JP7358201B2

JP7358201B2 - 真空遮断器の操作機構

Info

Publication number: JP7358201B2
Application number: JP2019199543A
Authority: JP
Inventors: 勇人伊藤; 祐生太刀川
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2023-10-10
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: JP2021072233A

Description

本発明は、負荷電流、或いは、異常発生時の事故電流を遮断する真空遮断器の操作機構において、特に、可動電極を閉極位置で鎖錠保持するラッチ機構部の構造に関するものである。

下記非特許文献１に示すように、短絡事故や地絡事故などの際に発生する異常電流を遮断して、電力系統を保護する真空バルブを採用した遮断器（真空遮断器）は知られている。

［２０１９年１１月１日検索］インターネット＜URL：http://www.aichidenki.jp/products/control/09/ctrl-09-001.html＞

前記真空遮断器は配電用変電所に設置されるキュービクル内に収納されるものであり、図５に示すように、真空バルブを収容して、後部に一対の主回路導体１ａ，１ｂを備えた主回路部２と、図示しない過電流継電器などと連系して、自動的に前記真空バルブによる導通状態を遮断する操作機構を構成するラッチ機構部を収容した操作部３から概略構成されている。

前記操作機構を構成するラッチ機構部Ｂの構造を図６に示す。図６において、４は開閉軸であり、５は開閉軸４の回転とともに回動するラッチレバーである。６はラッチレバー５の先端部に固定したローラシャフト７を中心に、ベアリング８によって回転自在に取り付けたラッチローラである。

９はラッチローラ６の上部に載置することでラッチレバー５を保持するラッチを示しており、その下部にはラッチ９を回転軸１０周りに回転可能とするラッチ部ベアリング１１が取り付けられている。

１２は一端をラッチ９に固定し、他端に復帰スプリング１３を係止めたトリップレバーであり、復帰スプリング１３の他端は、取付板１４の端部上の係止部１５に係止されている。

１６は通電によって可動ピン１７を延出させることで、トリップレバー１２を押動するトリップコイルである。

以上のように構成したラッチ機構部Ｂは、図６に示す状態で、図５に示す主回路部２内に収容した真空バルブを投入した状態にある。この状態から、図示しない過電流継電器が電流を検知することでトリップコイル１６に電流が流れると、トリップコイル１６の可動ピン１７が図６の左方へ延出し、トリップレバー１２を復帰スプリング１３の引っ張り力に抗して図７に示すように押動する。

この結果、ラッチ９もトリップレバー１２とともに、回転軸１０を中心に反時計方向に回動し、ラッチ９上に保持されていたラッチローラ６が、ベアリング８を回転させながら、図７に示すようにラッチ９上から外れ落ち、図８の状態に至る。

ラッチ９の落下動作はラッチレバー５を介して開閉軸４を回転させ、この開閉軸４の回転が図５に示す主回路部２に伝達され、主回路部２内の真空バルブを開放する。

真空バルブを開放した後は、トリップコイル１６通電を解除し、可動ピン１７を図９に示す位置まで後退させる。これにより、トリップレバー１２は復帰スプリング１３の引っ張り力によって引き戻される。

図１０は前述したラッチローラ６がラッチ９上に保持された状態を図６の左側からみた側面図であり、図１１は、図１０に示すラッチローラ６を拡大して示す要部拡大図である。なお、図１０，図１１ではトリップレバー１２の作図は省略している。

図１０，図１１に示すように、ラッチローラ６は一対のラッチレバー５間に、位置決めのカラー１８を介して、ラッチレバー５に固定されたローラシャフト７周りに回転自在に枢着されている。

そして、前述したとおり、ラッチローラ６は真空バルブの投入と開放間の切り換えに伴い、ラッチ９外縁を回転しながら移動する。

このとき、ローラシャフト７はラッチローラ６を回転自在に支持しているだけであるとはいえ、基本的にはローラシャフト７の軸方向に荷重が加わらないため、軸方向に移動することはないが、ラッチローラ６がラッチ９上に載った際に何らかの荷重が加わることで軸方向に移動し、両側に配置したカラー１８と接触してしまうことがあった。

この結果、ラッチローラ６を構成するベアリング８の回転性能が低下し、図６乃至図９に示すラッチ機構部Ｂの円滑な動作を阻害する原因となっていた。

本発明は、前述した問題を解決するものであり、ラッチ機構部Ｂの動作を円滑にし、真空バルブの投入／開放動作をスムーズに行うことのできる真空遮断器の操作機構を提供するものである。

請求項１記載の発明は、投入・開放指令に応じて、真空バルブの固定電極と可動電極を閉・開極する真空遮断器の操作機構において、前記可動電極を絶縁ロッドや圧接ばねを介して閉・開極操作する開閉軸レバーと、該開閉軸レバーを回転させる開閉軸を一端に固定し、他端にラッチローラを回転自在に枢着する回転軸を取り付けたラッチレバーと、前記ラッチローラを係合して、前記ラッチレバーを前記閉極位置に鎖錠保持するラッチ機構部を備え、前記ラッチローラとラッチレバー間に、当該ラッチローラの円滑な回転を維持するウェーブワッシャーを介在して構成したことに特徴を有する。

