(57)【要約】【課題】電力系統における短絡事故時の、短絡電流抑制および電圧低下抑制に用いられる限流性能の優れた限流装置を提供する。【解決手段】両端に可動接点２２ａ，２２ｂを備えた回転自在に支持された第１の可動電極２１と、両端に可動接点３２ａ，３２ｂを備えた第２の可動電極３１を有し、夫々の可動接点と対向する位置に固定接点を備える固定電極で構成される主回路を構成する。第１と第２の可動電極２１，３１を電気的に直列に接続し且つ可動電極軸６０で連結してなる限流装置。【効果】多数のアークが電気的に直列に短絡回路に挿入されることになり、優れた限流性能を得ることができるとともに、多数の接点の開極ばらつきを抑えることができ安定した限流効果が期待できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に第１の接点を備え、かつ回動自在に支持された可動電極と、前記可動電極の両端にある第１の接点と各々対向する第２の接点を備えた固定電極を有し、少なくとも２つの前記可動電極を１つの回動軸で連結し、それぞれの接点を電気的に直列に接続したことを特徴とする限流装置。
【請求項２】
複数の前記可動電極が、同軸上で回動自在となるよう概略平行に配置され、前記可動電極の少なくとも一部が軸方向に摺動可能なことを特徴とする請求項１記載の限流装置。
【請求項３】
摺動可能な前記可動電極の接点が、該可動電極の回転軸と所定角度を持って固着されていることを特徴とする請求項２記載の限流装置。
【請求項４】
前記摺動可能な可動電極に、回動軸の軸方向に力を加える手段を有することを特徴とする請求項２記載の限流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は限流装置に係り、特に、電力系統における短絡事故発生時の短絡電流抑制および電圧低下抑制に用いられるものに好適な限流装置。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アーク抵抗による限流効果を利用した装置として、配線用遮断器が広く用いられている。配線用遮断器は、図５に示す断面図の構造のものが、特開平１０−２２３１１５号公報に記載されている。
【０００３】
従来の配線用遮断器は、絶縁ケース６内部に端部に可動接点２２ａ，２２ｂが固着された回動可能な可動電極２１と、可動接点２２ａ，２２ｂと対向する固定接点２４ａ，２４ｂが固着された固定電極２３ａ，２３ｂからなる主回路と、アークシュート５ａ，５ｂから概略構成される。
【０００４】
このような構成の配線用遮断の主回路に短絡電流が流れると、電磁反発力により可動電極２１が回動し、可動接点と固定接点が開極する。可動接点と固定接点間にアークが発生し、アークは金属板からなるアークシュート５ａ，５ｂに導かれアーク電圧の増加を促す。このアーク電圧の増加により、短絡電流が限流される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２２３１１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、主に１ｋＶ以下の配線に適用される回路遮断器である。上記アーク限流機能を例えば６ｋＶの配電系統用の限流器として応用する場合、高電圧化および限流性能向上が不可欠である。
【０００７】
気中アークのアーク抵抗は概略アーク長に比例して大きくなるので、限流性能を向上させるには、可動接点と固定接点の開極距離の増加、もしくは多数の接点を電気的に直列に接続することが考えられる。
【０００８】
ここで開極距離を増加する方法では、回転半径を増加することが考えられるが、可動電極の重量が増大することになり、開極速度が小さくなる。このため回転半径の増加だけでは、高速駆動に限界がある。
【０００９】
多数の接点を電気的に直列に接続する方法では、個々の可動電極の重量を増加することなく、開極速度を保ったまま、全体のアーク長を増やすことができる。しかし、多数の接点を電気的に直列に配置した場合、装置が大きくなるといった問題ある。また、各接点対の開極速度にばらつきがあり、各接点対でのアーク電圧の分担割合にもばらつきが生じる。このため、電極数が多くなるほど、限流性能が安定しないといった問題点がある。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、電極数が多くなっても装置が大型化することなく、安定した限流性能を得ることのできる限流装置を提供するにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多数の接点を電気的に直列に接続してなる限流装置において、接点毎の開極速度のばらつきを小さくし、限流性能を向上するために、２点以上の接点を備えた回動自在な可動電極を同軸上に複数個配置したものである。また、可動電極を同軸上に配置する構造において、隣合う可動電極同士の電磁反発力を利用して開極速度の向上が可能な構造としたものである。可動電極を軸方向に摺動可能とすることにより、回転方向への移動と軸方向への移動とのベクトル和分だけ開極距離を長くできるようにしたものである。さらに、軸方向に摺動可能とした可動電極および固定電極の接点を、可動電極の回転軸と角度を持たせて設置することにより、軸方向からも接触圧力を加えられる構成としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は第１の実施の形態の限流装置の主回路部の斜視図である。該図においては、絶縁ケース，アークシュートは省略してある。
【００１３】
図１に示すように、２つの可動電極２１，３１が回動自在に支持されており、可動電極２１，３１の両端には、複合合金からなる可動接点２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂが固着されている。
【００１４】
可動接点２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂと対向する位置には、固定接点２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂが固定電極２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂに固着されて設置されている。固定電極２３ａ，３３ａは導体５７で電気的に接続されており、４つの可動接点と固定接点対が電気的に直列となる構成である。
【００１５】
