JP5765825B2

JP5765825B2 - 閉鎖状態に復帰するハイブリッド回路遮断器

Info

Publication number: JP5765825B2
Application number: JP2012556487A
Authority: JP
Inventors: アンリアルディナ; グエナエルマルクズィン
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2031-03-08
Also published as: EP2545573A1; FR2957450A1; US9099267B2; EP2545573B1; FR2957450B1; JP2013521626A; CN102844830A; US20130233831A1; WO2011110561A1; CA2790573A1; CN102844830B

Description

本発明は、単一の制御で可動接点が駆動される消弧装置及び真空スイッチを有する、中高電圧ハイブリッド回路遮断器に関する。特に、本発明は、消弧装置と真空スイッチとを同時に開放し、続いて消弧装置を作動させる前に真空スイッチを早期閉鎖することが可能な、機械的制御に関する。

そのようなハイブリッド回路遮断器では、単一の機械的配置が、各スイッチの可動接点の動作を制御し、それらの接点は、それぞれの時間動作プロファイルに従う。このことは、とりわけ、消弧装置が開放される際の、真空スイッチの保護を可能とする。

図１に示すように、そのようなハイブリッド回路遮断器が、引用文献１により知られており、該回路遮断器は、長手方向軸Ａ、Ａ′を規定する消弧装置１０と、それに垂直に置かれ、同じ機械的機構により制御される、真空スイッチ２０とを有する。このアセンブリの制御は、消弧装置１０の長手方向軸Ａ、Ａ′に沿って動く機械的エレメント（大部分は不図示）により行われる。このような機械的制御エレメントの一実施形態では、ロッド１５２の端部に回転可能に取り付けられるホイール１５５に接して作動するスライド板１５４が存在し、該ロッドは、真空スイッチ２０の可動接点２２を保持する制御ロッド２３に固定されている。スライド板１５４の傾斜面は、特許文献１の記載において規定される所与の時間シーケンスにおける消弧装置１０の開放に対する所与の時間に、真空スイッチ２０の可動接点２２を静止接点２１から分離するために、真空スイッチの制御ロッド２３を駆動する働きをする。

より詳細には、このようなシステムでは、制御機構が消弧装置１０の長手方向軸Ａ、Ａ′に沿って動く場合、消弧装置１０の開放機構の動作に加えて、その動きは、真空スイッチ２０を開放する。スライド板１５４の動作の下で、真空スイッチの制御ロッド２３が、ホイール１５５によって動く。ホイール１５５が、長手方向軸Ａ、Ａ′に平行に延びるスライド板１５４の斜面端１４０に達すると、真空スイッチ２０の制御ロッド２３は、一部はスプリング１３８により、静止電極２１及び可動電極２２が真空スイッチ２０内で再び接触する初期位置への復帰を促される。続いて、他のサイクルが行われてもよい。

図１において、あるエレメント、特に真空スイッチ２０の静止接点２１及び可動接点２２の描写は、簡略化されている。

また一方で、このようなタイプの機械的制御は、非常に多くの加工が必要な、多数の静止及び可動機械エレメントを必要とする。

本発明の目的は、機械的システムの複雑さ、及び、その製造コストから生じる、それらの欠点を回避することである。

このために、本発明の主要な目的は、以下を含むハイブリッド回路遮断器である。
−可動接点が第一の長手方向軸に沿って閉鎖位置と開放位置との間を固定接点に対して移動可能である第一の接点対を含む、第一のスイッチ、
−可動接点ロッドに固定される可動接点が制御ロッドによって第二の軸に沿って閉鎖位置と開放位置との間を移動可能である第二の接点対を含む、第二のスイッチ、
−閉鎖位置と開放位置との間で、静止接点に対して可動接点を動かす単一の制御動作をもたらす駆動手段、ここで該駆動手段は、第一及び第二の接点対を開放し、続いて、所定の時間長の間第一の接点対を開放したままの状態で、第二の接点対を再び閉鎖する。

