JPS59158027A

JPS59158027A - 電気開閉器

Info

Publication number: JPS59158027A
Application number: JP58031024A
Authority: JP
Inventors: 功鎌田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-02-28
Filing date: 1983-02-28
Publication date: 1984-09-07
Also published as: EP0117754A2; EP0117754A3; US4513208A; JPH0336256B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は、しゃ断器、断路器等の電気開閉器に係り、特
に、その操作装置の制御部に改良を施した電気開閉器に
関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点］大都市周辺や臨海地区に設置される発・変電所、開閉所
に構成する電気機器として、接地タンク内に絶縁ガスを
密封したガス絶縁開閉装置を用いることが近年とみに増
加している。ガス絶縁開閉装置を構成する開閉機器は、
接地タンク内に収納した一対の接離可能な接触子と、そ
の接触子を駆動する為の開閉機構、及びその操作装置よ
り構成される。

このうち操作装置は大気中に設置されている為に、操作
装置に使用される部品は、ガス絶縁開閉装置の設置され
る環境変化の影響を受は易く、従来ガス絶縁開閉装置の
トラブルの大半は操作装置の周辺に比較的多いことも事
実である。この内容を見ると、操作装置にはガス絶縁開
閉装置の運転に際して情報を得る為の各種信号を取出す
為に、本体の動作信号を出す補助開閉器、本体の動作完
了を検出して駆動源の制御信号を出す為のリミットスイ
ッチ、隣接機器の状態を検出し手動操作する開閉器の鎖
錠条件を設定するインターロック装置、開閉責務を保証
する為の操作の鎖錠条件としての流体圧を検出する圧力
スイッチ、絶縁ガスの最低保証圧力を検出する密度スイ
ッチ等があり、これら電気信号を出力する接点類は環境
条件により、次の様な不都合の発生が予測される。

■　大気中に含まれる腐食性ガスによる接点部分の腐食
に伴う導通不良、或は絶縁部分の劣化による絶縁抵抗の
低下。

■　開閉機器の操作振動による各種接点の誤接触、チャ
タリングによる誤信号等の発生。

■　ガス絶縁開閉装置開閉器の開閉動作に伴う主回路サ
ージが、接地タンクに誘導され、そのサージが操作装置
の制御回路部分に侵入することににる接点部分での絶縁
破壊等の発生。

以下、これら操作装置に生ずる不具合について、−例と
して断路器を使って具体的に説明する。

断路器１は、第１図の如く、絶縁ガスを封入した接地タ
ンク２内に固定側と可動側の接点３，４を対向して構成
した開閉部を収納したものである。

このうち固定側接点３は接地タンク２に固定された絶縁
スペーサ５の中央に固定的に支持され、可動側接点４は
同じく絶縁スペーサ６に支持された可動側導体７に対し
摺動自在に支持されている。

この可動側接触子４は、絶縁ロッド８を介して接地タン
ク２外部の駆動用開閉機構９に接続されている。この開
閉機構９は、第２図に示す駆動源により回転する主軸１
０、この主軸コ０と絶縁ロッド８の基端とを連結するリ
ンク１１、絶縁ロッド８を案内するガイド部１２、及び
ダッシュポット１３とから形成されている。

主軸１０は、第２図の如く開閉機構９のケース１４に軸
受１５を利用して回転自在に支持され、そのリンク１１
と反対側の端部には連結カム１６を介して駆動バネ１７
が接続されている。この駆動バネ１７は、主軸１０の延
長上に設けたバネ軸１８にレバー１つを介して取付けら
れ、バネ軸１８が回転し、レバー１９が直上に来た時に
最も圧縮されるものである。このバネ軸１８の主軸１０
と反対側端部には、連結カム２０を介して駆動軸２１が
設けられている。この駆動軸２１は、リンク２２及びレ
バー２３を介してホイール２４に連結されている。この
ホイール２４には、モーター２５に減速装置２６を介し
て連結されＩＣホイール２７と同期して動く、２枚のラ
チェット２８ａ。

