(57)【要約】  本発明は高電圧用途設備のための閉極システムに関し、平板接点（２、４）の形態の２つの開閉接点を有する真空遮断器（２８）が設けられ、前記平板接点の少なくとも１つが駆動装置（５）と結合された可動接点（３０）であり、それによって、少なくとも１つの平板接点（２、４）が１つのシールド要素（３２）によって回転対称に取り囲まれていて、且つ、前記シールド要素（３２）の導電率が４０×１０−６Ｓ／ｍより小さいことを特徴とする。
2021533539.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧用途設備のための閉極システムであって、
平板接点（２、４）の形態の２つの開閉接点を有する真空遮断器（２８）が設けられており、
前記平板接点の少なくとも１つが駆動装置（５）に結合された可動接点（３０）であり、
少なくとも１つの平板接点（２、４）が１つのシールド要素（３２）によって回転対称に取り囲まれていて、且つ、前記シールド要素（３２）の導電率が４０×１０−６Ｓ／ｍより小さいことを特徴とする、閉極システム。
【請求項２】
開極された状態における前記平板接点（２、４）間の間隔が、定格電圧１００ｋＶ当たり１０ｍｍより小さいことを特徴とする、請求項１に記載の閉極システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの可動平板接点（３０）の移動中に生じる平均閉極速度が、２ｍ／ｓと８ｍ／ｓの間であることを特徴とする、請求項１または２に記載の閉極システム。
【請求項４】
接触面の直径（３８）に対する前記平板接点（２、４）の接触面（３４）間の間隔（３６）の比が、ＸとＹの間であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項５】
接触面の直径（３８）に対する前記平板接点（２、４）の接触面（３４）間の間隔（３６）の比が、ＶとＷとの間であることを特徴とする、請求項４に記載の閉極システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのシールド要素（３２）が、前記可動接点（３０）を取り囲むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項７】
前記シールド要素（３２）が、開閉軸（４０）に沿って移動可能に搭載されていることを特徴とする、請求項６に記載の閉極システム。
【請求項８】
前記シールド要素（３２、３３）の導電率が２０×１０−６Ｓ／ｍより小さいことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項９】
開極状態における前記平板接点（２、４）の接触面（３４）間の間隔（３６）が、定格電圧１００ｋＶ当たり８ｍｍより小さいことを特徴とする、請求項２から８のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項１０】
前記シールド要素（３２、３３）が、鉄または鉄合金をベースとして形成されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項１１】
前記駆動装置（５）が、ロープ−回転スピンドル−運動機構に予張力を与えるための連結リンク（２）を含み、
回転体（１０）の回転運動が巻き付けロープ（１６）の助けを借りて巻き取り体（８）の並進運動に変換されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の閉極システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
多くの高電圧用途においては例えば系統事故発生時に電圧がかかっている部分の高速な接地が必要となる。例示的な用途は高圧直流送電設備における高電圧ケーブルの接地、または、そこで使用されている高電圧避雷器の一部の短絡である。
【０００２】
このようないわゆる高速接地開閉器は、従来技術では通常はガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）によって提供される。多くの用途、例えば、高圧直流送電設備の直流電圧領域では従来の高速接地開閉器の閉極時間（接点を閉じる時間）が長すぎるので、設備の保護を確実にするために、より高度な技術的努力が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、接点を閉じるシステム（以下、閉極システムと記す）、特に高電圧領域における高速接地開閉器、の閉極時間を従来技術よりも著しく短かくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、高電圧用途設備のための請求項１の特徴を有する閉極システムにおいて解決される。
【０００５】
高電圧用途設備のための本発明による閉極システムは、請求項１により、平板接点の形で形成された２つの開閉接点を備えた真空遮断器が設けられていることを特徴とする。これらの平板接点の少なくとも１つはいわゆる可動接点として構成されており、駆動装置に結合されている。さらに、この閉極システムは、前記平板接点の少なくとも１つが１つのシールド要素によって回転対称に取り囲まれていて、このシールド要素の導電率が４０×１０−６Ｓ／ｍより小さいことを特徴とする。
【０００６】
本発明では、前述の課題を解決するために複数の一連の対策が協働して機能する。第１の対策は、従来技術で使用されているガス絶縁開閉器とは異なり、真空遮断器を使用することである。この真空遮断器は複数の平板接点を有し、これらの平板接点は、その幾何学的形状に関して比較的簡単に形成することができ、その真空遮断器内を支配する真空によって提供される高い電気絶縁特性に基づき非常に小さい接点間間隔ですむ。このことは、いずれにせよ、より短い開閉路程をカバーしさえすればよいことに通じ、これにより閉極時間が既に著しく短縮される。もう一つの対策は、平板接点の少なくとも１つの周りに１つのシールド要素が配置されていることであり、このシールド要素はフラッシュオーバを既に防止し、したがって、運転状態において両平板接点がさらに接近することを可能にし、さらなるステップでは、このシールド要素は比較的低い導電率を有し、このことは本発明により、２つの平板接点間の間隔をさらに短縮するために有用であることが分かった。
【０００７】
これらの対策を統合することにより、高電圧用途設備のための本発明の閉極システムは従来技術と比較して閉極時間を著しく短縮し、このことは、危険にさらされている構成要素の保護が強められることを意味する。ここで「平板接点」という用語は、基本的に平板状の接点を意味し、好ましくは、磁界を制御する幾何学的形状を有さないが、この幾何学的形状は有害ではない。これらの接点は閉じるだけでよく、電流を遮断する必要がないので、平板接点は好ましくは上述の閉極システムで使用することができる単純な接点システムである。
