JPH02236922A - 中圧又は高圧遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧又は中圧遮断器に関する６発明の背景 高圧及び中圧電流は通常、遮断室が六フッ化硫黄（ＳＦ
．）のような誘電ガスで充填される遮断器を介して遮断
される． 接点の開放時に、接点間に発生するアークは激しい圧縮
ガスブローを受け、それにより電流の次のゼロ通過時に
消弧が実現される． このような遮断器の製造コストは高い。何故ならば、該
遮断器は時には大量のブローガス圧縮手段と駆動エネル
ギ蓄積手段とを備えていなければならないからである。

本発明の目的は、ガス圧縮装置を必要とせず且つ非常に
低い操作エネルギを必要とする遮断器を提供することで
ある。

本発明の遮断器で使用される遮断の原理は、イ、ットワ
ーク電圧より高いアーク電圧を発生させることからなる
。

この原理は既に、空気が充填された電流遮断室では低圧
で使用されている。しかしながら、この原理は中圧又は
高圧には直接適用できない。何故ならば、空気の誘電性
能が不適当であり且つ空気の消イオン時定数（ｄｅｉｏ
ｎｉｚａｔｉｏｎ　Ｌｉｎｅ　ｃｏｎｓｔａｎｔ）が長
すぎて再帰電圧（ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ　ｖｏｌｔａ
ｇｅ）を生ずることができず、遮断すべき電流がゼロを
通過する毎にアークが飛ぶからである。

従って、その良好な誘電性能と低い消イオン時定数とに
より電流の遮断後に電圧が簡単に回復され得るＳＦ．を
使用する試みがなされた．しかしながら、ＳＦ６中のア
ーク電圧が空気中のアーク電圧より遥かに低いこと及び
単にアークを引き伸ばすことによりＳＦ．中に十分なア
ーク電圧を発生させることは困難（且つ製造上不可能）
であるという事実のために、ＳＦ６の使用には困難が生
ずる． 初期アークを非常に多数の基本的アーク（ｅｌｅｍｅｎ
ｔａｒｙ　ａｒｃｓ）に分割するために金属板を使用す
る本発明によりこの困難さは解決される．各基本的アー
クのアーク電圧はアークの根（ｒｏｏｔ）での電圧低下
に起因し且つ金属の種類によって２０〜４０ボルトであ
る。

本発明の他の目的は、短絡電流の作用下で自動的に開き
、それにより短絡電流の波高値を限流ヒューズを使用し
て得られる値以下の値に制限し得る中圧又は高圧限流遮
断器を提供することである．発明の要約 本発明は、加圧誘電ガスで充填された殻を備え、且つ固
定主要接点及び可動主要接点と，接点分離中にその間に
アークの発生する固定アーク接点及び可動アーク接点と
を含む中圧又は高圧遮断器を提供することである。本発
明は、該遮断器がアークを多数の基本的アークに分割す
るための手段を備え、各基本的アークが２つの金属板間
に生ずることを特徴とする． 公称電圧に応じての板の好ましい数は以下の通りである
． 公称電圧が１２ｋＶのときは３００〜９００の板、公称
電圧が２４ｋＶのときは６００〜１４００の板、公称電
圧が３６ｋＶのときは９００〜ｔｓｏｏの板である．本
発明の特定実施例では、遮断器はアークを移動し且つ該
アークにソレノイドの形状を与，える手段を含んでいる
． 添付図面を参照して本発明の実施態様を実施例として説
明する。

詳細な説明 第１図は遮断器内部の概略図である． 遮断器の外殻は図示されていない．殻は数バールの圧力
下において六フッ化硫黄のような誘電ガスで充填されて
いる。

遮断器は永久回路と遮断回路とを備えている．永久電流
回路は殼く図示せず）を通じて給電する貫通要素１．５
と、伝導チャンネル形鋼棒（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｃ
ｈａｎｎｅｌ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｂａｒ）により構成さ
れる上方固定接点２と、同様に伝導チャンネル形鋼棒に
より構成される下方固定接点４とを含んでいる．ブレー
ド３はシャフト１０の周りに回転し且つクランク配置《
図示せず》のような従来の装置により駆動される． ブレードは適切な接点圧力を確実とするために従来の手
段（図示せず）に結合されている．遮断回路は、タング
ステン合金のような高融点材料からなる接点タブ６＾に
より末端とされる固定アーク発生ホーン６と、シャフト
１０の周りに回転し且つブレード３と同時に駆動される
が接点２．３の分離後に接点６．７が分離するように角
度的に少しオフセットしている、一高融点材料の各チッ
プ７＾により保護されている２つの電流遮断ブレードッ
と、チップ８＾により保護されているアーク発生ホーン
８と、電流遮断室９とを含んでいる。

