斷路器及斷路器的操作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供能夠高效率地進行斷路動作的斷路器或者斷路器的操作方法。斷路器恃征為具備：固定觸點；相對于該固定觸點接觸或者離開的可動觸點；與上述固定觸點及上述可動觸點電連接的主回路導(dǎo)體；操作器，其具有可動件與磁極，該可動件在上述可動觸點的動作軸方向上將N極及S極相互反轉(zhuǎn)地結(jié)合永久磁鐵或者磁性體而構(gòu)成，該磁極與該可動件的N極及S極討置地配置，并且具有線圈；檢測流經(jīng)上述主回路導(dǎo)體的電流的電流檢測器；以及根據(jù)由該電流險測器檢測的電流值使向上述磁極的線圈供給的電流量變化的控制機構(gòu)。
【專利說明】斷路器及斷路器的操作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及斷路器及斷路器的操作方法，尤其涉及通過基于磁力的操作力來進行 電流斷路。

【背景技術(shù)】
[0002] 作為操作氣體斷路器的操作器，例如有以通過解放儲存于操作彈簧內(nèi)的彈簧力而 獲得操作力的方式運行的彈簧操作器、以利用氣壓及油壓而得到操作力的方式而運行的空 氣操作器及油壓操作器?？墒牵谟蓮椈闪M行的操作中，彈簧的彈性力未必是定值、彈簧 的位置精度低、尤其是由既復(fù)雜又多的部件構(gòu)成，在提高相對于動作的可靠性方面難點多。
[0003] 另外，關(guān)于利用油壓及氣壓的操作方式，由于周圍溫度的變化恐怕會有作動液體 泄漏，尤其是恐怕會發(fā)生即使部件中的一個狀態(tài)不良或者故障就會導(dǎo)致全體不進行動作。 而且，在上述各操作器中通過預(yù)先彈簧中的儲存力、油壓等而決定操作能量，每次斷路動 作，或者在動作中，不能變更動作特性。
[0004] 近年來，改變上述現(xiàn)有一直使用的操作方式，開發(fā)出了通過電力或者磁力的力而 產(chǎn)生操作力的技術(shù)，例如，記載于專利文獻1及專利文獻 2中的技術(shù)。
[0005] 在專利文獻1中記載著：供給用于進行開閉動作的能量的動作機構(gòu)以相對于可動 觸點可作動地連結(jié)的位置控制電機和可動觸點完成規(guī)定的運動規(guī)則的方式實現(xiàn)驅(qū)動電動 電機的電力信號的方式，相對于電機傳遞驅(qū)動電機的電力信號。
[0006] 在專利文獻2中記載著：提供一種驅(qū)動器，其包括沿軸向移動自如地設(shè)在內(nèi)側(cè)永 久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間的線圈、上述線圈設(shè)置在其一端部且當(dāng)向上述線圈供給電流時 通過由上述內(nèi)側(cè)及外側(cè)永久磁鐵而產(chǎn)生的磁場和由上述線圈的電流密度而產(chǎn)生的電磁反 作用力在上述內(nèi)側(cè)永久磁鐵和外側(cè)永久磁鐵之間沿軸向方向做直線運動的非磁性體的可 動件，并記載了包括連接于上述可動件的其他端部，通過上述可動件做直線運動而進行閉 合動作和斷開動作的絕緣操作桿的斷路器。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008] 專利文獻
[0009] 專利文獻1 :日本特表2002-516455號公報
[0010] 專利文獻2 :日本特表2007-523475號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 發(fā)明所要解決的課題
[0012] 包含記載于專利文獻中的內(nèi)容，在現(xiàn)有的斷路器中，需要滿足各種電流斷路的功 能，即使在小電流的情況下和大電流的情況下都為相同的斷路動作，需要用相同的動作實 現(xiàn)所有的斷路功能。 ^
[0013] 因此，必須為即使用斷路器最大的操作力進行規(guī)定次數(shù)的動作也不會損壞的那樣 的超過必要的牢固的機械強度而帶來的過剩的設(shè)計，或以能夠滿足所有的功能那樣的高速 動作曲線來設(shè)計，需要具備必要以上的過剩的操作力。在具備必要以上過剩的操作力的情 況下，會增加來自斷路器內(nèi)部的滑動部的異物，由于其產(chǎn)生異物的原因存在使絕緣可靠性 降低的可能性等，也會產(chǎn)生附帶的問題。
