(57)【要約】【課題】改良型真空回路断続器(20；20’；20”)を提供する。【解決手段】ライン導体(64；68)、真空断続器(22)、負荷導体(42；76)、アース導体(66；74)及び操作機構(28；28’)より成る。真空断続器は固定導体(44)と、固定接点(32)及び固定接点と電気的に接続する閉路位置と固定接点から離脱した開路位置との間を移動自在な可動接点(34)を内蔵する真空エンベロープ(22)とを含む。固定導体は真空エンベロープの外側に位置し、固定接点と電気的に接続する。負荷導体は可動接点と電気的に接続する。操作機構は(a)固定及び可動接点を開閉し、(b)真空断続器及びその固定導体を、固定導体がライン導体と電気的に接続する第1位置と、固定導体がアース導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成されている。【選択図】      図２
2007227383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空回路断続器であって、
第1導体と；
第2導体、及び
固定接点組立体及び、前記固定接点組立体と電気的に接続する閉位置と前記固定接点組立体から離脱する開位置との間を移動自在な可動接点組立体を含む真空エンベロープ
から成り、
前記第2導体が前記真空エンベロープの外側に位置して前記固定接点組立体と電気的に接続する
真空スイッチと；
前記可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；
第4導体と；
前記真空スイッチの固定接点組立体及び可動接点組立体を開閉し、前記真空スイッチ及びその第2導体を、前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続する第1位置と前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る前記真空回路断続器。
【請求項２】
前記第4導体がアース導体である請求項1に記載の真空回路断続器。
【請求項３】
前記第1導体がライン導体であり、前記第3導体が負荷導体である請求項1に記載の真空回路断続器。
【請求項４】
前記第4導体がアース導体である請求項3に記載の真空回路断続器。
【請求項５】
前記真空スイッチが真空断続器である請求項1に記載の真空回路断続器。
【請求項６】
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体を、前記第2導体が前記第1胴体と電気的に接続する第1位置から前記第2胴体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている請求項1に記載の真空回路断続器。
【請求項７】
前記操作機構が第3の動作として、前記縦軸に沿って前記可動接点組立体を前記固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じるように構成されている請求項6に記載の真空回路断続器。
【請求項８】
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体を、第1位置から離脱させ、第3に前記真空スイッチ及びその第2胴体を、第2胴体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている請求項1に記載の真空回路断続器。
【請求項９】
前記操作機構が第4の動作として、前記縦軸に沿って前記可動接点組立体を前記固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じる請求項8に記載の真空回路断続器。
【請求項１０】
前記操作機構が下記位置：即ち、
前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続し、固定接点導体が前記真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続する閉位置；
前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続し、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される開位置；
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される断路位置；
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路され、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する転移位置；及び
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続し、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する接地位置
間の移動を可能にするように構成されている請求項2に記載の真空回路断続器。
【請求項１１】
前記操作機構が下記位置：即ち、
前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続し、固定接点導体が前記真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続する閉位置；
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される断路位置；及び
前記第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が前記真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続し、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する接地位置
間の移動を可能にするように構成されている請求項2に記載の真空回路断続器。
【請求項１２】
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体を前記縦軸に沿って前記第1胴体から離脱させ、第3に、前記真空スイッチ及びその第2導体を前記縦軸に沿って前記第1導体から、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置に向かってさらに移動させるように構成されている請求項1に記載の真空回路断続器。
【請求項１３】
真空回路断続器であって、
接点部分を含む第1導体と；
第2導体、及び
固定接点組立体及び、前記固定接点組立体と電気的に接続する閉位置と前記固定接点組立体から離脱する開位置との間を移動自在な可動接点組立体を含む第1真空エンベロープと、
前記固定接点組立体と電気的に接続し、接点部分を含む第2導体から成る真空スイッチと；
前記可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；
接点部分を含み、前記第1、第2導体の接点部分と共に前記真空エンベロープの外側に位置する第4導体と；
前記真空スイッチの固定接点組立体及び可動接点組立体を開閉し、前記真空スイッチ及びその第2導体を、前記第2導体の接点部分が前記第1導体の接点部分と電気的に接続する第1位置と前記第2導体の接点部分が前記第4導体の接点部分と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る前記真空回路断続器。
【請求項１４】
前記第2エンベロープが絶縁媒体をも含む請求項13に記載の真空回路断続器。
【請求項１５】
前記絶縁媒体が空気である請求項14に記載の真空回路断続器。
【請求項１６】
前記絶縁媒体がオイルである請求項14に記載の真空回路断続器。
【請求項１７】
前記絶縁媒体が六フッ化硫黄である請求項14に記載の真空回路断続器。
【請求項１８】
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体の接点部分を、前記第2導体の接点部分が前記第1導体の接点部分と電気的に接続する第1位置から前記第2導体の接点部分が前記第4導体の接点部分と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている請求項13に記載の真空回路断続器。
【請求項１９】
前記操作機構が第3の動作として、前記縦軸に沿って前記可動接点組立体を前記固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じるように構成されている請求項18に記載の真空回路断続器。
【請求項２０】
前記真空スイッチの可動接点組立体が縦軸を含み；前記操作機構が、第1に、前記可動接点組立体を前記縦軸に沿って前記固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、前記真空スイッチ及びその第2導体を前記縦軸に沿って前記第1胴体から離脱させ、第3に、前記真空スイッチ及びその第2導体を前記縦軸に沿って前記第1導体から、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置に向かってさらに移動させるように構成されている請求項13に記載の真空回路断続器。
【請求項２１】
真空回路断続器であって、
第1導体と；
第2導体、
第1端及び第2端を含み、第1端の近傍に固定接点組立体を内蔵し、第2端の近傍に可動接点組立体を実質的に内蔵し、前記可動接点組立体が固定接点組立体と電気的に接続する閉路位置と固定接点組立体から離脱した開路位置との間を移動できるように構成された真空エンベロープ、
前記第2導体が前記真空エンベロープの外側に位置して前記固定接点組立体と電気的に接続していること、
前記真空エンベロープの外側に位置し、前記真空エンベロープの第1端を支持するように構成された第1部材、
前記真空エンベロープの外側に位置し、前記真空エンベロープの第2端を支持するように構成された第2部材、及び
前記真空エンベロープの外側に位置して前記第1及び第2部材の間に介在する多数の絶縁支持部材から成る
真空スイッチと；
前記可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；
第4導体と；
前記真空スイッチの固定接点組立体と可動接点組立体を開閉し、前記真空スイッチ及びその第2導体を、前記第2導体が前記第1導体と電気的に接続する第1位置と、前記第2導体が前記第4導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る前記真空回路断続器。
【請求項２２】
前記第1部材が第1開口を含み；前記第2部材が第2開口を含み；前記第2導体が前記第1部材の第1開口を貫通し；前記可動接点組立体が前記第2部材の第2開口を貫通する請求項21に記載の真空回路断続器。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は回路断続器、特に、例えば、真空回路ブレーカーのような真空回路断続器に係わる。本発明は接地機能を可能にする断路スイッチにも係わる。
【背景技術】
【０００３】
回路断続器は、例えば、電流過負荷や短絡のような電気的故障状態から電気系統を保護する。多くの場合、回路断続器は異常な状態に反応して接点を開くことによって電気系統の導体を電流が流れるのを遮断するバネ付勢操作機構を含むが、広い範囲の機械的または電気機械的駆動機構を採用することもできる。
【０００４】
真空回路断続器（例えば、真空回路ブレーカー；真空再閉路器；その他の真空スイッチ装置）は絶縁ハウジング内に配置された分離可能接点を含む。例えば、約1,000ボルト超で動作する電気系統用の電力回路ブレーカーのような真空回路断続器は、多くの場合、スイッチ・エレメントとして、真空断続器(真空回路の断続器とは全く異なる）のような真空スイッチ（真空切換え装置とは全く異なる）を利用する。一般に、分離可能接点の一方は絶縁ハウジングに対しても、真空断続器によって制御される回路と互いに接続している外部導電体に対しても固定されている。分離可能接点の他方は移動自在である。可動接点組立体は一端を真空断続器の真空エンベロープ（例えば、真空チェンバー；真空ボトル）内に密封された可動接点を有する断面が円形の心棒と、他端が真空エンベロープの外側に位置する駆動機構から成る。駆動機構は可動接点を固定接点と係合または固定接点から離脱させるための動力を提供する。従って、真空断続器は2つの位置：オンとオフを有する。
【０００５】
真空断続器は、例えば、中圧交流(AC)電流や、数千アンペア以上の高圧AC電流を確実に遮断するのに使用されることが多い。典型的には、多段回路の段毎に1つの真空断続器が設けられ、複数段のそれぞれと連携する真空断続器は共通の操作機構によって同時に作動させられるか、または別々の操作機構によって別々にまたは独立に作動させられる。
【０００６】
中位電圧開閉装置用として好適な、ガス絶縁された断路・分離スイッチを含む三位スイッチング・遮断装置は公知である。閉、遮断、分離及び接地のためのブレード接点は典型的には絶対圧力が約202 kPaの六フッ化硫黄(SF6)ガス中の円筒内に配置される。ブレード接点は3つの位置：閉、開及び接地を取ることができる。アーク発生を考慮して、このような三位スイッチング・遮断装置が断続または遮断できるのは極く低いレベルの電流に限られる。このような三位スイッチング・遮断装置を、電流断続を行うブレーカーやフューズと直列に接続することは公知である。
