JPH0474813B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はガス遮断器と真空遮断器を直列に接続
した複合型遮断装置に係り、特に、高電圧・大容
量で、定格通電電流の大きな遮断装置に関する。

〔発明の背景〕

電力系統の短絡容量は、電力需要増大と供給源
の集中偏在化が進む中で増大の一途にある。これ
に伴ない電力用遮断器に課せられる責務は、遮断
容量の増大とユニツトあたりの高電圧化である。
近年、高電圧・大容量遮断器は、絶縁性・消弧性
のすぐれたSF₆ガスを用いたパツフア形ガス遮断
器が主流を占めている。しかし、パツフア形ガス
遮断器は、電流零点近傍における電流変化率
（di／dt）と電流遮断直後の過渡回復電圧上昇率
（dv／dt）により，その遮断特性が著しい影響を
受け、遮断電流が大きくなると、dv／dtの厳し
い責務となる近距離線路故障（SLF）遮断責務
や、遮断器の電源側母線条件により発生する高い
周波数成分の過渡回復電圧（ITRV）を含む遮断
責務等などで、熱破壊と呼ばれる形態の遮断不成
功が発生する。熱破壊と呼ばれるのは、電流遮断
後数マイクロ秒以内の極く短時間に、数kVから
数十kVの電圧に回復するような過渡回復電圧に
対して、電流遮断直前のアークの熱履歴部分の絶
縁が回復しないために遮断不成功に至る現象であ
る。ガス遮断器では、電流零点直前の電流瞬時値
の小さい領域で、アーク径が非常に細くなる性質
があり、このため電流の小さい場合でもアークの
中心温度は非常に高い値を保持する。そのため、
アークの熱履歴が電流零点直後も残るものであ
る。

SF₆ガスを用いたガス遮断器では、大電流領域
でこの熱破壊による遮断不成功が遮断特性の限界
となつている。

一方、真空遮断器は、非常に優れた絶縁回復特
性を有し、遮断不成功は上記した熱破壊によるも
のでなく、絶縁が一旦回復した後、電界強度の増
大のため絶縁破壊に至るものである。しかし、真
空遮断器は、ユニツトあたりの高電圧化が困難
で、１点あたり72〜84kV級のものが限界である。

高電圧・大容量の遮断器を実現するにあたり、
ガス遮断器が熱破壊で性能が決定される特性と、
真空遮断器が絶縁破壊で性能が決定される特性を
相互に補なう形で、ガス遮断器と真空遮断器を直
列に用いることは従来から知られている。たとえ
ば、特公昭40−6658号公報にはその基本構成が開
示されており、また、特開昭56−128527号、特開
昭57−36733号、特開昭56−76128号各公報には、
ガス遮断器と真空遮断器を直列遮断した時の電圧
分担を規制するための並列素子接続技術が開示さ
れている。これらの実施例は、投入状態において
いずれもアーク接触子部を通電する構造であり、
定格通電々流が2000アンペア程度の小さい系統で
使用する場合はよいが、4000アンペア以上の大き
い通電々流に対しては、接触部での発熱や溶着等
の問題が発生する。そのため、特開昭57−55022
等公報には、ガス遮断器と真空遮断器のそれぞれ
に通電用の主接触子を設けた実施例が開示されて
いる。

しかし、この実施例では真空遮断部側に、真空
遮断部の可動接触子と可動側通電用主接触子との
ストローク調整を行なうためのワイプ装置を設け
る必要があるため、部品点数が多く、構造が複雑
でしかも大型化する欠点がある。

