JPH05298965A - 抵抗接点付遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造の小型・簡略化を実現可能であり、しか
も、抵抗接点の絶縁破壊電圧を低く抑制して、絶縁強調
及び抵抗接点の先行時間を十分に確保可能であるよう
な、優れた抵抗接点付遮断器を提供する。 【構成】 直列接続された抵抗体９を有する抵抗接点
を、遮断部接点と並列に接続し、投入動作時には遮断部
接点に先行して抵抗接点を投入するように構成する。抵
抗接点が、対向配置された第１及び第２の電極６，１３
を備える。第１及び第２の電極６，１３の対向端部が、
ほぼ半球形状のベース部分を備え、且つ、この半球形状
のベース部分における最短ギャップ部に、閉路状態での
接触部として、一方に突起６ａが、他方に窪み１３ａが
設けられ、窪みに突起を嵌め込む形で接触可能に構成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、遮断部接点を投入する
前に、抵抗接点を投入し、遮断部接点の両端にサージ電
圧抑制用の抵抗体を接続するように構成された抵抗接点
付遮断器に係り、特に、抵抗接点の構成の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電力用の遮断器は、一般に、遮断部接点
として主接点とアーク接点とを備えている。そして、通
常の負荷電流については主接点を通過させると共に、電
流の遮断投入動作に伴なって発生し、アークを発生させ
て電極を損耗させるような過度のサージ電圧については
アーク接点にて処理し、主接点の損耗を防止するように
構成されている。このような構成は、高電圧の遮断器に
おいて有効である。

【０００３】一方、超高電圧以上の遮断器では、遮断投
入動作に伴なって発生するサージ電圧は極めて高い値と
なるため、特に、投入時に発生する過度のサージ電圧を
十分に抑制するために、アーク接点に先行して抵抗接点
を投入し、一旦抵抗体を経由して外部回路を接続するこ
とで、サージ電圧を抑制するように構成されることが多
い。このような抵抗接点付遮断器は、一般的に、図５に
示すように、ユニット構成されている。

【０００４】すなわち、図５に示す抵抗接点付遮断器に
おいては、タンク２１内に、遮断部ユニット２２と、抵
抗接点部ユニット２３とが併設して配置されている。両
ユニット２２，２３の一方の端部（固定側電極）間は、
支持絶縁物２４を介し、電気的に絶縁された状態で固定
されていると共に、両者の間には、抵抗体２５が、導体
２６によって接続されている。また、両ユニット２２，
２３の他方の端部（可動側電極）間は、リンク機構２７
を介して機械的に連結されており、タンク２１外部に設
けられた操作器２８によって一括して駆動されるように
なっている。また、図示していないが、リンク機構２７
を設けずに、各ユニット２２，２３に対応する専用の操
作器を個別に設ける場合もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の抵抗接点付遮断器には、次のような欠点が
存在している。すなわち、遮断部ユニット２２と抵抗接
点部ユニット２３を個別に設けていることから、遮断器
全体が大型化してしまう欠点がある。また、抵抗接点部
ユニット２３を駆動するために、図５に示すように、遮
断部ユニット２２との間にリンク機構２７を設けて、遮
断部ユニット２２側から駆動力を得るように構成した
り、あるいは、専用の操作器を個別に設けた場合には、
構造が複雑化し、設計、組み立ての両面で改善の余地が
大いにある。

【０００６】これに対して、遮断部と抵抗接点部を個別
のユニットとせずに、遮断部の固定側及び可動側にそれ
ぞれ抵抗接点部の固定側及び可動側を直接取り付けて、
遮断部と抵抗接点部の固定側と可動側をそれぞれ一体化
する方法が考えられる。このようにして遮断部に抵抗接
点部を直接組み込む構成とした場合、遮断部と抵抗接点
部を個別のユニットとした場合に比べて、遮断器全体の
構成を小型・簡略化することが可能である。

【０００７】一方、このように、遮断部に抵抗接点部を
直接組み込む構成とした場合、設計上重要となる点は、
投入動作時に遮断部のアーク接点を投入する前に、抵抗
体の挿入時間分だけ先に抵抗接点を投入するように構成
すること、及び、遮断動作時に遮断部と投入接点との間
で放電が生じないように絶縁強調を図ることである。こ
のうち、後者の絶縁強調策としては、抵抗接点を構成す
る電極の対向端部の外形をある程度の曲率を有する半球
形状として、その部分の電界を緩和することで、ほぼ改
善することができる。しかしながら、このように、抵抗
接点電極を完全な半球形状にしてしまうと、遮断部のア
ーク接点と同じ程度に抵抗接点の絶縁破壊電圧が高くな
ってしまい、投入動作時において、アーク接点に対して
十分な時間だけ先行させて抵抗接点を投入することがで
きなくなってしまうという問題を生じる。

