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公開番号2021034262
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210301
出願番号2019154356
出願日20190827
発明の名称開閉装置
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール特許業務法人
主分類H01H 33/36 20060101AFI20210201BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】可動子電極が溶損しても、可動子電極と固定子電極との接触量を、可動子電極が溶損していない初期状態での接触量と同じ値に保つことができ、電極間の接触不良を防止できる開閉器を備える開閉装置を提供する。
【解決手段】本発明による開閉装置は、絶縁性ガスを封入した密閉容器11の内部に設置された可動子電極2と固定子電極3とを備え、可動子電極2が固定子電極3に対して離れたり接触したりすることで電路を開閉する開閉器1と、可動子電極2を固定子電極3に対して移動させるモータ9と、モータ9を制御する装置27と、モータ9の負荷電流を検出する装置13、14とを備える制御装置10とを備える。制御装置10は、電路を閉じるときに、モータ9の負荷電流の変化を利用して、可動子電極2の初期状態からの短縮量に応じて、可動子電極2の固定子電極3への移動距離を増やす。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
絶縁性ガスを封入した密閉容器の内部に設置された可動子電極と固定子電極とを備え、前記可動子電極が前記固定子電極に対して離れたり接触したりすることで電路を開閉する開閉器と、
前記可動子電極を前記固定子電極に対して移動させるモータと、
前記モータを制御する装置と、前記モータの負荷電流を検出する装置とを備える制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記電路を閉じるときに、前記モータの負荷電流の変化を利用して、前記可動子電極の初期状態からの短縮量に応じて、前記可動子電極の前記固定子電極への移動距離を増やす、
ことを特徴とする開閉装置。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記制御装置は、前記電路を閉じるときに、前記可動子電極が前記固定子電極に接触を開始して前記負荷電流が増加してから、前記可動子電極が移動を停止して前記負荷電流がゼロとなるまでの時間において前記モータが回転した数を用いて、前記可動子電極の前記移動距離を増やす、
請求項1に記載の開閉装置。
【請求項3】
前記制御装置は、前記電路を閉じるときに、前記可動子電極が前記固定子電極に接触を開始して前記負荷電流が増加してから、前記可動子電極が移動を停止して前記負荷電流がゼロとなるまでの時間を用いて、前記可動子電極の前記移動距離を増やす、
請求項1に記載の開閉装置。
【請求項4】
前記制御装置は、
初期状態の前記可動子電極について、前記時間において前記モータが回転した数をメモリに記憶し、
前記メモリに記憶した前記モータが回転した数と、前記電路を閉じるときの前記時間において前記モータが回転した数との差を求め、この差だけ前記モータをさらに回転させて前記可動子電極の前記移動距離を増やす、
請求項2に記載の開閉装置。
【請求項5】
前記制御装置は、
初期状態の前記可動子電極について、前記時間をメモリに記憶し、
前記メモリに記憶した前記時間と、前記電路を閉じるときの前記時間との差を求め、この差だけ前記モータをさらに回転させて前記可動子電極の前記移動距離を増やす、
請求項3に記載の開閉装置。
【請求項6】
前記制御装置は、
前記メモリに記憶した前記モータが回転した数から、前記可動子電極の前記移動距離D0を求め、
前記電路を閉じるときの前記時間において前記モータが回転した数から、前記可動子電極の前記移動距離D1を求め、
前記移動距離D0と前記移動距離D1の差を前記可動子電極の前記短縮量とし、
前記短縮量が予め定めたしきい値を超えた場合には、アラーム信号を出力する、
請求項4に記載の開閉装置。
【請求項7】