２８ｂが噛み合っている。

減速装置２６には、現地での断路器の手動開閉動作時に
おいて、ホイール２７を手動用ハンドル３０で回転させ
ることのできる手動操作軸２つが設けられ、この手動操
作軸２９はシャッター３１によって常時は覆われている
。即ち、シャッター３１は、第３図（Ａ）（Ｂ）に示す
如く、開閉機構のケース１４の操作用窓１４ａに対し、
軸３２を利用して回動自在に取付けられ、手動操作の鎖
錠条件を設定するインターロック装置として働くインタ
ーロックマグネット３３との間に張設したスプリングに
牽引されて、常時は手動操作軸２９を被っている。この
シャッター３１の近傍には、シャッタースイッチ３４が
設けられ、シャッター３１の閉鎖時には、その押圧片３
５がこのシャッタースイッチ３４を押圧する様になって
いる。また、シャッター３１には、これを回動じて手動
操作軸２つを露出する為の把手３６が設けられている。

一方、第２図にもどって前記主軸１０ど同軸に設けられ
た駆動軸２１には、リミットスイッチ動作カム４０が設
（プられ、この動作カム４０に対向して断路器の開閉完
了状態を検出するりミットスインチ４１．４２が設けら
れている。また、主軸１０の端部には、主軸１００回転
角から開閉状態を表示する表示盤４４、及び開閉動作を
行わせる為に駆動モーター２５を制御する為の補助開閉
器４５が設けられている。

これら断路器に設けられたインターロックマグネット３
３、シャッタースイッチ３４、モーター２５、リミット
・スイッチ４１，４２、及び補助開閉器４５は、第４図
の如く、断路器作動用のコンタクトスイッチ４６、回路
用及び閉路用の励磁コイル４７ａ、４７ｂ、及びこの励
磁コイル４７ａ。

４７ｂによって作動する電磁接触器４８ａ　、４８ｂに
接続されて、操作装置の電気的制御回路・を構成してい
る。なお、第１図乃至第３図の断路器の構成については
、１相分のみを示したが第４図の制御回路は３相全部を
記載しである。

さて、この様な構成を有する断路器は、第５図のブロッ
ク図の如く作動するもので、まず隣接する開閉機器の状
態に応じたインターロック条件により、断路器の手動操
作を行ってはならない場合は、インターロックマグネッ
ト３３は励磁されず、シャッター３１がロックされて手
動操作軸２９を閉鎖すると共に、シャッタースイッチ３
４をＯＮとする。この状態で断路器に開閉信号が与えら
れ、コンタクタスイッチ４６がＯＮとなると、その時の
断路器の開閉状態に応じて補助開閉器４５の開閉側いず
れかの接点がＯＮとなっているので、第４図制御回路中
の励磁コイル４７ａまたは４７ｂが励磁され、電磁接触
器４８ａまたは４．８　ｂがＯＮとなる。

これによりモーター２５が駆動され、第２図の如く、そ
の回転が減速装置２６を介してラチェツ１−２８ａ　、
２８ｂに伝わり、このラチェット２８ａ、２８ｂにより
ホイール２７及びこれと連動する駆動軸２１が回動する
。すると、この駆動軸２１とカム２０を介して連結され
たバネ軸１８が回動し、そのレバー１９が上方に回転す
るに従い駆動バネ１７が圧縮されて蓄勢される。レバー
１９が直上の点を過ぎると駆動バネ１７の力が解放され
、バネ軸１８が急速に回転するので、これにカム１６を
介して連結され又いる主軸１０が回転し、この主軸１０
にリンク１１を介して連結された絶縁ロッド８が往復動
じて、固定側と可動側の接触子３．４の開閉動作が行わ
れる。そして、この開閉動作が続き、補助開閉器４５か
らモーターの制御装置に指令が与えられる間モーター２
５が継続して駆動され、その後開閉動作がある程度まで
進むと、これを補助開閉器４５が検出しモーター２５の
駆動を停止し、更に開閉動作が完了すると、主軸２０の
駆動軸部分に付設したリミットスイッチ４１．４２が作
動して動作確認回路に信号を送る。

