CN105765684B - 气体断路器 - Google Patents

Abstract

提供在电力系统中切换电流切断以及接通的气体断路器。具备：密闭容器，填充了灭弧性气体；一对固定电弧电极(30a、b)，在所述密闭容器内相对配置；触发电极(31)，被配置成在固定电弧电极(30a、b)之间移动自如，伴随移动产生电弧放电；升压室(35)，通过升压单元使灭弧性气体压缩并升压；以及蓄压室(36)，与升压室(35)连通，积存升压了的灭弧性气体。触发电极(31)将蓄压室(36)切换为闭塞状态或者开放状态。在电流切断时的前半部中，使蓄压室(36)成为闭塞状态，在电流切断时的后半部中，将蓄压室(36)切换为开放状态。对电弧放电(4)导入蓄压室(36)的灭弧性气体。

Description

气体断路器

技术领域

本发明的实施方式涉及在电力系统中切换电流切断以及接通的气体断路器。

背景技术

在电力系统中，在需要切断过大的事故电流、电容性小电流、电抗器切断等电感性负载电流、或者极其小的事故电流等的情况下利用气体断路器。气体断路器在切断过程中将触点机械性地隔离，通过灭弧性气体的喷吹，使在隔离的过程中产生的电弧放电灭弧。

在上述那样的气体断路器中，当前被称为压气型的类型得到了广泛普及(例如日本公告专利公报、日本特公平7-109744号公报(以下称为专利文献1))。在压气型气体断路器中，在填充了灭弧性气体的密闭容器内，相对电弧触点以及相对通电触点、和可动电弧触点以及可动通电触点分别相对地配置，通过机械性驱动力使它们接触或者背离，从而使电流导通或者切断。

在该气体断路器中设置了：蓄压空间，容积伴随触点的背离而减少，蓄压内部的灭弧性气体；以及绝缘喷嘴，以包围两个电弧触点的方式配置，将蓄压空间的灭弧性气体引导至电弧。在切断过程中，由于相对电弧触点和可动电弧触点背离，所以在两个电弧触点之间产生电弧。通过经由绝缘喷嘴对电弧强力地喷吹伴随触点的背离而在蓄压空间中被充分蓄压了的灭弧性气体，使两个电弧触点的绝缘性能恢复，使电弧灭弧，使电流的切断完成。

作为从小电流至大电流都能高效地切断的气体断路器，被称为串联压气型的类型得到广泛普及(例如日本公告专利公报、日本特公平7-97466号公报(以下称为专利文献2))。关于该气体断路器，为了不增大驱动能量而提高切断性能，将蓄压空间分成升压机理不同的两个室。即，气体断路器具有热压气室和机械压气室这两个空间，一并使用加热升压作用和机械压缩作用而使灭弧性气体升压，产生出强力的喷气流。

在切断大电流时，由于电弧放电温度非常高，所以周围的灭弧性气体被加热，由于该灭弧性气体的热膨胀、向热压气室内的流入，热压气室显著升压。该热压气室的压力产生对于使电弧放电灭弧来说充分的灭弧性气体的喷吹力。

另一方面，在切断小电流时，电弧放电所致的靠自己力量的升压作用小，所以无法期待利用该作用实现的热压气室的压力上升。在这样的情况下，在串联压气型的气体断路器中，能够一并使用从机械压气室向热压气室的灭弧性气体的送入，所以能够确保用于小电流切断的喷吹压力。

这里，在如切断事故电流时那样几kA等级的大电流电弧的情况下，如果不是在两个电弧触点间距离充分隔开而形成适合的流路、并且在蓄压空间中蓄压了充分的喷吹压力之后，则即使迎来电流零点，电弧也不会被灭弧。

但是，在切断电容性小电流那样的几百A以下的小电流电弧的情况下，即使在两个电弧触点刚刚分离之后，只要迎来电流零点，则电弧就被简单地灭弧。

由此，由于电流相位，电弧持续的时间无限地接近0，在电弧触点刚刚分离之后电弧灭弧，在电弧触点之间的距离极其小的状态下，施加来自系统的恢复电压。如果由于该恢复电压而在电弧触点之间引起复弧，则存在产生过电压的情况。复弧是指，在商用频率电压下在电流零点之后经过四分之一周期以上的时间之后产生的绝缘破坏现象。

