(57)【要約】【課題】進み小電流遮断試験において、投入時に接点間でプレアークが発生すると接点表面に溶融部が生じ、この溶融部が微小な突起となり、電圧印加で高電界が発生するため耐電圧性能が低下する。【解決手段】２つの真空バルブを直列に接続し、第１の真空バルブ５０の接点対５９ａは両方とも可動とし、第２の真空バルブ８０の接点対８６ａは第１の真空バルブから遠い方の接点を固定、第１の真空バルブに近い方の接点を可動とし、第１の真空バルブの２つのスタッドの内、第２の真空バルブ側のスタッド６０は第２の真空バルブの可動接点と接続されたスタッド８８と接続して一体に動くようにし、もう一方のスタッド６１は開閉機構９を接続し、第２の真空バルブの可動スタッド８８または第１の真空バルブのスタッド６０に開放バネ７４を設け、第２の真空バルブの接点対８６ａと並列に抵抗体４０を設けた。【選択図】図１
2015125838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密封状態に保持された絶縁筒内に、前記絶縁筒の軸方向に対向して接離可能に配置された接点対とこの接点対と接続されたスタッドを持つ真空バルブを２つ直列に接続して設けた真空遮断器において、
第１の真空バルブＡの接点対は両方とも可動とし、第２の真空バルブＢの接点対は前記第１の真空バルブＡから遠い方の接点を固定、前記第１の真空バルブＡに近い方の接点を可動とし、前記第１の真空バルブＡの２つのスタッドの内、前記第２の真空バルブＢ側に位置するスタッドＡ１は前記第２の真空バルブＢの可動接点が取り付けられたスタッドＢ２と接続して一体に動くようにし、前記第２の真空バルブＢから離れた方のスタッドＡ２は開閉機構を接続し、前記第２の真空バルブＢの可動接点が取り付けられたスタッドＢ２またはこのスタッドＢ２と接続された前記第１の真空バルブＡのスタッドＡ１に開放バネを設け、前記第２の真空バルブＢの接点対と並列に抵抗体を設けたことを特徴とする真空遮断器。
【請求項２】
前記開放バネは前記第１の真空バルブＡと前記第２の真空バルブＢの接続部に設け、前記開放バネの周囲は絶縁ガスで満たしたことを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
【請求項３】
一体に動くようにされた前記第１の真空バルブＡのスタッドＡ１と前記第２の真空バルブＢのスタッドＢ２は、共に中空構造としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空遮断器。
【請求項４】
一体に動くようにされた前記第１の真空バルブＡのスタッドＡ１と前記第２の真空バルブＢのスタッドＢ２との接続部に弾性体を挟み込み、前記第１の真空バルブＡのスタッドＡ１と前記第２の真空バルブＢのスタッドＢ２との通電はそれぞれのスタッドに接続された可撓導体で行うようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空遮断器。
【請求項５】
一体に動くようにされた前記第１の真空バルブＡのスタッドＡ１と前記第２の真空バルブＢのスタッドＢ２はそれぞれベローズを介して真空容器に固定されており、前記第１の真空バルブＡのスタッドＡ１に接続されたベローズの内径は、前記第２の真空バルブＢのスタッドＢ２に接続されたベローズの内径より小さくしたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の真空遮断器。
【請求項６】
前記第１の真空バルブＡのスタッドＡ１に接続されたベローズの内部と前記第２の真空バルブＢのスタッドＢ２に接続されたベローズの内部には、真空バルブ外と同じ圧力で絶縁ガスが満たされていることを特徴とする請求項５に記載の真空遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空空間内でそれぞれ開閉する２組の接点対を有する真空遮断器に関するもので、特に定格電圧が高く、高い耐電圧性能と遮断性能が要求される真空遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空遮断器に用いられる真空バルブでは、一対の可動電極と固定電極の接点を用いて遮断性能と耐電圧性能の両性能を確保するのが基本構造であるが、近年の高電圧化、大容量化に対応するため、真空バルブの内部の接点数を直列に二対に増やして、遮断性能は短ギャップの平行磁界形電極で、また、耐電圧性能は長ギャップの耐電圧電極で分担することで解決したものがある。（例えば特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−６８８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の真空遮断器に用いられる真空バルブ（特許文献１）では、図１３に示すように、圧縮バネ３６の力が可動側に加わり、中間ホルダ２９は耐電圧電極３０、３１を圧接したまま可動ホルダ３２と共に、右方（図１３においては上方）に移動し、平行磁界形電極２７、２８を開極させる構造となっている（特許文献１の２頁左下欄参照）。さらに、平行磁界形電極２７、２８の開極距離を十数ｍｍ以下と短くし、耐電圧電極３０、３１の開極距離は十数ｍｍ以上と長くして、遮断中のアークは平行磁界形電極２７、２８の開極中に消弧されるようにストローク操作特性を与えておくようにしている（特許文献１の２頁左下欄参照）。
