JP5826379B2 - 開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は電力系統の変電所や開閉所で用いられる高電圧使用の開閉装置に関するものであり、特に断路機能、接地等の複数の機能を複合した開閉装置に関する。

変電所や開閉所に設けられる電力用開閉装置は、系統の短絡故障時に電流を遮断する遮断器、系統の開閉を行う断路器、点検時などに高電圧導体を接地する接地開閉器を具備している。従来の電力用開閉装置に関する技術として例えば特許文献１ないし特許文献４に記載されたものがある。

特許文献１には、遮断器、段路器、接地開閉器を具備したガス絶縁複合開閉装置が開示されている。遮断器は絶縁ガスを充填した遮断部容器に収納されており、遮断部の他方には断路器、接地開閉器が絶縁ガスを充填した同一の容器に収納されている。遮断器、断路器、接地開閉器にはそれぞれ別々の操作器が取り付けられている。

また、遮断器、断路器および接地開閉器を備えた密閉形開閉装置の油圧操作器の一例が特許文献２に記載されている。該文献では、油圧発生装置を遮断器、断路器、接地開閉器すべてに共通に１個の油圧発生装置が接続され、電磁弁を介して遮断器、断路器、接地開閉器のそれぞれを駆動する油圧シリンダに接続されている。

そして、従来では遮断器、断路器、接地開閉器からなる開閉装置を構成するのに、これらの機器を個々に駆動する操作器が個々に据え付けられている。

また、従来の遮断器の操作には、特許文献３に記載されたスプリングにエネルギーを蓄積するばね操作器や、特許文献４に記載されたアキュムレータにエネルギーを蓄える油圧操作器が用いられている。

特開２００２−２８１６１８号公報 特開平５−１５９６６８号公報 特開２０１１−２９００４号公報 特開２００４−１２７８０２号公報

上記各特許文献には種々の開閉装置の態様が記載されているが、いずれも操作力を発生する機構や操作力を伝達する機構を、数多くの部品から実現しており、構造が複雑化してしまう。構造が複雑化した場合、メンテナンス時の負担が大きくなり、特に容器内に収納される場合においては、一層メンテナンス負担が増大する。

そこで、本発明では構造が簡素化できる開閉装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る開閉装置は、絶縁性ガスが封入される密閉タンクと、該密閉タンク内に配置される固定接触子と、該固定接触子に対して接触及び開離する可動接触子と、前記可動接触子が動作するための駆動力を発生させる操作器を備える開閉装置であって、前記可動接触子を操作するための前記操作器は一つであり、該一つの操作器により前記可動接触子の三位置以上に停止可能とすることを特徴とする。

本発明によれば、構造が簡素化しつつ可動接触子を三位置以上に停止することができる開閉装置を提供することが可能になる。

実施例１に係る開閉装置の投入状態を示す構成図である。 実施例１に係る開閉装置の遮断状態を示す構成図である。 実施例１に係る開閉装置の断路状態を示す構成図である。 実施例１に係る開閉装置の接地状態を示す構成図である。 実施例１に係る操作部内の一単位を示す図である。 実施例１に係るアクチュエータの一単位を説明するための斜視図である。 図６の正面図である。 図７から巻線を外して図示した図である。 三つのアクチュエータを用いた構成図である。 三つのアクチュエータの接続図である。 操作部ストロークと投入、遮断、断路、接地位置の説明図である。 実施例１に係る接地開閉部の動作を説明する図である。 実施例２に係る開閉装置の構成図である。 実施例２に係る開閉装置の断路部を兼ねた遮断部の動作を説明する図である。 実施例２に係る遮断・断路部を駆動するリンク系の構成例である。 実施例２に係る遮断・断路部を駆動するリンク系のスライド溝部の断面図である。 実施例２に係る開閉装置の接地開閉部の動作を説明する図である。 実施例２に係る接地開閉部を駆動するリンク系の構成例である。 実施例２に係る接地開閉部を駆動するリンク系のスライド溝部の断面図である。 実施例３に係る碍子形断路機能付き遮断器の構成図である。

以下、本発明を実施する上で好適な実施例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施の例であって、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明自体は、特許請求の範囲の記載を満たす範囲内で種々の態様に変形することが可能であることは言うまでもない。

実施例１について図１ないし図１２を用いて説明する。図１から図４は遮断器、断路器、接地開閉器を有するガス絶縁複合開閉器の一例である。該図に示す様に、本実施例に係る複合開閉装置は、事故電流を遮断するための遮断部と、電気系統を切り離す断路部と、高圧導体を接地する接地開閉部、および遮断部、断路部、接地開閉部を操作するための操作部から概略構成される。

以下、遮断部、断路部、接地開閉部の一部または全部を開閉部と称する。図１は遮断器の閉極状態（投入状態）、図２は遮断器の開極状態（遮断状態）、図３は断路器の開極状態（断路状態）、図４は接地開閉器の投入状態（接地状態）を示している。

