JP6012713B2 - 遮断器及び遮断器の操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、遮断器及び遮断器の操作方法に関するものであり、特に磁力に基づく操作力により、電流遮断を行うものに関する。

ガス遮断器を操作する操作器として、操作ばねに蓄勢したばね力を解放することにより操作力を得るようにしたばね操作器と、空気圧や油圧を利用して操作力を得るようにした空気操作器や油圧操作器があげられる。しかし、ばね力による操作ではばねの弾性力が必ずしも一定でないこと、ばねの位置決め精度が低いこと、更には複雑で多くの部品から成り立つこと等、動作に対する信頼性を向上させるには困難な点も多い。

また、油圧や空気圧を利用する操作方式に関しては、周囲の温度変化によっては作動流体が漏れるおそれがあり、更に部品の一つでも不具合や故障があると全体が動作しなくなると言った恐れもある。加えて上記各操作器では予めばねに畜勢力、油圧などにより操作エネルギーが決められており、遮断動作毎に、または、動作中に、動作特性を変更することができない。

近年、上記従来から使用されている操作方式に変わり、電気や磁力の力により操作力を生み出す技術があり、例えば特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。

特許文献１には、開閉動作をなすためのエネルギーを供給する作動手段が、可動接点に対して作動的に連結された位置制御モータと、可動接点が所定の運動規則を達成するように電動モータを駆動する電気信号を達成するようにモータを駆動する電気信号をモータに対して伝達することが記載されている。

特許文献２には、内側永久磁石と外側永久磁石の間に軸方向に直線移動自在に設けられるコイルと、上記コイルがその一端部に設けられ、上記コイルに電流が供給されると、上記内側および外側永久磁石による磁界と上記コイルの電流密度による電磁反発力によって上記内側永久磁石と外側永久磁石の間を軸方向に直線運動する非磁性体の可動子とを含むアクチュエータが提供され、上記可動子の他端部に連結され、上記可動子によって直線運動することで閉極動作と開極動作を行う絶縁操作ロッドを含む遮断器が記載されている。

特表２００２−５１６４５５号公報 特表２００７−５２３４７５号公報

特許文献に記載された内容を含め、従来の遮断器では各種の電流遮断責務を満たす必要があるが、小電流の場合も大電流の場合でも同じ遮断動作であり、全ての遮断責務を同じ動作で実現可能にする必要があった。

そのため、遮断器の最大操作力で規定回数の動作をしても壊れないように必要以上に堅牢な機械強度による過剰な設計や、全ての責務を満足させるような高速動作曲線で設計しなければならず、必要以上に過剰な操作力を備えている必要があった。必要以上に過剰な操作力を備える場合、遮断器内部の摺動部からの発生異物が増加し、その発生異物が原因で絶縁信頼性を低下させる可能性がある等、付随的な問題も発生する。

そこで、本発明では効率的に遮断動作を行うことができる遮断器または遮断器の操作方法を提供することを目的とする。

本発明に係る遮断器は、上記の課題を解決するために、絶縁性ガスが封入される密閉タンクと、該密閉タンク内に配置される固定接触子と、該固定接触子に対して接触及び開離する可動接触子と、前記可動接触子の動作軸方向に永久磁石または磁性体をＮ極及びＳ極を交互に反転させつつ結合して構成する可動子と、該可動子のＮ極及びＳ極に対向して配置されるとともに巻線を有する磁極を有する操作器と、前記主回路導体を流れる電流を検出する電流検出器と、該電流検出器で検出した電流値に応じて前記磁極の巻線に供給する電流量を変化させる制御機構を有することを特徴とする。

また、本発明に係る遮断器の操作方法は、固定接触子と、該固定接触子に対して接触または解離する可動接触子と、前記固定接触子または前記可動接触子に電気的に接続される主回路導体と、電流が流れる巻線を有し、磁力によって操作力を発生させて、前記可動接触子に操作力を与える操作器と、前記主回路導体を流れる電流を検出する電流検出器を有する遮断器の操作方法であって、前記電流検出器が検出した電流値が閾値より大きい場合には、遮断動作のうちで中盤以降の操作力を大きくすることを特徴とする。