[0014] 因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠高效地進行斷路動作的斷路器或者斷路器的操 作方法。
[0015] 用于解決課題的方法
[0016] 涉及本發(fā)明的斷路器，為了解決上述課題，其特征為具備：封入絕緣性氣體的密封 箱；配置于該密封箱內(nèi)的固定觸點；相對于該固定觸點接觸及離開的可動觸點；操作器，其 具有在上述可動觸點的動作軸向上將N極及S極相互反轉(zhuǎn)地結(jié)合永久磁鐵或者磁性體而構(gòu) 成的可動件、相對于該可動件的N極及S極配置并且具有線圈的磁極；檢測流經(jīng)上述主回路 導(dǎo)體的電流的電流檢測器；根據(jù)用該電流檢測器檢測的電流值使向上述磁極的線圈供給的 電流量變化的控制機構(gòu)。
[0017] 另外，涉及本發(fā)明的斷路器的操作方法特征為：斷路器具備固定觸點、相對于該固 定觸點接觸或離開的可動觸點、與上述固定觸點或者上述可動觸點電連接的主回路導(dǎo)體、 具有電流流經(jīng)的線圈且通過磁力而產(chǎn)生操作力，并向上述可動觸點施加操作力的操作器、 檢測流經(jīng)上述主回路導(dǎo)體的電流的電流檢測器,在上述電流檢測器檢測的電流值比臨界值 大的情況下，在斷路動作中增大中間階段以后的操作力。
[0018] 發(fā)明效果
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，可提供能夠高效地進行斷路動作的斷路器或者斷路器的操作方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是涉及實施例1的斷路器的剖視圖。
[0021] 圖2是表示涉及實施例1的操作部內(nèi)的一個單元的圖。
[0022] 圖3是用于說明涉及實施例1的驅(qū)動器的一個單元的立體圖。
[0023] 圖4是圖3的主視圖。
[0024] 圖5是從圖4中卸下線圈而進行圖示的圖。
[0025] 圖6是說明涉及實施例1的驅(qū)動器的圖。
[0026] 圖7是用于說明涉及實施例1的驅(qū)動器的立體圖。
[0027]圖8是說明在小電流模式或普通模式的情況下的斷路特性的曲線圖。
[0028]圖9是表示在大電流模式的情況下的斷路特性的曲線圖。
[0029] 圖10是涉及實施例2的斷路器的剖視圖。

【具體實施方式】
[0030]以下，對在實施本發(fā)明的方面適宜的實施例，使用附圖進行說明。而且，下述只不 過是個實施例，不是實現(xiàn)將發(fā)明的形態(tài)局限于下述具體的形態(tài)的宗旨。發(fā)明只要具備記載 于權(quán)利要求上的內(nèi)容，可變形為多種形態(tài)。
[0031] 實施例1
[0032]關(guān)于實施例1使用圖1至圖6進行說明。圖1是表示斷開狀態(tài)（a)及閉合狀態(tài) (b)的斷路器的構(gòu)成例。如該圖所示，涉及本發(fā)明的斷路器大致區(qū)分為用于切斷事故電流的 斷路部、用于操作該斷路部的操作部。
[0033] 斷路器在向內(nèi)部填充了 SF6的密閉金屬容器1內(nèi)具備：固定于設(shè)置在密閉金屬容 器1端部的絕緣支撐襯墊2上的固定側(cè)電極（固定側(cè)觸頭）3 ;可動側(cè)電極4及可動電極 (可動側(cè)觸頭）6 ;在該可動電極6的前端設(shè)置于兩電極間的噴嘴5 ;與操作部側(cè)連接并且與 可動側(cè)電極4連接的絕緣支撐筒7 ;與可動側(cè)電極4連接且作為構(gòu)成主回路的一部分的主 回路導(dǎo)體的高電壓導(dǎo)體8,通過由操作部發(fā)出的操作力使可動電極6移動，通過電力化地開 關(guān)，可實現(xiàn)電流的送入及切斷。
[0034] 在高電壓導(dǎo)體8的周圍設(shè)置作為用于檢測流經(jīng)高電壓導(dǎo)體8的電流的電流檢測器 起作用的變流器51。在絕緣支撐筒7內(nèi)配置與操作部側(cè)連接的絕緣桿81。