电弧触点之间的绝缘破坏威胁系统设备的可靠性，所以一般气体断路器为了避免复弧，要求充分并且迅速的绝缘恢复特性。为了应对该要求，一般需要使电弧触点前端的电场缓和、或者提高两个电弧触点分离的时间点下的速度、即断开速度来确保电弧触点之间的迅速的绝缘恢复。

但是，存在如果通过增加操作力来应对高速化，则驱动装置成为大型，或者为了提高机械强度而可动触点部的重量增加、进而必须增加驱动能量这样的问题。

因此，提出了如下技术：经由被固定的凸轮机构连接驱动装置和可动触点部，沿着凸轮的槽的形状使与可动触点部连结了的链驱动，提高断开之后的速度(例如日本的公开专利公报、日本特开2004-55420号公报(以下称为专利文献3))。另外，还提出了如下技术：通过将旋转槽凸轮设置于驱动装置与可动触点部之间，减小驱动装置侧的可动部和可动接触部的移动距离，高效地降低驱动能量(例如日本的公开专利公报、日本特开2002-208336号公报(以下称为专利文献4))。

专利文献1：日本特公平7-109744号公报

专利文献2：日本特公平7-97466号公报

专利文献3：日本特开2004-55420号公报

专利文献4：日本特开2002-208336号公报

发明内容

但是，在以往的气体断路器中，存在如下举出的课题，设计有解决该课题的技术。

(A)喷吹气体的温度

在以往的气体断路器中，将通过电弧放电成为高温的灭弧性气体取入到压气室或者热压气室，所以将高温化后的灭弧性气体喷吹向电弧放电。因此，存在电弧放电的冷却效率变低、切断性能降低的可能性。

(B)喷吹气体的温度对耐久性和维护的影响

另外，由于对电弧放电喷吹高温化后的灭弧性气体，所以电弧放电周边的温度也上升。其结果，电弧电极、绝缘喷嘴被高热炙烤而易于劣化，产生频繁地进行维护的必要。其与要求提高耐久性和降低维护的使用者的需求相悖。

(C)电流切断时间

进而，为了使压气室内、热压气室内的压力升压，将花费某种程度的时间。因此，有时直至电流切断完成为止的时间变长。气体断路器是用于迅速地切断电力系统中的过大的事故电流的设备，所以从气体断路器的基本功能来看，始终要求使直至电流切断完成的时间缩短。

(D)驱动操作力

另外，为了在气体断路器中使驱动操作力降低，实现结构简化以谋求轻量化是重要的。例如，在将压气室二分割了的串联压气型气体断路器中，隔板、逆止阀等附带零件不可缺少，所以具有构造复杂化而可动部的重量变重的倾向。如果可动部的重量变重，则为了得到同一离解速度，不得不需要强的驱动操作力。即，在以往的串联压气型气体断路器中，为了对可动部的轻量化作出贡献，要求结构简化。

(E)气流的流动方式

进而，在对电弧放电喷吹灭弧性气体的压气型气体断路器中，关于设备内部的灭弧性气体的流动，使其稳定化也受到重视。特别在串联压气型气体断路器中，灭弧性气体的流动易于变得不稳定，期望其改善。

(F)高速再闭合电路动作时的切断性能

进而，在气体断路器中，当然期望高速再闭合动作时的切断性能良好，但在串联压气型气体断路器中，有时高速再闭合动作时的切断性能低而成为问题。

本实施方式的气体断路器是为了解决以上叙述的课题而提出的。即，本实施方式的气体断路器的目的在于提供一种使喷吹气体低温化，实现提高耐久性和降低维护、缩短电流切断时间以及降低驱动操作力，并且使灭弧性气体的流动稳定化，进而使高速再闭合动作时的切断性能提高的气体断路器。