【０００８】本発明は、上記のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、遮
断部に抵抗接点部を直接組み込むことにより、構造の小
型・簡略化を実現可能であり、しかも、抵抗接点の絶縁
破壊電圧を低く抑制して、絶縁強調及び抵抗接点の先行
時間を十分に確保可能であるような、優れた抵抗接点付
遮断器を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による抵抗接点付
遮断器は、直列接続された抵抗体を有する抵抗接点を、
遮断部接点と並列に接続し、投入動作時には遮断部接点
に先行して抵抗接点を投入するように構成した抵抗接点
付遮断器において、前記抵抗接点が、対向配置された第
１及び第２の電極を備え、この第１及び第２の電極の対
向端部が、ほぼ半球形状のベース部分を備え、且つ、こ
の半球形状のベース部分における最短ギャップ部に、閉
路状態での接触部として、一方に突起が、他方に窪みが
設けられ、窪みに突起を嵌め込む形で接触可能に構成さ
れたことを特徴としている。また、抵抗接点電極端部に
設ける突起と窪みの大きさは、電極端部のベース部分で
ある半球形状部分に比べて十分に小さくされることが望
ましい。

【００１０】

【作用】以上のような構成は、前述した従来技術におけ
る、抵抗接点を構成する電極の形状を原因とする欠点に
着目して提案されたものである。すなわち、遮断部に抵
抗接点部を直接組み込んでなる前述の従来技術において
は、抵抗接点電極の対向端部の外形を完全な半球形状に
することにより、投入動作時のアーク接点に対する抵抗
体の挿入時間が不足し、その結果抵抗接点の絶縁破壊電
圧が低減する点のみが問題となっていた。本発明は、特
にこの点に着目し、抵抗接点電極の対向端部の外形を若
干変更することにより、遮断部と抵抗接点との間の絶縁
破壊電圧を低減させることなく、抵抗接点の絶縁破壊電
圧を低減させることを試みたものである。

【００１１】ところで、このように、抵抗接点電極の対
向端部の外形を変更して抵抗接点の絶縁破壊電圧を低減
させる場合、まず考えられる変更は、電極の半球形状端
部の最短ギャップ部に、両側共に突起を設けてこの部分
の電界を高くすることである。しかしながら、抵抗接点
は、通常数ｍ／秒の高速で衝突するように設計されるた
め、両側の電極端部に突起を設けた場合には、数回の開
閉動作によって突起が簡単に潰れてしまい、結局設計通
りの投入特性を得ることが困難である。

【００１２】これに対して、本発明では、前述のよう
に、抵抗接点の一方の電極端部に突起を設けると共に、
抵抗接点の他方の電極端部に窪みを設け、窪みに突起を
嵌め込むように構成することにより、絶縁破壊電圧を低
減させながら、しかも、抵抗接点の投入動作時に突起に
加わる衝撃を極めて小さくできる。特に、突起と窪みの
表面形状を適合させることにより、これらの接触部、す
なわち、投入動作時の衝撃力を受ける部分が、点ではな
く、同心円状の面となるため、この接触面全体によって
衝撃力をかなり分散して受けることができ、抵抗接点の
損耗を極力抑制することができる。

【００１３】一方、絶縁強調の面から考慮した場合、本
発明では、抵抗接点の電極端部のベース部分については
これを半球形状としており、この半球形状のベース部分
には、一般的に、電界面で余裕を有する程度の十分な径
寸法が持たせられるため、遮断部との間で絶縁破壊に至
る可能性はほとんどないと考えられる。

【００１４】また、突起と窪みの大きさを、電極端部の
ベース部分である半球形状部分に比べて十分に小さくし
た場合には、開極状態及び投入動作初期では、抵抗接点
の絶縁破壊電圧の低減に対する、抵抗接点の突起及び窪
みの効果は小さく、完全に半球形状とした場合とほぼ同
様である。これに対して、投入動作後期においては、突
起及び窪みの効果が次第に大きくなり、完全に半球形状
とした場合に比べて、格段に低い電圧で絶縁破壊が生
じ、抵抗接点が電気的に閉じられる。逆に言えば、抵抗
接点は、比較的大きなギャップの状態で電気的に投入状
態となるため、比較的長い抵抗挿入時間を得ることが可
能となる。