遮断室は第１図（斜視図）、第２図（シャフト１０に垂
直な面での断面》及び第５図（横断面）に示されている
−． 遮断室はプラスチック材料からなる箱１１を備えている
。

該箱は室を複数の区画室に分割する曝壁１１Δを備えて
いる。構造的に箱内部の部品の組み立てが容易になるな
らば、箱は単一部品であっても同一部品の山からなって
もよい。

箱の上部はアークにより発生されるガスを排出するため
の穴１５を有する。

区画室の各々は、相互に平行に配置され且つ接点を通過
する線に平行に配置されている複数の金属板１２を含ん
でいる。

各金属板１２は電流の磁界を集束してアークの上昇速度
を増すためのノッチ１２＾を有する。

板は磁気材料からなり、厚さは０．８　ｎ＋ｎ＋〜２　
ｍｍ、板間の隙間は０．８　ｍｍ〜１．５彌・論である
。

Ｕ形状部分１３＾を含む金属電極１３（第３Ａ図及び第
３Ｂ図）は、隣接する区画室の対の間の隔壁１１＾の各
々をまたぐように配置されている。

これらの電極の各々は２つのｇｌ３Ｂ，１３Ｃを有し、
該翼はそれぞれ隣接する区画室の一方に位置している。

翼は相互に約９０゜の角度をなす。該翼は平坦であり、
その面は各区画室の板の面に垂直である。

高電力遮断器では、箱１１を保護するために場合によっ
て耐アーク性セラミック隔壁１４が装着され得る。

動作は以下の通りである。

ブレード３は外部機構からの駆動により回転して固定接
点２から離れる。次に電流がタブ６とブレード７とを介
して流れ・る．ブレードは回転を続けながらタブ６から
離れる。チ・ンプ６八と７八との間の＾１（第４図）で
アークが飛ぶ．電流ループにより作られる磁界の作用下
において、アークはホーン６と８との間で飛ばされるよ
うに＾２に移動する。短絡電流がその中を流れる消弧線
輪（図示せず）の如き従来装置又は電極６，８の周囲に
置かれている８Ｂの如き磁気シートが、アークに作用す
る磁界を増すために使用され得る。アークは伸びて、＾
３では遮断室への入り口に達する．区画室間の電極１３
上では、アークは基本的アーク八４に分割される。アー
ク＾４の根の各々は電極１３の１つに沿って移動する。

従って各アーク八４は伸びて９０”回転し、電極１３の
２つの翼で新たな電流ループを作る。アーク＾４の各々
は同様に移動するので、電流ループは全体として直列に
接続されてソレノイドを作る。ソレノイドにより生じる
磁界はアーク＾４を金属板１２内に挿入させて、各アー
ク＾４はそれから多数のアークに分割される。それによ
りアーク電圧は突然増大し、遮断電流を制限し且つ該電
流を消失させる。

金属板１２間の若干の距離と、アーク自体により生ずる
エネルギにより室９内の各区画室の上部で作られるガス
クッションとのために、アークは該板間で安定する。

圧力は較正穴（ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ　ｈｏｌｅｓ）１
５を通じて放出される． 板の上方部分は、プラスチック絶縁材料層を付着させる
か又は（例えばアルミナのような）セラミック材料層を
付着させてアークの根がそれ以上移動しないようにする
ために絶縁して製造され得る。

ブレード３，７のアセンブリは回転を続け、その耐電圧
特性により必要とされる遮断器の開放位置に達する． 遮断器を閉じる場合、ブレード７がブレード６に接触す
るとチップ６＾，７＾を介して電流が生ずる。