[0035] 操作部在與密閉金屬容器1鄰接地設(shè)置的操作器外殼61內(nèi)設(shè)置驅(qū)動器（操作 器）100,在驅(qū)動器100內(nèi)部配置做直線動作的可動件23?？蓜蛹?3通過以保持密閉金屬 容器1的密封性驅(qū)動的方式設(shè)置的直線密封部62,連結(jié)于絕緣桿81。并且，絕緣桿81連結(jié) 于可動電極6上。即，通過可動件23的動作可使位于斷路部上的可動電極6動作。
[0036] 驅(qū)動器100通過以密封絕緣性氣體的狀態(tài)設(shè)置在密閉金屬容器1的表面的密封端 子10,與電源單元71電連接。并且，該電源單元71還與控制單元72連接，以能夠接受來自 控制單元72的指令的方式形成。向控制單元72輸入由變流器51檢測后的電流值。電源 單元71及控制單元72作為根據(jù)用變流器51檢測出的電流值調(diào)整向下述的驅(qū)動器100的 線圈41供給的電流量及相位的控制機構(gòu)起作用。
[0037] 使用圖2至圖5關(guān)于斷路部的構(gòu)造進行說明。驅(qū)動器100以下述方式構(gòu)成：在組 合兩個第一磁極11、與該第一磁極11對置地配置的第二磁極12、連接第一磁極11和第二 磁極12的磁性體13、設(shè)置于第一磁極11及第二磁極12外周上的線圈41而構(gòu)成的定子14 的內(nèi)部，在隔著間隙與第一磁極11及第二磁極12對置的位置，配置由永久磁鐵21及夾持 該永久磁鐵21而支撐的磁鐵固定部件22構(gòu)成的可動件23。永久磁鐵21的磁化方向在Y 軸方向（圖2中，上下方向）磁化，相鄰的每個磁鐵交替地磁化。
[0038] 磁鐵固定部件22為非磁性材料，例如，優(yōu)選非磁性的不銹鋼合金、鋁合金、樹脂材 料等，不局限于此。驅(qū)動器100為了保持永久磁鐵21與第一磁極11及第二磁極12之間間 隔，安裝機械性部件。例如，優(yōu)選直線導(dǎo)軌、碾軸承、凸輪隨動器、推力軸承等，如果能夠保持 永久磁鐵21、第一磁極11及第二磁極12之間的間隔，不限定于此。
[0039] 一般來說，在永久磁鐵21與第一磁極11及第二磁極12之間產(chǎn)生吸引力（Y軸方 向的力）?？墒牵诒窘Y(jié)構(gòu)中，永久磁鐵21與第一磁極11所產(chǎn)生的吸引力、永久磁鐵21與 第二磁極12所產(chǎn)生的吸引力相互方向，力相互抵消，因此吸引力變小。因此，用于保持可動 件23的機構(gòu)能夠精簡化，能夠降低包含可動件23在內(nèi)的可動體的質(zhì)量。由于能夠降低可動 體的質(zhì)量，可實現(xiàn)高加速度驅(qū)動及高應(yīng)答驅(qū)動。定子14與永久磁鐵21在Z軸方向上（圖 2中，左右方向）相對地進行驅(qū)動，所以，通過固定定子14,包含永久磁鐵21的可動件23在 Z軸方向移動。相反，固定可動件23,也可使定子14在Z軸方向上移動。在這種情況下，可 動件與定子反轉(zhuǎn)。最終產(chǎn)生的力為在兩者之間產(chǎn)生的相對的力。
[0040] 驅(qū)動時，通過在線圈41中流過電流，而產(chǎn)生磁場，可產(chǎn)生對應(yīng)于定子14與永久磁 鐵21相對位置的推力。另外，通過控制定子14與永久磁鐵21的位置關(guān)系、注入電流的相 位、大小，可以實現(xiàn)推力的大小及方向的調(diào)整。可動件23的動作控制以下述方式進行：根據(jù) 斷開指令及閉合指令輸入至控制單元72的情況，從電源單元71對驅(qū)動器100的電流進行 通電，將電信號轉(zhuǎn)換為驅(qū)動器100中的可動件23的驅(qū)動力。
[0041] 圖3表示上述驅(qū)動器100的一個單元的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖3?圖5所示，構(gòu)成 為，相對于由第一磁極11、第二磁極12、連接第一磁極11與第二磁極12的磁性體13、線圈 41構(gòu)成的定子14,具有永久磁鐵 21的可動件在Z軸方向上相對運動。如圖2所示，可動件 23在將N極及S極相互反轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，通過磁鐵固定部件等在可動側(cè)觸點的動作軸方向上 將多個永久磁鐵 21機械式連結(jié)。與可動件的這些N極和S極對置地配置定子14的第一磁 極11及第二磁極I2。通過在線圈41中流過交流電流而能夠得到連續(xù)性的Z軸方向上的推 力，可與可動件23的長度對應(yīng)地增長驅(qū)動距離。