【０００７】
図1A乃至1Eは真空断続器2と断路スイッチ4を閉、開、中間及び接地位置でそれぞれ示す。図1Aは真空断続器2及び直列断路スイッチ4を閉位置で示す。図1Bは真空断続器2がAC電流5を中断するため開位置にあり、直列断路スイッチ4が閉位置のままである状態を示す。（中断のための)開位置にある限り、アーク発生はすべて真空断続器2内だけで起こる。図1Cは真空断続器2が開位置にあり、直列断路スイッチ4も開位置にあり、負荷6を完全に断路（即ち、分離）している状態を示す。図1Dは直列断路スイッチ4が接地位置にあり、真空断続器接点8が開位置にある状態を示す。図1Eでは、真空断続器2が閉位置へ移動しており、直列断路スイッチ4が接地位置のままである。従って、真空断続器2の負荷側10は安全措置を講じられる。
【０００８】
スイッチング機能（即ち、電流中断）、（ライン母線の）断路機能、及び（負荷母線の）接地機能を真空断続器の1つの真空エンベロープ内に組み込む試みが既に提案されている。例えば、Kajiwara Satoru et al．の“Development of 24-kV Switchgear with Multi-functional Vacuum Interrupters for Distribution”，Hitachi Review，Vol. 49，No. 2，2000，pp．93‐100；及び米国特許第6，720，515号明細書を参照されたい。これらの文献に開示の真空断続器は4つの位置：オン、オフ、断路及び接地を有する。これら公知の提案には、真空エンベロープにおける開状態での接点ギャップがある程度の高電圧パルス（例えば、雷に起因する比較的高い電圧パルス）の影響で故障が発生するという固有の欠点がある。また、電流遮断時に発生するアーク生成物がライン接点と断続接点との間ではなく、ライン接点とアース接点との間に故障を発生させる可能性がある。Juttner、“Instabilities of prebreakdown current in vacuum I：late breakdowns，”J. Phys. D：Appl. Phys. 32，pp．2537-43(1999)。
【０００９】
断路機能の最中に（即ち、四位真空断続器のオフ位置と接地位置の間で）故障が発生すれば、絶縁協調に関する標準要求事項に違反することになり、真空断続器の負荷側の人身を危険に曝す可能性がある。
【００１０】
さらにまた、四位真空断続器の設計は従来の真空断続器よりもはるかに複雑であり、それだけに製造もはるかに困難であり、多大の製造コストを要する。
【００１１】
従って、真空回路断続器には改良の余地がある。
【００１２】
製造コストを著しく増大させることなく、絶縁協調性を確実に向上させ、断路機能中の故障発生を極力少なくする真空回路断続器の実現が望まれる。
【発明の概要】
【００１３】
このような要望を満たすべく、本発明は確実且つ効果的な電流断続装置としての従来の真空回路断続器の長所を、例えば、空気、六フッ化硫黄(SF6)または絶縁油のような絶縁媒体の確実な絶縁性能と組み合わせる。
【００１４】
本発明が先ず提供する真空回路断続器は第1導体と；第2導体、及び固定接点組立体及び、固定接点組立体と電気的に接続する閉位置と固定接点組立体から離脱する開位置との間を移動自在な可動接点組立体を含む真空エンベロープから成り、第2導体が真空エンベロープの外側に位置して固定接点組立体と電気的に接続する真空スイッチと；可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；第4導体と；真空スイッチの固定接点組立体及び可動接点組立体を開閉し、真空スイッチ及びその第2導体を、第2導体が第1導体と電気的に接続する第1位置と第2導体が第4導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る。
【００１５】
真空スイッチの可動接点組立体は縦軸を含み；操作機構は、第1に、可動接点組立体を縦軸に沿って固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、真空スイッチ及びその第2導体を、第2導体が第1胴体と電気的に接続する第1位置から第2胴体が第4導体と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている。
【００１６】
操作機構は第3の動作として、縦軸に沿って可動接点組立体を固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じるように構成されている。
【００１７】
真空スイッチの可動接点組立体は縦軸を含み；操作機構は、第1に、可動接点組立体を縦軸に沿って固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、真空スイッチ及びその第2導体を、第1位置から離脱させ、第3に、真空スイッチ及びその第2胴体を、第2胴体が第4導体と電気的に接続する第2位置に向かって回転させるように構成されている。
【００１８】
操作機構は第4の動作として、縦軸に沿って可動接点組立体を固定接点組立体に向かって移動させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を閉じる。
【００１９】
操作機構は下記位置：即ち、第2導体が第1導体と電気的に接続し、固定接点導体が真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続する閉位置；第2導体が第1導体と電気的に接続し、固定接点組立体が真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される開位置；第2導体が第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路される断路位置；第2導体が第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が真空スイッチの可動接点組立体から電気的に断路され、第2導体が第4導体と電気的に接続する転移位置；及び第2導体が前記第1導体から電気的に断路され、固定接点組立体が真空スイッチの可動接点組立体と電気的に接続し、第2導体が第4導体と電気的に接続する接地位置間の移動を可能にするように構成されている。
【００２０】
真空スイッチの可動接点組立体は縦軸を含み；操作機構は、第1に、可動接点組立体を縦軸に沿って固定接点組立体から離脱させることによって固定接点組立体と可動接点組立体を開き、第2に、真空スイッチ及びその第2導体を縦軸に沿って第1胴体から離脱させ、第3に、真空スイッチ及びその第2導体を縦軸に沿って第1導体から、第2導体が第4導体と電気的に接続する第2位置に向かってさらに移動させるように構成されている。
【００２１】
本発明はまた、接点部分を含む第1導体と；第2導体、及び固定接点組立体及び、固定接点組立体と電気的に接続する閉位置と固定接点組立体から離脱する開位置との間を移動自在な可動接点組立体を含む第1真空エンベロープと、固定接点組立体と電気的に接続し、接点部分を含む第2導体から成る真空スイッチと；可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；接点部分を含み、第1、第2導体の接点部分と共に真空エンベロープの外側に位置する第4導体と；真空スイッチの固定接点組立体及び可動接点組立体を開閉し、真空スイッチ及びその第2導体を、第2導体の接点部分が第1導体の接点部分と電気的に接続する第1位置と第2導体の接点部分が第4導体の接点部分と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る前記真空回路断続器を提供する。
【００２２】
第2のエンベロープは絶縁媒体をも内蔵する。
【００２３】
本発明はまた、第1導体と；第2導体、第1端及び第2端を含み、第1端の近傍に固定接点組立体を内蔵し、第2端の近傍に可動接点組立体を実質的に内蔵し、可動接点組立体が固定接点組立体と電気的に接続する閉路位置と固定接点組立体から離脱した開路位置との間を移動できるように構成された真空エンベロープ、第2導体が真空エンベロープの外側に位置して固定接点組立体と電気的に接続していること、真空エンベロープの外側に位置し、真空エンベロープの第1端を支持するように構成された第1部材、真空エンベロープの外側に位置し、真空エンベロープの第2端を支持するように構成された第2部材、及び真空エンベロープの外側に位置して第1及び第2部材の間に介在する多数の絶縁支持部材から成る真空スイッチと；可動接点組立体と電気的に接続する第3導体と；第4導体と；真空スイッチの固定接点組立体と可動接点組立体を開閉し、真空スイッチ及びその第2導体を、第2導体が第1導体と電気的に接続する第1位置と、第2導体が第4導体と電気的に接続する第2位置との間で移動させるように構成された操作機構から成る真空回路断続器を提供する。
【００２４】
第1部材は第1開口を含み；第2部材は第2開口を含み；第2導体は第1部材の第1開口を貫通し；可動接点組立体は第2部材の第2開口を貫通する。
【００２５】
本発明の詳細を添付の図面に示す好ましい実施態様を例に取って以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
ここで使用する語「数」は1または1よりも大きい整数（即ち、複数）を意味する。
【００２７】
ここで使用する、1つの部品を他の1つまたは2つ以上の部品を「電気的に互いに接続する」という表現は部品どうしを直接電気的に接続するか、または１つまたは2つ以上の導電体または概ね導電性の中間部品を介して電気的に互いに接続することを意味する。また、1つの部品を1つまたは2つ以上の他の部品と「電気的に接続する」という表現は部品どうしを直接電気的に接続するか、または１つまたは2つ以上の導電体を介して電気的に互いに接続することを意味する。また、2つの部品を他の1つの部品によって「電気的に直接互いに接続する」という表現は2つの部品を1つだけの他の部品を介して電気的に直接互いに接続することを意味する。
【００２８】
2つ以上の部品を互いに「接続する」または「結合する」という表現はこれらの部品を直接または1つまたは2つ以上の中間部品を介して接続することを意味する。また、2つ以上の部品を「取付ける」という表現はこれらの部品が直接互いに接合することを意味する。
【００２９】
本発明は広い範囲の真空回路断続器に適用できるが、本発明を真空断続・断路スイッチに関して以下に説明する。
【００３０】
例1
図2は多数の絶縁部材、例えば、複数の絶縁支持ロッド26を有する適当な絶縁ケージ24に密封された真空スイッチ、例えば、真空断続器22を含む真空断続・断路スイッチ20を示す。支持部材として複数のロッド26を図示したが、例えば、硬質エポキシ樹脂ハウジング内に真空断続器22を密封する適当な絶縁支持部材、または（図示しないが）絶縁性支持円筒を採用することもできる。真空断続器22と絶縁ケージ24の複合体は適当な操作機構28と接続し、操作機構は（例えば、図2に矢印30で示すように下向きの）先ず縦方向運動を与えることによって真空エンベロープ内で（隠れ線で示す）固定接点32と可動接点34を開き、46回路の電流を中断する。次いで、操作機構28は真空断続器22・絶縁ケージ24複合体を（例えば、図2に矢印38で示すように時針方向に）回転させ、最終的には（例えば、図2に矢印40で示すように可動心棒58の軸線に沿って固定接点32への）最終的には縦方向運動を与えることによって（図２には開状態で示す）真空断続器接点32、34を閉じる。例えば、真空断続器22・絶縁ケージ24複合体の回転は真空断続器接点32、34の従来の開閉と比較して比較的低い速度で行われる。
【００３１】
真空断続器22は固定接点32に電気的に接続された導体44をも含む。真空エンベロープ36は第1端46及び第2端48を含む。導体44は真空エンベロープ36の外側に位置し、当業者には公知の態様で固定接点組立体50と電気的に接続している。真空エンベロープ36は真空エンベロープ36の第1端46の近傍に固定接点32を含む固定接点組立体50を内蔵し、真空エンベロープ36の第2端48の近傍に可動接点34を含む可動接点組立体52を実質的に内蔵する。当業者に周知の態様で、可動接点組立体52は固定接点組立体50と電気的に接続する（図2には図示しないが）閉路位置と固定接点組立体50から離脱した（図2に示す）開路位置との間を移動可能である。
【００３２】
絶縁ケージ24は真空エンベロープ36の外側に位置して真空エンベロープ36の第1端46を支持するように形成された（例えば、導電性；非導電性)第1部材54を含む。絶縁ケージ24は真空エンベロープ36の外側に位置して真空エンベロープ36の第2端48を支持するように形成された（例えば、導電性；非導電性)第2部材56をも含む。絶縁ロッド26も真空エンベロープ36の外側に位置し、第1及び第2部材54、56間に配置されている。ロッド26と部材54、56は協働して真空エンベロープ36を機械的に支持する。真空エンベロープ36の外側において、操作機構28が可動接点組立体52の可動心棒58と係合することによって、これを矢印30、40で示す縦方向に移動させる。好ましくは、真空エンベロープ36の外側で、操作機構28が絶縁ケージ24と係合することにより、真空エンベロープ36にいたずらな機械的な応力を作用させることなく、絶縁ケージ24と真空エンベロープ36を矢印38に示す回転方向へ移動させる。
