JPS5929936B2 - 多重切り真空遮断器装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、複数個の真空遮断器を電気的に直列に接続
した多重切り遮断器装置、更に具体的に云えば各遮断器
の間の電圧の分布を制御する手段に関する。

多重切り遮断器の各遮断器の間の電圧の分布を制御する
普通の方法は、適当な規模のコンデンサを直接的に個々
の遮断器の両端に接続することである。

この方法が米国特許第２８４０６７０号に記載されてお
り、この特許では、この方法を使う際の１つの問題は、
高圧部分と大地との間の対地静電容量の影響を克服する
ことであると述べられている。

この特許でも云われている様に、このような対地静電容
量の影響を克服するのに利用し得る１つの方法は、遮断
器、特に遮断器装置の末端にある遮断器の両端の電圧分
布用静電容量の規模を大きくすることである。

然し、この方式には成る欠点を伴う。

例えば、１つの遮断器が火花連絡（遮断器の両電極間の
絶縁破壊）して、その両端に接続された比較的大きなコ
ンデンサが放電すると、その結果生ずる比較的大きなエ
ネルギの移転によシ、遮断器装置自体の絶縁破壊を招く
惧れのあるような好ましくない電気的過渡状態が系統内
に誘起される。

最初に火花連絡する遮断器が末端の遮断器であって、他
の遮断器よりもその両端の静電容量が一層大きい場合、
この様な絶縁破壊の惧れが大きくなる。

遮断器の両端に直接的に大きな静電容量を接続すること
の別の欠点は、遮断器が火花連絡すると、火花連絡した
遮断器の両端の電圧がかなりの時間の間崩壊し、残りの
遮断器の両端に一杯の電圧がかかシ、この電圧が好まし
くない形で分布されて、他の遮断器の絶縁破壊を招くこ
とがあることである。

真空遮断器装置では、遮断器の両端に直接的に大きなコ
ンデンサを接続することにより、更に別の問題が生ずる
。

即ち、真空遮断器の両端に直接的に接続された大きなコ
ンデンサがあることは、真空遮断器の静電容量開閉能力
を減するとみられる。

この理由はまだよく判っていないが、１つの理由は、火
花連絡の際大きなコンデンサが真空遮断器を介して放電
することによって生じた尖頭電流が、その絶縁耐力をか
なり減することであるように思われる。

良好な静電容量開閉性能を持つ為には、遮断器に高い絶
縁耐力が必要である。

この発明を１形式で実施する時、各々の真空遮断器の両
端に容量性回路を接続する。

この容量性回路は、関連した遮断器の両端に接続された
比較的大きな主コンデンサ及び抵抗の直列の組合せと、
比較的小さい補助コンデンサを持っていて、遮断器の火
花連絡があった際、関連した遮断器を通る高い周波数の
振動電流を発生する手段とで構成される。

関連した主コンデンサが火花連絡した関連した遮断器を
介して一杯に放電する時間が経たない内に、前記振動電
流によって関連した遮断器を通る自然の電流のゼロ状態
が生じ、該自然の電流のゼロ状態の時に関連した遮断器
の絶縁が回復される。

この発明が更によく理解されるように、次に図面につい
て説明する。

第１図について説明すると、図示の遮断器装置は、高圧
交流電力回路の１相に接続されるようになっている相隔
たる１対の遮断器端子１４．１６の間に互いに電気的に
直列に接続された複数個の真空遮断器１２で構成される
。

