JPH09503090A - 消弧装置を備えた電力遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電力遮断器は、開閉接触子装置（３）、消弧装置（４）及び流路（１９）を備えた極ユニット（１）を有する。消弧装置（４）から流出する遮断ガスは流路（１９）に受け入れられ、冷却後消弧装置（４）と反対側の開閉接触子装置（３）の側に導かれる。遮断器の全体のガス空間は実質的に閉塞されている。流路（１９）は弁装置（２７）及び消イオン化装置（２４）を含むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 消弧装置を備えた電力遮断器 この発明は、 固定接触子及び可動接触子を有する開閉接触子装置、 この開閉接触子装置を閉成及び開放するための駆動装置、 開閉接触子装置並びにこれと他の電流回路とを接続する接続導体を収納する絶縁 物ケース、 消弧板を有し、接触子側の入口開口と、接触子と反対側の出口開口とを備えた消 弧装置、及び この出口開口に続いて配置され、消弧装置から流出した遮断ガスをさらに冷却す るために利用される空間 を備えた電力遮断器に関する。 この種の電力遮断器はドイツ連邦共和国特許第１６１９４６３号明細書により 公知である。この遮断器においては、消弧板或いは遮断ガスが吹出口を通して外 部に達する前に通過する濾過器を有している付加的な空間が可動接触子の開閉運 動の方向に消弧装置に接して配置されている。しかし、この手段により遮断器の 吹消し空間が縮小されるだけで、遮断容量の増大はこの遮断器の開発目標ではな い。 またドイツ連邦共和国特許出願公告第１１８５２６９号明細書による消弧板を 備えた開閉器においては、消弧装置内部の圧力平衡によってアークの延長及び消 弧装置におけるアークの運動を加速し、これにより遮断容量を高めることが公知 である。このため消弧室は消弧板に対して直角方向に延びる絶縁板によって区切 られ、遮断アークの走行のために設けられる中央の空間と消弧装置の壁によって 境界される両側の２つの空間とが形成されている。この両側の空間では空気が接 触子装置の方向にアークの後ろ側の負圧領域に流入し、これにより圧力不平衡及 び逆弧の危険を少なくしている。 このドイツ連邦共和国特許出願公告第１１８５２６９号明細書による開閉器は その構造様式により回路保護遮断器に属し、その遮断容量は建屋設備において最 終負荷に引き回される配線を過負荷或いは短絡による障害から防ぐために合わせ られている。これに対して電力遮断器は、公共の電力供給の全配電地域の給電点 或いは大型の産業設備において発生するような、一桁以上も大きい短絡電力を制 御しなければならない。従って、回路保護遮断器と電力遮断器とでは同様な物理 的法則性があるにも係わらず、電力遮断器は回路保護遮断器を単に数倍大きくし たものではない。むしろ上記のような遮断器の種類の各々はそれぞれ独自の発展 をとげている。従ってある遮断器の型において遮断容量にとって好ましいとされ ている手段は、他の遮断器の型に直ちに良い結果をもって転用できるというもの ではない。例えば前記ドイツ特許出願公告第１１８５２６９号明細書に記載され ているように、特に開閉接触子の近くにおいて消弧室に絶縁物の隔壁を設置する ことは、コンパクトな構造にも係わらず発生する最高遮断電力に対して設定され なければならないこのような電力遮断器においてはその高温及び高圧を考慮する と問題の解決になるとは思われない。 それにも係わらず、消弧装置における圧力平衡によって遮断アークをより速く 走らせようとする原理は有益であるように思われる。この発明の課題は、前記の 圧力平衡の原理を冒頭記載の種類の電力遮断器に適用し得るようにすることにあ る。 この課題は、この発明によれば、前述の付加的な空間が遮断ガスを消弧装置の 入口開口とは反対側の接触子の側に導く流路として形成されるとともに、開閉接 触子装置を収納する絶縁物ケース、消弧装置及び流路が遮断器の外部に対して実 質的に閉塞されたガス空間を形成することによって解決される。 