【０００８】
特に、真空遮断器の定格電圧１００ｋＶ当たりの間隔１０ｍｍが、従来技術と比較して非常に短い閉極時間を可能にするのに適した間隔であることが分かった。この場合、閉極プロセス中に移動されるこの又はこれらの接点、すなわち、可動接点の平均閉極速度が２ｍ／ｓと８ｍ／ｓの間であると有利である。このような閉極速度は公知の駆動システムによって得ることができる。
【０００９】
平板接点間の閉極時間の短縮に寄与する別の特徴は、平板接点の接触面間の間隔とその直径の比である。これは、好ましくはＸとＹの間、特に好ましくはＶとＷの間にある。
【００１０】
少なくとも１つのシールド要素が可動接点を取り囲んでいると有用であることが判明した。しかしながら、可動接点のためにも、通常は固定接点として構成される第２の接点のためにも、１つのシールド要素を設けることも好都合である。ここで、このシールド要素の少なくとも一部が可動接点の動きにつれて開閉軸に沿って移動することも好都合であり、このことは、開閉プロセス中のより良好なシールドにつながる。このシールド要素の導電率が４０×１０−６Ｓ／ｍであることが好ましい。このシールド要素は、特に好ましくは、２０×１０−６Ｓ／ｍよりも小さい導電率を有し、これは、特に、鉄または鉄合金、特にステンレス鋼を使用する場合に保証される。
【００１１】
本発明の別の実施形態の特徴は、この閉極システムは、その駆動装置が、ロープ−回転スピンドル−運動機構に予張力を与えるための連結リンクを有するように構成されていることであり、この運動機構では、回転体の回転運動が巻き付けロープの助けを借りて巻き付け体の並進運動に変換される。この巻き付け体は可動接点を駆動するために使用され、このロープ−回転スピンドル−運動機構は非常に高い開閉速度を提供するのに適しており、この場合には、さらに、閉極プロセス中の接点の反跳も防止される。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態およびさらなる特徴を以下の図面を参照してより詳細に説明する。これらは純粋に例示的な実施形態であり、特徴をより判り易くするために非常に模式的に示されており、したがって、保護範囲のいかなる制限も表すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】真空遮断器とより短い閉極時間を達成するための駆動装置とを含む閉極システムの開極状態である。
【図２】図１による閉極システムの接点を閉極した状態である。
【図３】開閉軸に沿って変位したシールド要素を有する、図２による閉極システムである。
【図４】シールド要素の位置をさらに変化させた、図３による閉極システムである。
【図５】異なる位置における、閉極システムの駆動部の一部としての連結リンクである。
【図６】異なる位置における、閉極システムの駆動部の一部としての連結リンクである。
【図７】異なる位置における、閉極システムの駆動部の一部としての連結リンクである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には、真空遮断器２８と駆動装置５とを備えた閉極システム１が示されている。真空遮断器２８はさらに、一方では、複数の絶縁要素４８と１つの金属製の開閉チャンバ４９とを有するハウジング５０を備え、接点システム３が真空遮断器２８のハウジング５０内に配置されている。この接点システム３は平板接点４および６の形態に形成された２つの開閉接点を備える。この図１では、第１の平板接点４は可動接点３０の形態に配置されている。これらの平板接点４、６は、直径３８によって特徴付けられるほゞ円形の接触面３４を有する接点である。両接触面３４は、開放位置において互いに間隔３６で離れている。可動接点３０には接触用ボルト４４が設けられており、この接触用ボルトは絶縁されてベローズ４６を通って真空遮断器２８のハウジング５０から引き出され、この接触用ボルト４４は、ここでは模式的にしか示されていない駆動装置５と機械的に結合されている。駆動装置５の可能な実施例は、図５〜図７に詳細に説明されている。
【００１５】
中電圧の用途設備でもそうであるが特に高電圧領域において、真空遮断器２８を閉極する際に、両方の平板接点４、６が接触する数ミリメートル手前でアーク（ここでは図示せず）の点弧が生じ、大きな電流が流れる。電流の大きさおよび最終的な接触までのその持続時間に応じて、アークは接触面３４を溶融し始める。次いで、溶融した両接触面３４は互いに衝突し、場合によっては溶接される。これらの接点が反跳すると溶融は強められる。この反跳は従来のばね式駆動装置では、特に、速い閉極速度の場合に生じる。
【００１６】
次に、接点が開かれると、非常に局所的に形成されていることもあるこれらの溶接個所は互いに引き裂かれ、両接触面３４上に複数の鋭いエッジ及び尖り部が生じる。顕微鏡的な範囲にあるこれらの鋭いエッジ及び尖り部では電界が過大になり、このことは両方の平板接点４、６が開いているときの絶縁能力の低下と同等である。この絶縁能力はこの尖り部により、従来技術による真空遮断器の場合には、計算上はフラッシュオーバが生じない平板接点４、６間の間隔においても、フラッシュオーバが起こるような程度にまで低減される。このことは、接点システム３の構造においてこれに対応した安全間隔を導入しなければならないことを意味するが、これを利用すると、この安全間隔は閉極プロセス時に短絡されなければならず、それによって閉極時間が長くなる。
【００１７】
溶接の原因となる、鋭いエッジ及び尖り部によって生じる電界の過大上昇を回避するために、電位リングとしても作用するシールド要素３２が接点４、６の少なくとも一方の周りに、好ましくは両方の周りに取り付けられる。このシールド要素３２は、好ましくは、開極状態における端部位置で可動接点４、３０の周りに設置される。これが図１に示されている。シールド要素３２のさらなる可能な配置は図２〜４で説明される。
【００１８】