【０００５】
しかし、定格電圧が高くなると、遮断の際の再起電圧の波高値と初期上昇率が大きくなるため、平行磁界形電極２７、２８が先に開き、耐電圧電極３０、３１が後から開く従来技術の真空バルブでは、平行磁界形電極２７、２８の開極速度を増やして、開極直後に急速に立ち上がる再起電圧の上昇に伴う平行磁界形電極間に発生する高電界を緩和する必要がある。
さらに、遮断中のアークを平行磁界形電極２７、２８の開極中に消弧されるようにするためには、平行磁界形電極２７、２８の開極距離を大きくして再起電圧の高い波高値に対応する必要がある。
定格電圧が高いとＡＣ耐電圧試験やインパルス耐電圧試験の電圧も高くなるので、耐電圧電極３０、３１の開極速度を増やす必要がある。
【０００６】
前述のように、従来技術の真空バルブは、中間ホルダ２９が耐電圧電極３０、３１を圧接したまま可動ホルダ３２と共に移動する構造であるため、上述のように平行磁界形電極２７、２８の開極速度を高め、さらに開極距離を大きくするには圧縮バネ３６のバネ定数の増加と伸縮距離の増大が必要であるため、圧縮バネ３６が大形化し、真空バルブ全体のいっそうの大形化につながるという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、２組の直列接続した電極を遮断用電極と耐電圧用電極とに分けることはせず、開閉機構に近い側の電極で遮断性能と耐電圧性能の両方を確保することとし、さらに投入時の突入電流を抑制するこ
とで、投入時の突入電流が大きいために生じる電極表面の溶着と、その後の開極によって生じる電極表面の損傷を抑制することで、遮断性能と耐電圧性能の高い真空遮断器を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る真空遮断器は、密封状態に保持された絶縁筒内に、絶縁筒の軸方向に対向して接離可能に配置された接点対とこの接点対と接続されたスタッドを持つ真空バルブを２つ直列に接続して設けた真空遮断器において、第１の真空バルブＡの接点対は両方とも可動とし、第２の真空バルブＢの接点対は第１の真空バルブＡから遠い方の接点を固定、第１の真空バルブＡに近い方の接点を可動とし、第１の真空バルブＡの２つのスタッドの内、第２の真空バルブＢ側に位置するスタッドＡ１は第２の真空バルブＢの可動接点が取り付けられたスタッドＢ２と接続して一体に動くようにし、第２の真空バルブＢから離れた方のスタッドＡ２は開閉機構を接続し、第２の真空バルブＢの可動接点が取り付けられたスタッドＢ２またはこのスタッドＢ２と接続された第１の真空バルブＡのスタッドＡ１に開放バネを設け、第２の真空バルブＢの接点対と並列に抵抗体を設けたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、真空バルブを２つ直列に接続した真空遮断器において、第２の真空バルブの接点対が開極時に形成する静電容量と抵抗体が並列にあるため、静電容量の電荷は抵抗体を介して流れ、第２の真空バルブの分担電圧は小さくなり、印加電圧はほぼ全て第１の真空バルブの接点対に印加する。そこで、第１の真空バルブの接点対で遮断性能と耐電圧性能の両方を確保する構造となるため、従来の真空バルブのように開放バネを強くして、第１の真空バルブの接点対が閉じたままで第２の真空バルブの接点対を開くようにする必要がなくなり、開放バネの小形化が可能となる。
【００１０】
さらに、投入時に、先に第１の真空バルブの接点対が閉じる構造であるため、第２の真空バルブの接点対と並列に設けた抵抗体に電流が流れて、突入電流が抑制される。その後、第２の真空バルブの接点対は遅れて閉じるが突入電流は減衰した状態で閉じる。このため、投入時の突入電流が大きい場合に生じる電極表面の溶着と、その後の開極によって生じる電極表面の損傷を抑える効果があり、第１の真空バルブの接点対も第２の真空バルブの接点対も表面は清浄な状態が維持され、遮断性能と耐電圧性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る真空遮断器の真空バルブを示す側断面図と回路構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る真空遮断器の２つの真空バルブの接続部の拡大図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る真空遮断器を示す側断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る真空遮断器の真空バルブの投入動作を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る真空遮断器の真空バルブの開極特性を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る真空遮断器の真空バルブの開極動作を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る真空遮断器で進み小電流試験を行った時の突入電流と通常の真空遮断器の場合の突入電流を比較する図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る真空遮断器の２つの真空バルブの接続部の拡大図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る真空遮断器の２つの真空バルブの接続部の拡大図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る真空遮断器の真空バルブの投入動作を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る真空遮断器の真空バルブの開極動作を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態４に係る真空遮断器の２つの真空バルブの接続部に使用される弾性体ホルダを示す断面図である。
