(57)【要約】【課題】遮断部と断路部とを順序良く開閉する簡素な操作機構を得る。【解決手段】接離自在の第１の一対の接点２、３を有する真空バルブ４、および前記第１の一対の接点２、３を開極させるように前記真空バルブ４の可動軸６に連結された開路バネ部１ａ２からなる遮断部１ａと、前記可動軸６に連結された第１の可動通電軸１１、および前記第１の可動通電軸１１の軸方向に対向配置された第２の可動通電軸１９の、それぞれ対向する端部に固定された接離自在の第２の一対の接点１２、１８を有する断路部１ｂと、前記第２の可動通電軸１９に連結された操作機構３７とを備え、前記操作機構３７を動作させて、前記遮断部１ａと前記断路部１ｂとを連続して開閉させることを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接離自在の第１の一対の接点を有する真空バルブ、および前記第１の一対の接点を開極させるように前記真空バルブの可動軸に連結された開路バネ部からなる遮断部と、
前記可動軸に連結された第１の可動通電軸、および前記第１の可動通電軸の軸方向に対向配置された第２の可動通電軸の、それぞれ対向する端部に固定された接離自在の第２の一対の接点を有する断路部と、
前記第２の可動通電軸に連結された操作機構とを備え、
前記開路バネ部のバネ力よりも前記操作機構の操作力を大きくし、
前記操作機構の動作により、開極時では、前記第２の可動通電軸の移動に前記開路バネの放勢力により追随させて、前記第１の可動通電軸を同時に移動させた後、最初に遮断部を開極させ、次いで前記第１の可動通電軸の移動停止後、前記第２の可動通電軸を継続して移動させて断路部を開極させるようにし、閉極時では、最初に前記第２の可動通電軸を移動させて断路部を閉極させ、次いで前記第２の可動通電軸と前記第１の可動通電軸とを移動させて遮断部を閉極させるようにしたことを特徴とする開閉装置。
【請求項２】
前記開路バネが放勢されるときの速度よりも前記操作機構に連結された前記第２の可動通電軸の移動する速度を遅くしたことを特徴とする請求項１に記載の開閉装置。
【請求項３】
前記断路部の第２の一対の接点間に空間部が形成されるように、前記断路部と前記遮断部とを絶縁材料でモールドしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の開閉装置。
【請求項４】
前記空間部に絶縁媒体を封入密封したことを特徴とする請求項３に記載の開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統に設けられる開閉装置に係り、特に遮断部と断路部とを開閉する操作機構を簡素化し得る開閉装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統においては、遮断器や断路器などの開閉機器が設けられ、遮断器は回路の事故電流などの大電流を遮断する責務を有し、また断路器は回路を完全に開路する責務を有している。
【０００３】
従来の遮断器や断路器は、異なる責務を有していることから、それぞれ単独の開閉機器として構成されている。そして、遮断器では遮断器専用の操作機構で開閉され、断路器では断路器専用の操作機構で開閉されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
これらの開閉機器を開極する場合には、先ず遮断器を開極し、その後断路器を開極するようなインターロック機構が付加されている。なお、閉極の場合には、その逆に断路器を閉極し、その後遮断器を閉極するようになっている。
【０００５】
一方、操作機構を共用化して、遮断器と断路器との責務を同一の真空絶縁容器で行うように構成したものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。これは、真空絶縁容器内に接離自在の一対の接点を設けて操作機構を２段階で動作させ、一対の接点が接触する入り位置、開離する切り位置、更に切り位置から開離する断路位置を形成させるものである。
【０００６】
そして、入り位置と切り位置とで遮断器の責務を有し、また断路位置で断路器の責務を有するようになっている。このため、操作機構は、入り位置と切り位置とを形成する第１の動作と、切り位置から断路位置を形成する第２の動作が行われる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１８５５７７号公報（第５頁、図１）
【０００８】
【特許文献２】
特開２０００−１６４０８４号公報（第１５頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の開閉機器においては、以下のような問題がある。
【００１０】