一方、インターロック条件により、断路器の手動操作が
可能な揚台は、インターロックマグネット３３が励磁さ
れ、シトツタ−３１は自由状態となっているので、シャ
ッター３１を第３図（Ｂ）に示す如く把手を用いて回動
させ、手動操作軸２つを露出させて、そこにハンドル３
０を挿入し、その回転力により前述の場合と同様に駆動
バネ１７を蓄勢して、断路器の開閉動作を行わせる。こ
の時、シャッター３１の解放によりシャッタースイッチ
３４がＯＦＦとなる為、第４図の制御回路のコンタクタ
スイッチがＯＮとなっても励磁コイル４７ａ、４７ｂは
励磁されることがなく、従って補助開閉器４５の接点が
ＯＮとなってもモーター２５は駆動されず、手動操作中
電気回路側の操作手段は鎖錠状態となる。

この様に断路器の開閉操作装置には、インターロック条
件を定めるインターロックマグネツ１へ３３、手動操作
中のモーターの駆動を停止してａ３　＜シャッタースイ
ッチ３４、モーターの制御を行う補助開閉器４５、更に
は開閉動作完了を確認する為のリミットスイッチ４１．
４２等各種の電気的な接点から成る複数の検出手段と、
それを制御盤へ導く為の多数の配線が不可欠であり、操
作装置の複雑化を招く大きな原因となっていた。そして
、これらの接点部は、ガス絶縁開閉装置の長期間運転に
当って、大気中の雰囲気例えば塩塵害、腐蝕性ガス等に
より障害が発生、づることは避けられず、その結果制御
回路が形成されず、操作不能等の不具合が発生する問題
点があった。更に、前記の様な電気的接点を制御盤に接
続する為には、電気配線用の制御ケーブルを用いる必要
があるが、この制御ケーブルは主回路の開閉時に生ずる
サージの影響を受は易く、低圧側の制御回路に誘導され
たサージが入り込んでその部品を損傷したり誤動作を起
こさせたりするおそれもあった。また、操作装置は開閉
操作時、相当の振動を伴うものであり、この振動によっ
て各種電気的接点が誤動作するおそれもあった。

［発明の目的］本発明の目的は、上記の如き従来の電気開閉器における
不都合を解消し、長期間の運転や周囲の環境変化による
操作装置部分の構成部品の損耗や、開閉操作時の振動に
よる誤動作や開閉時における主回路のサージによる悪影
響のおそれがなく、しかも操作装置と制御盤間の配線も
少なくて済む電気開閉器を提供することにある。

［発明の概要］本発明による電気開閉器は、開閉接点の動作状態を検出
する位置検出器と、開閉器の鎖錠条件を判定する位置検
出器とを、光ケーブルを用いて制御盤側の光制御部に連
結し、この光制御部内で各検出器からの光信号を電気信
号に変換し、この光制御部からの出力信号をＡ／Ｄ変換
部に導き、このＡ／Ｄ変換部からの出力により駆ｖＪ源
の制御や運転操作に必要な動作確認を行う構成として、
操作装置側に誤動作や損耗のＪ５それのある電気的接点
を設（ブない様にしたものである。

［発明の実施例］以下、本発明を断路器に適用した実施例について、第６
図のブロック図をもとに説明する。

本実施例において、断路器の機械的駆動力の伝達系その
ものは、第１図乃至第３図の従来型と変化はない。しか
し、主軸には従来の補助開閉器及びリミットスイッチに
代えて開閉接点の開閉位置を検出する位置検出器Ａが設
けられている。この開閉接点の位置検出器Ａは、主軸の
回転角度或は主軸によって駆動される接触子の操作ロン
ドの位置を光信号として検出するものである。この位置
検出器△は、操作装置の機構部とは離れた位置にある制
御盤に設りた光制御部５０に対し光ケーブル５１を介し
て接続されている。