この発明による電力遮断器は、その得られる遮断電力が大きいという特徴を有 するだけでなく、遮断ガスが外部に放出されることがないので接地された構造部 分に対して何らの間隔をとる必要もない。流路は消弧装置の並列空間として中間 隔壁によって形成されるのではなく、それ自体公知の付加的な空間を特別に構成 することにより形成されるので、求められる最高遮断電力にまで適用される電力 遮断器の構造形態が得られる。この構成は、大きな遮断容量が要求されるとき主 として適用される、垂直に配置されたレバー型接触子装置を備えた電力遮断器に 特に好適である。 この特別の流路は、消弧装置の出口から開閉接触子装置への流体技術的なフィ ードバック回路を作るという主たる責務の他に、さらに遮断容量を高めるかもし くは電力遮断器の適用範囲を広げるのに適した他の特徴をも備える。特に流路内 には遮断ガスをさらに消イオン化する装置が配置される。この装置は、それ自体 公知のように、孔明き板、金網或いはできるだけ小さい流れ抵抗で遮断ガスを冷 却しかつ電荷キャリアを中性化するのに適した同様な手段を含むことができる。 さらに流路には、消弧装置の入口開口と反対側の接触子の側に遮断ガスの流れの 方向に有効な弁を配置することができる。それ故この弁は、流れがまだ発生して ない限り、そして接触子において遮断アークの点弧の際に圧力波が生じる場合に 、流路を閉塞したままである。それ故弁は、一方の側に作用する圧力波部分を遮 断アークを消弧装置の方向に駆動するのに利用できるように作用する。好ましく は弁は遮断ガスによって開放され、重力の作用で閉鎖位置に復帰するフラップ弁 として形成される。 流路における遮断ガスの流れの強さはその都度遮断される電流の大きさに関係 する。この現象は、特に電流制限用の遮断器を速やかに釈放するために利用され る。このためにこの発明のさらに異なる構成によれば、特定の強さのガス流が発 生したとき接触子を開放させる方向に駆動装置を操作する可動操作機構が流路に 配置される。例えばこの操作機構は電力遮断器の開閉鎖錠装置の操作軸と結合さ れる。 一般的に上述の型の電力遮断器は、遮断アークの熱的駆動を考慮した構成をと っている。消弧装置が開閉接触子装置の上部に配置されるこの種の電力遮断器の 構成によれば、消弧装置に続いている流路の第一の部分が可動接触子の開閉運動 の方向において消弧装置の前に配置され、流路の他の部分は開閉接触子装置の前 に置かれ、流路の第一の部分に面一に移行するように配置されている。その場合 消弧装置の出口開口には遮断ガスを流路の方向に転向させるガス案内片が設けら れ、流路は接触子装置をほぼ円弧状に包むような形状を持っている。これにより 流れの損失は少なくなり、流路の断面を比較的小さくすることができる。 上述の型の電力遮断器の構造においては、かなりの機械的強度を持ち、寸法の 正確なかつ比較的大きな成形部品を作ることが重要である。この要求には開閉接 触子装置、消弧装置及び流路を収納するために設定された共通の絶縁物ケースを 設け、消弧装置及び流路の第一の部分が前記絶縁物ケースの中に嵌めこまれる別 の共通の消弧室ケースを備えることにより対処される。 開閉接触子装置及び消弧装置に対する流路の相対位置関係に関して有利な構成 は、流路が開閉接触子装置の可動接触子の開閉運動の面に関して消弧装置の傍ら にもしくは開閉接触子装置の傍らに配置されることにある。流路のための所要空 間はこのような構成においては遮断器の奥行きにおいて影響しない。 しかしまた流路は消弧装置及び開閉接触子装置の側方に設けることもできる。 このことは、この発明による遮断器の有利な構成によれば、多極電力遮断器の各 極がほぼ非対称のＨに相当する断面形状を備えた極支持体を有し、極支持体を閉 塞する壁部分とＨ形の中央渡り部とによってそれぞれ開閉接触子装置を収納する 大きい空間と流路の少なくとも一部分を形成する小さい方の空間とが形成される ことにより行われる。