遮断器１２は実質的に同一であり、その各々は普通の設
計であってよい。

即ち、各々の遮断器が、絶縁材料から成る管状ケーシン
グ２１と、管状ケーシングの両端に封着された１対の金
属端蓋２２．２４とで構成される高真空外被２０を有す
る。

各々の遮断器の真空外被の中に相対的に移動し得る１対
の接点２６．２８があり、図では相隔たる完全開路状態
で示しである。

接点２６が固定接点であって、導電性を持つ固定接点棒
３０の下端に取付けられている。

接点２８が可動接点であって、導電性を持つ可動接点棒
３２の上端に取付けられている。

可動接点棒３２が下側端蓋２４を自由に通抜ける。

可撓性の金属ベロー３５が棒３２及び端蓋２４の間に封
じを作シ、端蓋に対して棒を垂直方向に動かしても、外
被２０内の真空を損わないようになっている。

遮断器を閉路するには、接点棒３２を押上げて、可動接
点２８を固定接点２６と係合させる。

開路は、接点棒３２を閉路位置から図示の回路位置へ引
下げ、こうして接点を難ずことによって行なわれる。

開路動作の際１．接点が離れる時に接点間に発生する普
通のアー多が、早期の自然の電流のゼロ状態の後に再発
することは、外被２０内の真空の高い絶縁耐力によって
防止される。

遮断器装置は遮断器に対する普通の作動機構（図に示し
てない）を含んでいる。

この作動機構は、遮断器を開路する際、全ての遮断器の
接点を略同時に離すように作用すると共に、遮断器の閉
路の際、接点を略同時に係合させるように作用する。

この機構が、全ての遮断器の可動接点棒３２に適当に接
続されたリンク機構（図に示してない）を通じて、遮断
器に結合される。

遮断器は物理的には任意の適当な普通の形で取付けるこ
とが出来るが、米国特許第３８３９６１２号に記載され
るように取付けるのが好ましい。

この場合、加圧絶縁ガスを充填した接地金属タンク内に
配置される。

第１図で遮断器１２を電気的に直列に接続する為、複数
個の可撓性導体３６，３７を用いている。

端子１４．１６の間並びに個々の遮断器１２の間に存在
する電圧の分布を制御する為、夫々遮断器の両端に接続
された複数個の容量性回路４０を設ける。

各々の遮断器に対する容量性回路４０は、遮断器の両端
に接続された主コンデンサ４２及び抵抗４３の直列の組
合せを有する。

更に容量性回路が補助コンデンサ４５を持っており、こ
れは主コンデンサ４２よりずっと小さい。

補助コンデンサ４５も遮断器の両端に接続され、直列の
組合せ４２．４３と並列である。

典型的には補助コンデンサ４５は数百ピコファラッドの
静電容量を持つ。

主コンデンサ４２は典型的には補助コンデンサより数倍
大きい。

抵抗４３は典型的にば５００乃至２０００オームの範囲
内の抵抗値を有する。

こう云う数値は例であって、この発明を制約するもので
はない。

真空遮断器に電流が流れていないで、端子１４゜１６の
間に電圧がかかつている時、主コンデンサ４２の規模に
応じて、この電圧が遮断器の間で分配される。

一般に、特定の遮断器の両端に接続されたコンデンサが
太きければ、この特定の遮断器の両端に現われる合計電
圧の百分率が一層小さくなる。

遮断器装置が図示の開路状態又は途中まで開路した状態
にある時に１つの遮断器が火花連絡すると、その時一杯
に充電されている関連した主コンデンサ４２が、火花連
絡した遮断器を介して放電を開始する。

然し、図示の構成では、主コンデンサ４２と直列に抵抗
４３が入っている為、この放電が遅延する。

この抵抗は、火花連絡した遮断器及び部品４２．４３で
構成される回路ループに流れる尖頭電流を制限する作用
もする。

この様にして主コンデンサの放電が遅延させられる間、
関連した補助コンデンサ４５は、導体４６、火花連絡し
た遮断器、導体４７及び補助コンデンサ４５から成る回
路ループ５０を介して、急速に放電することが出来る。

回路ループ５０に固有のインダクタンスをコイル５１で
表わしてあり、破線で示しである。

ループ５０は比較的高い共振周波数を持つ減衰振動回路
又は振動回路であり、その結果、遮断器を通る電流は急
速に自然の電流のゼロ状態を通過する。

真空遮断器はアーク発生後の絶縁体回復速度が異常に高
いのが特徴であり、この理由で、普通は最初の電流のゼ
ロ状態の時にその中を通る高い周波数の電流を遮断する
ことが出来る。