この位置検出器△としては、例えば、 ■　主軸にスリットを有する遮光板を取付（プ、この遮
光板に光制御部５０の発信部５０ａから一定パルスの光
を投光し、この光によりスリットの部分で生ずる干渉縞
が主軸の回転角度に応じて逐次変化する現象を、投光し
た光パルスのパルス幅の変化や光量の変化として、光制
御部５０の受信部５０ｂで検出するもの、 ■　主軸や接触子の操作ロンドの位置に応じ、これらに
設けた遮光板を移動させ、発信部５０ａから発光された
光を逐次遮蔽して行き、この光量変化を受信部５０ｂで
検出づるもの、■　主軸や操作ロッドの表面に、その位
置に応じて色の異なる塗料を塗布しておき、発信部５Ｑ
ａからの光をこの塗料に照射し、主軸等の位置に応じて
変化する反射光量を受信部５０ｂで検出するもの、等を使用づることができる。

一方、この光制御部５０には、断路器の現地での手動操
作を可能とづ゛る為の鎖錠条件が設定されているか否か
を検出する位置検出器Ｂが、光ケーブル５２を介して接
続されている。この鎖錠条件判定用の位置検出器Ｂは、
本実施例では、手動操作軸を被覆するシャッター３１を
ロックする為のインターロックマグネット３３の部分に
設けられている。即ち、インターロックマグネット３３
の吸引鉄心の位置を、前記の位置検出器Ａと同様な手段
で、光制御部５０の発信部５０ａから投射された光のパ
ルス幅や反＠量の変化として受信部５ｏｂで検出するも
のである。

この２基の位置検出器Ａ、Ｂと接続されＩｊ先光制御５
０は、操作装置とは別に設置された制御盤に設けられて
いるもので、光のパルス信号を電気的デジタル信号に変
換する為のＥ１０変換部５０Ｇを有しており、このＥ１
０変換部５０ｃを介して、電気的制御回路を構成する△
／Ｄ変換部５３に接続されている。この△／Ｄ変換部５
３は、インターロックマグネット側の位置検出器Ｂの指
令により断路器の駆動用モーター２５の電気的制御をロ
ックする為に、モーター制御部５４に接続されている。

また、Ａ／Ｄ変換部５３は、開閉接点側の位置検出器Ａ
の指令にＪ、り作動する出力リレ一部５５にも接続され
ている。出力リレ一部５５は、運転完了の確認を行う為
の表示装置５８と、モーターの作動開始及び停止指令を
出す為に前記モーター制御部５４に接続されている。モ
ーター制御部５４の入力側には、更に断路器の開閉信号
の投入部５６及び電＃Ａ５７が接続され、−力出力側は
駆動用モーター２５に接続されている。

この様な構成を有する本実施例において、断路器の手動
開閉動作を行ってならない場合は、インターロックマグ
ネット３３が励磁されず、その鉄心は非吸引位置にある
。その鉄心の位置から位置検出器Ｂがモーターによる開
閉動作が可能であることを検出して、その旨のパルス信
号を出力し、光制御部５０の受信部５０ｂがそのパルス
信号を受けて、Ｅ１０変換部５０ｃにより電気信号に変
換し、更にそれを電気制御回路側のＡ／Ｄ変換部５３に
よりアナログ−デジタルの変換を行い、モーター制御部
５４にモーター２５の駆動可能な指令を与える。

この状態で、モーター制御部５４に投入部５６から開閉
信号が与えられると、モーター２５に電源５７が投入さ
れてモーター２５が駆動され、第２図に示した如く、蓄
勢された駆動バネ１７の開放力により主軸が回転し、断
路器の開閉動作が開始される。開閉動作による接点の位
置は、主軸或は操作ロンドに設けられた位置検出器Ａに
よって検出される。そして、接点がモーター２５の停止
位置まで移動したことを検出したこの位置検出器Ａから
の光信号が光制御部５ｏに入力されると、これがＥ１０
変換部、△／Ｄ変換部、出力リレ一部を介してモーター
制御部５４に送られ、モーター２５を停止させる。モー
ター２５が停止した後、接点が開閉動作完了位置に達す
ると、これを検出した位置検出器Ａからの信号が光制御
部５０を介して出力リレ一部に伝達され、出力リレ一部
からの指令で制御盤上の表示装置５８に運転確認表示が
なされる。

