JP5575868B2 - 大電流切換装置 - Google Patents

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前置きに記載されたような大電流切換装置に関する。

高電圧エネルギ供給システムでは、大電流切換装置は、発電機と変圧器の間の電気接続部に組み込まれる。この切換装置は、高い直流電流の送電及び高い短絡電流の遮断を可能にする。このために、この装置は、切換過程の間の高質量の接点部材が実質的な比率で加速される電力スイッチングポイントとともに発電機遮断機として記載された回路安全装置を有している。この目的のために要求されるエネルギは、空間のかなりの量を占める高出力駆動によって発生される。

上述のタイプの大電流切換装置は、スイスのチューリッヒにあるＡＢＢスイス株式会社によって発行された商業用文献「発電機遮断器システムＨＥＣＳ，ＨＥＣ７／８」に記載されている。この大電流切換装置では、発電機遮断器の三相の隔離された遮断器電極は、電極枠に配置される。これらの遮断器電極の各々は、少なくとも電力スイッチングポイントを格納するだけでなく断路器、接地電極及び始動スイッチと言うような追加の切換部品を格納するとともに、計器用変圧器や避雷器のような更なる構成部品を格納する、箱形筐体を構成するような筐体を備える。筐体は、互いに対峙する２つの側壁に、２つの開口部を有し、感電防護された三相発電機ダクトを組み込んだ後、発電機ダクトの三相導体の１つが各々開口部に通される。電極枠の隣に、駆動装置は、相導体の通されている方向を横切るように配置され、リンク機構を介して３つの電力スイッチングポイントとして機能する。

欧州特許第１２８４４９１号明細書は、３つの電力スイッチングポイントが単独の電極枠に直接すなわち感電防護無しで配置された三相発電機遮断器を開示している。駆動装置は、電力スイッチングポイントの下の電極枠に固定され、リンク機構を介して３つのスイッチングポイントすべてに作用する。

欧州特許第１２８４４９１号明細書

「発電機遮断器システムＨＥＣＳ，ＨＥＣ７／８」、ＡＢＢスイス株式会社

特許請求の範囲で特定されるように本発明の目的は、限られた空間的要求によって特徴づけられるともに、構成することが簡単でありかつ管路へ組み込むことが容易である、発電機管路へ組み込むための大電流切換装置を提供することである。

本発明によれば、発電機と変圧器の間に配置された発電機管路に組み込むための大電流切換装置が提供される。この大電流切換装置は、基礎面上に設置され得る電極枠と、電極枠に固定される発電機遮断機の遮断器電極と、電極枠に固定される駆動装置とを有する。遮断器電極は、作動機器とともに設けられ、大電流の導通と遮断のために設計され、発電機管路における高電圧導体の回路パス中の大電流切換装置の組込みの作動機器の電気的に導通される一体化のために軸方向に離れた２つの電流端子とともに、電力スイッチングポイントを取り入れる。駆動装置は、軸を横切る方向に向けられて電極枠の２つの端面のうちの第１の端面に配置される。駆動装置から電力スイッチングポイントまでのリンク機構の送電力は、電極枠の第１の端面を通して作動機器へ送られる。

本発明に係る大電流切換装置が、発電機管路または大電流切換装置に関して横方向の隙間が無いことが求められるように、多相大電流切換装置における個別の遮断器電極は、省スペースデザインで互いに隣接して配置される。遮断器電極は、経済的に効果のある方法において、同様の構造で構成される。

大電流切換装置の実施形態の一つの形において、駆動装置は、電流端子の下方に配置される。したがって、発電機管路への大電流切換装置の組込みの後、駆動装置は、発電機管路の導体の下方に配置される。駆動装置は、基礎面上の追加スペースが必要なく、したがって整備点検のために容易にアクセスできる。

大電流切換装置が、筐体の面に互いに反対側に配置されて発電機管路の高電圧導体が通される２つの開口を有して作動機器の収容のために箱形の筐体を備える場合、駆動装置は、筐体において２つの開口うちの第１の開口よりも下に配置され、リンク機構は、筐体の中に配置された作動機器へ連通する。大電流切換装置及び発電機管路の感電防護デザインのこのような結果、発電機管路が稼動中である間に駆動装置が検査されることが起こり得る。

