JPH0719512B2

JPH0719512B2 - 真空インタラプタ

Info

Publication number: JPH0719512B2
Application number: JP16157486A
Authority: JP
Inventors: 泰司野田; 佳行柏木
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1986-07-09
Filing date: 1986-07-09
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPS6319719A

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野本発明は、真空インタラプタに係り、特にアークに対し
て平行な軸方向磁界を印加する手段を備えた真空インタ
ラプタに関する。

B.発明の概要この発明は、接触部とアーク拡散部とからなる笠形円板
状の電極を設け、アークに対して軸方向磁界を印加する
手段を備えた真空インタラプタにおいて、各電極の対向面を閃絡確率の低い材料からなる薄板で形
成し、対向面以外の部分を低導電率の材料で形成するこ
とにより、再点弧の確率が極めて低く、高電圧、大電流のしや断能
力に優れ、多頻度開閉を行うことができるようにしたも
のである。

C.従来の技術近年、アークにこれと平行な軸方向磁界を印加すること
により、アークを電極面上に分散せしめてその局部的な
集中を防止し、もつて電極の過度の溶融を防ぐことによ
りしや断性能の向上を図つた、いわゆる縦磁界印加方式
の真空インタラプタが知られている。

従来、かかる真空インタラプタは、例えば特開昭60−50
828号公報や特開昭60−74316号公報に開示されており、
第２図に示すように、真空容器１内にその軸線上に位置
せしめて１対の電極棒2,2を相対的に接近離反自在に導
入し、各電極棒２の内端部に笠形円板状の対をなす電極
3,3を絶縁スペーサを介在せしめて固着し、各電極棒２
と電極３とを、電極３の背部に配設されかつ電極棒２に
流れる軸方向（第２図において上下方向）の電流を電極
棒２を中心とするループ電流に変更して縦磁界を発生す
る磁界発生部材であるコイル4,4により接続して概略構
成されている。

すなわち、真空容器１は、ガラスまたはセラミツクスか
らなる円筒状の１本の絶縁筒5,5を両端に固着したFe−N
i−Co合金、またはFe−Ni合金等からなる薄肉円環状の
封着金具6,6・・・の一方を介し接合して１本の絶縁筒
とするとともに、その両開口端を他方の封着金具6,6を
介し円板状の金属端板7,7により閉塞し、かつ内部を高
真空（たとえば6.665mpa以下の圧力）に排気して形成さ
れている。そして、真空容器１内には、前記各電極棒２
がそれぞれの金属端板７の中央から真空容器１の気密性
を保持して相対的に接近離反自在に導入されている。

なお、一方（第２図において上方）の電極棒２は、一方
の金属端板７に気密に挿着されているものであり、他方
の電極棒２は、金属ベローズ８を介し真空容器１の気密
性を保持して他方の金属端板７を軸方向へ移動自在に挿
通されているものである。また、第２図において９およ
び10は軸シールドおよびベローズシールド、11は主シー
ルド、12は補助シールドである。

前記各電極棒２の内端部には、第３図および第４図に示
すように、Cuの如く高導電率の材料からなるとともに、
電極棒２の直径より適宜大径の円板状の取付ベース4a
と、取付ベース4aの外周の相対する位置から半径方向
（第３図において左右方向）外方へ延在する２本のアー
ム4bと、各アーム4bの端部から取付ベース4aを中心とし
同一方向へ円弧状に彎曲した円弧部4cとからなる1/2分
流タイプのコイル４が、取付ベース4aの一方（第３図に
おいて下方）の面に形成した凹部13を介しろう付により
固着されている。

そして、コイル４は、電極棒２の内端外周にろう付によ
り嵌着したリング状の取付部14aと、取付部14aの外周か
ら半径方向外方へ放射状に延伸した複数の支持腕14b
と、各支持腕14bの端部を連結するリング状の支持部14c
とからなるコイル補強体14とろう付されてで補強されて
いる。