一方、インターロック条件が整い、手動開閉動作が可能
な場合には、インターロックマグネットが励磁され、吸
引された鉄心の位置を位置検出器Ｂが検出し、光制御部
５０にその信号を送る。光制御部５０に送られたこの信
号は、Ｅ１０変換部、電気回路側の、Ａ　／　Ｄ変換部
を介してモーター制御部５４に送られ、この制御部５４
をたとえ電気的な開閉信号が投入された場合でもモータ
ー２５の駆動を行わないロック状態に設定する。この様
な状態で、従来の断路器と同様にシャッターを開き、手
動操作軸をハンドルで回転させて接触子の開閉動作を行
わせるが、この開閉動作の完了は、主軸等に設けた位置
検出器Ａによって検出され、光制御部、出力リレ一部を
介して制御盤上に表示される。

本実施例では上記の様な構成とすることにより、操作装
置の電気配線はモーターとインターロックマグネットの
みとなり、配線量が大幅に削減できる。また、各位置検
出器として、開閉接点位置やインターロック条件の判定
を光制御部から出力された光パルスのパルス幅や反！）
−ＩＩの変化として行うものを使用し、この位置検出器
を光ケーブルで光制御装置と接続することにより、従来
大量の配線量を要した補助開閉器部等はなくなり、多数
の接点は全て制御盤側の光制御部と接続された出力リレ
一部に配置される為、配線はあくまでも開閉器と離れた
位置にある制御盤側が主体となり、操作装置と制御盤間
はわずかな光ケーブルのみで連結されることになるので
、現地据付けの際の施行工数も削減できる。そして操作
装置の開閉操作時の振動による誤動作をなくすことがで
きる。また特に、従来では開閉機器の動作に伴う主回跨
サージが静電結合によりケースを介して制御回路に誘導
される不都合があったが、本実施例では、ガス絶縁開閉
装置の接地タンクに近接した制御ケープ　　、ル等の配
線が少なくなる為に、サージによって制御回路を構成す
る部材が不都合を起こすおそれもなくなる。

ところで、本発明の適用範囲は、上記のモーター及び手
動駆動される断路器にのみに限定されるものではなく、
第７図のブロック図で示づ如く、流体圧で駆動する操作
装置、例えばしゃ断器等を油圧で駆動４る場合にも採用
可能である。即ち、この種のしゃ断器にあっては、モー
ター制御部６０の指令によりモーター５９が駆動され、
油圧ポンプ６１が作動してその圧力がアキュムレーター
６２に蓄勢され、制御盤側の制御部６３からの開閉信号
により制御コイル６４が励磁され、制御弁部６５が作動
してアキュムレーターの流体圧力がシリンダー６６を動
かし、このシリンダー６６により主軸が回動じて開閉操
作がなされる。

この時、しゃ断器が正常に作動する為には、開閉機構駆
動用の流体の圧力及びしゃ断器タンク内の絶縁ガス圧力
が適性でなりればならず、その為流体圧の検出が必要に
なり、それが開閉動作を行わせて良いか否かの鎖錠条件
となってくる。従って、開閉接点の開閉位置を検出する
検出器Ａに加え、接地タンク内のガス圧力の検出器Ｃ１
操作装置のアキュムレータ部分の流体圧力の検出器りを
備え、これら検出器Ｃ，Ｄが鎖錠条件の判別手段となっ
ている。

これらの位置検出器Ｃ，Ｄは、圧力の変化をベローズや
ピストン装置により機械的変位として検出し、それを前
記実施例と同様にして検出器内で光学的に処理し、光制
御部５０へ出ノ〕するもので、各検出器と光制御部５０
との間は光ケーブルによって夫々接続されている。この
光制御部５０は、前記の実施例と同様にＡ／Ｄ変換部５
３を介してモーター制御部６０と出力リレ一部５５に接
続され、この出力リレ一部５５が動作確認の為の表示装
置５８と開閉動作を制御する制御部６３とに接続されて
いる。