請求項１記載の発明によれば、ラッチローラを常にローラシャフト上のラッチレバー間の中心位置に配置することができるので、ラッチローラがラッチレバーと接触するなどして、ラッチローラを構成するベアリングの回転性能を損なうことを防止できる。

本発明の真空遮断器の内部構造を示す正面縦断面図である。本発明の真空遮断器を構成する真空バルブを投入した状態を示す正面縦断面図である。本発明の真空遮断器のラッチ機構部を構成するラッチとラッチローラの位置関係を示す側面図である。本発明の真空遮断器のラッチ機構部を構成するラッチを拡大して示す要部拡大側面図である。従来の真空遮断器の構成を示す正面図である。前記真空遮断器を構成するラッチ機構部における、真空バルブの閉極状態を示す説明図である。前記真空遮断器を構成するラッチ機構部における、真空バルブを閉極から開極へ切り換える動作を介した状態を示す動作説明図である。前記真空遮断器を構成するラッチ機構部における、真空バルブの閉極状態から開極状態への移行過程時を示す動作説明図である。前記真空遮断器を構成するラッチ機構部における、真空バルブの開極状態を示す説明図である。従来の真空遮断器のラッチ機構部を構成するラッチとラッチローラの位置関係を示す側面図である。従来の真空遮断器のラッチ機構部を構成するラッチを拡大して示す要部拡大側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図４により説明する。なお、図１乃至図４において、図５乃至図１１でせつめいした部品と同一部品は同一符号を付して説明する。本発明の真空遮断器Ａは、図１に示すように、後部に一対の主回路導体１ａ，１ｂを備えた主回路部２と、図示しない過電流継電器などと連系して、自動的に真空バルブ１９の導通状態を遮断する操作部３から概略構成されている。

操作部３には図６乃至図９にて説明したラッチ機構部Ｂが収容されるとともに、ラッチ機構部Ｂの開閉軸４の回転によって動作する開閉軸レバー２０、開閉軸レバー２０の動作によって動作する操作ロッド２１、圧接ばね２２、操作レバー２３、および、通電によって開閉軸レバー２０を図１に示す上方へ押し上げて、開閉軸レバー２０を開閉軸４周りに回転させるストロークピン２５を備えた投入コイル２６が収容されている。

また、主回路部２と操作部３間には、前記操作レバー２３と真空バルブ１９の可動電極（図示せず）を連結する絶縁ロッド２４が取り付けられており、操作部３の動力によって、真空バルブ１９の可動電極を固定電極（図示せず）に接離させて、真空バルブ１９を投入／開放操作する。

操作部３に収容したラッチ機構部Ｂの動作は図６乃至図９で説明したとおりであり、図６に示す真空バルブ１９の投入状態において、電力系統に異常が発生するなどして、過電流継電器が異常電流を検知すると、トリップコイル１６が起動してトリップレバー１２を押動する。

これにより、トリップレバー１２に固定されたラッチ９がラッチ部ベアリング１１の回転によって回転軸１０を中心に回転し、ラッチローラ６をラッチ９上から落下させる。これにより、ラッチレバー５が開閉軸４を図７の反時計方向に回転させる。

開閉軸４が反時計方向に回転すると、図１に示すように、開閉軸４に固定された開閉軸レバー２０も時計方向に回転し、操作ロッド２１を引き下げる。この結果、操作レバー２３の左端は圧接ばね２２の引っ張り力によって押し下げられ、操作レバー２３を支軸２７周りに反時計方向に回転させる。

すると、操作レバー２３の右端は上方へ押し上げられるため、絶縁ロッド２４を介して真空バルブ１９の図示しない可動電極が引き上げられる結果、可動電極と固定電極の接触状態が解消（開極）され、真空バルブ１９が開放される。真空バルブ１９の開放は故障系統の切り離しなどに利用される。

また、真空バルブ１９を再び投入する場合は、図２に示すように、投入コイル２６に通電することにより、ストロークピン２５を上方へ延出させ、開閉軸レバー２０を開閉軸４周りに時計方向に回転させる。

これにより、操作ロッド２１は上方へ押し上げられ、操作レバー２３を、支軸２７を中心に時計方向に回転させる。操作レバー２３の回転によって、その右端に連結した絶縁ロッド２４を介して、真空バルブ１９の図示しない可動電極を押し下げ、固定電極と接触（閉極）させる。固定電極と可動電極の接触圧力を上げるため、さらに操作ロッド２１が上昇し、圧接ばね２２を圧縮する。

前述した真空バルブ１９の開極状態におけるラッチ機構部Ｂは、図９に示すようにラッチローラ６がラッチ９から外れ落ちた状態にある。そして、前述したとおり、図２に示す投入コイル２６のストロークピン２５によって開閉軸レバー２０が時計方向に回転すると、これに固定された開閉軸４も時計方向に回転し、図９に示すラッチレバー５を時計方向に回転させる。