本発明によれば、ハイブリッド回路遮断器は、第二のスイッチの制御ロッドを保持する保持システムと、可動接点ロッド上で固定点に対して支持されるとともに、保持システムが負荷力下で変形し、制御ロッドを可動接点ロッドから分離し、可動接点の静止接点に向かう復帰を可能とする、ある負荷値まで、負荷がかけられるように設けられるエネルギー蓄積システムと、を有する。

本発明の第一の実施形態では、制御ロッドを保持するための保持システムは、第二のスイッチの可動接点ロッドの溝と制御ロッドの溝とに配置される、フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリングであり、エネルギー蓄積システムが、可動接点ロッド上で固定点に対して支持されるとともに、フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリングが負荷力下で変形し、制御ロッドを可動ロッドから分離し、可動接点の静止接点に向かう復帰を可能とする、ある負荷値まで、負荷がかけられるように設けられる。

制御ロッドの保持システムの第二の実施形態では、保持システムは、可動接点ロッドにおける半径方向の非貫通孔から該孔の中に配置されるスプリングにより外側に押し出されるボールと、制御ロッドの端部の内側表面に作られる対応するＶ字型の切り込みとを含み、該端部は、ボールが該端部から逸脱しないように、制御ロッドの端部内における可動接点ロッドのストロークより長い長さを有する。

本発明の回路遮断器の第一の実施形態では、第一のスイッチは、消弧装置であり、長手方向軸Ａ、Ａ′に平行な二つの部位の間に傾斜部位を有する制御溝があり、この傾斜部位は、長手方向軸Ａ、Ａ′に沿う溝における長手方向の移動によって、真空スイッチである第二のスイッチの制御ロッドに対しての制御斜面を構成するように設けられる。

第二の実施形態では、第一のスイッチは、消弧装置であり、真空スイッチである第二のスイッチの第二の長手方向軸に平行な長手方向軸Ｃ、Ｃ′に沿って置かれる。ここで、真空スイッチの制御ロッドは、消弧装置の長手方向の溝に端部がスライド可能に取り付けられる垂直部位を有する。

本発明及びその様々な技術的特徴は、以下の説明を読むことで、より良好に理解されるであろう。この説明は、複数の図面が添付される。

従来技術のハイブリッド回路遮断器を示す。本発明のハイブリッド回路遮断器の第一の実施形態を示す。本発明のハイブリッド回路遮断器の詳細部分の第一のバリエーションを示す断面である。本発明のハイブリッド回路遮断器の同一の詳細部分の第二のバリエーションを示す断面である。本発明のハイブリッド回路遮断器の第二の実施形態を示す。

図２に示すように、本発明は、真空スイッチ２０の可動接点２１及び２２を駆動するために、特許文献１で規定されるようなハイブリッド回路遮断器におけるスイッチシステムの利用を提供する。このような駆動装置は、以下のシーケンスの実行を可能とする。
−本実施例では消弧装置１１０である第一のスイッチに対する開放指示、
−消弧装置１１０の接点を、最小速度で、真空スイッチ２０の可動接点２２及び静止接点２１に同期して分離可能とするための、本実施例では真空スイッチ２０である第二のスイッチの遅延開放、
−消弧装置１１０を開放したままの状態での、真空スイッチ２０の閉鎖。

より正確には、このことは、真空スイッチ２０の開放と、スプリング３９の作用の下で、制御ロッド３１のストロークが延びたままの状態での、再閉鎖を可能とする。スプリング３９は、エネルギー蓄積システムの役割を果たす。このシステムでは、制御ロッド３１が、制御ロッド３１と端部が可動接点２２に固定される可動接点ロッド３２とを一時的に一緒に保持する、フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリング３８を介して、真空スイッチ２０の可動接点２２を引く。同時に、スプリング３９が、フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリング３８が圧縮で崩れ、従って、可動接点ロッド３２が分離し、スプリング３９の作用の下で閉じる瞬間まで、圧縮される。

