JP2000514237A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ２つの接触子（１、２）、これらを投入状態において橋絡する１つの橋絡接触子（３）及び互いに直列接続される２つの断路間隙（１１、２４）を備えたガス遮断器において、第一の断路間隙（１１）に対向する第二の接触子（２）がリングピストン（２１）により軸線方向に移動可能に、遮断空間（１７）を形成しながら配置され、この遮断空間（１７）は電流応動弁（２５）を備える隔壁（１３）によって加熱空間から隔離され、第二の断路間隙（２４）が吹き付け開口（１２）の開放の後に第二の接触子（２）と橋絡接触子（３）との間に形成される。この発明は、圧縮装置を備えたガス遮断器に特に適している。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス遮断器 この発明は、１つの共通の軸線に互いに距離をもって配置された第一の接触子 及び第二の接触子と、投入状態においてこの距離を橋絡し、軸線方向に移動可能 で、遮断行程の際第一の接触子から離れ、少なくとも部分的に加熱空間によって 囲まれている橋絡接触子とを備え、遮断行程の際第一の接触子とこの橋絡接触子 との間に形成される第一の断路間隙に第二の断路間隙が直列に接続されている、 特に大きな短絡電流のアークを消滅するためのガス遮断器に関する。 ガス遮断器は、その接触子の構成及び軸線方向に移動可能な橋絡接触子の操作 に関して、本質的には、例えばドイツ特許出願公開第４０１０００７号明細書か ら明らかである。接触子構成部に対して同軸線に設けられた加熱空間の配置につ いてはドイツ特許出願公開第４１０３１１９号明細言が参考とされる。このよう なガス遮断器が個々にどのように形成されているかどうかに無関係に、ガス遮断 器は、常に、遮断行程の際に加熱空間の高温ガスによって断路間隙の絶縁回復が 困難であり、その結果絶縁強度の回復の時点が充分に正確には決定不可能である という欠点を伴う。さらに加えて、ガス遮断器の固有時間（各ガス遮断器は製造 許容誤差、使用年数、周囲条件及び質量の違いを考慮して、それぞれ異なる固有 時間を持っている）が遮断経過に関係するので、電流零点通過に遮断を制御する ことが殆ど実現できない。 ところで、ヨーロッパ特許第０３３４１８１号明細書（ヨーロッパ特許出願公 開第０４００５２３号明細書をも参照）によれば、ガス遮断器において、第一の 断路間隙に直列に第二の断路間隙を接続することも公知である。しかしながら、 この場合には、外部からだけの消弧ガスが第二の断路間隙の二次的接点を含む遮 断空間の内部に入るので、不釣合いな程に大きな、従って価格的に好ましくない 駆動装置を伴っている。このことは、しかし、付加的に外部からガスが供給され ねばならないだけでなく、ガス遮断器が空間的に大きな寸法を必要とすることを 意味する。 この発明の課題は、それぞれの固有時間及び加熱空間容積の高温ガスに無関係 に僅少な駆動エネルギーでもって、断路間隙の絶縁強度の回復が充分であるにも 関わらず確実な遮断を、しかもガス遮断器の周囲を囲む空間を大きくすることな く行い得るように、請求項１の前文に対応するガス遮断器を創作することにある 。 この発明によれば、この課題は、第二の接触子が軸線方向に移動可能であり、 かつ遮断空間においてこの加熱空間から遮断空間に流入する加熱ガスの作用を受 けることにより橋絡接触子に対して相対的に、第二の接触子が橋絡接触子から離 れるように駆動可能なピストンに結合されていることによって達成される。 これにより、一方では、第二の接触子が消弧ガス圧により動かされるので、駆 動が補強される。他方では、第二の接触子の操作が消弧ガスの圧力に関係し、従 って電流に関係し、その結果第二の断路間隙の開離が各個々の遮断行程の条件に よって制御される。 この発明の有利な実施態様においては、加熱空間が、遮断される電流及び加熱 空間と遮断空間との間の圧力差によって制御可能な弁を備えている隔壁によって 遮断空間から隔離されている。 この弁によって第二の断路間隙の開離の時点をなおより正確に制御することが できる。 この発明は、さらに、第二の接触子が圧縮装置の圧縮ピストンと結合している 管状の主電流路の内周において摺動接点を形成しながら軸線方向に移動可能であ り、その際第二の断路間隙が電流応動弁による吹き付け開口の開放の後リングピ ストンとして形成されたピストンに作用する加熱ガスによって第二の接触子と軸 線方向に移動可能な橋絡接触子との間に形成されていることによって有利に構成 することができる。 