その後ブレード３が接一点２と接触する。

高圧又は中圧限流遮断器は、短絡電流の波高値な限流ヒ
ューズを使用して得られ得る値以下の値に制限するのに
適した前記原理に基づいて製造され得る。

誘電ガスで充填された殻の内部の限流遮断器を第６図に
示す。

前記可動接点の代わりに反発型接点を使用することがで
きる。遮断器の他の構成部分、即ち貫通要素１．５、接
点４．６、電［８を有する電流３ＪＸＩＪｆｒ室９、ｖ
！ｉｆｉｉＩｉ的伝動装置及び殻は総て交換されない．
反発可動接点は、接点２に固定され且つ直線部分１５＾
を有する接点１５と、成形絶縁材料からなり且つ接続棒
２０によりシャフト１０の周りに回転するように駆動さ
れる接点キャリャ１９と、該接点キャリャｌ９上に位置
して軸２２の周りに移動し得且つ変形し得る編組ひも１
８により接点４に接続される接点１６と、要素１９．１
６に当接し且つ永久電流を通過させ得るに十分な接点圧
力を与えるスプリング１７とを含んでいる． 金属板２１は接点キャリャ１９上に固定されている．該
金属板の目的は反発作用を増大するために接点１６上の
磁界を増すことである．高値の短絡電流が生ずると、指
１６と接点１５との間に非常に大きな電流力が生ずる． 指１６は激しく押し退けられる。

１５と１６との間に発生するアークはほぼ瞬間的に電極
６．８上に移行する。次に残りの電流遮断工程が前記の
方法で継続される． 第７図は絶縁殻３０を含む限流遮断器全体の断面図であ
る． 殻の貫通要素の周囲に位置する低圧円環体２３（第７図
）は突然の電流変化を検知し、且つ電子継電器２４と低
エネルギレベルストライカ２５（従来要素）とを介して
制御手段２６に回路遮断命令を与える。

該制御手段２６は、指１６がスプリング１７の作用下で
要素１５と再度接触する前に該指１６と接点キャリャ１
９とを開放位置に移動するようにシャフト３１を駆動し
、それによりクランク３２を回転させて接続棒２０を移
動させる．指１６は接点キャリャｌ９に固定されている
当接部１９＾で止まる． 遮断器と、低圧円環体と、電子継電器と、制御手段とを
含むアセンブリは自蔵保設アセンブリを構成する．電子
継電器は誤った中間電流の検知及び保護下の装置の熱像
（ｔｈｅｒｍａｌ　ｉｍａｇｅ）の作成にも役立つ． 該アセンブリは特に公共配電網の中圧変圧器を保護し、
更には高電カモータを保護するのに適している。

第８図は本発明の変形遮断器の電流遮断室の横断面図で
ある． 該変形例は公称電流の低い遮断器例えば、電圧が１２ｋ
Ｖ未満で公称電流が２５０Δ未満のモータの制御及び保
護に使用され且つ一般に接触器とヒューズとの結合によ
り機能する遮断器、及び電圧が３６ｋＶ未満、公称電流
が１５０八未満で作動する公共配電網の変圧器の制御及
び保護に使用され且つ一般に遮断器とヒューズとの結合
により礪能する遮断器に特に適する。

第８図に示す電流遮断室は、良好な誘電性能を有する気
体、例えば六フッ化硫黄で充填された単極若しくは三極
金属エンクロージャ又は絶緑エンクロージャ（図示せず
）に置かれている．遮断室は一連の接点細片４２を同時
に駆動するために回転し得る絶縁シャフト４１を含んで
いる．各細片はその端部に接点タプ４２＾を有する．遮
断室はつなぎ材４３＾により結合された複数の基本的箱
４３からなる絶縁箱を備えている．各基本的箱は締め具
４３Ｂにより結合される２つの成形要素を含んでいる． 各箱は、該箱の内部を外部とつなぐ較正穴４３Ｃを有す
る． 第８図に示す箱の断面は、シャフトの周りに対称に配置
されている２つの長方形状である。各箱は細片を受ける
ための開口部を有する。金属板４９は放射状のファンの
ような配置をした箱の各部分の内部に配置されており、
該板の平面はシャフＩ・４１の軸を含んでいる．２つの
隣接する箱の板は２つずつが同一平面上にある． 各板（第９図）は細片４２が貫入する隙間４９Ｂの両側
に２つの尖端部４９八，４９Ｃを有する。

