JP5338477B2

JP5338477B2 - 真空遮断器

Info

Publication number: JP5338477B2
Application number: JP2009124990A
Authority: JP
Inventors: 清仁勝又; 和浩長竹
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-05-25
Also published as: JP2010272445A

Description

本発明は、突き合わせ接触の固定電極および可動電極を有する真空遮断器に関する。

真空遮断器は、真空状態を保持した真空容器内で固定電極から可動電極間を開極して電流遮断を行うように構成したもので、固定電極および可動電極は突き合わせ接触であるため、閉極時に可動電極が跳ね返りを繰り返すチャタリングを発生することが知られている。このチャタリングが大きいと、電極が消耗しダメージをうけるため、チャタリングをできるだけ抑制する必要がある。

従来の真空遮断器では、上述したチャタリングを防止するために、固定電極を接合した固定側導電軸の後方部に可動電極側からの閉極時の衝撃力を受けて移動可能な中間導体と、この中間導体を固定側導電軸側に付勢した復帰ばねとを配置し、閉極時の可動電極から伝達された衝撃力を受けて中間導体を復帰ばねに抗して移動させ、可動電極の閉極時における跳ね返り動作の原因となる衝突エネルギを吸収するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５−３３９９３４号公報

しかしながら、従来の真空遮断器では、閉極時の可動電極から伝達された衝撃力を受けて移動する中間導体は、固定電極と一方の端子間を電気的に接続する通電部も形成しているため、中間導体の移動時においても電気的な接続関係を保持するための摺動接触構造が必要となる。従って、この中間導体は、閉極時の可動電極からの衝撃力を受けたときに移動する機能と、この移動時にも電気的な摺動接触状態を保持する機能とを満足しなければならず、構造が複雑になったり同部での発熱が大きくなってしまう。

本発明の目的は、簡単な構造で、かつ発熱を抑えながらチャタリングを抑制することのできる真空遮断器を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、真空容器内に、固定側導電軸に接合した固定電極と、前記固定側導電軸とほぼ同一軸線上に配置した可動導電軸に接合すると共に前記真空容器内の真空度を保持しながら開閉可能にした可動電極とを対向して配置し、前記固定電極および前記固定側導電軸を一方側の端子に電気的に接続し、前記可動電極および前記可動側導電軸を他方側の端子に電気的に接続した真空遮断器において、前記固定側導電軸の反固定電極側に位置すると共に前記固定側導電軸と前記一方側の端子間を電気的に接続して通電路を形成する収納用固定導体と、閉路時の前記可動電極から前記固定電極および前記固定側導電軸を介して前記収納用固定導体へ伝達される衝撃を受けるように前記収納用固定導体を支持固定した支持固定手段と、前記収納用固定導体の前記固定側導電軸と反対側に設けられて、前記収納用固定導体が受けた衝撃を反発移動による運動エネルギとして吸収する衝撃吸収用ウエイトとを設けたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の真空遮断器において、前記衝撃による前記衝撃吸収用ウエイトの反発移動を抑制するように作用する衝撃吸収用弾性体を設けたことを特徴とする。

本発明による真空遮断器によれば、閉極時に可動電極から固定電極および固定側導電軸側に衝撃が伝達されるが、このときの衝撃エネルギは衝撃吸収用ウエイトの運動エネルギとして吸収または減衰されるため、可動電極が跳ね返り動作を繰り返すチャタリングは抑制される。しかも、固定側導電軸と一方側の端子間を電気的に接続する通電路を形成する収納用固定導体は、積極的に移動させることなく支持固定手段によって位置を固定した構造である。従来のように収納用固定導体を移動するように構成した場合には、電気的な接続関係を保持するための複雑な摺動接触構造が必要となり、構造が複雑化してしまうのに対して、摺動接触部を形成しない収納用固定導体は、固定側導電軸と一方側の端子間の電気的な接続関係を常に良好に保持し続けることができるので、通電時の発熱を抑え、また構造を簡単にすることができる。