なお、コイル補強体14は、ステンレス鋼の如く機械的強
度大にしてかつ低導電率の材料からなるものである。

前記コイル４の取付ベース4aの他方の面には、円形の凹
部15が設けられており、この凹部15には、ステンレス鋼
またはインコネルの如く機械的強度大にしてかつ低導電
率の材料により短円筒状に形成した絶縁スペーサ16が、
その一端に形成した小径フランジ16aを介しろう付によ
り固着されている。そして、絶縁スペーサ16の他端に形
成した大径フランジ16bには、この大径フランジ16bより
適宜大径にしてかつ絶縁スペーサ16の内径とほぼ同径の
透孔を有する円輪板状の取付ベース17aと、取付ベース1
7aの外周の相対する位置から半径方向外号公方へ延在し
た２本のアーム17bと、各アーム17bの端部からコイル４
の円弧部4cとほぼ等しい曲率半径にしてかつこれとは逆
の同一方向へ適宜の長さで円弧状に彎曲した円弧部17c
とからなり、銅の如く高導電率の材料により形成された
補助コイル17が、取付ベース17aの一方（第３図におい
て下方）の面に設けた係合段部18を介しろう付により固
着されている。そして、補助コイル17とコイル４とは、
補助コイル17の各円弧部17cの端部に設けた凹部19に一
端を固着し、かつ他端をコイル４の各円弧部4cの端部に
設けた透孔21に挿着した軸方向の通電ピン20を介し電気
的に接続されている。

前記補助コイル17には、コイル４の直径とほぼ同径に形
成した前記電極３が、背面中央に設けた凹部22を介しろ
う付により取付ベース17aと接合されるとともに、背面
を介しろう付により各アーム17bおよび円弧部17cと接合
されている。電極３は、対向面（第３図において上面）
中央に円形の凹部23を設けかつ周辺に近づくにつれて漸
次薄肉となる笠形円板状に形成されたアーク拡散部3a
と、対向面に平坦な円形の接触面を有するとともに周辺
に近づくにつれて漸次薄肉となる笠形円板状に形成され
かつアーク拡散部3aの凹部23にろう付により固着された
接触部3bとからなり、全体として笠形円板状に設けられ
ている。

前記電極３のアーク拡散部3aは、オーステナイト系ステ
ンレス鋼（例えばSuS304,316L等）30〜70重量％およびC
u30〜70重量％からなる複合金属、またはCu20〜70重量
％，クロムCr5〜40重量％および鉄Fe5〜40重量％からな
る複合金属により形成されている。また、接触部3bは、
Cu20〜70重量％,Cr5〜70重量％およびモリブデンMo5〜7
0重量％からなる複合金属により形成されている。

D.発明が解決しようとする問題点上記従来の真空インタラプタは、優れたしや断性能を有
し、特に事故大電流しや断に優れ、高耐電圧特性を示
す。

ところが、この真空インタラプタをコンデンサ開閉用と
して使用したところ、再点孤の発生が見られた。コンデ
ンサ開閉の場合は、通常の負荷開閉と異なり、開極時に
系統電圧の２倍の電圧が極間にかかり、また投入時には
系統電流の５倍程度の瞬時大電流（ラツシユカレント）
が流れる。コンデンサ開閉において、電圧，電流の各値
は系統事故時の回路しや断の場合に比較して小さい（負
荷開閉よりは大きい）が、一万回以上確実に開閉しなけ
れば、コンデンサ回路を破壊させてしまう虞れがある。

E.問題点を解決するための手段上記従来の問題点を解決するために、本発明は、真空容
器内に一対のリード棒を相対的に接近離反自在に導入す
るとともに、各リード棒の内端部に接触部とアーク拡散
部とからなる笠形円板状の電極を固着し、アークに対し
てこれと平行な軸方向磁界を印加する磁界発生部材を備
えてなる真空インタラプタにおいて、前記各電極の対向
面を銅20〜80重量％，クロム５〜70重量％およびモリブ
デン５〜70重量％で導電率が40〜70％の複合金属からな
る薄板で形成するとともに、電極の対向面以外の部分を
導電率が40％未満の材料で形成した。

また、薄板における接触部表面の直径より接触部裏面の
直径を大きくし、さらに薄板におけるアーク拡散部の表
面と裏面とを平行にして、その表面および裏面が接触部
平面となす傾斜角を等しくした。これにより、アーク拡
散部における薄板の板厚は、接触部における薄板の板厚
より薄くかつ均一になつている。