図１ないし図４に示す様に、遮断部と断路部は内部にＳＦ₆ガスを充填させた密閉金属容器１内に、密閉金属容器１端部に設けられた絶縁支持スペーサ２に固定された固定側電極（固定側接触子）３と、可動側電極４および可動電極（可動側接触子）６と、該可動側電極４の先端で両電極間に設けられるノズル５と、操作部側に接続されると共に可動側電極４に接続される絶縁支持筒７と、可動側電極４に接続され主回路の一部を構成する主回路導体となる高電圧導体８とを有しており、操作部からの操作力を通じて可動側電極４を移動させて電気的に開閉することにより、電流の投入及び遮断が可能である。

高電圧導体８の周囲には、高電圧導体８に流れる電流を検出するための電流検出器として働く変流器５１が設けられている。絶縁支持筒７内には操作部側に接続される絶縁ロッド８１が配置されている。

接地開閉部は、遮断部と断路部が設置された密閉金属容器内に設けられている。接地開閉部は密閉容器底面部に接地部固定電極９１を有し、回転自在に設置されたブレード形の接地部可動電極９２を有する。

操作部は密閉金属容器１に隣接して設けられる操作器ケース６１内に、アクチュエータ（操作力発生部）１００を設けており、アクチュエータ１００内部には直線動作する可動子２３が配置されている。可動子２３は、密閉金属容器１を気密に保ったまま駆動できる様に設けられる直線シール部６２を通じて絶縁ロッド８１に連結されている。そして、絶縁ロッド８１は可動電極６に連結されている。つまり、可動子２３の動作を通じて遮断部における可動電極６を動作させることが可能になる。

アクチュエータ１００は、密閉金属容器１の表面に絶縁性ガスを封止した状態で設けられる密封端子１０を通じて電源ユニット７１と電気的に接続されている。そして、該電源ユニット７１は、更に制御ユニット７２と接続され、制御ユニット７２からの指令を受けることができる様に形成されている。制御ユニット７２には、変流器５１で検出した電流値が入力される様になっている。電源ユニット７１及び制御ユニット７２は、変流器５１で検出した電流値に応じて下述するアクチュエータ１００の巻線４１に供給する電流量や位相を変化させる制御機構として働く。

制御ユニット７２は、電源ユニット７１に対し、電源ユニット７１からアクチュエータ１００に導通する電流のパターンやタイミングを制御する指令を出す。アクチュエータ１００に導通する電流のパターンやタイミングを変化させることで、アクチュエータ１００から可動電極６に付加される操作力の大きさ・タイミング等が変わり、動作するスピード・タイミング・停止位置等の細かな制御が可能になる。

また、可動電極６を操作するためのアクチュエータ１００は一つであり、一つのアクチュエータ１００により、可動電極６が投入・遮断・断路・接地の複数位置に停止できる様にしている。本実施例に記載した内容によれば、一つの操作器により前記可動接触子の三位置以上に停止可能とすることで、遮断用の操作器、断路用の操作器等を個別に設ける必要が無くなり、装置を簡素化することができる。

図５ないし図８を用いてアクチュエータの構造について説明する。第一の磁極１１と、該第一の磁極１１に対向して配置される第二の磁極１２と、第一の磁極と第二の磁極をつなぐ磁性体１３と、第一の磁極１１及び第二の磁極１２の外周に設けられる巻線４１と、を二つ組み合わせて構成される固定子１４の内部に、第一の磁極１１および第二の磁極１２を空隙を介して対向する位置に配置する。この空隙に、永久磁石２１をＮ極とＳ極を交互に反転させつつ磁石固定部材等により可動側接触子の動作軸方向に機械的に連結して構成した可動子２３を配する。

永久磁石２１の着磁方向はＹ軸方向（図５中、上下方向）に着磁され、隣り合う磁石毎に交互に着磁されている。磁石固定部材２２は非磁性の材料、例えば、非磁性のステンレス合金、アルミ合金、樹脂材料などが好ましいが、これに限定されるものではない。アクチュエータ１００は、永久磁石２１と、第一の磁極１１及び第二の磁極１２との間隔を保つため、機械的な部品を取り付ける。例えば、リニアガイド、ローラベアリング、カムフォロア、スラストベアリングなどが好ましいが、永久磁石２１と、第一の磁極１１および第二の磁極１２との間隔が保てれば、これに限定されるものでもない。

一般的に永久磁石２１と第一の磁極１１及び第二の磁極１２の間には吸引力（Ｙ軸方向の力）が発生する。しかし、本構成においては、永久磁石２１と第一の磁極１１に発生する吸引力と、磁石２１と第二の磁極１２に発生する吸引力とが互いに逆方向になるため力が相殺され吸引力が小さくなる。そのため、可動子２３を保持するための機構が簡素化でき、可動子２３を含む可動体の質量を低減できる。可動体の質量を低減できるため、高加速度駆動や高応答駆動を実現することが可能になる。固定子１４と永久磁石２１が相対的にＺ軸方向（図５中、左右方向）に駆動するため、固定子１４を固定することにより永久磁石２１を含む可動子２３がＺ軸方向へ移動する。反対に、可動子２３を固定し、固定子１４をＺ軸方向に移動させることも可能である。この場合には、可動子と固定子が逆転することになる。あくまでも発生する力は両者の間で生じる相対的な力である。

