JP3881314B2 - 開閉装置用油圧操作装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流遮断部の開閉操作を行なう開閉装置用油圧操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電流遮断部を有するガス絶縁開閉装置等の開閉装置においては、電流遮断部を構成する可動接触子を駆動するための操作器として、Ｎ２ガスなどの圧縮気体を用いた蓄圧装置を備え、この蓄圧装置による圧油をピストンに作用させて開閉操作を行なう油圧操作装置や、コンプレッサーによって圧力容器内に蓄圧した圧縮空気をピストンに作用させて開閉操作を行なう空気操作装置や、蓄勢したコイルばねや皿ばねの反発力を作用させて開閉操作を行なうばね操作装置が主流となっている。このうち油圧操作装置は、高速動作、小型化、低騒音、大出力などの点で他の操作装置より優れている一方、コスト、油漏れ、補機類の多さなどが短所となっている。その中でも、駆動源となる蓄圧装置は、ピストンシールを有する蓄圧ピストンの一方の面に圧縮気体を作用させて作動油を圧縮する構造であることから、ピストンシール部においては圧力の等しい作動油と圧縮気体が一つのシールによって気密を保持するシール構造となっている。この種の蓄圧装置は、圧縮気体を用いているために周囲の温度変化により気体が収縮膨張して作動油圧力も変動してしまう。これに対して蓄圧装置のピストンシールを有する蓄圧ピストンを省略して代わりに皿ばねを用い、周囲の温度変化により作動油圧力が変動しないようにした油圧操作装置が知られている（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２９８９６８号公報
【特許文献２】
特公平７−３７８０１号公報
【特許文献３】
特開平９−９２０９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の開閉装置用油圧操作装置における蓄圧装置は、遮断器の動作責務である高速連続動作（Ｏ−０．３秒−ＣＯ−１分−ＣＯ、ＣＯ−１５秒−ＣＯなど）を行う場合、蓄圧装置内の高圧作動油が動作に応じて消費されると同時に圧縮されていた皿ばねが徐々に放勢されるため、１回目の遮断動作と２回目の遮断動作では蓄圧されている高圧作動油に圧力差が生じ、遮断性能にばらつきが生じてしまう。これを避けるために蓄圧装置を大型化して連続する遮断動作による高圧作動油の圧力変動を抑制することが考えられるが、開閉装置用油圧操作装置が大型化してしまう。一般的に、開閉装置用油圧操作器は、定格圧力を基準に、平常時の圧力変化範囲、高速度再閉路（Ｏ−０．３秒−ＣＯ−１分−ＣＯ）動作ロック圧力、投入動作ロック圧力、遮断動作ロック圧力が規定されている。これより、機器の電流遮断性能を各動作のロック圧力において保証する必要があり、また機器の機械的強度設計は平常時の圧力範囲の最高値で設計される必要があるため、電流遮断性能を保証する最低圧力と機械的性能を保証する最高圧力は１３０％以上の相違があり、非常に不経済な設計を行わなければならなかった。
【０００５】
本発明の目的は、高速連続動作時において常に安定した遮断性能を得ることができるようにした開閉装置用油圧操作装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、電流遮断部の可動接触子に操作ピストンを連結し、この操作ピストンの両面に作用する高圧作動油を主制御弁により制御することによって上記操作ピストンを介して上記電流遮断部の開閉操作を行ない、蓄圧装置によって高圧作動油に蓄圧力を与えるように構成した開閉装置用油圧操作装置において、上記蓄圧装置は、投入用蓄圧装置と遮断用蓄圧装置をそれぞれ独立して設け、これらの投入用蓄圧装置および遮断用蓄圧装置は、上記操作ピストンの両面に作用する高圧作動油をそれぞれ導いた投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室と、これら投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室内にそれぞれ配置した投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンと、これら投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンを介して上記投入用蓄圧室および上記遮断用蓄圧室に導入された高圧作動油に対してそれぞれ蓄圧力を与える投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
本発明による開閉装置用油圧操作装置は、投入用蓄圧装置と遮断用蓄圧装置をそれぞれ独立して設け、これらの投入用蓄圧装置および遮断用蓄圧装置を、操作ピストンの両面に作用する高圧作動油をそれぞれ導いた投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室と、これら投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室内にそれぞれ配置した投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンと、これら投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンを介して投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室に導入された高圧作動油に対してそれぞれ蓄圧力を与える投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段とから構成したため、投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室の高圧作動油が変動しても、投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段によって投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室に導入された高圧作動油に対してそれぞれ蓄圧力を与えることができ、投入遮断を繰り返す高速動作を行なう場合でも、初期動作圧力をほぼ同じにして常に安定した動作性能を得ることができると共に、油圧装置としての特徴を生かすように蓄圧装置を小型化することができる。