これにより、ラッチローラ６がラッチ９の側面に接触し、ベアリング８を回転させながら上方へ移動する。このとき、ラッチ９はラッチローラ６に押されることで、トリップレバー１２を介して、復帰スプリング１３の引っ張り力に抗して、回転軸１０を中心に反時計方向に回転する。

そして、ラッチローラ６がラッチ９の上部に到達すると、ラッチローラ６によるラッチ９の押動力が解消され、ラッチローラ６はラッチ９上に保持されるとともに、ラッチ９はトリップレバー１２を介して、復帰スプリング１３の引っ張り力によって、回転軸１０周りを時計方向に回転して、図６に示す状態へと移行する。図６に示す様態において、図２に示す真空バルブ１９は投入状態にある。

上述した真空バルブ１９の投入／開放状態への移行過程において、ラッチローラ６はラッチ９外縁を、ベアリング８を回転させながら上下に移動するが、ラッチローラ６がラッチ９の側面に接触し、ベアリング８を回転させながら上方へ移動する過程においては、ローラシャフト７の軸方向への荷重が加わらないが、ラッチローラ６がラッチ９の上部へ載置される際にローラシャフト７の軸方向の何れかに一方に寄り、従来技術で説明した如く、ベアリング８の回転性能を低下させることが懸念される。

図３，図４は当該問題の発生を防止するための構造である。図３はラッチ機構部Ｂのラッチローラ６がラッチ９上に保持された状態を図６の左側からみた側面図、図４は、図３に示すラッチローラ６を拡大して示す要部拡大図である。なお、図３，図４においてもトリップレバー１２の作図を省略している点は、図１０，図１１と同様である。

図３，図４に示すように、ラッチローラ６は一対のラッチレバー５間のローラシャフト７に回転自在に取り付けられている。そして、ラッチローラ６とラッチレバー５間には波型のワッシャー（ウェーブワッシャー）２８が挿入されている。

前述したとおり、真空バルブ１９を開放状態から投入状態へ切り換える場合、ラッチローラ６は図９に示す位置からラッチ９の側面を、ベアリング８を回転させながら移動するが、このとき、通常、ローラシャフト７の軸方向には荷重は加わらない。

しかし、ラッチローラ６が図３，図４に示すように、ラッチ９上に載置される際、何らかの荷重がローラシャフト７の軸方向に加わり、ラッチローラ６がローラシャフト７の軸方向に移動することがある。

このとき、ローラシャフト６とラッチレバー５の間には、それぞれウェーブワッシャー２８が介在しているので、ラッチローラ６がローラシャフト７の軸方向に移動しようとしても、ウェーブワッシャー２８の弾性力により押し戻され、ラッチローラ６は常にラッチレバー５の中央位置に保持される。

その結果、ラッチローラ６がラッチレバー５と接触することはなく、ラッチローラ６を構成するベアリング８（図７参照）の回転性能が低下することを各自に阻止することができるので、ラッチ機構部Ｂの円滑な動作が保証される。

そのため、ラッチローラ６が左右のラッチレバー５に接触して、ベアリング８の回転性能を損なうことはなく、スムーズに真空バルブ１９の投入／開放の切り換えを実現することができる。

以上説明したように、本発明の真空遮断器の操作機構は、ラッチ機構部Ｂの円滑な動作を保証できるので、真空バルブの投入／開放の切り換え動作をスムーズに実現することが可能となる。

本発明はラッチローラを備えたラッチ機構部に利用可能である。

１ａ，１ｂ主回路導体
２主回路部
３操作部
４開閉軸
５ラッチレバー
６ラッチローラ
７ローラシャフト
８ベアリング
９ラッチ
１０回転軸
１１ラッチ部ベアリング
１２トリップレバー
１３復帰スプリング
１４取付板
１５係止部
１６トリップコイル
１７可動ピン
１８カラー
１９真空バルブ
２０開閉軸レバー
２１操作ロッド
２２圧接ばね
２３操作レバー
２４絶縁ロッド
２５ストロークピン
２６投入コイル
２７支軸
２８ウェーブワッシャー
Ａ，Ａ´ 真空遮断器
Ｂラッチ機構部

Claims

投入・開放指令に応じて、真空バルブの固定電極と可動電極を閉・開極する真空遮断器の操作機構において、前記可動電極を絶縁ロッドや圧接ばねを介して閉・開極操作する開閉軸レバーと、該開閉軸レバーを回転させる開閉軸を一端に固定し、他端にラッチローラを回転自在に枢着するローラシャフトを取り付けたラッチレバーと、前記ラッチローラを係合して、前記ラッチレバーを前記閉極位置に鎖錠保持するラッチ機構部を備え、前記ラッチローラとラッチレバー間に、当該ラッチローラの円滑な回転を維持するウェーブワッシャーを介在して構成したことを特徴とする真空遮断器の操作機構。