本発明によれば、効率的に遮断動作を行うことができる遮断器または遮断器の操作方法を提供することが可能になる。

実施例１に係る遮断器の断面図である。 実施例１に係る操作部内の一単位を示す図である。 実施例１に係るアクチュエータの一単位を説明するための斜視図である。 図３の正面図である。 図４から巻線を外して図示した図である。 実施例１に係るアクチュエータを説明する図である。 実施例１に係るアクチュエータを説明するための斜視図である。 小電流モードまたは普通モードの場合における遮断特性を説明する線図である。 大電流モードの場合における遮断特性を示す線図である。 実施例２に係る遮断器の断面図である。

以下、本発明を実施する上で好適となる実施例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、発明の態様を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明は、特許請求の範囲に記載された内容を具備する限りにおいて種々の態様に変形することが可能である。

実施例１について図１ないし図６を用いて説明する。図１は開極状態（ａ）および閉極状態（ｂ）を示す遮断器の構成例である。該図に示す様に、本実施例に係る遮断器は、事故電流を遮断するための遮断部と、該遮断部を操作するための操作部とに大別される。

遮断部は内部にＳＦ₆ガスを充填させた密閉金属容器１内に、密閉金属容器１端部に設けられた絶縁支持スペーサ２に固定された固定側電極（固定側接触子）３と、可動側電極４および可動電極（可動側接触子）６と、該可動電極６の先端で両電極間に設けられるノズル５と、操作部側に接続されると共に可動側電極４に接続される絶縁支持筒７と、可動側電極４に接続され主回路の一部を構成する主回路導体となる高電圧導体８とを有しており、操作部からの操作力を通じて可動電極６を移動させて電気的に開閉することにより、電流の投入及び遮断が可能である。

高電圧導体８の周囲には、高電圧導体８に流れる電流を検出するための電流検出器として働く変流器５１が設けられている。絶縁支持筒７内には操作部側に接続される絶縁ロッド８１が配置されている。

操作部は密閉金属容器１に隣接して設けられる操作器ケース６１内に、アクチュエータ（操作器）１００を設けており、アクチュエータ１００内部には直線動作する可動子２３が配置されている。可動子２３は、密閉金属容器１を気密に保ったまま駆動できる様に設けられる直線シール部６２を通じて絶縁ロッド８１に連結されている。そして、絶縁ロッド８１は可動電極６に連結されている。つまり、可動子２３の動作を通じて遮断部における可動電極６を動作させることが可能になる。

アクチュエータ１００は、密閉金属容器１の表面に絶縁性ガスを封止した状態で設けられる密封端子１０を通じて電源ユニット７１と電気的に接続されている。そして、該電源ユニット７１は、更に制御ユニット７２と接続され、制御ユニット７２からの指令を受けることができる様に形成されている。制御ユニット７２には、変流器５１で検出した電流値が入力される様になっている。電源ユニット７１及び制御ユニット７２は、変流器５１で検出した電流値に応じて下述するアクチュエータ１００の巻線４１に供給する電流量や位相を変化させる制御機構として働く。

図２ないし図５を用いて遮断部の構造について説明する。第一の磁極１１と、該第一の磁極１１に対向して配置される第二の磁極１２と、第一の磁極１１と第二の磁極１２をつなぐ磁性体１３と、第一の磁極１１及び第二の磁極１２の外周に設けられる巻線４１と、を二つ組み合わせて構成される固定子１４の内部に、第一の磁極１１および第二の磁極１２に空隙を介して対向する位置に、永久磁石２１及び該永久磁石２１を挟み込んで支持する磁石固定部材２２から構成される可動子２３を配置してアクチュエータ１００を構成している。永久磁石２１の着磁方向はＹ軸方向（図２中、上下方向）に着磁され、隣り合う磁石毎に交互に着磁されている。