[0042]在本實施例中，將連接第一磁極和第二磁極的磁性體13在Y軸方向上分割。由此， 能夠提高線圈41的作業(yè)性。而且，也可在Z軸方向上偏離地調(diào)整第一磁極和第二磁極。在 偏離地配置第一磁極和第二磁極的情況下，通過改變永久磁鐵的著磁方向可増加推力。 [0043]另外，即使不使用上側(cè)的磁極也可在Z軸方向上移動，可具體地考慮進行所述的 變形。但是,如同本實施例，通過以利用第一和第二磁極夾入可動件的方式構(gòu)成，永久磁鐵 與磁極間的吸引力小，即使直線驅(qū)動，驅(qū)動方向（Z軸方向）與垂直方向（X軸方向及Y軸方 向）的偏移也是極其微小的。S卩，在適用于斷路器方面上，傳遞操作力的可動件即使通過直 線密封部62,由于直線密封部62的變形小，所以，在密封部的機械化的負(fù)載變小。
[0044] 這不僅能防止伴隨驅(qū)動而產(chǎn)生的直線密封部62的滑動動作不良，也牽涉防止可 動電極6的觸點的傾斜，所以，為難以產(chǎn)生接觸滑動部的磨損和從電極中產(chǎn)生的微小金屬 異物的構(gòu)造。磨損有與斷開和投入的動作不良聯(lián)系在一起的可能性，金屬異物存在發(fā)生由 于絕緣性能低下而導(dǎo)致的絕緣事故的可能性。另外，能夠降低伴隨密封變形的氣體斷路器 內(nèi)部的SF 6氣體向外部泄漏的量。從這樣多種觀點觀察，可使作為斷路器的可靠性提高。 [0045]圖4是圖3的主視圖。圖5是以容易理解在圖4中第一磁極11、第二磁極12及連 接它們的磁性體13的關(guān)系的方式，從圖4中去除線圈的圖。以從兩圖理解的方式，線圈41 在第一磁極11和第二磁極12上各自纏繞，以夾入永久磁鐵21的方式配置。線圈41與永 久磁鐵21相對配置，所以，在線圈41上產(chǎn)生的磁通量高效率地對永久磁鐵21起作用。因 此，能夠使驅(qū)動器小型輕量化。
[0046]而且，通過第一磁極11、第二磁極12、連接第一磁極和第二磁極的磁性體13,磁力 回路關(guān)閉，可使磁力回路的路徑變短。由此，可產(chǎn)生大的推力。另外，永久磁鐵21的周圍用 磁性體覆蓋，所以能夠降低向外部泄漏的磁通量，能夠降低對周圍機器的影響。
[0047] 圖6表示將三單元的驅(qū)動器100a、100b、100c在Z軸方向上（可動電極6的動作 方向）向排列配置的結(jié)構(gòu)。
[0048] 關(guān)于一單元，如同上述。三單元的驅(qū)動器相對于永久磁鐵21，在相位偏移的位置上 電力化配置。如果將一單元作為一個定子，則三單元的驅(qū)動器由三個定子構(gòu)成，同樣，如果 使一單兀為N個定子，則三單元的驅(qū)動器由3 XN個（3的倍數(shù)構(gòu)成）定子構(gòu)成。
[0049] 在本實施例中，具體地相對于驅(qū)動器l〇〇a，驅(qū)動器100b電力化相位偏離 120° (或者60° )，驅(qū)動器100c電力化相位偏離240° (或者12〇。）。在該驅(qū)動器配置 中，當(dāng)在各驅(qū)動器的線圈41上流過三相交流時，能夠與三相直線電動機實現(xiàn)同樣的動作。 [00 50]由于使用三單元驅(qū)動器，可將各驅(qū)動器作為三個獨立的驅(qū)動器，各自控制電流，調(diào) 整推力。在位于各驅(qū)動器中的線圈中，能夠從控制機構(gòu)注入各種不同大小或者不同相位的 電流。
[0051] 作為一種做法，考慮將從一個交流電源供給的U、V、W的三相電流分開供給這種想 法。這種情況下，不需要具備多個電源，簡便。另外，在這種情況下，存在上述密封端子是否 也為3XN個、相對于流過同一電流的驅(qū)動器是否共有化密封端子這兩種選擇項。
[0052] 在本結(jié)構(gòu)中，不依永久磁鐵21與使用多個驅(qū)動器的結(jié)構(gòu)2〇〇的位置關(guān)系，都能產(chǎn) 生一定的推力。而且，通過控制，時而產(chǎn)生制動力（衰減力），時而再生通過制動而產(chǎn)生的電 力，可使電力能源高效率地使用。