【図１３】従来の真空遮断器における真空バルブの構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の真空遮断器を図１〜図７に基づいて説明する。図１はこの発明の真空遮断器に使用される真空バルブを示しており、図１（ａ）は真空バルブを示す側断面図、図１（ｂ）はその回路構成図である。図２は２つの真空バルブの接続部の拡大図、図３は真空遮断器を示す側断面図である。
【００１３】
図１及び図２において、第１の真空バルブ（真空バルブＡと称する）５０と第２の真空バルブ（真空バルブＢと称する）８０とが直列に接続され、第２の真空バルブ８０の平板電極８６と並列に抵抗体４０が接続されている。これら真空バルブ５０、８０と抵抗体４０は後述するように金属製の筒内に密封状態に保持されている。
第１の真空バルブ５０は、セラミック５１、５２、金属の円筒部５３、端板５４、セラミック５１の両端に設けられるフランジ５５、５６及びセラミック５２の両端に設けられるフランジ５７、５８で真空容器が構成され、この真空容器内に１組の縦磁界電極５９とこの縦磁界電極５９が固着される２つのスタッド６０（スタッドＡ１と称する）、スタッド６１（スタッドＡ２と称する）を配置している。
【００１４】
スタッド（Ａ１）６０はベローズ固定板６２とベローズ６３を介して端板５４に接続し、スタッド（Ａ２）６１はベローズ固定板６４とベローズ６５を介してフランジ５８に接続する。以上の構成により第１の真空バルブ５０の内部は密閉され、内部は真空状態となっている。
第１の真空バルブ５０の特徴は、スタッド（Ａ１）６０もスタッド（Ａ２）６１もベローズ６３、６５を介して端板５４やフランジ５８に接続しているため、真空容器の軸方向に動かすことができる点である。
【００１５】
ベローズ６５は内側が真空で外側に絶縁ガスがある、所謂外圧ベローズとなっている。これは、後に説明するようにスタッド（Ａ２）６１の可動距離が大きく、かつ開極スピードが大きいため、座屈が生じないようにするためである。ベローズ６５の周囲には覆い６６を設けて、作業時にベローズ６５に触れてベローズ６５が変形や破損しないようにしている。
【００１６】
スタッド（Ａ１）６０にはガイド６７を設け、このガイド６７でスタッド（Ａ１）６０の動きを軸方向に規定している。またスタッド（Ａ２）６１にはガイド６８を設け、このガイド６８でスタッド（Ａ２）６１の動きを軸方向に規定している。ガイド６７、６８はプラスチックなどで形成し銅製のスタッド６０、６１が滑りやすくする。さらに滑りを良くするためにグリースを塗ってもよい。スタッド（Ａ２）６１は高速で駆動しガイド６８に大きな力が加わるため、ガイド６８の周囲をＳＵＳなどの金属製のガイドカバー６９で覆って強度補強することが好ましい。
【００１７】
ここで、縦磁界電極５９は一対の接点（接点対）５９ａとコイル５９ｂで構成され、接点５９ａの裏には開閉衝撃でコイル５９ｂが変形しないように補強材５９ｃが設けられている。縦磁界電極５９は短絡遮断の際に、コイル５９ｂを流れる電流が軸方向の磁界（縦磁界）を発生することにより、接点５９ａ間のギャップＧＡに発生するアークを拡散状態に維持するため、接点表面の温度が抑えられ金属蒸気の発生が抑制され高い遮断性能を持つ。また、接点５９ａは平板形状で端部にはＲ加工を施したため表面に高電界部位が発生しない構造となっている。
縦磁界電極５９で短絡遮断をした時に接点表面から発生する金属蒸気をアークシールド７０で捕捉し、金属蒸気のセラミック内沿面への付着を抑制する。
【００１８】
セラミック５１とフランジ５５、５６とをロウ付けするために、セラミック５１には薄い金属であるメタライズ層を設けている。セラミック５２も同様に薄い金属であるメタライズ層を設けてフランジ５７、５８とロウ付けしている。このためメタライズ層の端部が高電界となるので、電界緩和シールド７１、７２、７３を真空容器外部に設けている。
第１の真空バルブ５０のスタッド（Ａ２）６１のガイド６８側の端部は、開閉機構接続部６１ａとして後述するように電極を開閉するための開閉機構が接続される。
【００１９】
一方、第２の真空バルブ８０は、セラミック８１、端板８２、８３、フランジ８４、８５で真空容器が構成され、この真空容器内に一対の接点（接点対）８６ａを有する平板電極８６が１組と、この平板電極８６が固着される２つのスタッド８７（スタッドＢ１と称する）とスタッド８８（スタッドＢ２と称する）が配置されている。スタッド（Ｂ１）８７は端板８２に固着され、したがってそれに取り付けられた接点８６ａは固定接点となっている。一方、スタッド（Ｂ２）８８はベローズ固定板８９とベローズ９０を介して端板８３に接続されている。このため、第２の真空バルブ８０はスタッド（Ｂ２）８８だけが真空容器の軸方向に動くようになっている。