为了达成上述目的，本实施方式的气体断路器切换电流切断和接通，其特征在于具备以下的结构。

(a)填充了灭弧性气体的密闭容器。

(b)在所述密闭容器内相对配置的一对固定电弧电极。

(c)被配置成在所述固定电弧电极之间移动自如，伴随移动而产生电弧放电的触发电极。

(d)通过升压单元使所述灭弧性气体压缩并升压的升压部。

(e)与所述升压部连通而积存升压后的灭弧性气体的蓄压部。

(f)所述触发电极是将所述蓄压部切换为闭塞状态或者开放状态的开闭单元，在电流切断时的前半部中，使所述蓄压部成为闭塞状态，在电流切断时的后半部中，将所述蓄压部切换为开放状态，对所述电弧放电导入所述蓄压部内的灭弧性气体。

附图说明

图1是示出第1实施方式的气体断路器的整体结构的剖面图，是示出接通时、切断时前半部、切断时后半部的状态的剖面图。

图2是示出第1实施方式的杆的剖面图。

图3是示出第1实施方式的可动活塞周边的构造的剖面图。

图4是示出平坦的驱动输出特性的情况下的压缩反作用力以及可动部加速力的行程变化的图形。

图5是示出单调减少的驱动输出特性的情况下的压缩反作用力以及可动部加速力的行程变化的图形。

(符号说明)

A：固定电极部；B：可动电极部；1：气体断路器；2：相对通电电极；3：可动通电电极；4：电弧放电；5：吸气孔；19：吸气阀；20：热气体；30a、30b：固定电弧电极；31：触发电极；33：可动活塞；34：连通孔；35：升压室；36：蓄压室；37：排气孔；39：气缸；40：圆筒部件；41：闭塞部；42：链；43：杆；47：密封部件；48：放压机构；49：放出压缩气体。

具体实施方式

[1.第1实施方式]

(概略结构)

以下，参照图1至3，说明第1实施方式的气体断路器。气体断路器使构成电路的电极彼此接触和分离，切换电流切断和接通状态。在电流切断过程中，通过电弧放电而使电极之间桥接。另外，在电流切断过程中，生成灭弧性气体的气流，并对电弧放电引导喷吹该气流，从而使电弧放电冷却，在电流零点处灭弧。

气体断路器具有填充了灭弧性气体的密闭容器(未图示)。密闭容器由金属、绝缘子等构成，被接地。灭弧性气体是六氟化硫气体(SF₆气体)、空气、二氧化碳、氧、氮或者它们的混合气体、其他灭弧性能以及绝缘性能优良的气体。灭弧性气体优选是全球变暖系数比六氟化硫气体低、并且分子量小、并且至少在1个气压以上以及摄氏20度以下是气相的气体的单一气体或者混合气体。

气体断路器的电极大致上被分成相对电极部A和可动电极部B，在密闭容器内相对地配置。相对电极部A和可动电极部B分别主要由以内部中空的圆筒或者内部实心的圆柱为基本形状的多个部件构成，成为具有共同的中心轴的同心状配置，通过使直径匹配，关系部件彼此相对地协同发挥功能。

相对电极部A具有固定电弧电极30a以及固定通电电极3。可动电极部B具有固定电弧电极30b、可动通电电极3以及触发电极31。

一对固定电弧电极30a、30b并不是由可动通电电极3、触发电极31、可动活塞33等构成的可动部中包含的部件，而是在密闭容器(未图示)的内部被固定的部件。另一方面，由作为可动电极部B的可动要素的可动通电电极3、触发电极31以及可动活塞33等构成的可动部与驱动装置(未图示)直接或者间接地连结，根据驱动装置的操作力针对相对电极部A接触和分离。

由此，可动电极部B针对相对电极部A接触和分离，实现电流的接通和切断、以及电弧放电4的起弧以及灭弧。另外，密闭容器内的压力在通常运转时无论在哪个部分都成为单一的压力、例如灭弧性气体的充气压力。

固定电弧电极30a、30b的开口缘向内部膨出，该开口缘部分的内径和杆状的触发电极31的外径一致。通过在固定电弧电极30a中插入触发电极31，固定电弧电极30a的内表面和触发电极31的外表面接触，成为可电气地导通的状态。同样地，固定电弧电极30b的内表面和触发电极31的外表面接触，电气地导通。触发电极31通过在使固定电弧电极30a、30b通电的通电位置和从固定电弧电极30a离开的切断位置自如地移动，承担电弧放电4的起弧。关于触发电极31的移动，通过驱动装置(未图示)的操作力沿着中心轴移动。