したがって、このシールド要素３２は、上述の溶接およびその結果として生じるエッジ及び尖り部があっても、開極状態でのアークの点弧を少なくとも本質的に防止する。これにより、両方の平板接点４、６を従来技術の場合よりも小さい間隔３６に配置することができる。短縮された間隔３６は開閉時間を短くするのに寄与する。本駆動装置５における開閉時間の短縮への別の貢献は平板接点４、６の使用によって提供され、これらの平板接点は他の接点方式、例えば、ガス絶縁開閉装置におけるチューリップ／ピン接点と比較して特に軽量であり、それらのより小さい質量により、同じ駆動コンセプトではより速い閉極速度を達成し、その結果、より短い閉極時間をもたらす。この場合、その閉極速度は好ましくは２ｍ／ｓ〜８ｍ／ｓである。平板接点４、特に可動接点３０は、種々の手段によってその質量を更に減少させることができる。例えば、接触用ボルト４４をパイプ状にすることができ、これにより質量が減少する。接触用ボルトの代わりに接触用ボルトをパイプ状に配置することは、長時間にわたって電流を流す必要がないので、特に高速接地開閉器の閉極システムとして本用途において使用することが可能である。この接触用ボルト４４はより軽い材料、例えば黒鉛または非金属で配置こともできる。黒鉛を接触用ボルト４４のコーティングとしても使用することにより、真空度の向上に寄与することができる。可動接点３０または接触用ボルト４４の質量の減少をもたらすこの特徴により、閉極プロセスにおける両接点の相互の反跳が減少し、その結果、溶接、ないし、尖り部およびエッジの形成が少なくなる。
【００１９】
溶融を回避するためのさらなる対策は高融点または高耐熱性材料を使用することであり、この材料は少なくとも接点４、６の接触面３４の領域に配置される。接点材料の合金元素として、例えば、ビスマス、タングステン、チタンおよび／またはジルコニウムを添加することが適切である。この対策によっても、接点４、６がお互いに接近するときの接触面３４の溶融が減少される。
【００２０】
開極された状態における平板接点４、６間の間隔が、真空遮断器２８の定格電圧１００ｋＶ当たり１０ｍｍを超えないことが有利であると判明した。このような小さな間隔３６により、閉極システムの上述した有利な効果を達成することができる。特に、間隔３６は定格電圧１００ｋＶ当たり８ｍｍ以上でなければならない。この場合、２ｍ／ｓと８ｍ／ｓの間の駆動速度を提供することが有用であり、これは図５〜７による駆動装置５によって可能である。
【００２１】
さらに、直径３８に対する、両平板接点２、４の接触面３４間の間隔の比が、ＸとＹの間、好ましくはＶとＷの間であることが分かった。直径に対する間隔の比は、アークの形成も抑制するので溶接ならびに尖り部及びエッジの形成を防止するのに適している。
【００２２】
同様に、シールド要素が銅の導電率よりも低い導電率を有することが好都合であることが分かった。特に、シールド要素の材料の導電率が４０×１０−６Ｓ／ｍより小さいと、一方ではシールド要素３２の十分な導電率が得られ、他方ではアークの形成が継続的に抑制される。シールド要素３２、３３の材料の導電率が２０×１０-６Ｓ／ｍより小さいと特に有利であり、特に、シールド要素３２、３３の材料として鉄をベースとする合金またはステンレス鋼が好都合である。
【００２３】
図２、図３及び図４による表示の説明において、シールド要素３２の配置について詳述する。図１には２つのシールド要素３２が示されており、これらのシールド要素は、開閉軸に関して固定的に位置決めされており、また、真空遮断器２８のハウジング５０内で平板接点４、６の周りに回転対称に追加的に配置されている。平板接点４、６が開いた状態では、可動接点４、３０は、それが開閉軸４０に対する垂直線に関してシールド要素３２の外側縁部で終端するまで引っ込められ、それによって特に良好なシールドが達成される。可動接点４、３０が閉じられると、図１に示されるシールド要素３２は、図２に示されるように固定されたままである。
【００２４】
代替案では、図３で可動シールド要素３３として構成されたシールド要素３２が、接点対３の閉極プロセス中に接点対３と共に少なくとも部分的に移動する。図３は接点対３の閉じられた状態を示しており、シールド要素３２、３３は平板接点４、６と共に互いに向かって移動し、互いにほゞ当接している。
【００２５】
計算された既存のシールド効果および電界に応じて、可動シールド要素３３は、図４に示されるように、閉極プロセスに際して開閉軸４０に沿って一部の路程のみを移動することもでき、その結果、両シールド要素３２、３３は接点システム３が閉じられた状態で互いに幾分離れている。
【００２６】
以下に、平板接点の２ｍ／ｓから８ｍ／ｓの範囲の非常に速い並進速度を発生させるのに適した駆動装置５を、一例として詳細に説明する。駆動の中核となるのは、以下に詳述する、ロープ−回転スピンドル−運動機構に予張力を与えるため連結リンク２であり、このロープ−回転スピンドル−運動機構において回転体（１０）の回転動作が巻きロープ１６の助けを借りて巻き取り体８の並進運動に変換される。
【００２７】
図１〜図３は、連結リンク２の模式的な実施形態を示す。平板接点４および６の形態の複数の平板接点からなる接点システム３が連結リンク２によって作動され、ここでは、この目的のために、平板接点４が平板接点６に対して移動される。平板接点４、６を含む接点対３は、図１〜図４において既に概略的に説明したものである。２つの平板接点４、６が接触すると、電流路が閉じられ、以下に説明する導電性の棒状の巻き取り体８、並びに、平板接点４および６の接点システムを介して電流が流れる。この電流の流れは、両平板接点４および６を離すように移動させることにより接点システムを開くことによって、再び遮断することができる。
【００２８】
可動接点３０の形態に配置された平板接点４は巻き取り体８の下端に機械的に結合されており、この巻き取り体は以下では巻き取りロッドとも呼ばれる。図５〜図７では平板接点４は巻き取り体８の下端に直に示されているが、これは平板接点４、３０の移動に対するこの運動機構の直接的な効果を示すための簡略化された図である。この連結リンクでは原理的に、接触用ボルト４４のようなさらなる構成要素を巻き取り体８と平板接点４、３０との間に挿入することができる。しかしながら、巻き取り体８の一部が接触用ボルト４４として働くことも可能である。巻き取り体８は直線状に、すなわち並進的に変位可能であり、縦軸線１４に沿って案内されるが、その過程で捩ることはできない。縦軸線１４は開閉軸４０と一致することが好ましいが、必ずしも一致する必要はない。
【００２９】
巻き取り体８に回転体１０が回転可能に搭載されている、すなわち、回転体は巻き取り体上で回転することができる。この目的のために回転体１０は棒状の巻き取り体８が貫通して突き出る孔を有する。巻き取り体８と回転体１０の間には軸受１３が設けられているので、回転体１０の回転はできるだけ摩擦がなく、損失が少ない状態で行われる。
【００３０】
この例では、回転体１０は互いに離れた２つのディスク、すなわち、面１１および１２を備える。この実施形態では回転体のこれら２つの面１１と１２との間に軸受１３が模式的に示されており、回転体１０が巻き取り体８上に回転可能に搭載されていることが判る。
【００３１】
図１には連結リンク２の１つの位置が示されており、この位置では平板接点４及び６は最大の離間間隔で互いに開かれている。この離間間隔は、平板接点４、３０の位置に関する端部位置Ｅによって示される。図２はこの端部位置Ｅと図３に示す端部位置Ｅ’の中間位置を示しており、この端部位置Ｅ’では、平板接点４、３０と６とが閉じられており、この接触により電流が流れることができる。