駆動に際しては、巻線４１に電流を流すことにより、磁界が発生し、固定子１４と永久磁石２１の相対位置に応じた推力を発生することが可能になる。また、固定子１４と永久磁石２１の位置関係と、注入する電流の位相や大きさを制御することにより、推力の大きさ、及び方向の調整が可能になる。

可動子２３の動作制御は、開極指令および閉極指令が制御ユニット７２に入力された場合に応じて、電源ユニット７１からアクチュエータ１００における電流を通電し、電気信号をアクチュエータ１００での可動子２３の駆動力に変換することで行う。アクチュエータ１００は、電流を導通させることにより操作力を発生させることで、三位置以上に可動側電極を停止させることを実現しているので、複雑なリンク機構を設ける必要なく形成できる。即ち、装置を著しく簡素化できる。

図６は上記したアクチュエータ１００の一単位の構成の斜視図を示している。該図に示す様に、第一の磁極と、第二の磁極と、第一の磁極と第二の磁極をつなぐ磁性体１３と、巻線４１と、で構成された固定子１４に対し、永久磁石２１を有する可動子がＺ軸方向に相対運動する。複数の永久磁石２１を磁石固定部材等により機械的に連結することにより、連続的にＺ軸方向の推力が得られ、駆動距離を長くすることが可能になる。

本実施例では、第一の磁極と第二の磁極をつなぐ磁性体１３をＹ軸方向で分割している。これにより、巻線４１の作業性が向上する。さらに、第一の磁極１１と第二の磁極１２をＺ軸方向にずらして調整することも可能になる。第一の磁極１１と第二の磁極１２をずらして配置した場合、永久磁石の着磁方向を変えることにより推力を増加させることが可能になる。

その他、そもそも上側の磁極を用いなくともＺ軸方向に駆動させることは可能であり、こう言った変形を行うことなどが具体的に考えられる。但し、本実施例の様に、第一と第二の磁極で可動子を挟み込む様に構成することで、永久磁石と磁極間の吸引力が小さく、直線駆動させても駆動方向（Ｚ軸方向）と垂直方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）のブレが極めて小さくなる。即ち、遮断器に適用する上では、操作力を伝える可動子が直線シール部６２を通過しても、直線シール部６２の変形が小さいために、シール部における機械的な負担が小さくなる。

これは、駆動に伴う直線シール部６２の摺動動作不具合だけでなく、可動側電極４の接触子の傾きを防止することにもつながるので、接触摺動部のかじりや電極からの微小金属異物が発生しにくい構造となる。かじりは遮断や投入の動作不良に結びつく可能性があり、金属異物は絶縁性能低下による絶縁事故に結びつく可能性がある。また、シール変形に伴うガス遮断器内部のＳＦ₆ガスが外部へ漏洩する量を低減できる。この様に様々な観点から、遮断器としての信頼性を向上させることが可能になる。

図７は、図６の正面図である。図８は、図７において第一の磁極、第二の磁極及びそれらをつなぐ磁性体の関係を理解容易な様に、図７から巻線を削除した図である。両図から分かる様に、巻線４１は、第一の磁極１１と第二の磁極１２に各々に巻かれ、永久磁石２１を挟み込むように配置される。巻線４１と永久磁石２１が対向して配置されるため、巻線４１で発生した磁束が効率よく永久磁石２１に作用する。

よって、アクチュエータを小型軽量化できる。さらに、第一の磁極１１・第二の磁極１２・第一の磁極と第二の磁極をつなぐ磁性体１３、により磁気回路が閉じており、磁気回路の経路を短くすることが可能になる。これにより、大きな推力を発生することが可能になる。また、永久磁石２１の周りが磁性体で覆われているため外部への漏れ磁束を低減でき、周りの機器への影響を低減できる。

図９は、三単位のアクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃをＺ軸方向（可動電極６の動作方向）に並んで配置して操作器を構成した例を示している。操作力発生部の一単位については、上述した通りである。三単位のアクチュエータは永久磁石２１に対して電気的に位相がずれた位置に配置されている。一単位を一つの固定子とすれば、三単位のアクチュエータは三つの固定子から成り、同様に一単位をＮ個の固定子とすれば、三単位のアクチュエータは３×Ｎ個の（３の倍数からなる）固定子から成る。