如果位于通电位置，则触发电极31与固定电弧电极30a、30b接触。即，由于触发电极31，固定电弧电极30a、30b短路，实现通电状态。如果从通电位置移动到切断位置，则触发电极31从固定电弧电极30a离开，在触发电极31与固定电弧电极30a之间产生电弧放电4。如果触发电极31从固定电弧电极30a进一步离开，而固定电弧电极30a和触发电极31的距离比固定电弧电极30a和固定电弧电极30b的距离宽，则电弧放电4最终从触发电极31转移到电弧电极30b。

包围杆状的触发电极31地配置了绝缘喷嘴32。绝缘喷嘴32被设置于固定电弧电极30a、30b之间的空间。该绝缘喷嘴32成为在切断动作时也不移动的固定零件。在切断动作时，触发电极31构成为在绝缘喷嘴32内部移动，在该绝缘喷嘴32内部产生电弧放电4。

通过升压室35和蓄压室36，生成对电弧放电4喷吹的气流。蓄压室36以及升压室35被设置在可动电极部B，设置成包围触发电极31。由圆筒部件40和固定电弧电极30b包围触发电极31而形成的空间被定义为蓄压室36。

固定电弧电极30b的前端部向中心部侧突出，前端部的内径等于触发电极31的外径，触发电极31相对固定电弧电极30b滑动。触发电极31和固定电弧电极30b滑动的部分具有一定的气密性。触发电极31使蓄压室36成为闭塞状态。另一方面，触发电极31向从固定电弧电极30a离开的方向移动，从而也从固定电弧电极30b离开。由此，蓄压室36成为开放状态。即，触发电极31是针对蓄压室36切换闭塞状态和开放状态的开闭单元。

由气缸39、圆筒部件40以及可动活塞33包围了的空间被定义为升压室35。以使升压室35的容积变化的方式，在气缸39内可滑动地配置可动活塞33。可动活塞33通过以利用驱动装置(未图示)的操作力远离电弧放电4的方式移动，使升压室35内的压力上升。例如，通过与触发电极31利用链42结合了的杆43，驱动可动活塞33。为了防止轴偏移，并防止过大的机械力集中到一个部位，如图2所示，优选在角度方向上设置多根杆43。为了防止升压室35内的压力从杆43和气缸39的滑动部分漏出，通过密封部件47，密封该部分。

(作用)

(通电状态)

在通电状态下，相对通电电极2和可动通电电极3被电连接，这些部件成为电路的一部分。虽然未特别图示，在密闭容器60中分别通过隔件，在相对电极部A侧和可动电极部B侧固定了2根导体。隔件是使密闭容器60和导体绝缘、并且支撑导体的构件。在通电状态下，电流经由衬套(未图示)流入到气体断路器，从相对电极部A侧的导体，经由形成上述电路的部件以及可动电极部B侧的导体和衬套(未图示)，流出到气体断路器外部。

(切断过程的前半部)

在需要切断过大的事故电流、电容性小电流、电抗器切断等电感性负载电流、或者极其小的事故电流的情况下，受到驱动装置的操作力，触发电极31在从固定电弧电极30a离解的同时，在触发电极31与固定电弧电极之间产生电弧放电4。从电弧放电4产生的热气体(排热气体)20与其产生同时地无延迟地向远离电弧放电4的方向流动。即，穿过设置在固定电弧电极30a中的排气孔(未图示)、设置在可动通电电极3中的排气孔37，而向密闭容器内排出。

即，由于电弧放电4的热而成为高温的热气体(排热气体)20大部分被排出到密闭容器内，所以向蓄压室36侧流入的是极少量。因此，在切断动作中的极其短时间中，所述灭弧性气体的升压几乎不会受到电弧热的影响，而大致通过利用可动活塞33的绝热压缩作用来实现。

(切断过程的后半部)

在切断过程的后半部中，升压室35的体积相对地变小，通过可动活塞33压缩了的灭弧性气体的大半存积到蓄压室36内。与此同时，设置在可动活塞33中的密封部件47塞住所述连通孔34，从而升压室35和蓄压室36在压力上被隔离。进而，之后升压室35内的压力迅速地通过放压机构48向密闭容器放压。放压机构48如图3所示，考虑在杆43的一部分中设置槽等，但除此以外还可以有各种构造。

