(57)【要約】  １対の端子（７）の間に並列接続された真空遮断器組立体（８）と切換組立体（９）を含み、各端子（７）が、使用中に、電気回路に接続可能である電力切換装置（６）。真空遮断器組立体（８）は、第１端で端子（７）のそれぞれに接続され、第２端で真空気密筐体内に延在する１対の導電性ロッド（２６，２８）を有する少なくとも１つの真空遮断器を含む。第１の電極（３０）は、第１（２６）の導電性ロッドの第２端又は第２端近くに取り付けられ、スロット付きコイル（３８）が、第２（２８）の導電性ロッドの第２端又は第２端近くに取り付けられた支持体（３６）を有する。第２の電極（３２）は、スロット付きコイル（３８）の内側面に取り付けられ、第３の電極（３４）は、支持体（３６）に取り付けられる。導電性ロッド（２６，２８）の第２端は、気密筐体内に延在し、その結果、第１と第３の電極（３０，３２）が、対向接点面を規定し、導電性ロッド（２６，２８）の少なくとも一方が、他方に対して移動して、対向接点面の間のギャップを開閉することができる。切換組立体（９）は、開状態で電流を伝えず閉状態で電流を伝える少なくとも１個の交差電磁界プラズマ放電スイッチを有する。切換組立体（９）は、電力切換装置の使用時に、開状態と閉状態で切り替わって真空遮断器組立体（８）に流れる電流を変更するように制御可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１対の端子（７）の間で並列に接続された真空遮断器組立体（８）と切換組立体（９）を含み、前記端子（７）がそれぞれ、使用中に、電気回路に接続可能な電力切換装置（６）であって、真空遮断器組立体（８）は、第１端で前記端子（７）のそれぞれに接続されかつ第２端で気密筐体内に延在する１対の導電性ロッド（２６，２８）を有する少なくとも１つの真空遮断器と、前記第１の導電性ロッド（２６）の第２端又は第２端近くに取り付けられた第１の電極（３０）並びに前記第２の導電性ロッド（２８）の第２端又は第２端近くに取り付けられた支持体（３６）を有するスロット付きコイル（３８）と、前記スロット付きコイル（３８）の内側面に取り付けられた第２の電極（３２）と、前記支持体（３６）に取り付けられた第３の電極（３４）とを有し、前記導電性ロッド（２６，２８）の前記第２端は、前記第１と第３の電極（３０，３２）が対向接点面を規定して前記導電性ロッド（２６，２８）の少なくとも一方が前記対向接点の面の間のギャップを開閉するように他方の導電性ロッドに対して移動できるように前記気密筐体内に延在し、前記切換組立体（９）が、開状態で電流を伝えず閉状態で電流を伝える少なくとも１個の交差電磁界プラズマ放電スイッチを有し、前記切換組立体（９）が、前記電力切換装置の使用中に、開状態と閉状態とで切り替わって前記真空遮断器組立体（８）に流れる電流を変化させるように制御可能である、電力切換装置（６）。
【請求項２】
前記切換組立体（９）が、各真空遮断器（１０）の前記対向接点面の間のギャップの形成に応じて開状態から閉状態に切り替わるように制御可能である、請求項１に記載の電力切換装置（６）。
【請求項３】
制御回路を更に含み、前記制御回路が、前記各真空遮断器（１０）の前記対向接点面間の前記ギャップの形成に応じて制御信号を生成し、前記制御信号を前記切換組立体（９）に送るように制御可能であり、前記切換組立体（９）が、前記制御回路から受け取った前記制御信号に応じて閉状態から開状態に切り替わるように制御可能である、請求項２に記載の電力切換装置（６）。
【請求項４】
前記切換組立体（９）が、前記各真空遮断器（１０）の対向接点面の間に前記ギャップが形成された後で前記ギャップの所定の長さで閉状態から開状態に切り替わるように制御可能である、請求項２又は請求項３に記載の電力切換装置（６）。
【請求項５】
前記切換組立体（９）が、前記各真空遮断器（１０）内で電流が消滅する前に所定の電流レベルで開状態から閉状態に切り替わるように制御可能であり、また、前記各真空遮断器（１０）内で電流が消滅した後で閉状態から開状態に切り替わるように制御可能である、請求項４に記載の電力切換装置（６）。
【請求項６】
前記真空遮断器組立体（８）が、複数の直列接続及び／又は並列接続された真空遮断器（１０）を含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電力切換装置（６）。
【請求項７】
