JP5178697B2 - 限流装置 - Google Patents

Description

この発明は、電力系統での事故発生時に生じる過電流（短絡電流）を限流（抑制）するための限流装置に関するものである。

従来の限流装置としては、例えば、図２１に示すものがある。１枚以上の金属箔からなる金属箔積層体４１は、両端に１対の電極４４が配置された状態で、可動側平板４５と固定側平板４６との間に挟まれている。可動側平板４５と一方の電極４４との間には、さらに絶縁板４７が挿入されている。なお、絶縁板４７は、可動側平板４５と一方の電極４４との間、及び固定側平板４６と他方の電極４４との間の内の少なくとも一方に挿入されている構成とすればよい。

圧接機構の１対の金属製平板４９の内の一方と可動側平板４５との間には圧接バネ４８が挿入されている。すなわち、この圧接バネ４８は、金属製平板４９の内の一方に固定され、このバネの自然長が、バネを固定する金属製平板４９と可動側平板４５との間隔より長いことにより、常に圧接力を金属箔積層体４１に与えることができる。固定側平板４６は、圧接機構の対向する他方の金属製平板４９に直接固定されており、両側の金属製平板４９は連結棒５０で連結され、相互に固定されている。可動側平板４５には、金属製のリング４３が取り付けられている。

一方、固定側の圧接機構の金属製平板４９には、非金属製の台座５１が取り付けられ、電磁反発コイル４２がこの台座５１に固定されている。電磁反発コイル４２に囲まれた領域には絶縁板４７が存在するが、絶縁物質であるので、電磁反発コイル４２による渦電流は発生することがない。圧接機構全体は外囲器５２に収納されている。外囲器５２の固定側の外側の面には放熱フィン５３が取り付けられており、金属箔積層体４１で発生した熱を放散し易くしている。

このように構成された従来の限流装置では、金属箔積層体４１の上下両面に電極４４が配設されている。通常時では、これらの電極４４及び金属箔積層体４１が、圧接ばね４８により固定側平板４６へ向けて付勢された可動側平板４５と、固定側平板４６とによって挟み込まれて圧力を受けており、金属箔積層体４１における金属箔同士が圧接されていることにより、電極４４間が電気的に短絡状態となる。一方、過電流発生時には、ばね力に抗する電磁反発力が可動側平板４５に作用し、金属箔積層体４１に加わる圧力が低下することによって、金属箔同士の接触抵抗が増加することにより、電極４４間に流れる過電流が限流される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２１７９０９号公報（３頁１８〜３０行、図１） 特開２００８−１８６８２３号公報（５頁１１〜１９行、図１）

しかしながら、上述した従来の限流装置では、金属箔積層体４１の金属箔同士の接触抵抗を用いているため、動作時の抵抗値が一定でなく、抵抗値にばらつきが生じてしまい、限流作用の安定性が低下していた。また、各金属箔が過電流によって発熱してしまうため、電力系統での異常が解消された際に、通常状態へ復帰するまでに時間が掛かってしまい、
これによっても限流作用の安定性が低下していた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、短絡事故発生時に、限流動作の安定性を向上させることができる限流装置を得ることを目的とする。

この発明に係わる限流装置は、電力系統の電源側電路及び負荷側電路間に電気的に接続され、電力系統に流れる過電流を限流するための限流装置であって、互いに隣接して設けられ互いに接離可能な複数の接点部材と、互いに隣り合う接点部材同士の間に電気的に接続され内部に流れる電流を限流する限流抵抗体とを有し、電源側電路及び負荷側電路間に定常電流を流すための定常電路を形成するとともに、電源側電路及び負荷側電路間に流れる過電流を限流するための限流電路を形成する電路形成部、互いに隣り合う接点部材同士を互いに開離させる位置である挿入位置と、挿入位置から反接点部材側へ後退し互いに隣り合う接点部材同士を接合させる位置である抜出位置との間で変位可能な接点接離部材、及び電源側電路及び負荷側電路間に電気的に接続され、電力系統から定常電流を受けたときに接点接離部材を抜出位置で保持し電路形成部に定常電路を形成させるとともに、電力系統から過電流を受けたときに接点接離部材を挿入位置へ変位させて、互いに隣接している接点部材同士を互いに開離させることにより電路形成部に限流電路を形成させる接点駆動部を備えている限流装置において、接点部材の接点接離部材に対向する面に凹状係合部を設け、接点接離部材の接点部材に設けられた凹状係合部に対向する面に係合突起体を設け、接点接離部材に設けられた係合突起体が接点部材に設けられた凹状係合部の一部分に係合させることにより接点部材を開離させるようにしたものである。

