Separable way of opening and closing of the vacuum valve

【発明の詳細な説明】 【０００１】 本発明は、電気開閉器の分野に関し、互いに相対的に移動可能である２つの開閉接触子を備え、遮断能力を開閉部の開離の時間的経過の制御によって改善する真空バルブの運転に適用される。 【０００２】 固有の開閉素子として真空バルブを含む電気開閉器においては、電流供給導体を介して電気的に外部へ導かれる可動開閉接触子を移動するために、投入時には接触子圧縮ばねを介して可動開閉接触子に作用し遮断時には或る加速度で進行した後に可動開閉接触子を突発的に連行する操作ロッドが設けられている。 半径方向磁界形接触子または軸方向磁界形接触子を備えたそのような真空バルブにおいてこの真空バルブが固有の高い遮断能力を保証するために、可動開閉接触子を、
接触子分離の直後の遅くも１．３ｍｓ後に開閉部を少なくとも１ｍｍほど開くように制御すること、すなわち可動開閉接触子に高い初期加速度を与えることが知られている。 半径方向磁界形接触子においては、０．８ｍｓ後に２ｍ／ｓの接触子分離速度が達成される場合には良好であることが判明している。 開閉部の開離の時間的経過を制御するこの公知の方式において、可動開閉接触子の分離速度は、高い初期加速度段階および全接触子ストロークの達成時の強い制動を除いて、
接触子ストローク全体に亘ってほぼ一定である（西独特許第３８１５８０５号明細書）。 さらに、接触子ストロークが真空バルブの特殊構造によって「機能段階」と呼ばれる３つの部分（開閉ストローク、絶縁ストロークの第１段階、絶縁ストロークの第２段階）に分割される高電圧真空開閉器が知られている。 特殊構造とは、各接触子にそれぞれ電位リングを付設し、固定開閉接触子に対して真空バルブのハウジングを軸方向に移動し得ることにある。 この手段は、可動開閉接触子の開放位置で両開閉接触子が各電位リングの電界内に存在し、それによって定められた接触子間隔の際に真空バルブの絶縁性能が改善されるように作用する（
西独特許出願公開第１９５１９０７８号明細書）。 【０００３】 本発明の課題は、少なくとも１２ｋＶの運転電圧用として設計されハウジング内で互いに相対的に移動可能であり電流供給導体を介して電気的に外部へ導かれる２つの可動開閉接触子を備えた真空バルブの開閉部の開離方法（西独特許第３
８１５８０５号明細書）から出発し、遮断特性の時間的経過に適切な工夫を施すことによって遮断能力をさらに改善することにある。 【０００４】 この課題を達成するために本発明によれば、２つの開閉接触子が、電流消弧に役立つ分離動作の第１段階において第１の速度で予め定められた最終間隔の約１
／４〜１／２の接触子間隔へもたらされ、電圧絶縁に役立つ分離動作の第２段階において第２の速度で予め定められた最終間隔へもたらされ、第１の速度が第２
の速度より速い。 第１の速度は第２の速度の少なくとも３倍であると好ましい。 【０００５】 この開閉部開離方法では、遮断過程が、速い開閉速度の第１部分と遅い開閉速度の第２部分とを時間的に連続させることによって、時間的に「電流消弧つまり消弧ストローク」及び「電圧絶縁つまり絶縁ストローク」の機能に分割される。
消弧ストロークは、開閉アークが２〜１５ｍｓという時間内の次の電流ゼロ点の時に確実に消弧するように選択される。 続いて開閉部は絶縁的に必要な開閉接触子間隔にまで開かれる。 この方法は、一方では遮断能力が遮断速度の増大とともに増大し、他方では半径方向磁界形接触子でも軸方向磁界形接触子でも開閉ストローク（消弧ストローク）が小さければ小さいほど遮断能力が向上するという認識に基づいている。 その場合、開閉ストロークの下限値は開閉部の必要な絶縁耐力によって与えられる。 さらに本発明は、開閉過程の際、通常の接触子材料（特にＣｕＣｒ）の絶縁回復すなわち冷却状態で与えられる耐電圧性の再達成がμｓ