前記切換組立体（９）が、複数の直列接続及び／又は並列接続された交差電磁界プラズマ放電スイッチを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電力切換装置（６）。
【請求項８】
前記切換組立体（９）が、複数の並列接続された交差電磁界プラズマ放電スイッチを含み、前記切換組立体（９）が、前記複数の並列接続された交差電磁界プラズマ放電スイッチを順次オフにするように制御可能である、請求項７に記載の電力切換装置（６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力切換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多端子高圧直流（ＨＶＤＣ）送配電網の動作は、負荷と故障／短絡電流の切換動作を伴う。そのような切り換えを行う切換構成要素を利用すると、タップオフ線又は閉ループ回路を含む並列ＨＶＤＣ線などのＨＶＤＣ用途において柔軟な計画と設計が可能になる。
【０００３】
負荷及び故障／短絡電流切り換えの既知の解決策は、半導体スイッチの使用であり、この半導体スイッチは、典型的には、ポイント・ツー・ポイント高電力ＨＶＤＣ伝送で使用される。半導体スイッチを使用すると、切り変えが速くなり、通過故障電流の値が小さくなる。しかしながら、そのようなスイッチを使用する欠点には、装置がオフ状態にあるときの高い順方向損失、過渡現象に対する弱さ、及び明確な分離の欠如が挙げられる。
【０００４】
負荷及び故障／短絡電流切り換えの別の既知の解決策は、真空遮断器である。真空遮断器の動作は、関連電気回路を開くために導電性接点の機械的分離に依存する。そのような真空遮断器は、高い短絡電流遮断性能により大量の連続交流電流を許容することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の真空遮断器は、電流ゼロがないので直流電流を遮断する性能が不十分である。従来の真空遮断器を使用して、数百アンペアまでの低い直流電流を遮断できるが、低電流におけるアークの不安定性のために、そのような方法は、信頼性が低いだけでなく、ＨＶＤＣ用途で典型的に見られる電流レベルにも適合しない。
【０００６】
強制的な電流ゼロを適用するか又は人為的に電流ゼロを作成することによって、従来の真空遮断器を使用して直流電流遮断を行なうことができる。この直流電流遮断方法は、従来の真空遮断器の両端に並列に補助回路を接続することを伴い、この補助回路は、キャパシタ、キャパシタとインダクタの組み合わせ、及び任意の他の振動回路を含む。補助回路は、真空遮断器の通常動作中、スパークギャップだけ離されたままである。
【０００７】
真空遮断器の接点が離れ始めるとき、スパーク点火ギャップが導通されて真空遮断器の両端に十分な大きさの振動電流が導入され、それにより遮断器の両端の電流が強制的に電流ゼロになる。これにより、真空遮断器が直流電流を首尾よく遮断することができる。しかしながら、そのような構成は、補助回路の追加構成要素を組み込まなければならないので、複雑で高価で場所を取ることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、１対の端子間で並列に接続された真空遮断器組立体と切換組立体とを含み、各端子が、使用中に、電気回路に接続可能な電力切換装置が提供され、真空遮断器組立体は、第１端で端子のそれぞれに接続されかつ第２端で気密筐体内に延在する第１と第２の導電性ロッドを有する少なくとも１つの真空遮断器と、第１の導電性ロッドの第２端又は第２端近くに取り付けられた第１の電極並びに第２の導電性ロッドの第２端又は第２端近くに取り付けられた支持体を有するスロット付きコイルと、スロット付きコイルの内側面に取り付けられた第２の電極と、支持体に取り付けられた第３の電極とを有し、導電性ロッドの第２端は、第１と第３の電極が対向接点面を規定して導電性ロッドの少なくとも一方が対向接点面の間のギャップを開閉するように他方の導電性ロッドに対して移動できるように気密筐体内に延在し、切換組立体が、開状態で電流を伝えず閉状態で電流を伝える少なくとも１個の交差電磁界プラズマ放電スイッチを有し、切換組立体が、電力切換装置の使用中に、開状態と閉状態とで切り替わって真空遮断器組立体に流れる電流を変化させるように制御可能である。
