JPH0449731B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力用しや断装置に係り、特にパツフ
ア型しや断部と真空しや断部を直列接続したもの
に関する。

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をたどつてお
り、定格電圧1000kV級のUHV送電や直流送電が
計画されている。これに伴ない電力用しや断器に
課せられる責務は、しや断容量の増大と高電圧化
である。近年、高電圧・大容量しや断器として
は、絶縁性及び消弧性のすぐれたSF₆ガスを充填
したバツフア型ガスしや断器が主流を占めるに至
つている。そのすぐれた消弧特性により、ユニツ
トあたりのしや断容量は、300kV50kVに達して
おり、このユニツトの組合せにより550kV63kA2
点切、1100kV63kA4点切も可能となつている。

しかしながらバツフア型ガスしや断器は、電流
零点における電流変化率（di／dt）と電流しや断
直後の再起電圧上昇率（dv／dt）により、その
しや断特性が左右され、現状では、di／dtが30〜
40A／μs、dv／dtが10〜15kV／μs程度がユニツ
トあたりの最大と推定されており、組合せによつ
ては、これらの値より小さいところに性能の限界
が現われている。特に、直流しや断に用いる場合
などは、di／dtが50A／μsを越える場合も想定さ
れ、dv／dtが大きいと、電流しや断後数マイク
ロ秒以内に数kVから数十kV以下の電圧で熱破壊
に至つてしや断不成功になる割合が多くなり、し
や断特性の限界がこの熱破壊により決定される特
性を示す。

この熱破壊特性を改善するため、パツフア型ガ
スしや断器では、しや断部に並列にコンデンサを
挿入して、dv／dtをゆるやかにする方法がとら
れることが多い。しかし、しや断部に並列にコン
デンサを挿入することは、絶縁信頼性の面では大
きなマイナスであり、このためコンデンサをなく
すことあるいは設けるにしても極力小さな容量に
すること（例えば多点切しや断器における電圧分
担率改善のための容量程度）が望まれている。

一方、真空しや断器は、高いdi／dt及びdv／dt
に耐え得る性能を有し、50A／μsからまれには
150〜200A／μsのdi／dtにも耐え、また５〜
10kV／μsのdv／dtにも耐え得るとされている。
しかし現在の真空しや断器技術では、構造上の理
由で再点弧の発生がさけられないことから、超高
圧の真空しや断器を実現することは困難とされて
いる。

そこで、パツフア型ガスしや断器と、高いdi／
dtに対して十分な絶縁回復特性を示す真空しや断
器とを直列に接続して、それぞれの特性を生かす
ようにしたしや断装置が提案されている。その一
例を第１図に示す。このしや断装置は、絶縁スペ
ーサ１によつて気密に仕切られた２つの容器２及
び３を有し、一方の容器２内にパツフア型しや断
部４が、他方の容器３内に真空しや断部５が設置
されている。パツフア型しや断部４は、固定接触
子６、可動接触子７、パツフアシリンダ８、絶縁
物製のノズル９、ピストン１０、ピストン支持金
具１１などから構成される。ピストン支持金具１
１は絶縁支持体１２に支持され、ブツシングの中
心導体１３に接続されている。可動接触子７は絶
縁操作ロツド１４、レバー１５等を介して外部か
ら操作される。また、真空しや断部５は固定接触
子１６、可動接触子１７、真空容器１８等から構
成される。真空容器１８は絶縁筒１９、固定接触
子側端子２０、可動接触子側端子２１及びベロー
ズ２２等から構成される。ベローズ２２は真空容
器１８の内側へ突出するように取付けられてい
る。可動接触子側端子２１は絶縁支持体２３に支
持され、ブツシングの中心導体２４に接続されて
いる。可動接触子１７は絶縁操作ロツド２５、レ
バー２６を介して外部から操作される。

パツフア型しや断部４と真空しや断部５は、
各々の固定接触子６及び１６を直結するようにし
て直列に接続されている。容器２，３内にはそれ
ぞれSF₆ガスが充填され、容器３内のガス圧は容
器２内より低くしてある。これは、真空しや断部
５のベローズ２２を保護するためである。このし
や断装置では、電流しや断後回復電圧の初期部
は、電圧のほとんどを真空しや断部５が負担する
ようにし、その後の電圧増加分はパツフア型しや
断部４が負担するようにしてある。このため、真
空しや断部５には非直線抵抗２７が並列に接続さ
れ、パツフア型しや断部４にはコンデンサ２８が
並列に接続されている。また、パツフア型しや断
部４から放出される高温ガスによつて絶縁スペー
サ１が損傷しないようにするため、パツフア型し
や断部４の固定接触子６の周囲には絶縁物製のガ
イド２９が設けられている。