【００３３】
第1エンベロープ54は第1開口60を含み、第2部材56は第2開口62を含む。固定接点組立体50と電気的に接続されている導体44は第1開口を貫通する。可動接点組立体52の一部及び、具体的には可動心棒58は第2開口62を貫通する。
【００３４】
操作機構28は下記のように構成されている：(a)可動心棒58をそれぞれ矢印30、40で示す方向へ移動させることによって真空断続器22の固定接点組立体50及び可動接点組立体52を開閉し、(b)真空断続器22、絶縁ケージ24及びその導体44を、導体44が導体（例えば、ライン）64と電気的に接続する(図2に示す）第1位置と導体44が他方の導体（例えば、アース）66と電気的に接続する(図中細線で示す）第2位置との間で移動させる。
【００３５】
例2
図3A乃至図3Eは図2のスイッチ20とほぼ同様の真空断続・断路スイッチ20’の動作を示す。図3は真空断続器22、絶縁ケージ24、及び適当な絶縁媒体、例えば、空気70中にあって導体44とライン導体、例えば、端子68によって形成された直列スイッチを閉位置で示す。
【００３６】
図3Bでは、真空断続器22は開位置にある。（図3Aに示す）操作機構28の接点32、34を開位置へ引き、その結果、AC電流が中断されるが、導体44及び端子68によって形成されている直列スイッチは閉位置のままである。操作機構28は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50から離脱させることによって固定接点組立体50及び可動接点組立体52を開放する。
【００３７】
図3Cは端真空断続器22全体と絶縁ケージ24が回転して、端子68におけるライン側電力母線との電気的接続位置から離脱した状態を示す。操作機構28（図3A）は図3A及び図3Bの位置から図3Cの断路（即ち、分離）位置へ真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44を回転させる。この回転によって、真空断続器22の固定端導体44とライン側端子68とに間に適当な広さのギャップを形成することによって、例えば空気70のような絶縁媒体にも左右されるが、有効な断路（即ち、分離）状態を発生させる。こうして真空断続器22は開位置にあり、絶縁媒体としての空気70中にあって導体44と端子68によって形成される直列スイッチも開となることで、（図3Aに示す）負荷72を完全に断路する。
【００３８】
図3Dは転移位置にある真空断続・断路スイッチ20’を示し、この状態では、真空断続器22の固定端導体44がアース導体74と電気的に接続されて接地され、真空断続器接点32、34は開放されている。図3Cの位置から、操作機構28（図3A）は真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44はさらに、導体44がアース導体74と電気的に接続する図3Dの転移位置へ回転させる。
【００３９】
図3Eでは、真空断続器の接点32、34は閉位置にあり、真空断続器22の固定端導体44はアース導体74を介して接地状態のままである。従って、負荷側心棒58は接地している。操作機構28（図3A）は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50に向かって移動させることによって固定接点組立体50及び可動接点組立体52を閉じる。負荷側心棒58は導体76（図3A）を介して負荷72とも電気的に接続している。即ち、負荷72は接地され、安全措置が講じられている。
【００４０】
真空断続・断路スイッチ20’は1つの操作機構28と1つの真空断続器22を利用することによって下記の3つの機能を果す：(1)スイッチング（図3A及び図3B）；(2)断路（即ち、分離）（図3C)；及び(3)接地（図3D及び3E）。ユーザーの観点からすれば、最も重要な位置は閉（図3A）、断路（図3C）及び接地（図3E）である。従って、開（中断）位置（図3B）は閉位置(図3A）と断路位置(図3C）の中間位置であるといえる。操作機構28は図3E、3D、3C、3B及び3Aの順に示す位置を逆の順序で辿ることによって真空断続・断路スイッチ20’を接地位置（図3E）から閉位置（図3A）へ復帰させる。
【００４１】
例3
図4A乃至図4Eは図3A乃至図3Eのスイッチ20’とほぼ同様の真空断続・断路スイッチ20”の動作を示す。図4Aは真空断続器22、絶縁ケージ24、及び適当な絶縁媒体、例えば、空気70中にあって導体44とライン導体、例えば、端子68’によって形成された直列スイッチを閉位置で示す。
【００４２】
図4Bでは、真空断続器22は開位置にある。（図4Aに示す）操作機構28’の接点32、34を開位置へ引き、その結果、AC電流が中断されるが、導体44及び端子68’によって形成されている直列スイッチは閉位置のままである。操作機構28’は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50から離脱させることによって固定接点組立体50及び可動接点組立体52を開放する。
【００４３】
図3Cとは異なり、図4Cでは、絶縁ケージ24、真空断続器22及び導体44が端子68’におけるライン側電力母線との電気的接続位置から縦方向に移動している。ここでは、可動心棒58によって画定される縦軸に沿って真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44から成る複合体を端子68’から（図4Cで見て）下方へ移動させることによって断路（即ち、分離）を達成する。次いで、操作機構28’が真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44から成る複合体を転移位置（図4D）へ回転させ、その後、断続器接点32、34が閉ざされる（図4E）。（図4Eで見て）縦方向下方へ移動することによって真空断続器22の固定端における導体44とライン側端子68’との間に適当に広いギャップが生じ、これによって、例えば、空気70のような使用される絶縁媒体に応じて程度に差はあるが有効な断路（即ち、分離）が得られる。即ち、真空断続器22は開位置にあり、導体44及び端子68’によって形成される直列スイッチもまた開位置にあって負荷72（図4A）を完全に断路することになる。
【００４４】
図4Dは接地位置にある導体44及びアース端子74によって形成される直列スイッチを示す。操作機構28’が真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44を図4Dに示す位置、即ち、導体44がアース導体74と電気的に接続する位置まで回転させる。この転移位置において、真空断続器22の固定端導体44が接地され、真空断続器接点32、34が開放する。
【００４５】
図4Eでは、真空断続器22が閉位置にあり、導体44及びアース端子74によって形成される直列スイッチは接地位置のままである。従って、負荷側心棒58は接地されている。操作機構28’（図4A）は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50に向かって移動させることにより固定接点組立体50と可動接点組立体52を閉じる。負荷側心棒58もまた導体76（図4A）を介して負荷72（図4A）と電気的に接続している。従って、負荷72は接地されて安全措置を講じられている。
【００４６】
以上の説明から明らかなように、この真空断続・断路スイッチ20”は下記の機能を有する：1つの操作機構28’及び1つの真空断続器22を利用することによって下記の機能を果す：(1)開閉（図4A及び4B）；(2)断路（即ち、分離）（図4C）；及び(3)接地（図4D及び4E）。ユーザーの観点からすれば、最も重要な位置は閉（図4A）、断路（図4C）及び接地（図4E）である。従って、開（中断）位置（図4B）は閉位置(図4A）と断路位置(図4C）の中間位置であるといえる。操作機構28’は図4E、4D、4C、4B及び4Aの順に示す位置を逆の順序で辿ることによって真空断続・断路スイッチ20”を接地位置（図4E）から閉位置（図4A）へ復帰させる。
【００４７】
例4
図5は図3A乃至図3Eのスイッチ20’とほぼ同様の真空断続・断路スイッチ20'''を接地位置で示す。但し、図3の場合との主な相異点として、ここでは（例えば、エンベロープ内には存在しない、大気中の）空気70のような絶縁媒体を使用するのではなく、異なる絶縁媒体70’をエンベロープ78内に使用する。例えば、絶縁媒体70’として、変圧器や油入開閉器に使用されるような絶縁油、その他のタイプの絶縁油、または六フッ化硫黄(SF6)を使用することができる。他の例として、空気または他の好適な気体、例えば、乾燥窒素(N2)またはSF6とN2の組合せもエンベロープ78内に使用することができる。
【００４８】
図5に示すように、導体68、44及び74は80、82及び84で示すそれぞれの接点部分を含む。エンベロープ78はそれぞれの導体68、44、74の少なくとも接点部分80、82、84を含む。この例での場合、エンベロープ78は操作機構28、真空断続器22及び絶縁ケージ24をも含む。尚、真空断続・断路スイッチ20'''は図3A乃至図3Dのスイッチ20’の対応位置と同様の閉、開、断路及び転移位置を有する。また、エンベロープ78及び絶縁媒体70’を図4A乃至図4Eの真空断続器20”または図6A乃至図6Cの真空断続器20''''と併用することができる。
【００４９】
例5
図6A乃至図6Cは図4A乃至図4Eのスイッチ20”とほぼ同様の真空断続・断路スイッチ20''''の動作を示す。スイッチ20''''の(図示しないが）閉および開位置はスイッチ20”の閉及び開位置（図4A及び図4B)と同じである。図4Cと同様に、図6Aは縦方向に移動して端子68’におけるライン側電力母線との電気的接続を解かれた絶縁ケージ24、真空断続器22及び導体44を示す。ここでは、可動心棒58によって画定される縦軸に沿って端子68’から離脱するように真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44複合体を（図6Aで見て）下方へ移動させることによって断路（即ち、分離）が達成される。次いで、操作機構28”はさらに真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44複合体を転移位置（図6B）へ移動させた後、断続器接点32、34を閉じる（図6C）。（図6Aで見て）縦方向に下方へ移動することによって、真空断続器22の固定端における導体44とライン側端子68’との間に空気70のような絶縁媒体の種類に応じて程度に差はあるが、有効な断路（即ち、分離）が達成される。即ち、真空断続器22は開位置にあり、導体44及び端子68’によって形成される直列スイッチも開位置にあって負荷72を完全に断路する（図4A）。
【００５０】
図6Bは導体44及び54’と接地位置にあるアース端子74’によって形成される直列スイッチを示す。この実施例の場合、部材54が導体であり、導体44，54及び54’が電気的に接続し、導体54’（例えば、導電性ロッド；導電性プレート）が導体54から延出している。部材54は導体でなくてもよく、導体44及び54’が電気的に接続し、導体54’ （例えば、導電性ロッド；導電性プレート）が導体44から延出している構成も可能である。操作機構28”が真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44，54，54’を図6Bに示す位置へ縦方向に移動させ、導体54’がアース導体74’と電気的に接続している。この転移位置において、真空断続器22の固定端導体44は接地され、真空断続器接点32，34が開く。
【００５１】
図6Cにおいて、真空断続器22は閉位置にあり、導体44，54，54’及びアース端子74’によって形成される直列スイッチは接地位置のままである。従って、負荷側心棒58は接地されている。操作機構28”は可動心棒58によって画定される縦軸に沿って可動接点組立体52を固定接点組立体50に向かって移動させることによって固定接点組立体50と可動接点組立体52を閉じる。負荷側心棒58も導体76（図4A）を介して負荷72（図4A）と電気的に接続している。従って、負荷72は接地されて安全措置を講じられている。
【００５２】
以上の説明から明らかなように、この真空断続・断路スイッチ20''''は下記の機能を有する：1つの操作機構28”及び1つの真空断続器22を利用することによって下記の機能を果す：(1)開閉（図4A及び4B）；(2)断路（即ち、分離）（図6A）；及び(3)接地（図6B及び6C）。ユーザーの観点からすれば、最も重要な位置は閉（図4A）、断路（図6A）及び接地（図6C）である。従って、（中断のための）開位置（図4B）は閉位置(図4A）と断路位置(図6A）の中間位置であるといえる。操作機構28”は図6C、6B、６A、4B及び4Aの順に示す位置を逆の順序で辿ることによって真空断続・断路スイッチ20''''を接地位置（図6C）から閉位置（図4A）へ復帰させる。
【００５３】
例6
安全上の目的から図3D、4D及び6Bに示すような転移位置が必要であるが、本発明の真空断続器20、20’、20”、20''''は本来ならこれらの転移位置にとどまってはならない。
【００５４】