可動電極２１，３１は一部を絶縁物で絶縁された可動電極軸６０に支持されており、同軸で且つ面対称となる位置に配されている。２つの可動電極２１，３１は、連動して回転するように可動電極軸６０で連結されている。
【００１６】
可動電極２１，３１は引張りばね７１により開極方向と逆方向にばね力が加わっており、閉路状態では可動接点と固定接点に常時接触圧力が加わっている。
【００１７】
短絡電流が流れると、固定電極と可動電極に流れる電流の向きが逆方向となるため、固定電極と可動電極に電磁反発力が作用し、接点が開離する方向に可動電極が回転する。また、接点間の距離が非常に小さい場合、接点集中反発力も同時に作用する。接点集中反発力も接点が開離方向に作用し、接点開離初期の動作特性に影響する。
【００１８】
本実施の形態では、各々の可動接点が同期して動く構成となっているため、接点集中反発力および電磁反発力のばらつきを平均化でき、安定した限流性能を得ることができる。
【００１９】
本実施の形態は、２接点を有する可動電極を２個同軸上に配置したが、２個以上の可動電極を用いても同じである。
【００２０】
図２は本発明の第２の実施の形態を説明する限流器主回路の斜視図である。
【００２１】
該図に示す実施の形態は、３つの可動電極２１，３１，４１を近接して配置した例であり、各々の可動接点と対向した位置に固定接点が設けられている。各々の隣接する固定電極の一部が導体５７，５８により、各々の接点対が電気的に直列となるように接続されている。また、可動電極はそれぞれ可動電極軸により同軸上に連結されており、短絡電流が流れたとき、接点集中反発および電磁反発により、夫々の接点対が同期して開離する。アーク抵抗はアーク長に概ね比例して大きくなるので、限流効果も１つの接点対と比較して、概略６倍の効果が得られ、高い限流性能を実現できる。
【００２２】
両端の可動電極２１，４１と回転自在且つ軸方向にも摺動自在に保持されている。このため、隣接する可動電極との電磁反発力を軸方向の駆動力として利用可能である。
【００２３】
これについて、可動電極と固定電極の一部を取出した図３に示す断面図で説明する。
【００２４】
該図に示す如く、可動電極２１および３１と固定電極２２ａ，３２ａが電気的に直列に接続されている。まず可動電極２１と固定電極２３ａに流れる電流Ｉ２１とＩ２３ａ  はそれぞれ逆方向となり、これらの電磁反発により可動電極には力Ｆｒが加わる。同様に、可動電極２１と隣接する可動電極３１に流れる電流Ｉ２１とＩ３１も向きが逆方向であるので、可動電極２１には反発力Ｆａ  が加わる。可動電極２１は軸方向に摺動自在であるため、Ｆｒ  とＦａ  のベクトル和の力Ｆｔｏｔａｌ  を駆動力として利用でき、実質的な開極速度が増加する。このため、接点間に点弧するアークの抵抗を高くすることができ、限流性能に優れた限流装置を得ることができる。
【００２５】
請求項３記載の実施例を図４に示す。図４は、図２に示した主回路部斜視図の電極部を示す断面図である。
【００２６】
該図に示す如く、可動電極２１，３１，４１は可動電極の回転軸６１に対して回動自在に支持されており、両端の可動電極２１，４１は軸方向に摺動可能である。軸方向に摺動可能な可動電極に固着された可動接点２２ａと、これに対向する固定接点２４ａの接触面は、回転軸６１と角度α（＞０°）を成すように可動電極２１および固定電極２３ａに固着されている。このように接点を回軸と傾かせることにより、軸方向にも接点の接触力を働かせることができる。また接点集中反発力が回転方向だけでなく、軸方向にも働くようになる。
【００２７】
請求項４記載の実施例では、軸方向に摺動可能な可動電極２１，４１は、図２に示す圧縮ばね７５により中央の可動電極３１側に力が常時加わる構成としたものである。短絡発生時に電磁反発力が圧縮ばね７５のばね力よりも大きくなると、軸方向に中央の可動電極３１から遠ざかる方向に、可動電極２１および４１が駆動される。電流が小さくなり電磁反発力が弱くなると、圧縮ばねにより自動で投入位置に戻るよう構成されている。ただし回転方向には、回転駆動された電極はラッチにより電流が遮断された後も開極位置で固定される構成となっている。
【００２８】
接点の接触面が可動電極の回転軸と角度を有するため、軸位置に設置された圧縮ばね７５による力Ｆｓ  の接触面法線方向の力Ｆｃ  が接触圧力として接点に加わる。軸方向への移動を可能とすることにより限流性能を向上させつつ、投入状態での軸方向への接点接触面のブレを抑えることができ、安定した接触圧力を加えることができる。
【００２９】
このような本実施の形態の限流装置では、限流性能に優れた小形の限流装置を実現でき、多接点の開極速度のばらつきを抑え安定した限流性能を得ることができる。また、直列に接続された可動電極同士の電磁反発力を軸方向の摺動に利用することにより、開極速度の向上すなわち限流性能の向上を図ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した本発明の限流装置によれば、電極数が多くなっても装置が大型化することなく、安定した限流性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の限流装置の第１の実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の限流装置の第２の実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施例における電極の動作説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例における電極の断面図である。
【図５】配線用遮断器を示す断面図である。
【符号の説明】
５ａ，５ｂ…アークシュート、６…絶縁ケース、２１，３１，４１…可動電極、２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ，４２ａ，４２ｂ…可動接点、２３ａ，２３ｂ，４３ａ，４３ｂ…固定電極、２４ａ，２４ｂ，３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂ，４４ａ，４４ｂ…固定接点、５７，５８…接続導体、６０…可動接点軸、６１…可動接点回転軸、７１…引張りばね、７５…圧縮ばね。
【図１】
2004311037.tif 000003
【図２】
2004311037.tif 000004
【図３】
2004311037.tif 000005
【図４】
2004311037.tif 000006
【図５】
2004311037.tif 000007