この発明に係わる限流装置は、電力系統からの過電流を接点駆動部が受けたときに、その接点駆動部により接点接離部材が抜出位置から挿入位置へ変位されて、互いに隣接している接点部材同士が互いに開離されることによって、電路形成部により限流電路が形成されて過電流が限流されるので、限流動作の安定性を向上させることができる。これとともに、限流抵抗体が通電されることによって限流抵抗体自体が発熱することにより、各接点部材の発熱を抑えることができ、電力系統の異常が解消された際に即時に復帰することができる。

この発明の実施の形態１に係わる限流装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係わる限流装置とは異なる例の限流装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係わる限流装置における接点部材を示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係わる限流装置とは異なる例の限流装置における接点部材を示す断面図である。

この発明の実施の形態１による限流装置とは異なる接点間のアークに作用する電磁力の説明図である。 この発明の実施の形態１による限流装置とは異なる接点間のアークに作用する電磁力の説明図である。 この発明の実施の形態１による限流装置の接点間のアークに作用する電磁力の説明図である。 この発明の実施の形態１による限流装置の接点間のアークに作用する電磁力の説明図である。

この発明の実施の形態２による限流装置における接点部材を示す断面図である。 この発明の実施の形態２による限流装置における接点部材を示す要部斜視図である。 この発明の実施の形態２による限流装置を示す断面図および要部正面図である。 この発明の実施の形態２による限流装置の接点間のアークに作用する電磁力の説明図である。

この発明の実施の形態３による限流装置における接点部材を示す要部斜視図である。 この発明の実施の形態３による限流装置における接点接離部材を示す断面図および正面図である。 この発明の実施の形態４による限流装置における接点部材を示す要部斜視図である。 この発明の実施の形態４による限流装置における接点接離部材を示す要部斜視図である。 この発明の実施の形態４による限流装置における接点接離部材を示す断面図および正面図である。

この発明の実施の形態５に係わる限流装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係わる限流装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係わる限流装置を示す断面図である。 従来の限流装置を示す構成図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係わる限流装置を示す断面図である。図１において、上側フレーム１及び下側フレーム２は、互いに間隔をおいて対向するように設けられている。また、上側フレーム１及び下側フレーム２は、複数の連結フレーム３によって互いに連結されている。上側フレーム１の下面には、第１固定電極４及び第２固定電極５が長さ方向に互いに間隔をおいて設けられている。第１固定電極４は、（交流）電力系統の負荷側電路及び電源側電路のいずれか一方に接続されている。

下側フレーム２の上面には、固定鉄心６が固定されている。固定鉄心６の上面には、環状溝６ａと、環状溝６ａに囲まれた鉄心中央部６ｂとが設けられている。環状溝６ａには、接点駆動部としての電磁コイル７及び複数の接圧ばね８が設けられている。電磁コイル７は、鉄心中央部６ｂの側面に環状に巻き付けられた導線によって形成されている。電磁コイル７の導線の一端部は、電力系統の負荷側電路及び電源側電路の他方に接続されている。また、電磁コイル７の導線の他端部は、第２固定電極５に接続されている。さらに、電磁コイル７は、電力系統に流れる電流の大きさに応じた電磁力を発生する。接圧ばね８のばね力は、電磁コイル７に定常電流が流れた場合の電磁コイル７の電磁力よりも大きくなるように設定されている。

各固定電極４，５と固定鉄心６との間には、接圧ばね８の上端部に接続された板状の可動鉄心９と、可動鉄心９の上面に固定された第１可動電極１０とが設けられている。可動鉄心９及び第１可動電極１０は、第１固定電極４及び第２固定電極５間を電気的に短絡するための短絡位置と、通常位置から固定鉄心６側（反固定電極４，５側）の位置であり電力系統に流れる過電流を限流するための限流位置との間で、互いに一体となって変位可能と
なっている。また、可動鉄心９及び第１可動電極１０は、接圧ばね８のばね力により固定鉄心６から各固定電極４，５へ向けて付勢される。さらに、可動鉄心９及び第１可動電極１０は、接圧ばね８に過電流が流れたときに、接圧ばね８のばね力に抗する電磁コイル７による電磁力によって、各固定電極４，５側から固定鉄心６側へ吸引される。