【００１５】図４は、このような投入動作時の絶縁破壊
電圧を示す特性図であり、突起と窪みを有する電極から
なる抵抗接点（本発明）と、完全に半球形状の電極から
なる抵抗接点（従来技術）、及び遮断部アーク接点の絶
縁破壊電圧を、それぞれ、実線、破線、及び一点鎖線で
示している。この図４からわかるように、本発明の抵抗
接点は、開極初期においては、完全に半球形状の抵抗接
点とほぼ同じ絶縁破壊電圧を示しているが、投入途中か
ら急速に破壊電圧が低下し始める。この図４に示すよう
に、投入動作時に遮断器に印加される電圧をＶｂとする
と、抵抗挿入時間は、完全に半球形状の抵抗接点ではＳ
₂ からＳ₃ までのストローク時間であるが、本発明の抵
抗接点では、Ｓ₁ からＳ₃ までのストローク時間とな
り、抵抗挿入時間をかなり引き延ばすことができる。

【００１６】

【実施例】以下には、本発明による抵抗接点付遮断器の
一実施例を、図１乃至図３を参照して説明する。この場
合、図１は、本発明をパッファ形の抵抗接点付遮断器に
適用してなる一実施例を示す構成図、図２及び図３は、
図１の抵抗接点を示す拡大断面図であり、図２は開極状
態、図３は閉極状態である。

【００１７】図１に示す抵抗接点付遮断器においては、
タンク１内の軸方向両側に、固定部２と可動部３が対向
して配置されている。固定部２は、遮断部を構成する円
筒状の主接点固定側電極４及びその中央部に配設された
棒状のアーク接点固定側電極５と、これらに隣接して配
置された抵抗接点固定側電極６とを備えている。抵抗接
点固定側電極６は、コイルバネ７を備えており、図示し
ていない開極状態においては、このコイルバネ７によっ
て、主接点固定側電極４及びアーク接点固定側電極５よ
りも、可動部３側に大きく突出するように構成されてい
る。

【００１８】また、主接点固定側電極４及びアーク接点
固定側電極５と、抵抗接点固定側電極６との間は、支持
絶縁物８によって電気的に絶縁された状態で機械的に固
定されている。そして、主接点固定側電極４及びアーク
接点固定側電極５と、抵抗接点固定側電極６との間に
は、抵抗体９が、導体１０によって電気的に接続されて
いる。言い換えれば、固定部２側において、遮断部と抵
抗接点との間は、抵抗体９を介して電気的に接続される
と共に、支持絶縁物８を介して機械的に固定されてい
る。

【００１９】一方、可動部３は、遮断部を構成する円筒
状の主接点可動側電極１１及びその中央部に配設された
同様に円筒状のアーク接点可動側電極１２と、これらに
隣接して配置された抵抗接点可動側電極１３とを備えて
いる。この場合、主接点可動側電極１１及びアーク接点
可動側電極１２は、前述した主接点固定側電極４及びア
ーク接点固定側電極５と対向して配置され、抵抗接点可
動側電極１３は、抵抗接点固定側電極６と対向して配置
されている。また、抵抗接点可動側電極１３は、主接点
可動側電極１１のフランジの延設部に設けられており、
従って、可動部３側において、遮断部と抵抗接点との間
は、電気的に接続されると共に、機械的に固定されてい
る。そして、抵抗接点可動側電極１３は、ダンパー１４
を備えており、投入動作時に発生する衝撃力を吸収する
ように構成されている。

【００２０】さらに、抵抗接点固定側電極６と抵抗接点
可動側電極１３との間のストロークは、図示していない
が、遮断部のストロークの６０％程度とされており、残
りのストロークは、抵抗接点固定側電極６に設けられた
前述のコイルバネ７によって吸収されるようになってい
る。また、抵抗接点固定側電極６及び抵抗接点可動側電
極１３は、共に、ほぼ半球形状のベース部分を備えてお
り、この半球形状のベース部分における最短ギャップ部
に、閉路状態での接触部として、抵抗接点固定側電極６
に突起６ａが、抵抗接点可動側電極１３に窪み１３ａが
設けられている。そして、これらの突起６ａ及び窪み１
３ａの寸法形状は、その接触面が広くなるように適合さ
れている。

