JPH04106827A

JPH04106827A - 真空遮断器

Info

Publication number: JPH04106827A
Application number: JP22253590A
Authority: JP
Inventors: Satoru Shioiri; 哲塩入; Hiroshi Murase; 洋村瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1992-04-08

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、真空遮断器に係り、特に、真空遮断器を動作
させたときに発生する高周波サージを抑制することがで
きるようにした真空遮断器の構造に関するものである。

（従来の技術）近年、真空遮断器を用いる回路の高電圧化が進み、定格
電圧で３．６ＫＶ〜８４にＶの真空遮断器が開発されて
いる。また、最近では、角形の接地金属容器内に低圧力
の　ＳＦ、ガス等の絶縁性ガスで真空バルブの外部絶縁
を行ったキユービクル形ガス絶縁開閉装置も開発されて
いる。

このような真空遮断器の操作により、真空遮断器の内部
や真空遮断器に接続された機器に、高周波サージが発生
することはよく知られた事実である。例えば、真空遮断
器の操作時に数Ｍ　Ｈｚの高周波振動の最大ピーク値が
、常時運転電圧の波高値の２倍以上（２，０ｐｕ以上）
となるサージ電圧が発生し得る。この急峻な波頭部分が
原因となって、真空遮断器に接続された変圧器及び電動
機が絶縁破壊事故を起こした例が報告されている。また
、これらサージは、真空遮断器の接地系に誘導し、様々
な電波障害や低圧制御回路の破壊事故を引き起こす原因
となる。従って、真空遮断器で発生する高周波サージを
何らかの手段で抑える必要がある。

ＳＦ、ガス遮断器では、抵抗投入方式と呼ばれる方式が
あり、遮断器の電極の先端に抵抗を接続している。この
ＳＦＧガス遮断器では、電極間で再点弧が発生した場合
、この高周波電流が必ず抵抗を通ることになり、サージ
はこの抵抗によってすぐに吸収されてしまい、伝搬する
ことはない。

このような抵抗投入方式を真空遮断器に適用するために
は、ガス遮断器と同じように、通電するための電極とア
ークを遮断するための電極を分離させた構造を用いなけ
ればならない。このような方法を用いると、真空遮断器
を構成する真空バルブの電極構造が複雑になる。

また、この抵抗には、再点弧が発生する直前の極間電圧
が印加されるので、この電圧による抵抗の絶縁破壊を防
ぐため、かなりの絶縁距離が必要となる。さらに、遮断
操作時の振動に対する対策も必要となる。構造的にシン
プルなことを特徴とする真空遮断器にこのような複雑な
構造を要求するのは得策ではない。

（発明が解決しようとする課題）前述したように、真空遮断器で発生する高周波サージを
抑制する方法として抵抗投入方式を用いると、電極構造
が非常に複雑となり、抵抗自体にかなりの絶縁距離が必
要となるため、機器そのものが大形化すると同時に、か
なり高価なものとなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、真空遮断
器操作時の高周波サージを効果的に抑えることができ、
しかも信頼性が高く小形で安価な構造の真空遮断器を提
供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は５操作機構と絶縁支持体を介して支持される真
空バルブを備えた真空遮断器において、真空バルブと軸
方向に同心で円筒状の磁性を有する部材を配設したもの
である。

また５本発明は、操作機構と絶縁支持体を介して支持さ
れる真空バルブを備えた真空遮断器において、真空バル
ブに接続される一対の導体にそれぞれ同心で円筒状の磁
性を有する部材を配設したものである。

（作用）真空バルブまたはこの真空バルブに接続される一対の導
体に、真空バルブと軸方向に同心または一対の導体のそ
れぞれに同心で円筒状の磁性を有する部材を配設してい
るので、真空バルブの開閉操作時に電極間に発生する急
峻波サージ電圧が抑制され、真空遮断器に接続されてい
る変圧器や電動機等の電気機器の損傷を防止することが
できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。なお
、以下の説明においては、構造体を真空バルブの周りに
設ける構成としたものを第１の発明、構造体を真空バル
ブに接続した導体に設ける構成としたものを第２の発明
という。