このような配置は、制御ロッド３１の相対的に大きいストロークがある中で、可動接点２２の、真空スイッチ２０の静止接点２１から遠く離れての移動を回避可能とする。言い換えれば、可動接点２２は、制御ロッド３１が、真空スイッチ２０及び消弧装置１１０の機械的駆動システムにより駆動されて、ストロークを伸ばしたままの状態で、静止接点２１に向かって復帰する。

図３は、上述したような真空スイッチの開放及び閉鎖のための、制御ロッド３１と可動接点ロッド３２との間の連結部の第一のバリエーションを詳細に示す。制御ロッド３１の上端３４は、拡大された中空形状を有している。こうして規定される内部スペース３５は、可動接点ロッド３２の外径よりも僅かに大きい内径を有している。該可動接点ロッドは、その周囲に溝３６を有し、制御ロッド３１の上端３４は、その内側表面に、可動接点ロッド３２の溝３６に対応する同様の溝３７を有する。これらの二つの溝３６及び３７は、フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリング３８が配置される、半径方向のスペースを規定する。

制御ロッド３１が図３の底部に向かって十分な力で駆動される場合、フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリング３８は、制御ロッド３１により適用されるあるストレス値に基づいて崩れると理解されたい。従って、フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリング３８は、圧縮で変形し、制御ロッド３１から可動接点ロッド３２を分離可能とする。

図４に示すように、制御ロッド４１と可動接点ロッド４２との間の連結部の第二のバリエーションは、スプリング４９により、制御ロッド４１に対抗する端部に向かって押しつけられるボール４８を用い、該スプリングは、可動接点ロッド４２に設けられた半径方向の非貫通孔４５に収容される。これに応じて、細長い管形状である、制御ロッド４１の端部４４の内部表面には、制御ロッド４１と可動接点ロッド４２とが共に保持される場合のボール４８の位置に対応して、Ｖ字型の切り込み４７がある。従って、ボール４８は、可動接点ロッド４２の外部表面から突出し、制御ロッド４１の端部４４のＶ字型の切り込み４７に収容される。

スプリング３９（図２）により提供される相互作用が増えると、ボール４８は、スプリング４９を押し付けて、孔４５の中に押し込まれる。従って、可動接点ロッド４２は、端部の内部を移動することにより、制御ロッド４１の端部４４から分離し始めるが、ボール４８が端部４４から出ることはない。それ故に、制御ロッド４１の端部４４の長さは、制御ロッド４１と可動接点ロッド４２の二つの相対位置間の設計ストロークよりも、十分に大きい。

上述した、真空スイッチの制御ロッドに対する可動接点ロッドの一時的な分離のための自動システムは、他のハイブリッド回路遮断器のアーキテクチャを構想可能とする。

図５に示すように、対応する消弧装置２１０の縦軸Ｃ、Ｃ′に平行な縦軸Ｄ、Ｄ′を規定する、真空スイッチ２０の利用が構想可能である。本実施形態は、同じ主要エレメント、すなわち、真空スイッチ２０と、エネルギー蓄積スプリング２４と、フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリング２３８により、上端２３４が可動接点ロッド３２に取り付けられる制御ロッド２３１で、その下方部位が、消弧装置２１０の縦軸スロット２１２内でスライド可能に取り付けられる端部２３５で終端する垂直部位２３２を有する制御ロッド２３１とを有する。制御ロッド２３１の周囲には、ベアリング２３３が示され、ロッドが、縦軸Ｄ、Ｄ′に沿って、縦軸方向の移動に導かれることが示されている。本実施例では、また、消弧装置２１０において、制御ロッド２３１の垂直部位２３２の端部２３５の駆動のみが必要であり、単一の機械的装置が簡略化されている。従って、消弧装置２１０と真空スイッチ２０の各開放のタイミングシーケンスは、上述したシーケンス及び特許文献１におけるシーケンスと同じであってもよい。