板数を増やすために短い板と長い板とが交互に使用され
、これらの板は側方頬部４９０により固定される。

固定接点は、接点圧力を確実にし且つ各ガイド４６によ
り案内される各スプリング４５を備えた接点タブ４４、
更には変形し得る各伝導接続部４７と、隣接する箱への
接続用接続片（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｓｔｒｉｐｓ）
４８とを有する。

第１１図を参照する。

シャフト４１の捩り強度により限定される一定の間隔を
おいて、機械駆動段階が電流３Ｉ！断箱の間に置かれて
いる。各機械駆動段階はシャフト４１に固定されたレバ
ー５０及び該レバー５０と箱４３とに取り付けられたス
プリング５１を備えている。

スプリング５１アセンブリにより生ずる力はスプリング
４４により限定される接触力全体より僅かに大きく、そ
れにより箱４３に当接する位πでシャフト４１を維持す
る。

更には、箱４３上でスプリング５１の固定される点は、
開放位置のときに該点が死点を通過することによりシャ
フト４１を開放位置で維持するように配置され得る． 機械段階は更に、シャフト４１に固定されたレバー５２
と、たとえ接続棒５４が動かすともシャフト４１の開放
動作を可能とするのに適した長さを有する講５４＾を備
えた接続棒５４と、５５で該接続棒５４に連接され且つ
ｖ１械制御手段に接続されているシャフト５７に固定さ
れているクランク５６とを含んでいる．シャフト４１の
回転速度を速めるために、１つ以上の加速段階を挿入す
ることも可能である。

このような加速段階を第１０図に示す。シャフト４１の
細片４２上では、接点タブの代わりに高い耐衝撃性を有
する要素を使用することができる。

芯５９を備える２つの巻線５８は電流から給電念受ける
。芯５９が要素４２Ｂに衝突し、それによりシャフト４
１が速やかに運動を開始する。

従って、完全な遮断室は並置された又は積み重ねられた
前述の３つの型の区画室、即ち遮断段階と、加速段階と
、機械駆動段階とを備えている。

この遮断器は以下のように作動する。

第８図、第１０図及び第１１図では、装置は閉鎖位置で
示されている。

機械制御手段により与えられる開放命令により、シャフ
ト５７は矢印Ｏの方向に回転する。

シャフト４１は接続棒５４により矢印Ｏの方向に駆動さ
れる。タブ４２＾と４４との間に現れるアークは板４９
の前で引き伸ばされる。導体４７、アーク自体及び細片
４２により作られ且つホーン４２Ｂにより強化される磁
界の作用下で、アークは板４９の間に移動し、基本的ア
ークに分割される．アーク電圧は急速に増大し、それに
より電流が制限されるとともに、電流と電圧とが同相に
され、最終的に電流が消失する． ａ械制御手段に与えられる閉鎖命令により、シャフト５
７は矢印Ｆの方向に回転される。

スプリング５１の作用下で、シャフト４１はその閉鎖位
置の方に駆動される。

装置が閉鎖されているとき又は閉鎖される途中に多量の
短絡電流が発生すると、シャフト４１は、導体４７と細
片４２との間で作用する電流力の作用下でＯの方向に回
転される。シャフト５７の位置又は運動の如何を問わず
、シャフト４１の運動は接続棒５４の？ｌｌＢ５４八に
より可能となる．次にアークは任意の開放操作中と同様
にして消失される。

次にシャフト５７は制御手段に与えられる命令によりそ
の開放位置に回転し、それによりシャフト４１がその開
放位置で維持される。

この命令は以下の要素、即ち電流貫通要素又は保護要素
の引き込みケーブルの周囲に位置する低圧円環体からな
るセンサと、該センサからの情報を受け取り且つ制御手
段のラッチを外す低エネルギレベルストライカに信号を
送る電子継電器とにより与えられ得る。