加熱空間がその構成においてどのような形状にされているかどうかに無関係に 、リングピストンは遮断空間において圧縮ばねを介して圧縮装置の圧縮ピストン と連結されることができ、その結果遮断行程の終了後、圧縮ばねがリングピスト ンを、そしてこれに接続されている接触子を再び最初の位置にもたらすことが保 証されている。 特に大きい短絡電流を遮断する際に、加熱ガスを納めるのに充分に大きな加熱 空間を提供するために、この発明のさらなる構成においては、加熱空間に後続さ れた遮断空間は、遮断器軸線に対して同軸線に延び、一方では隔壁に、他方では 圧縮装置の圧縮ピストンに固定結合され、隔離壁の外周に隔壁の前の加熱空間と 連通している付加的な加熱空間を形成する隔離壁によって半径方向に制限されて いる。 この発明のさらに他の特徴によれば、弁は、大電流位相において圧縮ばねの力 に抗して隔壁の吹き付け開口を閉塞しているが、しかしながら、電流が一定の下 限値に達したときこの開口を開放する１つの或いは２つの強磁性体から形成され る。その場合、この電流応動弁を操作するために、ガス遮断器の電流路の電流力 、即ち、遮断される短絡電流によって同心的な磁界としてガス遮断器の電流路の 回りに形成される磁界中の２つの強磁性体間に生ずる力を利用することができる 。 電流力を利用する場合、弁を形成するために、強磁性体は蓋板の形で吹き付け 開口の上に移動可能に配置され、この蓋板が接触子によって並びに軸線方向に移 動可能な橋絡接触子によって形成される電流路に対して圧縮ばねにより支持され かつストッパによって制限されている。小さい摩擦抵抗を考慮して強磁性体の蓋 板を案内するために、蓋板は好ましくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン ）からなるレールの上に或いは溝の中に置かれている。 同様に電流応動弁は、好ましくは、隔壁の遮断空間側の面に吹き付け開口の高 さで互いに対向しかつ圧縮ばねによって相互に支持されている２つの強磁性体か らなる蓋板で形成することができる。 これらの構成の電流応動弁は、弁を吹き付け開口の高さにおいてリングピスト ンに配置するためにも適している。しかしその場合には、リングピストンが少な くとも電流応動弁の範囲では磁性体で形成されていないような対策が取られねば ならない。 磁界中の２つの強磁性体間に生ずる力を利用して、電流応動弁は、この発明の 特に好ましい構成においては、しかしまた、吹き付け開口に対して同心的に隔壁 の内部に配置された強磁性体からなる枠からなり、この枠に加熱空間とは反対側 において吹き付け開口の前に、特に隔壁に固定された４個のピンによって案内さ れ、圧縮ばねによって隔壁に対して支持されている強磁性体からなる蓋板が設け られるようにすることができる。 この発明を２つの実施例を参照して詳細に説明する。 添付の図面において、 図１乃至３はガス遮断器の接触子構成の範囲の一部分の断面を、遮断行程におけ る３つの段階で、 図４及び５は図１乃至３に対して一部を変更して構成されたガス遮断器の接触子 構成の範囲の一部分の断面を、遮断行程における２つの段階で、そして 図６乃至８は図１乃至５によるガス遮断器において使用される電流応動弁の構成 の３つの変形例を示す。 図１乃至３に示されるように、ガス遮断器は、主として、１つの共通の軸線に 配置された棒状の２つの接触子１、２（この接触子はしかしまた管状にも形成す ることができると）、これらを同軸線に囲み、投入状態においてこれらの接触子 を橋絡し、軸線方向に移動可能な橋絡接触子３と、これに同心的に配置された第 一の加熱空間４と、固定定格電流接触子６並びに可動定格電流接触子７を備えた 主電流路５と、圧縮ピストン９を備えた圧縮装置８とからなる。 図１はこのガス遮断器をその投入位置において示すが、図２においてはその接 触子構成は、主電流路５が先行して開かれ、それに続いて橋絡接触子３の摺動接 点１０が接触子１から開離して第一の断路間隙１１が形成されている位置を取っ ている。図３はガス遮断器を遮断位置において示す。 ガス遮断器のこの基本的な構成を基礎にして、橋絡接触子３は、吹き付け開口 １２を有する、絶縁物からなる隔壁１３を介して、主電流路５の可動定格電流接 触子７を担持する範囲と、従って軸線方向に移動可能な圧縮ピストン９と固定結 合されている。隔壁１３の背後の空間は遮断器軸線１４に対して同軸線に延びる 隔離壁１５によって加熱空間１６と遮断空間１７とに分割されている。