前記制御装置は、
前記メモリに記憶した前記時間から、前記可動子電極の前記移動距離D0を求め、
前記電路を閉じるときの前記時間から、前記可動子電極の前記移動距離D1を求め、
前記移動距離D0と前記移動距離D1の差を前記可動子電極の前記短縮量とし、
前記短縮量が予め定めたしきい値を超えた場合には、アラーム信号を出力する、
請求項5に記載の開閉装置。
【請求項8】
前記制御装置に接続された解析装置を備え、
前記解析装置は、前記可動子電極の前記短縮量の時間変化を基に、前記短縮量が予め定めたしきい値を超える時期を推定し、この時期をメンテナンス実施時期として出力する、
請求項6または7に記載の開閉装置。
【請求項9】
前記制御装置は、前記制御装置の異常を検出するウォッチドッグ・タイマを備え、
前記ウォッチドッグ・タイマが前記制御装置の異常を検出した場合には、前記開閉器が動作を停止し、前記ウォッチドッグ・タイマがアラーム信号を出力する、
請求項1に記載の開閉装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、開閉装置に関し、詳しくは、断路器、接地開閉器、及び接地開閉器付き断路器などの開閉器を備える開閉装置に関する。
続きを表示(約 5,200 文字)【背景技術】
【0002】
開閉装置は、遮断器と開閉器などの主回路機器、電力系統から受電する受電ユニット、及び母線を介して電力を負荷側に給電する給電ユニットを備える。開閉器には、断路器、接地開閉器、及び接地開閉器付き断路器が含まれる。遮断器と開閉器は、SF6などの絶縁性ガスを封入した密閉容器内に収容されている。この密閉容器には、電力ケーブルと母線が接続され、前面に主回路機器の操作機構が設置されている。各機器間は、主回路導体により接続されている。
【0003】
受電用開閉装置では、電力ケーブルまたは架空線により電力系統から電力が供給され、受電用断路器と遮断器と母線用断路器を経由して母線に給電する。給電用の開閉装置では、母線から受電し、母線用断路器と遮断器と給電用断路器を経由して、負荷に接続した電力ケーブルまたは架空線に給電する。三相分を1回線とした1ベイを構成する開閉装置と、隣接する1ベイを構成する開閉装置の間は、母線により電気的に接続される。
【0004】
このように構成されたガス絶縁開閉装置においては、主回路機器及び主回路導体を、絶縁性ガスを封入した密閉容器内に設置することで、小形化かつ高信頼化できる利点がある。主回路導体は、密閉容器内に設置された絶縁物によりガス中で支持され、接地電位である密閉容器との間で絶縁が保持されている。
【0005】
変電所内には、電力搬送の冗長性を持たせるために、2回線の電力線が引き込まれている。このうちの1回線に給電するため、変電所内の開閉装置の遮断器と開閉器の電路の開閉により、変電所内部の機器の接続が制御される。
【0006】
従来のガス絶縁開閉装置の例は、特許文献1に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
特開2004−88825号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
開閉装置の開閉器では、可動子電極が固定子電極に対して移動することで、大電流が流れる電路を開閉する。開閉器は、可動子電極が固定子電極に接触すると電路が閉じて通電し、可動子電極が固定子電極から離れると電路が開いて遮断される。電路の開閉時には、電極間にアークが発生することがある。このアークが可動子電極と固定子電極の先端部分に形成されると、電極が溶損する。溶損により長さが短くなった可動子電極は、通電時に、可動子電極が溶損していない初期状態での移動距離と同じ移動距離を固定子電極に対して移動すると、固定子電極との接触量(接触面積)が不足する。このような電極間の接触不良が通電時に起きると、電極が発熱したり溶融したりするという異常が発生する可能性もある。
【0009】