本発明において、電極の対向面を形成する薄板の材料が
Cuが20重量％未満の場合には、導電率が低下し接触抵抗
が著しく大きくなり、80重量％を超えると、溶着力およ
びさい断値が著しく大きくなりしかも絶縁耐力が著しく
低下した。また、Crが５重量％未満の場合には、絶縁耐
力が著しく低下し、70重量％を越えると、導電率および
機械的強度が著しく低下した。さらに、Moが５重量％未
満の場合には、絶縁耐力が著しく低下し、70重量％を越
えると、機械的強度の低下が著しく、そのうえさい断値
が著しく大きくなつた。そして、電極対向面を形成する
薄板の材料の導電率（IACS％）が、40％未満の場合に
は、接触抵抗が大きくなり、70％を越えると、うず電流
が発生して磁束密度が著しく低下した。

また、薄板における接触部の板厚は、４〜2mmが好まし
く、4mmを越えるとうず電流の増加が著しくなつてしや
断性能が低下してしまい、2mm未満であると多頻度開閉
によるエロージヨンに対応できない。さらに、薄板にお
けるアーク拡散部の板厚は、2mm以下が好ましく、2mmを
越えるとうず電流が増加してしや断性能が低下してしま
う。

一方、電極における対向面以外の部分の材料が、40％を
越える導電率を有していると、うず電流が発生して縦磁
界による効果を減衰させてしまい、大電流しや断ができ
なくなる。ここに、うず電流の防止と通電電流の容量を
考慮すると、導電率は４〜10％が望ましく、アーク拡散
部下での板厚は5mm以下が良好な結果を示し、接触部下
での板厚はできるだけ薄い方が良い。なお、導電率が40
％以下の材料としては、例えばステンレス鋼、Cu30〜70
重量％およびステンレス鋼30〜70重量％からなる複合金
属またはCu20〜70重量％,Cr5〜40重量％およびFe5〜40
重量％からなる複合金属等がある。

また、薄板における接触部表面とアーク拡散部表面との
なす角度が２〜10°であると優れたしや断性能を示し、
特に上記角度が３〜５°であると最も良好である。

F.作用上記構成の真空インタラプタによれば、コンデンサ開閉
用として使用しても、投入時のラツシユカレントによる
耐電圧低下が少なく、多頻度開閉が可能で、しかも大電
流をしや断することができる。

G.実施例以下、本発明を第１図に示す一実施例に基づき詳細に説
明する。なお、第１図において従来と同一部分について
は第４図と同一符号をもつて示し、説明を省略する。

第１図は本発明の一実施例における電極を示すもので、
補助コイル17には、コイル４の直径とほぼ同径（外径80
mm）に形成した笠形円板状の電極30が、その背面中央に
設けた凹部31を介しろう付けによりベース17aと接合さ
れるとともに、背面を介しろう付けにより各アーム17b
および円弧部17cと接合されている。電極30の対向面
は、Cu60重量％,Mo30重量％およびCr10重量％で導電率
（IACS％）が50〜60％の複合金属からなる笠形円板状の
薄板32で形成されている。すなわち、薄板32の中央部に
は、外径30mmの円板状にして対向面電極と接離自在の接
触部33が設けられており、接触部33より径大の部分は、
接触部33表面とのなす角度が５°に設けられた傾斜面の
アーク拡散部34となつている。

また、薄板32における接触部33表面の直径D₁より接触部
33裏面の直径D₂の方が大きく形成され、かつ薄板32にお
けるアーク拡散部34の裏面と裏面とは平行に形成されて
いる。したがつて、アーク拡散部34における薄板32の板
厚t₂は、接触部33における薄板32の板厚t₁より薄くして
かつ均一に形成されている。

本実施例において、接触部33における薄板32の板厚t₁は
2.5mm、アーク拡散部34における薄板32の板厚t₂は2mmに
それぞれ形成されている。さらに、絶縁スペーサ16の大
径フランジ16bの径D₃と、薄板32における接触部33表面
の直径D₁とは、D₁≦D₃となるように形成されている。D₁
≦D₃としたのは、機械的補強のためで、接触部33に力を
作用させるのは大径フランジ16bだからである。