この加熱 空間１６は実際には第二の加熱空間として第一の加熱空間４と隔壁１３の開口１ ８を介して連通し、従って付加的な加熱容積を形成しているが、隔離壁１５は一 方では隔壁１３と、他方では圧縮ピストン９と固定結合されていると共に、遮断 空間１７を２つの部分室１９、２０に分割し、第二の接触子２と固定結合されて いるリングピストン２１を軸線方向に移動可能に備えている。なおこの場合、リ ングピストン２１は部分室２０に配置された圧縮ばね２２の作用を受けている。 さらに図面から明らかなように、圧縮ピストン９は摺動接点２３を介して接触子 ２と接続し、第一の断路間隙１１が開かれ、電流応動弁２５により吹き付け開口 １２が開放された後に、第二の断路間隙２４が接触子２並びに軸線方向に移動可 能な橋絡接触子３の摺動接点２６により形成される。 ガス遮断器のこの構成を基にして遮断行程が行われるときには、先ず主電流路 が開かれる。定格電流接触子６、７の距離が充分に達すると第一の断路間隙１１ が開かれ、そこにアーク２７が発生する。このアークは、通流路を持つ絶縁物ノ ズル２８により制限されている加熱空間４の中のガスを加熱し、その結果ガスの 圧力が上昇するが、最初は吹き付け開口１２が電流応動弁２５により閉塞されて いるのでさらにガス圧が上昇する。遮断電流が電流零点通過点に近づくと、電流 応動弁２５に作用する電流力が低下し、遮断空間１７の部分室１９への吹き付け 開口１２が開放される。従ってガスは加熱空間４から、それ故付加的な加熱空間 １６からも部分室１９に流れ、リングピストン２１に作用し、このピストン、従 って第二の接触子２を動かし、この接触子２と橋絡接触子３との間に第二の断路 間隙２４を開く。第一の断路間隙１１のアーク２７から生ずる電流はこの時点で 零点通過の範囲にあるので、第二の断路間隙２４の消弧能力は非常に大きいもの である必要はない。圧縮ピストン９の開口３０を介して圧縮装置８から付加的に 消弧ガスが供給される。 従って、この発明によれば電流零点通過時にガス遮断器のそれぞれの固有時間 に無関係に小さい駆動エネルギーにもかかわらず制御された遮断が行われる。そ の場合断路間隙の確実な絶縁回復が得られるばかりでなく、この発明により意図 される効果がガス遮断器の構造を大きくすることなく達成される。 これらの効果は図４及び５の構成によるガス遮断器においても達成される。図 ４には、既に第一の断路間隙１１が有効となっている、遮断行程中の遮断位置が 示されているが、図５はガス遮断器を、既に第二の断路間隙２４が開離されてい る遮断位置で示している。このガス遮断器は図１乃至３によるものとは、主とし て、電流応動弁２５が接触子２に固定結合されているリングピストン２１に直接 に、隔壁１３の吹き付け開口１２の高さで固定され、このリングピストン２１、 従って接触子２も主電流路５の可動定格電流接触子７を担持する範囲によって軸 線方向に移動可能に支持されている点で異なる。 図１乃至５による電流応動弁２５は電流力を利用する電流応動弁３１とするこ とも、また弁３２、３３とすることもできる。 電流力を利用した図６による電流応動弁３１においては、強磁性体からなる蓋 板３４が吹き付け開口１２の上に移動可能に配置され、この蓋板は圧縮ばね３５ により接触子１、２及び橋絡接触子３により形成される主電流路３６に対して支 持され、ストッパ３７で制限されている。 図７に示される電流応動弁３２は、磁界中の２つの強磁性体間に生ずる力を利 用している。従ってこの場合吹き付け開口１２の高さに強磁性体からなる蓋板３ ８、３９が互いに対向して配置され、これらは同様に圧縮ばね４０によって相互 に支持されている。この電流応動弁３２も、また図６による弁も、電流応動弁が リングピストン２１に配置されねばならないときに特に適している。 図８による電流応動弁３３も、同様に、磁界中の２つの強磁性体間に生ずる力 を利用している。この電流応動弁３３においては吹き付け開口１２に対して同心 的に隔壁１３の内部に強磁性体からなる枠が設けられている。ガス遮断器の加熱 空間４とは反対側において、なお吹き付け開口１２の前に、隔壁１３に固定され たピン４３により案内され、圧縮ばね４４によって隔壁１３に対して支持される 強磁性体からなる蓋板４２が配置されている。図１乃至３に示されるように、ば ね４５を介挿することにより強磁性体からなる蓋板４２の運動はストッパ４６に より制限されている。 電流応動弁３１、３２、３３がどのように形成されているかどうかに無関係に 、これらの弁は、吹き付け開口１２を強磁性体からなる蓋板３４、３８、３９、 ４２によって制約されて、主電流位相においてそれらが吸引されることにより閉 塞されているように作用する。