【０００９】
電力切換装置内の真空遮断器と切換組立体の並列接続が、真空遮断器組立体を使用して行なわれる電流遮断を改善することが分かった。
【００１０】
真空遮断器組立体内の第１の電極とスロット付きコイルの上記の構成は、電流遮断プロセスにおいて第１と第２の電極の間に流されるアーク電流に対して垂直の自己誘導軸方向磁界の生成を可能にする。軸方向磁界が存在する状態で、アーク電圧が上昇し始め、一方、アーク電流は、電極材料のチョッピング電流値より低い値になるまで急速に低下し始める。この時点で、電流は、すぐに０に低下し、その結果、絶縁回復が十分になり、電流遮断が成功する。自己誘導軸方向磁界の生成により、必要な軸方向磁界を生成するために真空遮断器組立体内に付加装置を組み込む必要がなくなり、それにより真空遮断器組立体の配置の複雑さが低下する。
【００１１】
切換組立体は、電流遮断プロセス中に真空遮断器組立体に流れる電流の量の変更を可能にすることによって、電流遮断プロセスに対する追加の制御を提供する。例えば、電流の量を変更して、電極に対する高電流密度の悪影響を最小限にし、それにより真空遮断器組立体の寿命を改善することができる。
【００１２】
交差電磁界プラズマスイッチは、迅速な切り換え性能を有し、その開状態で高電圧低下に対応することができる。これにより、交差電磁界プラズマスイッチは、高電圧用途での電流遮断を支援するために切換組立体での使用に適合する。
【００１３】
また、電力切換装置内の真空遮断器と切換組立体の並列接続によって、電力切換装置の配置が単純になり、それにより、そのような装置の製造及び組み立てコストが減少する。
【００１４】
スロット付きコイルの形状と各電極の材料は、真空遮断器の設計要件により異なってもよい。例えば、スロット付きコイルは、好ましくはコイルの全周囲に延在する単一スロットを有しても複数のスロットを有してもよく、各電極は、例えば、クロミウム−クロミウム、銅−タングステン、銅タングステンカーバイド、タングステン、クロミウム、又はモリブデンの群から選択された耐火材から作成されてもよい。
【００１５】
本発明の実施形態では、切換組立体は、各真空遮断器の対向接点面の間のギャップの形成に応じて、開状態から閉状態に切り替わるように制御可能でよい。
【００１６】
通常の動作中、電流は真空遮断器だけに流れるが、切換組立体は、開状態のままであり、したがって電流を伝導しない。対向接点面間のギャップが形成されるとすぐに、切換組立体は、閉状態に切り替えられて、切換組立体内の電流の流れの一部分が分流される。これは、各真空遮断器の両端のアーク電圧を制限するだけでなく、対向接点面での電流密度を低下させ、それにより、ギャップの長さがまだきわめて小さくかつ電流が電極材料の溶滴内に流れている段階における対向接点面の破損が最小になる。
【００１７】
電力切換装置は、更に、制御回路を含むことが好ましく、制御回路は、各真空遮断器の対向接点面の間のギャップの形成に応じて制御信号を生成し、制御信号を切換組立体に送るように制御可能であり、切換組立体は、制御回路から受け取った制御信号に応じて閉状態と開状態との間で切り替わるように制御可能である。
【００１８】
そのような制御回路の使用により、切換組立体は、各真空遮断器の対向接点面の間のギャップの形成に迅速かつ自動的に応答することができる。
【００１９】
切換組立体は、各真空遮断器の対向接点面間にギャップが形成された後で、ギャップの所定の長さで開状態から閉状態に切り替わるように制御可能であることが好ましい。
【００２０】
対向接点面間のギャップが十分な長さに達した後、第１と第２の電極の間に横方向に電流が流れ始める。この段階では切換組立体が開状態に戻され、したがって全ての電流が真空遮断器に流れる。これにより、スロット付きコイル内に生成された軸方向磁界が、各真空遮断器に流れる全ての電流に作用することができる。
【００２１】
切換組立体は、各真空遮断器内の電流が消滅する前に所定の電流レベルで開状態から閉状態に切り替わるように制御可能でもよく、各真空遮断器内の電流が消滅した後で閉状態から開状態に切り替わるように制御可能でもよい。
【００２２】
軸方向磁界がある状態で、アーク電圧が上昇し始め、一方、アーク電流は、電極材料のチョッピング電流値より低い値になるまで急速に低下し始める。電流が消滅する前に切換組立体を閉状態に切り換えることにより、切換組立体中の残留電流の流れが分流される。次に、切換組立体を開状態に切り替えて電流遮断プロセスを完了する。