【００２０】
第１の真空バルブ５０の２つのスタッド６０、６１の内、第２の真空バルブ８０側のスタッド（Ａ１）６０は第２の真空バルブ８０の平板電極８６の可動側の接点８６ａが固着されたスタッド（Ｂ２）８８とロウ付けなどで接続して一体に動くようにしている。さらに第１の真空バルブ５０と第２の真空バルブ８０は、真空容器としてはそれぞれ独立しているが、それぞれの端板５４、８３の箇所でロウ付けなどにより一体に接続している。
【００２１】
第１の真空バルブ５０のベローズ６３の内部には開放バネ７４を設け、ベローズ固定板６２を介してスタッド（Ａ１）６０を真空容器内の図面下方向に押し込む力を発生させる。このバネ力により、スタッド（Ａ１）６０と一体化した第２の真空バルブ８０のスタッド（Ｂ２）８８が駆動し、平板電極８６の接点８６ａ間にギャップＧＢが開く。ギャップＧＢが規定の長さまで開いた所でスタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８の動きが止まるようにするため、スタッド（Ｂ２）８８にストッパ９１を設け、ストッパ９１がガイド６７に当った所でスタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８の動きが止まるようにしている。
【００２２】
セラミック８１には第１の真空バルブ５０と同様に薄い金属であるメタライズ層を設けてフランジ８４、８５とロウ付けするので、メタライズ層の端部が高電界となる。そこで、電界緩和シールド９２を真空容器外部に設けるとともに、真空容器内部にも電界緩和シールド９３を設けている。
真空バルブの接続部の拡大図である図２において、第１の真空バルブ５０の端板５４には通気穴７５（矢印）を設けてベローズ６３内部のスペース７６に真空バルブ外と同じ圧力で絶縁ガスが満たされるようにしている。また同様に、第２の真空バルブ８０の端板８３には通気穴９４（矢印）を設けてベローズ９０内部のスペース９５に真空バルブ外と同じ圧力で絶縁ガスが満たされるようにしている。
【００２３】
図３はこの発明の真空遮断器の構造を示しており、第１の真空バルブ（真空バルブＡ）５０と第２の真空バルブ（真空バルブＢ）８０は金属製の筒であるタンク１内に密封状態で保持されている。タンク１の中には絶縁ガスが封入されており、必要によりガス圧力を高めて耐電圧性能を高くする。絶縁ガスとしては、ＳＦ６ガスや乾燥空気などが用いられる。
タンク１は接地電位であり、ブッシング２によって電圧、電流がタンク内部の真空バルブ５０、８０に導入される。ブッシング２の中心導体の先端はシャント３が接続され、このシャント３を介して真空バルブ５０、８０に電圧、電流が印加されるようになっている。
なお、実施の形態１では、金属製の筒であるタンク１内に第１の真空バルブ（真空バルブＡ）５０と第２の真空バルブ（真空バルブＢ）８０を保持するとしたが、碍子などの絶縁材料で形成された容器の中に保持し、絶縁ガスを封止しても同等の効果が得られる。また、実施の形態１の真空バルブは水平方向（地面と平行方向）に設置しても、鉛直方向に設置しても同等の性能を持つ。
【００２４】
第１の真空バルブ（真空バルブＡ）５０は、支持体４と絶縁支持部材５を介してタンク１に固定されている。第１の真空バルブ５０のスタッド（Ａ２）６１はシャント３が電気的に接続されたその開閉機構接続部６１ａが接続導体６に接続され、接続導体６と絶縁ロッド７と接続導体８を介して開閉機構９と接続される。接続導体８とタンク１との間を密閉するため可撓導体１００を設ける。そのため、可撓導体１００は例えばベローズを用いる。
第２の真空バルブ（真空バルブＢ）８０はシャント３が電気的に接続された固定部材１０で固定側支持体１１に固定される。固定側支持体１１は絶縁支持部材１２を介してタンク１に固定される。
【００２５】
図４は実施の形態１の真空遮断器の閉極動作を示し、（１）は開極状態を示している。開極状態から開閉機構９がスタッド（Ａ２）６１を図中右方向に駆動すると、（２）のようにまず第１の真空バルブ５０の縦磁界電極５９のギャップＧＡが閉じる。さらに開閉機構９によりスタッド（Ａ２）６１を図中右方向に駆動すると、開放バネ７４を押し縮めて、（３）のように第２の真空バルブ８０の平板電極８６のギャップＧＢが閉じる。こうして真空遮断器は閉極状態となる。
【００２６】
開閉機構９は電磁駆動機構やバネ駆動機構で構成され、スタッド（Ａ２）６１の移動距離が時間にほぼ比例するように駆動する。スタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８を開放バネ７４によって駆動した時の移動距離と時間との関係から求めた、ギャップＧＡとギャップＧＢの開極距離の時間変化を図５に示す。
【００２７】
開放バネ７４のバネ定数を調整することで、スタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８がゆっくり動くようにしたため、図５（ａ）のように、時間が３ｍｓ程度まではギャップＧＢの開極距離はほとんど０ｍｍであるが、１０ｍｓ、２０ｍｓと時間経過すると、６ｍｍ、２１ｍｍと開いてくる。時間とともにスタッド（Ａ１）６０の移動距離が増えるため、図５（ｂ）に示すように、ギャップＧＡの開極距離は約１０ｍｓ以降で時間との比例関係より若干減衰してくる。しかし、遮断性能確保のために特に重要な開極後約１０ｍｓの範囲では、ギャップＧＡの開極スピードは十分大きくなっているので、高い遮断性能を実現できる。