另一方面，触发电极31通过固定电弧电极30b而释放闭塞部41，所以将蓄压室36内的压缩气体作为喷吹气体21，强力地喷吹向电弧放电4。绝缘喷嘴32以将喷吹气体21高效地喷吹向电弧放电4、并且将热气体20流畅地排出的方式，适当地对气体的流动进行整流。

在该阶段中，电弧放电4被转移到固定电弧电极30a。因此，在触发电极31中电弧放电4正在点火的期间仅是直至电弧放电4转移至固定电弧电极30b为止的切断过程初始的被限定的期间。

(切断过程的结束后)

在升压室35中设置了吸气孔5以及吸气阀19。吸气阀5构成为仅在升压室35内的压力比密闭容器内的填充压力还低时，将灭弧性气体向升压室35内进行吸气补充。

因此，在切断过程结束之后，再次进行了接通动作的情况下，从密闭容器内经由吸气孔5向升压室35供给新鲜的灭弧性气体。

(a)喷吹气体的低温化

在本实施方式的气体断路器中，未利用由电弧放电4的热所致的灭弧性气体的靠自己力量的升压作用。对电弧放电4喷吹的气体21是未被进行利用电弧放电4的热实现的热性升压而是通过基于可动活塞33的机械压缩提高了压力的灭弧性气体。因此，向电弧放电4喷吹的升压气体35的温度比利用了靠自己力量的升压作用的以往的喷吹气体21的温度大幅变低。其结果，能够显著提高利用升压气体35的喷吹实现的电弧放电4的冷却效果。

(b)耐久性的提高和维护的降低

在本实施方式的气体断路器中，喷吹的灭弧性气体是低温的。因此，电弧放电4周边的温度低温化。因此，能够显著减轻与电流切断相伴的固定电弧电极30a、30b以及绝缘喷嘴32的劣化，耐久性提高。其结果，能够减少固定电弧电极30a、30b以及绝缘喷嘴32的维护频度，能够使维护的负担降低。

另外，被固定在密闭容器侧的电弧电极30a、30b不对可动部的重量造成影响，所以无需担心重量增大，而能够使固定电弧电极30a、30b较粗地构成。因此，电弧电极30a、30b针对大电流电弧的耐久性显著提高。进而，在使电弧电极30a、30b较粗地构成的情况下，能够大幅缓和对电极间隙之间施加了高电压时的电弧电极30a、30b前端中的电场集中。

因此，相比于以往的气体断路器，能够缩短必要的电极间隙间隔。其结果，电弧放电4的长度变短，电流切断时向电弧放电4的电气性输入功率变小。

(c)实现电流切断时间的缩短化

根据本实施方式，未利用基于电弧热的靠自己力量的升压作用，所以向电弧放电4喷吹的压缩气体的压力、流量不依赖于电流条件而始终恒定。另外，向电弧放电4的喷吹开始定时也由触发电极31的前端部通过固定电弧电极30b而两者离开的定时决定，所以不依赖于电流条件而始终恒定。因此，电流切断的完成时间不会拖长，能够响应电流切断的完成时间缩短化这样的要求。

(d)实现驱动操作力的降低

随着驱动行程接近完全切断位置，升压室35以及蓄压室36内的压缩气体的压力提高，同时对可动活塞33作用的压缩反作用力变大。为了克服这一情况，需要具有与其相应的驱动力的驱动装置。

在完全切断位置中，设置于可动活塞33的密封部件47堵塞连通孔34，从而升压室35和蓄压室36在压力上被隔离。与此同时，如图3所示，通过放压机构48，升压室35内的压力被放压。因此，只要有至少能够将可动部拉至完全切断位置的驱动能量，则之后使行程逆行的力完全不作用于可动活塞33，所以就无行程逆行的担心。