【００２３】
電力切換装置のそのような動作は、各電極が、開放状態で真空遮断器の高い耐電圧要件に対応した材料から作成されるようにするだけでなく、電流遮断プロセス中に生成された過電圧を低下させる低いチョッピング電流値を有することを可能にする。
【００２４】
真空遮断器組立体内の真空遮断器の数と構成は、電力切換装置の設計要件によって異なってもよい。真空遮断器組立体は、例えば、複数の直列接続及び／又は並列接続の真空遮断器を含んでもよい。
【００２５】
真空遮断器組立体の動作電圧及び電流特性を変化させて関連電力用途の要件に適合させるために、複数の真空遮断器を接続して真空遮断器組立体の様々な構成を規定してもよい。
【００２６】
真空遮断器組立体の場合と同じように、切換組立体の動作電圧及び電流特性を変化させて関連電力用途の要件に適合させるために、複数の交差電磁界プラズマ放電スイッチを接続して切換組立体の様々な構成を規定してもよい。
【００２７】
切換組立体が複数の並列接交差電磁界プラズマ放電スイッチを含む実施形態において、切換組立体は、複数の並列接続交差電磁界プラズマ放電スイッチを順次開閉するように制御可能でよい。
【００２８】
複数の並列接続交差電磁界プラズマ放電スイッチを順次開閉することにより、少なくとも１個の交差電磁界プラズマ放電スイッチ内でより長い持続時間放電を維持することができ、それにより、切換組立体内の電流伝導の全持続時間が長くなる。これにより、切換組立体は、対向接点面を最初に離すのにかかる時間と、アークを拡散するのにかかる時間が、単一の交差電磁界プラズマ放電スイッチ内の電流伝導の許容持続時間よりも長い電流遮断プロセスでの使用に適合する。
【００２９】
本発明による電力切換装置と適合する用途の例には、例えば、交流電力網、交流高圧回路遮断器、交流発電機回路遮断器、鉄道牽引、船舶、超伝導磁気記憶装置、高エネルギー核融合反応炉実験、静止電力用途、及び高圧直流（ＨＶＤＣ）多端子網が挙げられる。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態は、次に、以下の添付図面に関して非限定的な例として述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態による電力切換装置を示す図である。
【図２】図１の電力切換装置の一部を構成する真空遮断器組立体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の一実施形態による電力切換装置６を図１に示す。
【００３３】
電力切換装置６は、１対の端子７、真空遮断器組立体８、切換組立体９、及び制御回路（図示せず）を含む。
【００３４】
真空遮断器組立体８は、端子７間に切換組立体９と並列に接続される。
【００３５】
使用中、端子はそれぞれ、直流電気回路の正端子と負端子に接続される。
【００３６】
真空遮断器組立体８は、単一の真空遮断器１０を含む。
【００３７】
真空遮断器１０は、気密筐体を規定するように組み立てられた１対の円筒状ハウジング１２、第１と第２の終端フランジ１４，１６、及び環状構造体１８を含む。各終端フランジ１４，１６は、それぞれの円筒状ハウジング１２の第１端に鑞付けされて気密継手が構成される。２つの円筒状ハウジング１２は、その第２端で、環状構造体１８を介して結合される。環状構造体１８は、円筒状ハウジング１２の内壁をアーク放電によって生じる金属蒸着から守るために円筒状ハウジング１２の内壁に重なる中央板２０を有し、一方、各終端フランジ１４，１６は、真空遮断器１０の長さに沿った静電界線分布を改善するために終端シールド２２を有する。
【００３８】
各円筒状ハウジング１２は、両端が金属化されニッケルめっきされる。それぞれの円筒状ハウジング１２の長さと直径は、真空遮断器１０の動作電圧定格によって異なり、第１と第２の終端フランジ１４，１６及び環状構造体１８の寸法と形状は、円筒状ハウジング１２のサイズと形状に応じて異なってもよい。
【００３９】
真空遮断器１０は、また、管状ベロー２４と、第１と第２の導電性ロッド２６，２８とを有する。
【００４０】
第１端フランジ１４は、管状ベロー２４を収容するように寸法決めされた中空ボアを有し、第２端フランジ１６は、その中空ボア内に第２のロッド２８を収容するように寸法決めされた中空ボアを有する。管状ベロー２４は、また、第１のロッド２６を保持するための中空ボアを有する。
