低圧遮断器の技術変遷と今後の展望

遮断器の重要責務の１つが遮断性能である。電流遮断は遮断時に接点間に発生したアークを安全確実に消弧し電流の流れを止めることであり、遮断器の小型化や回復電圧の増大要求を考慮すると、可能な限り小さな容積で短絡電流のアークエネルギーを消費し、電流ゼロ点で接点間を絶縁回復させる必要がある。これに対して低圧遮断器では遮断時に発生するアークの電圧を増大させて短絡電流を小さく絞る限流現象を積極的に利用することで電流遮断を容易にし、電流遮断部のスペース縮小化などを可能にしている。当社では図４に示す独自の遮断技術を開発・発展させ、他社に比べてより小型で大容量の遮断器を製品化してきた。
ここでは当社独自の限流技術、及び電流ゼロ点での接点間の絶縁回復性能を高める高電圧遮断技術について述べる。

VJC（Vapor Jet Control）とは接点周辺を厚みのある絶縁物で覆うことでアークを制御する技術である。図５に示すように絶縁物を利用することで、アークスポットの広がりを制限し、電極からの高温ベーパー・ジェット放射方向を制限する。この結果、必然的に電極間のアークの断面積は縮小し、さらに、絶縁物が出すベーパーがアーク外周部の温度を冷却する効果も相まって、アークの断面積を縮小していく。また、アークの温度分布を定める上で重要なのは輻射と圧力差に基づく膨張冷却である。したがって、VJCアークは絶縁物によってアーク空間の圧力を上昇させること、及び絶縁物蒸気の冷却効果の両者によって、膨張冷却と輻射損失を促進させることで、アークのエネルギー損失を増大させアーク電圧を上昇させることが可能となる。
この技術は1985年発売の“Super SCRUMシリーズ”に初めて搭載し、以降、この技術的思想は幅広く応用展開し2010年発売のWS-Vシリーズにも適用している。

更なる大容量化にある受配電方式を背景に短絡容量の増大が課題となる中、遮断容量200kAの性能を持つ超限流遮断器を製品化した。同遮断器は図６に示すように、超限流ユニットを遮断器本体に接続するという全く新しい発想を持つ画期的な製品であった。超限流ユニットはフォーク形２点切構造となっており、短絡電流の電磁力を利用して可動子を高速開極することで瞬時に高いアーク電圧を発生させ、遮断器本体と合わせ３点切アーク構成となっている。さらに、VJC技術を併用しており推定短絡電流を1/10まで限流させることを可能にした。