JPH11265641A - 回路遮断器用の消弧チャンバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自力消弧膨張能力とアークを回転させる能力
を備えた小型の回路遮断器用の消弧チャンバを提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 可動コンタクト１４と共同して動作する
固定コンタクトデバイス１６、および環状のアークマイ
グレーショントラック３２上でアークを回転されるため
のコイル１８を含む。固定コンタクトデバイス１６は、
外周に配置された複数のコンタクト爪４２を含み、各コ
ンタクト爪４２は、複合金属構造から成り、この複合金
属構造によって、前記（アークマイグレーション）トラ
ック（３２）上のアークの最適なガイドが達成される。
固定コンタクトデバイスが、主コンタクトおよびアーク
コンタクトとして二重に機能するため、非常に低い製造
コストにて、非常にコンパクトな消弧チャンバを形成す
ることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高絶縁耐力（high die
lectric strength）を有するガスによって隔離された、
ガスの自力膨張（self-expansion）を利用する消弧デバ
イス（extinguishing device）を備える高電圧回路遮断
器用の消弧チャンバ（extinguishingchamber）に関す
る。ここで、この消弧チャンバは：固定コンタクトデバ
イスを含む絶縁材から成るエンクロージャを含み、前記
固定コンタクトデバイスは可動コンタクトと共同して動
作する。この可動コンタクトは、前記エンクロージャの
パネルの一つを貫通してスライドすることができる導電
チューブの端の所に位置し、この導電チューブのスライ
ドによって、コンタクトが閉位置と開位置との間で移動
（スイッチ）される。この消弧チャンバはさらに自身の
前面に位置するコンタクト（アークマイグレーション
（arc migration））トラック上のアークを回転させる
ための電磁コイルを含む。この電磁コイルは前記固定コ
ンタクトデバイスに固定され、これによって前記エンク
ロージャの反対側のパネル上に張り出た（オーバハング
（overhang）する）固定コンタクトデバイスモジュール
が形成される。この消弧チャンバはさらに、コンタクト
が離され、ガスの自力膨張が起こったとき、この消弧チ
ャンバがエンクロージャの外容積と連絡するようにする
ための手段を含み；前記固定コンタクトデバイスには、
前記円筒状の電磁コイルが同軸状に巻かれ、前記固定コ
ンタクトデバイスは、外周に配置された複数のコンタク
ト爪を含み、これによって、前記可動コンタクトを受け
る中空スペースが形成される。

【０００２】

【従来の技術】上述のタイプに類似する周知の消弧チャ
ンバにおいては、定格電流の流れは、通常、主回路内に
起こる。この主回路は、固定主コンタクトと可動主コン
タクトとを備え、これらコンタクトは、アークコンタク
トが開く前に離れ、アークコンタクトが閉じた後に閉じ
る。この主回路は、アーク回路とは別個の回路によって
形成され、コイルの回りに同軸状に配置されるか、ある
いはアーク回路に対して横方向にオフセットされる（詳
しくは、文献ＥＰ−Ａ−７６８，６９２を参照された
い）。従来の回路遮断器用の消弧チャンバは、このよう
にアーキテクチャが複雑であるために、小さな寸法が要
求される変電所には適さない。

【０００３】文献ＵＳ−Ａ−４，４３１，８８６におい
て開示される回路遮断器においてはコンタクトが閉じて
いるときはコイルは定格電流によって永久的に励起され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コン
パクトな変電所内に収容が可能な自力消弧膨張形（self
-extinguishing expansion）の回路遮断器に対する改良
された消弧チャンバを実現することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による消弧チャン
バによると、改良点として、各コンタクト爪は複合金属
構造（composite metallic structure）から成り、この
複合金属構造は： −前記可動コンタクトが閉位置にあるとき永久電流（pe
rmanent current）が流れるようにするための円筒セク
タ（cylindrical sector）として形成された銅から成る
本体、 −前記銅から成る本体の前面にろう付けされ、前記アー
ク回転（マイグレーション）トラックの近傍に位置する
固定アークコンタクトを構成する耐火性（refractory）
の導電材から成る電極、および −前記電極および前記銅の本体の一部にろう付けされた
強磁性材から成るセグメントを含み、前記セグメントは
前記電磁コイルの内側に配置され、これによって、前記
（アークマイグレーション）トラック上のアークの最適
なガイドが達成される。