本実施例においては、具体的にアクチュエータ１００ａに対して、アクチュエータ１００ｂは電気的位相が１２０°（または６０°）、アクチュエータ１００ｃは電気的位相が２４０°（または１２０°）ずれている。このアクチュエータ配置において、各アクチュエータの巻線４１に三相交流を流すと三相のリニアモータと同様の動作が実現できる。三単位のアクチュエータを使用することで、各アクチュエータを三つの独立したアクチュエータとして個々に電流を制御して推力を調整することが可能になる。各アクチュエータにおける巻線には、制御機構から各々異なる大きさまたは異なる位相の電流を注入することができる。

一つのやり方としては一つの交流電源から供給されるＵ、Ｖ、Ｗの三相電流を分けて供給すると言うことが考えられる。この場合、複数の電源を具備する必要がなく、簡便である。また、この場合、上記した密封端子も３×Ｎ個とするか、同一の電流を流すアクチュエータに対しては密封端子１０を共有化するか、と言った選択肢がある。

次に、三つのアクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの接続方法の一例を図１０に示す。アクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃが電源ユニット７１と電気的に接続されている。電源ユニットはインバータが内蔵されており、制御ユニット７２からの指令を受けて、三相モータへの供給電流を制御し、任意に与えられた駆動パターンを実現する。三つのアクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの接続例では、各アクチュエータと電源ユニット７１の間に各々スイッチ７３ｂを、各アクチュエータと各スイッチ７３ｂの間同士にはスイッチ７３ａを設けている。

次に、一台の操作器で投入状態、遮断状態、断路状態、および接地状態を実現する方法を説明する。本実施例の電磁アクチュエータでは、推力は永久磁石２１の磁化方向と、第一の磁極１１および第二の磁極１２の位置関係により推力の大きさや向きが変化する。よって、可動子の位置によって電流の大きさおよび正負を変えることで、推力の大小と方向の制御が可能になる。

さらに、図９に示すように、アクチュエータ１００を可動子２３に対して直列に配置し、三相モータとして動作させた場合、可動子の位置によらず一定の推力を得ることが可能になる。

本実施例では、任意の位置で可動子２３を停止または位置保持ができるようにしており、従来の操作器では始点、終点の２箇所であったものを、中間の、例えば、遮断位置、断路位置で、可動子２３を停止または位置保持が可能である。図１０の接続例では、電流を制御し可動子位置を変化させる場合は、スイッチ７３ｂを閉じて、スイッチ７３ａを開放する。

これにより、電源ユニット７１及び制御ユニット７２によって可動子２３位置の変化を制御できる。一方、可動子２３を停止または位置保持させる場合には、スイッチ７３ｂを開放し、スイッチ７３ａを閉じれば良い。これにより、各アクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃの巻線が短絡し、可動子の移動を妨げるように短絡電流が発生し可動子位置を拘束できる。

投入位置から、遮断位置、断路位置、接地位置に変化させる駆動パターンの例を図１１に示す。図１１は遮断―断路―接地動作の時間特性の説明図である。操作部の可動子は始点Ｐ０と終点Ｐ３を有し、上述した様に、アクチュエータ１００により、任意の位置で可動子２３を停止できるように構成されているが、本実施例では、遮断位置に相当する中間固定点Ｐ１、断路位置に相当する中間固定点Ｐ２を有している。

Ｐ０は遮断部の投入位置であり、時刻ｔ０において操作部に遮断指令が入力されると、Ｐ１の遮断位置まで高速に動作する。動作時間は数十ミリ秒である。時刻ｔ１において遮断部が遮断位置Ｐ１で停止した状態で、巻線を短絡するスイッチ７３ｂを短絡して可動子位置を拘束し、遮断位置Ｐ１を保持する。また、図示しないが、遮断位置Ｐ１において投入指令が入力されると、スイッチ７３ｂを開放して、アクチュエータ１００の巻線４１に電流を供給し、遮断部が投入される。

Ｐ１の位置に可動子２３があるときに、時刻ｔ１′において断路指令が入力されると、Ｐ２の断路位置まで駆動される。断路時には電流を遮断する必要はないので、断路動作の速度Ｖ２は遮断速度Ｖ１よりも遅くてよい。Ｐ２の断路位置において投入指令が入力されると、Ｐ０の投入位置まで断路遮断部が動作する。

尚、断路動作は、Ｐ０の位置に可動子がある状態から、断路位置Ｐ２まで直接動作させることも可能である。この場合、Ｐ１の遮断状態で可動子２３を停止させない。また、動作速度も遮断速度Ｖ１よりも小さくてよい。ｔ２からｔ２′は任意の時間であり、この時には、可動子２３を停止または一保持させる場合として説明した様に、スイッチを開閉しておけば良く、巻線４１を短絡するスイッチ７３ａを短絡して可動子位置を拘束し、断路位置Ｐ２を保持する。

Ｐ２の断路位置において更に接地指令が入力されると、Ｐ３の位置に操作部可動子２３が駆動され、下述する接地部可動電極９２が接地部固定電極９１に投入され、高圧導体８が接地される。接地時の動作速度Ｖ３についても、短絡投入仕様を必要としない場合には、Ｖ１よりも低速で駆動してよい。短絡投入仕様が接地開閉器に要求される場合には、電磁アクチュエータ１００の励磁電流を増やすように制御して投入速度Ｖ３を高速化する。