【００３２】
次に、図１の終端位置Ｅの位置から始まる連結リンク２の閉極プロセスを説明する。ここで、回転体１０がこの例では２つのばね１８と結合されていることを述べておく。これらのばね１８は引張荷重用に形成されており、一端が回転体１０に固定され、他端は連結リンク２の外側の固定点２４に固定されている。ばね１８がばね１８’よりも強い予張力を有する端部位置Ｅにおいてロック装置２０が設けられ、このロック装置はさらにアクチュエータ２２に接続されている。ロック装置２０はこの例では１本の棒によって非常に模式的に示されており、このロック装置２０は、例えば、２つの噛み合い歯車リムの形態で配置することができるが、ここでは見易くするために明確には示されていない。
【００３３】
さらに、この連結リンクは、回転体１０と巻き取り体８との間に固定された、好ましくは所定の予張力が与えられた巻き付けロープ１６ないし１６’を含む。これらのロープ１６がそれぞれ巻き取り体８に取り付けられ、ディスク１１および１２に、そして、回転体１０の上面１１および下面１２に、できるだけ外側の第２の取り付け点で取り付けられている。ロープとは、ここでは、弦、ワイヤロープまたはアラミド繊維などの柔軟な物体を意味し、これは巻き取り体８と回転体１０との間で可能な限り強い予張力を得るために、一方では高い弾性率を有する。
【００３４】
図１の例では、複数のロープ１６’が回転体１０の面１２と平板接点４との間の下部領域において、巻き取り体の周りに数ターン巻き付けられている。連結リンク２の上部領域、すなわち、回転体１０の面１１の上方では、ロープ１６は図１に示す端部位置Ｅの位置において捩られていない。例えばアクチュエータ２２に伝達される信号によってロック装置２０が解除されると、全体として共振器が生じるように配置されたばね１８および１８’の予張力により回転体の回転運動が生じ、この回転運動により巻き取り体８の下部領域でロープ１６’がほどかれ、それとは逆に、回転体１０の上方の上部領域でロープ１６が巻き取り体８に巻き付けられる。この位置を図２に示す。図２の位置では、ばね１８、１８’もほゞ平衡位置にあり、ここでもばね１８、１８’に予張力がかかっている。図２によるこの平衡位置は共振器としての２つのばねの効果によって克服され、図３による端部位置Ｅ’の位置が生じ、この位置では２つの平板接点４、３０と６とが閉じられている。
【００３５】
個々のばね１８、１８’の予張力に関して、このシステムは、平板接点４、６間の接触が形成されるだけでなく、オフセット力、すなわち、巻き取り体８および平板接点４、３０による追加の押圧力が平板接点６に作用する。端部位置Ｅ’に到達すると、ロック装置２０はアクチュエータ２２によって再びトリガされて回転体１０に係合し、回転体１０のその位置が保持される。
【００３６】
図１〜図３に示されている移動の経緯は、回転体１０の回転がロープ１６を巻き上げることによる回転運動を、巻き取り体８の、従って開閉接点４の並進運動にどのように変換するかを示している。巻き取り体８の並進運動又は直線運動は両方向に行うことができる。ここで説明される閉極プロセスは、図３から始まり図２の位置を経由して図１に戻るように可逆的に説明することができ、この場合には、巻き取り体８の並進運動はその縦軸線１４に沿って端部位置Ｅに向けて行われる。
【００３７】
一対のばね１８および１８’は共振器として作用するので、この運動は大きな摩擦損失なしに非常に頻繁に行うことができる。ロープ１６及び１６’を介して伝達される摩擦も同様に小さく、回転体は巻き取り体８に対して可能な限り良好に軸受されるので、摩擦損失は非常に小さい。ばね１８、１８’はここでは単に模式的に螺旋ばねとして示されているが、コイルばね又はガス圧ばねのような様々なタイプのばねを使用することができ、これらのばねは回転式に構成することもでき、巻き取り体に組込むこともできる。
【００３８】
回転体１０の回転運動は、開極プロセス時および閉極プロセス時にそれぞれ回転体１０がそれぞれの方向に約９０°回転するように配置されている。この場合、開閉時間、すなわち、連結リンクが端部位置Ｅ’から端部位置Ｅへ、および、その逆に移動するのに要する時間は、使用されるばね１８の剛性、および、慣性、すなわち、フライホイールとしても作用する回転体１０の質量に依存する。回転体１０の角速度Ωは、ばね剛性すなわちばね定数Ｋと回転体１０の質量ｍの比の平方根に正比例し、例えば次式で表される。
Ω〜（Ｋ／ｍ）０．５
【００３９】
この場合、回転体のエネルギは、所望のΩすなわち所望の角速度、および、それぞれの開閉プロセスのための所望の開閉時間が得られるように設定され、このシステムの全エネルギの約９５％が開閉プロセスに流入する。非常に少ない損失で動作するこの開閉システムないし連結リンクの結果として、一つの例示的な開閉プロセスにおいて約１．５Ｊのエネルギがこのシステムで失われる。従来の駆動装置を用いた従来の開閉プロセスでは、同一出力で同等サイズの連結リンクの場合に、１回の開閉プロセス当たり２０〜３０倍のエネルギが失われる。これは、２つの平板接点４および６が衝突したときにこのエネルギが失われることを意味し、その結果、このエネルギにより微視的領域におけるいわゆる反跳プロセスにおいて両平板接点は互いに何度も引き離され、再び一緒にされる。これは金敷に打ち付けられるハンマの場合と同様である。この反跳プロセスは、均一かつ高速な接触形成が行われることを妨げるので、高電圧システムを開閉するときには極めて不都合である。エネルギー損失がほとんどない状態で動作する図１〜図３による連結リンクによって、この反跳プロセスは最小限に低減される。
【符号の説明】
【００４０】
１      接点を閉じるシステム（閉極システム）
２      連結リンク
３      接点対
４      第１の開閉接点
５      駆動装置
６      第２の開閉接点
８      棒状の巻き取り体
１０    回転体
１１    回転体の一面
１２    回転体の第２の面
１３    軸受
１４    縦軸線
１６    平面
１８    ばね
２０    ロック装置
２２    アクチュエータ
２４    ばねの固定点
２８    真空遮断器
３０    可動接点
３２    シールド要素
３３    移動可能に搭載されたシールド要素
３４    接触面
３６    接触面間の間隔
３８    接触面の直径
４０    開閉軸
４２    ロープ−回転スピンドル−運動機構
４４    接触用ボルト
４６    ベローズ
４８    絶縁体
４９    金属製開閉チャンバ
５０    ハウジング
【図１】
2021533539.tif 000003
【図２】
2021533539.tif 000004
