[发明专利]开关装置及开关装置操作机构

说明书

技术领域

本发明涉及将电气电路接通和断开的开关装置及其操作机构，尤其适合于在短时间内断开高电压电流的结构。

背景技术

一般，开关装置的操作机构有利用能够获得大输出的液压操作力的操作机构、利用中/低输出力的弹簧操作力的操作机构。把前者称为液压操作机构，把后者称为弹簧操作机构。尤其是近年来，作为开关装置的一种的气体断路器的消弧室的小型化得到推进，能够利用较小的操作力断开故障电流等，因而更多地采用弹簧操作机构。但是，在超高电压级别的气体断路器中，要求两周期断开(在交流的两周期量的时间以内断开)的高速动作性能。在现有的弹簧操作机构中，一般是三周期断开程度的动作性能，由于弹簧力的保持机构和保持控制机构的响应性的问题，实现两周期断开非容易之事。

作为这种开关装置的操作机构的第1现有例有专利文献1。在专利文献1中，断开弹簧的力经由输出杆由保持机构保持着，该保持机构由闩体(latch)和O型支柱(O-prop(接通卡止杆))及簧舌(catch)构成。这种结构的弹簧操作机构的断开动作是这样进行的，在使解扣电流(trip current)流过作为保持控制机构的电磁线圈时，电磁线圈的柱塞使簧舌动作，簧舌与支柱的卡合解除，进而输出杆与闩体的卡合解除，输出杆旋转，断开弹簧力被释放。

作为开关装置的操作机构的第2现有例有专利文献2记述的弹簧操作机构。在专利文献2的弹簧操作机构中配置有脱扣杆和保持杆，以便保持断开弹簧力，保持杆采用如下构造，在进行断开动作时，不通过断开弹簧的力而是通过加速弹簧的力来进行动作，使断开弹簧力释放。

作为开关装置的操作机构的第3现有例有专利文献3记述的弹簧操作机构。在专利文献3的弹簧操作机构中，断开弹簧的力经由输出杆由保持机构保持着，该保持机构由闩体、环和脱扣联杆机构构成。这种结构的弹簧操作机构的断开动作是这样进行的，在使解扣电流流过电磁线圈时，电磁线圈的柱塞使脱扣联杆动作，输出杆与闩体的卡合解除，输出杆旋转，断开弹簧力被释放。

专利文献1：日本特开2007-294363号公报

专利文献2：日本专利第3497866号公报

专利文献3：日本特开2009-32560号公报

在上述的开关装置的操作机构的第1现有例(专利文献1的示例)中，断开弹簧力的释放(断开动作)包括以下三个动作：通过电磁线圈的励磁而进行的簧舌的动作，O型支柱的动作，和包括断开弹簧的电气接触件的动作。图15表示这些动作的关系。横轴表示时间轴，纵轴表示各部分的行程。在图15中，最下部的曲线表示解扣电流的波形，在该波形上示出了簧舌的动作曲线(行程)。在簧舌的动作曲线上示出了O型支柱和断开弹簧的行程。在最上部示出了气体断路器的消弧室内部的接触件的通电信号。

把施加解扣电流的时间作为基础点，把至簧舌动作、O型支柱开始动作为止的时间设为T1。另外，把从O型支柱的动作开始至断开弹簧的动作开始的时间设为T2。T3表示从断开弹簧的动作开始至到达开关断开点的时间。在把断路时间设为T0时，下述关系成立。

T0＝T1+T2+T3    (1)

为了实现两周期断开，需要把断路时间T0设为某个值以下。在这种普通的弹簧操作机构中，在施加解扣电流后，不是从簧舌到断开弹簧全部同时开始动作，而是簧舌在进行动作到某种程度之后与O型支柱的卡合解除，由此O型支柱开始动作，在O型支柱进行动作到某种程度之后，断开弹簧进行动作。即，保持断开弹簧力的机构是分阶段地进行动作的，所以为了缩短T0，需要分别缩短T1、T2、T3的时间。

但是，断开弹簧力是根据消弧室的可动部重量和动作速度、驱动能量而确定的，因此T3的时间缩短具有限度。作为缩短T2的方法，通过使O型支柱轻量化和增大保持断开弹簧力的力(保持力)，能够快速地进行动作。但是，在这种方法中，在保持力增大时，为了提高强度而需要使O型支柱大型化，这使得轻量化产生限制。因此，通过增大保持力而达到的高速化产生限制。并且，通过增大保持力，O型支柱与簧舌的卡合部也受到较大的力，簧舌变得大型化，进而为了使簧舌进行动作，需要具有较大电磁力的电磁线圈。

目前，为了实现电磁线圈的高输出，而采取采用了大型电容器的励磁方法，但是流过电磁线圈的电流值存在由规格确定的上限值，所以高输出也具有限度。这样，在现有的弹簧操作机构中，想要比较容易地缩短断路时间是很困难的。