磁石固定部材２２は非磁性の材料、例えば、非磁性のステンレス合金、アルミ合金、樹脂材料などが好ましいが、これに限定されるものではない。アクチュエータ１００は、永久磁石２１と、第一の磁極１１及び第二の磁極１２との間隔を保つため、機械的な部品を取り付ける。例えば、リニアガイド、ローラベアリング、カムフォロア、スラストベアリングなどが好ましいが、永久磁石２１と、第一の磁極１１および第二の磁極１２との間隔が保てれば、これに限定されるものでもない。

一般的に永久磁石２１と第一の磁極１１及び第二の磁極１２の間には吸引力（Ｙ軸方向の力）が発生する。しかし、本構成においては、永久磁石２１と第一の磁極１１に発生する吸引力と、永久磁石２１と第二の磁極１２に発生する吸引力とが互いに逆方向になるため力が相殺され吸引力が小さくなる。そのため、可動子２３を保持するための機構が簡素化でき、可動子２３を含む可動体の質量を低減できる。可動体の質量を低減できるため、高加速度駆動や高応答駆動を実現することが可能になる。固定子１４と永久磁石２１が相対的にＺ軸方向（図２中、左右方向）に駆動するため、固定子１４を固定することにより永久磁石２１を含む可動子２３がＺ軸方向へ移動する。反対に、可動子２３を固定し、固定子１４をＺ軸方向に移動させることも可能である。この場合には、可動子と固定子が逆転することになる。あくまでも発生する力は両者の間で生じる相対的な力である。

駆動に際しては、巻線４１に電流を流すことにより、磁界が発生し、固定子１４と永久磁石２１の相対位置に応じた推力を発生することが可能になる。また、固定子１４と永久磁石２１の位置関係と、注入する電流の位相や大きさを制御することにより、推力の大きさ、及び方向の調整が可能になる。可動子２３の動作制御は、開極指令および閉極指令が制御ユニット７２に入力された場合に応じて、電源ユニット７１からアクチュエータ１００における電流を通電し、電気信号をアクチュエータ１００での可動子２３の駆動力に変換することで行う。

図３は上記したアクチュエータ１００の一単位の構成の斜視図を示している。図３〜５に示す様に、第一の磁極１１と、第二の磁極１２と、第一の磁極１１と第二の磁極１２をつなぐ磁性体１３と、巻線４１と、で構成された固定子１４に対し、永久磁石２１を有する可動子がＺ軸方向に相対運動するように構成される。図２に示すように、可動子２３は複数の永久磁石２１をＮ極とＳ極を交互に反転させつつ磁石固定部材等により可動側接触子の動作軸方向に機械的に連結する。可動子のこれらのＮ極とＳ極に対向して固定子１４の第一の磁極１１及び第二の磁極１２を配置する。巻線４１に交流電流を流すことで連続的にＺ軸方向の推力が得られ、可動子２３の長さに応じて駆動距離を長くすることが可能になる。

本実施例では、第一の磁極と第二の磁極をつなぐ磁性体１３をＹ軸方向で分割している。これにより、巻線４１の作業性が向上する。さらに、第一の磁極と第二の磁極をＺ軸方向にずらして調整することも可能になる。第一の磁極と第二の磁極をずらして配置した場合、永久磁石の着磁方向を変えることにより推力を増加させることが可能になる。

その他、そもそも上側の磁極を用いなくともＺ軸方向に駆動させることは可能であり、こう言った変形を行うことなどが具体的に考えられる。但し、本実施例の様に、第一と第二の磁極で可動子を挟み込む様に構成することで、永久磁石と磁極間の吸引力が小さく、直線駆動させても駆動方向（Ｚ軸方向）と垂直方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）のブレが極めて小さくなる。即ち、遮断器に適用する上では、操作力を伝える可動子が直線シール部６２を通過しても、直線シール部６２の変形が小さいために、シール部における機械的な負担が小さくなる。