本発明は、可動子電極が溶損しても、可動子電極と固定子電極との接触量を、可動子電極が溶損していない初期状態での接触量と同じ値に保つことができ、電極間の接触不良を防止できる開閉器を備える開閉装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明による開閉装置は、絶縁性ガスを封入した密閉容器の内部に設置された可動子電極と固定子電極とを備え、前記可動子電極が前記固定子電極に対して離れたり接触したりすることで電路を開閉する開閉器と、前記可動子電極を前記固定子電極に対して移動させるモータと、前記モータを制御する装置と、前記モータの負荷電流を検出する装置とを備える制御装置とを備える。前記制御装置は、前記電路を閉じるときに、前記モータの負荷電流の変化を利用して、前記可動子電極の初期状態からの短縮量に応じて、前記可動子電極の前記固定子電極への移動距離を増やす。
【発明の効果】
【0011】
本発明によると、可動子電極が溶損しても、可動子電極と固定子電極との接触量を、可動子電極が溶損していない初期状態での接触量と同じ値に保つことができ、電極間の接触不良を防止できる開閉器を備える開閉装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
本発明の実施例1による開閉装置が備える断路器の断面を示す模式図。
断路器を通電する場合の、可動子電極の移動を示す模式図。
断路器を遮断する場合の、可動子電極の移動を示す模式図。
通電状態の断路器を示す模式図。
制御装置の構成を示す模式図。
溶損していない初期状態の可動子電極を移動させて断路器を通電する場合の、モータの負荷電流の時間変化を模式的に示す図。
溶損し長さが短くなった可動子電極を移動させて断路器を通電する場合の、モータの負荷電流の時間変化を模式的に示す図。
従来の開閉装置において、溶損し長さが短くなった可動子電極を移動させて通電状態にした場合の断路器を示す模式図。
実施例1による開閉装置において、溶損し長さが短くなった可動子電極を移動させて通電状態にした場合の断路器を示す模式図。
本発明の実施例2よる開閉装置が備える断路器を示す模式図。
実施例2による開閉装置を示す図。
本発明の実施例3による開閉装置が備える制御装置の構成を示す模式図。
本発明の実施例1による開閉装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明による開閉装置は、断路器、接地開閉器、及び接地開閉器付き断路器のうち少なくとも1つを備える。以下では、断路器、接地開閉器、及び接地開閉器付き断路器を、開閉器と総称する。開閉器は、可動子電極と固定子電極とを備え、可動子電極が固定子電極に対して接触したり離れて接触しなくなったりすることで電路が閉じたり開いたりし、通電と遮断を行う。
【0014】
本発明による開閉装置では、開閉器が長期間使用され、電路の開閉時に電極間に発生したアークにより可動子電極が溶損しても、可動子電極と固定子電極との接触量を、可動子電極が溶損していない初期状態での接触量と同じ一定値に保つことができ、電極間の接触不良を防止できる。なお、固定子電極は、溶損の影響が少ない接触子で可動子電極と接触するので、可動子電極との接触において溶損を考慮しなくてもよい。
【0015】
以下、本発明の実施例による開閉装置を、図面を参照して説明する。以下の実施例では、開閉装置が備える開閉器として、断路器を例に挙げて説明する。開閉器が接地開閉器や接地開閉器付き断路器であっても、本発明による開閉装置は、以下の実施例と同様の構成を備えることができる。なお、本明細書で用いる図面において、同一のまたは対応する構成要素には同一の符号を付け、これらの構成要素については繰り返しの説明を省略する場合がある。
【実施例】
【0016】
図10は、本発明の実施例1による開閉装置50を示す図である。本実施例による開閉装置50は、密閉容器11と、開閉器と、遮断器21を備える。密閉容器11は、例えば密封されたタンクであり、絶縁性ガスを封入している。開閉器と遮断器21は、密閉容器11に収容されている。開閉器には、断路器1、接地開閉器22、及び接地開閉器付き断路器23が含まれる。
【0017】
図1は、本実施例による開閉装置50が備える断路器1の断面を示す模式図である。断路器1は、可動子電極2、固定子電極3、可動側シールド4、固定側シールド5、モータ9、制御装置10、ギアボックス8、及びボールねじ6を備える。可動子電極2、固定子電極3、可動側シールド4、固定側シールド5、及びボールねじ6は、密閉容器11の内部に設置されている。モータ9、制御装置10、及びギアボックス8は、密閉容器11の外部に設置されている。可動子電極2は、高電圧導体24と接続されている。固定子電極3は、可動子電極2に接触可能な接触子7を備える。ボールねじ6には、可動子電極2に取り付けられたナット25が組み合わされている。