【図３】
2021533539.tif 000005
【図４】
2021533539.tif 000006
【図５】
2021533539.tif 000007
【図６】
2021533539.tif 000008
【図７】
2021533539.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和3年6月8日(2021.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧用途設備のための閉極システムであって、
平板接点（４、６）の形態の２つの開閉接点を有する真空遮断器（２８）が設けられており、
前記平板接点の少なくとも１つが駆動装置（５）に結合された可動接点（３０）であり、
少なくとも１つの平板接点（４、６）が１つのシールド要素（３２）によって回転対称に取り囲まれていて、且つ、前記シールド要素（３２）の導電率が４０×１０−６Ｓ／ｍより小さいことを特徴とする、閉極システム。
【請求項２】
開極された状態における前記平板接点（４、６）間の間隔が、定格電圧１００ｋＶ当たり１０ｍｍより小さいことを特徴とする、請求項１に記載の閉極システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの可動接点（３０）の移動中に生じる平均閉極速度が、２ｍ／ｓと８ｍ／ｓの間であることを特徴とする、請求項１または２に記載の閉極システム。
【請求項４】
接触面の直径（３８）に対する前記平板接点（４、６）の接触面（３４）間の間隔（３６）の比が、ＸとＹの間であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項５】
接触面の直径（３８）に対する前記平板接点（４、６）の接触面（３４）間の間隔（３６）の比が、ＶとＷとの間であることを特徴とする、請求項４に記載の閉極システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのシールド要素（３２）が、前記可動接点（３０）を取り囲むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項７】
前記シールド要素（３２）が、開閉軸（４０）に沿って移動可能に支持されていることを特徴とする、請求項６に記載の閉極システム。
【請求項８】
前記シールド要素（３２、３３）の導電率が２０×１０−６Ｓ／ｍより小さいことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項９】
開極状態における前記平板接点（４、６）の接触面（３４）間の間隔（３６）が、定格電圧１００ｋＶ当たり８ｍｍより小さいことを特徴とする、請求項２から８のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項１０】
前記シールド要素（３２、３３）が、鉄または鉄合金をベースとして形成されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の閉極システム。
【請求項１１】
前記駆動装置（５）が、ロープ−回転スピンドル−運動機構に予張力を与えるための連結リンク（２）を含み、
回転体（１０）の回転運動が巻き付けロープ（１６）の助けを借りて巻き取り体（８）の並進運動に変換されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の閉極システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
多くの高電圧用途においては例えば系統事故発生時に電圧がかかっている部分の高速な接地が必要となる。例示的な用途は高圧直流送電設備における高電圧ケーブルの接地、または、そこで使用されている高電圧避雷器の一部の短絡である。
【０００２】
このようないわゆる高速接地開閉器は、従来技術では通常はガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）によって提供される。多くの用途、例えば、高圧直流送電設備の直流電圧領域では従来の高速接地開閉器の閉極時間（接点を閉じる時間）が長すぎるので、設備の保護を確実にするために、より高度な技術的努力が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、接点を閉じるシステム（以下、閉極システムと記す）、特に高電圧領域における高速接地開閉器、の閉極時間を従来技術よりも著しく短かくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、高電圧用途設備のための請求項１の特徴を有する閉極システムにおいて解決される。
【０００５】
高電圧用途設備のための本発明による閉極システムは、請求項１により、平板接点の形で形成された２つの開閉接点を備えた真空遮断器が設けられていることを特徴とする。これらの平板接点の少なくとも１つはいわゆる可動接点として構成されており、駆動装置に結合されている。さらに、この閉極システムは、前記平板接点の少なくとも１つが１つのシールド要素によって回転対称に取り囲まれていて、このシールド要素の導電率が４０×１０−６Ｓ／ｍより小さいことを特徴とする。
【０００６】
本発明では、前述の課題を解決するために複数の一連の対策が協働して機能する。第１の対策は、従来技術で使用されているガス絶縁開閉器とは異なり、真空遮断器を使用することである。この真空遮断器は複数の平板接点を有し、これらの平板接点は、その幾何学的形状に関して比較的簡単に形成することができ、その真空遮断器内を支配する真空によって提供される高い電気絶縁特性に基づき非常に小さい接点間間隔ですむ。このことは、いずれにせよ、より短い開閉路程をカバーしさえすればよいことに通じ、これにより閉極時間が既に著しく短縮される。もう一つの対策は、平板接点の少なくとも１つの周りに１つのシールド要素が配置されていることであり、このシールド要素はフラッシュオーバを既に防止し、したがって、運転状態において両平板接点がさらに接近することを可能にし、さらなるステップでは、このシールド要素は比較的低い導電率を有し、このことは本発明により、２つの平板接点間の間隔をさらに短縮するために有用であることが分かった。
【０００７】
これらの対策を統合することにより、高電圧用途設備のための本発明の閉極システムは従来技術と比較して閉極時間を著しく短縮し、このことは、危険にさらされている構成要素の保護が強められることを意味する。ここで「平板接点」という用語は、基本的に平板状の接点を意味し、好ましくは、磁界を制御する幾何学的形状を有さないが、この幾何学的形状は有害ではない。これらの接点は閉じるだけでよく、電流を遮断する必要がないので、平板接点は好ましくは上述の閉極システムで使用することができる単純な接点システムである。