各固定電極４，５と第１可動電極１０との間には、連なるように互いに隣接する複数の接点部材１１と、第１可動電極１０の長さ方向（図の左右方向）の中央部に複数の接点部材１１に沿うように配置され、互いに反対方向へ向けられた一対の内側接点接離部材１２と、第１可動電極１０の長さ方向の両端部に配置され、各内側接点接離部材１２に対向する一対の外側接点接離部材１３とが設けられている。接点部材１１は、例えば銅及び銀の少なくともいずれか一方を含む金属によって構成されている。

各電極４，５，１０と、それらに隣接する各接点部材１１とは、互いに接合されており、互いに電気的に接続されている。また、上下方向で互いに隣り合う接点部材１１同士は、一方の下面と他方の上面とで互いに接離可能となっている。さらに、接点部材１１は、他の接点部材１１又は電極４，５，１０と接合するための一対の平行面１１ｂと、接点接離部材１２，１３に対向するそれぞれの面に設けられた凹状係合部１１ａとを有しており、この凹状係合部１１ａは例えば一対の平行面１１ｂの端部から長さ方向内側へＶ字状に凹んだ、Ｖ字状の凹状係合部１１ａで構成されている。つまり、接点部材１１の断面形状は鼓形状に構成されている。さらにまた、接点部材１１は、可動鉄心９及び第１可動電極１０を介して、接圧ばね８のばね力を受けている。また、互いに隣接する接点部材１１同士は、接圧ばね８のばね力によって、互いに圧接されている。

内側接点接離部材１２及び外側接点接離部材１３は、それぞれ絶縁体によって構成されている。また、内側接点接離部材１２及び外側接点接離部材１３の接点部材１１に隣接する面は、連続傾斜面（ぎざぎざ面）１２ａ，１３ａとなっている。連続傾斜面１２ａ，１３ａは、相対向する接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａの方向へ向けて先細りな（テーパ状の）複数の係合突起体１２ｂ，１３ｂを有している。係合突起体１２ｂ，１３ｂは、接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａと嵌合可能になっている。

また、内側接点接離部材１２及び外側接点接離部材１３は、互いに隣り合う接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａに係合突起体１２ｂ，１３ｂが挿入され接点部材１１同士を互いに開離させる位置である挿入位置と、挿入位置から反接点部材１１側へ後退し互いに隣り合う接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａから係合突起体１２ｂ，１３ｂが抜き出された位置である抜出位置との間で変位可能になっている。各内側接点接離部材１２の背面（連続傾斜面１２ａの反対側の面）には、内側接圧ばね１４の端部が固定されている。内側接点接離部材１２は、内側接圧ばね１４のばね力によって、接点部材１１へ向けて付勢されている。外側接点接離部材１３の背面（反連続傾斜面１３ａの反対側の面）には、外側接圧ばね１５の一端部が固定されている。外側接圧ばね１５の他端部は、連結フレーム３に固定されている。外側接点接離部材１３は、外接圧側ばね１５のばね力によって、接点部材１１へ向けて付勢されている。

各接点接離部材１２，１３は、可動鉄心９及び第１可動電極１０が短絡位置から限流位置へ変位すると、各接圧ばね１４，１５のばね力によって、それぞれ抜出位置から挿入位置へ変位される。そして、各接圧ばね１４，１５が挿入位置へ変位することによって、互いに隣接している接点部材１１を互いに開離する。これとともに、各接点接離部材１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂと、接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａとは、互いに嵌合される。また、各接点接離部材１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂの最も上の係合突起体１２ｂ，１３ｂは、各固定電極４，５に接するように配置された接点部材１１のＶ字状の凹状係合部部１１ａに対向している。さらにまた、それらの各接点接離部材
１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂ及び接点部材１１のＶ字状の凹状係合部部１１ａにおいて、係合突起体１２ｂ，１３ｂの外壁と、Ｖ字状の凹状係合部部１１ａの内壁との上側斜面同士の間の間隔、及び下側斜面同士の間の間隔は、第１可動電極１０が短絡位置のときに、互いに同一の大きさの間隔となっている。