これは、駆動に伴う直線シール部６２の摺動動作不具合だけでなく、可動電極６の接触子の傾きを防止することにもつながるので、接触摺動部のかじりや電極からの微小金属異物が発生しにくい構造となる。かじりは遮断や投入の動作不良に結びつく可能性があり、金属異物は絶縁性能低下による絶縁事故に結びつく可能性がある。また、シール変形に伴うガス遮断器内部のＳＦ₆ガスが外部へ漏洩する量を低減できる。この様に様々な観点から、遮断器としての信頼性を向上させることが可能になる。

図４は、図３の正面図である。図５は、図４において第一の磁極１１、第二の磁極１２及びそれらをつなぐ磁性体１３の関係を理解容易な様に、図４から巻線を削除した図である。両図から分かる様に、巻線４１は、第一の磁極１１と第二の磁極１２に各々に巻かれ、永久磁石２１を挟み込むように配置される。巻線４１と永久磁石２１が対向して配置されるため、巻線４１で発生した磁束が効率よく永久磁石２１に作用する。よって、アクチュエータを小型軽量化できる。

さらに、第一の磁極１１・第二の磁極１２・第一の磁極と第二の磁極をつなぐ磁性体１３、により磁気回路が閉じており、磁気回路の経路を短くすることが可能になる。これにより、大きな推力を発生することが可能になる。また、永久磁石２１の周りが磁性体で覆われているため外部への漏れ磁束を低減でき、周りの機器への影響を低減できる。

図６は、三単位のアクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃをＺ軸方向（可動電極６の動作方向）に並んで配置した構成をしている。

一単位については、上述した通りである。三単位のアクチュエータは永久磁石２１に対して電気的に位相がずれた位置に配置されている。一単位を一つの固定子とすれば、三単位のアクチュエータは三つの固定子から成り、同様に一単位をＮ個の固定子とすれば、三単位のアクチュエータは３×Ｎ個の（３の倍数からなる）固定子から成る。

本実施例においては、具体的にアクチュエータ１００ａに対して、アクチュエータ１００ｂは電気的位相が１２０°（または６０°）、アクチュエータ１００ｃは電気的位相が２４０°（または１２０°）ずれている。このアクチュエータ配置において、各アクチュエータの巻線４１に三相交流を流すと三相のリニアモータと同様の動作が実現できる。

三単位のアクチュエータを使用することで、各アクチュエータを三つの独立したアクチュエータとして個々に電流を制御して推力を調整することが可能になる。各アクチュエータにおける巻線には、制御機構から各々異なる大きさまたは異なる位相の電流を注入することができる。

一つのやり方としては一つの交流電源から供給されるＵ、Ｖ、Ｗの三相電流を分けて供給すると言うことが考えられる。この場合、複数の電源を具備する必要がなく、簡便である。また、この場合、上記した密封端子も３×Ｎ個とするか、同一の電流を流すアクチュエータに対しては密封端子を共有化するか、と言った選択肢がある。

本構成においては、永久磁石２１と、複数のアクチュエータを用いた構成２００と、の位置関係によらず一定の推力を発生できる。さらに、制御によりブレーキ力（減衰力）を発生したり、ブレーキによって生じた電力を回生したり、電気エネルギーを効率良く使用することも可能である。

上記の様に構成した遮断器の遮断時の動作について説明する。電力系統に異常が発生して事故電流が流れると、事故電流を検出して遮断器を開放動作させる。その結果、図１（ａ）に示す閉極状態から図１（ｂ）に示す開極状態に移行する必要がある。その際に、遮断部の特に電極間で発生したアークに対し、消弧性能を有するＳＦ₆ガスを吹き付けることで、アークプラズマが消滅し、事故電流が遮断される。

図８に遮断時の可動電極６の移動速度、遮断電流、極間電圧及び極間耐電圧を時系列に示す。

本実施例では、上記の様に複数の独立したアクチュエータを備えており、開閉動作の加減速パターンを駆動の途中を含めて様々に制御可能である。この様な場合、電流波形を取り込み、それに応じて動作を制御することが可能となる。

尚、電流波形は図８に示すように、電流検出用の変流器５１により検出可能であり、検出した電流波形を制御ユニット７２に入力することで、遮断電流に応じて最適な動作を実現することが可能である。遮断電流に依存して動作を制御する場合の例を下記にて説明する。

