。電流は、遮断され、接点手段１２，１８間の電圧が急速に増加を開始する。圧縮容積部４２内のピストン４６の移動によって、新たなガスの連続的な流れが圧力が増加しているアーク膨張容積部４８に流入する。オリフィス５８がスリーブ（位置Ｐ４）によって妨げられると即座に、ガスが管５２を介して膨張容積部５４に逃げ出す。接点手段１２，１８間での電気アークが再び引き起こされることを防止する為には、接点１２，１８間の電圧が破壊電圧よりも低く維持されていることが本質的に必要とされる。パスカルの法則は、破壊電圧が接点間の距離によってガスの圧力の生成機能を増加させていることを示唆している。それ故、アークが消失される瞬間には、破壊電圧が高く、どのような場合にもアーク接点間の電圧よりもより早く急速に増加することが判明している。このことは、詳細には、既にのべた力学的特性が何を達成したかを実際に示している。最大速度率Ｖ２／Ｖ１に対応する位置Ｐ５は、アーク接点を分離する位置Ｐ３及び開放位置間に事実上ある。付記すれば、この位置は、１より大きな速度率に対応し、より重い接点手段、即ち、第１の接点手段の移動よりも優先され、ノズル１６を支持していない、より軽い接点手段、即ち、第２の接点手段１８の速度を上げることとなる。既に示したように、このバイアスは、機構１４によって供給される所与の包括的な機械的動力に対して移動部材の相対速度Ｖ１＋Ｖ２を最大化している。
【００５３】
この段階において、ピストン４６の速度Ｖ１の増加に対してアーク接点の分離速度Ｖ１＋Ｖ２の相対速度の増加を優先させている。換言すれば、パスカルの法則で、接点間の距離を増加させることが圧力の増加に対して優先される。しかしながら、ピストン４６の作用面が管５２の内部断面よりも大きく定められ、アーク接点２６の間５２を介してガスの流れが継続しているにも拘わらず、圧縮容積部４２内のピストン４６の移動がガス膨張容積部５４内の圧力よりもアーク膨張容積部４８内の圧力を高く維持され、僅かに増加させることが観測される。しかし、少なくとも、接点指部７８がノズルのネック３２から開放され、ネック３２を通る第２のガス流路を開く時に、膨張容積中での圧力の増加がガス流路によって妨げられる。
【００５４】
第１の接点手段がその開放移動動作の５０％に達した際には、接点間の距離は、進み小電流遮断試験下では、何れのアークも再び生じることが防止される。圧縮容積４２からアーク膨張容積部４８のガスの放出が開放動作の終期まで継続される。
【００５５】
位置Ｐ７を超え、全てが開放状態にある場合には、開放の終期までに、新鮮でクリアーなガスが圧縮容積４２からアーク膨張容積４８及びアーク接点２６，７２に向けられ、アーク接点間でのいずれのアークも生じることが防止される。更に、第２の接点手段の移動端は、スプリング９４を圧縮するのに用いられる。
【００５６】
逆のやり方で閉塞動作が行われ、充填弁（フィリングバルブ）６２が動作されて膨張弁４２の充填を可能とする。閉塞動作の最初の１０％の後に、第２の接点手段１８が移動を開始する。スプリング９４は、伝達機構２０のどのような妨害動作をも防止している。
【００５７】
当然に種々の変更が可能である。
【００５８】
曲線位置Ｐ３で接点が分離された後に、より小さな流路断面を有するガス流路、即ち、流路６０が最少に開かれることが好ましいように好ましくは、位置Ｐ６でノズルのネックが開かれる前に、遅延弁６１によってオリフィス５９が位置Ｐ４で開かれる。最大速度比を決定する位置Ｐ５に関する位置Ｐ４及びＰ６の位置決めは、臨界的なものはない。図６の図に対しての第１の変形例としては、位置Ｐ６を位置Ｐ４及びＰ５間に置くことができる。他の変形例としては、位置Ｐ４を位置Ｐ５及びＰ６間に置くことができる。ある応用としては、遅延弁６１を完全に動作させずに、閉塞位置で管５２を阻害するものとして知られている指部７８を位置Ｐ３で管外に移動して即座にガス流路６０を開放することができる。
【００５９】
この異なる構造の伝達機構であっても第１の実施例の速度曲線に同一の速度曲線を得るようにすることができる。図７は、第２の実施例の詳細を表している。この第２の実施例では、伝達機構がカム１８４がアーク接点８０の一端と共に一方で作用し、接続ロッド１８６と共に作用する。アーク接点８０の一端は、第１の実施例では、カム１８４に作られている湾曲溝によって形成されているトラック１９２ａとともに動作し、スライドの機能を有するローラ１９２ａを備えている。同様に、接続ロッド１８６は、その一端に、カム１８４に作られている屈曲部の形状の第２の湾曲溝によって形成されているトラック１９２ｂとともに動作し、スライドの機能を有するローラ１９０ｂを備えている。この２つのトラック１９２ａ、１９２ｂの形状は、第１の実施例で記述された速度比と同様のタイプの速度比を得るように選定される。第２の実施例に従った遮断器の他の要素は、第１のそれと同様である。
【００６０】
更に、特定の進み小電流遮断状態下で、開放の開始時に膨張容積部における圧力上昇をより高めるべく、スリーブ６１に代えて接点指部に近接して管を閉じる弁を設けることもできる。
【００６１】
上述した実施例において、主接点７０は、可動であり、アーク接点に確実に一体化される。伝達機構２０によってのみ駆動されるアーク接点及び固定側主接点７０を設けることも可能である。
【００６２】
【発明の効果】
この発明によれば、小さな容積中で得ることができる高い性能及び高速且つ確実な開閉を及び低動作エネルギーで実現できる圧縮作用を備えた高電圧開閉装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る開放位置における遮断器の概略図を示している。
【図２】開放位置における軸に沿って切断した図１に示した遮断器の上部を示している。
【図３】開放位置における軸に沿って切断した図１に示した遮断器の下部を示している。
【図４】閉塞位置における軸に沿って切断した図１に示した遮断器の上部を示している。
【図５】閉塞位置における軸に沿って切断した図１に示した遮断器の下部を示している。
【図６】接点手段の位置に対して異なる速度曲線がプロットされている図を示している。
【図７】この発明の第２の実施の形態の詳細を示している。
【符号の説明】
１０…容器
１２…第１の接点手段
１６…筒状体
２０…移動伝達機構
２２…基準軸
２４…主接点
２６…アーク接点
３０…接点パッド
４０…円筒コレクタ
４１…スライドコンタクトリング
４２…内部圧縮容積部
４６…ピストン
５４…ガス膨張容積部
５６…ロッド
６１…スリーブ
６２…充填バルブ
６４…排出バルブ
７０…第２の主接点
７２…第２のアーク接点
７８…金属指部
８０…ロッド
８４…枢支復帰カム
８６…接続ロッド
８８…冠部材
９０…ローラ
９４…移動復帰スプリング
１８４…カム
１８６…接続ロッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high voltage switchgear in which a contact operates two times.
[0002]
[Prior art]
An active switchgear, switch, disconnector or circuit breaker for high voltage, especially ultra high voltage, is separated and one of the contacts translates with respect to the other of the two aligned contacts and the other of the contacts It consists of an operating mechanism.
[0003]
Two contact points that are translated in a sealed container are proposed in French publications FR1,448,854. In this publication, the first contact is driven by a drive mechanism, and the second contact is driven to move the two contacts uniformly in the initial stage of the opening operation. As a result, the first contact is not immediately separated. One contact is provided. The positively acting latch means separates the two contacts at a predetermined position in the course of its movement, and the return spring moves the first contact after the two contacts are separated. To return to its original position. This type of device has the advantage that at the instant contact separation occurs, the contact separation speed can be increased for a given separation movement to extend the electrical arc between the contacts immediately. However, a powerful drive mechanism is required so that the latter must compress the return spring early in the opening operation. Furthermore, the movement of the second contact after the separation is completely independent of the movement of the first contact so that there is no longer any mechanical link between the contacts beyond the separation position. If a malfunction occurs in the return device that returns the second contact to the rest position, the second contact remains in the intermediate separation position where the first contact is driven to the open position by the drive mechanism. There can be a thing. In this case, the drive mechanism actually remains at a position where the cutoff distance is not sufficient.
[0004]
An electrical switchgear composed of a sealed container filled with a dielectric gas is described in US Pat. No. 3,896,282. First and second movable contacts are provided on the container and are engaged with each other for current flow. In order to open the contacts and cut off the current, the mechanism with connecting rod and crank simultaneously drives the two contacts in opposite directions with respect to the container at equal speed. The speed of separation is greater than the speed in a switchgear that moves one of the two contacts. Further, the rod and crank mechanism always provides a mechanical link between the first and second contacts, so that the position of the second contact is always linked to the position of the first contact and the drive mechanism. However, if the two movable objects formed by the two contacts must always be driven, a large amount of power is required, especially at the start of opening. In addition, this device does not have the arc contacts required for high performance switchgear. Finally, the return mechanism rod has a problem with the space inside the sealed container.
[0005]
European Patent Publication EP 313,813 discloses a high voltage electrical switch device comprising a sealed container filled with a dielectric gas and containing movable contact means and stationary contact means. The movable contact means is composed of a main contact and an arc contact integrated with each other and a nozzle fixed to the main contact. The movable contact means is driven in the axial direction by translational movement in the container by the drive mechanism. The stationary contact means comprises a main contact fixed to the container and an arc contact that is axially slid in a slide contact that is in electrical contact with the main contact. A transmission mechanism comprising a sprocket and a crown gear enables translational movement of the movable contact means to be transmitted to the slide arc contact of the stationary contact means. The arc contact of the stationary contact means has a tubular shape, and when the switch is closed, the arc contact of the movable contact means penetrates into the arc contact of the stationary contact means. When the switch is released, the movable main contact separates from the fixed main contact before the arc contact separates. When the arc contacts are separated, the arc contacts are driven relative to each other at twice the main contact speed that is movable relative to the fixed main contact. Since one of the main contacts is fixed with respect to the container, this device limits the moving mass. However, the device requires a drive mechanism that realizes a large movement that is realized only by the displacement of the movable main contact, such as a large breaking distance between the main contacts in the release position.