大電流切換装置の導入及び稼動を容易にするために、筐体の基部の少なくとも一部は、取り外し可能な装置で電極枠に接続され、この部分は、大電流切換装置の設置及び据付開口の開放の後で、基部面から筐体の内部にアクセスすることを許可する据付開口を閉じる。ここで、電極枠と一体化した支持脚は、基礎面と据付開口の間の隙間を増大させるので、据付開口にアクセスすることを容易にする。このとき、増大された隙間は、大電流切換装置が稼動している間に加熱された作動機器に関して冷却の目的で使用されるであろう外気を取り入れることを容易にする。基礎面と筐体の基部の間に供給された外気の冷却効果は、筐体の基部が格子模様に開孔されている部分で、特に増強される。この装置によって、外気は、下から筐体に入り込み、筐体の内部の熱を吸収する。温まった空気は、熱対流の作用によって、頂部カバーに配置された開口部を通して筐体から排出される。

回転の定点を中心に回動するツインアーム反転レバーを２つのプッシュロッドとともに備え、反転レバーの第１のアームに第１のプッシュロッドの第１の端部が連結され、剛体状態で電力スイッチングポイントに下から通された絶縁シャフトへ接続されたレバーに第１のプッシュロッドの第２の端部が連結され、そして、反転レバーの第２のアームに第２のプッシュロッドの第１の端部が連結され、電極枠を介して置き換え可能な方法で軸方向に通されたリンク機構の駆動部品に第２のプッシュロッドの第２の端部が連結される、リンク機構が提供される場合、損傷保護されていてもアクセス容易な、駆動装置から電力スイッチングポイントへ電力の伝達のための装置は、達成される。

電極枠の第１の端面上で、少なくとも１つの追加駆動装置が、筐体に設置された切換装置に非積極的接続で配置され、大電流切換装置の断路器、設置スイッチ、または始動スイッチとして構成される場合、いったん大電流切換装置が発電機管路に組み込まれると、電極枠の２つの端面は、事実上全体として感電防護された発電機管路の下に位置するという理由で、設置及びメンテナンス作業のための追加の基礎面又は追加の空間は、必要ないだろう。

大電流切換装置のための特別な位置において、電極枠の第１の端面と反対側に位置する第２の端面上で、第１の端面の反対側に配置された電極枠の第２の端面で少なくとも１つの追加駆動装置が第２の端面に設けられる場合、効果が得られるだろう。

大電流切換装置の多相構成において、同様の構造を有した遮断器電極の構成に基づいた製造工程及び対応する実装の容易さを考慮すると、電極枠が（相を分離された）単一の遮断器電極だけを有する装置は、しばしばもっとも費用対効果に優れた装置である。

大電流切換装置が受ける要求事項によって、少なくとも２つの遮断器電極を電極枠が実装すると効果があるかもしれない。この場合、単一のリンク機構を介して遮断器電極へ動力を伝える単一の駆動装置は、電極枠の２つの端面のうちの１つに配置される。

本発明に係る大電流切換装置の実施形態の三相形態を示す斜視図。 図１の大電流切換装置の相Ｒに割り当てられた遮断器電極を、ベースカバーの一部を切り欠いて下から見た図。

本発明は、図面を参照して、以下にさらに詳しく説明される。
図１に、発電機電流遮断装置として、特に示された三相大電流切換装置は、相が分離された装置で構成され、発電機回路遮断器ＧＳの本質的には同じデザインの３つの囲まれた遮断器電極Ｒ，Ｓ，Ｔを備える。この装置は、発電機Ｇから高電圧変圧器ＴＲまで延び感電防護された発電機管路ＧＡに組み込まれる。図１において、一般的にに金属管路として構成されてその中心を通る相導体を囲む発電機管路ＧＡの感電防護手段の管路は、相Ｔのみに示される。