以下、高電圧導体８を流れる電流の大きさに応じて異ならせる遮断方法について説明する。高電圧導体８を流れる電流は、高電圧導体８の周囲に配置された変流器５１で測定される。測定された電流値は操作器の制御ユニット７２に送られる。制御ユニット７２内部では、二つの閾値を有している。一つは、当該閾値を超えた場合、大電流モードであると判定するための上側閾値（例えば、４０００Ａ）であり、もう一つは、当該閾値を下回った場合、小電流モードであると判定するための下側閾値（例えば、２００Ａ）である。

制御ユニット７２内部では、変流器５１で測定された電流値を上記二つの閾値と比較する。比較した結果、電流値が上側閾値より大きければ大電流モードであると判定し、下側閾値より小さければ、小電流モードであると判定し、両閾値の間であれば普通モードであると判定する。判定結果に応じて、制御ユニット７２から電源ユニット７１に送られる指令が以下のように変化する。

大電流モードと判定された場合には、操作器に加わる過大な操作反力に抗える様、遮断動作中期もしくは遮断動作終期（遮断動作のうちで中盤以降）に駆動力を発生するように電流指令をアクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃに送る。

小電流モードと判定された場合には、極間耐電圧を早めに高められる様、遮断動作初期（遮断動作のうちで中盤以前）の駆動力を発生するように制御ユニット７２から電源ユニット７１に電流指令を送る。普通モードと判定された場合には、上記いずれかの様な特殊な事情の下での遮断ではないと考えられるので、通常の遮断を実現する電流指令を各アクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃに注入する様に、制御ユニット７２から電源ユニット７１に電流パターン指令を送る。

制御ユニット７２からの指令を受け、電源ユニット７１は、各アクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃに対して指令に基づく電流を注入する。

上記の様な操作を行う理由を以下説明する。

初めに通常遮断動作（普通モード）について説明する。図中符号Ｓは遮断部の動作を示しており、普通モードでは、太線Ｓ１に従って投入位置“Ｃ”から遮断位置“Ｏ”へ移動する。遮断部の可動電極６は予め設定された摺動距離Ｗ１まで移動すると時刻ｔ１で電極が開極位置に達する。

Ｉは変流器５１により検出された遮断電流波形であるが、開極後時刻ｔ２で零点を迎えることで、電流が遮断される。Ｖは極間の電圧波形であり、電流が遮断される時刻ｔ２以降に極間に現れる。普通モードにおいて、遮断後も極間の電圧Ｖ１よりも、極間の耐電圧Ｖ２が下回ることはない。即ち、この場合の動作が基準となる。

次に、小電流を遮断する場合（小電流モード）の動作について説明する。この場合、相手端で開放された送電線などの進相負荷遮断が対象となり、電流値は数十〜数百アンペア以下の小電流となる。電流が小さいため遮断は容易であり、開極時刻ｔ１以降に最初に現れる時刻ｔ２の零点で電流は遮断される。

ここで、進相負荷を遮断する場合、負荷側に電源電圧波高値相当の電圧が残留するため、極間には電源電圧の２倍高い電圧が印加される。一方で遮断部極間の耐電圧Ｖ２も時間とともに増大する。即ち、この時には、極間電圧Ｖ１と極間の耐電圧Ｖ２の競争となり、極間電圧Ｖ１が極間耐電圧Ｖ２を上回ってしまうと、極間に絶縁破壊が発生してしまう。

絶縁破壊では過大なサージ性の過電圧を伴うため、極間耐電圧Ｖ２が極間電圧Ｖ１を下回ることは避けなければならない。そこで、小電流モードと判定された場合には、上記の様に高速遮断動作をする様にする。具体的には、複数のアクチュエータ１００ａ、１００ｂ、１００ｃのうち動作初期に駆動力を発生する（即ち、可動電極６の可動方向に対して固定側電極に近い側の）アクチュエータ１００ａに高速に大電流を注入することにより、図９に示す動作特性において普通モードにおける通常の動作特性Ｓ１より速い高速遮断動作Ｓ２で駆動することが可能となる。