位置Ｐ３は操作部の終点であり、この位置に操作部可動子２３がある場合に、接地開閉部の開極指令が入力されると、Ｐ２の位置まで操作部可動子２３が駆動される。これにより、接地が外れ、断路状態となる。

次に、図１２を用いて接地部の本実施例における構成例を説明する。接地部は、回転軸９５に対して回転可能に支持されたブレード形の接地部可動電極９２と、接地部可動電極９２と接触または開極される接地部固定電極９１と、操作部と連結された絶縁ロッドに固着されて可動電極６と連動して動作するスライドピン９３と、接地位置の位置保持のための引張ばね９４で構成されている。

図１２（ａ）の状態は、図１１において、時刻ｔ１からｔ２までの、遮断部および断路部が開閉動作する場合に対応している。スライドピン９３は接地部可動電極９２と接してスライドするように構成されており、接地部可動電極９２は概略固定された状態を維持する。

次に、図１２（ｂ）は断路状態（図１１の時刻（ｔ２〜ｔ２′）における、スライドピン９３と接地部可動電極の位置関係を示している。さらに操作部が駆動され接地開閉部が開閉動作するモードに移ると、スライドピン９３が、接地部可動電極９２にピンの前記動作方向とは略垂直な方向に設けられるピン係合部９６を押すことで回転軸９５を中心に接地部可動電極９２が回転する（図１１における時刻ｔ２′とｔ３の中間）。

図１２（ｄ）は接地状態（図１１の時刻ｔ３）を示しており、接地部可動電極９２と固定接地電極９１が接触係合し、図示しない高圧導体が接地される。引張ばね９４により接地部可動電極が容易に開離方向に動作しないように接地位置が保持される。

上記の様に構成した本実施例に係るガス絶縁開閉装置は、図１の投入状態から図２の遮断状態に移行して電流を遮断する。その際、遮断部で発生したアークに消弧性能を有するＳＦ₆ガスで吹き付けることで、アークプラズマを消滅させ、事故電流を遮断する。

さらに、遮断状態から極間距離を長くする位置まで可動電極を移動させることで、電気系統回路を断路状態に保つことができる。これらの投入状態、遮断状態、断路状態を一台のアクチュエータで操作することができ、操作器の台数を削減することができ安価でかつ信頼性の高いガス絶縁開閉装置を構成できる。さらに、本実施例では接地開閉器も一台の操作器で駆動するように構成されており、さらに安価かつ高信頼化が図れる。

本実施例によれば、永久磁石をアクチュエータの駆動力を発生させる方向に配置する可動子と、可動子に対向して配置されると共に巻線を有する磁極を備える様なアクチュエータを遮断器に搭載しているので、巻線を駆動させる場合と比較して、可動子を軽量化することができ、また巻線を駆動させる場合の様に、可動子に配線を設ける必要がない。よって、信頼性を向上させることが可能になる。

また、本実施例では、永久磁石を用いた場合について説明したが、永久磁石の代わりに磁性体を可動子に配置して構成することも可能である。磁性体とは磁石から吸引力を受ける部材を指し、代表的な部材としては鉄やケイ素鋼板などが挙げられる。

本実施例では開閉部と操作部のガス区画を別にしており、操作器の駆動は直線シール部６２を介して行っているが、開閉部と操作部を同一ガス区画として、操作部も開閉部と同じ高気圧ＳＦ₆ガスで充填した状態でもよい。図１に示す様に遮断部と操作部のガス区画が別区画の場合は、遮断部は高気圧ＳＦ₆ガスで充填されているが、操作部の操作器ケース６１は外部（大気）と密閉される場合と密閉されない場合が存在する。

密閉される場合、操作器ケース６１内部は大気圧の乾燥空気や窒素、ＳＦ₆ガスが充填される。操作部が密閉されていると、外部環境の影響を受けにくく、湿度や雨水や昆虫などの混入など性能を低下させる要因を排除できるため、信頼性の高い操作部が提供できる。しかし、密閉された場合には内部を点検することが困難となるため、万が一、操作部で不具合が発生した場合の内部異常要因の検出や、簡単な内部保守点検の実施が困難となる。このような内部点検の容易さを優先させるならば金属容器１を密閉させる必要はない。

尚、本実施例では二つの固定子１４でアクチュエータ１００を構成した例を示しているが、固定子の個数が二つに限定されるものでないことは言うまでもない。固定子の個数は一つでも遮断器の操作器として駆動可能である。一方、個数を増加させることにより、個数に比例して大きな推進力を与えることが可能となる。

実施例２について図１３ないし図１９を用いて説明する。既に説明した同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、ここでの説明を省略する。