【０００６】本発明によると、前記電磁コイルの内側容
積を占める固定コンタクトデバイスが、主コンタクトお
よびアークコンタクトとして二重に機能するように設計
されるために、非常に低い製造コストにて、非常にコン
パクトな消弧チャンバを形成することが可能になる。

【０００７】一つの好ましい実施例によると、前記電極
は、銅タングステン系合金から成り、前記セグメント
は、鋼材から成る。前記電極および前記各コンタクト爪
のセグメントは、前記コンタクト（アークマイグレーシ
ョン）トラックから小さな軸間隙だけ離され、このため
に、前記可動コンタクトが前記電極から離されたとき、
アークが、前記マイグレーショントラックに向けて発生
し（スイッチし）、前記電磁コイルが励起される。前記
各コンタクト爪は、ラッチ機構によって導電スタッドの
センタリングショルダ上に搭載された後部ラッチエッジ
を含む。

【０００８】本発明の一面によると、前記電磁コイル
は、銅から成る支持アームによって前記導電スタッドに
接続され、この支持アームは、絶縁パッドによってコン
タクト爪から離されたスペーサを形成する。前記各絶縁
パッドと対応するコンタクト爪との間には、湾曲したブ
レード（blade）の形式を持つバネが挿入される。

【０００９】他の長所および特徴が、限定のためではな
くもっぱら一例として与えられる本発明の一つの実施例
の以下の説明を図面を参照しながら読むことによって一
層明らかになるものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。

【００１１】図１は、本発明による消弧チャンバの概略
断面図であり、コンタクトが閉位置にある状態を表す。
また、図２は、図１と同様の断面図であるが、コンタク
トが開位置にある状態を表す。

【００１２】図１および図２に示したように、本発明に
よる自力消弧膨張形（self-extinguishing expansion t
ype）の高電圧回路遮断器（high voltage circuit brea
ker）の極（pole）に対する消弧チャンバ（extinguishi
ng chamber）１０は、エンクロージャ（enclosure：外
囲い）１２を含む。エンクロージャ１２は、絶縁材から
成り、高絶縁耐圧のガス、例えば、六フッ化硫黄ＳＦ６
を満たされる。消弧チャンバ１０の内部には、管状の可
動コンタクト１４が設けられている。可動コンタクト１
４は、電磁コイル１８に関連する固定コンタクトデバイ
ス１６と共に作用し、アークを回転させる。可動コンタ
クト１４は、導電材から成る細長いチューブ２０の端の
所に設けられている。この細長いチューブ２０は、絶縁
材から成るエンクロージャ１２のパネル２２の一つを貫
通し、上下に密着スライドすることができる。チューブ
２０の外側端は、可動コンタクト１４を閉位置（図１）
と開位置（図２）との間で移動するように設計された動
作機構（図示せず）に結合される。

【００１３】固定コンタクトデバイス１６は、円筒状の
導電スタッド２４によって延長される。つまり、これは
反対側のパネル２６内をエンクロージャ１２の縦軸方向
に貫通し、極の接続ストリップ２８によって外部に接続
される。この中空のチューブ２０のために、ンタクト１
４、１６が離れると直ちに、消弧チャンバ１０がエンク
ロージャ１２の外容積と連絡し、これによってガスが自
力膨張することが許される。 絶縁材から成るエンクロ
ージャ１２は、２つの半分のシェル１２Ａ、１２Ｂを突
き合わせることによって形成される。これらシェル１２
Ａ、１２Ｂは、良好な機械強度と熱抵抗を持つポリマー
樹脂から成形される。