【００２８】
図６は実施の形態１の真空遮断器の開極動作を示し、（１）は閉極状態を示している。閉極状態から開閉機構９がスタッド（Ａ２）６１を図中左方向に駆動すると、（２）のように３ｍｓまで第２の真空バルブ８０の平板電極８６のギャップＧＢはほとんど開いていないが、第１の真空バルブ５０の縦磁界電極５９のギャップＧＡは開き始めている。また、（３）のように１０ｍｓにおいて、スタッド（Ａ１）６０が若干左方向に移動しているが、スタッド（Ａ２）６１が高速に開いているので、第１の真空バルブ５０の縦磁界電極５９のギャップＧＡは大きく開いている。
【００２９】
定格電圧の高い真空遮断器では進み小電流性能の確保が重要であるので、これについて以下に説明する。
送電線もしくはコンデンサバンク開閉に用いられる真空遮断器は、送電線の対地キャパシタンスまたはコンデンサバンクのキャパシタンスによって決まる進み小電流を遮断する能力が要求される。このため、進み小電流遮断試験やコンデンサバンク開閉試験を実施して遮断性能を検査する必要がある。なお、日本国内で一般に用いられている交流遮断器の規格ＪＥＣ２３００では送電線、コンデンサバンクに接続される遮断器に対する進み小電流試験を合わせて「進み小電流遮断試験」と称しているので、以下、進み小電流遮断試験と称する。
【００３０】
進み小電流遮断試験における真空バルブ内の現象、特に接点表面現象を調べるため、ガラス管で真空バルブを形成し内部の現象を高速度カメラで観測し、さらに試験前後の接点表面分析を行った結果、以下のことが分かった。
進み小電流遮断試験において、回路電圧を印加した状態で電極を閉じていくと、固定電極と可動電極の間の電界が高くなり、該電極が閉じる前に絶縁破壊が生じる。この時に生じるアーク（以後、プレアークと呼ぶ）の熱によって電極の接点表面に溶融が生じる。この後、電極は閉じ、溶融部位は熱拡散により温度が下がり溶着する。その後、電極を開くと上記の溶着部が引き外されて微小な突起（溶着痕）が接点表面に生じる。開極直後に進み小電流試験の再起電圧が電極に印加すると上記の溶着痕に局所的な高電界が発生し、耐電圧性能が低下し再点弧の原因となる。
【００３１】
従来の真空遮断器に用いられる真空バルブ（特許文献１）では、遮断用の平行磁界型電極と耐圧用に開極距離を大きくした耐電圧電極を直列に設けるが、閉極時に耐電圧中間電極３０と耐電圧可動電極３１を閉じた後に、平行磁界型固定電極２７と平行磁界型中間電極２８を閉じる。
このため、平行磁界型固定電極２７と平行磁界型中間電極２８が閉じる時に、上述のように平行磁界型電極間にプレアークが発生して突入電流が流れ、接点表面に溶着が生じる。その後、開極すると溶着引き外しによる突起（溶着痕）が接点表面に生じる。開極時には平行磁界型電極が先に開くので、開極直後に進み小電流試験の再起電圧が平行磁界型電極に印加し、上記の溶着痕に局所的な高電界が発生するため、耐電圧性能が低下し再点弧の原因となる。
【００３２】
この発明の実施形態の真空バルブでは、抵抗体４０を設置した効果で上述の溶着痕の発生が抑制されることを説明する。
図７は進み小電流遮断試験回路にこの発明の真空遮断器を組み込んで実験した時の突入電流の計算値を、従来の真空遮断器の場合と比較した図である。図７（ａ）に示すように通常の真空遮断器の場合は、ピーク値４ｋＡの突入電流が流れる。このため、上述のように、プレアークの熱で接点表面に溶融部が生じ、その後、開極した時に、溶着引き外しによる微小突起（溶着痕）が接点表面に生じるため、耐電圧性能が低下し再点弧の原因となる。
【００３３】
一方、図７（ｂ）に示すように、この発明の真空遮断器の場合は、突入電流が減衰するので、プレアークの熱で接点表面に溶融が生じることがなく、接点表面が清浄な状態に保たれる。この結果、耐電圧性能が高く進み小電流遮断性能も高くなる。この例では抵抗体４０を３００Ωとしたが、１００Ω程度以上とすると突入電流抑制効果が大きくなる。
【００３４】
さらにこの発明では、図１や図２に示すように、一体に動くようにされた第１の真空バルブ５０のスタッド（Ａ１）６０と第２の真空バルブ８０のスタッド（Ｂ２）８８はそれぞれベローズ６３、９０を介して真空容器に固定されており、第１の真空バルブ５０のスタッド（Ａ１）６０に接続されたベローズ６３の内径は、第２の真空バルブ８０のスタッド（Ｂ２）８８に接続されたベローズ９０の内径より小さくしている。
【００３５】
スタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８は一体となっており、ここに働く外力は開放バネ７４の力とベローズ６３とベローズ９０に働く大気圧の合力である。ベローズ６３の内径よりもベローズ９０の内径を大きくすると、大気圧の力は、一体となったスタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８を接点対８６ａ側に押す力となる。この大気圧の力Ｆ１は一定であるが、開放バネ７４の力Ｆ２は圧縮状態のバネが伸びるにつれて弱くなるため、開放バネ７４の力Ｆ２の大きさが大気圧の力Ｆ１の大きさよりも小さくなると、Ｆ１とＦ２の合力は一体となったスタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８を減速する方向に働く。