上記のように構成すると、高いdi／dt及びdv／
dtに耐え、しかも超高圧のしや断装置が実現でき
る。しかし、上記のようなしや断装置では、投入
状態にあるときはパツフア型しや断部及び真空し
や断部の各接触子を通つて通電電流が流れること
になり、この接触部の接触面積を大きくできない
ことから、電流レベルとしてはせいぜい3000A程
度が限界である。このため、定格通電電流が
4000Aや8000A、さらに12000Aとなる場合には、
パツフア型しや断部及び真空しや断部のそれぞれ
に通電用接触子を別に設けることが考えられる。
しかし、パツフア型しや断部はともかくとして、
真空しや断部はストロークが短く、また接触子が
突合せによつて接触する構造であるから、これ
に、しや断時には真空しや断部の接触子（消弧
用）に先行して開離する必要のある通電用接触子
を並設することは、構造がきわめて複雑化する欠
点がある。したがつて上記のようなしや断装置で
は通電電流を大きくすることは困難とされてい
た。

また、最近、パツフア型しや断部と真空しや断
部を直列接続したもので、それぞれに通電用接触
子を設けたものも提案されている。その一例を第
２図に示す。このしや断装置も、絶縁スペーサ
１、高ガス圧側の容器２、低ガス圧側の容器３、
パツフア型しや断部４及び真空しや断部５を備え
ている。この装置では、パツフア型しや断部４及
び真空しや断部５の固定接触子６，１６が外側
に、可動接触子７，１７が内側にそれぞれ配置さ
れ、両可動接触子７，１７を操作する絶縁操作ロ
ツド３０が中央部に配置されている。つまり第１
図のものとは逆配置である。

パツフア型しや断部４の固定接触子６側には固
定側通電用接触子３１が、バツフアシリンダ８に
は可動側通電用接触子３２がそれぞれ設けられて
いる。また真空しや断部５の固定接触子１６側に
は固定側通電用接触子３３が、可動接触子１７側
には可動側通電用接触子３４がそれぞれ設けられ
ている。そして、真空しや断部５側の可動側通電
用接触子３４は、真空しや断部５の可動接触子１
７よりストロークを大きくとり、且つしや断時の
開離を真空しや断部５より早くするためのワイプ
装置３５により駆動されるようになつている。し
たがつてこのしや断装置では、投入状態にあると
きはブツシング中心導体１３−支持金具３６−固
定側通電用接触子３１−可動側通電用接触子３２
−バツフアシリンダ８−スライド接触子３７−中
間構体３８−スライド接触子３９−可動側通電用
接触子３４−固定側通電用接触子３３−支持金具
４０−ブツシング中心導体２４の経路で大部分の
通電電流が流れることになる。

ここで、図示しない過電流検出装置が回路を流
れる過電流を検出して、引き外し信号がしや断装
置に伝達されると、バネの反発力や高圧空気ある
いは油圧等を用いた図示しない駆動力発生機構に
よつて絶縁操作ロツド３０が図中下向きに駆動さ
れる。この動作はリンク機構によつて可動接触子
７とワイプ装置３５に伝達され、パツフア型しや
断部４側にあつては可動接触子７とパツフアシリ
ンダ８と可動側通電用接触子３２を一体に図中右
方向に駆動し、真空しや断部５側にあつてはワイ
プ装置３５と可動側通電用接触子３４を一体に図
中左方向に駆動する。

このときパツフア型しや断部４側にあつては可
動側通電用接触子３２が固定側通電用接触子３１
と、また同時に可動接触子７が固定接触子６と、
また同時に中間構体３８に固定されたスライド接
触子３７がパツフアシリンダ８とそれぞれ摺動し
ていくが、固定接触子６と可動接触子７が開離す
る前に固定側通電用接触子３１と可動側通電用接
触子３２が開離するため、固定側通電用接触子３
１−可動側通電用接触子３２−パツフアシリンダ
８−スライド接触子３７−中間構体３８の経路を
流れていた電流は、固定側通電用接触子３１−可
動側通電用接触子３２の経路を断たれて、固定接
触子６−可動接触子７−パツフアシリンダ８−ス
ライド接触子３７−中間構体３８の経路を流れる
ようになる。さらに摺動が進むと、固定接触子６
と可動接触子７をも開離し、固定接触子６と可動
接触子７の間にアークが発生する。