【０００８】
また請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のものにおいて、投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段として、それぞればねを用いたことを特徴としているため、周囲温度の影響を受けることなく、初期動作圧力をほぼ同じにして常に安定した動作性能を得ることができる。
【０００９】
また請求項３に記載の本発明は、請求項１記載のものにおいて、投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段として、投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンに対して同方向に作用するばねと圧縮気体の組み合わせをそれぞれ用いたことを特徴としているため、ばねによる負担分だけ圧縮気体の圧力を下げることができ、従来のように圧縮気体が投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室側へ通過することを防止しながら、初期動作圧力をほぼ同じにして常に安定した動作性能を得ることができると共に、油圧装置としての特徴を生かすように蓄圧装置を小型化することができる。
【００１０】
さらに請求項４に記載の本発明は、請求項２記載のものにおいて、操作ピストンの一方の面に常時高圧作動油を作用させ、操作ピストンの他方の面に主制御弁によって制御する高圧作動油を作用させるように構成し、操作ピストンの一方の面側と遮断用蓄圧装置の遮断用蓄圧室を連通したことを特徴としているため、投入動作時に投入用蓄圧室から操作ピストンに作用させた高圧作動油によって遮断用蓄圧付与手段であるばねを付勢し、このばねによって遮断用蓄圧ピストンを介して遮断用蓄圧室内の高圧作動油に蓄圧力を与えることができ、素早く遮断動作に備えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による開閉装置用油圧操作装置を示す断面図である。
電流遮断部１は絶縁特性の優れたガスを充填した接地タンク２内に構成され、固定接触子３とこの固定接触子３に対して接離動作する可動接触子４を備えて構成されている。この可動接触子４は、絶縁操作ロッド５等を介して開閉装置用油圧操作装置の出力軸６に連結され、出力軸６を図示の下方に駆動することによって電流遮断部１の遮断動作を行ない、また出力軸６を図示の上方に駆動することによって電流遮断部１の投入動作を行なうようにしている。
【００１２】
開閉装置用油圧操作装置は、基本的にはシリンダ７および操作ピストン８から成る主駆動部９と、この主駆動部９に動作指令を与える投入用パイロット弁１０および遮断用パイロット弁１１を有する主制御弁１２と、高圧作動油に蓄圧力を与える投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４と、油圧ポンプユニット１５とから構成している。主駆動部９を構成する操作ピストン８は、シリンダ７内に可摺動的に配置されると共に、出力軸６に連結されてシリンダ７外へ導出されている。従って、シリンダ７内には操作ピストン８の両側に高圧作動油が作用する油圧室１６Ａ，１６Ｂがそれぞれ形成され、操作ピストン８は出力軸６に相当する断面積分だけ油圧室１６Ｂ側の高圧作動油によって大きな受圧力を受けることになる。
【００１３】
この油圧室１６Ｂの高圧作動油を制御する主制御弁１２は、投入用パイロット弁１０への投入指令によって弁体を右方に駆動することによって油圧室１６Ｂに高圧作動油を供給して操作ピストン８に上方への投入操作力を与え、遮断用パイロット弁１１への遮断指令によって弁体を左方に駆動することによって油圧室１６Ｂの高圧作動油を排出して操作ピストン８に下方への遮断操作力を与える。
【００１４】
投入用蓄圧装置１３は、シリンダ１７内に投入用蓄圧ピストン１８を可摺動的に配置すると共に投入用蓄圧ばね１９を配置し、この投入用蓄圧ばね１９によって投入用蓄圧ピストン１８に付勢力を与えて油圧室１６Ｂに連通する投入用蓄圧室２０の高圧作動油に蓄圧力を与えるようにしている。この投入用蓄圧ばね１９は、定常状態において投入用蓄圧室２０から投入用蓄圧ピストン１８に加えられる受圧力に対応する力を投入用蓄圧ピストン１８に加えるようにそのばね力を設定している。
【００１５】
また遮断用蓄圧装置１４は、シリンダ２１内に遮断用蓄圧ピストン２２を可摺動的に配置すると共に遮断用蓄圧ばね２３を配置し、この遮断用蓄圧ばね２３によって遮断用蓄圧ピストン２２に付勢力を与えて油圧室１６Ａに連通した遮断用蓄圧室２４の高圧作動油に蓄圧力を与えるようにしている。この遮断用蓄圧ばね２３も、定常状態において遮断用蓄圧室２４から遮断用蓄圧ピストン２２に加えられる受圧力に対応する力を遮断用蓄圧ピストン２２に加えるようにそのばね力を設定している。これらの投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４は、共用化できるように一体的に構成されているのではなく、それぞれ投入用および遮断用として独立して構成している。
【００１６】
開閉装置用油圧操作装置を駆動するための補機として、油圧ポンプユニット１５からの高圧作動油を投入用蓄圧室２０に供給する油圧回路中に配置した逆支弁２５や、点検時等に操作圧力を開放した時やトラブルで急激に圧力が低下した際に操作ピストン８が動作しないように機械的にロックするための図示しないロック機構も設けられている。
【００１７】
次に、上述した開閉装置用油圧操作装置の動作を説明する。
