JPH05151867A - 小作動エネルギーによる中電圧遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮断器操作に必要なエネルギーを減少させる
こと。 【構成】 ガス絶縁媒体を有する電圧回路遮断器の主接
触子（１４，１５）が閉位置で当接するアーク接触子
（１８，１９）により分路される。アーク接触子（１
８，１９）は、予圧縮接触子圧力スプリングを有するト
グル機構（２３，２５）により、操作される。アーク接
触子の閉位置は操作トグルのデッドポイントにほぼ対応
し、かつアーク接触子は、遮断器が完全閉鎖時、少し再
開放される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、小作動エネルギーに
よる中電圧（回路）遮断器であって、高絶縁性ガスを満
たした長シール包囲体、一対のアーク接触子であって、
その可動接触子が長手方向に摺動するように取付けられ
ると共に、アーク接触子が切離される開位置と、アーク
接触子が当接する閉位置とを占めることができる前記ア
ーク接触子、一方が可動にされた一対の主接触子、操作
機構であって、それ自体に接続される可動主接触子およ
び可動アーク接触子を移動するのに必要なエネルギーに
ほぼ対応する操作エネルギーを有する操作機構を備えて
おり、前記操作機構が、主接触子の前にアーク接触子を
閉鎖し、かつアーク接触子の前に主接触子を開放するよ
うにされ、かつ電流により生じるアーク接触子の電気力
学的反発力に対応する力を有するアーク接触子圧力スプ
リングを備えている遮断器、に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】前述の
遮断器は、アーク接触子により分路が形成されて、主接
触子をアークなしで開閉することができる。アーク接触
子による電流分路はアーク接触子が正しく閉鎖された場
合にのみ可能であり、したがって、電気力学的反発力の
作用による厄介な開放を防止することが、絶対的に必要
になる。アーク接触子圧力スプリングの力は、これらの
反発力に打勝つことができなければならず、そのような
寸法に形成される。このスプリングは各操作時、対応す
るエネルギーを供給する操作機構により圧縮される。

【０００３】ガス自己ブラストによる従来の遮断器（米
国特許第４，３０９，５８１号）においては、このエネ
ルギーは遮断器が開放する時に回復され、かつアーク吹
消しガス圧縮ピストンを移動するのに利用される。

【０００４】新規な遮断技術、すなわち自動膨張および
／またはアーク回転による遮断および真空遮断（米国特
許第４，７３７，６０７号および１９９１年３月１２日
に日本国出願の米国特許出願第０７／６６８，１６２
号）の開発が、ガスブラスト・ピストンを抑制すること
を可能にし、また接触子圧力スプリングに蓄えられるエ
ネルギーが、ダンパーまたはエネルギー消散システムを
備える機構により回復される。

【０００５】この発明は、アーク接触子のレベルにおけ
る接触子圧力は、電流がアーク接触子を介して分岐され
た短時間にのみ有用であるという観察に基づいている。
主接触子が閉鎖されている間は、あるいは閉鎖されると
直ちに、電流はこの主接触子を介して流れ、アーク接触
子は何ら反発作用を受けない。そこでこの発明の目的
は、遮断器の操作に必要なエネルギー、そしてアーク接
触子圧縮スプリングの圧縮エネルギーを、可能な限り減
少させることである。また、遮断器が閉じられている時
の接触子圧力を減少し、したがって、通常は樹脂で形成
された包囲体に作用する広力およびクリープの危険を減
少させることも、その目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の遮断器の特徴
は、可動アーク接触子操作機構が伸縮自在リンクを備
え、これが、主接触子前のアーク接触子の閉鎖および主
接触子に続くアーク接触子の開放により付与される過剰
移動に対応する、限定された移動量を有すること、そし
て前記スプリングが予圧縮状態で前記伸縮自在にリンク
に挿入されること、そして前記機構が、遮断器の閉鎖過
程で、前記スプリングの圧縮力を増大し、続いて閉鎖移
動の終了時にこの圧縮力を減少させ、また遮断器の開放
過程において、スプリングの圧縮力を増大し、続いてこ
の圧縮力を減少し、アーク接触子を切離すようになって
いることである。

【０００７】スプリングは電気力学的反発力に耐えるの
に要する力で予圧縮されており、この力はアーク接触子
が当接すると直ちに有効になる。スプリングの追加圧縮
移動量は小さくすることができるとともに、この追加移
動中に主接触子の開閉を行なう機構により決定される。
スプリングに蓄えられるポテンシャルエネルギー、した
がって機構により供給されるエネルギーは著しく減少さ
れ、またこの機構は、可動接触子を単純に移動するよう
に設計することができる。したがって全体的な操作が単
純化される。接触子圧力は、電流がアーク接触子に分路
される短時間中のみ作用される。