一方、真空しや断部５側にあつては中間構体３
８に固定されたスライド接触子３９が可動側通電
用接触子３４と、また同時に可動側通電用接触子
３４が支持金具４０に固定された固定側通電用接
触子３３とそれぞれ摺動していくが、可動接触子
１７はワイプ装置３５によつて固定接触子１６と
の接触が保たれているため、可動接触子１７と固
定接触子１６が開離する前に、可動側通電用接触
子３４と固定側通電用接触子３３が開離する。そ
の結果、中間構体３８−スライド接触子３９−可
動側通電用接触子３４−固定側通電用接触子３３
−支持金具４０の経路を流れていた電流は、可動
側通電用接触子３４−固定側通電用接触子３３の
経路を断たれて、中間構体３８−スライド接触子
３９−ワイプ装置３５−可動接触子１７−固定接
触子１６−支持金具４０の経路を流れるようにな
る。さらに摺動が進むと、ワイプ装置３５によつ
て接続を保たれていた可動接触子１７と固定接触
子１６が開離し、可動接触子１７と固定接触子１
６の間にアークが発生する。

各しや断部がアークを消弧してしや断を完了し
た状態では、それぞれの可動接触子７，１７はそ
れぞれの固定接触子６，１６と開離し、絶縁を保
つている。

このように第２図のしや断装置では、通電電流
がパツフア型しや断部及び真空しや断部の各接触
子より接触面積の大きい通電用接触子を通つて流
れるので、通電電流を大きくすることができる。
しかし、上記のようにしや断装置では、真空しや
断部側に、真空しや断部の可動接触子と可動側通
電用接触子とのストローク調整を行うためのワイ
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。また、接触不良により発熱源となる可動性の
ある通電用接触子の接触部が２箇所あるというこ
とは、信頼性低下の一因ともなる。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、構造簡単で、信頼性が高く、しかも通電電
流を大きくすることのできるしや断装置を提供す
るにある。

この目的を達成するた、本発明は、接離可能な
少なくとも一対の固定接触子と可動接触子を備え
たパツフア型しや断部と、接離可能な少なくとも
一対の固定接触子と可動接触子を備えた真空しや
断部とを、これらの固定接触子側が互いに対向す
るように配置するとともに前記パツフア型しや断
部と真空しや断部の固定接触子同士を直結するよ
うにして前記両しや断部を直列接続したものにお
いて、前記真空しや断部の可動接触子と電気的に
接続された可動接触子側の固定端子に、前記真空
しや断部の外周を通つて前記パツフア型しや断部
へ延びる固定側通電用接触子を取付け、前記パツ
フア型しや断部のパツフアシリンダにパツフア型
しや断部の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。

以下、本発明の一実施例を第３図を参照して詳
細に説明する。

このしや断装置は、１つの容器４１内にパツフ
ア型しや断部４と真空しや断部５が収納してあ
り、容器４１内にはSF₆ガスが充填されている。
パツフア型しや断部４と真空しや断部５とは、第
１図のものと同様、各々の固定接触子６及び１６
を直結するようにして直列接続されている。

真空しや断部５の可動接触子側端子２１には、
真空しや断部５の外周を通つてパツフア型しや断
部４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
であり、真空しや断部５を内部に収納した形とな
つている。一方、パツフア型しや断部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。この実施例ではパツフア
シリンダ８の先端外周面がそのまま可動側通電用
接触子４３となつているが、可動側通電用接触子
４３はパツフアシリンダ８の先端に突設するよう
にしてもよい。また、真空しや断部５の可動部と
固定部の間に設けられるベローズ２２は、真空容
器１８の外部に突出するように設けられている。
その他の構成は、非直線抵抗及びコンデンサが設
置されてないことを除いて第１図のものと同様で
あるので、それに対応する部分には同一符号を付
して説明を省略する。