[0053] 關(guān)于以上述方式構(gòu)成的斷路器的斷開時的動作進行說明。當(dāng)在電力系統(tǒng)中發(fā)生 異常而使事故電流流過時，檢測到事故電流，使斷路器進行打開動作。其結(jié)果，有必要從圖 1(a)所示的閉合狀態(tài)向圖1(b)所示的斷開狀態(tài)移動。那時，通過對在斷路部中尤其是電極 間產(chǎn)生的電弧，噴上具有消弧性能的SF6氣體，消除電弧等離子區(qū)，切斷事故電流。
[0054] 在圖8中按時間序列表示斷路時的可動電極6的移動速度、斷路電流、極間電壓及 極間耐電壓。
[0055] 在本實施例中，具備如同上述的多個獨立的驅(qū)動器，可包含驅(qū)動中途以多種樣式 控制開閉動作的加減速圖案。這種情況下，可讀取電流波形，并對應(yīng)其控制動作。
[0056] 而且，電流波形如圖8所示，可通過電流檢測用的變流器51檢測，可通過將檢測出 的電流波形輸入至控制單元72,對應(yīng)斷路電流地實現(xiàn)最恰當(dāng)?shù)膭幼?。以下說明依存于斷路 電流控制動作情況下的例子。
[0057] 以下，對根據(jù)流經(jīng)高電壓導(dǎo)體8的電流的大小而不同的斷路方法進行說明。流經(jīng) 高電壓導(dǎo)體8的電流用配置于高電壓導(dǎo)體8周圍的變流器51測量。測量的電流值輸送至 操作器的控制單元72中。在控制單元72內(nèi)部，具有二個臨界值。一個為用于超過該臨界 值的情況下判定為大電流模式的上側(cè)臨界值（例如，4000A)，另一個為用于低于該臨界值 的情況下判定為小電流模式的下側(cè)臨界值（例如，200A)。
[0058] 在控制單元72內(nèi)部，將用變流器51測量的電流值與上述兩個臨界值進行比較。比 較的結(jié)果，電流值如果大于上側(cè)臨界值則判定為大電流模式，如果小于下側(cè)臨界值則判定 為小電流模式，如果在兩臨界值之間則判定為普通模式。根據(jù)判斷結(jié)果，從控制單元72輸 送至電源單元71的指令以以下的方式變化。
[0059] 在判定為大電流模式的情況下，以克服作用于操作器的過大的操作反作用力的方 式，并以在斷路動作中期或者斷路動作終期（在斷路動作中中間階段以后）產(chǎn)生驅(qū)動力的 方式將電流指令輸送至驅(qū)動器l〇〇a、100b、100c。
[0060] 在判定為小電流模式的情況下，以盡早提高極間耐電壓的方式，并以產(chǎn)生斷路動 作初期（斷路動作中的中間階段以前）的驅(qū)動力的方式將電流指令從控制單元72輸送至 電源單元71。判定為普通模式的情況下，由于考慮不是上述任一樣式的特殊情況下的斷路， 所以，以將實現(xiàn)通常斷路的電流指令注入至驅(qū)動器l〇〇a、100b、100c的方式，將電流圖案指 令從控制單元72輸送至電源單元71中。
[0061] 接收來自控制單元72的指令，電源單元71相對于各驅(qū)動器100a、100b、100c，注入 基于指令的電流。
[0062] 以下，說明進行上述操作的理由。
[0063]首先，關(guān)于通常斷路動作（普通模式）進行說明。圖中符號s表示斷路部的動作， 在普通模式中，按照粗線S1從投入位置"C"移動至斷路位置"0"。當(dāng)斷路部的可動電極6 移動至預(yù)先設(shè)定好的滑動距離W1時，在時刻tl,電極到達斷開位置。
[0064] I是通過變流器51檢測出的斷路電流波形，通過在斷開后時刻遇到零點，電流 斷路。V是極間的電壓波形，在電流被斷開的時刻t2以后在極間出現(xiàn)。在普通模^;中\(zhòng)即使 在斷路后極間耐電壓V2也不會低于極間電壓VI。即，這種情況下的動作為基準(zhǔn)。' _5]其次，關(guān)于切斷小電流的情況（小電流模式）的動作進行說明。這種情況下，在相 對端開放的供電線等的進相負(fù)載斷路為對象，電流值為數(shù)十?數(shù)百安培以下的小電流。由 于電流小，因此斷路容易，在斷開時刻tl以后最初出現(xiàn)的時刻t2的零點電流斷路。