図２は、電流遮断部１の遮断状態における初期状態を示している。このとき油圧室１６Ｂは主制御弁１２の弁体によって油圧ポンプユニット１５側に連通し作動油が油圧ポンプユニット１５側に回収されている。従って、操作ピストン８は油圧室１６Ａ側からの受圧力によって下方の遮断方向に駆動されて状態保持されている。このとき、遮断用蓄圧装置１４の遮断用蓄圧ばね２３はばね力の解放状態、また投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧ばね１９はばね力の解放状態となっている。続いて、図３に示すように油圧ポンプユニット１５が作動し、高圧作動油が矢印で示すように逆止弁２５を介して投入用蓄圧室２０に供給されるため、投入用蓄圧ピストン１８を上方へ駆動しながら投入用蓄圧ばね１９を所定の変位まで圧縮し、逆止弁２５で高圧作動油を保持するようになる。油圧ポンプユニット１５は、投入用蓄圧ピストン１８と機械的に接続された図示しない接点によりＯＮ，ＯＦＦ制御が行われている。
【００１８】
この状態より、投入指令が投入用パイロット弁１０に与えられると、図４に示すように主制御弁１２の弁体は右方に駆動され、油圧室１６Ｂと油圧ポンプユニット１５側の連通が断たれると共に、投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧室２０と油圧室１６Ｂ間が連通される。従って、投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧室２０からの高圧作動油が操作ピストン８に作用し、その受圧面積差による受圧力によって操作ピストン８は図示の上方の投入方向に駆動され電流遮断部１は投入状態となる。このときの操作ピストン８の動作により、油圧室１６Ａ内の高圧作動油は遮断用蓄圧装置１４の遮断用蓄圧室２４内に流入し、遮断用蓄圧ピストン２２を変位させることにより遮断用蓄圧ばね２３を圧縮する。
【００１９】
この投入状態になると油圧ポンプユニット１５が再度動作し、高圧作動油を図５に示した矢印のように逆止弁２５を介して投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧室２０内に供給し、投入用蓄圧ピストン１８を図示の上方へ駆動しながら投入用蓄圧ばね１９を圧縮する。
【００２０】
電流遮断部１の投入が行なわれた際、主回路の事故がまだ回復していない場合、再び、遮断用パイロット弁１１に遮断指令が与えられる。すると、図６に示すように主制御弁１２の弁体が矢印で示す左方に駆動され、油圧室１６Ｂは投入用蓄圧室２０との連通を断つと共に、油圧ポンプユニット１５側と連通する。このため、油圧室１６Ｂ内の高圧作動油は矢印で示すように油圧ポンプユニット１５側に排出され、操作ピストン８はその両面の受圧面積差による受圧力によって図示の下方の遮断方向に駆動され、電流遮断部１を遮断状態にする。
【００２１】
従来の開閉装置用油圧操作装置では、先行する動作によって油圧室２４の高圧作動油の量が減少していると、遮断動作開始時の油圧室２４の圧力が変化することで遮断動作特性も変化してしまう。しかし、この実施の形態で遮断用蓄圧ばね２３は、定格状態で遮断用蓄圧ピストン２２に遮断用蓄圧室２４側から加えられる受圧力に対応してそのばね力を決定しているため、先の遮断動作に比べて油圧室２４の高圧作動油の量が減少していたとしても、遮断用蓄圧ばね２３から遮断用蓄圧ピストン２２に対して油圧室２４の高圧作動油を圧縮する方向に力を与えている。このため、油圧室２４の高圧作動油は定格時と同じ動作開始圧力となり、常に同一の安定した遮断性能を得ることができる。
【００２２】
高速度再閉路の場合、この遮断動作に続いて０．３秒後に投入動作が行なわれる。この投入動作は、上述した図３および図４で説明したように行なわれるが、前段の動作によって油圧室２０の高圧作動油の量が減少していたとすると、従来の開閉装置用油圧操作装置では投入開始時の油圧室２０における高圧作動油の圧力が異なり動作特性が変わってしまう。しかし、この実施の形態における開閉装置用油圧操作装置で投入用蓄圧ばね１９は、定格状態で投入用蓄圧ピストン１８に投入用蓄圧室２０側から加えられる受圧力に対応してそのばね力を決定しているため、先の動作に比べて油圧室２０の高圧作動油の量が減少していたとしても、投入用蓄圧ばね１９から投入用蓄圧ピストン１８に対して油圧室２０の高圧作動油を圧縮する方向に力を与えている。このため、油圧室２０の高圧作動油は定格時と同じ動作開始圧力となり、安定した投入動作特性を得ることができる。
【００２３】
また、遮断器の規格では上述の高速度再閉路動作に引き続いて、再度１分後に投入−遮断動作を行う必要がある。そこで、油圧ポンプユニット１５は、この１分間に投入用蓄圧ばね１９を所定の状態まで圧縮可能なポンプ容量とすることにより、この高速動作に対応可能である。
【００２４】
上述した実施の形態における開閉装置用油圧操作装置は、投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧ピストン１８に蓄圧力を与えるために投入用蓄圧ばね１９を用い、また遮断用蓄圧装置１４の遮断用蓄圧ピストン２２に蓄圧力を与えるために遮断用蓄圧ばね２３を用いている。これらの投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３から成る蓄圧力付与手段はコイルばねでも良いし、皿ばねであっても良い。いずれの場合も、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４を投入用と遮断用に分けて独立して設けているため、それぞれの投入用蓄圧室２０と遮断用蓄圧室２４の圧力変動を分散することができ、共用化した場合に比べて特に投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３を小型にすることができる。つまり、両者を共用化した場合、油圧部分が非常に小型になるのに対して、ばね部分が大型化してしまい、油圧操作装置の小型化のメリットが半減してしまう。