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−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−真空しや断部５の可動接触子側端子２１
−他方のブツシングの中心導体２４を通つて通電
電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、定常状態で
の通電電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
４２は、真空しや断部５の可動接触子側端子２１
から真空しや断部５の外周を通つてパツフア型し
や断部４の可動側へと延びているので、投入状態
においては真空しや断部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
る通電電流は通電容量の大きい通電用接触子４
２，４３の接触部を流れることになり、したがつ
て真空しや断部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
触面積も小さくてよいので、真空しや断部は小型
で操作力の小さいものとすることができる。これ
は、真空しや断部５を円筒状の固定側通電用接触
子４２内に納めるのにも好都合である。さらに、
パツフア型しや断部４の接触子６，７及び真空し
や断部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、この部分は接触抵抗が大き
くても発熱することはないので、アークの発生す
る接触子として、消耗の少ない材料を自由に選定
することができ、装置設計上有利である。

しや断動作は次のように行なわれる。図示しな
い過電流検出装置を流れる過電流を検出し、引き
外し信号がしや断装置に伝達されてしや断動作に
入ると、バネの反発力や高圧空気あるいは油圧等
を用いた図示しない駆動力発生機構によつてレバ
ー１５が駆動され、暦バー１５に連結された絶縁
操作ロツド１４、パツフアシリンダ８、可動接触
子７、可動側通電用接触子４３、絶縁物製のノズ
ル９が図中右方向に駆動される。

この時、可動側通電用接触子４３は真空しや断
部５の可動接触子側端子２１に電気的機械的に接
続固定された固定側通電用接触子４２と、また可
動接触子７は固定接触子６と摺動しながら駆動さ
れる。

駆動が進められ、可動接触子７と固定接触子６
が開離する前に固定側通電用接触子４２と可動側
通電用接触子４３が開離すると、それまで一方の
ブラ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−
真空しや断部５の可動接触子端子２１−他方のブ
ツシングの中心導体２４を通して流れていた電流
は、可動側通電用接触子４３−固定側通電用接触
子４２の経路を断たれるが、パツフア型しや断部
４の接触子６，７および真空しや断部の接触子１
６，１７は接触状態を保持しているので、電流は
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−
可動接触子７−固定接触子６−真空しや断部５の
固定接触子１６−真空しや断部５の可動接触子１
７−真空しや断部５の可動接触子側端子２１−他
方のブツシングの中心導体２４を通して流れるこ
とになり、固定側通電用接触子４２と可動側通電
用接触子４３の間にアークが発生することはな
い。

次に、さらに駆動が進むとパツフア型しや断部
４の固定接触子６と可動接触子７が開離して両接
触子６，７の間にアークが点弧する。さらに、こ
れらの接触子６，７の開離距離が十分大きくな
り、且つパツフアリング８内の圧力が十分高くな
り、電流しや断後の両接触子６，７間の絶縁耐力
がしや断装置全点分に印加される電圧に耐える状
態に達した時点で、レバー２６を駆動し、絶縁ロ
ツド２５と真空しや断部５の可動接点１７を図中
左方向に駆動して真空しや断部５の接触子１６，
１７を開離させる。こうすることにより、di／dt
の大きい電流のしや断後、過渡回復電圧は、パツ
フア型しや断部と真空しや断部の両方に印加され
るが、di／dtの大きい電流をしや断した直後のパ
ツフア型しや断部極間はその熱覆歴のため絶縁耐
圧の回復が充分でなく、そのインピーダンスは低
い状態にある。一方、真空しや断部は、パツフア
型しや断部に比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、電流しや断直後、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
真空しや断部に印加されることになる。また、パ
ツフア型しや断部側への分圧が大きく、熱破壊に
至ろうとすると、パツフア型しや断部側のインピ
ーダンスが急激に低下するので、電圧分担は真空
しや断部側が自動的に大きくなる。熱破壊による
性能決定領域を経過した後は、パツフア型しや断
部の絶縁耐力は著しく回復するので、真空しや断
部側で絶縁破壊が発生しても、パツフア型しや断
部が絶縁破壊に至ることはない。

また、上記のようなしや断装置では、パツフア
型しや断部と真空しや断部が同一容器内に収納さ
れているため、真空しや断部のまわりのガス圧は
パツフア型しや断部と同じになり、ベローズには
第１図の場合より大きなガス圧がかかることにな
るが、このベローズは上記のように真空容器の外
部に突出するように取付けられているため、定常
状態（投入状態）では圧縮状態、つまりガス圧に
対する強度が大きい状態にあるから、高いガス圧
に耐えることができる。