また、各接点接離部材１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂの上から２番目以下（第１可動電極１０側）の係合突起体１２ｂ，１３ｂと、その係合突起体１２ｂ，１３ｂに隣接する接点部材１１とにおいて、互いに対向する係合突起体１２ｂ，１３ｂの外壁とＶ字状の凹状係合部１１ａの内壁との下側斜面同士の間の間隔は、第１可動電極１０が短絡位置のときに、上側斜面同士の間の間隔よりも大きくなっている。そして、各接点接離部材１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂとＶ字状の凹状係合部１１ａとが互いに嵌合したときに、互いに隣り合う接点部材１１同士の間の間隔は、いずれの箇所でも等間隔となっている。また、各接点接離部材１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂと各接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａとが互いに嵌合したときでも、各電極４，５，１０と、それらに隣接する接点部材１１との接合状態は保持される。

各連結フレーム３の反外側接圧ばね１５側には、内部に流れる電流を限流するための限流抵抗体１６が設けられている。限流抵抗体１６には、接点部材１１の数と同数の抵抗接続点１６ａが互いに間隔をおいて設けられている。また、抵抗接続点１６ａは、可動導体１７を介して、接点部材１１に接続されている。可動導体１７は、抵抗接続点１６ａと接点部材１１との接続状態を維持したまま、接点部材１１の接離時の変位に追従する。即ち、限流抵抗体１６は、互いに隣り合う接点部材１１同士の間に電気的に並列に接続されている。さらに、互いに隣り合う抵抗接続点１６ａ同士の間の抵抗値は、限流抵抗体１６のいずれの箇所でも等しくなっている。さらにまた、互いに隣り合う抵抗接続点１６ａ同士の間の抵抗値は、電力系統に過電流が流れているときに、互いに隣り合う接点部材１１同士の間の電位差が、アークが発生する最小の電圧である最小アーク発生電圧（接点降下電圧）よりも低い電位差となるような抵抗値に、定格容量（定格電圧，定格電流）に基づいて予め設定されている。

ここで、第１固定電極４、第１可動電極１０、第１固定電極４と第１可動電極１０との間に配置された複数の接点部材１１、及びそれらの接点部材１１に接続された限流抵抗体１６、並びに第２固定電極５、第１可動電極１０、第２固定電極５と第１可動電極１０との間に配置された複数の接点部材１１、及びそれらの接点部材１１に接続された限流抵抗体１６は、電源側電路及び負荷側電路間の電路を形成するための一対（２列）の電路形成部を構成している。一対の電路形成部は、同一の第１可動電極１０を共有しており、第１可動電極１０を介して一連の電路を形成している。また、電路形成部は、第１可動電極１０が短絡位置のときに各接点部材１１が電源側電路及び負荷側電路間を電気的に接続することによって、電源側電路及び負荷側電路間に定常電流を流すための定常電路を形成する。

さらに、電路形成部は、第１可動電極１０が限流位置のときに、互いに隣り合う接点部材１１同士が開離され、限流抵抗体１６が電源側電路及び負荷側電路間を電気的に接続することにより、電源側電路及び負荷側電路間に流れる過電流を限流するための限流電路を形成する。なお、第１可動電極１０が短絡位置及び限流位置の一方から他方へ変位する際に、接点部材１１同士の接触箇所に加わる圧力が消滅し接点部材１１同士が接触している過渡状態となる。この過渡状態のときに、接点部材１１同士の接触箇所には、電気的な接触抵抗が生じる。そして、抵抗接続点１６ａ同士の間の限流抵抗体１６と、接点部材１１同士の接触抵抗とは、電気的に並列接続状態となる。

従って、接点駆動部（電磁コイル７及び接圧ばね８）は、電力系統に定常電流が流れているときに各接点接離部材１２，１３を抜出位置で保持し互いに隣接する接点部材１１同士
を圧接させて、電路形成部に定常電路を形成させる。また、接点駆動部は、電力系統から過電流を受けたときに各接点接離部材１２，１３を抜出位置から挿入位置へ変位させて、互いに隣接している接点部材１１同士を互いに開離させることによって、電路形成部に限流電路を形成させる。