該電子継電器は保護下の装置の熱像をシミュレートする
こともできる。

本発明は中圧及び高圧遮断器に適用され得る６

【図面の簡単な説明】

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. （１）加圧誘電ガスで充填された殻を備え、且つ固定主
   要接点及び可動主要接点と、接点分離中にその間にアー
   クの発生する固定アーク接点及び可動アーク接点とを含
   む中圧又は高圧遮断器であつて、該遮断器がアークを多
   数の基本的アークに分割するための手段を備え、各基本
   的アークが２つの金属板間に生ずることを特徴とする中
   圧又は高圧遮断器。
2. （２）遮断器の公称電圧は１２ｋＶであり、板の数は３
   ００〜９００の範囲にある請求項１に記載の遮断器。
3. （３）遮断器の公称電圧は２４ｋＶであり、板の数は６
   ００〜１４００の範囲にある請求項１に記載の遮断器。
4. （４）遮断器の公称電圧は３６ｋＶであり、板の数は９
   ００〜１８００の範囲にある請求項１に記載の遮断器。
5. （５）板が磁気材料からなる請求項１に記載の遮断器。
6. （６）板の厚さが０．８ｍｍ〜２ｍｍの範囲にある請求
   項１に記載の遮断器。
7. （７）板間の隙間の幅が０．８ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲
   にある請求項１に記載の遮断器。
8. （８）アークを移動させ且つ該アークにソレノイドの形
   状を与える手段を含む請求項１に記載の遮断器。
9. （９）板は複数の隣接する区画室において相互に平行に
   配置され、該板は接点を通過する線と平行であり、且つ
   該区画室はアーク区域に開口している請求項８に記載の
   遮断器。
10. （１０）２つの隣接区画室の隔壁が、該隔壁にまたがっ
    て係合される部分を有し且つそれぞれが隣接する該区画
    室の各々に伸びている２つの翼を有する金属電極を備え
    、該電極は前記板と共に、アークにソレノイドの形状を
    与えるための前記手段を構成する請求項９に記載の遮断
    器。
11. （１１）前記翼は平坦であり且つ該翼の平面は該翼が含
    まれている区画室の板の平面に垂直である請求項１０に
    記載の遮断器。
12. （１２）前記翼は相互に約９０゜の角度をなす請求項１
    １に記載の遮断器。
13. （１３）区画室の壁が耐火性材料層により少なくとも一
    部分被覆されている請求項９に記載の遮断器。
14. （１４）区画室が該区画室の内部を外部とつなぐオリフ
    ィスを備えている請求項９に記載の遮断器。
15. （１５）前記主要接点が反発するように装着されている
    請求項１に記載の遮断器。
16. （１６）前記可動主要接点が、その内部を電流が流れ且
    つ反発のために固定主要接点の直線部分と協働する直線
    部分を含んでいる請求項１５に記載の遮断器。
17. （１７）殻の貫通要素上に配置され、且つ機械制御手段
    に作用するストライカを制御する電子回路に接続されて
    いる低圧円環体に結合されている請求項１に記載の遮断
    器。
18. （１８）板が放射面上に扇形に配置され、可動アーク接
    点は該板の各々の平面に含まれる軸の周りに動く細片で
    ある請求項１に記載の遮断器。
19. （１９）該板が該細片に対向する開口部を有する絶縁箱
    内に置かれている請求項１８に記載の遮断器。
20. （２０）複数の隣接する箱が備わり、２つの隣接する箱
    の板は２つずつが同一平面上にある請求項１９に記載の
    遮断器。
21. （２１）箱の断面は前記軸の周りに対称に配置されてい
    る２つの長方形の形状である請求項１９に記載の遮断器
    。
22. （２２）前記軸上に位置するシャフトを駆動する少なく
    とも１つの機械駆動段階を含み、該機械駆動段階はシャ
    フトに固定されたレバーと、溝を有する接続棒と、該接
    続棒に連接され且つ機械制御手段に接続されたシャフト
    に固定されているクランクとを備える請求項１９に記載
    の遮断器。
23. （２３）遮断すべき電流がその中を通過し且つ前記細片
    に作用するストライカを備える少なくとも１つの巻線を
    備える少なくとも１つの加速ステージを含む請求項１９
    に記載の遮断器。
24. （２４）殻内を通過する貫通要素上に配置され且つ機械
    制御手段に作用するストライカを制御する電子回路に接
    続されている低圧円環体を含む請求項１８に記載の遮断
    器。
25. （２５）板の厚さが０．８ｍｍ〜２ｍｍの範囲にある請
    求項１８に記載の遮断器。
26. （２６）板間の隙間の幅が０．８ｍｍ〜１．５ｍｍの範
    囲にある請求項１８に記載の遮断器。
27. （２７）板が各々軸方向のノッチを有する請求項１に記
    載の遮断器。