另外，触发电极31的直径比固定电弧电极30a、30b的直径小、且比以往的可动电弧电极4以及驱动杆6轻即可。另外，除了2个固定电弧电极30a、30b以外，绝缘喷嘴32也不包含于可动部，所以能够大幅降低可动部的重量。在这样促进了可动部的轻量化的本实施方式中，在得到为了电流切断所需的可动部的断开速度的方面上，能够大幅降低驱动操作力。

进而，只要能够轻量化、并且降低为了切断电流而所需的喷吹压力自身，就能够降低压缩所需的驱动操作力。在本实施方式中，喷吹气体21的温度比以往大幅低，所以电弧放电4的冷却效果显著提高，能够以更低的压力切断电弧放电4。

另外，从电弧放电4产生的热气体20与其产生同时地无迟延地向远离电弧放电4的方向流动，向所述密闭容器内的空间迅速地排出。因此，向电弧放电4喷吹的喷吹气体21由于上游侧的压力即蓄压室36的压力和下游侧即固定电弧电极30a附近的压力之差而流动。即，如果下游侧的压力高，则不论怎么提高蓄压室36的压力，都得不到充分的喷吹力。

根据本实施方式，热气体20的压力与电弧放电4的产生同时地迅速地向密闭容器排出，所以下游侧即固定电弧电极30a附近的压力始终维持与密闭容器的填充压力大致等同的值。因此，能够降低电流切断所需的喷吹压力，能够降低驱动操作力。

另外，在本实施方式中，从固定电弧电极30b的内侧喷出的低温的升压气体35成为以集中到位于固定电弧电极30b附近的电弧放电4的根部而从内侧向外侧横穿的方式喷吹的情形。因此，能够以更低的压力切断电弧，能够在维持优良的切断性能的同时，实现驱动操作力的降低化。

另外，从电弧放电4产生的热气体20的压力如上所述迅速地向密闭容器内的空间排出，但存在对图1所示的可动活塞33的左侧的面作用一部分的可能性。但是，即使在热气体20的压力作用了的情况下，其压力只能成为支持基于可动活塞33的压缩力的力，至少完全不会作为可动活塞33的驱动操作力的反作用力发挥作用。根据该点，也能够实现驱动操作力的降低化。

(e)实现气流的稳定化

进而，在本实施方式中，在调整蓄压室36内的压力时等，不需要复杂的阀控制，在灭弧性气体的喷吹压力上升中也未利用基于电弧热的靠自己力量的升压作用。因此，能够不管切断电流条件如何，始终稳定地得到同等的喷吹气体压力以及气体流量。因此，完全不会产生由于切断电流的大小所致的性能的不稳定性。

在本实施方式中，绝缘喷嘴32和电弧电极30a、30b全部被固定。因此，各部件的相对的位置不发生变化，并且完全未利用基于电弧热的靠自己力量的升压作用，所以对于向电弧放电4喷吹的升压气体35的压力、流量也不依赖于电流条件而始终恒定。因此，能够以使对于电弧切断而言变得理想的方式，将绝缘喷嘴32内的流路设计为最佳。

(f)高速再闭合动作时的切断性能的提高

进而，在升压室35中设置吸气孔5以及吸气阀19，如果各室内的压力比密闭容器内的填充压力低，则能够对灭弧性气体自动地进行吸气补充。因此，在接通动作时，低温的灭弧性气体被迅速地补充到升压室35内。因此，在高速再闭合任务中的第二次的切断过程中，也完全无需忧虑切断性能的劣化。

(效果)

如以上那样，在本实施方式中，能够同时消除以往的气体断路器具有的所有课题。即，根据本实施方式，能够实现喷吹气体的低温化和简单的构造来大幅降低驱动操作力，能够实现灭弧性气体的流动的稳定化，提供兼具优良的切断性能和耐久性的气体断路器。

[2.第2实施方式]

第2实施方式的基本结构与第1实施方式相同，但在图1、2、3中未图示的可动部的驱动装置中具有特征。

(结构)

在图4以及图5中，用实线表示压缩反作用力(A)、即可动活塞33从升压室35的压力受到的力，用虚线表示驱动装置的驱动力(B)，用单点划线表示使可动部加速的力(有效加速力、(B-A))。横轴是驱动行程，完全接通位置是0pu，完全断开位置是1.0pu。此处，在忽略摩擦等的影响的情况下，通过“驱动力(B)-压缩反作用力(A)”描绘有效加速力。关于有效加速力，正的值意味着加速力，负的值意味着减速力。