[0006]
The device described above is described in German publication DE 19,631,323. This switch is composed of first contact means and second contact means. The first contact means comprises a main contact, an arc contact and a nozzle made of an insulating material, forming a single assembly that is moved directly by the drive mechanism. The second contact means is composed of a main contact and an arc contact integrated with each other. The movement of the arc contact in the first contact means is transmitted to the second contact means by the transmission mechanism. This transmission mechanism is constituted by a moving reversing lever, a nozzle, a first connecting rod that forms a joint on the lever, a second contact means, and a second connecting rod that forms a joint on the lever. When the switch is released, the arc contacts are separated at opposite speeds with equal speed rates. Since it contains two arc contacts and two main contacts, its moving mass is large. Therefore, the drive mechanism needs to be well sized according to mass and speed. One of the most severe tests is the advanced small current interrupt test. To prevent re-calling, the distance between arc contacts must be increased rapidly after a momentary separation occurs. Here, in order to improve the breaking performance, it is sufficient to give a distance between the contacts in a period smaller than a half period of one current and wait for the current to cross zero. The device is not optimized for mechanical energy in this case.
[0007]
A switch device comprising first contact means and second contact means is described in US Pat. No. 5,578,806. The first contact means is composed of a main contact, an arc contact and a nozzle made of an insulating material, forming a single assembly that is moved directly by the drive mechanism. The second contact means is composed of a main contact and an arc contact integrated with each other. The movement of the arc contact in the first contact means is transmitted to the second contact means by the transmission mechanism. This transmission mechanism is integrated with the transmission cogwheel, the cogwheel and the connecting rod, the nozzle engaged with the cogwheel, and one of them connected to the periphery of the cogwheel at one point. The other end is connected to the two connection contacts to form a joint. This transmission mechanism is non-linear and gives a low speed to the second contact means at the beginning of the movement in which the main contact separation occurs to increase the speed at which the arc contact separates, and the speed at the end of the release movement. Decreasing to low speed. The leading current is cut off without consuming too much driving energy. However, this device cannot optimize the mechanical energy of the system.
[0008]
EP 809,269 discloses a main contact forming a single assembly directly driven by a drive mechanism, a first contact means formed from an arc contact and an insulating nozzle, and a main contact, arc contact and dielectric. An apparatus comprising a second contact comprised of a body shield is disclosed. The transmission mechanism connects the nozzle to the arc contact of the second contact means. This transmission mechanism includes a moving reversing lever, a connecting rod connecting the lever to the arc contact, and a rod fixed to the nozzle and sliding in a linear groove of the lever. This transmission mechanism is non-linear in that the speed of the nozzle and the speed ratio of the arc contact in the second contact means are not constant. However, throughout the release movement, the speed of the nozzle is much greater than the speed of the arc contact in the second contact means, whereas the moving mass integrated in the nozzle containing the first contact means. Is much larger than the integrated moving mass of the arc contact of the second contact means. Overall, the mechanical energy of the mechanism will not be optimized during the release operation.
[0009]
French publication 2,491,675 discloses a main contact forming a single assembly directly driven by a drive mechanism, an arc contact and a first contact means formed by an insulating nozzle, a fixed main contact and A self-extinguishing method and a compression type circuit breaker constituted by second contact means constituted by arc contact means are disclosed. The transmission mechanism connects the arc contact of the second contact means to the nozzle. The first contact means is formed in a cylinder that opens to the nozzle by a small-diameter duct and is closed on the opposite side by a fixed piston to form a variable volume arc extinguishing chamber. As the first contact means moves, the piston enters the arc-extinguishing chamber and the volume of the container is reduced. At the beginning of the opening operation, the movement of the first contact means increases the pressure in the arc-extinguishing chamber as long as the second arc contact does not block the nozzle orifice. As soon as the arc contacts are separated, the second arc contact releases the nozzle orifice. The arc chamber volume continues to decrease and the gas exiting the arc chamber through the orifice prevents arcing between arc contacts. When released with a strong current, the arc is kept blown out to keep the gas contained in the arc extinguishing chamber relatively cool until the arc is extinguished. In other words, piston movement is required throughout the opening movement. The speed of the first contact means with respect to the piston must be sufficient for the pressure in the arc extinguishing chamber and greater than the pressure at the nozzle level. In this patent, in order to reduce the mechanical energy of the device, the transmission mechanism is given a speed equal to or lower than the speed of the contact that does not support the nozzle for the contact that supports the nozzle. It is proposed to include. The speed ratio is kept constant during the opening operation. This is in line with the requirements of this type of switch and is particularly suitable for blowing out the arc continuously by compressing the arc extinguishing chamber. However, it is difficult to transfer the teaching of this patent to a circuit breaker comprised of a compression piston. In this case, on the one hand, it is necessary to increase the pressure rapidly in the arc extinguishing chamber at the beginning of the opening movement, and on the other hand, at the end of the opening movement, it is necessary to obtain a high piston speed that blows off the arc more efficiently. . The piston is usually integrated into the contacts that support the nozzle because the piston provides the nozzle speed.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has an object of providing a high performance that can be obtained in a small volume, a high-speed and reliable opening and closing, and a compression action that can be realized with low operating energy. Another object of the present invention is to provide a high voltage switchgear.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