発電機回路遮断器の３つの遮断器電極は、事実上同じデザインのものであるので、遮断器電極の一つのみ、この場合は遮断器電極Ｒ、をここでは詳細に説明する。この遮断器電極は、残りの遮断器電極Ｓ，Ｔから隔離されて四角形の金属電極枠１０にしっかりと固定される。図２から見ることができるように、遮断器電極は、軸Ａに沿って作動部品２０に設けられ、電極枠１０に組み込まれた横梁に図２に見られる柱状碍子２１によって固定され、作動部品は大電流の導通及び遮断のために設計される。大電流切換装置が発電機管路ＧＡ内にいったん組み込まれると、この作動部品は、大電流の伝達に適した発電機管路ＧＡの中に導体の区間を形成する。この目的のために、この作動部品には、機械的に駆動され得る、図２に見られる２つの電流端子２３，２４とともに発電機Ｇ及び変圧器ＴＲを含む回路を開閉することのできる電力スイッチングポイント（図示せず）が設けられる。これらの２つの電流端子は、軸方向に互いに離間しており、発電機管路ＧＡ内の高電圧導体の回路における大電流切換装置に組み込まれた作動部品２０の電気伝導の一体化のために設計されている。

作動部品は、一般に薄鋼板で作られた箱形の筐体３０の中に配置され、大電流切換装置の感電防護を確実にする。この筐体は、電極枠１０に固定され、２つの開口部を備えている。これらの開口部は、筐体３０の互いに対峙するように配置された面に直接に形成され、実質的に軸Ａに対して垂直に向けられている。２つの開口部のうちの第１の開口部３２は、正面に向いた面３１に一体的に形成される。この開口部は、変圧器ＴＲに接続され得る発電機管路の中の相Ｒの区間（示されていない）を格納する。２つの開口部のうちのもう１つの開口部（示されていない）は、発電機Ｇに接続され得る発電機管路ＧＡの中の高電圧導体の例示されていない相の区間を格納する。

発電機管路ＧＡ内への大電流切換装置の組込みのときに、電極枠１０の上に支持された遮断器電極Ｒ，Ｓ，Ｔの作動部品２０は、相ごとに筐体３０の中に通される発電機管路ＧＡ内の導体の区画に接続される。感電防護は、相Ｔ用だけが図１に示された金属管路の２つの区画と、例えば溶接によって電気的に導通するように管路の２つの区画に対して接合されて管路の２つの区画とともに一般に空気で満たされる筐体３０と、によって設けられる。

スイッチングポイントの動作のために、変圧器ＴＲに面した電極枠１０の端面１１の開口部３２の下方に配置される機械式駆動装置４０が設けられる。この駆動装置は、リンク機構５０に接続され、このリンク機構５０は図２に示されたように電極枠１０の端面１１を通って作動部品２０へ、つまり電力スイッチングポイントに延びている。リンク機構は、回転の定点５１を中心に配置されたツインアーム反転レバー５２を、２つのプッシュロッド５３，５４とともに設けられている。プッシュロッド５３の一方の端部は、反転レバー５２の一方のアームに連結され、他方の端部は、剛性を有して下から作動部品２０に通されかつ作動部品の電力スイッチングポイントを制御する絶縁シャフト２２に接続されたレバー５５に連結される。プッシュロッド５４の２つの端部の１つは、反転レバー５２の他方のアームに連結され、第２の端部は、軸Ａに平行に変位可能な方法で電極枠１０の端面１１に通されたリンク機構５０の駆動部品５６に連結される。

図２は、一般には金属構造で好ましくは格子配列に孔が開けられて筐体３０の基部を形成するカバープレートによって筐体３０の内部が閉じられていることを示す。これらカバープレートは、電極枠１０の下側に取り外し可能に取り付けられ、遮断器電極Ｒの下側の感電防護を確実にする。

大電流切換装置が稼動中である場合、作動部品２０を組み込み筐体３０内に配置される発電機管路ＧＡの導体の区間は、加熱されるだろう。格子配列の穿孔は、冷たい空気が筐体の内部に下方、すなわち、基礎面ＳＦ及び筐体の底３３の間、から入り、導体を冷却することを確実にする。穿孔されたカバープレートは、取り外し可能に電極枠１０に取り付けられると、これらは、実装空間３４を閉じる。基礎面ＳＦに大電流切換装置を据え付け及び筐体３３の基部のカバープレート又は一部のいくつかを取り外した後、実装空間は、基礎面ＳＦから筐体３０の内部へアクセス可能になる。電極枠１０において一体の支持脚１２は、図１に示すように、実装空間３４へのアクセスを容易にする。