遮断器と断路器とをそれぞれ単独で設ける場合には、互いの操作機構の状態から互いの動作を制御するインターロック機構を付加しなくてはならず、操作機構が複雑となる。即ち、断路器には、遮断器が開極時のみに開極および閉極でき、また、遮断器には、断路器が閉極時のみに閉極できるようなインターロック機構が付加されている。なお、遮断器よりも断路器の方を早く開極すると、断路器には遮断責務がないのでアークが拡散し遮断不能となる。
【００１１】
また、操作機構を共用化して遮断器と断路器との責務を同一の真空絶縁容器内で行うものでは、例えば開極時には先ず遮断、次いで断路の順序で操作機構が動作するので遮断不能などは起こり得ない。しかしながら、この操作機構は、２段階で動作するようにしなくてはならず複雑となる。即ち、一対の接点を開閉させる操作機構は、遮断用と断路用との２種類が必要となる。
【００１２】
このような複雑な操作機構のため、保守点検作業が困難になったり、操作機構の全体形状が大型化することになる。
【００１３】
従って、本発明は、真空バルブを用いて遮断と断路との開閉を順序良く行い、これらを動作させる操作機構を簡素化し得る開閉装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の開閉装置は、接離自在の第１の一対の接点を有する真空バルブ、および前記第１の一対の接点を開極させるように前記真空バルブの可動軸に連結された開路バネ部からなる遮断部と、前記可動軸に連結された第１の可動通電軸、および前記第１の可動通電軸の軸方向に対向配置された第２の可動通電軸の、それぞれ対向する端部に固定された接離自在の第２の一対の接点を有する断路部と、前記第２の可動通電軸に連結された操作機構とを備え、前記開路バネ部のバネ力よりも前記操作機構の操作力を大きくし、前記操作機構の動作により、開極時では、前記第２の可動通電軸の移動に前記開路バネの放勢力により追随させて、前記第１の可動通電軸を同時に移動させた後、最初に遮断部を開極させ、次いで前記第１の可動通電軸の移動停止後、前記第２の可動通電軸を継続して移動させて断路部を開極させるようにし、閉極時では、最初に前記第２の可動通電軸を移動させて断路部を閉極させ、次いで前記第２の可動通電軸と前記第１の可動通電軸とを移動させて遮断部を閉極させるようにしたことを特徴としている。
【００１５】
このような構成によれば、遮断部と断路部とを連続して共通の操作機構で開閉しているので、互いの開閉状態を制御するインターロック機構の付加などが不要となる。また、操作機構を簡素な構造とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る開閉装置を示す断面図、図２は、本発明の実施の形態に係る遮断部と断路部との動作を説明する図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明による開閉装置１は、図示上方から下方に向かって一線上に配置した遮断部１ａ、この遮断部１ａに直列接続された断路部１ｂ、前記遮断部１ａと断路部１ｂとを連続して開閉させる操作部１ｃ、および操作部１ｃに連結された操作機構部１ｄで構成されている。そして、前記遮断部１ａ、断路部１ｂおよび操作部１ｃは、詳細を後述する各絶縁層１０、１６、２７および３６を連結して構成される。
【００１８】
遮断部１ａは、真空バルブ部１ａ１と開路バネ部１ａ２とに分かれて構成されている。
【００１９】
真空バルブ部１ａ１には、接離自在の一対の接点（第１の一対の接点）２、３を有する真空バルブ４が設けられている。そして、一方の電路となる固定通電軸５の真空バルブ４内端部に接点２が固定され、また、第１の可動軸６の真空バルブ４内端部に前記接点２と接離する可動側の接点３が固定されている。
【００２０】
開路バネ部１ａ２には、筒状の金属筒７が設けられ、一方端が真空バルブ４の軸方向に固定され、他方端が開放されている。そして、金属筒７内には、第１の可動軸６を取り囲むように開路バネ８が設けられるとともに、この開路バネ８が真空バルブ４の軸面と第１の可動軸６に固定された円板９間に挟持されている。また、金属筒７の開放端は断面Ｌ字状に内側に曲折されており、円板９が金属筒７内から脱落しないようになっている。
【００２１】
これら真空バルブ４と金属筒７の周りには、固定通電軸５の端部を露出させて、エポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドされた第１の絶縁層１０が形成されている。
【００２２】
断路部１ｂは、第１の可動部１ｂ１と第２の可動部１ｂ２とに分かれて構成されている。
【００２３】