最初の自然の電流のゼロ状態の時に遮断出来なくても、
遮断器はその直ぐ後の早期の自然の電流のゼロ状態の時
に遮断する。

回路ループ５０が減衰振動形になる為には、回路ループ
５０の高周波抵抗が十分小さくインダクタンス５１が十
分高いことが重要である。

回路が過減衰になると、補助コンデンサ４５が放電する
時に遮断器を通る電流がゼロ状態を通過せず、所望の早
い時点で遮断器１２を遮断することが出来なくなる。

第２図は、遮断器が火花連絡した後の遮断器を通る電流
の典型的な時間経過を実線で示しており、遮断が最初の
電流のゼロ状態の時に行なわれると仮定している。

遮断が最初の電流のゼロ状態の時に行なわれない場合、
電流が破線で示す様に流れ続け、２回目の電流のゼロ状
態の時、遮断出来る２回目の機会を作る。

このグラフで。最初の電流のゼロ状態は火花連絡が開始
してから約３８ナノ秒後に発生することが判る。

第２図に示した電流の一部分が、抵抗４３によって制限
されてはいるが、主コンデンサ４２からの初期放電電流
を表わすことを承知されたい。

遮断器を通る高い周波数の電流が前述の様に遮断された
時、主コンデンサ４２の放電が抵抗４３によって遅延さ
せられている為、主コンデンサ４２には最初にあった電
荷の大部分がまだ残っている。

（遮断器の火花連絡に応じて、４２に示す様な主コンデ
ンサが一杯に放電するような構成で起るのに較べて）火
花連絡した遮断器を通じてのエネルギの移転が少ない為
、火花連絡によって系統に生ずる過度状態の激しさも低
下し、この為、この過度状態によって遮断器装置全体の
絶縁破壊を招く惧れが小さくなる。

更に、上に述べた様に火花連絡した遮断器の主コンデン
サ４２に大部分の電荷が残っている間に、火花連絡した
遮断器がその中を通る高い周波数の電流を急速に中断す
る払他の遮断器には端子１４．１６間に現われる一杯の
電圧がかからず、この為これら他の遮断器が絶縁破壊を
起す惧れも小さくなる。

更に、火花連絡した遮断器を通る尖頭電流が抵抗４３に
よって制限される為、火花連絡後に流れる電流により、
遮断器の絶縁耐力が損われる惧れが少なくなる。

補助コンデンサからの尖頭電流は、抵抗４３のようなイ
ンピーダンスによる抑制を受けずに、主コンデンサが放
電した場合、遮断器を流れる尖頭電流よりずっと小さい
。

各々の遮断器の両端に接続される補助コンデンサ４５は
遮断器の外部に配置され、遮断器の相隔たる接点の間の
固有の静電容量とは区別すべきである。

典型的には、補助コンデンサは数百ピコファラッドの静
電容量を持つが、接点間の固有の静電容量は、接点が全
開位置又はその近くにある時、数ピコファラッドである
。

補助コンデンサを外部に配置することにより、回路ルー
プ５０の所要の減衰振動を行なわせるのに十分なインダ
クタンスを持つような導線４６．４７を選ぶことが出来
る。

この発明で電圧分配用に用いる前述の容量性回路４０は
、遮断器装置の両端に現われる回復電圧の上昇速度を下
げる目的で、米国特許第２５３０９３９号に提案されて
いるような容量性分路回路と区別すべきである。

こう云う回路と異なり、この発明の容量性回路４０は、
典型的な多重切シ遮断器装置に用いた時、遮断器装置の
両端に現われる回復電圧の上昇速度に目立った影響を及
ぼさない程大きいインピーダンスを持つ。