遮断部と断路部は一体で構成されており、固定側電極３内には固定側のアーク接触子１０３が設けられている。可動電極６内には一体で動作する可動側のアーク接触子１０６が設けられている。本実施例の断路部を兼ねた遮断部を断路遮断部と称する。可動側電極６およびアーク接触子１０６は絶縁ロッド８１と連結されおり、絶縁操作ロッドは遮断断路駆動リンク系を介してアクチュエータと連結されている。

接地開閉部は棒状の接地部可動電極９２Ａと高電圧導体８に取り付けられた接地部固定電極９１Ａからなる。該接地部可動電極９２Ａは直線動作するように接地開閉部駆動リンク系を介してアクチュエータと連結されている。該リンク系はアクチュエータの駆動方向と逆方向に接地部可動電極９２Ａが駆動されるように構成されている。

本実施例では、図１１の遮断位置Ｐ１ないし断路位置Ｐ２の間（時刻ｔ１′〜ｔ２）において断路遮断部が動作し、図１１の断路位置Ｐ２から接地位置Ｐ３（時刻ｔ２′〜ｔ３）の間において接地開閉部が動作するように構成されている。断路遮断部と接地開閉部は間欠動作可能なようにリンク系が構成されている。

まず、図１４ないし図１６を用いて断路遮断部の動作を説明する。図１４（ａ）は該断路遮断部の投入状態を示しており、図１４（ｂ）が遮断状態、図１４（ｃ）が断路状態を示している。断路状態の極間距離は、遮断状態の極間距離の１.１倍から１.５倍程度となるように設定されており、断路状態において十分な絶縁耐力を有するように設計されている。

図１５は断路遮断部を間欠動作させるリンク系の例である。操作ロッド１２３は図示しないアクチュエータの可動子２３と係合されている。操作ロッドには連結ピン１２４が取り付けられており、連結ピン１２４は可動電極６と共に動作する。そして、連結ピン１２４は溝１２５に沿って動作する。

図１６は連結ピンの位置を規制するスライド溝１２５の形状を示す図である。スライド溝１２５は開閉機構が断路から接地に移行する際（逆も含む）に、段差を生ずるような位置関係となっている。ピン１２４は可動子の紙面左右方向の動作に応じて、紙面上下方向に移動する。溝１２５ａの位置（投入〜遮断〜断路の間）において、ピン１２４とレバー１２１が係合し、溝１２５ｂの位置（断路〜接地の間）において、ピン１２４とレバー１２１の係合が外れる構成となっている。

実施例１と同様に図１１を用いて説明すると、図１５（ａ）は断路遮断部の投入位置Ｐ０（時刻ｔ０）におけるリンク系の状態であり、レバー１２１ａの係合溝１２１ｃで連結ピン１２４と係合しており、遮断位置までの間、連結ピンの動作に伴い、レバー１２１が回転軸１２１ｂを中心に回転する。レバー１２１ａの図示しない端部で断路遮断部の可動電極と連結されおり、レバー１２１ａの回転に伴い断路遮断部が直線動作する。

図１５（ｂ）は遮断位置Ｐ１（時刻ｔ１〜ｔ１′）におけるリンク系の状態であり、断路遮断部が直線運動する途中の位置である。この状態で、実施例１でも説明した様にアクチュエータの巻線を短絡すれば、遮断位置が保持される。尚、操作ロッド１２３ｂにはレバーの保持面１２１ｄが重なることができるように、切欠き部を設けており（図中、右上方向に延びる線で描いた箇所）、本状態では該切欠き部に操作ロッドの保持面１２１ｄが位置する。切欠き部は、下述する操作ロッド１３３ｂにも設けており、図１８（ｄ）の状態で切欠き部へのレバー１３１の重なり合いが生じる。

図１５（ｃ）は断路位置Ｐ２（時刻ｔ２〜ｔ２′）におけるリンク系の状態である。さらに開極方向に可動子２３が動作すると、溝１２５に沿って、ピン１２４が上方向に動作し、レバー１２１ａとの係合が外れ、可動子２３がさらに開極方向に操作されても、操作器の操作力を受けることがなくなり、レバー１２１ａと連結された断路遮断部は停止したままとなる。レバーの固定面１２１ｄと１２３ｂの面が接する状態となり、レバー１２１ａの回転動作が規制され、断路遮断部の停止位置が機械的に保持される。

図１５（ｄ）は接地位置Ｐ３（時刻ｔ３）におけるリンク系の状態である。係合溝１２１ｃと連結ピン１２４の係合が外れており、遮断断路部は固定状態であり、レバーの位置保持面１２１ｄと１２３ｂで断路位置が保持される。

次に、図１７ないし図１９を用いて接地開閉部の動作を説明する。図１７（ａ）は該接地開閉部の開極状態を示しており、図１７（ｂ）が接地状態を示している。図１８は接地開閉部を間欠動作させるリンク系の例である。操作ロッド１３３は図示しないアクチュエータの可動子２３と係合されている。操作ロッドは連結ピン１３４が取り付けられている。連結ピン１３４は溝１３５に沿って動作する。