【００４１】
第１と第２のロッド２６，２８はそれぞれ、管状ベロー２４と第２端フランジ１６の中空ボア内に保持され、したがって、ロッド２６，２８の第２端が、筐体内に配置され、ロッド２６，２８の第１端が、筐体外に配置される。第１と第２のロッド２６，２８は、例えば、無酸素（ＯＦＨＣ）銅から製造されてもよい。
【００４２】
真空遮断器１０は、更に、第１、第２及び第３の電極３０、３２及び３４と、複数スロット付きコイル３８とを有する。複数スロット付きコイル３８は、複数のスロット（図示せず）を有する。
【００４３】
他の実施形態では、複数スロット付きコイルが、単一スロットだけを有するスロット付きコイルによって置き換えられてもよいことが想定される。そのような単一スロットは、全周囲（例えば、コイルの周囲）に完全に延在することが好ましい。
【００４４】
第１の電極３０は、第１と第２の電極部分３０ａ，３０ｂから成る。第１の電極部分３０ａは、第１のロッド２６の第２端に取り付けられた丸い電極部分の形である。第２の電極部分３０ｂは、第１のロッド２６の周囲に取り付けられかつ第１の電極部分３０ａに隣接した環状電極部分の形である。
【００４５】
第２の電極３２は、複数スロット付きコイル３８の内側面に取り付けられる。
【００４６】
複数スロット付きコイル３８は、支持体３６を有する。支持体３６は、第２のロッド２８の第２端に取り付けられる。
【００４７】
第３の電極３４が、支持体３６の中心に取り付けられる。ロッド２６，２８は、第１と第３の電極３０，３４が対向接点面を規定するように同軸で位置合わせされる。第３の電極３４は、第１の電極部分３０ａを収容する凹部４０を有し、凹部４０の形状は、第１と第３の電極３０，３４の間の接触を最大にするように、丸い第１の電極部分３０ａの形状と一致する。
【００４８】
電極３０，３２，３４はそれぞれ、耐火材から作成され、この耐火材は、例えばクロミウム−クロミウム、銅−タングステン、銅タングステンカーバイド、タングステン、クロミウム、又はモリブデンの群から選択されてもよい。これらの耐火材は、優れた導電性を示すだけでなく、電流遮断後に高い絶縁耐力を示す。更に、これらの耐火材は、比較的高いチョッピング電流値を有し、このことは、電流がチョッピング電流値より低下した後でアークを素早く消滅させるのに役立つ。
【００４９】
管状ベロー２４の波状壁は、管状ベロー２４の管状の長さを増減させるために、管状ベロー２４が膨張又は短縮することを可能にする。これにより、第１と第３の電極３０，３４が接触している第１の位置と、第１の電極部分３０ａの一部分だけが複数スロット付きコイル３８内に留まっている第２の位置との間で、第１のロッド２６が、第２のロッド２８に対して動くことができる。第２のロッド２８は、一定位置に維持される。
【００５０】
使用の際、第１と第２のロッド２６，２８の第１端は、電力切換装置６の端子７にそれぞれ接続され、それにより、第１のロッド２６の第１端が、直流電気回路の正端子４２に接続され、第２のロッド２８の第１端が、直流電気回路の負端子４４に接続される。
【００５１】
切換組立体９は、交差電磁界プラズマ放電スイッチを有する。
【００５２】
交差電磁界プラズマ放電スイッチは、陽極４６、陰極４８、交差電磁界磁石５０、及び２つのグリッド電極５２を有する。グリッド電極５２は、陽極４６と陰極４８の間に配置され、グリッド電極５２はそれぞれ、陽極４６と陰極４８に隣接している。交差電磁界磁石５０は、陰極４８とグリッド電極５２との間で陰極に冷陰極放電を維持するように制御される。
【００５３】
切換組立体９は、開状態であり、したがって、陽極４６と隣り合うグリッド電極５２が低い陽極電圧で維持されて電子の通過を妨げるときに電流を流さない。切換組立体９は、閉状態にあり、したがって、グリッド電極５２の電位が陽極４６の電位と一致するまで高められて電子の通過を可能にするときに電流を流す。
【００５４】
交差電磁界プラズマ放電スイッチとその動作の例は、米国特許第５，３３６，９７５号に記載されている。
【００５５】
交差電磁界プラズマスイッチは、素早い切り換え性能を有し、開状態で高い電圧低下に対応することができる。これにより、交差電磁界プラズマスイッチが、高電圧用途での電流遮断を支援するために切換組立体に使用可能になる。