本発明の真空断続器20，20’、20”、20'''、20''''は従来型の二位真空断続器22を採用する。操作機構28，28’は下記の動作を可能にすることが好ましい：(a)真空断続器接点32，34を縦方向に開く動作、(b)真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44を縦方向に移動させるかまたは回転させて断路する動作及び(c)真空断続器22、絶縁ケージ24及び導体44を回転させて接地する動作。例えば、回転動作は真空断続器固定及び可動接点32、34の開閉速度に比較して低くすることができる。このようにすれば、真空断続器22の優れたAC電流中断能力を、適当な絶縁媒体、例えば、空気、SF6またはオイルの絶縁性と組み合わせる。さらにまた、真空断続器22の固定導体44を直列断路スイッチとして利用することによって別設の断路スイッチを使用する必要がなくなる。
【００５５】
本発明の真空断続器20、20’、20”、20'''、20''''は以下に挙げる4つの機能を有する：(1)負荷への給電（真空断続器接点32、34を閉じる；図3A及び4A）；(2)電流中断（真空断続器接点32、34を開く；図3B及び4B）；(3)断路（即ち、分離）（図3C、4C及び6A；真空断続器22の固定導体44が断路）；及び(4)接地（図3E、4E,5及び6C；真空断続器接点32、34を閉じ、真空断続器22の固定導体44を接地させる）。
【００５６】
本発明の特定の実施態様を以上に詳述したが、当業者には明らかなように、開示内容全体を検討した上で、細部に種々の変更を加えることができる。従って、以上に述べた具体的な構成は飽くまでも説明のためのものであって本発明の範囲を制限するものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲及びその等価物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１Ａ】真空断続器・断路スイッチの直列複合体を閉位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図１Ｂ】真空断続器・断路スイッチの直列複合体を開位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図１Ｃ】真空断続器・断路スイッチの直列複合体を切位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図１Ｄ】真空断続器・断路スイッチの直列複合体を中間位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図１Ｅ】真空断続器・断路スイッチの直列複合体を接地位置においてそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図２】本発明の複数の絶縁支持ロッドを有する絶縁ケージ内に密閉された真空断続器を含む真空断続・断路スイッチの垂直立面図である。
【図３Ａ】本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを閉位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図３Ｂ】本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを開位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図３Ｃ】本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを断路位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図３Ｄ】本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを転移位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図３Ｅ】本発明の他の実施態様による真空断続・断路スイッチを接地位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図４Ａ】本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを閉位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図４Ｂ】本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを開位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図４Ｃ】本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを断路位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図４Ｄ】本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを転移位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図４Ｅ】本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを接地位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図５】本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを接地位置で示すブロックダイヤグラムである。
【図６Ａ】本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを断路位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図６Ｂ】本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを転移位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図６Ｃ】本発明の他の実施態様による真空断続器・断路スイッチを接地位置でそれぞれ示すブロックダイヤグラムである。
【図１Ａ】
2007227383.tif 000003
【図１Ｂ】
2007227383.tif 000004
【図１Ｃ】
2007227383.tif 000005
【図１Ｄ】
2007227383.tif 000006
【図１Ｅ】
2007227383.tif 000007
【図２】
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【図３Ａ】
2007227383.tif 000009
【図３Ｂ】
2007227383.tif 000010
【図３Ｃ】
2007227383.tif 000011
【図３Ｄ】
2007227383.tif 000012
【図３Ｅ】
2007227383.tif 000013
【図４Ａ】
2007227383.tif 000014
【図４Ｂ】
2007227383.tif 000015
【図４Ｃ】
2007227383.tif 000016
【図４Ｄ】
2007227383.tif 000017
【図４Ｅ】
2007227383.tif 000018
【図５】
2007227383.tif 000019
【図６Ａ】
2007227383.tif 000020
【図６Ｂ】
2007227383.tif 000021
【図６Ｃ】
2007227383.tif 000022
【外国語明細書】
THREE-POSITION VACUUM INTERRUPTER DISCONNECT SWITCH
PROVIDING CURRENT INTERRUPTION,
DISCONNECTION AND GROUNDING
BACKGROUND OF THE INVENTION
Field of the Invention
This invention pertains generally to circuit interrupters and, more particularly, to vacuum circuit interrupters, such as, for example, vacuum circuit breakers.  The invention also pertains to disconnect switches that provide a grounding function.
Background Information
Circuit interrupters provide protection for electrical systems from electrical fault conditions such as, for example, current overloads and short circuits.  Typically, circuit interrupters include a spring powered operating mechanism which opens electrical contacts to interrupt the current through the conductors of an electrical system in response to abnormal conditions, although a wide range of mechanical or electro-mechanical driving mechanisms may be employed.
Vacuum circuit interrupters (e.g., vacuum circuit breakers; vacuum reclosers; other vacuum switching devices) include separable contacts disposed within an insulating housing.  Vacuum circuit interrupters, such as, for example, power circuit breakers for systems operating above about 1,000 volts, typically utilize vacuum switches (not to be confused with vacuum switching devices), such as vacuum interrupters (not to be confused with vacuum circuit interrupters), as the switch element.  Generally, one of the separable contacts is fixed relative to both the insulating housing and to an external electrical conductor which is interconnected with the circuit to be controlled by the vacuum circuit interrupter.  The other separable contact is movable.  The movable contact assembly usually comprises a stem of circular cross-section having the movable contact at one end enclosed within a vacuum envelope (e.g., vacuum chamber; vacuum bottle) of the vacuum interrupter and a driving mechanism at the other end which is external to the vacuum envelope.  The driving mechanism provides the motive force to move the movable contact into or out of engagement with the fixed contact.  Hence, the vacuum interrupter has two positions: on and off.
Vacuum interrupters are typically used, for instance, to reliably interrupt medium voltage alternating current (AC) currents and, also, high voltage AC currents of several thousands of amperes or more.  Typically, one vacuum interrupter is provided for each phase of a multi-phase circuit and the vacuum interrupters for the several phases are actuated simultaneously by a common operating mechanism, or separately or independently by separate operating mechanisms.