【0018】
可動子電極2は、固定子電極3に対して軸方向(図1の左右方向)に移動可能であり、固定子電極3に対して移動することで電路を開閉する。断路器1は、可動子電極2が固定子電極3の接触子7に接触すると電路が閉じて通電し、可動子電極2が固定子電極3の接触子7から離れると電路が開いて遮断される。
【0019】
可動側シールド4は、可動子電極2を覆う。固定側シールド5は、固定子電極3を覆う。
【0020】
モータ9は、制御装置10からの動作信号により回転し、可動子電極2を固定子電極3に対して軸方向に移動させる。モータ9の動力は、ギアボックス8を介してボールねじ6に伝達され、ボールねじ6を回転させる。ボールねじ6が回転すると、可動子電極2に取り付けられたナット25が軸方向に直線移動する。ナット25が軸方向に移動することで、可動子電極2は、軸方向に移動する。なお、モータ9は、可動子電極2が固定子電極3に接触している間は、一定の回転速度で回転して可動子電極2を移動させるものとする。
【0021】
図2Aは、断路器1を通電(投入)する場合の、可動子電極2の移動を示す模式図である。断路器1を通電する場合には、制御装置10は、可動子電極2が固定子電極3に近づく方向(図2Aの右方向)に移動するように、モータ9を回転させてボールねじ6を回転させる。
【0022】
図2Bは、断路器1を遮断する場合の、可動子電極2の移動を示す模式図である。断路器1を遮断する場合には、制御装置10は、可動子電極2が固定子電極3から離れる方向(図2Bの左方向)に移動するように、モータ9を回転させてボールねじ6を回転させる。
【0023】
図3は、通電状態の断路器1を示す模式図である。通電状態の断路器1では、可動子電極2と固定子電極3は、接触子7を介して互いに電気的に接続している。可動子電極2と固定子電極3とが互いに良好に導通するためには、可動子電極2は、固定子電極3と十分に接触し、接触子7に圧力を与えている必要がある。
【0024】
図4は、制御装置10の構成を示す模式図である。制御装置10は、演算装置20、電源26、モータ駆動制御ユニット27、入出力装置28、電流検出装置、メモリ15a、15bを備える。制御装置10は、制御信号線12によってモータ9に接続され、モータ9を制御する。
【0025】
演算装置20は、制御装置10の動作を制御するとともに、制御装置10の演算処理を実行する。電源26は、モータ9の駆動源である。モータ駆動制御ユニット27は、モータ9を制御する。入出力装置28は、開閉装置50の制御盤16と、実施例2で述べる監視盤17と解析装置18に対して、信号の入出力を実行する。電流検出装置は、モータ9の負荷電流を検出する装置であり、モータ9に接続され、例えば、変流器13や、電源26の電圧を測定する検出インピーダンス14で構成することができる。メモリ15a、15bは、制御装置10が得たデータを記憶する。なお、メモリ15aとメモリ15bは、1つのメモリ装置で構成することもできる。
【0026】
制御装置10は、モータ駆動制御ユニット27により、モータ9の駆動と停止、モータ9の回転方向、及びモータ9の回転速度を制御する。
【0027】
図5Aは、溶損していない初期状態の可動子電極2を移動させて電路を閉じ、断路器1を遮断状態から通電(投入)する場合の、モータ9の負荷電流の時間変化を模式的に示す図である。
【0028】
時刻t0で、モータ駆動制御ユニット27によりモータ9が駆動され、可動子電極2の移動が始まる。可動子電極2の移動開始の直後(時刻t0と時刻t1の間)は、静止摩擦力に抗って可動子電極2を移動させて加速させるため、負荷電流が値I1まで増加する。
【0029】
時刻t1で、可動子電極2の移動速度が一定値になると、負荷電流は、I1から下がっていく。可動子電極2は、一定速度で移動し、固定子電極3に近づいていく。
【0030】
時刻t2で、負荷電流は、I1より小さい一定値I0となる。可動子電極2は、引き続き一定速度で移動し、固定子電極3に近づいていく。
(【0031】以降は省略されています)

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