駆動装置４０が開口部３２よりも下に配置され、したがって、感電防護された発電機管路ＧＡよりも下に配置されるので、駆動装置は、基礎面ＳＦの上に追加のスペースを必要とせず、大電流切換装置及び発電機管路ＧＡの感電防護された構成の結果、発電機管路は、発電機管路が稼動している間に点検できる。発電機管路又は大電流切換装置に関して横方向の空間を全く必要としないので、個々の遮断器電極Ｒ，Ｓ，Ｔは、互いに接近して配置できる。個々の遮断器電極は、経済的に効果的な方法において同じ構造で構成される。

図１及び図２は、３つの追加駆動装置４１が電極枠１０の端面１１に配置されていることを示す。これらの各駆動装置４１は、リンク機構（示されていない）によって筐体内に配置された切換装置へ非積極的接続で配置され、大電流切換装置のための断路器、接地スイッチ、又は始動スイッチのように構成され、遮断器電極Ｒの筐体３０内の電力スイッチングポイントに格納された作動部品２０の隣に位置する。大電流切換装置が稼動中である間にこれらの駆動装置は、感電防護された発電機管路ＧＡよりも下に配置されるので、前記駆動装置は、追加の基礎面Ｓを必要とせず、大電流切換装置が稼動中である間に適切なところが点検されまた調整もされる。

大電流切換装置のアクセス性によって、駆動装置４０、または駆動装置４０，４１は発電機Ｇに面した電極枠１０の端面に配置される。

大電流切換装置が駆動装置４０に加えて少なくとも１つの駆動装置４１を備える場合、駆動装置４０は、電極枠１０の２つの端面のうちの一方に配置され、少なくとも１つの駆動装置４１は、この端面の反対側の他方の端面に配置される。

大電流切換装置の多相構成において、電極枠１０が（相分離された）１つの遮断器電極Ｒ，Ｓ，またはＴしか備えていない装置は、一般的にもっとも費用対効果に優れた装置である。遮断器電極及び各々の遮断器電極及びリンク機構にに対応する駆動装置は、構造的に同等なデザインで構成され、費用対効果に優れた方法で、したがって実装と整備を容易にする。

大電流切換装置が受ける要求事項によって、少なくとも２つの遮断器電極Ｒ，Ｓ，Ｔをそなえることが電極枠１０にとって必要に応じて効果的である。大電流切換装置の実施形態のそのような形態において、単一の駆動装置が、電極枠１０の２つの端面のうちの一方、例えば端面１１、に設けられ、その駆動装置は、少なくとも２つの遮断器電極に一つのリンク機構を介して動力を伝える。

特定の用途のために、大電流切換装置は、感電防護なしに構成される。本発明に係る大電流切換装置の実施形態のこの形態でさえ、この装置において、駆動装置が発電機管路の直下に配置されるので発電機管路に組み込んだ後で駆動装置のために追加の基礎面は必要ない。

Ａ…軸、Ｇ…発電機、ＧＡ…発電機管路、ＧＳ…発電機回路遮断器、Ｒ，Ｓ，Ｔ…電流の相、電流相に対応する遮断器電極、ＳＦ…基礎面、ＴＲ…変圧器、１０…電極枠、１１…端面、１２…支持脚、２０…作動部品、２１…柱状碍子、２２…絶縁シャフト、２３，２４…電流端子、３０…筐体、３１…筐体の正面、３２…筐体開口部、３３…筐体の基部、３４…実装空間、４０…駆動装置、４１…追加駆動装置、５０…リンク機構、５１…回転の定点、５２…ツインアーム反転レバー、５３，５４…プッシュロッド、５５…レバー、５６…駆動部品。

Claims (12)