    According to this invention,
  In a high-voltage switchgear in which a sealed container is filled with a high dielectric strength gas and has a geometric reference axis,
  Compression volumePartA first support that defines:
  First contact means movable relative to the support,
  This first contact means is:
  A first main contact;
  Integrated into the first main contact and made of electrical insulationCylindrical bodyWhen,
  SaidCylindrical bodyWith arc expansionVolume partA piston that is slid in the support and integrated with the first main contact, the piston comprising a release valve that releases pressure from the compression volume to the arc expansion volume. A piston that opens when the pressure in the compression volume is greater than the pressure in the arc expansion volume; and
  A first arc contact integrated with the first main contact and projecting into the arc expansion volume;
  Consisting of
  In the containerforA second contact means comprising a movable second main contact and a second arc contact;
  A drive mechanism for driving the first contact means from a closed position to an open position by an axial translation along the reference axis, wherein the first and second main contacts lose contact with each other during the drive. The first and second main contacts are defined between the first separation position and the open position of the first and second main contacts, and the first and second arc contacts are connected to each other. Pass through a transient second separation position that loses contactA drive mechanism;
  SaidCylindrical bodyAnd between the second arc contactsMechanically coupledAnd saidCylindrical bodyA transmission mechanism for transmitting the movement of the second arc contact to the second arc contact;
  Comprising
  When the first contact means moves in one direction along the reference axis at a speed having a rate V1, it follows the reference axis at a speed having a rate V2 that is a ratio V2 / V1 with respect to the rate V1.What is the one direction?So that the second arc contact translates in the opposite directionThe transmission mechanism varies the ratio V2 / V1 according to the position of the first contact means relative to the container;
  The first and second arc contacts;Said second separation positionAnd as long as the first contact means is between the first index position and the closed position between the closed positions, the ratio V2 / V1 is maintained below a value of 0.5,
  The open position andSaidOf the first and second main contactsSaid first separation positionWhen the first contact means passes through a second temporary index position in between, the ratio V2 / V1 passes through a maximum value greater than 1,
  As long as the first contact means is between the third index position and the open position between the open position and the second index position, the ratio V2 / V1 is maintained below a value of 0.5. Thus, a high voltage switching device is provided in which the ratio V2 / V1 is varied according to the position of the first contact means relative to the container.
[0012]
The mechanical link achieved by the transmission mechanism is permanent so that the position of the first contact means and the position of the operating mechanism give a faithful image of the second arc contact position. Contributes to sex.
[0013]
The first contact means having a heavier speed ratio imposed between the closed position and the first temporary index position in the initial stage of opening is immediately increased in speed. Therefore, all available energy can be used to drive the piston that compresses the gas contained in the compression volume. As the pressure in the compression volume is increased, the release valve immediately opens to similarly increase the pressure in the arc expansion volume. When separation of the arc contacts occurs, the pressure in the arc expansion volume is already high, which proceeds and preferably blocks small currents. The breakdown voltage between two electrodes charged with the potential difference in the given gaseous medium, i.e. the minimum voltage, required for the electrical arc generated between the electrodes in the gaseous medium considered There is a function of generating a gas pressure that is determined by the distance to be separated, given by Pascal's law, and exceeding the minimum value, and this function increases with the generated pressure by the distance. By increasing the pressure in the expansion volume, the breakdown voltage is increased and arc outage between arc contacts is prevented.
[0014]
The speed ratio imposed when the first contact means passes the second transition index position is such that the speed imparted to the piston is sufficient to increase the distance that immediately separates the arc contacts. In addition, the energy of the movable part is temporarily significantly reduced. In fact, the first movable member is formed by the moving assembly integrated with the first contact on the one hand, and the second movable member is formed by the moving assembly integrated with the second arc contact on the other hand. In other words, the first movable member has a mass M1 that is larger than the mass M2 of the second movable member. This is explained on the one hand by ensuring that the first contact is integrated into the nozzle and on the other hand as part of the drive mechanism. If the speed V2 of the second contact exceeds the speed V1 of the first contact, the total kinetic energy of the movable mass is reduced. A separation rate V1 + V2 with very good energy efficiency is obtained. Such an arrangement is useful for preventing re-calls in advanced small current interruption tests.
[0015]
The speed ratio given when the first contact means passes again through the third transition indicator position is useful at the end of the open movement to encourage the disappearance of the arc at the nozzle stage which is important for interrupting the overcurrent. Mechanical energy is applied to the first contact means connected to the piston, and further, the gas is heated and contaminated when an interruption occurs and is replaced by a clean, fresh gas.
[0016]
Preferably, the second index position P5 is located between the open position and the temporary separation position P3 of the first and second arc contacts. This selection optimizes the position in the selected contact movement with high accuracy in order to advance the mechanical energy of the device and eliminate the arc connected to the current.
[0017]
Preferably, the maximum value of V2 / V1 is greater than 1.5. An increase in the relative speed of the arc contact is further promoted.
[0018]