【００２５】
また操作ピストン８の一方の面に形成した油圧室１６Ａに常時高圧作動油を作用させ、操作ピストン８の他方の面に主制御弁１２によって制御する高圧作動油を作用させるように構成し、操作ピストン８の一方の面側と遮断用蓄圧装置１４の遮断用蓄圧室２４を連通したため、投入動作時に投入用蓄圧室２０から操作ピストン８に作用させた高圧作動油によって遮断用蓄圧ばね２３を付勢し、この蓄勢した遮断用蓄圧ばね２３によって遮断用蓄圧ピストン２２を介して遮断用蓄圧室２４内の高圧作動油に蓄圧力を与えることができ、素早く遮断動作に備えることができる。
【００２６】
本発明の他の実施の形態では、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４の投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３に代えてＮ２ガスなどの圧縮気体を用いた蓄圧力付与手段とすることもできる。この場合も、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４を投入用と遮断用に分けて独立して設けることにより、それぞれの投入用蓄圧室２０と遮断用蓄圧室２４の圧力変動を分散することができ、共用化した場合に比べて特に投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４を小型にすることができる。
【００２７】
また本発明のさらに他の実施の形態では、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４として、投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３と、これら投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３と同方向に作用するようにＮ２ガスなどの圧縮気体を投入用蓄圧ピストン１８および遮断用蓄圧ピストン２２に作用させるようにした混合の蓄圧力付与手段としても良い。この場合、投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３の使用によって、圧縮気体から投入用蓄圧ピストン１８および遮断用蓄圧ピストン２２に与える蓄圧力は小さくて済み、圧縮気体の圧力を従来よりも低くすることができるので、従来のように圧縮気体が投入用蓄圧室２０および遮断用蓄圧室４側にピストンシールを通過して混入するのを防止することができる。
【００２８】
しかしながら、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４として、図示したように投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３のみを使用した蓄圧力付与手段とした場合、次のような利点がある。つまり、圧縮気体のみを用いた従来の駆動源となる蓄圧装置は、圧縮気体が周囲温度変化により収縮膨張し、油圧力も降下上昇してしまうため、動作開始時の高圧作動油の圧力が変動して動作特性もばらついてしまうが、このような不具合は解消される。
【００２９】
尚、本発明による開閉装置用油圧操作装置は、上述した実施の形態における主駆動部９や主制御弁１２の構成として、図示のものに限らず一般に知られた他の構成のものを採用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による開閉装置用油圧操作装置は、蓄圧装置を投入用と遮断用途に分けてそれぞれ独立して配置したため、油圧装置としての特徴を生かすように蓄圧装置を小型化し、また高速連続動作時において常に安定した動作性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による開閉装置用油圧操作装置を示す断面図である。
【図２】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の遮断初期状態を示す断面図である。
【図３】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の遮断終期状態を示す断面図である。
【図４】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の投入初期状態を示す断面図である。
【図５】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の投入終期状態を示す断面図である。
【図６】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の遮断動作途中状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 電流遮断部
４ 可動接触子
７ シリンダ
８ 操作ピストン
９ 主駆動部
１２ 主制御弁
１３ 投入用蓄圧装置
１４ 遮断用蓄圧装置
１６Ａ，１６Ｂ 油圧室
１８ 投入用蓄圧ピストン
１９ 投入用蓄圧ばね
２０ 投入用蓄圧室
２２ 遮断用蓄圧ピストン
２３ 遮断用蓄圧ばね
２４ 遮断用蓄圧室