第１の可動部１ｂ１には、第１の可動軸６の軸方向に連結固定された第２の可動軸１１が設けられており、前記第１の可動軸６および第２の可動軸１１で第１の可動通電軸を構成している。第２の可動軸１１の端部には接点１２が固定されている。また、第２の可動軸１１の周りには、フッ素系樹脂などの絶縁材料からなる筒状のガイド筒１３が設けられ、その一方端が金属筒７の開放端にボルト１４で固定されている。このガイド筒１３は、この筒内を第２の可動軸１１が摺動自在に移動でき、且つ軸方向に直線的に移動できるように設けられたものである。
【００２４】
これら接点１２、第２の可動軸１１およびガイド筒１３などの周りには、一方端が筒状に開放された空間部１５を有するエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドされた第２の絶縁層１６が第１の絶縁層１０に一体化されて設けられている。そして、この空間部１５内には、接点１２、第２の可動軸１１およびガイド筒１３などが配置されている。また、第２の絶縁層１６の開放端には、絶縁のための沿面距離を大きく取るためにテーパ状に形成された界面部１６ａ、および支持固定のための半径方向に突出したフランジ部１６ｂが形成されている。なお、第２の絶縁層１６内には、電界緩和のためのシールド１７が埋め込まれている。
【００２５】
第２の可動部１ｂ２には、接点１２と対向して接点１８が設けられ、接離自在の一対の接点１２、１８を形成し、第２の一対の接点を構成している。そして、この接点１８は、第２の可動軸１１の軸方向に配置された第２の可動通電軸１９の端部に固定されている。また、第２の可動通電軸１９は、接触子２０およびＯリング２１を介して円柱状の導体２２の中心部を摺動自在に貫通している。更に、導体２２の一側面には、他の電路となる外部導体２３が接続されている。
【００２６】
また、第２の可動通電軸１９の周りには、フッ素系樹脂の絶縁材料からなる筒状のガイド筒２４が設けられ、その一方端が導体２２にボルト２５で固定されている。このガイド筒２４は、この筒内を第２の可動通電軸１９が摺動自在に移動でき、且つ軸方向に直線的に移動できるように設けられたものである。
【００２７】
これら接点１８、第２の可動通電軸１９およびガイド筒２４などの周りには、一方端が筒状に開放された空間部２６を有するエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドされた第３の絶縁層２７が外部導体２３の端部を露出させて設けられている。そして、この空間部２６内には、接点１８、第２の可動通電軸１９およびガイド筒２４などが配置されている。また、第３の絶縁層２７の開放端には、絶縁のための沿面距離を大きく取るためにテーパ状に形成された界面部２７ａ、および支持固定のための半径方向に突出したフランジ部２７ｂが形成されている。なお、第３の絶縁層２７内には、電界緩和のためのシールド２８が埋め込まれている。
【００２８】
そして、第２の絶縁層１６の開放端と第３の絶縁層２７の開放端とは、界面部１６ａ、２７ａにシリコンゴムのような可撓性部材２９を介して界面接続され、また、互いのフランジ部１６ｂ、２７ｂがボルト３０で固定されている。これにより、互いの空間部１５、２６が組合されて筒状の密閉された断路空間部３１が形成され、この断路空間部３１内に前記第２の一対の接点を構成する対向配置された接点１２、１８が収納されることになる。
【００２９】
断路空間部３１内には、前記第１の絶縁層１０内に埋め込まれて金属筒７の一側面に設けられた絶縁パイプ３２、および絶縁パイプ３２を開閉するバルブ３３を介して、乾燥空気ボンベ３４から乾燥空気が封入される。これには、一旦断路空間部３１内を真空引き後、乾燥空気が略大気圧まで封入される。封入後は、バルブ３３を閉栓して乾燥空気ボンベ３４は取外される。
【００３０】
操作部１ｃには、第２の可動通電軸１９の軸方向他端部に連結された絶縁操作ロッド３５が設けられている。また、この絶縁操作ロッド３５の周りには、一方端が開放されたエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドされた第４の絶縁層３６が第３の絶縁層２７に一体化されて設けられている。そして、この絶縁層２７内に形成された空間部には絶縁操作ロッド３５が配置され、また開放端は操作機構部１ｄに固定されている。
【００３１】
操作機構部１ｄには、絶縁操作ロッド３５に連結された例えば電磁ソレノイド機構からなる操作機構３７が設けられている。
【００３２】
この操作機構３７では、永久磁石などの磁束から操作力が得られるが、その操作力は前記開路バネ８を圧縮するバネ力よりも大きく設定している。即ち、操作機構３７の操作力は、その操作力で容易に開路バネ８を圧縮して蓄勢できるように、開路バネ８のバネ力の１．２倍程度としている。なお、これ以上の操作力を有していても良いが、真空バルブ４や第１の絶縁層１０などを操作力に耐え得る構造としなければならないので好ましくない。
【００３３】