また、第２図のものに比べると、通電用接触子
の接触部が１箇所であるから、接触不良などによ
り異常を来たすおそれは従来の半分となり、高い
信頼性を得ることができる。また、通電用接触子
は、パツフア型しや断部と真空しや断部の両方を
一括して短絡するようにし、しかもパツフアシリ
ンダの移動によつて開閉されるようになつている
ので、従来真空しや断部側に必要とされたワイプ
装置が不要となり、部品点数の低減、構造の簡素
化、小型化がはかれ、コストを低減することがで
きるだけでなく、この面からも信頼性を向上させ
ることができる。

第４図は本発明の他の実施例を示す。この図に
おいて、第３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３図のものと異な
るところは、パツフア型しや断部４に並列にコン
デンサ２８を接続し、真空しや断部５に並列に非
直線抵抗２７を接続した点である。コンデンサ２
８は、固定側通電用接触子４２の一部を切欠い
て、真空しや断部５の固定接触子側端子２０（パ
ツフア型しや断部４の固定接触子側端子でもあ
る）とパツフア型しや断部４のピストン支持金具
１１との間に挿入され、非直線抵抗２７は、真空
しや断部５の固定接触子側端子２０と固定側通電
用接触子４２との間に挿入されている。非直線抵
抗２７としては、特に酸化亜鉛を主成分とするも
のが好ましい。真空しや断部の極間電圧は低く、
数kVから数十kV程度であるから、非直線抵抗２
７の大きさは小さくてよく、固定側通電用接触子
４２の内側に配置することが可能である。

この実施例によれば、電流しや断後の過渡回復
電圧の初期部分は、パツフア型しや断部に並列に
挿入されたコンデンサ２８によつて、そのほとん
どが真空しや断部に印加されることになる。一
方、回復電圧が高くなり、非直線抵抗２７の制限
電圧を越えると、それ以上の電圧はすべてパツフ
ア型しや断部に印加されることになる。したがつ
て、真空しや断部及びパツフア型しや断部の特徴
を十分に生かした形で、通電容量を増大させるこ
とができる利点がある。

以上説明したように本発明によれば、パツフア
型しや断部と真空しや断部を直列に接続したしや
断装置において両しや断部を一括して短絡する形
の通電用接触子を設けたので、通電容量を大きく
することができると共に、通電用接触子の接触部
は１箇所であり、ワイプ装置も必要としないこと
から、構造が簡単で小型になり、信頼性も向上す
る利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ従来のしや断装置
を示す縦断面図、第３図及び第４図はそれぞれ本
発明の実施例に係るしや断装置を示す縦断面図で
ある。 ４……パツフア型しや断部、５……真空しや断
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、２１……可
動接触子側端子、２２……ベローズ、２７……非
直線抵抗、２８……コンデンサ、４１……容器、
４２……固定側通電用接触子、４３……可動側通
電用接触子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 接離可能な少なくとも一対の固定接触子と可
   動接触子を備えたパツフア型しや断部と、接離可
   能な少なくとも一対の固定接触子と可動接触子を
   備えた真空しや断部とを、これらの固定接触子側
   が互いに対向するように配置するとともに前記パ
   ツフア型しや断部と真空しや断部の固定接触子同
   士を直結するようにして前記両しや断部を直列接
   続したものにおいて、前記真空しや断部の可動接
   触子側と電気的に接続された可動触子側の固定端
   子に、前記真空しや断部の外周を通つて前記パツ
   フア型しや断部へ延びる固定側通電用接触子を取
   付け、前記パツフア型しや断部のパツフアシリン
   ダにパツフア型しや断部の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しや断装置。 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真空しや断部を内部に収納す
   る筒状体であることを特徴とするしや断装置。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項において、
   前記真空しや断部は前記パツフア型しや断部と同
   じガス圧容器内に収納され、その真空しや断部の
   可動部と固定部間に設けられるベローズは真空容
   器の外部に突出するように取付けられていること
   を特徴とするしや断装置。 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、前記真空しや断部の固定接触子側端
   子と前記固定側通電用接触子間に非直線抵抗を接
   続したことを特徴とするしや断部装置。 ５ 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、前記真空しや断部の固定接触子側端
   子と前記固定側通電用接触子間に非直線抵抗を接
   続すると共に、前記パツフア型しや断部に並列に
   コンデンサを接続したことを特徴とするしや断装
   置。