【０００８】
特に、真空遮断器の定格電圧１００ｋＶ当たりの間隔１０ｍｍが、従来技術と比較して非常に短い閉極時間を可能にするのに適した間隔であることが分かった。この場合、閉極プロセス中に移動されるこの又はこれらの接点、すなわち、可動接点の平均閉極速度が２ｍ／ｓと８ｍ／ｓの間であると有利である。このような閉極速度は公知の駆動システムによって得ることができる。
【０００９】
平板接点間の閉極時間の短縮に寄与する別の特徴は、平板接点の接触面間の間隔とその直径の比である。これは、好ましくはＸとＹの間、特に好ましくはＶとＷの間にある。
【００１０】
少なくとも１つのシールド要素が可動接点を取り囲んでいると有用であることが判明した。しかしながら、可動接点のためにも、通常は固定接点として構成される第２の接点のためにも、１つのシールド要素を設けることも好都合である。ここで、このシールド要素の少なくとも一部が可動接点の動きにつれて開閉軸に沿って移動することも好都合であり、このことは、開閉プロセス中のより良好なシールドにつながる。このシールド要素の導電率が４０×１０−６Ｓ／ｍであることが好ましい。このシールド要素は、特に好ましくは、２０×１０−６Ｓ／ｍよりも小さい導電率を有し、これは、特に、鉄または鉄合金、特にステンレス鋼を使用する場合に保証される。
【００１１】
本発明の別の実施形態の特徴は、この閉極システムは、その駆動装置が、ロープ−回転スピンドル−運動機構に予張力を与えるための連結リンクを有するように構成されていることであり、この運動機構では、回転体の回転運動が巻き付けロープの助けを借りて巻き付け体の並進運動に変換される。この巻き付け体は可動接点を駆動するために使用され、このロープ−回転スピンドル−運動機構は非常に高い開閉速度を提供するのに適しており、この場合には、さらに、閉極プロセス中の接点の反跳も防止される。
【００１２】
本発明のさらなる実施形態およびさらなる特徴を以下の図面を参照してより詳細に説明する。これらは純粋に例示的な実施形態であり、特徴をより判り易くするために非常に模式的に示されており、したがって、保護範囲のいかなる制限も表すものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】真空遮断器とより短い閉極時間を達成するための駆動装置とを含む閉極システムの開極状態である。
【図２】図１による閉極システムの接点を閉極した状態である。
【図３】開閉軸に沿って変位したシールド要素を有する、図２による閉極システムである。
【図４】シールド要素の位置をさらに変化させた、図３による閉極システムである。
【図５】異なる位置における、閉極システムの駆動部の一部としての連結リンクである。
【図６】異なる位置における、閉極システムの駆動部の一部としての連結リンクである。
【図７】異なる位置における、閉極システムの駆動部の一部としての連結リンクである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には、真空遮断器２８と駆動装置５とを備えた閉極システム１が示されている。真空遮断器２８はさらに、一方では、複数の絶縁要素４８と１つの金属製の開閉チャンバ４９とを有するハウジング５０を備え、接点システム３が真空遮断器２８のハウジング５０内に配置されている。この接点システム３は平板接点４および６の形態に形成された２つの開閉接点を備える。この図１では、第１の平板接点４は可動接点３０の形態に形成されている。これらの平板接点４、６は、直径３８によって特徴付けられるほゞ円形の接触面３４を有する接点である。両接触面３４は、開放位置において互いに間隔３６で離れている。可動接点３０には接触用ボルト４４が設けられており、この接触用ボルトは絶縁されてベローズ４６を通って真空遮断器２８のハウジング５０から引き出され、この接触用ボルト４４は、ここでは模式的にしか示されていない駆動装置５と機械的に結合されている。駆動装置５の可能な実施例は、図５〜図７に詳細に説明されている。
【００１５】
中電圧の用途設備でもそうであるが特に高電圧領域において、真空遮断器２８を閉極する際に、両方の平板接点４、６が接触する数ミリメートル手前でアーク（ここでは図示せず）の点弧が生じ、大きな電流が流れる。電流の大きさおよび最終的な接触までのその持続時間に応じて、アークは接触面３４を溶融し始める。次いで、溶融した両接触面３４は互いに衝突し、場合によっては溶接される。これらの接点が反跳すると溶融は強められる。この反跳は従来のばね式駆動装置では、特に、速い閉極速度の場合に生じる。
【００１６】
次に、接点が開かれると、非常に局所的に形成されていることもあるこれらの溶接個所は互いに引き裂かれ、両接触面３４上に複数の鋭いエッジ及び尖り部が生じる。顕微鏡的な範囲にあるこれらの鋭いエッジ及び尖り部では電界が過大になり、このことは両方の平板接点４、６が開いているときの絶縁能力の低下と同等である。この絶縁能力はこの尖り部により、従来技術による真空遮断器の場合には、計算上はフラッシュオーバが生じない平板接点４、６間の間隔においても、フラッシュオーバが起こるような程度にまで低減される。このことは、接点システム３の構造においてこれに対応した安全間隔を導入しなければならないことを意味するが、これを利用すると、この安全間隔は閉極プロセス時に短絡されなければならず、それによって閉極時間が長くなる。
【００１７】
溶接の原因となる、鋭いエッジ及び尖り部によって生じる電界の過大上昇を回避するために、電位リングとしても作用するシールド要素３２が接点４、６の少なくとも一方の周りに、好ましくは両方の周りに取り付けられる。このシールド要素３２は、好ましくは、開極状態における端部位置で可動接点４、３０の周りに設置される。これが図１に示されている。シールド要素３２のさらなる可能な配置は図２〜４で説明される。
【００１８】
したがって、このシールド要素３２は、上述の溶接およびその結果として生じるエッジ及び尖り部があっても、開極状態でのアークの点弧を少なくとも本質的に防止する。これにより、両方の平板接点４、６を従来技術の場合よりも小さい間隔３６に配置することができる。短縮された間隔３６は開閉時間を短くするのに寄与する。本駆動装置５における開閉時間の短縮への別の貢献は平板接点４、６の使用によって提供され、これらの平板接点は他の接点方式、例えば、ガス絶縁開閉装置におけるチューリップ／ピン接点と比較して特に軽量であり、それらのより小さい質量により、同じ駆動コンセプトではより速い閉極速度を達成し、その結果、より短い閉極時間をもたらす。この場合、その閉極速度は好ましくは２ｍ／ｓ〜８ｍ／ｓである。平板接点４、特に可動接点３０は、種々の手段によってその質量を更に減少させることができる。例えば、接触用ボルト４４をパイプ状にすることができ、これにより質量が減少する。接触用ボルトの代わりに接触用ボルトをパイプ状に形成することは、長時間にわたって電流を流す必要がないので、特に高速接地開閉器の閉極システムとして本用途において使用することが可能である。この接触用ボルト４４はより軽い材料、例えば黒鉛または非金属で作製することもできる。黒鉛を接触用ボルト４４のコーティングとしても使用することにより、真空度の向上に寄与することができる。可動接点３０または接触用ボルト４４の質量の減少をもたらすこの特徴により、閉極プロセスにおける両接点の相互の反跳が減少し、その結果、溶接、ないし、尖り部およびエッジの形成が少なくなる。