そのため、第１図に示したような技術が考案さ
れている（特願昭57−170986号）。この実施例は、
１つの容器４１内にパツフア形遮断部４と真空遮
断部５が収納されており、容器４１内にはSF₆ガ
スが充填されている。パツフア形遮断部４と真空
遮断部５とは電気的に直列に接続されている。真
空遮断部５の可動接触子側端板２１には、真空遮
断部５の外側を通つてパツフア形遮断部へ延びる
固定側通電用接触子４２が取付けられている。こ
の固定側通電用接触子４２は円筒状で、真空遮断
部５を内側に収納した形となつている。一方、パ
ツフア形遮断部４のパツフアシリンダ８には、投
入状態において前記固定側通電用接触子４２と接
触する可動側通電用接触子４３が設けられてい
る。このように構成すると、投入状態において
は、一方のブツシングの中心導体１３−ピストン
支持金具１１−ピストン１０−パツフアシリンダ
８−可動側通電用接触子４３−固定側通電用接触
子４２−可動接触子側端子２１−他方のブツシン
グの中心導体２４を通つて通電々流が流れること
になる。通電用接触子４２及び４３は接触面積を
大きくとれるから、定格通電々流が十分大きい場
合でも接触部での発熱や溶着を発生することなく
安定した通電状態を保つことが可能である。ま
た、投入状態においては真空遮断部５の接触子１
６，１７の接触部が短絡されるようになり、通
電々流はそのほとんどが通電用接触子４２，４３
の接触部を流れるので、真空遮断部５の接触子１
６，１７の通電能力が十分でなくとも発熱や溶着
の懸念がなく、接触力付与のための力が小さくて
よく、遮断操作用操作力の小さいものでよい。

遮断動作は次のように行なわれる。まず最初に
通電用接触子４２，４３が開離する。この時、パ
ツフア形遮断部４の接触子７，９及び真空遮断部
５の接触子１６，１７は接触状態を保持している
ので、通電用接触子４２，４３の開離時にアーク
が発生することはない。次に、パツフア形遮断
部、ひきつづいて真空遮断部の順に開離する。

しかしながら、この構造では、真空遮断部５が
パツフア形遮断部４の固定接触子側６に配置され
ることになるので、電流遮断時に、パツフア形遮
断部４から吹き出す高温ガスが真空遮断部５に吹
き付けることになる。そのため、真空遮断部５の
固定接触子側端板２０と固定側通電用接触子４２
の間の絶縁をおびやかし、また、真空遮断部５の
絶縁物容器１９の沿面絶縁耐圧低下を招くことが
明らかとなつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、パツフア形遮断部から吹き出
す高温ガスが真空遮断部に吹きつけない構成とす
ることによつて、絶縁性能の優れた複合型遮断装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するため、本発明は、パツフア
形遮断部と真空遮断部とを直列に接続した複合型
遮断装置において、真空遮断部とパツフア形遮断
部の可動接触子側が直結した構成として、真空遮
断部の固定接触子側端板に、真空遮断部の外部を
通つて前記パツフア形遮断部に延びる固定側通電
用接触子を取りつけ、前記パツフア形遮断部のパ
ツフアシリンダに、投入状態において前記固定側
通電用接触子と接触する可動側通電接触子を設け
たことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図を参照して詳
細に説明する。

この遮断装置は、１つの容器４１内にパツフア
形遮断部４と真空遮断部５が収納されており、容
器４１内にはSF₆ガスが充填されている。パツフ
ア形遮断器４と真空遮断部５とは、各々の可動接
触子６及び１６が、真空遮断部の可動接触子側端
板２０、ピストン支持金具１１、ピストン１０及
びパツフアシリンダ８を介して電気的に直列に接
続されている。真空遮断部５の固定接触子側端板
２１には、パツフア形遮断部４のパツフアシリン
ダ８の外周に配置された円筒状の固定側通電用接
触子５０を支持固定し、電気的に接続するための
通電用接触子支持金具５１が取付けられている。
一方、パツフアシリンダ８には投入状態において
前記固定側通電用接触子５０と接触する可動側通
電用接触子５２が設けられている。可動側通電用
接触子５２は、パツフアシリンダ８の外周に、パ
ツフアシリンダ外径より大きな径となるような構
造で、開離状態においては、パツフアリンダ外周
と固定側通電用接触子５２の間に間隙が発生、電
気的絶縁を保持するものである。