第１図は、第１の発明の一実施例を示す断面図であり、
１は下部に車輪２を設けて移動自在とした操作機構で、
この操作機構ｌの上部には絶′＃ＣＷＩ３が取付けられ
ている。この絶縁筒３には、内部に支持座や支持部材を
介して真空バルブ４が取付けられている。真空バルブ４
は、内部に接離自在とした一対の電極５，５を設け、一
方の電極５を固定通電軸６の端部に固着し、他方の電極
５を可動通電軸７の端部に固着している。可動通電軸７
は、ベローズ８を介して真空バルブ４の外囲器を貫通し
、絶縁ロッド９を介して操作機構１に連結され電極５，
５の開閉操作を可能とし、長手方向中間部では摺動接続
体（絶縁筒３に支持されている）１０を介して水平方向
に伸びる下部導体１１に接続している。この下部導体１
１は、変圧器や電動機等の負荷に接続される。固定通電
軸６は、水平方向に伸びる上部導体１２に接続している
。この上部導体１２は、電源側に接続される。

また、上記した絶縁筒３の内部には、図示しない取付金
具を介して真空バルブ４の周りに、同心で構造体１３が
取付けられている。この構造体１３は、強磁性を有する
材料で円筒状に形成したものであリ、材料としては鉄等
のような導電性の磁性材料が一般的であるが、フェライ
トのような高抵抗の磁性材料を用いてもよい。

次に、以上の構成を有する実施例（以下、第１の実施例
という）の作用を説明する。構造体１３を形成する磁性
材料は、一般に大きな比透磁率を有する。例えば、鉄は
、μ＝　５０００であり、真空中の５０００倍の磁束が
発生することになる。従って、このような磁性材料を真
空バルブ４の外部に設置しておけば、この部分のインダ
クタンスがかなり大きくなる。例えば、長さ１ｍの鉄が
持つインダクタンスしは、Ｌ＝μ。μ／２π・（ｄＯ／　ｃｔ　ｉ）　　　　　　
　・　■ただし、μ。：真空中の透磁率、 μ：５０００、ｄｏ＝磁性材の外径ｄ工：磁性材の内径となる。そうして、ｄ０＝１００Ｉｌ、　ｄ工＝９．６
ａｍ　の場合、インダクタンスＬは４０．８μＨという
大きな値となる。この大きなインダクタンスは、真空バ
ルブ４の接点間または電極５，５間で発生する立上がり
早い急峻波を鈍らせる作用を有する。

これを第２図に示す等価回路によって説明する。

すなわち、同図中１４は、■式で与えられる強磁性材の
等価インダクタンス、１５は真空バルブ４の特性インピ
ーダンスで、この等価的な抵抗に流れる電流が、真空バ
ルブ４を伝搬するサージを表している。また、１６は真
空バルブの接点間または電極５．５間で発生する急峻波
サージの発生源を示している。

このような等価回路において、発生源１６のサージ波形
として単純なステップ波を考え、１＝０でステップ波が
発生したとして、次の回路方程式（２）を解けば、等価
的な抵抗１５に流れる電流ｌが求められる。

Ｌ−（ｄｉ／ｄＪ＋Ｒｔ＝Ｖ　　　　　　　　・・（２
）１＝０でｉ＝０なる初期条件を満足する２式の解は、で与えられる。ここで、Ｒは等価的な抵抗１５の値、Ｌ
は等価インダクタンス１４の値を表している。

この電流ｉの変化を第３図に示す。即ち、縦軸に電流（
Ａ）を、横軸に時間（秒）をとると、電流ｉは曲線Ｉの
ように変化する。

このように真空バルブ４の通電軸（固定通電軸６及び可
動通電軸７）と同心で磁性材からなる構造体１３を設け
ることにより、真空バルブ４で発生するサージ電圧をか
なり鈍らせることができるため、真空遮断器に接続され
た変圧器や電動機等の電気機器へ侵入するサージ電圧を
低減することができる。