Preferably, the second main contact means and the second arc contact means are integrated with each other. This increases the overall moving mass of the system compared to the case where only the second arc contact is movable. However, it is speculated that this additional moving mass will not be detrimental to the expected effect. Since the speed ratio V2 / V1 is equal to the mass ratio of the moving part on each side of the transmission mechanism, the best efficiency of the mechanism is achieved. If the mass M2 of the movable part of the second contact means is very low, the ratio M1 / M2 is very large, ensuring a maximum transmission ratio while ensuring a low transmission ratio value at the start and end of movement, and the structure It is practically difficult to realize a simple transmission mechanism.
[0019]
Preferably, the first contact means and the nozzle integrally form a first movable part having a mass M1, and the second main contact means and the arc contact means form a second mover having a mass M2. Here, when the first contact means passes through the first temporary index position, the speed ratio is:
0.8 ・ M1 / M2 ≦ V2 / V1 ≦ 1.2 ・ M1 / M2
Are in a relationship.
[0020]
More preferably, in the stage of fast separation of arc contacts, the ratio V2 / V1 is as close as possible to the ratio M1 / M2 in order to minimize the mechanical energy of the system. In the best mode, when the first contact means passes the first temporary indicator position, the speed ratio is
V2 / V1 = M1 / M2
Are in a relationship.
[0021]
According to one embodiment of the present invention, the transmission mechanism is
A cam pivotally supported about a geometric axis fixed with respect to the container and composed of a curved track;
A slide integrated with the arc contact and operating with the track; and
A connecting rod connected to a cam and a portion integrated with the nozzle;
It has.
[0022]
By selecting the shape of the curved track, the required speed ratio between opening and closing movements can be simplified.
[0023]
According to another embodiment of the invention, the transmission mechanism is
A cam pivotally supported about a geometric axis fixed with respect to the container and composed of a first curved track and a second curved track;
A slide integrated with the second arc contact and operating with the first track; and
A connecting rod device composed of a second slide operating with the second track and integrated with the nozzle;
It has.
[0024]
This mechanism has the advantage that the connecting rod system can be guided linearly.
[0025]
Preferably, the nozzle includes a neck that forms a first gas flow path through which gas flows from the arc expansion volume portion in the gas expansion volume portion in the container, and the open position and the first and second positions. As long as there is the first contact means between the fourth transition movement position P6 between the arc contact transition separation position P3 and the closed position, this first path is at least by the second arc contact. Partially closed.
[0026]
Preferably, the second gas flow path is between the fifth index position P4 and the closed position between the open position and the transition separation position P3 of the first and second arc contacts. A delay valve is provided that remains closed as long as the first contact means is present. The two gas flow paths compete to increase the gas blowing ratio. This valve initiates the opening of this gas flow path determined with high accuracy after the arc contact has been separated. The elapsed time between the separation of the arc contact and the opening of the valve is an advantage of continuing the increase in pressure in the gas expansion volume caused by the arc and piston generated between the arc contacts as the arc contacts are separated. In a preferred embodiment, the fourth index position P6 is between the fifth index position P4 and the open position. In other words, when the mechanism opening procedure is executed, the opening of the second path precedes the opening of the first path. More preferably, the second index position P5 is close to the fourth index position P6 and the fifth index position P4.
[0027]
According to a preferred embodiment, the first arc contact is comprised of a tube and the gas flow path passes through the tube.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Referring to FIGS. 1-5, a high voltage circuit breaker, in this example, a circuit breaker designed for a voltage exceeding 36 kV, is applied to a container 10 filled with a high dielectric breakdown voltage gas, for example, sulfur hexafluoride. Has been placed. This high-voltage circuit breaker includes a first contact means 12 that is moved by an operating mechanism 14, a cylindrical body 16 that is positively integrated with the first contact means 12, and a movement transmission mechanism 20 that includes a cam 84. The second contact means is mechanically connected to the cylindrical body. The container 10 defines a fixed geometric reference axis 22 as a translation axis for the movable part.
[0029]
The first contact means 12 shown in detail in FIGS. 2 and 4 comprises a cylindrical main contact 24 and an arc contact 26 disposed coaxially within the main contact 24. The arc contact 26 is similarly cylindrical and has a free end with a retracting tulip-like finger contact composed of a number of contact finger pieces arranged in a corolla shape. The main contact 24 includes, as part thereof, a cylindrical retracting contact pad 30 that is operated together with the second contact means 18. The arc contact 26 and the main contact 24 are securely integrated with each other.
[0030]
The cylindrical body 16 is partially made of an insulating material that can remove gas in an electric arc, for example, Teflon. The tubular body 16 is fixed to the inner surface of the main contact 24 and is interposed between the tulip finger piece contact of the arc contact 28 and the cylindrical terminal lead-in contact pad 30 of the main contact. The upper portion of the cylinder constitutes a neck portion 32 that separates the two counter bore recesses 34 and 36.
[0031]
The main contact terminal lead-in contact pad 30 is extended by a cylindrical outer peripheral surface of a slide contact wall 38 that slides axially in a cylindrical collector 40 fixed to the container 10 that supports and guides the contact means 12. ing. Here, the collector 40 includes a slide contact ring 41 that causes electrical contact between the main contact 24 and the collector 40 when the translation of the main contact 24 occurs.
[0032]
The cylindrical collector 40 defines an internal compression volume 42 that is tightly closed by a cylindrical head 44. The main contact 24 includes a piston 46 that separates the compression volume 42 from the arc expansion volume 48 that is radially delimited by the cylindrical wall 38 of the main contact 24 at its axial end entering the collector 40, and The shaft end opposite to the piston is a cylindrical body 16. The piston 46 includes a discharge valve 50 that is immediately opened when the pressure in the compression volume portion 42 becomes larger than the pressure in the arc expansion volume portion 48. The piston 46 is securely integrated with the main contact 24 and the arc contact 26, and provides a current path between the main contact 24 and the arc contact 26. The arc contact 26 is formed in a tube 52 that passes through the piston 46 and the cylindrical head 44 and protrudes into the gas expansion volume 54 defined by the closed vessel 10. The gas expansion volume portion 54 has a volume that can occupy the volume of all spaces including the counterbore recess that is effective in the volume portion. The end of the tube 52 is fixed to a rod 56 that forms the output part of the drive mechanism 14. A lateral opening 58 is formed at the end of the tube 52 and a gas flow path 60 through the interior of the tube 52 is formed between the arc expansion volume 48 and the gas expansion volume 54. However, the punching sleeve 61, which is positively integrated with the cylindrical head acting as a delay valve, tightly covers the opening 58 in the closed position shown in FIG.