次に、動作について説明する。まず、電力系統に定常電流が流れている場合、接圧ばね８のばね力が電磁コイル７から発生する電磁力よりも大きくなっていることにより、第１可動電極１０が短絡位置で保持されるとともに、各接点接離部材１２，１３が抜出位置で保持され、互いに隣接する接点部材１１同士が互いに圧接され、互いに圧接された接点部材１１同士によって、各固定電極４，５と第１可動電極１０との間に定常電路が形成される。このときに、電流は、第１固定電極４から、第１固定電極４側に連なる各接点部材１１、第１可動電極１０、第２固定電極５側に連なる各接点部材１１、第２固定電極５、電磁コイル７の順に流れ、その後、交流の位相の反転により逆向きに流れる。

一方、電力系統に過電流が発生した場合、その過電流が電磁コイル７内に流れることによって、電磁コイル７から発生する電磁力が接圧ばね８のばね力よりも大きくなり、この電磁力により、可動鉄心９及び第１可動電極１０が短絡位置から限流位置へ変位される。そして、第１可動電極１０が短絡位置から限流位置へ変位すると、各接点部材１１の圧接状態が解除され、各接圧ばね１４，１５のばね力によって、各接点接離部材１２，１３は、抜出位置から挿入位置へ変位される。そして、各接点接離部材１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂは、互いに隣接する接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａに挿し込まれ、各接点接離部材１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂと接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａとが互いに嵌合する。これによって、各固定電極４，５と第１可動電極１０との間に限流電路が形成され、限流抵抗体１６によって過電流が限流される。

そして、電力系統の異常が解消され、過電流が定常電流へと変化すると、接圧ばね８のばね力が電磁コイル７から発生する電磁力よりも大きくなって、第１可動電極１０が限流位置から短絡位置へと変位され、この変位によって、互いに隣り合う接点部材１１同士が互いに接する方向へ変位される。このときの接点部材１１の変位によって、各接点接離部材１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂが反接点部材１１側へ押し戻されて、各接点接離部材１２，１３が挿入位置から抜出位置へと変位される。そして、各接点接離部材１２，１３の係合突起体１２ｂ，１３ｂと接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａとの嵌合状態が解除され、接点部材１１の変位が進み、接点部材１１が初期位置に戻ることによって、互いに隣り合う接点部材１１同士が再び圧接され、各固定電極４，５と第１可動電極１０との間に定常電路が形成される。

さて、上述したように、接点部材１１はＶ字状の凹状係合部１１ａを有し、各接点接離部材１２，１３は接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａに対向する係合突起体１２ｂ，１３ｂを有している場合について述べたが、図２に示すように、接点部材３１が突出したＶ字状突部３１ａを有し、各接点接離部材３２，３３は接点部材３１のＶ字状突部３１ａに対向するＶ字状溝部３２ａ，３３ａであるようになっている形態も取りうる。（特許文献２参照）

上述したように、接点部材１１がＶ字状の凹状係合部１１ａを有している場合において、接点部材１１の接触面１１ｂの端部においては、接触面１１ｂと凹状係合部１１ａのＶ字状表面との角度が鋭角をなしている。一方、図２に示すように、接点部材３１がＶ字状突部３１ａを有している場合には、接触面３１ｂとＶ字状突部３１ａの突部表面との角度が鈍角をなしている。ところで、隣接する接点部材１１の接触面間にアークが発弧し、限流抵抗体１６へ電流が転流せず、アーク電流が比較的長い時間維持されると、接点間の抵抗値はアーク抵抗値で制約され、十分な限流性能を得られない。

ところが、図３に示すように、接点部材１１の接触面１１ｂとＶ字状の凹状係合部１１ａとのなす角度Ｐが、図４に示すように、接点部材３１の接触面３１ｂとＶ字状突部３１ａとのなす角度Ｑと異なると、接点内部の電流経路が変わることにより、アークに作用する電磁力の状態が変化してアーク維持状態が変化する。

すなわち、接点部材３１の接触面３１ｂとＶ字状突部３１ａとのなす角度Ｑが鈍角の時は、図５に示すように、アークＲに対して接点部材３１中を流れる電流Ａ1と電流Ｂ1からの電磁力が作用する。電流Ａ1から働く電磁力の水平方向成分Ｆａと電流Ｂ1から働く水平方向の電磁力Ｆｂの大きさは、Ｆａの方がＦｂよりも小さいが、方向は互いに逆方向であるため、図６に示すように、アークＲを接点間ａから外部側ｂに移動させる方向への力は小さくなり、アークＲを接点間ａに維持するよう作用する。