しかしながら極支持体は、開閉接触子装置及び消弧装置の 共通の高さに相当するより低い高さに設定される。例えば消弧装置及び流路の第 一の部分は極支持体に載置された共通の消弧室ケースに収納される。 以下にこの発明を図に示された実施例を参照して詳細に説明する。 図１は第一の実施例として絶縁物ケースを備えた低圧遮断器を部分的に側断面 で示す。 図２には図１による極ユニットを図１における矢印IIの方向に部分的に切断し て示す。 図３は３極の低圧遮断器の極ユニットを概略的に示す。 図４には図３による極ユニットを消弧装置を外した状態で平面で示す。 図１において全体を１の符号で示した低圧遮断器の極ユニットは全体を３で示 す開閉接触子装置及び同様に全体を４で示す消弧装置のための絶縁物ケース２を 備えている。絶縁物ケース２の下部にある開閉接触子装置３はレバー型接触子と して形成された可動接触子５を備えている。この可動接触子は回転支持軸６を中 心に旋回可能である。遮断位置は、公知のごとく、接触子５が回転支持軸６を中 心に時計回り方向に旋回することによってもたらされる。可動接触子５は固定接 触子７と協働している。固定接触子７は絶縁物ケース２の壁を通して外部に引き 出されている接続導体１０に直接取りつけられている。上側の接続導体１０に平 行配置されて極ユニット１は下側の接続導体１１を備えている。この導体の内側 の端部は可撓性の帯導体１２によって可動接触子５に接続されている。可動接触 子５は概略的に示された駆動装置８により極ユニット１の投入及び遮断のために 操作される。 上述の消弧装置４は絶縁物ケース２内の開閉接触子装置３の上に配置されてい る。この装置は固有の消弧室ケース１３を備え、このケースは上から極ユニット １の絶縁物ケース２に嵌め込まれ、これに結合される。消弧装置４は、公知のよ うに、互いに平行に配置された消弧板１４並びに消弧板１４の配置を制限する２ つのアークガイド１５及び１６を備え、このうちアークガイド１５は固定接触子 ７と接続されている。消弧装置４の入口開口は１７で、出口開口は１８で示され ている。 極ユニット１の本質的な他の特徴は流路１９にあり、その第一の上側部分２０ は消弧室ケース１３の中にあるが，第二の下側部分２１は絶縁物ケース２の壁部 分だけで境界されている。それ故流路１９は、極ユニット１を図２における矢印 IIの方向、即ち遮断器全体の観察方向と一致している方向に見て、開閉接触子装 置３及び消弧装置４の前に位置している。消弧板１４の間を流出した遮断ガスが 流路１９に流入するのを容易にするために、消弧室ケース１３はその出口開口１ ８の範囲にガス案内片２２及び湾曲された壁部分２３を備えている。流路１９の 第一の部分２０の下端には、遮断ガスを冷却し消イオンするための装置２４が設 けられている。この場合この装置は、孔明き板、エクスバンデッドメタル、金網 或いは同様な手段である。同様に流れ抵抗を小さくするために、流路１９の第二 の部分２１の下部は円弧或いは槽状に形成されている。絶縁物ケース２内のフィ ン２５は、空気もしくは遮断ガスがほぼ可動接触子５の回転支持軸６にまで案内 されるようにし、またガス案内フィン２５の端部を回転支持軸６のかなり近くに 配置することによって可動接触子５の旋回運動に基づいてそれ程の気密漏れが生 ずることがないようにしている。流路１９にはさらにノズル通路２６が接続され ている。このノズル通路は、固定接触子７の下にあってフラップ状に旋回可能に 形成されている弁２７によって極ユニット１の静止状態において殆ど完全に閉塞 されている。弁２７は重力の作用で図示の静止状態をとり、旋回軸３０を中心に 最大で一点鎖線で示した垂直の死点位置から十分に離れている最終位置にまで可 動である。 既に述べたように、開閉接触子装置３は駆動装置８と結合されている。