上記のように構成すると、投入状態において
は、一方のブツシングの中心導体１３−固定接触
子側端板２１−通電用接触子支持金具５１−固定
側通電用接触子５０−可動側通電用接触子５２−
パツフアシリンダ８を経て、パツフア形遮断部の
可動側通電用接触子５３−固定側通電用接触子５
４−パツフア形遮断部固定接触子側端板５５−他
方のブツシングの中心導体２４を通つて通電々流
が流れることになる。通電用接触子５０，５２及
び５３，５４は接触面積を大きくとれるから、定
常状態での通電々流が十分大きい場合でも接触部
での発熱や溶着を発生することなく安定した通電
状態を保つことが可能である。また、固定側通電
用接触子５４は、真空遮断部５の固定接触子側端
板２１からパツフア形遮断部の可動側へ延びてい
るので、投入状態においては真空遮断部５の接触
子１６，１７の接触部が短絡されるようになり定
常状態における通電々流はほとんどが通電用接触
子５０，５２の接触部を流れることになり、真空
遮断部５の接触子１６，１７の通電能力が十分で
なくとも発熱や溶着の懸念がなく、また接触力付
与のための力が小さくてよく、さらに、接触面積
も小さいものでよいので、真空遮断部は小型で操
作力の小さいものとすることができる。真空遮断
部５の接触子１６，１７の接触部にも分流による
電流が流れるが、この電流は小さいので、接触抵
抗による発熱は問題とならないので、アークの発
生する接触子として、消耗の少ない材料や、溶着
を考慮しなくてもよい材料など自由に選択するこ
とができ、装置設計上有利である。

遮断動作は次のように行なわれる。図示しない
操作装置により、絶縁物製操作ロツド６０が図中
下方へ駆動されると、リンク６１、レバー６２及
びリンク６３によつて結合されたパツフアシリン
ダシヤフト６４が動作する。すると先ず、通電用
接触子５０，５２及び５３，５４が開離する。こ
の時、パツフア形遮断部４の接触子６，７及び真
空遮断部５の接触子１６，１７は接触状態を保持
しているので、通電用接触子５０，５２及び５
３，５４の開離時にアークが発生することはな
い。次に、パツフア形遮断部４の接触子６，７が
開離する。真空遮断部５は、可動側接触子１７の
ロツド６５と絶縁操作ロツド６０とが判定の行程
Ｌを経過した時点で遮断動作を開始するもので、
パツフア形ガス遮断器が開離した後開離するよう
にするのが好ましい。こうすることにより、di／
dtの大きい電流の遮断後、過渡回復電圧はパツフ
ア形遮断部と真空遮断部の両方に印加されるが、
di／dtの大きい電流を遮断した直後のパツフア形
遮断部極間はその熱履歴のため絶縁耐圧回復が充
分でなく、そのインピーダンスは低い状態にあ
る。一方、真空遮断部は、パツフア形遮断部に較
べて絶縁回復の速度が速いので極間のインピーダ
ンスが大きくなる。したがつて、電流遮断直後、
特に０〜10μs程度の時間は、インピーダンスの関
係から過渡回復電圧は真空遮断部に印加されるこ
とになる。熱破壊による性能決定領域を経過した
後は、パツフア形遮断部の絶縁耐力は著しく回復
するので、真空遮断部側が絶縁破壊しても、パツ
フア形遮断部は絶縁破壊に至ることはない。

また、上記のような遮断装置では、電流遮断過
程で、固定側通電用接触子５０とパツフアシリン
ダ８の間に、真空遮断部極間電圧が印加される
が、固定側通電用接触子５０とパツフアシリンダ
８はほぼ同軸の円筒状配置であり、また、電流遮
断時にパツフア形遮断部から吹き付けられる高温
ガスが接触子間に吹き付けられることがないので
絶縁設計上好ましい。また、真空遮断部がパツフ
ア遮断部の可動側に配置できるので、パツフア形
遮断部から吹き付けられる高温ガスによつて真空
遮断部の絶縁筒の外部沿面絶縁耐圧低下を招く懸
念をなくすことができる。