EP 1 653 491 A2

Claims

−可動接点が第一の長手方向軸（Ａ、Ａ′；Ｃ、Ｃ′）に沿って閉鎖位置と開放位置との間を移動可能である第一の接点対を含む、第一のスイッチ、
−可動接点ロッド（３２、４２）に固定される可動接点（２２）が制御ロッド（３１、４１、２３１）によって第二の軸（Ｂ、Ｂ′；Ｄ、Ｄ′）に沿って閉鎖位置と開放位置との間を移動可能である第二の接点対を含む、第二のスイッチ、
−閉鎖位置と開放位置との間で、静止接点に対して前記可動接点を動かす単一の制御動作をもたらす駆動手段、ここで該駆動手段は、前記第一及び第二の接点対を開放し、続いて、所定の時間長の間前記第一の接点対を開放したままの状態で、前記第二の接点対を再び閉鎖する、
を含むハイブリッド回路遮断器であって、
前記第二のスイッチの前記制御ロッド（３１、４１、２３１）を保持する保持システムと、
前記可動接点ロッド（３２、４２）上で固定点に対して支持されるとともに、
前記保持システムが負荷力下で変形し、前記制御ロッド（３１、４１、２３１）を前記可動接点ロッド（３２、４２）から分離し、前記可動接点（２２）の静止接点（２１）に向かう復帰を可能とする、ある負荷値まで、負荷がかけられるように設けられるエネルギー蓄積システムと、
を有すること、
を特徴とする特徴とするハイブリッド回路遮断器。
前記制御ロッド（３１、２３１）の前記保持システムが、前記第二のスイッチの前記可動接点ロッド（３２）の溝（３６）と前記制御ロッド（３１、２３１）の内部表面の溝（３７）とに配置される、フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリング（３８、２３８）であり、前記エネルギー蓄積システムが、前記可動接点ロッド（３２）上で固定点に対して支持されるとともに、該フレキシブルなドーナツ状のらせんスプリング（３８、２３８）が負荷力下で変形し、前記制御ロッド（３１、２３１）を前記可動接点ロッド（３２）から分離し、前記可動接点（２２）の前記静止接点（２１）に向かう復帰を可能とする、ある負荷値まで、負荷がかけられるように設けられること、
を特徴とする請求項１に記載のハイブリッド回路遮断器。
制御ロッド（４１）の前記保持システムが、可動接点ロッド（４２）における半径方向の非貫通孔（４５）から該孔の中に配置されるスプリング（４９）により外側に押し出されるボール（４８）と、該制御ロッド（４１）の端部（４４）の内側表面に作られる対応するＶ字型の切り込み（４７）とを含み、該端部（４４）が、該ボール（４８）が該端部（４４）から逸脱しないように、該制御ロッド（４１）の該端部（４４）内における該可動接点ロッド（４２）のストロークより長い長さを有すること、
を特徴とする請求項１に記載のハイブリッド回路遮断器。
前記第一のスイッチが、消弧装置（１１０）であり、この消弧装置（１１０）の長手方向軸（Ａ、Ａ′）に平行な二つの部位の間に傾斜部位（１１４）を有する制御溝（１１２）があり、
この傾斜部位が、該溝（１１２）における、該消弧装置（１１０）の該長手方向軸（Ａ、Ａ′）に沿う、前記制御ロッド（３１、４１）の端部の長手方向の移動によって、
真空スイッチ（２０）である前記第二のスイッチの前記制御ロッド（３１、４１）に対しての制御斜面を構成するように設けられること、
を特徴とする請求項１に記載のハイブリッド回路遮断器。
前記第一のスイッチが、真空スイッチ（２０）である第二のスイッチの第二の長手方向軸（Ｄ、Ｄ′）に平行な長手方向軸（Ｃ、Ｃ′）に沿って置かれる、消弧装置（２１０）であり、該真空スイッチ（２０）の制御ロッド（２３１）が、該消弧装置（２１０）の長手方向の溝（２１２）に端部がスライド可能に取り付けられる垂直部位（２３２）を有すること、
を特徴とする請求項１に記載のハイブリッド回路遮断器。