図１９は連結ピンの位置を規制するスライド溝１３５の断面図である。ピン１３４が可動子の紙面左右方向の動作に応じて、紙面上下方向に移動する。溝１２５ｂの位置において、ピン１３４とレバー１３１の係合が外れ、溝１３５ａの位置において、ピン１３４とレバー１３１が係合する構成となっている。

図１８（ａ）は投入位置Ｐ０（時刻ｔ０）における接地開閉部のリンク系の状態であり、接地開閉部は図１７ａの開極状態にある。係合溝１３１ｃと連結ピン１３４の係合が外れており、接地部可動電極は固定状態であり、レバーの位置保持面１３１ｄと位置保持ロッド１３３ｂで接地部可動電極の位置が保持され、可動子２３が動作しても接地開閉部の開極状態が維持される。

図１８（ｂ）は遮断位置Ｐ１（時刻ｔ１〜ｔ１′）におけるリンク系の状態である。上記、投入位置Ｐ１と同様に、係合溝１３１ｃと連結ピン１３４の係合が外れており、操作器の操作力を受けず、接地部可動電極は固定状態であり、レバーの位置保持面１３１ｄと位置保持ロッド１３３ｂで接地部可動電極の位置が保持され、可動子が動作しても接地開閉部の開極状態が維持される。

図１８（ｃ）は断路位置Ｐ２（時刻ｔ２〜ｔ２′）におけるリンク系の状態である。レバー１３１ａの係合溝１３１ｃで連結ピン１３４が係合しており、さらに可動子が動作し連結ピンが移動する状態（ｔ２′〜ｔ３）では、レバー１３１ａが回転軸１３１ｂを中心に回転する。レバー１３１ａの図示しない端部で接地部可動電極と連結されおり、レバー１３１の回転に伴い接地部可動電極が可動子と逆方向に概略直線動作する。

図１８（ｄ）は接地位置Ｐ３（終点）におけるリンク系の状態であり、接地開閉部は図１７（ｂ）に示す閉極位置、即ち開閉装置としては接地位置にある。

図１９は連結ピンの位置を規制するスライド溝１３５の形状を示す図である。スライド溝１３５は開閉機構が断路から接地に移行する際（逆も含む）に、段差を生ずるような位置関係となっている。ピン１３４は可動子の紙面左右方向の動作に応じて、紙面上下方向に移動する。溝１３５ａの位置（投入〜遮断〜断路の間）において、ピン１３４とレバー１３１の係合が外れ、溝１２５ｂの位置（断路〜接地の間）において、ピン１３４とレバー１３１が係合する構成となっている。

接地部可動電極はレバー１３１ａと連結されており、さらに係合溝１３１ｃで連結ピン１３４が係合しており、可動子２３の固定状態が保持されると、接地状態も保持される。可動子２３はアクチュエータの巻線を短絡するように制御することで、位置が保持される。なお、本実施例では図示しないが、機械的なラッチ機構を併用することで、位置保持の信頼性を高めることができる。

本実施例の様に、可動側電極や接地部可動電極と共に動作するピンをそれぞれ設け、各ピンと操作レバーを係合させて操作器からの操作力を、位置関係に応じて操作レバーに伝達する様に構成することも可能である。この場合にも、実施例１と同様に一つの操作器で投入・遮断・断路・接地の４位置を切り替えることが可能になる。

上記各実施例によれば、一台の操作器で遮断器、断路器と接地開閉器の一方もしくは両方の開閉操作が行われ、従来の開閉装置で必要とされる操作器の数を削減することで装置をコンパクトにできるとともに、保守点検箇所を削減することで保守費用を削減できる。

実施例３について図２０を用いて説明する。本実施例に係るガス遮断器は、絶縁物で構成された碍子などの絶縁容器９内に固定側接触子となる固定側電極３と、固定側電極３と接触または開離されて、可動側接触子となる可動電極６と、可動電極６における固定側電極３側の先端に設けられるノズル５を備えており、当該絶縁容器９内には絶縁ガスとしてＳＦ₆ガスが封入されている。

絶縁ガスとしては他のガスを用いることが可能であり、具体例を挙げると、ＳＦ₆とＮ₂やＣＦ₄の混合ガスや、ＣＯ₂ガスなどのＳＦ₆ガス代替ガスがある。遮断部は断路部も兼ねた断路遮断部であり、該断路遮断部を収納した絶縁容器９の下側には、操作部を収納する他の絶縁容器２０が取り付けられている。

絶縁容器２０内にはアクチュエータ１００と、アクチュエータ内から遮断部側に突出する可動子２３と、該可動子２３の遮断部側の先端に設けられる絶縁ロッド８１と、該絶縁ロッド８１と可動側電極４を連結する直線シール部６２とを配置しており、絶縁容器２０内にも絶縁容器９内と同様の絶縁ガスが封入されている。