【００２１】なお、図中１５は、可動部３を一括して駆
動するための操作器、１６は、操作器１５の駆動力を可
動部３に伝える操作ロッド、１７は、操作ロッド１６の
周囲に固定されたパッファシリンダ、１８は、パッファ
シリンダ１７内に挿入され、パッファ室１９を構成する
パッファピストンである。この場合、パッファピストン
１８は、タンク１内に固定されている。周知のように、
パッファ室１９は、可動部３の駆動に伴なうパッファシ
リンダ１７の移動により、圧縮され、圧縮ガスを、アー
ク接点［５，１２］に生じるアークに吹き付け、消弧を
行うように構成されている。

【００２２】以上のような構成を有する本実施例の抵抗
接点付遮断器の作用は、次の通りである。まず、投入動
作時においては、操作器１５によって、可動部３が投入
方向である固定部２側へ移動し始める。すなわち、主接
点可動側電極１１、アーク接点可動側電極１２、及び抵
抗接点可動側電極１３が、共に、固定部２側へ移動を開
始する。

【００２３】ストローク全体の５０％程度移動した時点
では、遮断部の主接点［４，１１］、アーク接点［５，
１２］共に、絶縁破壊電圧はかなり高いが、抵抗接点
［６，１３］の絶縁破壊電圧はかなり低くなっている。
これは、抵抗接点［６，１３］の初期のギャップが狭い
ことに加えて、その両電極６，１３に設けた突起６ａ及
び窪み１３ａの効果による。そして、このように、抵抗
接点［６，１３］の絶縁破壊電圧がかなり低くなった時
点で遮断器に印加されている電圧が、抵抗接点［６，１
３］の絶縁破壊電圧よりも高ければ、抵抗接点［６，１
３］は電気的に閉じられ、固定部２側に設けられた抵抗
体９に電流が流れて、サージ電圧を抑制することができ
る。

【００２４】さらに、可動部３が移動を続けると、抵抗
接点［６，１３］の初期ギャップ分だけ移動した時点
で、抵抗接点［６，１３］が機械的に接触し、それ以
降、可動部３は、抵抗接点固定側電極６のコイルバネ７
を押し縮めながら、最終投入位置まで移動し続ける。こ
の間に、遮断部側では、アーク接点［５，１２］、主接
点［４，１１］が順次閉じていく。抵抗接点［６，１
３］が閉じてからアーク接点［５，１２］が閉じるまで
の時間が抵抗挿入時間になるため、この時間が、一定以
上になることがサージ抑制のための必要条件となる。本
実施例の構成においては、抵抗接点［６，１３］の初期
ギャップ寸法と、その両電極６，１３の突起６ａ及び窪
み１３ａの寸法形状とを適宜調節することによって、以
上のような十分な抵抗挿入時間を得ることができる。

【００２５】次に、遮断動作時においては、操作器１５
によって、可動部３が遮断方向である操作器１５側へ急
速に移動すると共に、パッファシリンダ１７の移動に伴
ない、パッファ室１９が圧縮される。すなわち、主接点
可動側電極１１及びアーク接点可動側電極１２が、主接
点固定側電極４及びアーク接点固定側電極５から開離
し、ギャップを急速に延ばす形で移動する。同時に、抵
抗接点可動側電極１３も、抵抗接点固定側電極６から開
離し、ギャップを急速に延ばす形で移動する。この場
合、抵抗接点可動側電極１３の押圧を解かれた抵抗接点
固定側電極６は、圧縮状態にあったコイルバネ７の復元
（伸長）によって可動部３側への移動を開始するが、こ
のコイルバネ７を、その復元による抵抗接点固定側電極
６の移動速度が、可動部３の移動速度に比べて遥かに遅
くなるように設定することにより、抵抗接点可動側電極
１３が抵抗接点固定側電極６から十分に開離した時点
で、抵抗接点固定側電極６を、投入状態とほぼ同じ位置
に止めておくことができる。