投入動作は次のように行なわれる。図示しない
操作装置により、絶縁物製操作ロツド６０が図中
上側に駆動されると、先ず最初に真空遮断部５の
接触子１６，１７が接触する。この時、パツフア
形遮断部側はまだ充分な耐電圧を保持した状態で
あるので、真空遮断部の投入時には、電流は流れ
ない。次に、パツフア形遮断部４の接触子６，７
が投入、最後に、通電用接触子５０，５２及び５
３，５４が投入して投入動作を完了する。したが
つて、この構造では、投入時の大電流が真空遮断
部５の接触子１６，１７の接触部を通電するの
は、パツフア形遮断部が投入してから、通電用接
触子が投入するまでの間だけで、それ以降は、電
流のほとんどが通電用接触子部を流れる。したが
つて、真空遮断部の接触子間で投入溶着を発生す
ることはなく、真空遮断部の投入力及び接触子材
料の設計上好ましい。

第３図は本発明の他の実施例を示す。この図に
おいて、第２図と同一又は相当部分には同一符号
が付してある。この実施例が第２図のものと異な
るところは、パツフア形遮断部４のパツフアシリ
ンダ８の外周に設けた固定側通電用接触子５０を
支持固定するのに、パツフア形遮断部４の固定接
触子６を支持固定している端板５５から、絶縁支
持体７０を介している点である。この構造を採用
することによつて、真空遮断部５の固定接触子側
端板２０と固定側通電用接触子５０との接続部材
７１は電気的に十分な通電容量さえあればよく、
第２図に示した通電用接触子支持金具５１のよう
に機械的強度を必要としなくなるので、寸法・構
造・配置の点で設計上の利点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、パツフア
形遮断部と真空遮断部をそれぞれの可動接触子側
で結合して直列接続した複合型遮断装置におい
て、それぞれの遮断部の通電用接触子をパツフア
形遮断部の動作により開閉する構造としたので、
通電容量を大きくできると共に、通電用接触子部
の絶縁と、真空遮断部容器外周部の絶縁の信頼性
を向上させ、真空遮断部の投入力低減接触子材料
選定の自由性などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の複合遮断装置を示す縦断面図、
第２図、第３図は本発明の実施例として示した複
合遮断装置の縦断面図である。 ４……パツフア形遮断部、５……真空遮断部、
６……固定接触子、７……可動接触子、８……パ
ツフアシリンダ、１６……固定接触子、１７……
可動接触子、１８……真空容器、２０……固定接
触子側端板、２１……可動接触子側端板、４１…
…容器、５０……固定側通電用接触子、５２……
可動側通電用接触子、５３……可動側通電用接触
子、５４……固定側通電用接触子、５５……固定
接触子側端板、７０……絶縁支持体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パツフア形遮断部と真空遮断部とを、それら
   の可動接触子側を直結するようにして直列接続し
   たものにおいて、前記真空遮断部の固定接触子側
   端板に前記真空遮断部の外部を通つて前記パツフ
   ア遮断部へ延びる固定側通電用接触子を取付け、
   前記パツフア形遮断部のパツフアシリンダの外周
   部に投入状態において、前記固定側通電用接触子
   と接触する可動側通電用接触子を設けたことを特
   徴とする複合型遮断装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記固定側
   通電用接触子は前記パツフア形遮断部のパツフア
   シリンダとほぼ同心状をなす筒状体であることを
   特徴とする複合型遮断装置。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項において、
   前記固定側通電用接触子が、パツフア形遮断部の
   固定接触子側端板から絶縁物製支持体を介して支
   持・固定されていることを特徴とする複合型遮断
   装置。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かにおいて、前記パツフア形遮断部の固定接触子
   側端板からパツフアシリンダに延びる固定側通電
   用接触子を取付け、投入状態において、該固定側
   通電用接触子と接触する可動側通電用接触子をパ
   ツフアシリンダに設けたことを特徴とする複合型
   遮断装置。