【００１４】図３は、予め搭載されたコイルおよび固定
コンタクトデバイスモジュールを示す斜視概念図であ
る。

【００１５】図４は、図３の立面図である。

【００１６】また、図５は、図４の線５−５に沿っての
概略断面図である。

【００１７】図３〜５を参照しつつ説明すると、アーク
を消弧するために用いられる電磁コイル１８は、互いに
隣接して縦軸方向に積み重ねられた銅の導電巻線１８Ａ
を含む。導電巻線１８Ａは固定ネジ３０によって電気的
に直列に接続され、導電巻線１８Ａ間には、絶縁材から
成る層間部材１８Ｂが挿入される。コイル１８の前面３
１には、アークマイグレーショントラック（arc migrat
ion track）３２が設けられる。このトラック３２は、
管状であり、可動コンタクト１４の直径より若干大きな
内径を持つ。前面３１の反対側の背面巻線３３は、導電
スタッド２４に、支持アーム３４によって接続される。
支持アーム３４は、銅のスペーサから成り、絶縁パッド
３６によって内側固定コンタクトデバイス１６から分離
される。２つの鋼座金３８、４０がネジ３０によって、
絶縁座金４１を挟んで、コイル１８の背面に固定され
る。

【００１８】自力消弧膨張形回路遮断器の固定コンタク
トデバイス１６は、３つのコンタクト爪４２を持つ。こ
れらコンタクト爪４２は、円形センタの形式を持ち、外
周に配置され、円筒状の中空コンタクトを形成する。こ
の中空コンタクトの内径は、可動コンタクト１４の外径
と概ね一致し、それぞれ、可動コンタクトの開移動の開
始および閉移動の終端において、伸縮スライドができる
ようにされる。

【００１９】各コンタクト爪４２は、それと関連するバ
ネ４４を持つ。このバネ４４は、湾曲した刃の形式を持
ち、この凸面は対応する支持アーム３４の絶縁パッド３
６により掛かる。これら３つのコンタクト爪４２の固定
コンタクトデバイス１６の縦軸に対するセンタリング
は、エッジ４６によって達成される。このエッジ４６
は、コンタクト爪４２の後部に設けられ、ラッチ機構に
よってスタッド２４のセンタリングショルダ４８上に搭
載される。

【００２０】コイル１８は、固定コンタクトデバイス１
６を、同軸状に、小さな環状間隙にて包囲する。こうし
て予め搭載されたアセンブリによってオーバーハングモ
ジュール（overhanging module）が形成され、これが、
エンクロージャ１２の外側からアクセスすることができ
るナット５０によってパネル２６に固定される。

【００２１】コイル１８の内側の固定コンタクトデバイ
ス１６の構造は、２つの機能を持つように設計される。
つまり、第一には、永久電流が流れるための固定主コン
タクトとして機能し、第二には、コンタクトを離し、電
流をコイル１８にスイッチするための固定アークコンタ
クトとして機能する。

【００２２】図６は、固定コンタクトデバイスのコンタ
クト爪要素を示す概念図である。

【００２３】図７（ａ）は、コンタクト爪の正面図であ
る。

【００２４】図７（ｂ）は、図７（ｂ）は、図７の９−
９線に沿っての断面図である。

【００２５】図８は、図７（ａ）の８−８線に沿っての
断面図である。

【００２６】図６〜８を参照しつつ説明すると、各コン
タクト爪４２は、ろう付けによってアセンブルされた異
なる材料によって形成される複合金属構造から成る。コ
ンタクト爪４２の本体５２は、銅から成り、円筒セクタ
として形成され、可動コンタクト１４が閉位置にあると
き、永久電流（permanent current）を流す。ラッチエ
ッジ４６の反対側に位置するコンタクト爪の本体５２の
後部には、銅タングステン電極５４がろう付け（braze
d）される。この電極５４は、固定アークコンタクトの
機能を果たし、固定コンタクトデバイス１６をアークの
影響から保護する。

【００２７】コンタクト爪の本体５２の内側の円筒部分
は、湾曲した中間部材５６によって電極５４に接続さ
れ、これによって、回路遮断器の閉フェーズ（closing
phase）において可動コンタクト１４がこれら容易に挿
入できるようにされる。鋼（steel）あるいは他の強磁
性材から成るセグメント５８は、コンタクト爪の本体５
２の電極５４の外周にろう付けされ、これによって、ア
ークのガイド、およびアークがトラック３２上にスイッ
チされたときコイル１８によって生成される磁場の良好
な分配が達成される。セグメント５８の軸長は、電極５
４のそれより長く、コンタクト爪の本体５２の円筒部分
の近傍まで延びる。