[0066]在此，斷開進相負(fù)載的情況下，由于在負(fù)載側(cè)有電源電壓波高值相當(dāng)?shù)碾妷簹埩簦?因此在極間施加電源電壓兩倍的高電壓。另一方面，斷路部極間的耐電壓V2也隨時間而增 大。S卩，在此時，成為極間電壓VI與極間的耐電壓V2的競爭，極間電壓VI超過極間耐電壓 V2時，在極間就會發(fā)生絕緣破壞。
[0067]在絕緣破壞中由于會伴隨過大的波動性的過電壓，所以必須避免極間耐電壓V2 低于極間電壓VI。因此，在判定為小電流模式的情況下，以如同上述的高速斷路動作的方 式進行。具體地說，通過向多個驅(qū)動器100a、100b、100c中在動作初期產(chǎn)生驅(qū)動力（即，相 對于可動電極6的可動方向靠近固定側(cè)電極側(cè)的驅(qū)動器）的驅(qū)動器 100&高速注入大電流， 在圖9表示的動作特性中，可用比在普通模式中的通常的動作特性 S1更快的高速斷路動作 S2進行驅(qū)動。
[0068]即，相比較于V2能夠更快地提高極間耐電壓（V3)。如此，在小電流模式的情況 下，由于考慮為進相負(fù)載斷路，因此，極間耐電壓以沿著V3變化的方式提高動作初期的驅(qū) 動力，以總是超過極間電壓VI的方式避免極間絕緣破壞。在本實施例中，操作能量的增加 只限定于初期，因此必要的能量的增大可抑制在最小限度內(nèi)。
[0069]接著，關(guān)于斷開大電流的情況（大電流模式）的動作進行說明。在圖9中按時間 順序表示切斷短路電流等的大電流的情況下的斷路現(xiàn)象。用S表示斷路部的動作特性、用 I表示斷路電流。在本實施例中的斷路部，省略圖示，具備由用于對斷路電弧噴出消弧性氣 體的緩沖式缸體和固定活塞構(gòu)成的氣體壓縮機構(gòu)。在此，用P表示氣體壓縮機構(gòu)的壓力。 [0070] 動作特性S1、噴出壓力P1表示在普通模式或者小電流模式中的特性。在這些模 式中，壓力上升P1比較低，對動作特性所施加的影響小。這時，變?yōu)樵趫D9、圖10中S1及 S2(有意圖地高速斷路的情況下）的方式。
[0071]另一方面，當(dāng)即使在大電流斷路時也想進行同樣的操作時，由于斷路電流為14,為 大值，因此為斷路動作特性用S4、噴出壓力用P4表示的波形。原因是在大電流斷路時，壓力 上升比電弧能量更大，在壓縮機構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的壓力作為施加于操作器的過大的操作反作用力 而作用。該結(jié)果，操作反作用力變大，動作特性如S4所示那樣，在可動側(cè)電極4的動作上產(chǎn) 生停滯，根據(jù)情況，引起動作特性S的逆行。由此，從確保穩(wěn)定的斷路性能方面看不是優(yōu)選 的特性。
[0072] 為了避免上述的事態(tài)，在即使在大電流斷路時也與上述的小電流斷路時同樣通過 電流變流器51監(jiān)視斷路器內(nèi)的通過電流，在操作特性上產(chǎn)生停滯那樣的大電流的情況下， 以將大電流注入至產(chǎn)生斷路動作中期或者斷路動作終期的驅(qū)動力的驅(qū)動器100b、100c的 一方或者兩方的方式控制，以緩和動作特性停滯的方式，操作能量在斷路部動作的中期以 后追加注入。
[0073] 通過這樣的操作，斷路動作不是S4,而是以S5所示的方式緩和停滯，其結(jié)果，可將 噴出壓力以P5的方式進一步增加。在本實施例中，操作能量的增加只限定于中期或終期， 因此必要的能量的增加可抑制在最小限度內(nèi)。 W
[0074] 而且，作為小電流模式情況下的控制除上述以外，也能相反地，以在初期驅(qū)動力變 小的方式抑制向驅(qū)動器l〇〇a注入的操作能量，使驅(qū)動特性變慢為S3。
[0075] 具體地說，斷開時刻t3晚于零點時刻t2。由于斷開時刻t3晚于能最初出現(xiàn)的零 點時刻t2,所以，電流不能在零點t2斷路，斷路零點變慢為之后的零點t4。
[0076] 作為控制，只要將相對于可動方向靠近固定側(cè)電極側(cè)的驅(qū)動器100a的操作力以 滿足斷開時刻t3晚于能最初出現(xiàn)的零點時刻t2的關(guān)系的方式減小即可。其結(jié)果,極間耐 電壓伴隨斷路速度的下降降低為耐電壓V5，所產(chǎn)生的電壓波形也轉(zhuǎn)換為V4，所以，最終，能 夠避免耐電壓V5低于極間電壓V4.