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流遮断部の開閉操作を行なう開閉装置用油圧操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電流遮断部を有するガス絶縁開閉装置等の開閉装置においては、電流遮断部を構成する可動接触子を駆動するための操作器として、Ｎ２ガスなどの圧縮気体を用いた蓄圧装置を備え、この蓄圧装置による圧油をピストンに作用させて開閉操作を行なう油圧操作装置や、コンプレッサーによって圧力容器内に蓄圧した圧縮空気をピストンに作用させて開閉操作を行なう空気操作装置や、蓄勢したコイルばねや皿ばねの反発力を作用させて開閉操作を行なうばね操作装置が主流となっている。このうち油圧操作装置は、高速動作、小型化、低騒音、大出力などの点で他の操作装置より優れている一方、コスト、油漏れ、補機類の多さなどが短所となっている。その中でも、駆動源となる蓄圧装置は、ピストンシールを有する蓄圧ピストンの一方の面に圧縮気体を作用させて作動油を圧縮する構造であることから、ピストンシール部においては圧力の等しい作動油と圧縮気体が一つのシールによって気密を保持するシール構造となっている。この種の蓄圧装置は、圧縮気体を用いているために周囲の温度変化により気体が収縮膨張して作動油圧力も変動してしまう。これに対して蓄圧装置のピストンシールを有する蓄圧ピストンを省略して代わりに皿ばねを用い、周囲の温度変化により作動油圧力が変動しないようにした油圧操作装置が知られている（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−２９８９６８号公報
【特許文献２】
特公平７−３７８０１号公報
【特許文献３】
特開平９−９２０９７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来の開閉装置用油圧操作装置における蓄圧装置は、遮断器の動作責務である高速連続動作（Ｏ−０．３秒−ＣＯ−１分−ＣＯ、ＣＯ−１５秒−ＣＯなど）を行う場合、蓄圧装置内の高圧作動油が動作に応じて消費されると同時に圧縮されていた皿ばねが徐々に放勢されるため、１回目の遮断動作と２回目の遮断動作では蓄圧されている高圧作動油に圧力差が生じ、遮断性能にばらつきが生じてしまう。これを避けるために蓄圧装置を大型化して連続する遮断動作による高圧作動油の圧力変動を抑制することが考えられるが、開閉装置用油圧操作装置が大型化してしまう。一般的に、開閉装置用油圧操作器は、定格圧力を基準に、平常時の圧力変化範囲、高速度再閉路（Ｏ−０．３秒−ＣＯ−１分−ＣＯ）動作ロック圧力、投入動作ロック圧力、遮断動作ロック圧力が規定されている。これより、機器の電流遮断性能を各動作のロック圧力において保証する必要があり、また機器の機械的強度設計は平常時の圧力範囲の最高値で設計される必要があるため、電流遮断性能を保証する最低圧力と機械的性能を保証する最高圧力は１３０％以上の相違があり、非常に不経済な設計を行わなければならなかった。
【０００５】
本発明の目的は、高速連続動作時において常に安定した遮断性能を得ることができるようにした開閉装置用油圧操作装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、電流遮断部の可動接触子に操作ピストンを連結し、この操作ピストンの両面に作用する高圧作動油を主制御弁により制御することによって上記操作ピストンを介して上記電流遮断部の開閉操作を行ない、蓄圧装置によって高圧作動油に蓄圧力を与えるように構成した開閉装置用油圧操作装置において、上記蓄圧装置は、投入用蓄圧装置と遮断用蓄圧装置をそれぞれ独立して設け、これらの投入用蓄圧装置および遮断用蓄圧装置は、上記操作ピストンの両面に作用する高圧作動油をそれぞれ導いた投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室と、これら投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室内にそれぞれ配置した投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンと、これら投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンを介して上記投入用蓄圧室および上記遮断用蓄圧室に導入された高圧作動油に対してそれぞれ蓄圧力を与える投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
本発明による開閉装置用油圧操作装置は、投入用蓄圧装置と遮断用蓄圧装置をそれぞれ独立して設け、これらの投入用蓄圧装置および遮断用蓄圧装置を、操作ピストンの両面に作用する高圧作動油をそれぞれ導いた投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室と、これら投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室内にそれぞれ配置した投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンと、これら投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンを介して投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室に導入された高圧作動油に対してそれぞれ蓄圧力を与える投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段とから構成したため、投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室の高圧作動油が変動しても、投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段によって投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室に導入された高圧作動油に対してそれぞれ蓄圧力を与えることができ、投入遮断を繰り返す高速動作を行なう場合でも、初期動作圧力をほぼ同じにして常に安定した動作性能を得ることができると共に、油圧装置としての特徴を生かすように蓄圧装置を小型化することができる。
【０００８】
また請求項２に記載の本発明は、請求項１記載のものにおいて、投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段として、それぞればねを用いたことを特徴としているため、周囲温度の影響を受けることなく、初期動作圧力をほぼ同じにして常に安定した動作性能を得ることができる。
【０００９】