【００３６】
もし、大気圧の力Ｆ１がなければ、接点対８６ａが開極した所で一体となったスタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８が急速にストップするので開極衝撃が発生するが、大気圧の力Ｆ１があるため、一体となったスタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８は減速した状態でストップし開極衝撃を抑制することができる。
このため、開閉寿命が延びるという効果がある。さらに、真空の絶縁では衝撃によって真空バルブ内にある微粒子が高電界部に浮上すると耐電圧性能が低下するという特徴があるので、開極衝撃を抑制することで耐電圧性能も向上するという効果がある。
【００３７】
この発明の真空バルブは図３に示したように、シャント３と電気的に接続される固定部材１０と開閉機構接続部６１ａが入出力端子である。縦磁界電極５９のギャップＧＡと平板電極８６のギャップＧＢが共に開いた状態で入出力端子間に電圧が印加すると、平板電極８６のギャップＧＢが形成する静電容量Ｃに電荷がたまるが、すぐに抵抗体Ｒ４０を介して電荷が流れてしまうため、ギャップギャップＧＢの分担電圧は小さく、ほぼ全ての電圧がギャップＧＡに印加する。このため、真空バルブ８０への印加電圧が小さいためセラミック８１の沿面長を小さくして真空バルブ８０を小形化することができるという効果がある。
【００３８】
このため、進み小電流試験の投入時に、ギャップＧＡが閉じてからギャップＧＢが閉じるまでの時間（図４（２））に印加する系統電圧が、真空バルブ８０に印加する最大電圧であり、これに耐えるように真空バルブ８０内部の電界設計を行う。
上記のように、第２の真空バルブ８０は補助的な真空バルブで、進み小電流遮断や短絡電流遮断は第１の真空バルブ５０で行う。そこで、特に開極直後から高い過渡回復電圧が印加する進み小電流遮断性能の確保のため、図６のように真空バルブ５０の縦磁界電極５９のギャップＧＡを先に開き、真空バルブ８０の平板電極８６のギャップＧＢ遅れて開く方式とした。
【００３９】
もし、接点対５９ａの開極距離がまだ小さく、かつ再起電圧が急速に上昇していて接点間の電界が高い時に接点対８６ａが開くと、接点対８６ａが静電容量Ｃを形成し、並列に設けた抵抗体Ｒとの間で電流が流れて、過渡的な電圧変動が起こるため遮断失敗となる可能性がある。そこで、上記のように接点対８６ａを遅れて開極することで、過渡的な電圧変動による遮断失敗の発生を抑制する効果がある。
【００４０】
特許文献１の真空バルブでは、圧縮バネ３６が真空容器の中に組み込まれているため、ロウ付け温度約８００℃にさらされる。このため、バネ特性がロウ付け前と変化する可能性があり、開極特性にバラつきが生じてしまう。
また、特許文献１では、「圧縮バネ３６の力が可動側に加わっているため、中間ホルダ２９は耐電圧電極３０、３１を圧接したまま可動ホルダ３２と共に、右方に移動し、平行磁界形電極２７、２８を開極させる」（２頁左下欄）とあるが、定格電圧の高い真空バルブでは、発明が解決しようとする課題に述べたように、遮断の際の再起電圧も高くなるので、平行磁界形電極はアークが消弧した直後の耐電圧電極が十分に開かないうちに印加する高電圧に耐える必要がある。
【００４１】
このため、平行磁界形電極２７、２８の開極距離を大きくする必要がある。さらに、開極途中に急速に立ち上がる再起電圧の上昇に伴って平行磁界形電極の表面や電極間に高電界が発生するが、この電界も下げて放電を抑制する必要があるため、平行磁界形電極の開極速度を高める必要がある。また、大容量化のためにスタッドの直径を大きくすると重量が増える。これらの理由のため、圧縮バネ３６の力が大きくないと上記の特許文献１のような動きは実現せず、バネが大形化してしまう。
【００４２】
この発明の真空バルブは開放バネ７４を大気中に設置しているため、２つの真空バルブを接続する際に開放バネがロウ付けによる高温処理にさらされないためバネ特性が安定的に維持され、信頼性の高い真空遮断器になるという効果がある。また、開放バネ７４によってスタッド（Ａ１）６０がスタッド（Ａ２）６１に追従して動く必要がないので、開放バネ７４には特に大きな駆動力は必要でなく、大形化しないですむという効果がある。
スタッド（Ａ１）６０、スタッド（Ｂ２）８８は開閉衝撃等の外乱に影響されずに安定して動作することが求められる。そこで、この発明の真空バルブではガイド６７を設けてスタッド（Ａ１）６０、スタッド（Ｂ２）８８の動きを規定し安定化した。
【００４３】
以上のように実施の形態１の発明では、真空バルブを２つ直列に接続した真空遮断器において、進み小電流遮断試験の投入時に、先に接点対５９ａが閉じると、接点対８６ａと並列に設けた抵抗体４０に電流が流れるため、突入電流が抑制される。その後、接点対８６ａは遅れて閉じるが電流は減衰しているため、投入時の突入電流が大きい場合に生じる電極表面の溶着と、その後の開極によって生じる電極表面の損傷を抑える効果があり、接点対５９ａも接点対８６ａも表面は清浄な状態が維持され、遮断性能と耐電圧性能を向上させることができる。接点表面を清浄に保つことにより進み小電流遮断性能も向上させることができるという効果がある。
【００４４】