一方、図７に示すように、接点部材１１の接触面１１ｂとＶ字状の凹状係合部１１ａとのなす角度Ｐが鋭角の時は、電流Ａ1から働く電磁力の水平方向成分Ｆａと電流Ｂ1から働く水平方向の電磁力Ｆｂの方向が同方向で、しかも接点間ａから外部側ｂに吹き飛ばす方向に働くため、この電磁力の合力によって図８に示すようにアークＲ中心部が接点間ａから外部側ｂに向かって引き延ばされるようになり、アーク長が長くなる。従って、アーク抵抗が高まるためアーク電流が流れにくくなり、アーク状態が維持できなくなる。すなわち角度Ｐが鋭角である方が限流抵抗体１６への転流が速やかに行われ限流性能が向上する。従って、角度Ｐが鋭角となる接点部材１１のＶ字状の凹状係合部１１ａを有しているこの発明の実施の形態１による限流装置であれば、十分な限流性能が得ることができる。

また、上記のような限流装置では、電力系統からの過電流を電磁コイル７が受けたときに、電磁コイル７からの電磁力により各接点接離部材１２，１３が抜出位置から挿入位置へ変位されて、互いに隣接している接点部材１１同士が互いに開離されることによって、電路形成部により限流電路が形成されて過電流が限流されるので、限流動作の安定性を向上させることができる。これとともに、限流抵抗体１６が通電されることによって限流抵抗体１６自体が発熱することにより、各接点部材１１の発熱を抑えることができ、電力系統の異常が解消された際に即時に復帰することができる。

また、第１固定電極４が電源側電路及び負荷側電路のいずれか一方に接続され、第２固定電極５が電源側電路及び負荷側電路のいずれか他方に電磁コイル７の導線の一端を介して接続されるので、限流装置本体の外部との接続を容易にすることができる。

さらに、互いに隣り合う抵抗接続点１６ａ同士の間の抵抗値が、互いに隣り合う接点部材１１同士の間の電位差が最小アーク発生電圧よりも低い電位差となるような抵抗値となっているので、互いに隣り合う接点部材１１同士の間のアークの発生を抑制することができ、限流動作時のアークの発生による接点部材１１の劣化を防ぐことができる。

さらにまた、銅及び銀の少なくともいずれか一方を含む金属によって接点部材１１が構成されており、低抵抗、高熱伝導、及び安価な材料を接点部材１１に用いているので、従来の限流装置に比べて、通常時の電力の損失を低減させることができるとともに、通電容量を大きくすることができる。これに加えて、従来の限流装置に比べて、製造コストを低減させることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による限流装置を図９ないし図１２に基づいて説明する。図９および図１０はこの発明の実施の形態２による限流装置における接点部材を示す断面図および要部斜視図である。図１１（ａ）および図１１（ｂ）はこの発明の実施の形態２によ
る限流装置を示す断面図および要部正面図である。図１２はこの発明の実施の形態２による限流装置の接点間のアークに作用する電磁力の説明図である。

上述した実施の形態１においては、接点部材１１に設けられた凹状係合部１１ａがＶ字状に構成された場合について述べたが、この実施の形態２においては、図９および図１０に示すように、接点駆動部である可動鉄心９の駆動方向における断面が矩形状の凹状係合部１８ａを有する接点部材１８としたものであり、両側面に開口している。また、接点接離部材１９，２０は、図１１に示すように、断面三角形に構成された係合突起体１９ａ，２０ａが設けられており、接点部材１８に設けられた矩形状の凹状係合部１８ａに嵌合するように構成されている。

このように、接点部材１８に断面が矩形状の凹状係合部１８ａを形成した場合には、図１２に示すように、接点部材１８の接触面１８ｂの端部においては、接触面１８ｂに水平で外側を向く電流Ｃ1のみが流れる。この電流Ｃ1からアークＲに作用する電磁力の水平方向成分ＦｃはアークＲを接点間ａから外部側ｂに吹き飛ばす方向に働く。この力を妨げるような電磁力を生む電流成分が存在しないので、アークＲ中心部が接点間ａから外部側ｂに向かって引き延ばされるようになり、アーク長が長くなる。従って、アーク抵抗が高まるためアーク電流が流れにくくなり、アーク状態が維持できなくなる。すなわち、接点部材１８に断面が矩形状の凹状係合部１８ａを有することで限流抵抗体１６への転流が速やかに行われ限流性能が向上する。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３による限流装置を図１３および図１４に基づいて説明する。図１３はこの発明の実施の形態３による限流装置における接点部材を示す要部斜視図である。図１４はこの発明の実施の形態３による限流装置おける接点接離部材を示す断面図および正面図である。