在本实施方式的气体断路器中，以利用可动活塞33的绝热压缩为主体进行喷吹气体的压力上升，所以压缩反作用力((A)、实线)的曲线成为作为绝热压缩特性已知的图4以及图5所示那样的单调增加特性。另外，在喷吹气体的压力上升中未有效地利用来自电弧的热能，所以压缩反作用力(实线)的曲线不管切断电流的大小、交流电流的相位等如何，始终成为恒定的曲线。

图4示出了驱动装置的驱动力((B)、虚线)相对行程平坦的特性的情况。另一方面，图5示出了驱动装置的驱动力((B)、虚线)相对行程衰减的特性的情况。在图4中，作为最极端的例子，驱动力在全部行程位置中恒定为0.5pu。另一方面，在图5中，作为一个例子，举出了驱动力从0.8pu直线地衰减至0.2pu的情形。

另外，将为了驱动装置进行切断动作而积蓄的驱动能量作为在行程中针对驱动力((B)、虚线)进行积分而得到的面积来提供。

即，在图4的驱动力特性的情况下，驱动能量成为

0.5pu×全行程1pu＝0.5…(式1)

的能量的量。

另一方面，在图5的驱动力特性的情况下，驱动能量成为由纵轴0pu的线和驱动力(B)的虚线包围而成的梯形的面积，成为

(0.8pu+0.2pu)÷2×全行程1pu＝0.5…(式2)

的能量的量。

即，在图4和图5中，驱动力的行程特性不同，但作为驱动能量是相同的。在第2实施方式中，其特征在于，在驱动装置中采用具有图5所示那样的输出衰减型的特性的结构。

(作用效果)

一般地，驱动装置的大小、成本具有针对驱动能量大致单调增加的倾向。即，在图4和图5中，驱动力的特性不同，但作为驱动能量相同，所以可以说无论是哪一方，驱动装置的大小、成本都没有那么大的差。

另一方面，可知即使驱动能量相同，在行程的前半部中输出大的驱动力而朝向后半部衰减的图5的特性的驱动装置的有效加速力(B-A)也成为比图4大的值。压缩反作用力的特性(A)在图4和图5中相同、且驱动能量也相同，所以在完全断开位置(行程1pu)处的速度相同，但行程途中的速度在两者中是不同的，在断开前半部中的加速力大的图5的可动部的最高速度更快。

其表示在操作驱动能量相同的情况下，具有图5所示那样的输出衰减型的驱动特性的驱动装置相比于图4的驱动特性的驱动装置，能够使可动部的驱动速度更快。其意味着，对于气体断路器而言，电极之间的间隙更快地打开，在电极之间的迅速的电气绝缘性的恢复方面成为大的优点。另外，如果可动部的驱动速度变快，则电弧放电4从触发电极31转移到固定电弧电极30b，直至从蓄压室36向电弧放电4强力地喷吹低温的压缩气体为止的时间变短，缩短直至切断完成所需的时间，进而带来耐久性的提高。

得到以上叙述的作用效果是由来于气体断路器以基于可动活塞33的绝热压缩为主体而进行喷吹气体的压力上升，因此是压缩反作用力初始非常小而朝向后半部急剧增加的特性。另外，压缩反作用力的特性不管切断电流的大小、交流电流相位等如何而始终成为恒定的曲线也是用于得到该作用效果的必须条件。都是在以往的气体断路器的构造中无法达成的特征。其原因为，在以往的切断器中，对固定活塞15施加的压缩反作用力大幅受到电弧产生热的影响，所以不会成为单调增加的曲线，并且根据切断电流的条件而情形大幅不同。

说明在驱动能量相同的条件下，使驱动输出从图4那样的平坦的特性成为图5那样的衰减型的特性的具体的对策。其如果作为驱动能量源采用蓄能了的弹簧则可容易地实现。弹簧机构的输出特性原理上如以下的式子那样给出，成为图5所示那样的单调减少直线。

F＝-k·x…(式3)