この駆 動装置は、図１に示されるように、特に絶縁物ケース２の図１における右側に設 けられ、連結棒により可動接触子５と結合される。このような連結棒３１は、図 ２において概略的に示されるように、孔３２を通して引き入れられる。連結棒３ １は幅の狭い部品であるから、孔３２の所要空間も僅かであり、流路１９は僅か に狭められるだけである。 孔３２の下側に流路１９はさらに揺動フラップとして形成された操作機構３３ を有している。この操作機構は電流制限遮断器の開閉鎖錠機構を特に速やかに釈 放するのに適している。この鎖錠機構は、図１においては、操作機構３３と駆動 装置８との間の一点鎖線接続３４によって示されている。 以下に、図１及び図２に示された極ユニット１の作用を、短絡の影響下に非常 に大きな電流が接続導体１０及び１１並びに開閉接触子装置３を介して流れると 仮定して説明する。可動接触子５が図１に示された投入位置から出発してその遮 断位置に動くと、可動接触子５と固定接触子７との間に遮断アークが発生する。 この現象に伴って爆発的な圧力波が生じ、この圧力波は全方向に広がり、特に消 弧装置４の入口開口１７の方向並びにその反対の方向に作用する。しかしながら 電磁ループ力が遮断アークを消弧装置４の方向に追いやる。さらにこの方向への 広がりは、弁２７が圧力波を反射し、これにより遮断アークに対して消弧装置４ の方向への付加的な駆動力を及ぼすことによって助長される。消弧装置４の断面 積が接触子５及び７の下にある空聞より著しく大きいことにより、圧力波は消弧 装置４の方向に殆ど妨げられずに広がる。そこで、特に遮断アークがアークガイ ド１５及び１６に及びこれに接続された延長部に移り、そしてより大きな空気量 に接触した後遮断ガスの流れがガス案内片２２によって流路１９に転流される。 消弧装置４の出口開口１８に残っていた電荷キャリアは流路１９の第一の部分２ ０において壁面と接触することによって、さらに流れが進行して装置２４内で中 性化される。従って、流路１９の下端、即ち、第二の部分２１の円弧状部分には 、ほぼ金属蒸気及び導電性成分が取り除かれた空気もしくは遮断ガスだけが達す る。この流れによって弁２７が開かれ、その結果ガス流は開放された接触子５及 び７の間を通り抜け、そこでガス交換をし、特に逆弧の危険を取り除く。同時に 遮断アークの消弧板１４間の前進運動は加速され、これによりアークの足が速や かに消弧板１４の冷たい部分に導かれて消弧が促進される。この結果この装置の 遮断容量はかなり高められる。同時にガスの噴出は起こらない。消弧媒体として 使用される空気の膨張及び冷却が閉鎖循環回路で行われるからである。 流路１９内のガス流は電流零点通過に際してもそのまま保持され、圧力波によ る消弧現象が終了した後初めて静止する。この特性は消弧動作時におけるアーク の足点の跳ね戻りを阻止し、開放された開閉間隙における耐電圧を改善する。 多極電力遮断器を構成するには図１及び図２に示された極ユニット１を複数個 を並列配置する。多極遮断器の構成に適したもう１つの実施例を図３及び４によ り説明する。図３による極ユニット４０の各々は極支持体４１を備え、この支持 体は概略的に示された開閉接触子装置４２を備え、その上に消弧室ユニット４３ が載置されている。 図４に示すように、極支持体４１の各々は断面が非対称の「Ｈ」の形状を備え 、Ｈ形の渡り部４４によって開閉接触子装置４２を収納するための大きめの空間 ４５と、流路を形成するための小さめの空間４６とが形成されている。これらの 空間４５及び４６は側面の端板４７及び中間隔壁５０によって閉塞されている。 流路５１は開閉接触子装置４２の側方に配置されている。その場合流路５１の第 一の上側部分５２は消弧室ケース４３の中に、本来の消弧装置５３の側方に配置 されている。流路５１の第二の下側部分５４は全体に或いは部分的に極支持体４ １の小さい方の空間４６により形成されている。 