【０００８】この発明の開発により、アーク接触子の閉
鎖が行なわれる時、デッドポイント位置へほぼ移動する
トグルにより、可動アーク接触子が操作される。こうし
て、スプリングの追加圧縮がデッドポイント付近で行な
われ、この追加圧縮に必要なトルクは比較的小さい。こ
の構成によりさらに、閉鎖位置においてアーク接触子の
限定された移動が可能にされると共に、別のクランクに
より作動される主接触はその移動を係属する。伸縮自在
リンクがトグルを形成するクランクにおいて、ロッドの
関節結合部のレベルに配置され、かつアーク接触子圧力
を供給する圧縮スプリングがこの伸縮自在リンクのレベ
ルに配置されることか有利である。遮断器の閉位置にお
いて、トグルがデッドポイントを少し越えて接触子圧力
を減少させた状態で、アーク接点は閉鎖され得るが、ト
グルのデッドポイントを通過させることにより、アーク
接触子を少し再開放することも可能である。この通過移
動量は、開放操作が行なわれる時、主接触子の切離前に
アーク接触子の閉鎖を確実にするため、当然小さくしな
ければならない。

【０００９】この発明は小作動エネルギーを必要とする
すべての遮断装置、すなわち自動膨張および／またはア
ーク回転によるガス自己ブラスト装置、および真空遮断
装置に適用できる。前述米国特許出願第０７／６６８１
６２号明細書に記載されるように、真空または自動膨張
カートリッジが高絶縁（誘電）性ガス、たとえば６弗化
硫黄を満たされた密封包囲体に収容され、この包囲体内
に、このカートリッジに隣接して主接触子および可動接
触子操作ハンドルが収容される。主接触子を含む主回路
は、アーク接触子を含む分路回路に並列に、かつ続いて
配置されると共に、可動主接触子が、アーク接触子操作
ハンドルに固定的に取付けられたクランクに連結された
旋動接触子とされることが有利である。

【００１０】この発明が低操作エネルギーを必要とする
他の遮断装置に適用できることは、明らかであろう。

【００１１】

【実施例】別の利点および特徴は、非限定例として例示
され、かつ図示される例示実施例の説明から明らかにな
るであろう。

【００１２】図において、中圧遮断器は密閉包囲体また
はケーシング１０に収容され、その金属または絶縁壁１
２はガス絶縁装置または部分から、あるいは遮断器の電
極ユニットまたは３極ユニットから構成できる。図示の
電極ユニットは２つのブッシング１１，１３を備え、そ
の包囲体１０の内部の端部はそれぞれ固定主接触子１
４，およびスピンドル１６に旋動自在に取付けられた可
動主接触子１５の支持体として構成される。包囲体１０
内部に、固定および可動アーク接触子１８，１９を含む
封入部１７が設けられる。アーク接触子１８，１９と導
線２０により、それぞれブッシング１１，１３に電気的
に接続され、開位置において、アーク接触子１８，１９
は主接触子１４，１５に分路を形成する。図１，３に示
す封入体１７は、自己消弧膨張および１またはアーク回
転による消弧装置のアークシュートを構成する。封入体
１７はチューブ状可動接触子１９を介して包囲体１０の
内部に連通し、この組立体は６弗化硫黄を満たされてい
る。

【００１３】回転作動シャフト２１が壁１２を通過し
て、その内端部で２重クランク２２，２３に接触してい
る。クランク２２はロッド２５により可動主接触子１５
に連結され、またクランク２３は移動デッド部を有する
クランク２６からなるロッド２５により、可動アーク接
触子１９に連結される。この移動デッド部を有するリン
ク２６はクランク２３に設けらる長開口２７で形成さ
れ、クランクピン２８が開口２７に摺動自在に取付けら
れ、ロッド２５により支持される。クランク２３および
クランクピン２８間に取付けられた圧縮スプリング２９
がクランクピン２８を、開口２７の作動シャフト２１の
反対側の底部方向に偏倚する。

【００１４】固定アーク接触子１８に関連して、アーク
接触子１８，１９間に生じるアークの回転による磁気吹
消しコイル３０が関連配置される。圧縮スプリング２９
は、遮断されるべき電流がそこを流れる閉位置の当接ア
ーク接触子１８，１９間に生じる、電気力学的反発力に
対応する値で予圧縮されている。図１に示す開位置にお
いて、主接触子１４，１５およびアーク接触子１８，１
９は切離されている。遮断器の閉鎖は図における２重ク
ランク２２，２３の時計方向回転により達成され、この
回転により主接触子１５の旋動および可動アーク接触子
１９の摺動が生じる。