本実施例では接地開閉器は絶縁容器外に設置されており、また接地開閉器の操作部は、断路遮断部の操作部と共通ではない。このように遮断部と断路部が複合された開閉装置においても、電磁アクチュエータを用いて中間固定点を有することで、遮断機能と断路機能を一台の操作器により実現でき、安価かつ高信頼なガス絶縁開閉装置を提供できる。

上記各実施例によれば、操作器に電動モータを用いることで、高速、高推力動作が必要とされる遮断動作以外の断路もしくは接地操作においては低速駆動することで、機械的ストレスを低減し、操作器の長寿命化が図れる。操作機構を集約することで、操作機構全体の部品点数を削減することで、複合開閉装置の信頼性を高めることができる。

また、短絡投入が要求される接地開閉器に対しても、新しく装置を付加せずとも、電源から供給する電流量を増大させることで投入速度を容易に高速化ができる点で、顧客仕様にも柔軟に対応することが可能になる。

１ 金属容器
２ 絶縁支持スペーサ
３ 固定側電極
４ 可動側電極
５ ノズル
７ 絶縁支持筒
８ 高電圧導体
９ 遮断部絶縁容器
１０ 密封端子
１１ 第一の磁極
１２ 第二の磁極
１３ 磁性体
１４ 固定子
２０ 遮断部支持絶縁容器
２１ 永久磁石
２２ 磁石固定部材
２３ 可動子
３９、４０ ガス空間
４１ 巻線
５１ 変流器
６１ 操作器ケース
６２ 直線シール部
７１ 電源ユニット
７２ 制御ユニット
７３ 巻線接続切替スイッチ
８１ 絶縁ロッド
９１、９１Ａ 接地部固定電極
９２、９２Ａ 接地部可動電極
９３ スライドピン
９４ 引張ばね
９５ 接地ブレード電極回転軸
９６ ピン係合部
１００ アクチュエータ
１０３ 固定側アーク接触子
１０６ 可動側アーク接触子
１２１ 断路遮断部操作レバー
１２３、１３３ 操作ロッド
１２４、１３４ 連結ピン
１２５、１３５ スライド溝
１３１ 接地開閉器操作レバー

Claims (6)

1. 絶縁性ガスが封入される密閉タンクと、
   該密閉タンク内に配置される固定接触子と、
   該固定接触子に対して接触及び開離する可動接触子と、
   該可動接触子が動作するための駆動力を発生させる操作器を備える開閉装置であって、
   前記可動接触子を操作するための前記操作器は一つであり、該一つの操作器により前記可動接触子の三つの位置以上に停止可能とし、
   前記操作器は電流を導通させることで操作力を発生させる操作器であり、
   更に、前記操作器を駆動する電源と、該電源から前記操作器に導通する電流のパターン及びタイミングの少なくとも一方を制御する制御機構を備え、
   前記操作器は、永久磁石または磁性体をＮ極及びＳ極を交互に反転させつつ前記可動接触子の動作軸方向に配置する可動子と、該可動子のＮ極及びＳ極に対向して配置されると共に巻線を有する磁極を備え、前記可動接触子を直線状に三つの位置以上に停止可能とすることを特徴とする開閉装置。
2. 請求項１に記載の開閉装置であって、
   前記一つの操作器は、複数の操作力発生部から構成され、
   該各操作力発生部と前記電源の間には各々スイッチが配置されており、
   前記各操作力発生部と当該各スイッチの間同士は、更に別のスイッチを介して接続されていることを特徴とする開閉装置。
3. 請求項１に記載の開閉装置であって、
   前記可動接触子は、投入・遮断・断路・接地の四つの位置に停止し、
   接地部固定電極と接地部可動電極を更に備えることを特徴とする開閉装置。
4. 請求項３に記載の開閉装置であって、
   更に前記可動接触子と連動して動作するピンを備え、
   前記接地部可動電極は回転軸に回転可能に支持され、前記ピンに係合して前記回転軸を中心に回転する係合部を有し、
   断路から接地位置への移行の際には、前記ピンが前記係合部を押すことで前記接地部可動電極が前記回転軸を中心に回転し、前記接地部固定電極と接触することを特徴とする開閉装置。
5. 請求項４に記載の開閉装置であって、
   接地位置において前記接地部可動電極を支持する支持用のばねを更に備えることを特徴とする開閉装置。
6. 請求項３に記載の開閉装置であって、
   前記操作器と共に動作する投入・遮断・断路用の連結ピンと、
   前記操作器と共に動作する接地用の連結ピンと、
   前記可動接触子と接続すると共に、投入・遮断・断路動作時に前記投入・遮断・断路用の連結ピンと係合することで前記操作器の操作力を受ける第一の操作レバーと、
   前記接地部可動電極と接続すると共に、接地動作時に前記接地用の連結ピンと係合することで前記操作器の操作力を受ける第二の操作レバーとを更に備えることを特徴とする開閉装置。

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