[0077]這樣，為了進行斷開時刻與零點時刻的比較，控制單元72除監(jiān)視斷路電流I的大 小以外，還計算電流零點時刻，因此，具備檢測電流相位的功能。
[0078]另外，為了提高預(yù)想電流零點的時刻的精度，同時監(jiān)視用未圖示的電壓變壓器測 量的電壓波形也更加有效。進行代替方案的這種控制的情況下，由于能夠只通過使斷路動 作遲緩來實現(xiàn)目的，因此沒有必要通過必要以上的電流，有不增加必要的電力的優(yōu)點。
[0079]根據(jù)本實施例，以根據(jù)用變流器檢測出的電流值使供給至驅(qū)動器的線圈的電流量 變更的方式，形成控制機構(gòu)，可有效地操作，能夠減輕總的操作能量。即，能夠任意決定開閉 動作及加減速模式，所以，能夠用對應(yīng)于電流的最小的能量實現(xiàn)各種斷路。
[0080] 除此之外，在驅(qū)動器上也可產(chǎn)生用于減速的制動力，也能夠不需要使用現(xiàn)有的油 壓操作器及彈簧操作器的阻尼延遲器等的制動裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)斷路器的小型化。
[0081] 而且，用通過部件數(shù)量少的磁力而產(chǎn)生操作力的機構(gòu)實現(xiàn)這樣的效果，可提高可 靠性及維護性。
[0082] 作為高效率的操作，相對于需要高速操作的高電壓斷路功能，用一例介紹動作初 期，集中于在需要大操作力的大電流斷路時噴出壓力上升的斷路終期地注入操作能量，這 些可以共同使用的同時，即使只實現(xiàn)其中任意一方的情況下，也能夠得到高效率的斷路動 作，這自不必說。
[0083] 實施例2
[0084] 關(guān)于實施例2用圖10進行說明。在本實施例中，為了即使斷絕操作用電源的供給 也可進行斷路操作，具備具有電容器、充電器這類的儲電裝置的蓄電單元73。
[0085] 像在本說明書中所記載的內(nèi)容的那樣，在使用電力能量進行電動操作的情況下， 只要進行來自電源或充電器的電力供給，就能進行操作，可保持操作機構(gòu)的位置，所以，通 過以本實施例的方式構(gòu)成，即使由萬一停電等造成的電磁操作機構(gòu)喪失位置保持能力時， 也能夠繼續(xù)保持?jǐn)嗦凡康耐度胛恢没蛘邤嗦肺恢谩?br> [0086] 在上述各實施例中，關(guān)于使用永久磁鐵的情況進行說明,但也可替代永久磁鐵，在 可動件上配置磁性體而構(gòu)成。所謂磁性體是指從磁鐵受到吸引力的部件，作為代表性的部 件舉出鐵及硅鋼板等。
[0087]在上述各實施例中呈直線狀排列多個上述驅(qū)動器，以作為各自的驅(qū)動器各自控制 電流的方式運行。即，取得關(guān)于即將進行斷路動作之前或者斷路動作中的斷路器通過電流 的信息，判定斷路條件，通過以成為符合斷路條件的動作特性的方式驅(qū)動操作器，在小電流 斷路時極間耐電壓高于極間電壓，大電流斷路時，能夠?qū)崿F(xiàn)不用在動作特性上產(chǎn)生停滯地 得到最大噴出壓力的最適當(dāng)?shù)膭幼魈匦钥刂啤?br> [0088] 在上述各實施例中，是分開斷路部與操作部的氣體劃區(qū)，操作器的驅(qū)動通過直線 密封部62進行的例子，但也可以是使斷路部與操作部為同一氣體劃區(qū)，操作部也用與斷路 部相同的高氣壓SF6氣體填充的狀態(tài)。
[0089]如圖1所示，在斷路部與操作部的氣體劃區(qū)分別劃區(qū)的情況下，設(shè)想得到：斷路部 用高氣壓SF6填充，操作部的操作器外殼61與外部（大氣）密閉的情況與非密閉的情況。 [0090]在密閉的情況下，操作器外殼 61內(nèi)部填充大氣壓的干燥空氣及氮、SF6氣體等的 絕緣性氣體。當(dāng)操作部密閉時，就難以受到外部環(huán)境的影響，由于能夠排除由于濕度、雨水 及昆蟲等的混入而使性能低下的因素，所以，能夠提供可靠性高的操作部。
[0091] 可是在密閉的情況下檢查內(nèi)部困難。萬一在操作部產(chǎn)生不良的情況下的內(nèi)部異常 要素的檢測、簡單的內(nèi)部保養(yǎng)檢查的實施困難。如果優(yōu)先考慮如此的內(nèi)部檢查的容易度，沒 必要使操作器外殼1密閉，由于來自外部的影響可能會出現(xiàn)可靠性低下。
[0092]并且，在上述各實施例中，表示用二個定子14構(gòu)成驅(qū)動器100,這些設(shè)想注入相同 的電流波形（大小、相位、頻率相同），注入相同電流波形的定子的數(shù)量并不是限定于二個。 定子的個數(shù)即使為一個也可作為斷路器的操作器進行驅(qū)動，或者也可通過使個數(shù)增加至三 個以上，與個數(shù)成比例地施加推進力。
[0093] 符號說明
[0094] 1-密閉金屬容器，2-絕緣支撐襯墊，3-固定側(cè)電極，4一可動側(cè)電極，5-噴嘴， 6-可動電極，7-絕緣支撐筒，8一高電壓導(dǎo)體，n一第一磁極，12一第二磁極， 13-磁性體， 14一定子，21 一永久磁鐵，22-磁鐵固定部件，23-可動件，24-可動件連結(jié)部件，30-固定 板，31-襯墊，41-線圈，51-變流器，61-操作器外殼， 62-直線密封部，71-電源單元， 72-控制單元，73-蓄電單元，81-絕緣桿，1〇〇 一驅(qū)動器。