従って、以上説明した第１の実施例によれば、真空バル
ブと同心で円筒状の強磁性材料からなる構造体を設ける
ことにより、真空バルブの電極間に発生する急峻波サー
ジ電圧を抑制することができ、真空遮断器に接続された
機器のサージ電圧による損傷を防止し、信頼性が高く、
製造コストも低く、小形簡略な構成の真空遮断器を提供
することができる。

なお、第１の発明は、上述した第１の実施例に限定され
るものではなく、種々変形実施できる。

即ち、第４図は、真空バルブ４の周りに強磁性材フィル
ムを多層に巻回して形成した構造体１８を真空バルブ４
と略同心で設けた実施例（以下、第２の実施例という）
を示す。この第２の実施例も、上述した第１の実施例と
同様の効果が得られる。

第５図は、強磁性材料で円筒状に形成したものの表面を
エポキシ樹脂等の絶縁材料で被覆した構造体１９を真空
バルブ４と略同心で設けた実施例（以下、第３の実施例
という）を示す。この第３の実施例も、上述した第１の
実施例と同様な効果が得られる。

第６図は、絶縁筒２０を、アモルファス金属等の強磁性
の粉末を混入した絶縁材料で、上記した絶縁筒３と同形
状に形成した実施例（以下、第４の実施例という）を示
す。この第４の実施例も、絶縁筒２０が上記した構造体
１３と同じ作用をするので、上述した第１の実施例と同
様の効果が得られる。

第７図は、第２の発明の一実施例を示す断面図であり、
操作機構１．真空バルブ４．摺動接続体１０、上部導体
１２．下部導体１１等は、上述した第１図に示す実施例
と同様であり、上部導体１２及び下部導体１１に、それ
ぞれ強磁性材料で円筒状に形成された構造体２１を同心
で設けている。この構造体２１は、材料として鉄等のよ
うな導電性の強磁性材料が一般的であるが、フェライト
のような高抵抗の磁性材料を用いてもよい。絶縁支持体
３ａは、構造体２１を設ける関係上、この構造体２１の
側を上記した絶縁筒３に比較して広く開口させる。また
、上部導体１２及び下部導体１１は、中間部を絶縁支持
体３ａに設けた支持部材（図示しない）で支持されてい
る。

以上のように構成された実施例（第５の実施例）も、真
空バルブに接続される上部導体及び下部導体に同心とな
るように強磁性材料からなる構造体を設けているので、
上述した第１の実施例と同様の効果が得られる。

第８図は、上部導体１２及び下部導体１１に、それぞれ
強磁性材フィルムを多層に巻回して形成した構造体２２
を、同心となるように設けた実施例（以下、第６の実施
例という）を示す。この第６の実施例も、上述した第５
の実施例と同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、真空バルブで発生
する急峻波サージ電圧が抑制され、負荷側に接続された
機器のサージ電圧による損傷を防止し、しかも、信頼性
が高く、製造コストも低く、小形で簡易な構成とした真
空遮断器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明の作用を示す等価回路図、第３図は本発明の効果を示
すためのステップ波応答波形図、第４図は本発明の他の
実施例を示す断面図、第５図は本発明のさらに異なる他
の実施例を示す断面図、第６図は本発明のさらに異なる
他の実施例の断面図、第７図は本発明のさらに異なる他
の実施例の断面図、第８図は本発明のさらに異なる他の
実施例を示す断面図である。１・・・操作機構、　　　３・・・絶縁筒４・・・真空
バルブ、　　５・・・電極６・・・固定通電軸、　　　
７・・・可動通電軸１０・・・摺動接続体、　　１１・
・・下部導体１２・・・上部導体、１３・・・構造体代
理人　弁理士　則　近　憲　佑第１図電〕ん（Ａ）第図第図第図第図第図第

Claims

【特許請求の範囲】

（１）操作機構と絶縁支持体を介して支持される真空バ
ルブを備えた真空遮断器において、前記真空バルブに同
心となるように円筒状の磁性を有する部材を配設したこ
とを特徴とする真空遮断器。
（２）操作機構と絶縁支持体を介して支持される真空バ
ルブを備えた真空遮断器において、前記真空バルブに接
続される一対の導体にそれぞれ同心となるように円筒状
の磁性を有する部材を配設したことを特徴とする真空遮
断器。