JPH02309526A

JPH02309526A - 真空バルブ

Info

Publication number: JPH02309526A
Application number: JP12895889A
Authority: JP
Inventors: Satoru Shioiri; 哲塩入; Hiroshi Murase; 洋村瀬; Tamotsu Inoue; 保井上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1990-12-25

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バルブの構造にとするものである。

（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〜８４ＫＶ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
ＳＦ６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ＭＨＩ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）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。

ＳＦ６ガス遮断器では、抵抗投入と呼ばれる方法で、遮
断器の電極の先端に抵抗を接続している。

遮断器の電極間で再点呼が発生した場合、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、再点呼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
器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バルブを提
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、絶縁容器と、この絶縁容器の両端開口部をそ
れぞれ閉塞する蓋板とから真空容器内に一対の接離可能
な電極を配設し、この一対の電極の一方はベローズを介
して蓋板の一方に可動に取付けられ、且つ、一対の電極
を取付ける可動通電軸及び固定通電軸を備えた真空バル
ブにおいて、円筒状に形成した磁性を有する部材を、軸
方向に沿った導電部に対し同心となるように配設したも
のである。

（作　用）軸方向に沿った導電部（固定通電軸、可動通電軸及び電
極で形成される）に対し、円筒状に形成された磁性を有
する部材が同心となるように配設されているので、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、接続されている変圧器や電動機等の損傷
を防止することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は、本発明の一実施例を示す断面図である。

同図において、１は接点、２は電極でこの部分で電流の
遮断が行われる。３は固定通電軸で、固定側蓋板４を貫
通して先端は電極部の一方に接続されている。５は可動
通電軸で、ベローズ６を介して可動側蓋板７と接続され
、先端は電極２の他方に接続されている。８は中間シー
ルドで、電流遮断器時に接点１，１間で発生したアーク
が直接絶縁容器９の内面に接触するのを防いでいる。こ
の中間シールド８は、２個の絶縁容器９の中間に支持す
ることにより、両接点１，１から電気的に絶縁されてい
る。１０は端部シールドで、絶縁容器９の封着部を電界
緩和するために設けられている。

また、上記した固定通電軸３及び可動通電軸５には、強
磁性材料から円筒状に形成された構造体１１ａ　、　Ｉ
ｌｂが設置されている。構造体１１ａ　、　ｆｉｂは、
鉄などのような導電性の磁性材料を用いることを前提と
しているが、フェライトなど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１１ａ　。

１１ｂ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＝５０Ｈであり、真空中の５０
００倍の磁束が発生することになる。従って、このよう
な磁性材を真空バルブの内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太きくなる。例えば、長さ
１ｍの鉄が持つインダクタンスしは、Ｌ＝μＯμ／２π・　（ｄｃ＋／ｄｉ）・・・（１）た
だし、μＯ：真空中の透磁率、 μ＝　５［１０Ｇ、ｄｏ　：磁性材の外径ｄｉ　：磁性材の内径Ｉｎ　　（）　　：自然対数となる。そうして、ｄｏ　＝１０ａｎ、　　ｄｉ　＝　
９．６ａｎの場合、インダクタンスしは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
空バルブの接点間または電極２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。

即ち、図中１２は、（１）式で与えられる強磁性材の等
価インダクタンス、１３は真空バルブの特性インピーダ
ンスで、この等価的な抵抗に流れる電流が、真空バルブ
を伝搬するサージを表している。

また、１４は真空バルブの接点１間または電極２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１４のサージ波形
として単純なステップ波を考え、ｔ＝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１３に流れる電流ｉが求められる。

Ｌφ　（ｄｉ　／ｄｔ　）　＋Ｒｉ　＝Ｖ　　　・・・
（２）１＝０でｆ＝０なる初期条件を満足する（２）式
の解は、ｉ＝Ｖ／Ｒ・（１−ｅ　１：ｔ）　　　−（３）で与え
られる。ここで、Ｒは等価的な抵抗１３の値、Ｌは等価
インダクタンス１２の値を表わしている。

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■の
ように変化する。

このように、真空バルブの通電軸と同心的に磁性材を設
けることにより、真空バルブで発生するサージ電圧をか
なりにぶらせることができるため、真空バルブに接続さ
れた変圧器や電動機等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、真空遮断
器用の真空バルブの通電軸を包囲するように強磁性材料
からリング状に形成された構造体を設置することにより
、真空バルブの電極間を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バルブを提供できる。

なお、本発明は、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、通
電軸に強磁性材フィルムを多層に巻回して形成した構造
体１５ａ　、　１５ｂを、固定通電軸３と可動通電軸５
にそれぞれ設置した実施例（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。

また、第５図は、絶縁容器９，９間に、磁性体からなる
中間シールド１６を電極２を包囲するように設置した実
施例（以下、第３の実施例という）を示す。その他の構
成は、第１実施例と同様である。この中間シールド１６
は、例えば鉄を主成分とするアモルファス合金等の磁性
材料を複数板積層したものを用いるが、これ以外に、フ
ェライト等のような高抵抗の磁性材料を用いてもよく、
さらに、μの大きい他の磁性材料、例えばパーマロイ（
μ＝　１０［１，０００）　、純鉄（μ＝　１０００．
０００）等を用いれば、より以上に小さい円筒状構造物
とすることができる。この第３の実施例（ただし、各種
の磁性材料からシールド１６を形成したものを含む）も
、上述した各実施例と同様の効果が得られる。

第６図は、絶縁容器９．９間に、磁性体からなる中間シ
ールド１７を電極部を包囲するように設置した実施例（
以下、第４の実施例という）を示す。

その他の構成は、第１の実施例と同様である。この中間
シールド１７は、磁性体の粉末を充填した絶縁材料から
形成したもので、外周面を導電性を有する金属で構成し
てもよい。この第４の実施例も、上述した各実施例と同
様の効果が得られる。

第７図は、絶縁容器１８をアモルファス金属等の磁性体
の粉末を充填した絶縁材料から形成した実施例（以下、
第５の実施例という）を示す。その他の構成は、第１の
実施例と同様である。この第５の実施例も、上述した各
実施例と同様の効果が得られる。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、電極間で発生する
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、小形で簡易な構成の真空バル
ブ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
他の実施例を示す断面図、第７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・・・接点２・・・電極３・・・固定通電軸５・・・可動通電軸８、１６．１７・・・中間シールド９．１１・・・絶縁容器１１ａ　、　Ｉｌｂ　、　１５ａ　、　１５ｂ　−−−
構造体（８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（
ほか　１名）羊　１　　図電ンＬ（Ａ）第　３　回茅　４１１ｆｆｉ＄　５　図箒　６１！Ｉ＃　７　田

Claims

【特許請求の範囲】

絶縁容器と、この絶縁容器の両端開口部をそれぞれ閉塞
する蓋板とからなる真空容器内に一対の接離可能な電極
を配設し、この一対の電極の一方はベローズを介して前
記蓋板の一方に可動に取付けられ、且つ、前記一対の電
極を取付ける可動通電軸及び固定通電軸を備えた真空バ
ルブにおいて、円筒状に形成した磁性を有する部材を、
軸方向に沿った導電部に対し同心となるように配設した
ことを特徴とする真空バルブ。