また、請求項２に記載の本発明による真空遮断器によれば、閉極時の衝撃エネルギを運動エネルギとして吸収または減衰するために衝撃吸収用ウエイトと衝撃吸収用弾性体とを収納用固定導体の固定側導電軸と反対側に形成した収納空間部に容易に収納して配置することができるので、見掛け上の構成を簡略化することができる。また、衝撃吸収用ウエイトの移動によって消費する運動エネルギは、電気的な通電部とは無関係に衝撃吸収用ウエイトの質量や衝撃吸収用弾性体の弾性力などによって容易に調整することができる。

図１は本発明に一実施の形態による碍子形真空遮断器の開極状態を示す縦断面図である。図２は図１に示した碍子形真空遮断器における閉極時の要部拡大図である。

図１は、本発明の一実施の形態による碍子形真空遮断器の縦断面図である。
碍管１の上端および下端を上部端蓋２および下部端蓋３によってそれぞれ気密に封じて密閉容器を形成し、この密閉容器内に絶縁媒体を封入すると共に真空バルブ４を収納している。上部端蓋２には上部側端子５が取り付けられ、下部端蓋３には下部側端子６が取り付けられている。真空バルブを収納した碍管１は、付設面に樹立した支持碍管７上に固定されて大地から電気的に絶縁されており、大地側に配置した図示しない操作器によって真空バルブの開閉操作を行うように構成している。

真空バルブは、絶縁筒８の両端を上部端蓋９および下部端蓋１０によってそれぞれ気密に封じると共に、図示しないベローズを用いて内部を真空に保持した真空容器を形成し、この真空容器内に固定電極１１および可動電極１２を配置している。可動電極１２は可動側導電軸１３に固定され、上述したベローズの一端を可動側導電軸１３に耐気密接続し、ベローズの他端を下部端蓋１０に耐気密接続し、このベローズによって真空容器内の真空状態を保持しながら可動側導電軸１３をその軸方向に駆動して可動電極１２の開閉動作を行うようにしている。

また真空容器外に導出した位置の可動側導電軸１３には、圧接ばね１４を介して絶縁操作ロッド１５が連結されている。この絶縁操作ロッド１５の下端側は図示しない操作器に連結されており、操作器によって図示の下方へ絶縁操作ロッド１５を駆動すると、可動側導電軸１３を介して可動電極１２を下方の開極方向に駆動することができる。一方、操作器によって図示の上方へ絶縁操作ロッド１５を駆動すると、可動側導電軸１３を介して可動電極１２を上方の閉極方向に駆動することができる。

可動側導電軸１３と絶縁操作ロッド１５とは、軸方向に多少の遊びを有した連結となっており、この遊びを有した連結を利用して圧接ばね１４を配置している。つまり操作器によって絶縁操作ロッド１５が所定の閉極位置まで駆動されて可動電極１２が固定電極１１に接触すると、この圧接ばね１４が付勢されて可動側導電軸１３を介して可動電極１２に作用し、可動電極１２を押し上げて固定電極１１への接触圧を与えるように構成している。さらに真空容器外に導出した位置の可動側導電軸１３には集電子１６が常時接触しており、この集電子１６、筒状導体１７、下部端蓋３を介して可動側導電軸１３と下部側端子６間が電気的に接続されている。

一方、固定電極１１は、可動側導電軸１３とほぼ同一軸上に配置した固定側導電軸１８に接合されている。この固定側導電軸１８は気密を保持して真空容器外に導出され、その導出端に接続用端面１９が形成されている。この接続用端面１９には、可動側導電軸１３および固定側導電軸１８とほぼ同一軸線上に配置した収納用固定導体２０がボルトによって連結されている。この収納用固定導体２０は上部端蓋２の下面側にボルトによって固定されている。また、収納用固定導体２０内には収納空部が形成され、この収納空部内には、可動側導電軸１３および固定側導電軸１８とほぼ同一軸線上に配置されると共に、可動電極１２の動作軸方向に移動可能に衝撃吸収用ウエイト２１と、この衝撃吸収用ウエイト２１と上部端蓋２間に介在したゴムまたはばねなどで構成した衝撃吸収用弾性体２２と、衝撃吸収用ウエイト２１を接続用端面１９側の定常位置に保持する復帰ばね２３とが収納されている。