また、接点対８６ａが開極時に形成する静電容量Ｃと抵抗体４０が並列であるため、静電容量Ｃの電荷は抵抗体４０を介して流れ、真空バルブ８０の分担電圧は小さくなる。このため、真空バルブ（真空バルブＢ）８０側は真空バルブ（真空バルブＡ）５０が閉じた時に印加する系統電圧に耐えるだけの絶縁性能があればよいので、開極距離を小さくでき、さらに真空容器も小さくてすむので真空遮断器が小形化するという効果がある。また、真空容器を２つ接続する構造としたため、ロウ付けが簡略化し製造しやすいという効果がある。
【００４５】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２の真空遮断器を図８に基づいて説明する。図８は２つの真空バルブの接続部の拡大図である。
実施の形態２の発明は、図８に示すように、一体に動くようにされた第１の真空バルブ（真空バルブＡ）５０のスタッド（Ａ１）６０と第２の真空バルブ（真空バルブＢ）８０のスタッド（Ｂ２）８８は、共に中空構造としたものである。この中空構造の部分には補強ロッド７７を設けても良い。
このような構造はスタッド６０、８８が軽くなるので、開放バネ７４によるスタッドの動きが安定化するという効果がある。また、開放バネ７４を小型化できるという効果もある。この場合、スタッド６０、８８の通電部は表皮厚さ程度以上の厚みを持たせる必要がある。
【００４６】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３の真空遮断器を図９〜図１１に基づいて説明する。図９は２つの真空バルブの接続部の拡大図である。
実施の形態３の発明は、図９に示すように、一体に動くようにされた第１の真空バルブ（真空バルブＡ）５０のスタッド（Ａ１）６０と第２の真空バルブ（真空バルブＢ）８８のスタッド（Ｂ２）８８との接続部は、実施の形態１のようにスタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８とをロウ付けで一体に接続することはしないで、弾性体７８と弾性体ホルダ７９を介して接続するようにしている。
【００４７】
弾性体ホルダ７９はスタッド（Ａ１）６０に固定され、この弾性体ホルダ７９に弾性体７８が保持されている。一方、スタッド（Ｂ２）８８にはストッパ９６が固定され、弾性体７８はストッパ９６と弾性体ホルダ７９で挟み込まれている。弾性体ホルダ７９はストッパ９６の外周を軸方向に摺動するようになっており、その先端にはストッパ９６に当接して摺動が止まるように鍔部７９ａが設けられている。弾性体７８は、コイルバネ、皿バネ等のバネ、ゴムなどの弾性を持つ材料とする。また、開閉動作時に弾性体７８には衝撃が加わるので、安定した動作のため弾性体ホルダ７９とストッパ９６に固着することが望ましい。
スタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８との導通は、それぞれのスタッドに接続された可撓導体９７で行うようになっている。可撓導体９７は通電のために十分な断面積を持つようにする。
【００４８】
この実施の形態３においても、一体に動くようにされた第１の真空バルブ５０のスタッド（Ａ１）６０と第２の真空バルブ８０のスタッド（Ｂ２）８８はそれぞれベローズを介して真空容器に固定されており、第１の真空バルブ５０のスタッド（Ａ１）６０に接続されたベローズ６３の内径は、第２の真空バルブ８０のスタッド（Ｂ２）８８に接続されたベローズ９０の内径より小さくなっている。また、開放バネ７４は第１の真空バルブ５０のスタッド（Ａ１）６０に設けている。その他の構成は実施の形態１で示した図１〜図３と同じ構成であるので、説明を省略する。
【００４９】
図１０は実施の形態３の真空遮断器の閉極動作を示し、（１）は開極状態を示している。開極状態から開閉機構９がスタッド（Ａ２）６１を図中右方向に駆動すると、（２）のようにまず第１の真空バルブ５０の縦磁界電極５９のギャップＧＡが閉じる。さらに開閉機構９によりスタッド（Ａ２）６１を図中右方向に駆動すると、（３）のように弾性体７８が圧縮される。弾性体７８の圧縮により弾性体ホルダ７９の鍔部７９ａがストッパ９６の右端部に当接すると、弾性体７８は圧縮された状態に保持される。さらにスタッド（Ａ２）６１が図中右方向に駆動すると、（４）のように第２の真空バルブ８０の平板電極８６のギャップＧＢが閉じる。こうして真空遮断器は閉極状態となる。
この閉極動作で、進み小電流試験の突入電流が抑制され、接点表面が清浄な状態に維持されるため、耐電圧性能が高くなることは実施の形態１に述べた通りである。
【００５０】
図１１は実施の形態３の真空遮断器の開極動作を示し、（１）は閉極状態を示している。閉極状態から開閉機構９がスタッド（Ａ２）６１を図中左方向に駆動すると、（２）のように第２の真空バルブ８０の平板電極８６のギャップＧＢはほとんど開いていないが、第１の真空バルブ５０の縦磁界電極５９のギャップＧＡは開き始めている。この時、開放バネ７４の力でスタッド（Ａ１）６０が左方向に駆動され、また、弾性体７８は圧縮されているので、図１１の左右両方向に力を発生する。
【００５１】
さらに、絶縁ガスの圧力で真空バルブ内部方向の力が加わるが、例えば１気圧は１０Ｎ／ｃｍ２であるので、ベローズ内径φ１００とすると２５３Ｎの力が生じる。この実施形態では、図９のようにベローズ６３の内径よりもベローズ９０の内径の方が大きくなっているため、スタッド（Ｂ２）８８に加わる気圧の方がスタッド（Ａ１）６０に加わる気圧より大きい。