即ち、極間の耐電圧をＶ２よりも早く向上させることができる（Ｖ３）。この様に、小電流モードの場合には、進相負荷遮断であると考えられるので、極間の耐電圧がＶ３に沿って変化する様に動作初期の駆動力を高め、常に極間電圧Ｖ１を上回るようにして極間絶縁破壊を回避する。本実施例では操作エネルギーの増加は初期のみに限定されるため必要エネルギーの増大は最小限に抑制することが可能である。

続いて、大電流を遮断する場合（大電流モード）の動作について説明する。図９に短絡電流などの大電流を遮断する場合の遮断現象を時系列に示す。遮断部の動作特性をＳ、遮断電流をＩで示している。本実施例における遮断部は、図示を省略するが、遮断アークに消孤性ガスを吹き付けるためのパッファシリンダと固定ピストンからなるガス圧縮機構を備えている。ここではガス圧縮機構の圧力をＰで示す。

動作特性Ｓ１、吹き付け圧力Ｐ１は普通モードまたは小電流モードにおける特性を示している。これらのモード下においては、圧力上昇Ｐ１は比較的低く、動作特性に及ぼす影響は小さい。この時は図９、図１０におけるＳ１やＳ２（意図的に高速遮断にした場合）の様になる。

一方大電流遮断時にも同様に操作しようとすると、遮断電流はＩ４と大きいため、遮断動作特性はＳ４、吹き付け圧力はＰ４で示す様な波形となってしまう。なぜなら大電流遮断時にはアークエネルギーにより圧力上昇が一層大きくなるため、圧縮機構で発生する圧力が操作器に加わる過大な操作反力として作用してしまう。この結果、操作反力が大きくなり、動作特性にＳ４に示す様に可動側電極４の動作に停滞が生じ、場合によっては動作特性Ｓの逆行が発生する。よって、安定な遮断性能を確保する上で好ましくない特性となる。

上記の事態を回避するべく、大電流遮断時でも前述の小電流遮断時と同様に電流変流器５１により遮断器の通過電流を監視して操作特性に停滞が生じそうな大電流の場合には、遮断動作中期もしくは遮断動作終期の駆動力を発生アクチュエータ１００ｂ、１００ｃの一方もしくは双方に大電流を注入する様に制御し、動作特性停滞を緩和するように操作エネルギーが遮断部動作の中期以降に追加注入する。

この様な操作により遮断動作はＳ４ではなく、Ｓ５に示すように停滞が緩和され、その結果吹き付け圧力をさらにＰ５のように増大することが可能となる。本実施例では操作エネルギーの増加は中期もしくは終期のみに限定されるため必要エネルギーの増大は最小限に抑制することが可能である。

尚、小電流モードの場合の制御としては上記以外に、逆に初期に駆動力が小さくなるようにアクチュエータ１００ａへの操作エネルギー注入を抑制し、駆動特性をＳ３と遅くすることも可能である。

具体的には、開極時刻ｔ３を零点時刻ｔ２より後に遅らせる。開極時刻ｔ３が最初に迎えることが可能な零点時刻ｔ２より遅れることにより電流は零点ｔ２では遮断されないで遮断零点は次の零点ｔ４に遅れることになる。

制御としては、可動方向に対して固定側電極から近い側のアクチュエータ１００ａの操作力を開極時刻ｔ３が最初に迎えることが可能な零点時刻ｔ２より遅れる関係を満たす様に小さくすればよい。その結果、極間の耐電圧は遮断速度の低下に伴い耐電圧Ｖ５と低下するが、発生する電圧波形もＶ４にシフトするため、最終的に耐電圧Ｖ５が極間電圧Ｖ４を下回ることを回避できる。

この様に、開極時刻と零点時刻との比較を行うために、制御ユニット７２は遮断電流Ｉの大きさを監視するほかに電流零点時刻を算出するために電流の位相を検出する機能を備える様にしている。