【００１５】この機構は、主接触子１４，１５の閉鎖直
前にアーク接触子１８，１９が閉じ、主接触子に形成さ
れるスパークまたはアークを防止するように構成され
る。アーク接触子１８，１９の閉鎖は、クランク２３お
よびロッド２５により形成されるトグルの整合直前に、
クランクピン２７が位置２７′に到達する瞬間に行なわ
れる。２重クランク２２，２３の継続回転過程で可動ア
ーク接触子１９は、固定アーク接触子１８との当接にあ
たり不動状態に維持されるが、クランクピン２８は圧縮
スプリング２９に抗して開口２７内を摺動し、図２に示
すデッドポイントを通過する時、開口２７の他端部に到
着する。この位置において、主接触子１４，１５は逆に
閉鎖されており、クランク２２，２３の継続回転によ
り、一方で主接触子１４，１５の完全閉鎖がもたらさ
れ、他方でデッドポイントが通過されて、開口２７内で
クランクピン２８が逆摺動し、それに続き可動アーク接
触子１９が下方に摺動する。図３に示す遮断器の開位置
においてアーク接触子１８，１９は切離され、すべての
電流が主接触子１４，１５を介して流れる。

【００１６】長開口２７の長さは、主接触子１４，１５
の直前に図４に示すようにアーク接触子１８，１９を閉
じ、かつ主接触子１４，１５の閉鎖が確定するまで、こ
れらアーク接触子１８，１９を閉状態に保持するのに十
分な長さにされる。図示の実施例において、アーク接触
子１８，１９は遮断器の閉位置において少し再開放状態
にあるが、このような再開放は絶対必要であるというも
のではなく、遮断器の閉位置において、アーク接触子１
８，１９を当接状態に置くものと考えられる。閉作動は
操作シャフト２１の逆回転により開始され、それにより
最初に、アーク接触子１８，１９が最閉鎖し、トグル２
３，２５のデッドポイントが通過される。図２に示すこ
の中間位置において、主接触子１４，１５は未だ閉じら
れているのに対し、クランクピン２８は開口２７の他端
部へ移動される。シャフト２１が継続回転すると、引続
いて主接触子１４，１５が切離され、開口２７により構
成される移動デッド部が吸収されているからアーク接触
子１８，１９が開放される。

【００１７】図４は主接触子１４，１５およびアーク接
触子１８，１９の開閉サイクルを示すが、これは当該技
術者にとっては良く知られているものである。主接触子
１４，１５はアークを形成しないで開放され、電流はア
ーク接触子１８，１９を有する分岐回路にスイッチされ
る。電流がスイッチされると直ちに、圧縮スプリング２
９により補償される電気力学的反発力を受け、これは主
接触子１４，１５の再衝突の可能性があるアーク接触子
１８，１９の厄介ないかなる開放も防止する。

【００１８】長開口２７内のクランクピン２８の移動量
は、予圧縮スプリング２９の圧縮力を顕著に変更しない
ように十分に小さく、またこの移動に必要なエネルギー
は比較的小さい。同様に、デッドポイント通過後にスプ
リング２９により機構に復帰されるエネルギーも、小さ
い。

【００１９】予圧縮スプリング２９はトグル２３，２５
のデッドポイント付近でのみ作動し、それから操作シャ
フト２１に得られるトルクは、したがって小さい。移動
デッド部２７，２８および予圧縮スプリング２９が別位
置、たとえば可動接触子１９またはロッド２５のレベル
に配置できることは明らかである。この機構は可動接触
子１５，１９を単純に駆動し、そうするためにこれは、
摩擦力に打勝つだけで良い。この発明の予圧縮スプリン
グの利用が、低操作エネルギーの遮断装置を用いる、た
とえば自動膨張または真空遮断タイプの遮断器にとって
特に有利であることが、容易に理解できるであろう。

【００２０】図５は真空遮断器への適用例を示し、同一
引用数字は図１〜３に示すものと同一または類似部品を
示している。封入体またはカートリッジ１７は当該技術
者にとって良く知られているように、真空中で密閉され
ており、また他の要素は前述のものと同一である。

【図面の簡単な説明】

【図１】開位置におけるこの発明の自己消弧膨張遮断器
の概略軸方向断面図。

【図２】それぞれ閉鎖過程および閉位置における遮断器
を示す、図１と同様の概略軸方向断面図。

【図３】それぞれ閉鎖過程および閉位置における遮断器
を示す、図１と同様の概略軸方向断面図。

【図４】図１の遮断器の接触子の開閉サイクルを示す説
明図。

【図５】真空遮断器示す図１と同様の概略軸方向断面
図。

【符号の説明】 １０ 密封包囲体 １４，１５ 主接触子 １８，１９ アーク接触子 ２７，２８ 伸縮自在リンク ２９ スプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 プテ、マルカン フランス国サン、テイスミエ、サン、ナゼ ール、レ、ゼム（番地なし)