【００５２】
以上の、開放バネ７４、弾性体７８、気圧の力により、まず、第２の真空バルブ８０の平板電極８６のギャップＧＢが閉じた状態でスタッド（Ａ１）６０が左に動く。弾性体ホルダ７９の鍔部７９ａがストッパ９６の左端部に当接すると、弾性体７８は規定値以上に伸びないようになっている。弾性体ホルダ７９の鍔部７９ａがストッパ９６の左端部に当接した状態が図１１（２）で、平板電極８６のギャップＧＢが閉じたままで、スタッド（Ａ１）６０は（１）に比べて左に動いているが、開閉機構９によりスタッド（Ａ２）６１は高速に動くため、縦磁界電極５９のギャップＧＡが開いている。
【００５３】
その後は、開放バネ７４の力でスタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８を左に駆動し、（３）のように平板電極８６のギャップＧＢが縦磁界電極５９のギャップＧＡより遅れて開く。この遅れ時間は、開放バネ７４、弾性体７８、気圧の力と弾性体ホルダ７９の規定長さで調整することができる。
【００５４】
このように第２の真空バルブ８０の平板電極８６が閉じている間は、開放バネ７４がスタッド（Ａ１）６０を駆動する力と圧縮された弾性体７８が開こうとする力との合力でスタッド（Ａ１）６０は駆動するが、弾性体７８が所定の長さ以上に伸びてスタッド（Ｂ２）８８を開く力が発生し、さらにこの弾性体７８によるスタッド（Ｂ２）８８を開く力が大気圧によるスタッド（Ｂ２）を閉じる力を上回るまでの間は平板電極８６の接点対８６ａは開かない。このため、第１の真空バルブ５０の縦磁界電極５９の接点対５９ａは開閉機構９によって先に開くが、接点対８６ａは遅れて開極する。
【００５５】
もし、縦磁界電極５９の接点対５９ａに再起電圧が印加して接点間の電界が高い時に平板電極８６の接点対８６ａが開くと、接点対８６ａが静電容量Ｃを形成し、並列に設けた抵抗体Ｒとの間で電流が流れて、過渡的な電圧変動が起こることにより遮断失敗となる可能性がある。そこで、上記のように平板電極８６の接点対８６ａを遅れて開極することで、過渡的な電圧変動による遮断失敗の発生を抑制する効果がある。
【００５６】
以上のように、実施の形態３では、スタッド（Ａ１）６０とスタッド（Ｂ２）８８の接続部に弾性体７８と弾性体ホルダ７９を設けたため、弾性体７８が伸びて規定長に達するまでの時間だけ平板電極８６のギャップＧＢの開極時間を縦磁界電極５９のギャップＧＡの開極時間より遅らせることができる。したがって実施の形態１に述べたように、第１の真空バルブ５０のみに開極直後の再起電圧が印加するようにして、進み小電流遮断や短絡電流遮断を真空バルブ５０で行うことができる。
【００５７】
これにより、真空バルブ５０に再起電圧が印加して接点間の電界が高い時に、真空バルブ８０の平板電極８６のギャップＧＢが開いて、過渡的な電圧変動が起こることで遮断失敗となることを抑制する効果がある。
さらに、投入時に縦磁界電極５９の接点対５９ａが閉じる時の衝撃を弾性体７８が吸収するので、チャタリングの抑制効果がある。
【００５８】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４の真空遮断器を図１２に基づいて説明する。図１２は２つの真空バルブの接続部における弾性体ホルダの他の例を示す拡大図である。
実施の形態４の発明は、実施の形態３のように第１の真空バルブ（真空バルブＡ）５０のスタッド（Ａ１）６０と第２の真空バルブ（真空バルブＢ）８８のスタッド（Ｂ２）８８との接続部を、弾性体７８と弾性体ホルダ７９を介して接続するようにしたものにおいて
、図１２に示すように、弾性体ホルダ７９がボルト９８によって第２の真空バルブ８０のスタッド（Ｂ２）８８に締めによって取り付けられている。また、弾性体ホルダ７９は左端部に鍔部７９ａを有して、この鍔部７９ａは弾性体７８が伸びた時の長さを規定するストッパの機能を果たしている。
【００５９】
また、弾性体７８は第１の真空バルブ５０のスタッド（Ａ１）６０に取付部材９９によって取り付けられている。
この実施の形態４では、弾性体ホルダ７９がボルト９８の締めによって形成されているため製造がしやすいという特徴がある。また、図１２（ｂ）のように弾性体７８が伸びた時のストッパ機能は有するが、図１２（ａ）のように弾性体７８が縮んだ時のストッパ機能を持たないため、投入時に弾性体７８が投入衝撃を吸収するダンパー機能を持ち、チャタリングを抑制する効果が大きい。
【００６０】
なおこの発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１：タンク（絶縁筒）、  ３：シャント、  ９：開閉機構、  ４０：抵抗体、
５０：第１の真空バルブ（真空バルブＡ）、  ５９：縦磁界電極、
５９ａ：縦磁界電極の接点対、  ６０：スタッド（スタッドＡ１）、
６１：スタッド（スタッドＡ２）、６３、６５、９０：ベローズ、７４：開放バネ、
７８：弾性体、  ８０：第２の真空バルブ（真空バルブＢ）、  ８６：平板電極、
８６ａ：平板電極の接点対、  ８７：スタッド（スタッドＢ１）、
８８：スタッド（スタッドＢ２）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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