It is known to provide a three-position switching and isolating apparatus, including gas-insulated switch-disconnectors and isolators, suitable for use in medium voltage switchgear.  Blade contacts for closing, breaking, isolation and earthing are arranged inside a cylinder in sulfur hexafluoride (SF6) gas typically at a pressure of about 202 kPa absolute.  The blade contacts can take three positions: closed, open and earthed.  Because of arcing considerations, such a three-position switching and isolating apparatus can generally interrupt or break only very modest levels of current.  It is known to electrically connect such a three-position switching and isolating apparatus in series with a circuit breaker or fuse, which performs current interruption.
Figures 1A-1E show the series combination of a vacuum interrupter 2 and a disconnect switch 4 in closed, open, disconnected, intermediate and grounded positions, respectively.  Figure 1A shows the vacuum interrupter 2 and the series disconnect switch 4 in the closed position.  Figure 1B shows the vacuum interrupter 2 in the open position, in order to interrupt AC current 5, with the series disconnect switch 4 still being closed.  The open (for interruption) position keeps all of the arcing inside the vacuum interrupter 2.  Figure 1C shows the vacuum interrupter 2 in the open position and the series disconnect switch 4 also being open to achieve full disconnection (i.e., isolation) of the load 6.  Figure 1D shows the series disconnect switch 4 in the grounded position, with the vacuum interrupter contacts 8 being open.  In Figure 1E, the vacuum interrupter 2 has moved to the closed position and the series disconnect switch 4 remains in the grounded position.  Hence, the load side 10 of the vacuum interrupter 2 may be safely worked on.
Prior proposals incorporate a switching function (i.e., current interruption), a disconnection (of a line bus) function, and a grounding (of a load bus) function all in one vacuum envelope of a vacuum interrupter.  See, for example, Kajiwara, Satoru, et al., “Development of 24-kV Switchgear with Multi-functional Vacuum Interrupters for Distribution,” Hitachi Review, Vol. 49, No. 2, 2000, pp. 93-100; and U.S. Patent No. 6,720,515.  Such a vacuum interrupter has four positions: on, off, disconnect and earth.  These prior proposals all have the inherent disadvantage that the open contact gap in the vacuum envelope has a finite probability of breaking down under a suitably high voltage pulse (e.g., a relatively high voltage pulse resulting from lightning).  In addition, arcing products generated during current interruption could lead to a breakdown between the line and ground contacts, rather than the line and interruption contacts.  Juttner, “Instabilities of prebreakdown currents in vacuum I: late breakdowns,” J. Phys. D: Appl. Phys. 32, pp. 2537-43 (1999).
If a breakdown were to occur during the disconnect function (i.e., after the off position but before the earth position of a four-position vacuum interrupter), then it would violate the standards requirements for dielectric coordination, and could potentially endanger personnel on the load side of the vacuum interrupter.
In addition, the four-position vacuum interrupters have a significantly more complicated design than current vacuum interrupter designs and would, therefore, be much more difficult to manufacture and be more expensive.
Accordingly, there is room for improvement in vacuum circuit interrupters.
There is a need for a vacuum circuit interrupter that reliably improves dielectric coordination and minimizes the chance of breakdown during a disconnect function, without significantly increasing total cost.
SUMMARY OF THE INVENTION
This need and others are met by the present invention, which combines the advantages of a conventional vacuum circuit interrupter as being a reliable and effective device to interrupt current with the reliable insulating performance of an insulating medium, such as, for example, air, sulfur hexafluoride (SF6) or insulating oil.
In accordance with one aspect of the invention, a vacuum circuit interrupter comprises: a first conductor; a vacuum switch comprising: a second conductor, and a vacuum envelope containing a fixed contact assembly and a movable contact assembly movable between a closed circuit position in electrical connection with the fixed contact assembly and an open circuit position spaced apart from the fixed contact assembly, the second conductor being outside of the vacuum envelope, the second conductor being electrically connected to the fixed contact assembly; a third conductor electrically connected to the movable contact assembly; a fourth conductor; and an operating mechanism structured to: (a) open and close the fixed contact assembly and the movable contact assembly of the vacuum switch, and (b) move the vacuum switch and the second conductor thereof between a first position wherein the second conductor is electrically connected to the first conductor, and a second position wherein the second conductor is electrically connected to the fourth conductor.
The movable contact assembly of the vacuum switch may include a longitudinal axis; the operating mechanism may be structured to, first, open the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving the movable contact assembly along the longitudinal axis and away from the fixed contact assembly and to, second, rotate the vacuum switch and the second conductor thereof away from the first position wherein the second conductor is electrically connected to the first conductor and toward the second position wherein the second conductor is electrically connected to the fourth conductor.
The operating mechanism may be further structured to, third, close the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving the movable contact assembly along the longitudinal axis and toward the fixed contact assembly.
The movable contact assembly of the vacuum switch may include a longitudinal axis; the operating mechanism may be structured to, first, open the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving the movable contact assembly along the longitudinal axis and away from the fixed contact assembly, to, second, move the vacuum switch and the second conductor thereof along the longitudinal axis and away from the first conductor, and to, third, rotate the vacuum switch and the second conductor thereof toward the second position wherein the second conductor is electrically connected to the fourth conductor.
The operating mechanism may be further structured to, fourth, close the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving the movable contact assembly along the longitudinal axis and toward the fixed contact assembly.
The operating mechanism may be structured to provide movement among: a closed position wherein the second conductor is electrically connected to the first conductor and the fixed contact assembly is electrically connected to the movable contact assembly of the vacuum switch, an open position wherein the second conductor is electrically connected to the first conductor and the fixed contact assembly is electrically disconnected from the movable contact assembly of the vacuum switch, a disconnected position wherein the second conductor is electrically disconnected from the first conductor and the fixed contact assembly is electrically disconnected from the movable contact assembly of the vacuum switch, a transitional position wherein the second conductor is electrically disconnected from the first conductor, the fixed contact assembly is electrically disconnected from the movable contact assembly of the vacuum switch, and the second conductor is electrically connected to the fourth conductor, and a grounded position wherein the second conductor is electrically disconnected from the first conductor, the fixed contact assembly is electrically connected to the movable contact assembly of the vacuum switch, and the second conductor is electrically connected to the fourth conductor.
The operating mechanism may be structured to provide movement among: a closed position wherein the second conductor is electrically connected to the first conductor and the fixed contact assembly is electrically connected to the movable contact assembly of the vacuum switch, a disconnected position wherein the second conductor is electrically disconnected from the first conductor and the fixed contact assembly is electrically disconnected from the movable contact assembly of the vacuum switch, and a grounded position wherein the second conductor is electrically disconnected from the first conductor, the fixed contact assembly is electrically connected to the movable contact assembly of the vacuum switch, and the second conductor is electrically connected to the fourth conductor.
As another aspect of the invention, a vacuum circuit interrupter comprises: a first conductor including a contact portion; a vacuum switch comprising: a first vacuum envelope containing a fixed contact assembly and a movable contact assembly movable between a closed circuit position in electrical connection with the fixed contact assembly and an open circuit position spaced apart from the fixed contact assembly, and a second conductor electrically connected to the fixed contact assembly, the second conductor including a contact portion; a third conductor electrically connected to the movable contact assembly; a fourth conductor including a contact portion, the contact portions of the first, second and fourth conductors being outside of the vacuum envelope; an operating mechanism structured to: (a) open and close the fixed contact assembly and the movable contact assembly of the vacuum switch, and (b) move the vacuum switch and the second conductor thereof between a first position wherein the contact portion of the second conductor is electrically connected to the contact portion of the first conductor, and a second position wherein the contact portion of second conductor is electrically connected to the contact portion of the fourth conductor; and a second envelope containing at least the contact portions of the first, second and fourth conductors.
The second envelope may further contain an insulating medium.
As another aspect of the invention, a vacuum circuit interrupter comprises: a first conductor; a vacuum switch comprising: a second conductor, a vacuum envelope including a first end and a second end, the vacuum envelope containing a fixed contact assembly proximate the first end of the vacuum envelope and substantially containing a movable contact assembly proximate the second end of the vacuum envelope, the movable contact assembly movable between a closed circuit position in electrical connection with the fixed contact assembly and an open circuit position spaced apart from the fixed contact assembly, the second conductor being outside of the vacuum envelope, the second conductor being electrically connected to the fixed contact assembly, a first member outside of the vacuum envelope, the first member being structured to support the first end of the vacuum envelope, a second member outside of the vacuum envelope, the second member being structured to support the second end of the vacuum envelope, and a number of insulating support members outside of the vacuum envelope and disposed between the first and second members; a third conductor electrically connected to the movable contact assembly; a fourth conductor; and an operating mechanism structured to: (a) open and close the fixed contact assembly and the movable contact assembly of the vacuum switch, and (b) move the vacuum switch and the second conductor thereof between a first position wherein the second conductor is electrically connected to the first conductor, and a second position wherein the second conductor is electrically connected to the fourth conductor.
The first member may include a first opening; the second member may include a second opening; the second conductor may pass through the first opening of the first member; and a portion of the movable contact assembly may pass through the second opening of the second member.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
A full understanding of the invention can be gained from the following description of the preferred embodiments when read in conjunction with the accompanying drawings in which:
Figures 1A-1E are block diagrams of the series combination of a vacuum interrupter and a disconnect switch in closed, open, disconnected, intermediate and grounded positions, respectively.
Figure 2 is a vertical elevation view of a vacuum interrupter disconnect switch including a vacuum interrupter enclosed in an insulating cage having plural insulating support rods in accordance with the present invention.
Figures 3A-3E are block diagrams of a vacuum interrupter disconnect switch in accordance with another embodiment of the invention in closed, open, disconnected, transitional and grounded positions, respectively.