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高絶縁性ガスを満たした長シール包囲体
   （１０）、一対のアーク接触子（１８，１９）であっ
   て、その可動接触子が長手方向に摺動するように取付け
   られると共に、アーク接触子（１８，１９）が切離され
   る開位置と、アーク接触子が当接する閉位置とを占める
   ことができる前記アーク接触子（１８，１９）、一方が
   可動にされた一対の主接触子（１４，１５）、操作機構
   であって、それ自体に接続される可動主接触子（１５）
   および可動アーク接触子（１９）を移動するのに必要な
   エネルギーにほぼ対応する操作エネルギーを有する操作
   機構を備え、前記操作機構が、主接触子（１４，１５）
   の前にアーク接触子（１８，１９）を閉鎖し、かつアー
   ク接触子の前に主接触子を開放するようにされ、かつ電
   流により生じるアーク接触子（１８，１９）の電気力学
   的反発力に対応する力を有するアーク接触子圧力スプリ
   ング（２９）を備ている小作動エネルギーによる中電圧
   遮断器において、可動アーク接触子（１９）の操作機構
   が、主接触子の前に閉鎖し、かつ主接触子に引続いて開
   放するアーク接触子（１８，１９）により付与される過
   剰移動量に対応する、限定された移動量を有する伸縮自
   在なリンク（２７，２８）を備え、前記スプリング（２
   ９）が予圧縮状態で前記伸縮自在なリンク（２７，２
   ８）に挿入され、かつ前記機構が、遮断器の閉鎖過程で
   前記スプリング（２９）の圧縮力を増大し、引続き閉鎖
   移動の終了時点で前記圧縮力を減少させ、かつ遮断器の
   開放過程ではスプリングの圧縮力を増大し、引続き前記
   圧縮力を減少させると共にアーク接触子（１８，１９）
   を切離させるようになされている遮断器。
2. 【請求項２】前記機構がトグル（２３，２５）を備え、
   前記トグルが第１クランク（２３）およびロッド（２
   ５）からなると共に、前記可動アーク接触子（１９）に
   接続されており、かつアーク接触子（１８，１９）の閉
   位置において、前記トグルがデッドポイント付近に存す
   る、請求項１記載の遮断器。
3. 【請求項３】ロッド（２５）および第１クランク（２
   ３）間に関節結合されたクランクピン（２８）、および
   アーク接触子（１８，１９）の閉位置において、ほぼ可
   動アーク接触子（１９）に整合して延びると共に、前記
   クランクピン（２８）が収容される長開口（２７）を備
   え、前記スプリング（２８）が前記クランクピン（２
   ８）を、前記トグルの伸長位置において、開口（２７）
   の底部方向に偏倚するようにされた、請求項２記載の遮
   断器。
4. 【請求項４】開口（２７）が第１クランク（２３）に配
   置され、かつ予圧縮スプリング（２９）がクランクピン
   （２８）および第１クランク（２３）間に挿入配置され
   ている、請求項３記載の遮断器。
5. 【請求項５】一対のアーク接触子（１８，１９）が収容
   された膨張室（１７）を備え、前記膨張室（１７）が前
   記包囲体（１０）内に配置され、少なくとも一方の前記
   アーク接触子（１９）がチューブ状を有すると共に、前
   記室（１７）を包囲体（１０）に連通させている、請求
   項１記載の遮断器。
6. 【請求項６】前記アーク接触子（１８，１９）に関連し
   て磁気アーク回転吹消しコイル（３０）を備える、請求
   項５記載の遮断器。
7. 【請求項７】一対のアーク接触子（１８，１９）が収容
   された真空カートリッジ（１７）を備え、前記真空カー
   トリッジ（１７）が前記包囲体（１０）内に配置されて
   いる、請求項１記載の遮断器。
8. 【請求項８】主接触子（１４，１５）が、第１クランク
   （２３）に固定的に取付けられた第２クランク（２２）
   に対し、ロッド（２４）により連結された旋動主接触子
   （１５）を備える。請求項１記載の遮断器。
9. 【請求項９】主接触子（１４，１５）の閉位置におい
   て、アーク接触子（１８，１９）が少し再開放した位置
   にある、請求項１記載の遮断器。
10. 【請求項１０】前記トグル（２３，２５）が遮断器が閉
    鎖される時、デッドポイントを通過する位置にある、請
    求項２記載の遮断器。