【００１９】
溶融を回避するためのさらなる対策は高融点または高耐熱性材料を使用することであり、この材料は少なくとも接点４、６の接触面３４の領域に配置される。接点材料の合金元素として、例えば、ビスマス、タングステン、チタンおよび／またはジルコニウムを添加することが適切である。この対策によっても、接点４、６がお互いに接近するときの接触面３４の溶融が減少される。
【００２０】
開極された状態における平板接点４、６間の間隔が、真空遮断器２８の定格電圧１００ｋＶ当たり１０ｍｍを超えないことが有利であると判明した。このような小さな間隔３６により、閉極システムの上述した有利な効果を達成することができる。特に、間隔３６は定格電圧１００ｋＶ当たり８ｍｍ以上でなければならない。この場合、２ｍ／ｓと８ｍ／ｓの間の駆動速度を提供することが有用であり、これは図５〜７による駆動装置５によって可能である。
【００２１】
さらに、直径３８に対する、両平板接点４、６の接触面３４間の間隔の比が、ＸとＹの間、好ましくはＶとＷの間であることが分かった。直径に対する間隔の比は、アークの形成も抑制するので溶接ならびに尖り部及びエッジの形成を防止するのに適している。
【００２２】
同様に、シールド要素が銅の導電率よりも低い導電率を有することが好都合であることが分かった。特に、シールド要素の材料の導電率が４０×１０−６Ｓ／ｍより小さいと、一方ではシールド要素３２の十分な導電率が得られ、他方ではアークの形成が継続的に抑制される。シールド要素３２、３３の材料の導電率が２０×１０-６Ｓ／ｍより小さいと特に有利であり、特に、シールド要素３２、３３の材料として鉄をベースとする合金またはステンレス鋼が好都合である。
【００２３】
図２、図３及び図４による表示の説明において、シールド要素３２の配置について詳述する。図１には２つのシールド要素３２が示されており、これらのシールド要素は、開閉軸に関して固定的に位置決めされており、また、真空遮断器２８のハウジング５０内で平板接点４、６の周りに回転対称に追加的に配置されている。平板接点４、６が開いた状態では、可動接点４、３０は、それが開閉軸４０に対する垂直線に関してシールド要素３２の外側縁部で終端するまで引っ込められ、それによって特に良好なシールドが達成される。可動接点４、３０が閉じられると、図１に示されるシールド要素３２は、図２に示されるように固定されたままである。
【００２４】
代替案では、図３で可動シールド要素３３として構成されたシールド要素３２が、接点対３の閉極プロセス中に接点対３と共に少なくとも部分的に移動する。図３は接点対３の閉じられた状態を示しており、シールド要素３２、３３は平板接点４、６と共に互いに向かって移動し、互いにほゞ当接している。
【００２５】
計算された既存のシールド効果および電界に応じて、可動シールド要素３３は、図４に示されるように、閉極プロセスに際して開閉軸４０に沿って一部の路程のみを移動することもでき、その結果、両シールド要素３２、３３は接点システム３が閉じられた状態で互いに幾分離れている。
【００２６】
以下に、平板接点の２ｍ／ｓから８ｍ／ｓの範囲の非常に速い並進速度を発生させるのに適した駆動装置５を、一例として詳細に説明する。駆動の中核となるのは、以下に詳述する、ロープ−回転スピンドル−運動機構に予張力を与えるため連結リンク２であり、このロープ−回転スピンドル−運動機構において回転体（１０）の回転動作が巻きロープ１６の助けを借りて巻き取り体８の並進運動に変換される。
【００２７】
図５〜図７は、連結リンク２の模式的な実施形態を示す。平板接点４および６の形態の複数の平板接点からなる接点システム３が連結リンク２によって作動され、ここでは、この目的のために、平板接点４が平板接点６に対して移動される。平板接点４、６を含む接点対３は、図１〜図４において既に概略的に説明したものである。２つの平板接点４、６が接触すると、電流路が閉じられ、以下に説明する導電性の棒状の巻き取り体８、並びに、平板接点４および６の接点システムを介して電流が流れる。この電流の流れは、両平板接点４および６を離すように移動させることにより接点システムを開くことによって、再び遮断することができる。
【００２８】
可動接点３０の形態に形成された平板接点４は巻き取り体８の下端に機械的に結合されており、この巻き取り体は以下では巻き取りロッドとも呼ばれる。図５〜図７では平板接点４は巻き取り体８の下端に直に示されているが、これは平板接点４、３０の移動に対するこの運動機構の直接的な効果を示すための簡略化された図である。この連結リンクでは原理的に、接触用ボルト４４のようなさらなる構成要素を巻き取り体８と平板接点４、３０との間に挿入することができる。しかしながら、巻き取り体８の一部が接触用ボルト４４として働くことも可能である。巻き取り体８は直線状に、すなわち並進的に変位可能であり、縦軸線１４に沿って案内されるが、その過程で捩ることはできない。縦軸線１４は開閉軸４０と一致することが好ましいが、必ずしも一致する必要はない。
【００２９】
巻き取り体８に回転体１０が回転可能に支持されている、すなわち、回転体は巻き取り体上で回転することができる。この目的のために回転体１０は棒状の巻き取り体８が貫通して突き出る孔を有する。巻き取り体８と回転体１０の間には軸受１３が設けられているので、回転体１０の回転はできるだけ摩擦がなく、損失が少ない状態で行われる。
【００３０】
この例では、回転体１０は互いに離れた２つのディスク、すなわち、面１１および１２を備える。この実施形態では回転体のこれら２つの面１１と１２との間に軸受１３が模式的に示されており、回転体１０が巻き取り体８上に回転可能に支持されていることが判る。
【００３１】
図５には連結リンク２の１つの位置が示されており、この位置では平板接点４及び６は最大の離間間隔で互いに開かれている。この離間間隔は、平板接点４、３０の位置に関する端部位置Ｅによって示される。図６はこの端部位置Ｅと図７に示す端部位置Ｅ’の中間位置を示しており、この端部位置Ｅ’では、平板接点４、３０と６とが閉じられており、この接触により電流が流れることができる。