【權(quán)利要求】
1. 一種斷路器，其特征在于， 具備： 封入絕緣性氣體的密閉箱； 配置于該密閉箱內(nèi)的固定觸點； 相對于該固定觸點接觸及離開的可動觸點； 與上述固定觸點及上述可動觸點電連接的主回路導(dǎo)體； 操作器,其具有可動件與磁極，該可動件在上述可動觸點的動作軸方向上將N極及S極 相互反轉(zhuǎn)地結(jié)合永久磁鐵或者磁性體而構(gòu)成，該磁極與該可動件的N極及S極對置地配置， 并且具有線圈； 檢測流經(jīng)上述主回路導(dǎo)體的電流的電流檢測器；以及 根據(jù)由該電流檢測器檢測的電流值使向上述磁極的線圈供給的電流量變化的控制機 構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器，其特征在于， 上述操作器在上述可動觸點的動作方向上排列多個而配置，根據(jù)上述檢測的電流值， 分別不同大小以及/或者不同相位的電流從上述控制機構(gòu)注入到各操作器中的上述線圈。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷路器，其特征在于， 上述操作器在上述可動觸點的動作方向上排列三的倍數(shù)個而配置，向各操作器中的上 述線圈中注入U、V、W中的任一相的電流。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的斷路器，其特征在于， 具備三的倍數(shù)個以封入絕緣性氣體的狀態(tài)設(shè)置在上述密閉箱的表面的密封端子， 上述以三的倍數(shù)個排列配置的操作器的上述各線圈分別連接于不同的上述密封端子， 該各密封端子分別連接于上述控制機構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的斷路器，其特征在于， 上述控制機構(gòu)具備輸入來自上述電流檢測器的電流值的控制單元、對上述線圈注入電 流的電源單元， 上述控制單元相對于上述電源單元，發(fā)出向上述線圈注入的電流圖案指令。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的斷路器，其特征在于， 上述電源單元還與蓄電單元連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的斷路器，其特征在于， 上述控制機構(gòu)還具有檢測流經(jīng)上述主回路導(dǎo)體的電流的相位的功能。
8. -種斷路器的操作方法，該斷路器具備： 封入絕緣性氣體的密封箱； 配置于該密封箱內(nèi)的固定觸點； 相對于該固定觸點接觸及離開的可動觸點； 與上述固定觸點及上述可動觸點電連接的主回路導(dǎo)體； 具有電流經(jīng)過的線圈，通過由該線圈產(chǎn)生的磁力而產(chǎn)生操作力，并向上述可動觸點施 加操作力的操作器；以及 檢測流經(jīng)上述主回路導(dǎo)體的電流的電流檢測器， 該斷路器的操作方法的特征在于， 在上述電流檢測器檢測的電流值比臨界值大的情況下，增大斷路動作中的、中間階段 以后的操作力。
9. 一種斷路器的操作方法，該斷路器具備： 封入絕緣性氣體的密封箱； 配置于該密封箱內(nèi)的固定觸點； 相對于該固定觸點接觸及離開的可動觸點； 與上述固定觸點及上述可動觸點電連接的主回路導(dǎo)體； 具有電流流過的線圈，通過由該線圈產(chǎn)生的磁力產(chǎn)生操作力，并向上述可動觸點施加 操作力的操作器；以及 檢測流經(jīng)上述主回路導(dǎo)體的電流的電流檢測器， 該斷路器的操作方法的特征在于， 在上述電流檢測器檢測的電流值比臨界值小的情況下，增大斷路動作中的、中間階段 以前的操作力。
10. -種斷路器的操作方法，該斷路器具備： 封入絕緣性氣體的密封箱； 配置于該密封箱內(nèi)的固定觸點； 相對于該固定觸點接觸及離開的可動觸點； 與上述固定觸點及上述可動觸點電連接的主回路導(dǎo)體； 具有電流流過的線圈，通過由該線圈產(chǎn)生的磁力產(chǎn)生操作力，并向上述可動觸盧施加 操作力的操作器；以及 ^ 檢測流經(jīng)上述主回路導(dǎo)體的電流的電流檢測器， 該斷路器的操作方法的特征在于， 在上述電流檢測器檢測的電流值比臨界值小的情況下，使斷路動作中的h休可動觸 點斷開時刻比能最初迎來的零點時刻晚。 '
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的斷路器的操作方法，其特征在于， 在上述電流檢測器檢測的電流值比臨界值小的情況下，增大斷路動作中的、中間階段 以前的操作力。
【文檔編號】H01H33/38GK104221114SQ201380017871
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月6日
【發(fā)明者】浦井一, 青山康明, 橋本裕明, 白石勝彥, 加藤達朗, 森田步, 六戶敏昭, 大下陽一 申請人:株式會社日立制作所