また、蓄勢された開路バネ８が放勢され、この開路バネ８が伸びる速度よりも操作機構３７により第２の可動通電軸１９が移動する速度を若干遅くしている。例えば、真空バルブ４の接点（第１の一対の接点）２、３間が開極する速度を開路バネ８が放勢されて伸びる速度から得られる１．２ｍ／ｓとすれば、第２の可動通電軸１９が移動する速度を１ｍ／ｓと遅くしている。
【００３４】
このように構成された遮断部１ａおよび断路部１ｂは、図２に示すように、２段階に分かれた動作となる。即ち、時間ｔ０から時間ｔ１までは、開路バネ８が蓄勢された状態で遮断部１ａと断路部１ｂとも閉極状態にある。
【００３５】
そして、遮断指令が発せられ、操作機構３７が動作して第２の可動通電軸１９が移動すれば、開路バネ８が放勢しようとする力で第２の可動軸１１も追随して同時に移動する。このため、時間ｔ２までは、断路部１ｂは閉極されたままの状態で、遮断部１ａが先ず開極される。ここで、第２の可動軸１１と第１の可動軸６とは、連結されており、一体で移動する。
【００３６】
更に第２の可動通電軸１９が移動を続け、開路バネ８が完全に放勢すると、第２の可動軸１１は移動を停止し、第２の可動通電軸１９のみが移動する。このため、時間ｔ２以降では、遮断部１ａとともに断路部１ｂも開極される。
【００３７】
即ち、遮断部１ａと断路部１ｂとの開極には、先ず遮断部１ａが開極して次いで断路部１ｂが開極する順序となり、この間には時間ｔ１からｔ２までの時間差が生じる。この時間差は、開路バネ８が伸びる速度と第２の可動通電軸１９が移動する速度の差から得られる。
【００３８】
この逆に遮断部１ａと断路部１ｂとを閉極する場合には、開極状態にある操作機構３７を動作させれば、第２の可動通電軸１９が移動して断路部１ｂが閉極し、次いで第２の可動通電軸１９と第２の可動軸１１とが一体となり同時に移動して開路バネ８を蓄勢しながら遮断部１ａが閉極する。
【００３９】
上記本発明の開閉装置によれば、遮断部１ａと断路部１ｂとを軸方向に配置して共通の操作機構３７で連続して開閉しているので、開極時では先ず遮断部１ａが開極し、次いで断路部１ｂが開極する順序となり、また、閉極時では断路部１ｂが閉極し、次いで遮断部１ａが閉極する順序の開閉となる。これにより、互いの開閉状態を制御するインターロック機構の付加などが不要となり、操作機構３７を簡素な構造とすることができる。
【００４０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。本発明の実施の形態では、断路部１ｂの空間部３１に乾燥空気を略大気圧で封入して説明したが、これを加圧すれば絶縁特性が向上するので、空間部３１や接点１２、１８間距離を縮小することができる。また、窒素ガスやＳＦ６ガスのような他の絶縁媒体を封入してもよい。
【００４１】
更に、空間部３１にシリコンオイルやフッ素系不活性液体のような絶縁媒体を注入することもできる。
【００４２】
更には、接点１２、１８間距離を充分に確保することができれば、遮断部１ａと操作部１ｃ間を複数の絶縁ロッドで固定支持し、接点１２、１８間を空気中としてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、遮断部と断路部とを軸方向に配置して、これらを共通の操作機構で連続して開閉させているので、互いの開閉状態を制御するインターロック機構の付加などが不要となり、操作機構を簡素な構造とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る開閉装置を示す断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る遮断部と断路部との動作を説明する図。
【符号の説明】
１  開閉装置
１ａ  遮断部
１ａ１  真空バルブ部
１ａ２  開路バネ部
１ｂ  断路部
１ｂ１  第１の可動部
１ｂ２  第２の可動部
１ｃ  操作部
１ｄ  操作機構部
２、３  接点（第１の一対の接点）
４  真空バルブ
５  固定通電軸
６  第１の可動軸
７  金属筒
８  開路バネ
９  円板
１０  第１の絶縁層
１１  第２の可動軸（第１の可動通電軸）
１２、１８  接点（第２の一対の接点）
１３、２４  ガイド筒
１４、２５、３０  ボルト
１５、２６  空間部
１６  第２の絶縁層
１６ａ、２７ａ  界面部
１６ｂ、２７ｂ  フランジ部
１７、２８  シールド
１９  第２の可動通電軸
２０  接触子
２１  Ｏリング
２２  導体
２３  外部導体
２７  第３の絶縁層
２９  可撓性部材
３１  断路空間部
３２  絶縁パイプ
３３  バルブ
３４  乾燥空気ボンベ
３５  絶縁操作ロッド
３６  第４の絶縁層
３７  操作機構
【図１】
2004362889.tif 000003
【図２】
2004362889.tif 000004