以内に行われるという認識を考慮している。 その場合、中電圧（≦３６ｋＶ）真空バルブに対しては、すでに２ｍｍの接触子ストローク（電流ゼロ点通過後）で最大回復電圧（≧６０ｋＶ）以上の絶縁耐力が達成されている。 従って、開閉部の絶縁回復は電流ゼロ点通過後に回復電圧の上昇より早く生じる。 そのため、消弧ストロークにおいて、絶縁耐力はそれぞれの電圧範囲に属する過渡的回復電圧より常に大きい。 系統条件への、特に雷撃時の耐電圧性への開閉部の絶縁耐力の整合は、引続いて大幅に減少された速度の接触子ストロークをより一層増大させることによって達成される。 【０００６】 開閉過程を、異なったストローク速度および通常は異なったストローク長さを持つ消弧ストロークと絶縁ストロークとに時間的に分割することは、中電圧範囲（＜５６ｋＶ）の真空バルブと高電圧範囲（＞５６ｋＶ）の真空バルブとでは異なるように選定できる。 半径方向磁界形接触子または軸方向磁界形接触子を備え１２〜３６ｋＶの運転電圧用として設計された真空バルブでは、第１の速度は約０．５〜２ｍ／ｓであり、第２の速度は約０．１〜０．３ｍ／ｓであるのが良い。 その場合、消弧ストロークは約３〜５ｍｍであり、接触子ストローク全体は約８〜２０ｍｍである。 【０００７】 軸方向磁界形接触子を装備し、５２ｋＶ以上の運転電圧、例えば７２ｋＶの運転電圧用として設計される真空バルブの場合、第１の速度は約１〜３ｍ／ｓであり、第２の速度は約０．１〜０．３ｍ／ｓであるのが良い。 その場合、消弧ストロークは約２０ｍｍであり、接触子ストローク全体は約４０〜６０ｍｍである。 【０００８】 開閉部の開離時の両速度は種々に達成される。 例えば、従来普通に使用されている操作機構に制動素子を付加することができる。 そのための一実施例が図２に示されている。 しかし、操作機構を板カムによって構成し、可動開閉接触子が板カムによって強制制御されるようにすることもできる。 このような制御は西独特許出願公開第２７０２９６２号明細書の図１及び図２に原理的に開示されている。 両速度を実現するための特に好ましい可能性は本発明の実施態様において、２
つの開閉接触子が互いに逆向きに移動され、一方の開閉接触子は分離動作の第１
段階中にのみ第１の速度で移動され、他方の開閉接触子は第２段階中にのみ又は第１段階中及び第２段階中に第２の速度で移動される。 中電圧用の真空バルブでは、急速に移動される開閉接触子は２〜５ｍｍのストロークのみを進行し、緩速に移動される開閉接触子は約６〜１５ｍｍのさらなるストロークまたは約８〜２
０ｍｍの全ストロークを進行することを必要とする。 高電圧用の真空バルブでは、急速に移動される開閉接触子は約１０〜２０ｍｍの消弧ストロークのみを進行し、緩速に移動される開閉接触子はさらに２０〜４０ｍｍのストロークを進行することを必要とし、それにより３０〜６０ｍｍの全ストロークが生じる。 逆向きに移動される２つの開閉接触子を備えた真空バルブは米国特許４９０１２５１号明細書でも知られている。 【０００９】 本発明の方法を図１を参照して説明する。 図１において、開閉接触子の開閉ストロークが時間に関して示されている。 【００１０】 開閉部の開離は、異なる傾斜を持つ直線として示されている２つの線分Ｓ１，
Ｓ２で行われる。 線分Ｓ１は、消弧ストロークＬｈが時間ｔ１の後に達成されることを示している。 ここで、時間ｔ１は、例えば開閉接触子の分離速度を１ｍ／
ｓとしかつ消弧ストロークを５ｍｍとしたとき、５ｍｓである。 線分Ｓ２は、最終ストロークＥｈが時間ｔ１＋ｔ２の後に達成されることを示している。 ここで、時間ｔ１＋ｔ２は、例えば分離速度を０．２ｍ／ｓとしかつ最終ストロークを２０ｍｍとしたとき、約１００ｍｓである。 【００１１】 図２によれば、詳細には示していない構成により真空バルブの可動開閉接触子に結合されている操作ロッド１に遮断ばね２が付設されている。 この遮断ばね２
は台板３に支持され、板４を介して操作ロッド１に作用する。 板４は同時に制動装置の一部を兼ねている。 板４にはさらに壺５とそれに組合わされる制動部６とが付属している。 遮断動作の際、台板３がまず壺４内へ深さＤ１までなんら妨げられることなく移動される。 その深さＤ１は真空バルブの消弧ストロークに相当している。 そこで板４は圧縮可能に構成された制動部６に当接する。 それによって、板４をさらに壺５内へ押し込めようとする速度は減少させられ、真空バルブの最終ストロークに相当する最終深さＤ２に達する。 【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の方法を説明するための図 【図２】 本発明の方法を実施する接触子操作機構の一構成例を示す縦断面図。 【符号の説明】 Ｓ１，Ｓ２ 線分Ｌｈ 消弧ストロークＥｈ 最終ストローク１ 操作ロッド２ 遮断ばね３ 台板４ 板５ 壺６ 制動部Ｄ１ 深さＤ２ 最終深さ