此处，F：驱动力、k：弹性常数、x：行程。

特别，如果构成为在完全断开位置(行程1pu)弹簧接近自由长，则成为如下特性：弹性常数k的值变大，伴随弹簧的松弛，驱动力相对行程大幅衰减。

或者，另外在使用如液压操作机构那样相对行程具有比较平坦的输出特性的驱动装置的情况下，通过连结适当的链构造，无需变更操作驱动能量也能够将输出特性变更为衰减型。

关于使输出特性成为衰减型的对策，除了上述以外还可以考虑各种，但重要的是在第1实施方式所示的构造中，通过与驱动力相对行程处于衰减型的机构组合，即使是同一操作驱动能量，也能够高效地提高电极的离解速度，得到切断器的迅速的绝缘恢复、直至切断完成所需的时间的缩短、耐久性的提高等特有的优点。

进而，通过将在第1实施方式中叙述了的升压室36的高的气体压力从可动活塞33隔离、并且利用放压机构48使升压室35的压力放压，即使驱动力在断开后半部大幅降低，也不会产生可动部逆行等问题。

另外，作为输出降低型的驱动力特性的一个目标，提出针对接通位置(行程0pu)处的驱动力，完全切断位置(行程1pu)处的驱动力设为例如大致80％以下的目标。如果设定为使完全断开位置处的输出降低率为80％以下，则实质上能够得到上述作用效果。

[3.其他实施方式]

在本说明书中，说明了本发明的实施方式，但该实施方式是作为例子而示出的，并不意图限定发明的范围。还包括组合了在实施方式中公开的结构的全部或者任意的例子。以上那样的实施方式能够以其他各种方式实施，能够在不脱离发明的范围的范围内，进行各种省略、置换、变更。该实施方式、其变形包含于发明的范围、要旨内，同样地包含于权利要求书记载的发明和其均等范围内。

Claims (6)

1.一种气体断路器，切换电流切断和接通，具备：

密闭容器，填充了灭弧性气体；

一对固定电弧电极，在所述密闭容器内被相对配置；

触发电极，被配置成在所述固定电弧电极之间移动自如，伴随移动产生电弧放电；

升压部，通过升压单元使所述灭弧性气体压缩并升压；以及

蓄压部，与所述升压部连通，积存升压了的灭弧性气体，

所述触发电极是将所述蓄压部切换为闭塞状态或者开放状态的开闭单元，在电流切断时的前半部中，使所述蓄压部成为闭塞状态，在电流切断时的后半部中，将所述蓄压部切换为开放状态，对所述电弧放电导入所述蓄压部内的灭弧性气体，对所述电弧放电喷吹的灭弧性气体是未被进行利用所述电弧放电的热实现的热性升压而通过基于所述升压部所具备的可动活塞的机械压缩提高了压力的灭弧性气体，

所述升压单元以远离电弧放电的方式移动，

所述升压单元伴随移动而塞住所述升压部和所述蓄压部的连通部分，

以压力方式隔离所述升压部和所述蓄压部。

2.根据权利要求1所述的气体断路器，其特征在于，

所述升压部还具备放压单元，伴随所述升压单元移动至塞住所述连通部分的位置，所述放压单元将所述升压部的压力放压。

3.根据权利要求1所述的气体断路器，其特征在于，

所述升压单元还具有驱动装置，该驱动装置用于以机械方式压缩所述灭弧性气体，

该驱动装置的驱动力构成为伴随放压而减少所述升压部的压力。

4.根据权利要求1所述的气体断路器，其特征在于，

所述升压单元与所述触发电极连动，

使所述触发电极移动的驱动装置和用于通过所述升压单元以机械的方式压缩灭弧性气体的驱动装置是共用的。

5.根据权利要求1所述的气体断路器，其特征在于，

所述升压部包括气缸和与该气缸一体地设置的所述可动活塞，

所述可动活塞被配置成在所述气缸内滑动自如，所述气缸内的灭弧性气体的压力不会由于所述电弧放电所致的热而上升。

6.根据权利要求1所述的气体断路器，其特征在于，

还设置有在所述一对固定电弧电极之间固定的绝缘喷嘴，利用所述绝缘喷嘴对通过电弧放电而成为高温的灭弧性气体进行整流。