[0033]
The cylindrical head 44 includes a filling valve 62 and a discharge valve 64. The filling valve 62 allows the gas expansion volume portion 54 to communicate with the compression volume portion 42 when the pressure in the compression volume portion 42 is lower than the pressure in the gas expansion volume portion 54. The discharge valve 64 removes the compression volume portion 42 from the gas expansion volume portion 54 when the pressure difference between the gas expansion volume portion 54 and the compression volume portion 42 becomes larger than the discharge threshold value determined by the return spring of the valve 64. Communicating with
[0034]
As shown in detail in FIGS. 3 and 5, the second contact means 18 is formed by a second main contact 70 and a second arc contact 72 which are securely integrated with each other. The main contact 70 is formed by a perforated tubular metal part having a tulip-like contact grip 74 at its free end. When the translational movement of the main contact 74 occurs, the main contact 70 slides in the axial direction in the fixed collector 74 provided with the slide contact 76 that makes electrical contact between the main contact 70 and the collector 74. The second arc contact 72 is extended by a metal rod to form a metal finger 78 having an internal diameter similar to the internal diameter of the nozzle neck. The arc contact 72 and the main contact 70 are fixed to each other by a diameter bar 82 that allows current to flow reliably between the two contacts 70 and 72.
[0035]
The movement transmission mechanism 20 includes a pivot support cam 84 that operates in cooperation with the shaft end of the rod 80 of the arc contact 72 and the small-diameter transmission connection rod 86. The cam 84 is pivoted about a fixed geometric pivot axis orthogonal to the reference axis 22. The connecting rod 86 is connected to a crown member 88 and a cam 84 fitted to the axial end of the nozzle 16. The shaft end of the arc contact 72 is provided with a roller 90 that interlocks with the function of the slide and the track formed in the grass 92 curved groove 92 made in the cam 84. The movement return spring 94 directs the diameter bar 82 and the second contact means 18 to the closed position.
[0036]
The device operates as follows.
[0037]
4 and 5, the collector 74 of the second main contact 70 as the contact grip holds the outer peripheral portion 30 of the first main contact 24, and the first collector 40, the slide contact 41, Current path passing through one main contact, contact grip 74, second main contact 70, slide contact 76 and second collector 76. The finger 78 forming the end of the second arc contact 72 penetrates deeply into the first arc contact 26 and closes the tube 52. A tulip finger-like contact grip 28 at the first arc contact 26 grips the finger portion 78 and forms a current path between the first and second collectors. The finger 78 closes the end of the tube 52 formed by the arc contact 26 so that the cylinder contained within the tube 52 is sealed. The fingers 78 occupy most of the interior space of the neck 32 so that the fingers 78 at least partially occlude the arc expansion volume 48 at this level.
[0038]
When the apparatus is opened, the opening mechanism 14 continuously moves the first contact means 12 without stopping the change from the closed position shown in FIGS. 4 and 5 to the open position shown in FIGS. To drive. The movement of the first contact means 12 is transmitted to the second contact means 18 by the nozzle 6 and the transmission mechanism 20.
[0039]
To describe the opening motion in more detail, as shown in FIG. 6, the curve is the speed of the first contact means relative to the movement of the first contact means 12 shown on the x-axis with respect to the collector 40 (curve A). , The speed of the second contact means 18 (curve B) and the ratio of the speed of the second contact means 12 to the speed of the first contact means 18 (curve C).
[0040]
If the second contact means 18 is actually fixed in the first stage, the cam 84 is shaped so that all the energy of the drive mechanism 14 is provided for the purpose of accelerating the first contact means 12. In other words, if the speed coefficient of the first contact means 12 is V1 and the speed coefficient of the second contact means 18 is V2, the first contact means is in the closed position and the first first indicated by P1 in the figure. As long as it is between the transient index positions, the ratio V2 / V1 approaches zero and in any case is less than 0.5.
[0041]
Beyond the position P1, the first contact means 12 reaches the separation position of the main contacts 24, 70 which is placed at approximately 10% of its total movement. The cam 84 is slightly pivoted so that the speed transmission ratio V2 / V1 increases rapidly and exceeds 1. When the first contact means 12 reaches a position P3 where it is separated from the second arc contact 72, the first contact means 12 covers about 30% of its opening movement and the speed ratio exceeds 1.5. It becomes. The relative speed of arc contact separation equal to V1 + V2 is very high. This ratio V2 / V1 is maintained to be greater than 1.5 for about 0.5-3 ms, resulting in high speed separation of the arc contacts 26, 72, and the first contact means has reached position P5. When it comes to the maximum. As long as the speed ratio V2 / V1 is maintained at 1 or more, the lighter contact means, that is, the speed of the second contact means 18 that does not support the nozzle 16, takes precedence over the heavier contact means, that is, the first contact means. Is done. At the stage of arc contact separation, this speed deviation maximizes the relative speed V1 + V2 of the moving parts for some overall mechanism operation provided by mechanism 14. In fact, in the simplified model of the relevant mechanical system, the maximum speed is
d (V1 + V2) / dt = 0
That is, dV1 = −dV2
Is obtained.
[0042]
In the first approximation, the minimum effect is
dW = M1 · V1 · dV1 + M2 · V2 · dV2 = 0
Is obtained.
[0043]
Here, M1 is the mass of the movable part that is securely integrated with the first contact means 12, that is, in the first approximation, the mass of the main contact 24, the arc contact, the rod-like member 56, the nozzle and the crown member 88. M2 is the mass of the movable part that is reliably integrated with the second contact means 18, that is, the total mass of the main contact 70, the arc contact 72, and the rod-shaped member 82.
[0044]
Therefore,
M1 / V1-M2 / V2 = 0
And this is
V2 / V1 = M1 / M2
be equivalent to.
[0045]