【００５６】
接続された直流電気回路の通常動作中、管状ベロー２４は、第１のロッド２６を第１の位置に動かして第１と第３の電極３０，３４を接触させるように制御される。同時に、交差電磁界プラズマ放電スイッチが開状態のままである。これにより、真空遮断器１０の導電性ロッド２６，２８によって接続された直流電気回路の正端子極４２と負端子４４の間に電流が流れるが、切換組立体９に電流が流れないことが可能になる。第１の電極３０と第３の電極３４との接触から生じる小さい接触抵抗は、複数スロット付きコイル３８に電流が流れないことを意味する。
【００５７】
接続された直流電気回路に高故障電流が流れることで生じる故障の場合、その電流は、高故障電流が直流電気回路の構成要素を破壊するのを防ぐために遮断されなければならない。故障電流を遮断することにより、直流電気回路を正常な動作状態に戻すために故障の分離とその後の修理が可能になる。
【００５８】
電流遮断プロセスは、最初に、第１と第３の電極３０，３４の対向接点面を離すために、管状ベロー２４を制御して第１のロッド２６をその第２の位置に移動させる。対向接点面が離れると、第１の電極３０と第３の電極３４の間にギャップができて、このギャップにアークが形成される。アークは、金属蒸気プラズマからなり、第１の電極３０と第３の電極３４の間に電流を流し続ける。
【００５９】
制御回路は、対向接点面の間のギャップの形成を検出し、制御信号を生成し、制御信号は、後で切換組立体９に送られる。制御信号を受け取ると、切換組立体９は、開状態から閉状態に切り替わるように制御される。次に、切換組立体９は、電流を流し始め、これは、切換組立体９を通る電流の一部を分流する効果を有する。
【００６０】
切換組立体９を通る電流の分流は、真空遮断器１０の両端のアーク電圧を制限するだけでなく、対向接点面の電流密度を低下させ、それにより、ギャップの長さがきわめて小さくかつ電極材料の溶滴内に電流が流れている段階で対向接点面の損傷を最小にする。これは、電流遮断の際に電極３０，３４の破損を最小にし、それにより真空遮断器１０の寿命を延ばすのに役立つ。
【００６１】
対向接点面の間のギャップが大きくなり、電流の量が増えるので、複数スロット付きコイル３８は、第２の電極３２を介して電流を流し始める。複数スロット付きコイル３８の形状により、流される電流は、複数スロット付きコイル３８内で優先方向に流れ、その結果、第１の電極３０と第２の電極３２の間のギャップに軸方向磁界が生成される。生成された軸方向磁界の方向は、第１の電極３０と第２の電極３２の間に流される電流の方向に垂直である。
【００６２】
ギャップが、複数スロット付きコイル３８が電流を流し始める点まで大きくなると、切換組立体９は、閉状態から開状態に切り替わるように制御される。この場合、切換組立体９は、電流の伝導を止め、これは、全ての電流が真空遮断器１０に流れるようにする効果を有する。これにより、複数スロット付きコイル３８内に生成された軸方向磁界が、電力切換装置６内に流れる全ての電流に作用することができる。
【００６３】
軸方向磁界がある状態で、金属蒸気プラズマは、第１の電極３０と、第２、第３の電極３２，３４との間のギャップから押し出される。その後で、アーク電圧が上昇し始め、流される電流の量が急速に減少し始める。流される電流の量が、電極材料のチョッピング電流値より低い値に達したとき、アークエネルギーは、電流を保持するのに不十分になり、そのため、アークがきわめて不安定になり、電流がすぐに０に低下する。これにより、十分な絶縁回復と適切な電流遮断を行うことができる。
【００６４】
電流遮断の持続時間は、第１のロッド２６を第１の位置から第２の位置に機械的に移動させるのに必要な時間によって制限され、この時間は、典型的には数ミリ秒である。第１のロッド２６が、第２の位置に達した後、電流は、典型的には、約１０〜２０μ秒で０に低下する。
【００６５】
したがって、第１のロッド２６と複数スロット付きコイル３８の構成により、第１と第３の電極３０，３４を離すことができ、その結果、第１の電極３０と、第２、第３の電極３２，３４との間に形成されるアークの消滅を支援する自己誘導軸方向磁界が生成される。これにより、必要な軸方向磁界を生成する付加装置を真空遮断器組立体に組み込む必要がなくなり、それにより、真空遮断器組立体の配置の複雑さが低下する。
【００６６】