以上からわかるように、図３及び図４による構成は任意の数の極ユニットを備 えた電力遮断器の構造を可能とし、その際極数並びに並列に接続されるユニット の各極当たりの数も選択可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固定接触子（７）及び可動接触子（５）を有する開閉接触子装置（３）、こ の開閉接触子装置（３）を閉成及び開放する駆動装置（８）、開閉接触子装置（ ３）並びにこれを他の電流回路に接続する接続導体（１０、１１）を収納する絶 縁物ケース（２）、消弧板（１４）を有し接触子（５、７）側の入口開口（１７ ）と接触子（５、７）と反対側の出口開口（１８）とを備えた消弧装置（４）、 及びこの出口開口（１８）に続き消弧装置（４）から流出する遮断ガスをさらに 冷却するための空間を備え、この空間が遮断ガスを消弧装置（４）の入口開口（ １７）とは反対側の接触子（５、７）の側に導く流路（１９）として形成される とともに、開閉接触子装置（３）を収納する絶縁物ケース（２）、消弧装置（４ ）及び流路（１９）が遮断器の外部に対して実質的に閉塞されたガス空間を形成 することを特徴とする電力遮断器。 ２．流路（１９）に遮断ガスをさらに消イオン化するための装置（２４）が配置 されていることを特徴とする請求項１記載の電力遮断器。 ３．流路（１９）に、消弧装置（４）の入口開口（１７）に反対側の接触子（５ 、７）の側に遮断ガスの流れの方向に作用する弁（２７）が配置されていること を特徴とする請求項１又は２記載の電力遮断器。 ４．弁（２７）は、遮断ガスによって開放され重力の作用でその閉鎖位置に復帰 するフラップ弁として形成されていることを特徴とする請求項３記載の電力遮断 器。 ５．流路（１９）に、特定の強さのガス流が生じた際に駆動装置（８）を接触子 （５、７）の開放の方向に作動する可動操作機構（３３）が配置されていること を特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の電力遮断器。 ６．消弧装置（４）が開閉接触子装置（３）の上に配置され、流路（１９）の消 弧装置（４）に続く第一の部分（２０）が可動接触子（５）の開閉運動の方向に 消弧装置（４）の前におかれ、流路（１９）の他の部分（２１）が開閉接触子装 置（３）の前に置かれて流路（１９）の第一の部分（２０）に面一に移行するよ うに配置されていることを特徴とする請求項１ないし５の１つに記載の電力遮断 器。 ７．消弧装置（４）の出口開口（１８）に、遮断ガスを流路（１９）に転流させ るガス案内片（２２）が配置され、流路（１９）が開閉接触子装置（３）をほぼ 円弧状に包囲する形状を有していることを特徴とする請求項７記載の電力遮断器 。 ８．開閉接触子装置（３）、消弧装置（４）及び流路（１９）を収納するために 設定された共通の絶縁物ケース（２）が設けられ、消弧装置（４）及び流路（１ ９）の第一の部分（２０）が前記絶縁物ケース（２）に嵌められる消弧室ケース （１３）を備えていることを特徴とする請求項６又は７記載の電力遮断器。 ９．流路（５１）が開閉接触子装置（３）の可動接触子（５）の開閉運動の面に 関して消弧装置（４）の傍らにもしくは開閉接触子装置（３）の傍らに配置され ていることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の電力遮断器。 １０．多極遮断器の各極がほぼ非対称の「Ｈ」に相当する断面形状を備えた極支 持体（４１）を有し、Ｈ形の渡り部（４４）と極支持体（４１）を閉塞する壁部 （４７、５０）とで開閉接触子装置（４２）を収納する大きい空間（４５）と流 路（５１）の少なくとも一部を形成する小さい空聞（４６）とが形成されている ことを特徴とする請求項９記載の電力遮断器。 １１．消弧装置（５３）と流路（５１）の第一の部分（５２）とが、極支持体（ ４１）の上に載置される共通の消弧室ケース（４３）に収納されることを特徴と する請求項１０記載の電力遮断器。