In this simplified model, which does not take into account the moving mass of the movement transmission mechanism, the moving mass of the moving parts of the first and second contact means can be maximized in order to maximize the relative speed V1 + V2 while minimizing mechanical energy. It is considered important that the speed ratio V2 / V1 is approximated to the ratio M1 / M2. In fact, the mass M1 of the first movable part including the nozzle is always larger than the mass M2 of the second movable member. The ratio M1 / M2 is often relatively high, about 1.5 to 2, so that it is difficult for the ratio M1 / M2 to be equal to the mass ratio. Therefore, for a few milliseconds after the arc contact separation, the ratio V2 / V1 is determined to be greater than 1.2, and better still greater than 1.5.
[0046]
When the first contact means is moved over an opening movement range of about 50%, the transmission cam 84 is rapidly reduced as the speed ratio V2 / V1 is returned to 1 or less. When the first contact means passes through a certain position P7, the speed ratio is returned to 0.5 or less and becomes zero at about 90% of the opening movement.
[0047]
This purely kinematic description of opening reveals the different stages.
[0048]
The initial movement before reaching P1 allocates all the energy supplied by the drive mechanism to the first contact means 12, causing a pumping action to be started quickly. As soon as the piston movement causes the pressure in the compression volume 42 to be higher than the pressure in the arc expansion volume, the release valve 50 opens and the gas in the compression volume 48 begins to enter the arc expansion volume 48. The pressure in the arc expansion volume 48 begins to increase when both the escape passage 60 through the arc contact tube 52 and the escape passage through the neck 32 are blocked.
[0049]
When the main contacts 24 and 70 are separated at P2, the current path through the main contacts 24 and 70 is interrupted. However, while the finger 78 is still partially engaged with the tulip finger-like contact grip 28, there continues to be a second current path through the arc contacts 26, 72, resulting in the arc contact separation position. Before reaching P3, no electrical arc is drawn between the main contacts 24,70. And the pressure in the arc expansion volume part 48 will continue to increase. From position P3, the continuation of the opening will actually depend on the type of current flowing through the circuit breaker when the opening occurs. Opening with a short-circuit current is subsequently distinguished from opening with an overload current and opening with a leading current. When the circuit breaker is opened with an AC short circuit current, as soon as the arc contacts 26, 72 are separated, a very energetic electric arc is generated between the arc contacts 26, 72, occupying all available space. As a result, the pressure in the arc expansion volume 48 is greatly increased.
[0050]
In addition, the electrical arc causes degassing of the nozzle gas generant that induces an additional increase in pressure within the arc expansion volume 48. When separation of the arc contacts 26, 72 occurs, the delay valve 61 continues to cover the orifice so that gas is trapped in the arc expansion volume 48 and promotes an increase in pressure more. After several centimeters of movement, the orifice 58 reaches the point p4 in the curve of FIG. 6 and the gas contained in the arc expansion volume 48 escapes to the gas expansion volume 54 through the interior of the tube 52 of the arc contact 26. . As soon as the arc contact 72 is lowered below the neck 32, the finger 78 that has closed the neck opens the other path for the gas in the arc expansion volume 48 in the curve P6 of FIG. Thus, gas passes through the neck 32 and flows into the gas expansion volume 54. However, this outlet is not sufficient to significantly reduce the pressure in the arc expansion volume 48, resulting in exceeding the pressure in the compression volume 42 in the arc expansion volume 48 and the discharge valve 50. Is closed. When the opening movement is continued, the piston 46 compresses the gas in the compression volume portion 42 up to the discharge processing threshold. When the discharge processing threshold is exceeded, the discharge valve 64 is opened and the gas remaining in the compression volume portion 42 is removed from the gas expansion volume portion 54, and the continuation of the open movement is not hindered. As the current approaches zero, the arc disappears. However, the pressure in the arc expansion volume 48 does not decrease rapidly enough to open the discharge valve 50 again. Thus, in this mode of operation, the arc opening volume 48 and the compression volume 42 remain separated until the end of opening. When the first contact means reaches about 50% of the opening process, the speed ratio V2 / V1 is returned to 1 or less and decreases rapidly.
[0051]
When the circuit breaker is opened with an AC overload current, an active electric arc is generated between the arc contacts as soon as the arc contacts are separated at position P3. When the pressure in the arc expansion volume 48 increases at the end of the previous stage, the electric arc is contracted. In addition, the compressed gas provides a greater heat capacity than the uncompressed gas and will expand the hot gas produced by the electric arc more efficiently. This electric arc emits a large amount of energy. This large amount of energy causes the gas release member of the nozzle 16 to become exhaust gas, causing an additional increase in pressure within the arc expansion volume 48 and closing the discharge valve 50 again. The release of gas is postponed until the opening of the orifice 58 occurs at position P4. The gas contained in the expansion volume escapes to the gas expansion volume via the inside of the contact pipe where the arc is generated. As soon as the arc contact is lowered below the neck beyond position P6, the gas is released towards the bottom of the nozzle 16. As the current approaches zero, the arc disappears. If the energy provided by the arc is not large, the pressure in the arc expansion volume 48 will rapidly decrease and the release valve 50 will be opened again. When the first contact means reaches about 50% of the opening process, the speed ratio V2 / V1 is returned to 1 or less and decreases rapidly. Accordingly, at this stage, the available energy of the drive mechanism 14 acts again to give priority to the acceleration of the first contact means, and acts to move the piston in the compression volume portion 42. Until the end of opening, new clean gas is supplied from the compression volume portion 42 to the arc expansion volume portion 48 and the arc contacts 26 and 72, thereby preventing arcing between the arc contacts.
[0052]