また、電流零点の時刻を予想する精度を向上するために同時に図示しない電圧変成器で測定された電圧波形を監視することも更に有効である。代案としてのこうした制御を行う場合、遮断動作を遅らせることのみで目的を達成できるため上記した場合の様に必要以上の電流を流すと言った必要がなく、必要な電力が増加しないと言う利点がある。

本実施例によれば、変流器で検出した電流値に応じてアクチュエータの巻線に供給する電流量を変化させる様に、制御機構を形成しており、効率的な操作が可能になり、トータルの操作エネルギーを軽減できる。即ち、開閉動作や加減速パターンを任意に決定できるので、電流に応じた最小のエネルギーで各種遮断が実現可能となる。

加えて、アクチュエータにおいて減速させるためのブレーキ力を発生することも可能であり、従来の油圧操作器やばね操作器のダッシュポットなどのブレーキ装置を不要にすることもでき、遮断器の小型化が実現できる。

更に、この様な効果を、部品点数の少ない磁力によって操作力を発生させる機構で実現しており、信頼性およびメンテナンス性が向上する。

効率的な操作としては、高速操作を必要とする高電圧遮断責務に対しては動作初期に、大操作力を必要とする大電流遮断時には吹き付け圧力の上昇する遮断終期に集中して操作エネルギーを注入することを一例で紹介しているが、これらは共に用いることが可能であると共に、いずれか一方のみを実現する場合でも効率的な遮断動作は得られることは言うまでもない。

実施例２について図１０を用いて説明する。本実施例では、操作用電源の供給が絶たれたとしても、遮断操作が可能なようにコンデンサや充電器と言った蓄電装置を有する蓄電ユニット７３を備えている。

本明細書で記載される内容の様に、電気エネルギーを用いて電動操作を行う場合には、電源や充電器からの電気供給がなくならない限り操作可能であり、操作機構の位置保持が可能であることから、本実施例の様に構成することで、万が一停電などにより電磁操作機構が位置保持能力を喪失したときでも遮断部の投入位置もしくは遮断位置を継続して保持できるようになる。

上記各実施例では、永久磁石を用いた場合について説明したが、永久磁石の代わりに磁性体を可動子に配置して構成することも可能である。磁性体とは磁石から吸引力を受ける部材を指し、代表的な部材としては鉄やケイ素鋼板などが挙げられる。

上記各実施例では複数の上記アクチュエータを直線状に並べ、個々のアクチュエータとして個々に電流を制御できる様にしている。つまり、遮断動作直前もしくは遮断動作中の遮断器通過電流に関する情報を取得して遮断条件を判定し、遮断条件に合わせた動作特性となるように操作器を駆動することにより、小電流遮断時では極間耐電圧が極間電圧を上回り、大電流遮断時では動作特性に停滞が生じることなく最大の吹き付け圧力を得られる最適な動作特性の制御が実現できる。

上記各実施例では遮断部と操作部のガス区画を別にしており、操作器の駆動は直線シール部６２を介して行っている例であるが、遮断部と操作部を同一ガス区画として、操作部も遮断部と同じ高気圧ＳＦ₆ガスで充填した状態でもよい。

図１に示すように遮断部と操作部のガス区画が別区画の場合は、遮断部は高気圧ＳＦ₆ガスで充填されているが、操作部の操作器ケース６１は外部（大気）と密閉される場合と密閉されない場合も想定され得る。

密閉される場合には、操作器ケース６１内部は大気圧の乾燥空気や窒素、ＳＦ₆ガス等の絶縁性ガスが充填される。操作部が密閉されていると、外部環境の影響を受けにくく、湿度や雨水や昆虫などの混入など性能を低下させる要因を排除できるため、信頼性の高い操作部が提供できる。

しかし、密閉された場合には内部を点検することが困難となる。万が一、操作部で不具合が発生した場合の内部異常要因の検出や、簡単な内部保守点検の実施が困難となる。このような内部点検の容易さを優先させるならば操作器ケース１を密閉させる必要はなく、外部からの影響で信頼性が低下する恐れが出てくる。