また請求項３に記載の本発明は、請求項１記載のものにおいて、投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段として、投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンに対して同方向に作用するばねと圧縮気体の組み合わせをそれぞれ用いたことを特徴としているため、ばねによる負担分だけ圧縮気体の圧力を下げることができ、従来のように圧縮気体が投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室側へ通過することを防止しながら、初期動作圧力をほぼ同じにして常に安定した動作性能を得ることができると共に、油圧装置としての特徴を生かすように蓄圧装置を小型化することができる。
【００１０】
さらに請求項４に記載の本発明は、請求項２記載のものにおいて、操作ピストンの一方の面に常時高圧作動油を作用させ、操作ピストンの他方の面に主制御弁によって制御する高圧作動油を作用させるように構成し、操作ピストンの一方の面側と遮断用蓄圧装置の遮断用蓄圧室を連通したことを特徴としているため、投入動作時に投入用蓄圧室から操作ピストンに作用させた高圧作動油によって遮断用蓄圧付与手段であるばねを付勢し、このばねによって遮断用蓄圧ピストンを介して遮断用蓄圧室内の高圧作動油に蓄圧力を与えることができ、素早く遮断動作に備えることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による開閉装置用油圧操作装置を示す断面図である。
電流遮断部１は絶縁特性の優れたガスを充填した接地タンク２内に構成され、固定接触子３とこの固定接触子３に対して接離動作する可動接触子４を備えて構成されている。この可動接触子４は、絶縁操作ロッド５等を介して開閉装置用油圧操作装置の出力軸６に連結され、出力軸６を図示の下方に駆動することによって電流遮断部１の遮断動作を行ない、また出力軸６を図示の上方に駆動することによって電流遮断部１の投入動作を行なうようにしている。
【００１２】
開閉装置用油圧操作装置は、基本的にはシリンダ７および操作ピストン８から成る主駆動部９と、この主駆動部９に動作指令を与える投入用パイロット弁１０および遮断用パイロット弁１１を有する主制御弁１２と、高圧作動油に蓄圧力を与える投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４と、油圧ポンプユニット１５とから構成している。主駆動部９を構成する操作ピストン８は、シリンダ７内に可摺動的に配置されると共に、出力軸６に連結されてシリンダ７外へ導出されている。従って、シリンダ７内には操作ピストン８の両側に高圧作動油が作用する油圧室１６Ａ，１６Ｂがそれぞれ形成され、操作ピストン８は出力軸６に相当する断面積分だけ油圧室１６Ｂ側の高圧作動油によって大きな受圧力を受けることになる。
【００１３】
この油圧室１６Ｂの高圧作動油を制御する主制御弁１２は、投入用パイロット弁１０への投入指令によって弁体を右方に駆動することによって油圧室１６Ｂに高圧作動油を供給して操作ピストン８に上方への投入操作力を与え、遮断用パイロット弁１１への遮断指令によって弁体を左方に駆動することによって油圧室１６Ｂの高圧作動油を排出して操作ピストン８に下方への遮断操作力を与える。
【００１４】
投入用蓄圧装置１３は、シリンダ１７内に投入用蓄圧ピストン１８を可摺動的に配置すると共に投入用蓄圧ばね１９を配置し、この投入用蓄圧ばね１９によって投入用蓄圧ピストン１８に付勢力を与えて油圧室１６Ｂに連通する投入用蓄圧室２０の高圧作動油に蓄圧力を与えるようにしている。この投入用蓄圧ばね１９は、定常状態において投入用蓄圧室２０から投入用蓄圧ピストン１８に加えられる受圧力に対応する力を投入用蓄圧ピストン１８に加えるようにそのばね力を設定している。
【００１５】
また遮断用蓄圧装置１４は、シリンダ２１内に遮断用蓄圧ピストン２２を可摺動的に配置すると共に遮断用蓄圧ばね２３を配置し、この遮断用蓄圧ばね２３によって遮断用蓄圧ピストン２２に付勢力を与えて油圧室１６Ａに連通した遮断用蓄圧室２４の高圧作動油に蓄圧力を与えるようにしている。この遮断用蓄圧ばね２３も、定常状態において遮断用蓄圧室２４から遮断用蓄圧ピストン２２に加えられる受圧力に対応する力を遮断用蓄圧ピストン２２に加えるようにそのばね力を設定している。これらの投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４は、共用化できるように一体的に構成されているのではなく、それぞれ投入用および遮断用として独立して構成している。
【００１６】
開閉装置用油圧操作装置を駆動するための補機として、油圧ポンプユニット１５からの高圧作動油を投入用蓄圧室２０に供給する油圧回路中に配置した逆支弁２５や、点検時等に操作圧力を開放した時やトラブルで急激に圧力が低下した際に操作ピストン８が動作しないように機械的にロックするための図示しないロック機構も設けられている。
【００１７】
次に、上述した開閉装置用油圧操作装置の動作を説明する。
図２は、電流遮断部１の遮断状態における初期状態を示している。このとき油圧室１６Ｂは主制御弁１２の弁体によって油圧ポンプユニット１５側に連通し作動油が油圧ポンプユニット１５側に回収されている。従って、操作ピストン８は油圧室１６Ａ側からの受圧力によって下方の遮断方向に駆動されて状態保持されている。このとき、遮断用蓄圧装置１４の遮断用蓄圧ばね２３はばね力の解放状態、また投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧ばね１９はばね力の解放状態となっている。続いて、図３に示すように油圧ポンプユニット１５が作動し、高圧作動油が矢印で示すように逆止弁２５を介して投入用蓄圧室２０に供給されるため、投入用蓄圧ピストン１８を上方へ駆動しながら投入用蓄圧ばね１９を所定の変位まで圧縮し、逆止弁２５で高圧作動油を保持するようになる。油圧ポンプユニット１５は、投入用蓄圧ピストン１８と機械的に接続された図示しない接点によりＯＮ，ＯＦＦ制御が行われている。