上述した実施の形態２においては、接点部材１８に設けられた断面が矩形状の凹状係合部１８ａが両側面に開口する場合について述べたが、この実施の形態３においては、図１３に示すように、接点駆動部である可動鉄心９の駆動方向における断面が矩形状の凹状係合部２１ａを有し両側面に開口しない接点部材２１としたものである。また、接点接離部材２２は、図１４に示すように、断面三角形に構成された係合突起体２２ａが設けられており、接点部材２１に設けられた断面が矩形状の凹状係合部２１ａに嵌合するように幅方向が上述した実施の形態２より小さく構成されている。なお、図示はしないが、接点接離部材２２と相対向する接点接離部材にも同様に、断面三角形に構成された係合突起体が設けられる。

このように、接点部材２１に両側面に開口しない断面が矩形状の凹状係合部２１ａを形成した場合においても、上述した実施の形態２と同様の効果を奏する。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４による限流装置を図１５ないし図１７に基づいて説明する。図１５はこの発明の実施の形態４による限流装置における接点部材を示す要部斜視図である。図１６はこの発明の実施の形態４による限流装置おける接点接離部材を示す要部斜視図である。図１７はこの発明の実施の形態４による限流装置おける接点接離部材を示す断面図および正面図である。

上述した実施の形態３においては、接点部材２１に設けられた凹状係合部２１ａが断面が矩形状に構成された場合について述べたが、この実施の形態４においては、図１５に示すように、接点駆動部である可動鉄心９の駆動方向における断面が円形状の凹状係合部２
３ａを有する接点部材２３としたものである。また、接点接離部材２４は、図１６および図１７に示すように、円錐形に構成された係合突起体２４ａが設けられており、接点部材２３に設けられた断面が円形状の凹状係合部２３ａに嵌合するように構成されている。なお、図示はしないが、接点接離部材２４と相対向する接点接離部材にも同様に、円錐形に構成された係合突起体が設けられる。

このように、接点部材２３に円形状の凹状係合部２３ａを形成した場合においても、上述した実施の形態３と同様の効果を奏する。

ところで、接点接離部材の各係合突起体の中心間隔は、接点部材の両側接触面の間隔より大きく構成され、接点接離部材の各係合突起体が接点部材の凹状係合部に嵌合され、互いの接点部材が開離されたとき、接点部材同士の間隔は等間隔となるように構成されている。

実施の形態５．
上述した実施の形態１においては、限流抵抗体１６の互いに隣り合う抵抗接続点１６a
同士の間の抵抗値は、隣り合う接点部材１１同士の間の電位差をアークが発生する最小の電圧である最小アーク発生電圧よりも低い電位差となるような抵抗値に設定するような構成である。さらに、図１８に示す実施の形態５における構成は、隣り合う接点部材１１間が構成する多数のギャップが開くことによって、最初に開くギャップ間に生じるアーク発生電圧を、他のギャップによって分圧する構成について記載する。

第１可動電極１０に固定されている最下段に配置している接点部材１１は、第１可動電極１０と一緒に電磁コイル７が発生する磁束による電磁力によって動き出すため、最下段に配置している接点部材１１と隣り合う接点部材１１（第１固定電極１０から見て下から２コ目の接点部材）との間が、最初に開く。その際、このギャップ間には最小アーク発生電圧よりも高い電位差が発生する。このギャップ間が発生すると同時に、接点接離部材１２，１３の係合突起体１２a、１３aが接点部材１１の凹状係合部１１aに挿入されることで、各接点部材１１同士の間に等間隔の多数ギャップを形成する。多数のギャップが形成されることによって、最初に開いた最下段接点部材１１が負担する電位差を、それぞれのギャップ間によって電位差を分担する。

また、接点部材１１の数、つまり接点部材１１間のギャップ数は、最下段接点部材１１と隣り合う接点部材１１の間に発生する電位差を、アークが発生する最小の電圧である最小アーク発生電圧よりも低い電位差にするようにギャップの数を調整することで、可動導体１７を除去する構成が可能となる。その他の機器構成、動作原理や各部位の機能に関しては、上述した実施の形態１と同様である。