When the arc contacts open the lead circuit away from position P3 and a small amount of current flows according to the lead test, a relatively weak arc occurs between the arc contacts. This arc disappears immediately because the quality of the dielectric gas is good. The current is interrupted and the voltage between the contact means 12, 18 begins to increase rapidly. Due to the movement of the piston 46 in the compression volume 42, a new continuous flow of gas flows into the arc expansion volume 48 where the pressure is increasing. As soon as the orifice 58 is obstructed by the sleeve (position P4), the gas escapes via the tube 52 to the expansion volume 54. In order to prevent the electric arc between the contact means 12, 18 from being triggered again, it is essential that the voltage between the contacts 12, 18 is kept below the breakdown voltage. Pascal's law suggests that the breakdown voltage increases the function of generating gas pressure with the distance between the contacts. Therefore, at the moment when the arc disappears, it has been found that the breakdown voltage is high and in any case increases rapidly and faster than the voltage between the arc contacts. This in particular shows what has already been achieved with all the previous mechanical properties. The position P5 corresponding to the maximum speed rate V2 / V1 is effectively between the position P3 separating the arc contacts and the open position. It should be noted that this position corresponds to a velocity rate greater than 1 and takes precedence over the movement of the heavier contact means, i.e. the first contact means, and the lighter contact means not supporting the nozzle 16, i.e. Therefore, the speed of the second contact means 18 is increased. As already indicated, this bias maximizes the relative velocity V1 + V2 of the moving member for a given global mechanical power supplied by mechanism 14.
[0053]
At this stage, the increase in the relative speed of the arc contact separation speed V1 + V2 is prioritized over the increase in the speed V1 of the piston 46. In other words, according to Pascal's law, increasing the distance between the contacts has priority over increasing pressure. However, despite the fact that the working surface of the piston 46 is defined to be larger than the internal cross section of the tube 52 and the gas flow continues through 52 between the arc contacts 26, the piston 46 in the compression volume 42 is It is observed that the movement keeps the pressure in the arc expansion volume 48 higher than the pressure in the gas expansion volume 54 and slightly increases it. However, at least when the contact finger 78 is released from the nozzle neck 32 and opens the second gas flow path through the neck 32, an increase in pressure in the expansion volume is impeded by the gas flow path.
[0054]
When the first contact means reaches 50% of its opening movement, the distance between the contacts is advanced and any arc is prevented from occurring again under the small current interruption test. The discharge of the gas in the arc expansion volume 48 from the compression volume 42 is continued until the end of the opening operation.
[0055]
If position P7 is exceeded and all are open, fresh and clear gas is directed from the compression volume 42 to the arc expansion volume 48 and the arc contacts 26, 72 by the end of the opening, between the arc contacts. Any arc is prevented from occurring. Furthermore, the moving end of the second contact means is used to compress the spring 94.
[0056]
In the reverse manner, the closing operation is performed, and the filling valve (filling valve) 62 is operated to allow the expansion valve 42 to be filled. After the first 10% of the closing operation, the second contact means 18 begins to move. The spring 94 prevents any disturbing operation of the transmission mechanism 20.
[0057]
Of course, various modifications are possible.
[0058]
Preferably, before the nozzle neck is opened at position P6, it is preferable that the gas flow path having a smaller flow cross section, ie, the flow path 60, be opened to a minimum after the contacts are separated at the curved position P3. At the same time, the delay valve 61 opens the orifice 59 at the position P4. The positioning of the positions P4 and P6 with respect to the position P5 that determines the maximum speed ratio is not critical. As a first modification to the diagram of FIG. 6, position P6 can be placed between positions P4 and P5. As another modification, the position P4 can be placed between the positions P5 and P6. As an application, without delay valve 61 operating completely, finger 78, which is known to obstruct tube 52 in the closed position, is moved out of the tube at position P3 and gas flow path 60 is immediately activated. Can be opened.
[0059]
Even with this different transmission mechanism, it is possible to obtain the same speed curve as the speed curve of the first embodiment. FIG. 7 shows details of the second embodiment. In this second embodiment, the transmission mechanism acts with the cam 184 on one side with one end of the arc contact 80 and with the connecting rod 186. In the first embodiment, one end of the arc contact 80 is provided with a roller 192a which operates with a track 192a formed by a curved groove formed in the cam 184 and has a slide function. Similarly, the connecting rod 186 includes, at one end thereof, a roller 190b that operates with a track 192b formed by a second curved groove in the shape of a bent portion formed in the cam 184 and has a sliding function. Yes. The shape of the two tracks 192a, 192b is selected to obtain a speed ratio of the same type as the speed ratio described in the first embodiment. Other elements of the circuit breaker according to the second embodiment are similar to those of the first.
[0060]
Further, in order to further increase the pressure increase in the expansion volume at the start of opening under a specific advanced small current interruption state, a valve for closing the tube in the vicinity of the contact finger may be provided instead of the sleeve 61.
[0061]
In the embodiment described above, the main contact 70 is movable and is reliably integrated with the arc contact. It is also possible to provide an arc contact and a fixed main contact 70 that are driven only by the transmission mechanism 20.
[0062]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a high-voltage switchgear having a high performance that can be obtained in a small volume, a high-speed and reliable switching, and a compression action that can be realized with low operating energy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a schematic view of a circuit breaker in an open position according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows the top of the circuit breaker shown in FIG. 1 cut along the axis in the open position.
FIG. 3 shows the lower part of the circuit breaker shown in FIG. 1 cut along the axis in the open position.
4 shows the top of the circuit breaker shown in FIG. 1 cut along the axis in the closed position.
FIG. 5 shows the lower part of the circuit breaker shown in FIG. 1 cut along the axis in the closed position.
FIG. 6 shows a diagram in which different speed curves are plotted against the position of the contact means.
FIG. 7 shows details of a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... container
12 ... First contact means
16 ... Cylindrical body
20: Movement transmission mechanism
22 ... Reference axis
24 ... Main contact
26 ... Arc contact
30 ... Contact pad
40 ... Cylinder collector
41 ... Slide contact ring
42. Internal compression volume
46 ... Piston
54 ... Gas expansion volume
56 ... Rod
61 ... Sleeve
62 ... Filling valve
64 ... Drain valve
70: Second main contact
72. Second arc contact
78 ... Metal fingers
80 ... Rod
84 ... Return cam
86 ... Connecting rod
88 ... Crown member
90 ... Laura
94 ... Moving return spring
184 ... Cam
186 ... connecting rod