真空遮断器組立体の比較的単純な配置は、組立体に必要なスペース及び関連取付けコストを削減する効果を有し、一方で、真空遮断器組立体内の構成要素の数が減るので、電流遮断プロセスの信頼性が改善される。
【００６７】
必要に応じて、真空遮断器１０内の電流を消滅させる前に、切換組立体は、所定の電流レベルで開状態から閉状態に切り替わるように制御されてもよい。電流が絶える前に切換組立体９を閉状態に切り替えると、残留電流の流れが切換組立体９内に分流される。これにより、真空遮断器の開放接点の両端の間に流れる電流が０になることができる。この後で、切換組立体９は、開状態に戻って電流遮断プロセスを完了させるように制御される。
【００６８】
電力切換装置６のそのような動作は、各電極３０，３２，３４を、開放状態で真空遮断器１０の高い耐電圧要件に対応した材料から作成できるようにするだけなく、電流遮断プロセス中に生成された過電圧も低下させることが分かった。
【００６９】
電力切換装置６内の真空遮断器と切換組立体８，９の並列接続は、真空遮断器１０を使用して実行される電流遮断を改善することが分かった。
【００７０】
切換組立体９は、電流遮断プロセス中に真空遮断器１０に流れる電流の量の変更を可能にすることによって、電流遮断プロセスに対する追加の制御を提供する。
【００７１】
また、電力切換装置６内の真空遮断器と切換組立体８，９の並列接続は、電力切換装置６の配置を単純にし、それにより、そのような装置６の製造及び取付けコストが削減される。
【００７２】
他の実施形態では、真空遮断器組立体が、複数の直列接続及び／又は並列接続された真空遮断器を含むことができることが想定される。
【００７３】
真空遮断器組立体の動作電圧及び電流特性を変更して関連電力用途の電力要件に適合させるために、複数の真空遮断器を接続して真空遮断器組立体の様々な構成を規定してもよい。例えば、複数の真空遮断器を直列に接続すると、真空遮断器組立体の絶縁耐力が向上し、それにより真空遮断器組立体をより高い動作電圧で使用することが可能になり、複数の真空遮断界を並列に接続すると、真空遮断器がより高いレベルの電流を遮断することが可能になる。
【００７４】
また、他の実施形態では、切換組立体が、複数の直列接続及び／又は並列接続された交差電磁界プラズマ放電スイッチを含んでもよいことが想定される。
【００７５】
真空遮断器組立体の場合と同じように、切換組立体の動作電圧及び電流特性を変更して関連電力用途の電力要件に適合させるために、複数の交差電磁界プラズマ放電スイッチを接続して切換組立体の様々な構成を規定してもよい。
【００７６】
例えば、複数の真空遮断器と交差電磁界プラズマ放電スイッチを直列と並列に接続して、４００ｋＶ以上の動作電圧のＨＶＤＣ多端子網で、６ｋＡ以上の連続電流と１００ｋＡ以上の短絡電流を遮断することができる。
【００７７】
ロッド２６，２８の開速度とアークを拡散するのにかかる時間により、交差電磁界プラズマ放電スイッチの最大伝導持続時間は、典型的には、１〜３ミリ秒である。
【００７８】
切換組立体内の並列接続された交差電磁界プラズマ放電スイッチを使用することにより、複数の並列接続された交差電磁界プラズマ放電スイッチを順次オフにする／開くことができる。これにより、少なくとも１個の交差電磁界プラズマ放電スイッチでより長い持続時間放電を維持することができ、それにより、切換組立体内の電流伝導の全持続時間が長くなる。これは、切換組立体を、対向接点面を最初に離すのにかかる時間とアークを拡散させるのにかかる時間とが、単一の交差電磁界プラズマ放電スイッチの電流伝導の持続時間より長い電流遮断プロセスで使用するのに適合させる。
【００７９】
図１の電力切換装置は、交流電力網、交流高圧電気回路遮断器、交流発電機回路遮断器、鉄道牽引、船舶、超伝導磁気記憶装置、高エネルギー核融合反応炉実験、静止電力用途、及び高圧直流（ＨＶＤＣ）多端子網などの用途の使用に適合するが、これらの用途に限定されない。
【符号の説明】
【００８０】
６  電力切換装置
７  端子
８  真空遮断器組立体
９  切換組立体
２６，２８  導電性ロッド
３０，３４，３４  電極
３６  支持体
３８  スロット付きコイル
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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