【００１８】
この状態より、投入指令が投入用パイロット弁１０に与えられると、図４に示すように主制御弁１２の弁体は右方に駆動され、油圧室１６Ｂと油圧ポンプユニット１５側の連通が断たれると共に、投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧室２０と油圧室１６Ｂ間が連通される。従って、投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧室２０からの高圧作動油が操作ピストン８に作用し、その受圧面積差による受圧力によって操作ピストン８は図示の上方の投入方向に駆動され電流遮断部１は投入状態となる。このときの操作ピストン８の動作により、油圧室１６Ａ内の高圧作動油は遮断用蓄圧装置１４の遮断用蓄圧室２４内に流入し、遮断用蓄圧ピストン２２を変位させることにより遮断用蓄圧ばね２３を圧縮する。
【００１９】
この投入状態になると油圧ポンプユニット１５が再度動作し、高圧作動油を図５に示した矢印のように逆止弁２５を介して投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧室２０内に供給し、投入用蓄圧ピストン１８を図示の上方へ駆動しながら投入用蓄圧ばね１９を圧縮する。
【００２０】
電流遮断部１の投入が行なわれた際、主回路の事故がまだ回復していない場合、再び、遮断用パイロット弁１１に遮断指令が与えられる。すると、図６に示すように主制御弁１２の弁体が矢印で示す左方に駆動され、油圧室１６Ｂは投入用蓄圧室２０との連通を断つと共に、油圧ポンプユニット１５側と連通する。このため、油圧室１６Ｂ内の高圧作動油は矢印で示すように油圧ポンプユニット１５側に排出され、操作ピストン８はその両面の受圧面積差による受圧力によって図示の下方の遮断方向に駆動され、電流遮断部１を遮断状態にする。
【００２１】
従来の開閉装置用油圧操作装置では、先行する動作によって油圧室２４の高圧作動油の量が減少していると、遮断動作開始時の油圧室２４の圧力が変化することで遮断動作特性も変化してしまう。しかし、この実施の形態で遮断用蓄圧ばね２３は、定格状態で遮断用蓄圧ピストン２２に遮断用蓄圧室２４側から加えられる受圧力に対応してそのばね力を決定しているため、先の遮断動作に比べて油圧室２４の高圧作動油の量が減少していたとしても、遮断用蓄圧ばね２３から遮断用蓄圧ピストン２２に対して油圧室２４の高圧作動油を圧縮する方向に力を与えている。このため、油圧室２４の高圧作動油は定格時と同じ動作開始圧力となり、常に同一の安定した遮断性能を得ることができる。
【００２２】
高速度再閉路の場合、この遮断動作に続いて０．３秒後に投入動作が行なわれる。この投入動作は、上述した図３および図４で説明したように行なわれるが、前段の動作によって油圧室２０の高圧作動油の量が減少していたとすると、従来の開閉装置用油圧操作装置では投入開始時の油圧室２０における高圧作動油の圧力が異なり動作特性が変わってしまう。しかし、この実施の形態における開閉装置用油圧操作装置で投入用蓄圧ばね１９は、定格状態で投入用蓄圧ピストン１８に投入用蓄圧室２０側から加えられる受圧力に対応してそのばね力を決定しているため、先の動作に比べて油圧室２０の高圧作動油の量が減少していたとしても、投入用蓄圧ばね１９から投入用蓄圧ピストン１８に対して油圧室２０の高圧作動油を圧縮する方向に力を与えている。このため、油圧室２０の高圧作動油は定格時と同じ動作開始圧力となり、安定した投入動作特性を得ることができる。
【００２３】
また、遮断器の規格では上述の高速度再閉路動作に引き続いて、再度１分後に投入−遮断動作を行う必要がある。そこで、油圧ポンプユニット１５は、この１分間に投入用蓄圧ばね１９を所定の状態まで圧縮可能なポンプ容量とすることにより、この高速動作に対応可能である。
【００２４】
上述した実施の形態における開閉装置用油圧操作装置は、投入用蓄圧装置１３の投入用蓄圧ピストン１８に蓄圧力を与えるために投入用蓄圧ばね１９を用い、また遮断用蓄圧装置１４の遮断用蓄圧ピストン２２に蓄圧力を与えるために遮断用蓄圧ばね２３を用いている。これらの投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３から成る蓄圧力付与手段はコイルばねでも良いし、皿ばねであっても良い。いずれの場合も、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４を投入用と遮断用に分けて独立して設けているため、それぞれの投入用蓄圧室２０と遮断用蓄圧室２４の圧力変動を分散することができ、共用化した場合に比べて特に投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３を小型にすることができる。つまり、両者を共用化した場合、油圧部分が非常に小型になるのに対して、ばね部分が大型化してしまい、油圧操作装置の小型化のメリットが半減してしまう。
【００２５】
また操作ピストン８の一方の面に形成した油圧室１６Ａに常時高圧作動油を作用させ、操作ピストン８の他方の面に主制御弁１２によって制御する高圧作動油を作用させるように構成し、操作ピストン８の一方の面側と遮断用蓄圧装置１４の遮断用蓄圧室２４を連通したため、投入動作時に投入用蓄圧室２０から操作ピストン８に作用させた高圧作動油によって遮断用蓄圧ばね２３を付勢し、この蓄勢した遮断用蓄圧ばね２３によって遮断用蓄圧ピストン２２を介して遮断用蓄圧室２４内の高圧作動油に蓄圧力を与えることができ、素早く遮断動作に備えることができる。
【００２６】