第３図はこの発明の別の実施例を示す。

遮断器装置は途中まで開路したか或いは全開の位置にあ
ると仮定しており、端子１４．１６間の真空遮断器１２
に全く電流が流れていない。

第３図でも、対応する部分には第１図と同じ参照数字を
用いている。

第３図の実施例では、各々の容量性回路４０で、補助コ
ンデンサ４５が遮断器の両端に直接的に接続される代り
に、導線５６．５７を介して抵抗４３の両端に接続され
ている。

関連した遮断器１２が火花連絡する前、補助コンデンサ
４５は抵抗４３を介して一杯に放電している。

然し、遮断器が火花連絡した後、補助コンデンサ４５が
電圧分配用主コンデンサ４２の部分的な放電によって充
電される。

この充電動作は、主コンデンサ４２、導体５６、補助コ
ンデンサ４５、導体５７゜５２、火花連絡した真空遮断
器１２及び導体５３を直列に含む減衰振動形回路ループ
を通じて行なわれる。

この電流は高い周波数の振動電流であり、典型的には第
２図に示すのと同様な波形を有する。

補助コンデンサ４５は第３図でも第１図と略同じ役割を
果たす。

即ち、真空遮断器を通る電流を火花連絡後の所望の短い
時間内に強制的にゼロにし、遮断器がこの電流を遮断し
、主コンデンサが火花連絡前の電荷の大部分をまだ保有
している間に、その絶縁耐力を回復するようにする。

第１図は全開状態にある遮断器装置を示しているが、遮
断器装置が途中まで開路している時、容量性電圧分配回
路が上に述べたのと略同じ様に作用することは云う迄も
ない。