【００２８】本発明による消弧チャンバ１０の動作は、
以下の通りである。すなわち、閉位置（図１）において
は、可動コンタクト１４は、固定コンタクトデバイス１
６内に挿入され、銅から成るコンタクト爪の本体５２と
噛み合って永久電流を流し、６３０Ａの定格強度を得る
ことができる。コンタクト圧力がバネ４４によってコン
タクト爪４２に与えられる。この時点においては、コイ
ル１８は、全電流がスタッド２４、コンタクト爪４２、
およびチューブ２０の可動コンタクト１４に流れるた
め、非動作状態にある。圧縮力（striction forces）の
ために、コンタクト上に補償効果が得られ、これによっ
て、コンタクトが閉じたままに保持される。

【００２９】短絡電流が発生すると、動作機構によって
チューブ２０が上方にスライドされ、可動コンタクト１
４は、電極５４から離れる方向に引かれる。可動コンタ
クト１４はトラック３２と小さな軸間隔を隔てて位置
し、可動コンタクト１４が電極５４から離れると、直ち
にこの間にアークが発生する。すると、アークのマイグ
レーショントラック３２への移動が起こり、このため
に、電流がコイル１８と支持アーム３４に流れる。この
ため磁界が生成され、このため、アークがマイグレーシ
ョントラック３２の回りを高速に回転する。この時点に
おいては、コンタクト爪４２には、電流は流れない。ア
ークによる温度の上昇のために、エンクロージャ１２内
のＳＦ６ガスの圧力が増加し、このため、ガスがチュー
ブ２０を通ってタンク（図示せず）の展開部（expansio
n volume）に流れる。そして、アークは、このガス流に
よって十分に冷却されると直ちに消滅する（図２）。

【００３０】本発明によると、上述のように、電磁コイ
ル１８の内側部分において、固定コンタクトデバイス１
６が、主コンタクトおよびアークコンタクトとして二重
に動作するように設計されるために、非常に低い製造コ
ストにて、非常にコンパクトな消弧チャンバ（extingui
shing chamber）を形成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による消弧チャンバの断面図であり、コ
ンタクトが閉位置にある状態を示す。