一方、電極30の対向面以外（薄板32以外）の部分である
背面部35は、導電率（IACS％）が７％の40Cu−20Cr−40
Feにより形成されている。薄板32と背面部35とは、ろう
付接合するか、またはCuを除いた成分で薄板32と背面部
35とを形成するスケルトンを作り、両者を重ね合せ、一
括してCuを溶浸して製作する。

上記構成の電極を第２図に示す真空インタラプタに適用
し、その真空インタラプタをコンデンサ開閉用として回
路に組込み、閃絡確率を調べた。その結果を次表に示
す。

試験方法は、66kV−60MVAのコンデンサ容量の開閉条件
と等価となるようにした。投入条件は、予めコンデンサ
に直流電圧54kVr.m.sを充電し、LC振動により3700Aピー
ク,200サイクルの電流を流した。一方、しや断は、50サ
イクル電源電圧50kVr.m.s.,電流520Aの進相電流とし、
この条件で投入しや断を多数回繰り返した。また極間ギ
ヤツプは15mm,投入スピードは1m/sec,しや断スピードは
2m/secである。

また、大電流しや断能力についても、次表中に併記し
た。しや断条件は、定格電圧72kV（再起電圧123kV）、
しや断速度3.5m/sとしたなお、比較のために、第３図に示す従来の電極をもつた
真空インタラプタ（従来例１）および第１図に示す電極
構造であつて薄板32と背面部35とが全て60Cu−30Mo−10
Crの複合金属で形成した電極をもつた真空インタラプタ
（従来例２）についても、上記実施例のものと同一の試
験条件で閃絡確率および大電流しや断能力を調べ、その
結果を次表中に示した。

上記表から判るように、実施例によるものは、従来例１
のものに比較して著しく閃絡確率が低くなり、再点孤の
発生がほとんどなくなつた。すなわち、実施例の真空イ
ンタラプタは、コンデンサ開閉用として最適である。

また、実施例の真空インタラプタは、従来例１の電極構
造による真空インタラプタと同様のしや断性能を示し
た。

H.発明の効果以上のように本発明の真空インタラプタによれば、笠形
円板状の電極の対向面を閃絡確率の低い材料からなる薄
板で形成するとともに、対向面以外の部分を低導電率に
して機械的強度の十分な材料で形成し、アーク拡散部に
おける薄板の板厚を接触部における薄板の板厚より薄く
してかつ均一に形成しているので、再点孤の確率が極め
て低く、多頻度開閉も可能であつてコンデンサ開閉用と
して最適であるうえに、通常の真空インタラプタとして
の高電圧，大電流しや断能力にも優れた特性を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空インタラプタの一実施例における
電極の縦断正面図、第２図は従来の真空インタラプタの
縦断正面図、第３図は第２図における電極の縦断正面
図、第４図は第３図に示す電極の分解斜視図である。１……真空容器、２……電極棒、４……コイル（磁界発
生部材）、30……電極、32……薄板、33……接触部、34
……アーク拡散部、35……背面部（対向面以外の部
分）、D1……接触部表面の直径、D2……接触部裏面の直
径、t1……接触部における薄板の板厚、t2……アーク拡
散部における薄板の板厚。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内に一対のリード棒を相対的に接
近離反自在に導入するとともに、各リード棒の内端部に
接触部とアーク拡散部とからなる笠形円板状の電極を固
着し、アークに対してこれと平行な軸方向磁界を印加す
る磁界発生部材を備えてなる真空インタラプタにおい
て、前記各電極の対向面を銅20〜80重量％，クロム５〜70重
量％およびモリブデン５〜70重量％で導電率が40〜70％
の複合金属からなる薄板で形成するとともに、電極の対
向面以外の部分を導電率が40％未満の材料で形成し、薄
板における接触部表面の直径より接触部裏面の直径を大
きくしかつ薄板におけるアーク拡散部の表面と裏面とを
平行にして、アーク拡散部における薄板の板厚を接触部
における薄板の板厚より薄くしてかつ均一に形成したこ
とを特徴とする真空インタラプタ。