この発明の特定の実施例を図示し且つ説明したが、画業
者であれば、この発明の範囲内で種々の変更が可能であ
ることは容易に明らかであろう。

この様な全ての変更は、特許請求の範囲の記載に合致す
る限り、この発明の範囲内に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を１形式で実施した真空遮断器装置の
略図であり、開路状態で示されている。 第２図は１つの遮断器の火花連絡後のコンデンサ放電電
流を示すグラフ、第３図はこの発明を別の形式で実施し
た別の真空遮断器装置の略図である。 主な符号の説明、１２・・・遮断器、３６．３７・・・
導体、４０・・・容量性回路、４２・・・主コンデンサ
、４３・・・抵抗、４５・・・補助コンデンサ、５１・
・・インダクタンス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数個の真空遮断器と、該遮断器を電気的に直列に
   接続する手段と、遮断器の直列の組合せの両端に現われ
   る電圧の分布を制御する手段とを有し、該制御する手段
   が真空遮断器の両端に夫々接続された複数個の容量性回
   路で構成され、該容量性回路は遮断後に遮断器装置の両
   端に現われる回復電圧の上昇速度に目立った影響を及ぼ
   さない程度のインピーダンスを持ち、１つの遮断器の両
   端に接続される容量性回路が、該１つの遮断器の両端に
   接続された比較的大きな主コンデンサ及び抵抗の直列の
   組合せ、及び前記１つの真空遮断器と減衰振動回路をな
   すように接続された比較的小さい補助コンデンサを含ん
   でいて前記１つの遮断器の火花連絡があった時に該１つ
   の遮断器を通る振動電流を発生する手段で構成され、主
   コンデンサが火花連絡した前記１つの遮断器を介して一
   杯に放電する時間が経たない内に、前記振動電流によっ
   て自然の電流のゼロ状態が生ずると共に該自然の電流の
   ゼロ状態の時に前記１つの遮断器の絶縁が回復するよう
   にした多重切り真空遮断器装置。 ２、特許請求の範囲１に記載した多重切り真空遮断器装
   置に於て、前記回路を通る振動電流が比較的高い周波数
   の振動電流である多重切シ真空遮断器装置。 ３ 特許請求の範囲２に記載した多重切シ真空遮断器装
   置に於て、補助コンデンサが主コンデンサ及び抵抗の直
   列の組合せと並列になって、前記１つの遮断器の両端に
   接続され、前記１つの真空遮断器並びにその両端に接続
   された補助コンデンサから成る回路ループの振動が減衰
   するようにした多重切り真空遮断器装置。 ４ 特許請求の範囲１に記載した多重切り真空遮断器装
   置に於て、補助コンデンサが前記抵抗と並列に接続され
   ると共に主コンデンサと直列に接続され、前記１つの遮
   断器の火花連絡があった時、主コンデンサ、補助コンデ
   ンサ及び火花連絡した遮断器の直列の組合せを含む減衰
   振動形回路ループを構成するようになっている多重切り
   真空遮断器装置。 ５ 特許請求の範囲４に記載した多重切り真空遮断器装
   置に於て、前記１つの遮断器が開路していてその絶縁を
   維持している間は補助コンデンサが抵抗によって放電し
   た状態に保たれ、前記１つの遮断器の火花連絡があった
   時、主コンデンサが減衰振動形回路ループを介して部分
   的に放電することにより、補助コンデンサが充電される
   多重切り真空遮断器装置。 ６ 特許請求の範囲３に記載した多重切り真空遮断器装
   置に於て、他の各々の遮断器の両端の容量性回路が、関
   連した遮断器の両端に接続された比較的大きい主コンデ
   ンサ及び抵抗の直列の組合せと、関連した遮断器の外部
   にあって主コンデンサ及び抵抗の直列の組合せと並列に
   関連した遮断器の両端に接続された比較的小さい補助コ
   ンデンサとで構成され、関連した真空遮断器並びにその
   両端に接続された補助コンデンサから成る回路ループが
   減衰振動形であって、関連した遮断器の火花連絡があっ
   た時に補助コンデンサが関連した遮断器を介して放電す
   ることにより、回路ループに振動電流が流れ、関連した
   主コンデンサが火花連絡した関連した遮断器を介して一
   杯に放電する時間が経たない内に、前記振動電流によっ
   て関連した遮断器を通る自然の電流のゼロ状態が生ずる
   と共に、該自然の電流のゼロ状態の時に関連した遮断器
   、が絶縁を回復するようにした多重切り真空遮断器装置
   。 ７ 特許請求の範囲１に記載した多重切り真空遮断器装
   置に於て、他の各々の遮断器の両端の容量性回路が、関
   連した遮断器の両端に接続された比較的大きい主コンデ
   ンサ及び抵抗の直列の組合せと、関連した遮断器の外部
   にあって関連した遮断器と減衰振動回路をなすように接
   続された比較的小さい補助コンデンサを含む手段とで構
   成され、該手段は関連した遮断器の火花連絡があった時
   、関連した遮断器に比較的高い周波数の振動電流を通し
   、前記主コンデンサが火花連絡した関連した遮断器を介
   して一杯に放電する時間が経たない内に、前記振動電流
   によって関連した遮断器を通る自然の電流のゼロ状態が
   生ずると共に、該自然の電流のゼロ状態の時に関連した
   遮断器の絶縁が回復するようにした多重切り真空遮断器
   装置。 ８ 特許請求の範囲７に記載した多重切り真空遮断器装
   置に於て、他の遮断器の両端にある各々の容量性回路の
   補助コンデンサが、関連した主コンデンサ及び抵抗の直
   列の組合せと並列に関連した遮断器の両端に接続され、
   関連した真空遮断器及びその両端に接続された補助コン
   デンサから成る回路ループが減衰振動形である多重切り
   真空遮断器装置。 ９ 特許請求の範囲７に記載した多重切り真空遮断器装
   置に於て、他の遮断器の両端にある各々の容量性回路の
   補助コンデンサが関連した抵抗と並列且つ関連した主コ
   ンデンサと直列に接続されていて、関連し７た遮断器の
   火花連絡があった時、関連した主コンデンサ、関連した
   補助コンデンサ及び関連した火花連絡した遮断器の直列
   の組合せを含む減衰振動回路ループとなるようにした多
   重切り真空遮断器装置。