しかしながら、遮断電流が一定の値に低下し、圧 縮ばね３５、４０、４４の力が電流力もしくは磁界中の２つの強磁性体間に生ず る力を超過すると、吹き付け開口１２は開放される。図８による電流応動弁３３ の構成においては吹き付け開口１２の開放はなお加熱空間４からのガスの圧力に よって補強される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１つの共通の軸線に互いに距離をもって配置されている第一の接触子（１） 及び第二の接触子（２）と、投入状態においてこの距離を橋絡し、軸線方向に移 動可能で、遮断行程の際第一の接触子（１）から離れ、少なくとも部分的に加熱 空間（４）によって囲まれている橋絡接触子（３）とを備え、遮断行程の際第一 の接触子（１）とこの橋絡接触子（３）との間に形成される第一の断路間隙（１ １）に第二の断路間隙（２４）が直列に接続されている、特に大きな短絡電流の アークを消滅するためのガス遮断器において、第二の接触子（２）が軸線方向に 移動可能であり、かつ遮断空間（１７）において加熱空間（４、１６）からこの 遮断空間（１７）に流入する加熱ガスの作用を受けることにより橋絡接触子（３ ）に対して相対的に、第二の接触子（２）が橋絡接触子（３）から離れるように 駆動可能なピストン（２１）と結合されていることを特徴とするガス遮断器。 ２．加熱空間（４、１６）が、遮断される電流及び加熱空間（４、１６）と遮断 空間（１７）との間の圧力差によって制御可能な弁（２５）を備えている隔壁（ １３）によって遮断空間（１７）から隔離されていることを特徴とする請求項１ に記載のガス遮断器。 ３．第二の接触子（２）が圧縮装置（８）の圧縮ピストン（９）と結合している 筒状の主電流路（５）の内周において摺動接点を形成しながら軸線方向に移動可 能であり、その際第二の断路間隙（２４）が電流応動弁（２５）による吹き付け 開口（１２）の開放の後にリングピストン（２１）として形成されたピストンに 作用する加熱ガスによって第二の接触子（２）と軸線方向に移動可能な橋絡接触 子（３）との間に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス 遮断器。 ４．リングピストン（２１）が遮断空間（２０）において圧縮ばね（２２）を介 して圧縮装置（８）の圧縮ピストン（９）と連結されていることを特徴とする請 求項３に記載のガス遮断器。 ５．加熱空間（４）に後続された遮断空間（１７）が、遮断器軸線（１４）に対 して同軸線に延び、一方では隔壁（１３）に、他方では圧縮装置（８）の圧縮ピ ストン（９）に固定結合され、隔離壁（１５）の外周に隔壁（１３）の前の加熱 空間（１４）と連通している付加的な固定の加熱空間（１６）を形成する隔離壁 （１５）によって半径方向に制限されていることを特徴とする請求項３又は４に 記載のガス遮断器。 ６．弁（２５）が、大電流位相において圧縮ばね（３５、４０、４４）の力に抗 して隔壁（１３）の吹き付け開口（１２）を閉塞している１つ或いは２つの強磁 性体からなることを特徴とする請求項２乃至５の１つに記載のガス遮断器。 ７．電流力を利用した弁（２５）を形成するために強磁性体が蓋板（３４）の形 で吹き付け開口（１２）の上に移動可能に配置され、この蓋板が接触子（１、２ ）によって並びに軸線方向に移動可能な橋絡接触子（３）によって形成される電 流路（３６）に対して圧縮ばね（３５）によって支持され、かつストッパ（３７ ）によって制限されていることを特徴とする請求項３乃至６の１つに記載のガス 遮断器。 ８．強磁性体の蓋板（３４）が、好ましくはＰＴＦＥからなるレールの上に或い は溝の中を案内されていることを特徴とする請求項７に記載のガス遮断器。 ９．磁界中の２つの強磁性体間に生ずる力を利用した弁（２５）を形成するため に、強磁性体からなる２つの蓋板（３８、３９）が隔壁（１３）の遮断空間（１ ７）側の面に吹き付け開口（１２）の高さで遮断器軸線に関して互いに半径方向 に移動可能に対向しかつ圧縮ばね（４０）によって相互に支持されていることを 特徴とする請求項１乃至６の１つに記載のガス遮断器。 １０．磁界中の２つの強磁性体間に生ずる力を利用した弁（２５）を形成するた めに、吹き付け開口（１２）に同心的に隔壁（１３）の内部に強磁性体からなる 枠が設けられ、かつ加熱空間（４）とは反対側において吹き付け開口の前に、隔 壁に固定されたピンによって案内され、圧縮ばね（４４）によって隔壁（１３） に対して支持されている強磁性体からなる蓋板（４２）が配置されていことを特 徴とする請求項１乃至６の１つに記載のガス遮断器。