Claims

In a high-voltage switchgear in which a sealed container is filled with a high dielectric strength gas and has a geometric reference axis,
A first support that defines a compression volume;
First contact means movable relative to the support,
A first main contact;
A cylindrical body integrated with the first main contact and made of an electrical insulator;
A piston that is slid in the support and integrated with a first main contact so as to define an arc expansion volume together with the cylindrical body , wherein the piston extends from the compression volume to the arc expansion volume. And a release valve that releases pressure, and is integrated with the piston that opens when the pressure in the compression volume becomes larger than the pressure in the arc expansion volume, and the first main contact A first arc contact projecting into the arc expansion volume;
First contact means comprising:
And second contact means consists of a movable second main contact and a second arcing contact against the container,
A drive mechanism for driving the first contact means from a closed position to an open position by an axial translation along the reference axis, wherein the first and second main contacts lose contact with each other during the drive. The first and second main contacts are defined between the first separation position and the open position of the first and second main contacts, and the first and second arc contacts are connected to each other. A drive mechanism that passes through a transient second separation position that loses contact ;
A transmission mechanism that mechanically couples between the cylindrical body and the second arc contact to transmit the movement of the cylindrical body to the second arc contact;
Comprising
When the first contact means moves in one direction along the reference axis at a speed having a rate V1, it follows the reference axis at a speed having a rate V2 that is a ratio V2 / V1 with respect to the rate V1. The transmission mechanism varies the ratio V2 / V1 in accordance with the position of the first contact means relative to the container so that the second arc contact translates in a direction opposite to the one direction ;
As long as the first contact means is between the first index position and the closed position between the second separated position and the closed position of the first and second arc contacts, the ratio V2 / V1 is kept below a value of 0.5,
The ratio V2 / V1 is greater than the maximum 1 when the second temporary index position lying between the open position and the first disengaged position of said first and second main contact first contact means passes Through the value,
As long as the first contact means is between the third index position and the open position between the open position and the second index position, the ratio V2 / V1 is maintained below a value of 0.5. As described above, the ratio V2 / V1 is varied according to the position of the first contact means with respect to the container.

2. The high voltage switchgear according to claim 1, wherein the second index position is between the open position and the second separation position of the first and second arc contacts. .

3. The high voltage switchgear according to claim 1, wherein the maximum value of V2 / V1 is larger than 1.5.

The high-voltage switchgear according to any one of claims 1 to 3, wherein the second main contact and the second arc contact are integrated with each other.

The first main contact and the cylindrical body integrally form a first movable part with a mass M1, and the second main contact and the arc contact form a second mover with a mass M2, When the first contact means passes through the first temporary index position, the speed ratio is 0.8 · M1 / M2 ≦ V2 / V1 ≦ 1.2 · M1 / M2. The high-voltage switchgear according to claim 4, wherein

6. The high-voltage switchgear according to claim 5, wherein when the first contact means passes through the first temporary indicator position, the speed ratio is in a relationship of V2 / V1 = M1 / M2.

The transmission mechanism is pivoted about the geometric axis that is fixed with respect to-the container, a cam and a curved track, is integrated into the arcing contacts, a slide operating with the track and, either the high-voltage switchgear of claims 1 to 6, characterized by comprising a connecting rod which is connected to integral part of the cam and the tubular body.

The transmission mechanism is pivotally supported about a geometric axis that is fixed with respect to the container, and is integrated with the cam comprising the first curved track and the second curved track, and the second arc contact. And a connecting rod device that is integrated with the cylindrical body and includes a slide that operates with the first track and a second slide that operates with the second track. The high-voltage switchgear according to any one of claims 1 to 6.

The cylindrical body includes a neck that forms a first gas flow path for flowing gas from the arc expansion volume portion in the gas expansion volume portion in the container, and the open position and the first and second arcs. The first path is at least partially closed by the second arc contact as long as the first contact means is between a temporary separation position of the contacts. 8. The high-voltage switchgear according to any one of 8.

The high-voltage switchgear according to claim 9, wherein the cylindrical body includes a second gas flow path for a gas flow between the gas expansion volume part and the arc expansion volume part of the container. .

The second gas flow path is formed between the first indicator position and the closed position between the open position and the second separation position of the first and second arc contacts. 10. A high voltage switchgear according to claim 9, comprising a delay valve that remains closed as long as the contact means is present.

The fourth index position where gas outflow starts from the arc expansion volume portion to the gas expansion volume portion via the second gas flow path is between the fifth index position and the open position. The high-voltage switchgear according to claim 11.

The high-voltage switchgear according to claim 12 , wherein the second index position is close to the fourth index position and the fifth index position.

The high-voltage switchgear according to claim 11, wherein the first arc contact is constituted by a tube, and the gas flow path passes through the tube.

15. The second arc contact closes the tube as long as the first contact means is between a second separation position of the first and second arc contacts and the closed position. High voltage switchgear.