1. 発電機（Ｇ）と変圧器（ＴＲ）との間に配置される発電機管路（ＧＡ）に組み込まれる大電流切換装置であって、基礎面（ＳＦ）上に設置される電極枠（１０）と、遮断器電極（Ｒ，Ｓ，Ｔ）を有し、前記電極枠に装着された発電機回路遮断器（ＧＳ）と、前記電極枠（１０）に装着された駆動装置（４０）とを備え、
   前記遮断器電極（Ｒ，Ｓ，Ｔ）は、軸（Ａ）に沿って配置されて大電流の導通と遮断のために設計され、電力スイッチングポイントと、軸方向に分かれた２つの電流端子（２３，２４）とを有する作動部品（２０）を備え、前記２つの電流端子（２３，２４）は、前記発電管路（ＧＡ）の高電圧導体の回路パス中にこの電流切換装置が組み込まれたときに、前記作動部品（２０）の電気的に導通した一体化を果たし、
   前記駆動装置（４０）は、電極枠（１０）の前記軸（Ａ）を横切って向けられた第１並びに２の端面のうちの第１の端面（３１）に配置され、駆動装置（４０）から前記電力スイッチングポイントまで動力を伝えるリンク機構（５０）は、前記電極枠（１０）の前記第１の端面（３１）を通って前記作動部品（２０）へ延びていることを特徴とする大電流切換装置。
2. 駆動装置（４０）は、作動部品（２０）の前記２つの電流端子（２３，２４）のうちの一方の電流端子よりも下に配置されることを特徴とする請求項１に記載された大電流切換装置。
3. 前記第１並びに２の端面を備え、前記作動部品（２０）を格納する箱形の筐体（３０）を有し、前記第１並びに第２の端面は、夫々開口部（３２）を有し、これら開口部は、互いに対峙するように位置して、発電機管路（ＧＡ）の高電圧導体を挿通でき、
   前記駆動装置（４０）は、前記第１の端面に形成された開口部よりも下に配置され、前記リンク機構（５０）は、前記筐体（３０）の内部に配置された前記作動部品（２０）に接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された大電流切換装置。
4. 前記筐体（３０）の基部（３３）の少なくとも一部は、取り外し可能に前記電極枠（１０）に装着され、前記大電流切換装置の実装及び実装空間（３４）の開口の後、前記基礎面（ＳＦ）から前記筐体（３０）の内部へのアクセスを許容する前記実装空間（３４）を封鎖することを特徴とする請求項３に記載された大電流切換装置。
5. 前記電極枠（１０）は、複数の支持脚（１２）を備えることを特徴とする請求項４に記載された大電流切換装置。
6. 前記筐体の基部（３３）は、格子模様に孔が開けられていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載された大電流切換装置。
7. 前記リンク機構（５０）は、回転の定点（５１）を中心に回動するツインアーム反転レバー（５２）と、第１並びに第２のプッシュロッド（５３，５４）とを備え、第１のプッシュロッド（５３）の第１の端部は、前記ツインアーム反転レバー（５２）の第１のアームに連結され、前記第１のプッシュロッドの第２の端部は、剛性を有して下から前記電力スイッチングポイントを通る絶縁シャフト（２２）に接続されたレバー（５５）と連結され、前記第２のプッシュロッド（５４）の第１の端部は、前記ツインアーム反転レバー（５２）の第２のアームに連結され、前記第２のプッシュロッドの第２の端部は、軸方向に変位可能なように前記電極枠（１０）を通るリンク機構（５０）の駆動部品（５６）に連結されることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載された大電流切換装置。
8. 電極枠（１０）の前記第１の端面（１１）に設けられた少なくとも１つの追加駆動装置（４１）は、前記筐体（３０）に配置された切換装置に設置され、前記大電流切換装置用
   の、断路器、接地スイッチ又は始動スイッチとして構成されることを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載された大電流切換装置。
9. 電極枠（１０）の第１の端面（１１）の反対側の第２の端面に設けられた少なくとも１つの追加駆動装置（４１）は、前記筐体（３０）に配置された切換装置に設置され、前記大電流切換装置用の、断路器、接地スイッチ又は始動スイッチとして構成されることを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載された大電流切換装置。
10. 少なくとも２つの相分離された遮断器電極（Ｒ，Ｓ，Ｔ）を有し、少なくとも２つの電極枠（１０）が設けられ、それぞれ遮断器電極（Ｒ，Ｓ，Ｔ）の１つおよび１つの駆動装置（４０）を搭載することを特徴とする請求項８または請求項９に記載された大電流切換装置。
11. 少なくとも２つの相分離された遮断器電極（Ｒ，Ｓ，Ｔ）を有し、前記電極枠（１０）は、少なくとも２つの遮断器電極（Ｒ，Ｓ，Ｔ）を搭載することを特徴とする請求項８または請求項９に記載された大電流切換装置。
12. 前記駆動装置（４０）は、単一のリンク機構（５０）を介して少なくとも２つの遮断器電極（Ｒ，Ｓ，Ｔ）へ動力を伝達することを特徴とする請求項１１に記載された大電流切換装置。

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