このようにして、固定電極１１と上部側端子５間は、ボルトによる接続構造によって一体化した上部端蓋２および収納用固定導体２０を通して常時電気的に接続されている。つまり、固定電極１１と上部側端子５間に存在する電気的な通電部には摺動部または摺動接触部が無く、ボルトによる接続構造によって固定電極１１と上部側端子５間は安定した電気的な接続と通電を保持している。

前述したように真空バルブにおいては、両電極１１，１２が突き合わせ接触であるため、可動電極１２が固定電極１１に接触した後、可動電極１２が跳ね返りを繰り返すチャタリングが発生しやすい。次に、このチャタリングを抑制する動作について説明する。

上述した構成の真空遮断器においては、可動電極１２が上方側に駆動されて固定電極１１に接触したとき、固定電極１１には可動電極１２側から衝撃が伝達されるが、この衝撃は固定電極１１を通して可動側導電軸１３と同一軸上に配置した固定側導電軸１８へと伝達される。さらに、上述した可動側導電軸１３と同一軸線上には上部端蓋２に固定した収納用固定導体２０が配置されているため、衝撃はこの収納用固定導体２０に伝達される。

この収納用固定導体２０は、ボルトによって上部端蓋２に支持固定されているため、衝撃を受けても電気的な接続を不安定にするような積極的な摺動や移動が起きない。しかし、このとき収納用固定導体２０に伝達された衝撃力は、可動側導電軸１３および固定側導電軸１８の軸線とほぼ同一の軸線上で収納用固定導体２０の背面側、つまり上部端蓋２側に配置した衝撃吸収用ウエイト２１に伝達され、その結果、図２に示すように衝撃吸収用弾性体２２および復帰ばね２３によって収納用固定導体２０内の固定電極１１側に保持されていた衝撃吸収用ウエイト２１を上部端蓋２側に反発移動させる。このとき衝撃吸収用ウエイト２１の移動に対して抵抗するように衝撃吸収用弾性体２２が作用する。こうして、衝撃吸収用ウエイト２１の質量や衝撃吸収用弾性体２２のばね係数などに応じて、閉極時の衝撃エネルギは衝撃吸収用ウエイト２１の運動エネルギとして吸収または減衰される。その後、衝撃吸収用ウエイト２１は復帰ばね２３によって定常位置に保持される。

このような真空遮断器によれば、閉極時に可動電極１２から固定電極１１側に伝達される衝撃エネルギは、衝撃吸収用ウエイト２１の運動エネルギとして吸収または減衰されるため、可動電極１２が跳ね返りを繰り返すチャタリングが抑制される。しかも、衝撃吸収用ウエイト２１は反発移動するのに対して、固定電極１１と上部端蓋２間を電気的に接続する通電路を形成する収納用固定導体２０は、閉極時の衝撃を受けて積極的には移動しない構造であるため、固定電極１１と上部側端子５間に形成されている電気的な通電部での積極的な摺動は発生せず、同通電部における電気的な接続関係を常に良好に保持し続けることができる。

もし、収納用固定導体２０の積極的な移動または摺動によって閉極時の衝撃を吸収しようとすると、その移動が生じているときも、電気的な通電路を形成している収納用固定導体２０は電気的な接続関係を保持するために複雑な摺動接触構造が必要となり、構造が複雑化してしまう。しかしながら、上述したように閉極時の衝撃を吸収するために移動するのは電気的な通電路を形成していない衝撃吸収用ウエイト２１であり、固定電極１１と上部側端子５間の電気的な通電路の一部を形成している収納用固定導体２０は、衝撃を吸収するために積極的には移動しないため、電気的な接続構造を簡単にすることができる。