【００２６】従って、パッファ室１９からのガス吹き付
けにより、アーク接点［５，１２］で電流遮断が行われ
る時点では、抵抗接点［６，１３］のギャップは、図１
に示すように、ほぼ遮断部のストロークと同程度に十分
開いており、抵抗接点［６，１３］で絶縁破壊が生じる
可能性は極めて低い。また、抵抗接点［６，１３］の両
電極６，１３のほぼ半球形状のベース部分には、一般的
に、電界面で余裕を有する程度の十分な径寸法が持たせ
られるため、遮断部と抵抗接点との間で絶縁破壊に至る
可能性はほとんどない。そして、遮断が完全に終了し、
全ての部分の絶縁が完全に回復する頃に、ようやく投入
接点固定側電極６のコイルバネ７が伸びて、抵抗接点の
初期状態（開極状態）に戻る。

【００２７】以上のように、本実施例においては、抵抗
接点の両電極６，１３に突起６ａ及び窪み１３ａを設け
ることで、投入動作時に、抵抗接点の絶縁破壊電圧のみ
を低減させて、抵抗挿入時間を長くすることができる。
抵抗接点の両電極６，１３のベース部分は、電界面で十
分な寸法を有するほぼ半球形状とされているため、その
他の絶縁特性に悪影響を及ぼす問題はない。従って、本
実施例においては、遮断部に抵抗接点部を直接組み込む
ことにより、構造の小型・簡略化を実現しながら、しか
も、絶縁強調及び抵抗接点の先行時間を十分に確保する
ことができる。

【００２８】また、抵抗接点の接触部を、突起６ａ及び
窪み１３ａの組み合わせとし、その表面形状を適合させ
ていることから、投入動作時の衝撃力を、点ではなく、
同心円状の面によって分散して受けることができるた
め、抵抗接点の損耗を極力抑制することができる。さら
に、実際の遮断器組み立てにおいては、抵抗接点を正確
に一直線上に配置することが極めて重要であるが、本実
施例では、抵抗接点の両電極６，１３に突起６ａ及び窪
み１３ａを設けているため、突起６ａを窪み１３ａに嵌
め込むことにより、抵抗接点を比較的容易に一直線上に
配置できるという利点もある。

【００２９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、前記実施例とは逆に、抵抗接点固
定側電極６に窪みを、抵抗接点可動側電極７に突起を設
ける構成も同様に可能である。また、本発明は、両側の
電極を相対的に移動させるダブルモーション型の遮断器
にも同様に適用可能であり、さらに、パッファ型以外の
各種の遮断器にも同様に適用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば遮
断部に抵抗接点部を直接組み込み、抵抗接点を構成する
両側の電極の一方に突起を、他方に窪みを設けることに
より、構造の小型・簡略化を実現可能であり、しかも、
抵抗接点の絶縁破壊電圧を低く抑制して、絶縁強調及び
抵抗接点の先行時間を十分に確保可能であるような、優
れた抵抗接点付遮断器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をパッファ形の抵抗接点付遮断器に適用
してなる一実施例を示す構成図。

【図２】図１の抵抗接点の開極状態を示す拡大断面図。

【図３】図１の抵抗接点の閉極状態を示す拡大断面図。

【図４】本発明による抵抗接点付遮断器の投入動作時の
絶縁破壊電圧を示す特性図。

【図５】従来の抵抗接点付遮断器の一例を示す構成図。

【符号の説明】

１…タンク ２…固定部 ３…可動部 ４…主接点固定側電極 ５…アーク接点固定側電極 ６…抵抗接点固定側電極 ６ａ…突起 ７…コイルバネ ８…支持絶縁物 ９…抵抗体 １０…導体 １１…主接点可動側電極 １２…アーク接点可動側電極 １３…抵抗接点可動側電極 １３ａ…窪み １４…ダンパー １５…操作器 １６…操作ロッド １７…パッファシリンダ １８…パッファピストン １９…パッファ室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列接続された抵抗体を有する抵抗接点
   を、遮断部接点と並列に接続し、投入動作時には遮断部
   接点に先行して抵抗接点を投入するように構成した抵抗
   接点付遮断器において、 前記抵抗接点が、対向配置された第１及び第２の電極を
   備え、この第１及び第２の電極の対向端部が、ほぼ半球
   形状のベース部分を備え、且つ、この半球形状のベース
   部分における最短ギャップ部に、閉路状態での接触部と
   して、一方に突起が、他方に窪みが設けられ、窪みに突
   起を嵌め込む形で接触可能に構成されたことを特徴とす
   る抵抗接点付遮断器。