なお、上記各実施例においては二つの固定子１４でアクチュエータ１００を構成した例を示しており、これらは同じ電流波形を注入する（大きさ、位相、周波数が同じ）ことを想定しているが、同じ電流波形を注入する固定子の個数が二つに限定されるわけではない。固定子の個数は一つでも遮断器の操作器として駆動可能であり、または三つ以上に個数を増加させることで、個数に比例した推進力を与えることも可能である。

１ 密閉金属容器
２ 絶縁支持スペーサ
３ 固定側電極
４ 可動側電極
５ ノズル
６ 可動電極
７ 絶縁支持筒
８ 高電圧導体
１１ 第一の磁極
１２ 第二の磁極
１３ 磁性体
１４ 固定子
２１ 永久磁石
２２ 磁石固定部材
２３ 可動子
２４ 可動子連結部品
３０ 固定板
３１ スペーサ
４１ 巻線
５１ 変流器
６１ 操作器ケース
６２ 直線シール部
７１ 電源ユニット
７２ 制御ユニット
７３ 蓄電ユニット
８１ 絶縁ロッド
１００ アクチュエータ

Claims (8)

1. 絶縁性ガスが封入される密閉タンクと、
   該密閉タンク内に配置される固定接触子と、該固定接触子に対して接触及び開離する可動接触子と、
   前記固定接触子及び前記可動接触子に電気的に接続される主回路導体と、
   前記可動接触子の動作軸方向に永久磁石または磁性体をＮ極及びＳ極を交互に反転させつつ結合して構成する可動子と、該可動子のＮ極及びＳ極に対向して配置されるとともに巻線を有する磁極を有する操作器と、
   前記主回路導体を流れる電流を検出する電流検出器と、
   該電流検出器で検出した電流値に応じて前記磁極の巻線に供給される電流量を変化させる制御機構を有することを特徴とする遮断器。
2. 請求項１に記載の遮断器であって、
   前記操作器は、前記可動接触子の動作方向に複数並んで配置され、前記検出した電流値に応じて各操作器における前記巻線には、前記制御機構から各々異なる大きさの電流及び異なる位相の電流の少なくとも一方が供給されることを特徴とする遮断器。
3. 請求項２に記載の遮断器であって、
   前記操作器は、前記可動接触子の動作方向に三の倍数個並んで配置され、各操作器における前記巻線には、Ｕ、Ｖ、Ｗのいずれかの相の電流が供給されることを特徴とする遮断器。
4. 請求項３に記載の遮断器であって、
   前記密閉タンクの表面に絶縁性ガスを封止した状態で設けられる密封端子を三の倍数個備え、
   前記三の倍数個並んで配置される操作器の前記各巻線は、それぞれ異なる前記密封端子に接続され、該各密封端子は、各々前記制御機構に接続されることを特徴とする遮断器。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の遮断器であって、
   前記制御機構は、前記電流検出器からの電流値が入力される制御ユニットと、前記巻線に対して電流を供給する電源ユニットを備え、
   前記制御ユニットは前記電源ユニットに対して、前記巻線に供給される電流パターン指令を出力することを特徴とする遮断器。
6. 請求項５に記載の遮断器であって、
   前記電源ユニットは、更に蓄電ユニットに接続されていることを特徴とする遮断器。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の遮断器であって、
   前記制御機構は、更に前記主回路導体に流れる電流の位相を検出する機能を有することを特徴とする遮断器。
8. 絶縁性ガスが封入される密閉タンクと、
   該密閉タンク内に配置される固定接触子と、該固定接触子に対して接触及び開離する可動接触子と、
   前記固定接触子及び前記可動接触子に電気的に接続される主回路導体と、
   電流が供給される巻線を有し、該巻線による磁力によって操作力を発生させて、前記可動接触子に操作力を与える操作器と、
   前記主回路導体を流れる電流を検出する電流検出器を有する遮断器の操作方法であって、
   前記電流検出器が検出した電流値が閾値より小さい場合には、遮断動作のうちで前記可動接触子の開極時刻を最初に迎えることが可能な零点時刻より遅くすることを特徴とする遮断器の操作方法。

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