さらにまた、可動導体１７を除去することで、図１９に示すような構成が可能となる。図１９に示すように、限流抵抗体２６を第１固定電極４と第２固定電極５へ接続して配置することで、可動導体１７を削除できるだけでなく、限流抵抗体２６の個数も削減できる構成が可能となる。動作すれば、図２０に示すように、接点部材１１同士を接離することで、限流電路を形成できる。その他、機器構成、動作原理や各部位の機能に関しては、上述した実施の形態１と同様である。

この発明は、電力系統での事故発生時に生じる過電流（短絡電流）を限流（抑制）するための限流装置に関し、短絡事故発生時に、限流動作の安定性を向上させることができる限流装置の高信頼性の実現に好適である。

４ 第１固定電極 ５ 第２固定電極
７ 電磁コイル ８ 接圧ばね
１０ 第１可動電極 １１ 接点部材
１１ａ 凹状係合部 １２ 接点接離部材
１２ａ 係合突起体 １３ 接点接離部材
１３ａ 係合突起体 １６ 限流抵抗体
１８ 接点部材 １８ａ 凹状係合部
１９ 接点接離部材 １９ａ 係合突起体
２０ 接点接離部材 ２０ａ 係合突起体
２１ 接点部材 ２１ａ 凹状係合部
２２ 接点接離部材 ２２ａ 係合突起体
２３ 接点部材 ２３ａ 凹状係合部
２４ 接点接離部材 ２４ａ 係合突起体
２６ 限流抵抗体

Claims (9)

1. 電力系統の電源側電路及び負荷側電路間に電気的に接続され、前記電力系統に流れる過電流を限流するための限流装置であって、
   互いに隣接して設けられ互いに接離可能な複数の接点部材と、互いに隣り合う前記接点部材同士の間に電気的に接続され内部に流れる電流を限流する限流抵抗体とを有し、前記電源側電路及び前記負荷側電路間に定常電流を流すための定常電路を形成するとともに、前記電源側電路及び前記負荷側電路間に流れる過電流を限流するための限流電路を形成する電路形成部、
   互いに隣り合う前記接点部材同士を互いに開離させる位置である挿入位置と、前記挿入位置から反接点部材側へ後退し互いに隣り合う前記接点部材同士を接合させる位置である抜出位置との間で変位可能な接点接離部材、及び
   前記電源側電路及び前記負荷側電路間に電気的に接続され、前記電力系統から定常電流を受けたときに前記接点接離部材を抜出位置で保持し前記電路形成部に前記定常電路を形成させるとともに、前記電力系統から過電流を受けたときに前記接点接離部材を前記挿入位置へ変位させて、互いに隣接している前記接点部材同士を互いに開離させることにより前記電路形成部に前記限流電路を形成させる接点駆動部を備えている限流装置において、前記接点部材の前記接点接離部材に対向する面に凹状係合部を設け、前記接点接離部材の前記接点部材に設けられた前記凹状係合部に対向する面に係合突起体を設け、前記接点接離部材に設けられた前記係合突起体が前記接点部材に設けられた前記凹状係合部の一部分に係合させることにより前記接点部材を開離させるようにしたことを特徴とする限流装置。
2. 前記接点部材に設けられた前記凹状係合部は、Ｖ字状に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の限流装置。
3. 前記接点部材の接触面の端部と前記接点部材に設けられた前記凹状係合部のＶ字状面との角度が鋭角であることを特徴とする請求項２に記載の限流装置。
4. 前記接点部材に設けられた前記凹状係合部は、前記接点駆動部の駆動方向における断面が矩形状に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の限流装置。
5. 前記接点部材に設けられた前記凹状係合部は、前記接点駆動部の駆動方向における断面が円形状に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の限流装置。
6. 前記接点接離部材に設けられた前記係合突起体は、断面三角形に構成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の限流装置。
7. 前記接点接離部材に設けられた前記係合突起体は、円錐形に構成されたことを特徴とする請求項５に記載の限流装置。
8. 前記接点接離部材の前記係合突起体の間隔を前記接点部材の両側接触面の間隔より大きくしたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の限流装置。
9. 前記限流抵抗体は、前記電路形成部の固定電極に接続配置したことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の限流装置。

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