Figures 4A-4E are block diagrams of a vacuum interrupter disconnect switch in accordance with another embodiment of the invention in closed, open, disconnected, transitional and grounded positions, respectively.
Figure 5 is a block diagram of a vacuum interrupter disconnect switch in accordance with another embodiment of the invention in a grounded position.
Figures 6A-6C are block diagrams of a vacuum interrupter disconnect switch in accordance with another embodiment of the invention in disconnected, transitional and grounded positions, respectively.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
As employed herein, the term “number” shall mean one or an integer greater than one (i.e., a plurality).
As employed herein, the statement that a part is “electrically interconnected with” one or more other parts shall mean that the parts are directly electrically connected together or are electrically connected together through one or more electrical conductors or generally electrically conductive intermediate parts.  Further, as employed herein, the statement that a part is “electrically connected to” one or more other parts shall mean that the parts are directly electrically connected together or are electrically connected together through one or more electrical conductors.  Also, as employed herein, the statement that two parts are “directly electrically connected together by” another part shall mean that the two parts are directly electrically connected together by only such other part.
As employed herein, the statement that two or more parts are “connected” or “coupled” together shall mean that the parts are joined together either directly or joined through one or more intermediate parts.  Further, as employed herein, the statement that two or more parts are “attached” shall mean that the parts are joined together directly.
The present invention is described in association with a vacuum interrupter disconnect switch, although the invention is applicable to a wide range of vacuum circuit interrupters.
Example 1
Figure 2 shows a vacuum interrupter disconnect switch 20 including a vacuum switch, such as vacuum interrupter 22, enclosed in a suitable insulating cage 24 having a number of insulating members, such as a plurality of insulating support rods 26.  Although plural rods 26 are shown, any suitable insulating support member(s) may be employed, such as, for example, that encapsulate the vacuum interrupter 22 in a rigid epoxy resin housing, or such as an insulating support cylinder (not shown).  The combined vacuum interrupter 22 and insulating cage 24 is coupled to a suitable operating mechanism 28 in such a way that the operating mechanism provides an initial longitudinal motion (e.g., downward with respect to Figure 2 as shown by arrow 30) to open the fixed contact 32 (shown in hidden line drawing) and the movable contact 34 (shown in hidden line drawing) inside the vacuum envelope 36, thereby interrupting the circuit current.  Then, after this has been achieved, the operating mechanism 28 rotates the combined vacuum interrupter 22 and insulating cage 24 (e.g., clockwise with respect to Figure 2 as shown by arrow 38), and finally closes the vacuum interrupter contacts 32,34 (which are shown open in Figure 2), by providing a final longitudinal motion (e.g., along the axis of movable stem 58 toward fixed contact 32 of Figure 2 as shown by arrow 40).  For example, the rotation of the combined vacuum interrupter 22 and insulating cage 24 may occur at relatively low speeds as compared to the conventional opening and closing speeds of the vacuum interrupter contacts 32,34.
The vacuum interrupter 22 also includes a conductor 44 electrically connected to the fixed contact 32.  The vacuum envelope 36 includes a first end 46 and a second end 48.  The conductor 44 is outside of the vacuum envelope 36 and is electrically connected to the fixed contact assembly 50 in a manner well known to those skilled in the art.  The vacuum envelope 36 contains a fixed contact assembly 50 including the fixed contact 32 proximate the first end 46 of the vacuum envelope 36 and substantially contains a movable contact assembly 52 including the movable contact 34 proximate the second end 48 of the vacuum envelope 36.  In a manner well known to those skilled in the art, the movable contact assembly 52 is movable between a closed circuit position (not shown in Figure 2) in electrical connection with the fixed contact assembly 50 and an open circuit position (as shown in Figure 2) spaced apart from the fixed contact assembly 50.
The insulating cage 24 includes a first member 54 (e.g., conductive; non-conductive) outside of the vacuum envelope 36 and being structured to support the first end 46 of the vacuum envelope 36.  The insulating cage 24 also includes a second member 56 (e.g., conductive; non-conductive) outside of the vacuum envelope 36 and being structured to support the second end 48 of the vacuum envelope 36.  The insulating rods 26 are also outside of the vacuum envelope 36 and are disposed between the first and second members 54,56.  The rods 26 and the members 54,56 cooperate to mechanically support the vacuum envelope 36.  Outside of the vacuum envelope 36, the operating mechanism 28 engages the movable stem 58 of the movable contact assembly 52, in order to move the same in the longitudinal directions shown by the arrows 30,40.  Preferably, outside of the vacuum envelope 36, the operating mechanism 28 engages the insulating cage 24, in order to move the same and the vacuum envelope 36 in the rotational direction shown by the arrow 38 without providing any undue mechanical stress on the vacuum envelope 36.
The first member 54 includes a first opening 60 and the second member 56 includes a second opening 62.  The conductor 44, which is electrically connected to the fixed contact assembly 50, passes through the first opening 60.  A portion of the movable contact assembly 52 and, in particular, the movable stem 58, passes through the second opening 62.
The operating mechanism 28 is structured to: (a) open and close the fixed contact assembly 50 and the movable contact assembly 52 of the vacuum interrupter 22 by moving the movable stem 58 in the directions shown by the arrows 30 and 40, respectively, and (b) move the vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and the conductor 44 thereof between a first position (as shown in Figure 2) wherein the conductor 44 is electrically connected to a conductor (e.g., line) 64, and a second position (shown in phantom line drawing) wherein the conductor 44 is electrically connected to another conductor (e.g., ground) 66.
Example 2
Figures 3A-3E show the operation of a vacuum interrupter disconnectswitch 20′, which is somewhat similar to the switch 20 of Figure 2.  Figure 3A shows the vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and a series switch formed by conductor 44 and a line conductor, such as terminal 68, in a suitable insulating medium, such as air 70, in the closed position.
In Figure 3B, the vacuum interrupter 22 is in the open position.  The operating mechanism 28 (shown in Figure 3A) pulls the contacts 32,34 of the vacuum interrupter 22 open and the AC current is interrupted, with the series switch formed by conductor 44 and terminal 68 still being closed.  The operating mechanism 28 opens the fixed contact assembly 50 and the movable contact assembly 52 by moving the movable contact assembly 52 along a longitudinal axis defined by the movable stem 58 and away from the fixed contact assembly 50.
Figure 3C shows the whole vacuum interrupter 22 and insulating cage 24 being rotated away from its electrical connection to the line side power bus at terminal 68.  The operating mechanism 28 (Figure 3A) rotates the vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductor 44 away from the position of Figures 3A and 3B to the disconnected (i.e., isolated) position of Figure 3C.  This rotation provides a suitably large gap between the fixed end conductor 44 of the vacuum interrupter 22 and the line side terminal 68 in order to give effective disconnection (i.e., isolation), which depends upon the insulating medium, which in this example is air 70.  Thus, the vacuum interrupter 22 is in the open position and the series switch formed by conductor 44 and terminal 68 in the insulating medium air 70 is also open to achieve full disconnection of the load 72 (shown in Figure 3A).
Figure 3D shows the vacuum interrupter disconnect switch 20′ in a transitional position, in which the fixed end conductor 44 of the vacuum interrupter 22 is electrically connected to and grounded by a ground conductor 74, and the vacuum interrupter contacts 32,34 are open.  From the position of Figure 3C, the operating mechanism 28 (Figure 3A) further rotates the vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductor 44 away from the position of Figure 3C to the transitional position of Figure 3D in which the conductor 44 is electrically connected to the ground conductor 74.
In Figure 3E, the vacuum interrupter contacts 32,34 are in the closed position and the fixed end conductor 44 of the vacuum interrupter 22 is still grounded, at ground conductor 74.  Hence, the load side stem 58 is grounded.  The operating mechanism 28 (Figure 3A) closes the fixed contact assembly 50 and the movable contact assembly 52 by moving the movable contact assembly 52 along the longitudinal axis defined by the movable stem 58 toward the fixed contact assembly 50.  The load side stem 58 is also electrically connected to the load 72 (Figure 3A) by a conductor 76 (Figure 3A).  Thus, the load 72 is grounded and may be safely worked on.
The vacuum interrupter disconnect switch 20′, thus, provides three functions: (1) switching (Figures 3A and 3B); (2) disconnection (i.e., isolation) (Figure 3C); and (3) grounding (Figures 3D and 3E) using one operating mechanism 28 and one vacuum interrupter 22.  From the user standpoint, the most important positions are closed (Figure 3A), disconnected (Figure 3C) and grounded (Figure 3E).  Hence, the open (for interruption) position (Figure 3B) may be a position intermediate the closed position (Figure 3A) and the disconnected position (Figure 3C).  The operating mechanism 28 returns the vacuum interrupter disconnect switch 20′ from the grounded position (Figure 3E) to the closed position (Figure 3A) by following the opposite sequence of positions as sequentially shown in Figures 3E, 3D, 3C, 3B and 3A.
Example 3
Figures 4A-4E show the operation of a vacuum interrupter disconnectswitch 20′′, which is somewhat similar to the switch 20′ of Figures 3A-3E.  Figure 4A shows the vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and a series switch formed by conductor 44 and a line conductor, such as terminal 68′, in a suitable insulating medium, such as air 70, in the closed position.
In Figure 4B, the vacuum interrupter 22 is in the open position.  The operating mechanism 28′ (Figure 4A) pulls open the contacts 32,34 of the vacuum interrupter 22 and the AC current is interrupted, with the series switch formed by conductor 44 and terminal 68′ still being closed.  The operating mechanism 28′ opens the fixed contact assembly 50 and the movable contact assembly 52 by moving the movable contact assembly 52 along the longitudinal axis defined by the movable stem 58 and away from the fixed contact assembly 50.