【００３２】
次に、図５の終端位置Ｅの位置から始まる連結リンク２の閉極プロセスを説明する。ここで、回転体１０がこの例では２つのばね１８と結合されていることを述べておく。これらのばね１８は引張荷重用に形成されており、一端が回転体１０に固定され、他端は連結リンク２の外側の固定点２４に固定されている。ばね１８がばね１８’よりも強い予張力を有する端部位置Ｅにおいてロック装置２０が設けられ、このロック装置はさらにアクチュエータ２２に接続されている。ロック装置２０はこの例では１本の棒によって非常に模式的に示されており、このロック装置２０は、例えば、２つの噛み合い歯車リムの形態で形成することができるが、ここでは見易くするために明確には示されていない。
【００３３】
さらに、この連結リンクは、回転体１０と巻き取り体８との間に固定された、好ましくは所定の予張力が与えられた巻き付けロープ１６ないし１６’を含む。これらのロープ１６がそれぞれ巻き取り体８に取り付けられ、ディスク１１および１２に、そして、回転体１０の上面１１および下面１２に、できるだけ外側の第２の取り付け点で取り付けられている。ロープとは、ここでは、弦、ワイヤロープまたはアラミド繊維などの柔軟な物体を意味し、これは巻き取り体８と回転体１０との間で可能な限り強い予張力を得るために、一方では高い弾性率を有する。
【００３４】
図５の例では、複数のロープ１６’が回転体１０の面１２と平板接点４との間の下部領域において、巻き取り体の周りに数ターン巻き付けられている。連結リンク２の上部領域、すなわち、回転体１０の面１１の上方では、ロープ１６は図５に示す端部位置Ｅの位置において捩られていない。例えばアクチュエータ２２に伝達される信号によってロック装置２０が解除されると、全体として共振器が生じるように形成されたばね１８および１８’の予張力により回転体の回転運動が生じ、この回転運動により巻き取り体８の下部領域でロープ１６’がほどかれ、それとは逆に、回転体１０の上方の上部領域でロープ１６が巻き取り体８に巻き付けられる。この位置を図６に示す。図６の位置では、ばね１８、１８’もほゞ平衡位置にあり、ここでもばね１８、１８’に予張力がかかっている。図６によるこの平衡位置は共振器としての２つのばねの効果によって克服され、図７による端部位置Ｅ’の位置が生じ、この位置では２つの平板接点４、３０と６とが閉じられている。
【００３５】
個々のばね１８、１８’の予張力に関して、このシステムは、平板接点４、６間の接触が形成されるだけでなく、オフセット力、すなわち、巻き取り体８および平板接点４、３０による追加の押圧力が平板接点６に作用する。端部位置Ｅ’に到達すると、ロック装置２０はアクチュエータ２２によって再びトリガされて回転体１０に係合し、回転体１０のその位置が保持される。
【００３６】
図５〜図７に示されている移動の経緯は、回転体１０の回転がロープ１６を巻き上げることによる回転運動を、巻き取り体８の、従って開閉接点４の並進運動にどのように変換するかを示している。巻き取り体８の並進運動又は直線運動は両方向に行うことができる。ここで説明される閉極プロセスは、図７から始まり図６の位置を経由して図５に戻るように可逆的に説明することができ、この場合には、巻き取り体８の並進運動はその縦軸線１４に沿って端部位置Ｅに向けて行われる。
【００３７】
一対のばね１８および１８’は共振器として作用するので、この運動は大きな摩擦損失なしに非常に頻繁に行うことができる。ロープ１６及び１６’を介して伝達される摩擦も同様に小さく、回転体は巻き取り体８に対して可能な限り良好に軸受されるので、摩擦損失は非常に小さい。ばね１８、１８’はここでは単に模式的に螺旋ばねとして示されているが、コイルばね又はガス圧ばねのような様々なタイプのばねを使用することができ、これらのばねは回転式に構成することもでき、巻き取り体に組込むこともできる。
【００３８】
回転体１０の回転運動は、開極プロセス時および閉極プロセス時にそれぞれ回転体１０がそれぞれの方向に約９０°回転するように形成されている。この場合、開閉時間、すなわち、連結リンクが端部位置Ｅ’から端部位置Ｅへ、および、その逆に移動するのに要する時間は、使用されるばね１８の剛性、および、慣性、すなわち、フライホイールとしても作用する回転体１０の質量に依存する。回転体１０の角速度Ωは、ばね剛性すなわちばね定数Ｋと回転体１０の質量ｍの比の平方根に正比例し、例えば次式で表される。
Ω〜（Ｋ／ｍ）０．５
【００３９】
この場合、回転体のエネルギは、所望のΩすなわち所望の角速度、および、それぞれの開閉プロセスのための所望の開閉時間が得られるように設定され、このシステムの全エネルギの約９５％が開閉プロセスに流入する。非常に少ない損失で動作するこの開閉システムないし連結リンクの結果として、一つの例示的な開閉プロセスにおいて約１．５Ｊのエネルギがこのシステムで失われる。従来の駆動装置を用いた従来の開閉プロセスでは、同一出力で同等サイズの連結リンクの場合に、１回の開閉プロセス当たり２０〜３０倍のエネルギが失われる。これは、２つの平板接点４および６が衝突したときにこのエネルギが失われることを意味し、その結果、このエネルギにより微視的領域におけるいわゆる反跳プロセスにおいて両平板接点は互いに何度も引き離され、再び一緒にされる。これは金敷に打ち付けられるハンマの場合と同様である。この反跳プロセスは、均一かつ高速な接触形成が行われることを妨げるので、高電圧システムを開閉するときには極めて不都合である。エネルギー損失がほとんどない状態で動作する図１〜図３による連結リンクによって、この反跳プロセスは最小限に低減される。
【符号の説明】
【００４０】
１      閉極システム
２      連結リンク
３      接点対
４      第１の開閉接点
５      駆動装置
６      第２の開閉接点
８      棒状の巻き取り体
１０    回転体
１１    回転体の一面
１２    回転体の第２の面
１３    軸受
１４    縦軸線
１６    平面
１８    ばね
２０    ロック装置
２２    アクチュエータ
２４    ばねの固定点
２８    真空遮断器
３０    可動接点
３２    シールド要素
３３    移動可能に搭載されたシールド要素
３４    接触面
３６    接触面間の間隔
３８    接触面の直径
４０    開閉軸
４２    ロープ−回転スピンドル−運動機構
４４    接触用ボルト
４６    ベローズ
４８    絶縁体
４９    金属製開閉チャンバ
５０    ハウジング
【国際調査報告】
2021533539.tif 000010
2021533539.tif 000011
2021533539.tif 000012
2021533539.tif 000013
2021533539.tif 000014