また、上述した真空遮断器によれば、閉極時の衝撃エネルギを運動エネルギとして吸収または減衰するために衝撃吸収用ウエイト２１と衝撃吸収用弾性体２２とを配置しているが、これらの衝撃吸収用ウエイト２１および衝撃吸収用弾性体２２は収納用固定導体２０の固定側導電軸１８と反対側に形成した収納空間部に容易に収納して配置することができる。外観上、衝撃吸収用ウエイト２１および衝撃吸収用弾性体２２は収納用固定導体２０内に隠されているため、見掛け上の構成を簡略化することができる。さらに、衝撃吸収用ウエイト２１の移動によって消費する運動エネルギは、衝撃吸収用ウエイト２１の質量や衝撃吸収用弾性体２２の弾性力などによって容易に調整することができる。

上述した真空遮断器は、支持碍管７によって上方位置に固定した碍管１内に真空バルブ４を収納して構成した碍子形真空遮断器として説明したが、絶縁性ガスを封入した密閉タンク内に真空バルブを配置して構成したタンク形真空遮断器とすることもできる。この場合、密閉タンク内に一端を固定した絶縁支持物を設け、この絶縁支持物の他端側で図１に示した収納用固定導体２０を支持固定しても良い。また、絶縁支持物で上部端蓋２に相当する導体を支持固定し、この導体へ収納用固定導体２０をボルトによって固定したり、絶縁支持物で上部端蓋２に相当する導体と一体に製作した収納用固定導体２０を直接固定しても良い。

いずれの方式を採用するにしても本発明を実施するに当たっては、可動電極１２の閉極時における衝撃によって収納用固定導体２０が移動することがないように、図１に示した碍管１やこれに対応する絶縁筒や絶縁支持物などによって支持固定手段を設け、この支持固定手段によって収納用固定導体２０を支持固定する必要がある。このようにして支持固定手段によって支持固定した収納用固定導体２０には、固定側導電軸１８の軸線上に位置するその裏面側に運動エネルギによって閉極時の衝撃を吸収または減衰する衝撃吸収用ウエイト２１を配置することによって、ほぼ同様の効果を達成することができる。

本発明による真空遮断器は、図１に示した構成に限らず、その他の構成の真空遮断器にも適用することができる。

１碍管
２上部端蓋
３下部端蓋
４真空バルブ
５上部側端子
６下部側端子
７支持碍管
８絶縁筒
９上部端蓋
１０下部端蓋
１１固定電極
１２可動電極
１３可動側導電軸
１４圧接ばね
１５絶縁操作ロッド
１６集電子
１７筒状導体
１８固定側導電軸
１９接続用端面
２０収納用固定導体
２１衝撃吸収用ウエイト
２２衝撃吸収用弾性体
２３復帰ばね

Claims

真空容器内に、固定側導電軸に接合した固定電極と、前記固定側導電軸とほぼ同一軸線上に配置した可動導電軸に接合すると共に前記真空容器内の真空度を保持しながら開閉可能にした可動電極とを対向して配置し、前記固定電極および前記固定側導電軸を一方側の端子に電気的に接続し、前記可動電極および前記可動側導電軸を他方側の端子に電気的に接続した真空遮断器において、
前記固定側導電軸の反固定電極側に位置すると共に前記固定側導電軸と前記一方側の端子間を電気的に接続して通電路を形成すべく前記固定側導電軸の反固定電極側の接続用端面を固定する収納用固定導体と、
閉路時の前記可動電極から前記固定電極および前記固定側導電軸を介して前記接続用端面から前記収納用固定導体へ伝達される衝撃を受けるように前記収納用固定導体を支持固定した支持固定手段と、
前記収納用固定導体の収容空部内に収容されて、前記収納用固定導体が受けた衝撃を反発移動による運動エネルギとして吸収する衝撃吸収用ウエイトと、を設けたことを特徴とする真空遮断器。
請求項１に記載の真空遮断器において、
前記衝撃による前記衝撃吸収用ウエイトの反発移動を抑制するように作用する衝撃吸収用弾性体を設けたことを特徴とする真空遮断器。