Unlike Figure 3C, Figure 4C shows the insulating cage 24, vacuum interrupter 22 and conductor 44 being longitudinally moved away from its electrical connection to the line side power bus at terminal 68′.  Here, the disconnection (i.e., isolation) is achieved by moving the combined vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductor 44 downward (with respect to Figure 4C) along the longitudinal axis defined by the movable stem 58 and away from the terminal 68′.  This occurs before the operating mechanism 28′ rotates the combined vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductor 44 into the transitional position (Figure 4D) after which the interrupter contacts 32,34 are closed (Figure 4E).  The downward (with respect to Figure 4C) longitudinal movement provides a suitably large gap between the conductor 44 at the fixed end of the vacuum interrupter 22 and the line side terminal 68′ in order to give an effective disconnection (i.e., isolation), the degree of which depends upon the insulating medium, such as air 70.  Thus, the vacuum interrupter 22 is in the open position and the series switch formed by conductor 44 and terminal 68′ is also open to achieve full disconnection of the load 72 (Figure 4A).
Figure 4D shows the series switch formed by conductor 44 and ground terminal 74 in the grounded position.  The operating mechanism 28′ rotates the vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductor 44 to the position shown in Figure 4D wherein the conductor 44 is electrically connected to the ground conductor 74.  In this transitional position, the fixed end conductor 44 of the vacuum interrupter 22 is grounded and the vacuum interrupter contacts 32,34 are open.      
In Figure 4E, the vacuum interrupter 22 is in the closed position and the series switch formed by conductor 44 and ground terminal 74 is still in the grounded position.  Hence, the load side stem 58 is grounded.  The operating mechanism 28′ (Figure 4A) closes the fixed contact assembly 50 and the movable contact assembly 52 by moving the movable contact assembly 52 along the longitudinal axis defined by the movable stem 58 toward the fixed contact assembly 50.  The load side stem 58 is also electrically connected to the load 72 (Figure 4A) by a conductor 76 (Figure 4A).  Thus, the load 72 is grounded and may be safely worked on.
The vacuum interrupter disconnect switch 20′′, thus, provides three functions: (1) switching (Figures 4A and 4B); (2) disconnection (i.e., isolation) (Figure 4C); and (3) grounding (Figures 4D and 4E) using one operating mechanism 28′ and one vacuum interrupter 22.  From the user standpoint, the most important positions are closed (Figure 4A), disconnected (Figure 4C) and grounded (Figure 4E).  Hence, the open (for interruption) position (Figure 4B) may be a position intermediate the closed position (Figure 4A) and the disconnected position (Figure 4C).  The operating mechanism 28′ returns the vacuum interrupter disconnect switch 20′′ from the grounded position (Figure 4E) to the closed position (Figure 4A) by following the opposite sequence of positions as sequentially shown in Figures 4E, 4D, 4C, 4B and 4A.
Example 4
Figure 5 shows the grounded position of a vacuum interrupter disconnect switch 20′′′, which is somewhat similar to the switch 20′ of Figures 3A-3E.  The main difference, however, is that rather than employing an insulating medium such as air 70 (e.g., in the atmosphere, without being contained in an envelope), a different insulating medium 70′ is employed in an envelope 78.  As non-limiting examples, the insulating medium 70′ may be, for example, insulating oil as employed in electrical transformers and oil-based switches, another type of insulating oil, or sulfur hexafluoride (SF6).  As another example, air or another suitable gas, such as dry nitrogen (N2) or a combination of SF6and N2, may be employed in the envelope 78.
As shown in Figure 5, the conductors 68, 44 and 74 include respective contact portions which are generally shown at 80, 82 and 84.  The envelope 78 contains at least the contact portions 80,82,84 of the respective conductors 68,44,74.  In this example, the envelope 78 also contains the operating mechanism 28, the vacuum interrupter 22 and the insulating cage 24.  It will be appreciated that the vacuum interrupter disconnect switch 20′′′ has closed, open, disconnected and transitional positions, which are similar to the corresponding positions of the switch 20′ of respective Figures 3A-3D.  It will also be appreciated that the envelope 78 and insulating medium 70′ may be employed with the vacuum circuit interrupter 20′′ of Figures 4A-4E or the vacuum circuit interrupter 20′′′′ of Figures 6A-6C.
Example 5
Figures 6A-6C show the operation of a vacuum interrupter disconnectswitch 20′′′′, which is somewhat similar to the switch 20′′ of Figures 4A-4E.  The closed and open positions (not shown) of the switch 20′′′′ are the same as the respective closed and open positions (Figures 4A-4B) of the switch 20′′.  Just like Figure 4C, Figure 6A shows the insulating cage 24, vacuum interrupter 22 and conductor 44 being longitudinally moved away from its electrical connection to the line side power bus at terminal 68′.  Here, the disconnection (i.e., isolation) is achieved by moving the combined vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductor 44 downward (as shown in Figure 6A) along the longitudinal axis defined by the movable stem 58 and away from the terminal 68′.  This occurs before the operating mechanism 28′′ further moves the combined vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductor 44 into the transitional position (Figure 6B) after which the interrupter contacts 32,34 are closed (Figure 6C).  The downward (with respect to Figure 6A) longitudinal movement provides a suitably large gap between the conductor 44 at the fixed end of the vacuum interrupter 22 and the line side terminal 68′ in order to give an effective disconnection (i.e., isolation), the degree of which depends upon the insulating medium, such as air 70.  Thus, the vacuum interrupter 22 is in the open position and the series switch formed by conductor 44 and terminal 68′ is also open to achieve full disconnection of the load 72 (Figure 4A).
Figure 6B shows the series switch formed by conductors 44 and 54′ and ground terminal 74′ in the grounded position.  In this embodiment, the member 54 is a conductor, conductors 44, 54 and 54′ are electrically connected, and conductor 54′ (e.g., without limitation, a conductive rod; a conductive plate) is extended from conductor 54.  Alternatively, the member 54 need not be a conductor, the conductors 44 and 54′ are electrically connected, and conductor 54′ (e.g., without limitation, a conductive rod; a conductive plate) is extended from conductor 44.  The operating mechanism 28′′ longitudinally moves the vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductors 44,54,54′ to the position shown in Figure 6B wherein the conductor 54′ is electrically connected to the ground conductor 74′.  In this transitional position, the fixed end conductor 44 of the vacuum interrupter 22 is grounded and the vacuum interrupter contacts 32,34 are open.
In Figure 6C, the vacuum interrupter 22 is in the closed position and the series switch formed by conductors 44,54,54′ and ground terminal 74′ is still in the grounded position.  Hence, the load side stem 58 is grounded.  The operating mechanism 28′′ closes the fixed contact assembly 50 and the movable contact assembly 52 by moving the movable contact assembly 52 along the longitudinal axis defined by the movable stem 58 toward the fixed contact assembly 50.  The load side stem 58 is also electrically connected to the load 72 (Figure 4A) by a conductor 76 (Figure 4A).  Thus, the load 72 is grounded and may be safely worked on.
The vacuum interrupter disconnect switch 20′′′′, thus, provides three functions: (1) switching (Figures 4A and 4B); (2) disconnection (i.e., isolation) (Figure 6A); and (3) grounding (Figures 6B and 6C) using one operating mechanism 28′′ and one vacuum interrupter 22.  From the user standpoint, the most important positions are closed (Figure 4A), disconnected (Figure 6A) and grounded (Figure 6C).  Hence, the open (for interruption) position (Figure 4B) may be a position intermediate the closed position (Figure 4A) and the disconnected position (Figure 6A).  The operating mechanism 28′′ returns the vacuum interrupter disconnect switch 20′′′′ from the grounded position (Figure 6C) to the closed position (Figure 4A) by following the opposite sequence of positions as sequentially shown in Figures 6C, 6B, 6A, 4B and 4A.
Example 6
Although, for purposes of safety, the transitional positions of Figures 3D, 4D and 6B are needed, the disclosed vacuum circuit interrupters 20,20′,20′′,20′′′′ should not normally be left in those states.
The disclosed vacuum circuit interrupters 20,20′,20′′,20′′′,20′′′′ employ a conventional two-position vacuum interrupter 22.  An operating mechanism 28,28′ preferably provides: (a) the longitudinal opening motion for the vacuum interrupter contacts 32,34, (b) the longitudinal or rotational motion for the vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductor 44 for the disconnection function, and (c) the rotational motion for the vacuum interrupter 22, insulating cage 24 and conductor 44 for the grounding function.  For example, the rotational motion can be relatively slow as compared to the opening and closing speeds of the vacuum interrupter fixed and movable contacts 32,34.  This combines the excellent AC current interruption capability of the vacuum interrupter 22 with the isolation properties of a suitable insulating medium, such as, for example, air, SF6 or oil.  Furthermore, the fixed conductor 44 of the vacuum interrupter 22 is employed as a series disconnect switch, thereby eliminating the need to use a separate disconnect switch.
The disclosed vacuum circuit interrupters 20,20′,20′′,20′′′,20′′′′ provide four functions: (1) load energized (vacuum interrupter contacts 32,34 closed; Figures 3A and 4A); (2) current interruption (vacuum interrupter contacts 32,34 open; Figures 3B and 4B); (2) disconnection (i.e., isolation) (Figures 3C, 4C and 6A; fixed conductor 44 of the vacuum interrupter 22 is electrically disconnected); and (4) grounded (Figures 3E, 4E, 5 and 6C; vacuum interrupter contacts 32,34 closed and fixed conductor 44 of the vacuum interrupter 22 is electrically grounded).
While specific embodiments of the invention have been described in detail, it will be appreciated by those skilled in the art that various modifications and alternatives to those details could be developed in light of the overall teachings of the disclosure.  Accordingly, the particular arrangements disclosed are meant to be illustrative only and not limiting as to the scope of the invention which is to be given the full breadth of the claims appended and any and all equivalents thereof.