この様に、本発明を流体圧によって開閉動作を行うし１
５断器に適用した場合も、開閉接点状態を位置検出器Ａ
で光信号として検出し、それを光制御部５０で光−電気
変換し、出力リレ一部５５から開閉制御信号や動作確認
信号を出づ一様にすると共に、鎖錠条件としての操作流
体圧やガス圧の検出も光信号による位置検出器が行う様
にしたので、操作装置側の電気的接点や補助開閉器が不
要となり、配線最の削減及び環境変化に対する耐久性の
向上が達成される。また、流体圧やガス圧の検出は、従
来では圧力スイッチによっていた為、接点開閉時の操作
振動により設定値近傍に現実に圧力が存在した場合には
、誤警報やチャタリング等の問題が発生するが、本実施
例の様に圧力［こよる変位を機械的に検出し、これを位
置検出器内で光学的に処理覆れば、圧力スイッチに起因
する前記の様な不都合も解消される。

なお、本発明における光制御部５０の光発信部５０ａは
、一般に電子部品で構成される為、その発光素子の寿命
は印加される電圧により決定されることになるから、開
閉機器の操作信号を受けて発光素子が動作する様な回路
溝底とすることにより、光信号が必要な時だけ発光する
様にすれば、耐用寿命のより長期化が計れる。

［発明の効果］以上の通り、本発明によれば、操作装置内に電気接点を
設りる必要がなくなるので、電気接点に起因する誤動作
耐久性の低下、或は配線の複雑化等の不都合が解消され
、長期間の運転に際しても信頼性の高い電気開閉器を提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する断路器の一例を示す断面図、
第２図は第１図の断路器にお（プる従来の操作装置の一
例を示す斜視図、第３図（Ａ）（Ｂ）は夫々第２図の操
作装置の手動操作部分の作動状態を示す正面図、第４図
は第２図の操作装置の電気的制御回路を示す回路図、第
５図は第２図の操作装置の動作を示すブロック図、第６
図は本発明を断路器に適用した実施例を示すフ［」ツク
図、第゛１図は本発明を流体圧操作形のしゃ断器に適用
した実施例を示すブロック図である。Ａ・・・開閉接点の位置検出器、Ｂ・・・手動操作の鎖
錠条件を判定する位置検出器、Ｃ，Ｄ・・・流体圧力の
鎖錠条件を判定する位置検出器、５０・・・光制御部、
５０ａ・・・光発信部、５０ｂ・・・受信部、５００・
・・Ｅ１０変換部、５１５２・・・光ケープル、５５・
・・出力リレ一部。第１図第３図（Ａ）（Ｂ）第４図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　互いに接離可能に対向して設【プられた一対の
接点を有する開閉接点を、絶縁性ガスを充填したタンク
内に配置し、一方の接点を駆動する開閉機構部と開閉機
構部の主軸と連結された操作装置とを有する電気開閉器
において、操作装置内部に、開閉接点の開閉動作時における動作状
態を検出する位置検出器と、開閉機器を操作可能とする
為の鎖錠条件を判定する為の位置検出器を設け、これら
各位置検出器を操作装置とは別に設置された光制御部に
対し光ケーブルで連結し、この光制御部には各位置検出
器からの光信号を電気信号に変換する変換部を設け、こ
の光制御部には、その出力で駆動源の制御並びに運転操
作に必要な状態信号を出力する為のＡ／Ｄ変換部及び出
力リレ一部を接続したことを特徴とする電気開閉器。
（２）　鎖錠条件を判定する位置検出器が、隣接機器の
開閉状態との関連で鎖錠条件を設定するインターロック
装置の動作状態を検出するものである特許請求の範囲第
１項記載の電気開閉器。
（３）　鎖錠条件を判定する位置検出器が、操作流体圧
力並びに封入絶縁ガス圧力の圧力変化を機械的変化とし
て検出するものである特許請求の範囲第１項記載の電気
開閉器。