本発明の他の実施の形態では、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４の投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３に代えてＮ２ガスなどの圧縮気体を用いた蓄圧力付与手段とすることもできる。この場合も、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４を投入用と遮断用に分けて独立して設けることにより、それぞれの投入用蓄圧室２０と遮断用蓄圧室２４の圧力変動を分散することができ、共用化した場合に比べて特に投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４を小型にすることができる。
【００２７】
また本発明のさらに他の実施の形態では、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４として、投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３と、これら投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３と同方向に作用するようにＮ２ガスなどの圧縮気体を投入用蓄圧ピストン１８および遮断用蓄圧ピストン２２に作用させるようにした混合の蓄圧力付与手段としても良い。この場合、投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３の使用によって、圧縮気体から投入用蓄圧ピストン１８および遮断用蓄圧ピストン２２に与える蓄圧力は小さくて済み、圧縮気体の圧力を従来よりも低くすることができるので、従来のように圧縮気体が投入用蓄圧室２０および遮断用蓄圧室４側にピストンシールを通過して混入するのを防止することができる。
【００２８】
しかしながら、投入用蓄圧装置１３および遮断用蓄圧装置１４として、図示したように投入用蓄圧ばね１９および遮断用蓄圧ばね２３のみを使用した蓄圧力付与手段とした場合、次のような利点がある。つまり、圧縮気体のみを用いた従来の駆動源となる蓄圧装置は、圧縮気体が周囲温度変化により収縮膨張し、油圧力も降下上昇してしまうため、動作開始時の高圧作動油の圧力が変動して動作特性もばらついてしまうが、このような不具合は解消される。
【００２９】
尚、本発明による開閉装置用油圧操作装置は、上述した実施の形態における主駆動部９や主制御弁１２の構成として、図示のものに限らず一般に知られた他の構成のものを採用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による開閉装置用油圧操作装置は、蓄圧装置を投入用と遮断用途に分けてそれぞれ独立して配置したため、油圧装置としての特徴を生かすように蓄圧装置を小型化し、また高速連続動作時において常に安定した動作性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による開閉装置用油圧操作装置を示す断面図である。
【図２】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の遮断初期状態を示す断面図である。
【図３】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の遮断終期状態を示す断面図である。
【図４】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の投入初期状態を示す断面図である。
【図５】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の投入終期状態を示す断面図である。
【図６】図１に示した開閉装置用油圧操作装置の遮断動作途中状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 電流遮断部
４ 可動接触子
７ シリンダ
８ 操作ピストン
９ 主駆動部
１２ 主制御弁
１３ 投入用蓄圧装置
１４ 遮断用蓄圧装置
１６Ａ，１６Ｂ 油圧室
１８ 投入用蓄圧ピストン
１９ 投入用蓄圧ばね
２０ 投入用蓄圧室
２２ 遮断用蓄圧ピストン
２３ 遮断用蓄圧ばね
２４ 遮断用蓄圧室
Claims (4)
- 電流遮断部の可動接触子に操作ピストンを連結し、この操作ピストンの両面に作用する高圧作動油を主制御弁により制御することによって上記操作ピストンを介して上記電流遮断部の開閉操作を行ない、蓄圧装置によって高圧作動油に蓄圧力を与えるように構成した開閉装置用油圧操作装置において、上記蓄圧装置は、投入用蓄圧装置と遮断用蓄圧装置をそれぞれ独立して設け、これらの投入用蓄圧装置および遮断用蓄圧装置は、上記操作ピストンの両面に作用する高圧作動油をそれぞれ導いた投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室と、これら投入用蓄圧室および遮断用蓄圧室内にそれぞれ配置した投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンと、これら投入用蓄圧ピストンおよび遮断用蓄圧ピストンを介して上記投入用蓄圧室および上記遮断用蓄圧室に導入された高圧作動油に対してそれぞれ蓄圧力を与える投入用蓄圧力付与手段および遮断用蓄圧力付与手段とを設けたことを特徴とする開閉装置用油圧操作装置。
- 請求項１記載のものにおいて、上記投入用蓄圧力付与手段および上記遮断用蓄圧力付与手段として、それぞればねを用いたことを特徴とする開閉装置用油圧操作装置。
- 請求項１記載のものにおいて、上記投入用蓄圧力付与手段および上記遮断用蓄圧力付与手段として、上記投入用蓄圧ピストンおよび上記遮断用蓄圧ピストンに対して同方向に作用するばねと圧縮気体の組み合わせをそれぞれ用いたことを特徴とする開閉装置用油圧操作装置。
- 請求項１記載のものにおいて、上記操作ピストンの一方の面に常時高圧作動油を作用させ、上記操作ピストンの他方の面に上記主制御弁によって制御する高圧作動油を作用させるように構成し、上記操作ピストンの上記一方の面側と上記遮断用蓄圧装置の上記遮断用蓄圧室を連通したことを特徴とする開閉装置用油圧操作装置。
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