1.    A vacuum circuit interrupter comprising:
a first conductor;
a vacuum switch comprising:
a second conductor, and
a vacuum envelope containing a fixed contact assembly and a movable contact assembly movable between a closed circuit position in electrical connection with the fixed contact assembly and an open circuit position spaced apart from the fixed contact assembly,
said second conductor being outside of said vacuum envelope, said second conductor being electrically connected to said fixed contact assembly;
a third conductor electrically connected to said movable contact assembly;
a fourth conductor; and
an operating mechanism structured to: open and close the fixed contact assembly and the movable contact assembly of said vacuum switch, and move said vacuum switch and the second conductor thereof between a first position wherein said second conductor is electrically connected to said first conductor, and a second position wherein said second conductor is electrically connected to said fourth conductor.
2.    The vacuum circuit interrupter of Claim 1 wherein said fourth conductor is a ground conductor.
3.    The vacuum circuit interrupter of Claim 1 wherein said first conductor is a line conductor; and wherein said third conductor is a load conductor.
4.    The vacuum circuit interrupter of Claim 3 wherein said fourth conductor is a ground conductor.
5.    The vacuum circuit interrupter of Claim 1 wherein said vacuum switch is a vacuum interrupter.
6.    The vacuum circuit interrupter of Claim 1 wherein the movable contact assembly of said vacuum switch includes a longitudinal axis; wherein said operating mechanism is structured to, first, open the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving said movable contact assembly along said longitudinal axis and away from said fixed contact assembly and to, second, rotate said vacuum switch and the second conductor thereof away from the first position wherein said second conductor is electrically connected to said first conductor and toward the second position wherein said second conductor is electrically connected to said fourth conductor.
7.    The vacuum circuit interrupter of Claim 6 wherein said operating mechanism is further structured to, third, close the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving said movable contact assembly along said longitudinal axis and toward said fixed contact assembly.
8.    The vacuum circuit interrupter of Claim 1 wherein the movable contact assembly of said vacuum switch includes a longitudinal axis; wherein said operating mechanism is structured to, first, open the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving said movable contact assembly along said longitudinal axis and away from said fixed contact assembly, to, second, move said vacuum switch and the second conductor thereof along said longitudinal axis and away from said first conductor, and to, third, rotate said vacuum switch and the second conductor thereof toward the second position wherein said second conductor is electrically connected to said fourth conductor.
9.    The vacuum circuit interrupter of Claim 8 wherein said operating mechanism is further structured to, fourth, close the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving said movable contact assembly along said longitudinal axis and toward said fixed contact assembly.
10.   The vacuum circuit interrupter of Claim 2 wherein said operating mechanism is structured to provide movement among:
a closed position wherein said second conductor is electrically connected to said first conductor and the fixed contact assembly is electrically connected to the movable contact assembly of said vacuum switch,
an open position wherein said second conductor is electrically connected to said first conductor and the fixed contact assembly is electrically disconnected from the movable contact assembly of said vacuum switch,
a disconnected position wherein said second conductor is electrically disconnected from said first conductor and the fixed contact assembly is electrically disconnected from the movable contact assembly of said vacuum switch,             a transitional position wherein said second conductor is electrically disconnected from said first conductor, the fixed contact assembly is electrically disconnected from the movable contact assembly of said vacuum switch, and said second conductor is electrically connected to said fourth conductor, and
a grounded position wherein said second conductor is electrically disconnected from said first conductor, the fixed contact assembly is electrically connected to the movable contact assembly of said vacuum switch, and said second conductor is electrically connected to said fourth conductor.
11.   The vacuum circuit interrupter of Claim 2 wherein said operating mechanism is structured to provide movement among:
a closed position wherein said second conductor is electrically connected to said first conductor and the fixed contact assembly is electrically connected to the movable contact assembly of said vacuum switch,
a disconnected position wherein said second conductor is electrically disconnected from said first conductor and the fixed contact assembly is electrically disconnected from the movable contact assembly of said vacuum switch, and
a grounded position wherein said second conductor is electrically disconnected from said first conductor, the fixed contact assembly is electrically connected to the movable contact assembly of said vacuum switch, and said second conductor is electrically connected to said fourth conductor.
12.   The vacuum circuit interrupter of Claim 1 wherein the movable contact assembly of said vacuum switch includes a longitudinal axis; wherein said operating mechanism is structured to, first, open the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving said movable contact assembly along said longitudinal axis and away from said fixed contact assembly, to, second, move said vacuum switch and the second conductor thereof along said longitudinal axis and away from said first conductor, and to, third, further move said vacuum switch and the second conductor thereof along said longitudinal axis, away from said first conductor and toward the second position wherein said second conductor is electrically connected to said fourth conductor.
13.   A vacuum circuit interrupter comprising:
a first conductor including a contact portion;
a vacuum switch comprising:
a first vacuum envelope containing a fixed contact assembly and a movable contact assembly movable between a closed circuit position in electrical connection with the fixed contact assembly and an open circuit position spaced apart from the fixed contact assembly, and
a second conductor electrically connected to said fixed contact assembly, said second conductor including a contact portion;
a third conductor electrically connected to said movable contact assembly;
a fourth conductor including a contact portion, the contact portions of said first, second and fourth conductors being outside of said vacuum envelope;
an operating mechanism structured to: open and close the fixed contact assembly and the movable contact assembly of said vacuum switch, and move said vacuum switch and the second conductor thereof between a first position wherein the contact portion of said second conductor is electrically connected to the contact portion of said first conductor, and a second position wherein said the contact portion of second conductor is electrically connected to the contact portion of said fourth conductor; and
a second envelope containing at least the contact portions of said first, second and fourth conductors.
14.   The vacuum circuit interrupter of Claim 13 wherein said second envelope further contains an insulating medium.
15.   The vacuum circuit interrupter of Claim 14 wherein said insulating medium is air.
16.   The vacuum circuit interrupter of Claim 14 wherein said insulating medium is oil.
17.   The vacuum circuit interrupter of Claim 14 wherein said insulating medium is sulfur hexafluoride.
18.   The vacuum circuit interrupter of Claim 13 wherein the movable contact assembly of said vacuum switch includes a longitudinal axis; wherein said operating mechanism is structured to, first, open the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving said movable contact assembly along said longitudinal axis and away from said fixed contact assembly and to, second, rotate said vacuum switch and the contact portion of the second conductor thereof away from the first position wherein the contact portion of said second conductor is electrically connected to the contact portion of said first conductor and toward the second position wherein the contact portion of said second conductor is electrically connected to the contact portion of said fourth conductor.
19.   The vacuum circuit interrupter of Claim 18 wherein said operating mechanism is further structured to, third, close the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving said movable contact assembly along said longitudinal axis and toward said fixed contact assembly.
20.   The vacuum circuit interrupter of Claim 13 wherein the movable contact assembly of said vacuum switch includes a longitudinal axis; wherein said operating mechanism is structured to, first, open the fixed contact assembly and the movable contact assembly by moving said movable contact assembly along said longitudinal axis and away from said fixed contact assembly, to, second, move said vacuum switch and the contact portion of said second conductor thereof along said longitudinal axis and away from the contact portion of said first conductor, and to, third, rotate said vacuum switch and the contact portion of said second conductor thereof toward the second position wherein the contact portion of said second conductor is electrically connected to the contact portion of said fourth conductor.
21.   A vacuum circuit interrupter comprising:
a first conductor;
a vacuum switch comprising:
a second conductor,
a vacuum envelope including a first end and a second end, said vacuum envelope containing a fixed contact assembly proximate the first end of said vacuum envelope and substantially containing a movable contact assembly proximate the second end of said vacuum envelope, said movable contact assembly movable between a closed circuit position in electrical connection with the fixed contact assembly and an open circuit position spaced apart from the fixed contact assembly,
said second conductor being outside of said vacuum envelope, said second conductor being electrically connected to said fixed contact assembly,
a first member outside of said vacuum envelope, said first member being structured to support the first end of said vacuum envelope,
a second member outside of said vacuum envelope, said second member being structured to support the second end of said vacuum envelope, and
a number of insulating support members outside of said vacuum envelope and disposed between said first and second members;
a third conductor electrically connected to said movable contact assembly;
a fourth conductor; and
an operating mechanism structured to: open and close the fixed contact assembly and the movable contact assembly of said vacuum switch, and move said vacuum switch and the second conductor thereof between a first position wherein said second conductor is electrically connected to said first conductor, and a second position wherein said second conductor is electrically connected to said fourth conductor.
22.   The vacuum circuit interrupter of Claim 21 wherein said first member includes a first opening; wherein said second member includes a second opening; wherein said second conductor passes through the first opening of said first member; and wherein a portion of said movable contact assembly passes through the second opening of said second member.
1. ABSTRACT OF THE DISCLOSURE
A vacuum circuit interrupter (20;20′;20′′) includes a line conductor (64;68), a vacuum interrupter (22), a load conductor (42;76), a ground conductor (66;74) and an operating mechanism (28;28′).  The vacuum interrupter includes a fixed conductor (44) and a vacuum envelope (22) containing a fixed contact (32) and a movable contact (34) movable between a closed circuit position in electrical connection with the fixed contact and an open circuit position spaced apart from the fixed contact.  The fixed conductor is outside of the vacuum envelope and is electrically connected to the fixed contact.  The load conductor is electrically connected to the movable contact.  The operating mechanism is structured to: (a) open and close the fixed and movable contacts, and (b) move the vacuum interrupter and the fixed conductor thereof between a first position wherein the fixed conductor is electrically connected to the line conductor,and a second position wherein the fixed conductor is electrically connected to the ground conductor.
2. Representative Drawing
Fig. 2
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