【図２】図１と同一の図であるが、コンタクトが開位置
にある状態を示す。

【図３】予め搭載されたコイルおよび固定コンタクトデ
バイスモジュールを示す。

【図４】図３の立面図である。

【図５】図４の線５−５に沿っての断面図である。

【図６】固定コンタクトデバイスのコンタクト爪要素を
示す。

【図７】（ａ）はコンタクト爪の正面図、（ｂ）は
（ａ）の９−９線に沿っての断面図である。

【図８】図７（ａ）の線８−８に沿っての断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 消弧チャンバ １２ エンクロージャ １４ 管状の可動コンタクト １６ 固定コンタクトデバイス １８ 電磁コイル ２０ 細長いチューブ ２２ パネル ２４ 円筒状の導電スタッド ２６ 反対側のパネル ２８ 接続ストリップ １２Ａ、１２Ｂ 半分のシェル １８Ａ 縦軸方向に積み重ねられた銅の導電巻線 １８Ｂ 層間部材 ３１ コイル１８の前面 ３２ アークマイグレーショントラック ３３ 背面巻線 ３６ 絶縁パッド ３８、４０ 鋼座金 ４１ 絶縁座金 ４２ コンタクト爪 ４４ バネ ４６ エッジ ４８ センタリングショルダ ５０ ナット ５２ コンタクト爪４２の本体 ５４ 銅タングステン電極 ５６ 湾曲した中間部材 ５８ 強磁性体のセグメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ドミニク、セルブ フランス国クロル，リュ、レオ、ラグラン ジュ、419 (72)発明者 フィリップ、マレシャル フランス国ラ、シャペル、ブランシュ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高絶縁耐力を有するガスによって絶縁さ
   れ、ガスの自力膨張を利用する消弧デバイスが設けられ
   た、高電圧回路遮断器用の消弧チャンバであって、 絶縁材から成り、固定コンタクトデバイス（１６）を有
   するエンクロージャ（１２）であって、前記固定コンタ
   クトデバイス（１６）は可動コンタクト（１４）と共同
   して動作し、前記可動コンタクト（１４）は前記エンク
   ロージャ（１２）のパネル（２２）の一つを貫通してス
   ライドすることができる導電チューブ（２０）の端の所
   に設けられ前記導電チューブ（２０）のスライドによっ
   てコンタクトの閉位置と開位置との間で移動する、エン
   クロージャ（１２）と、 トラック（３２）上でアークを回転させるための電磁コ
   イル（１８）であって、前記トラック（３２）は前記電
   磁コイル（１８）の前面に設けられ、前記電磁コイル
   （１８）は前記固定コンタクトデバイス（１６）に固定
   され、これによって前記エンクロージャ（１２）の反対
   側のパネル（２６）上においてオーバハングしたモジュ
   ールを形成している、電磁コイル（１８）と、 コンタクトが離されてガスの自力膨張が起こったとき、
   前記消弧チャンバ（１０）がエンクロージャ（１２）の
   外部と連絡するようにするための連絡手段と、 を備え、 前記固定コンタクトデバイス（１６）は、円筒状の前記
   電磁コイル（１８）によって同軸状に取り囲まれ、且つ
   前記可動コンタクト（１４）を受ける中空スペースが形
   成されるように外周に配置された複数のコンタクト爪
   （４２）を有し、 前記固定コンタクトデバイス（１６）の各コンタクト爪
   （４２）は複合金属構造から成り、 この複合金属構造は、 前記可動コンタクト（１４）が閉位置にあるとき永久電
   流が流れるようにするための円筒セクタとして形成され
   た銅の本体（５２）と、 耐火性の導電材から成り、前記銅の本体（５２）の前端
   にろう付けされ、前記トラック（３２）の近傍において
   固定アークコンタクトを構成する、電極（５４）と、 前記電極（５４）および前記銅の本体（５２）の一部に
   ろう付けされた強磁性材から成るセグメント（５８）で
   あって、前記コイル（１８）の内側に設けられ、これに
   よって、前記トラック（３２）上のアークの最適なガイ
   ドを達成する、セグメント（５８）と、 を有することを特徴とする消弧チャンバ。
2. 【請求項２】前記電極（５４）は、銅タングステン系合
   金から成ることを特徴とする請求項１に記載の消弧チャ
   ンバ。
3. 【請求項３】前記セグメント（５８）は、鋼材から成る
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の消弧チャン
   バ。
4. 【請求項４】前記電極（５４）と前記各コンタクト爪
   （４２）のセグメント（５８）とは、前記トラック（３
   ２）から小さな軸間隙だけ離され、このために、前記可
   動コンタクト（１４）が前記電極（５４）から離された
   とき、アークがスイッチングされて前記電磁コイル（１
   ８）が励起されるようにしたことを特徴とする請求項１
   に記載の消弧チャンバ。
5. 【請求項５】前記各コンタクト爪（４２）は、ラッチ機
   構によって導電スタッド（２４）のセンタリング部（４
   ８）上にマウントされるエッジ（４６）を有することを
   特徴とする請求項１に記載の消弧チャンバ。
6. 【請求項６】前記電磁コイル（１８）は、銅から成る支
   持アーム（３４）によって前記導電スタッド（２４）に
   接続され、この支持アーム（３４）は絶縁パッド（３
   ６）によってコンタクト爪（４２）から離されたスペー
   サを形成していることを特徴とする請求項５に記載の消
   弧チャンバ。
7. 【請求項７】前記各絶縁パッド（３６）とそれぞれに対
   応するコンタクト爪（４２）との間に、湾曲したブレー
   ド状のバネ（４４）が挿入されてなることを特徴とする
   請求項６に記載の消弧チャンバ。
8. 【請求項８】前記電磁コイル（１８）は、絶縁層間部材
   （１８Ｂ）によって互いに絶縁され軸方向に積層された
   導電巻線（１８Ａ）によって形成され、前記トラック
   （３２）の反対側の前記電磁コイル（１８）の裏面に鋼
   座金（３８、４０）設けられて固定ネジ（３０）によっ
   て固定されていることを特徴とする請求項６に記載の消
   弧チャンバ。
9. 【請求項９】前記連絡手段は、前記可動コンタクト（１
   ４）の前記中空チューブ（２０）によって形成されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の消弧チャンバ。