CN112912983B - 气体断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供气体断路器,能够减轻绝缘喷嘴的变形、为了向电弧吹送而被压缩的灭弧性气体的泄漏,能够更可靠地维持电绝缘性能。气体断路器(1)具有:触发电极(31),被配置为能够在第一电弧触头(21)与第二电弧触头(41)之间移动,在电流切断时的前半部分,随着移动而触发在与所述第一电弧触头(21)之间产生的电弧,在电流切断时的后半部分随着移动而使第二电弧触头(41)触发电弧;压缩室(36),由气缸(42)和活塞(33)构成,将灭弧性气体升压,该气缸(42)具有形成为圆筒状的外壁(51)以及内壁(52),并设置于第二电弧触头(41),活塞(33)与触发电极(31)连动地在外壁(51)与内壁(52)之间滑动;以及绝缘喷嘴(23),向在第一电弧触头(21)与第二电弧触头(41)之间触发出的电弧引导由压缩室(36)升压后的灭弧性气体,绝缘喷嘴(23)支承于气缸(42)的内壁(52)。
Description
技术领域
本实施方式涉及在电力系统中进行电流切断的气体断路器。
背景技术
为了切断在电力系统的电力供给线中流动的电流而使用气体断路器。气体断路器被配置于电力供给线,以切断在系统事故时将发生了事故的系统切断的时候流动的电流。
作为如上述那样的气体断路器,喷气式气体断路器(Puffer type gas circuitbreaker)正在普及。喷气式气体断路器在填充有灭弧性气体的密闭容器内具有相对置地配置的一对电极。这一对电极由在气体断路器的外部配置的驱动装置驱动而进行开闭。
在气体断路器为打开状态时,该一对电极由在气体断路器的外部配置的驱动装置驱动,被机械地切断。但是,电力系统中的电压为高电压,因此在一对电极被机械地切断之后,电弧电流也持续流动。喷气式气体断路器通过向电弧吹送密闭容器内的灭弧性气体而进行灭弧,由此切断该电弧电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本实开昭61-14444号公报
专利文献2:日本再表2013/030963
专利文献3:日本特开2014-72032公报
专利文献4:日本特开2015-185467公报
发明内容
发明要解决的技术问题
如上所述的气体断路器中的电流的切断是通过移动电极以从固定电极分离的方式移动而进行的。在移动电极与固定电极之间产生的电弧被吹送已被升压的灭弧性气体而被灭弧。灭弧性气体通过由绝缘材料构成的喷嘴来确保流动方向及流速。因此,喷嘴优选配置于移动电极的附近。
但是,由于移动电极移动时的机械振动,移动电极与由绝缘材料构成的喷嘴的接近及分离反复进行。由此,金属、绝缘物、灭弧性气体相互接触的所谓三重结(triplejunction,三联点)有可能产生。在金属、绝缘物、灭弧性气体相互接触的三重结中,电场强度变得非常高。其结果,存在气体断路器的电绝缘性能有可能降低这一问题点。
因此,喷嘴优选以适当的距离与移动电极分离地配置。另外,优选随着时间推移地确保喷嘴与移动电极的分离距离。
本实施方式的目的在于,提供一种气体断路器,能够减轻绝缘喷嘴的变形、为了向电弧吹送而被压缩的灭弧性气体的泄漏,能够更可靠地维持电绝缘性能。
用于解决技术问题的手段
本实施方式的气体断路器的特征在于具有如下结构。
(1)第一电弧触头,与连接于电力系统的第一引出导体电连接。
(2)第二电弧触头,与第二引出导体电连接。
(3)触发电极,被配置为能够在所述第一电弧触头与所述第二电弧触头之间移动,在电流切断时的前半部分,随着移动而触发(ignition)在与所述第一电弧触头之间产生的电弧被,在电流切断时的后半部分,随着移动而使所述第二电弧触头触发所述电弧。
(4)通过以下而构成的将灭弧性气体升压的压缩室。
(4-1)气缸,具有形成为圆筒状的外壁及内壁,设置于所述第二电弧触头。
(4-2)与所述触发电极连动地在所述外壁与所述内壁之间滑动的活塞。
(5)绝缘喷嘴,向在所述第一电弧触头与所述第二电弧触头之间触发出的电弧引导通过所述压缩室升压后的灭弧性气体。
(6)所述绝缘喷嘴支承于所述气缸的所述内壁。
附图说明
图1是表示第一实施方式的气体断路器的闭路状态的图。
图2是表示第一实施方式的气体断路器的电流切断时的前半部分的状态的图。
图3是表示第一实施方式的气体断路器的电流切断时的后半部分的状态的图。
图4是表示第一实施方式的气体断路器的绝缘喷嘴与气缸的内壁的位置关系的放大图。
图5是表示其他实施方式的气体断路器的电流切断时的后半部分的状态的图。
具体实施方式
[第一实施方式]
[1-1.概略结构]
以下,参照图1~图4,对本实施方式的气体断路器的整体结构进行说明。图1表示气体断路器1为闭路状态时的内部结构。
气体断路器1具有第一固定触头部2(以下总称为“固定触头部2”)、可动触头部3、第二固定触头部4(以下总称为“固定触头部4”)、密闭容器8。经由密闭容器8,引出导体7a与固定触头部2连接,引出导体7b与固定触头部4连接。引出导体7a、7b与电力系统连接。气体断路器1设置于变电所等电力供给设备。
固定触头部2、固定触头部4是由导体金属构成的圆筒状的部件。可动触头部3是配置为与固定触头部2、固定触头部4的内径紧贴并能够滑动的、由导体金属构成的圆筒状的部件。固定触头部2、固定触头部4在密闭容器8内分离地通过绝缘物(图中未示出)来固定。
可动触头部3是由导体金属构成的圆筒状的部件。可动触头部3由在气体断路器1的外部配置的驱动装置9驱动,在固定触头部2与固定触头部4之间移动,由此使固定触头部2和固定触头部4电切断或电导通。由此,引出导体7a、7b间成为电切断或电导通。
另外,在此,为了简单起见,对固定触头部2被固定而不移动的情况进行说明,但也可以考虑与可动触头部3相对地驱动固定触头部2的结构。这是因为,虽然构造变得复杂,但在开路状态时能够使固定触头部2与可动触头部3之间的绝缘距离快速增大。
在气体断路器1成为开路状态时,在固定触头部2与可动触头部3之间产生电弧。该电弧通过以高压被吹送被填充于密闭容器8内的灭弧性气体而被灭弧。
密闭容器8是由金属、绝缘子等构成的圆筒状的密闭容器,在内部填充有灭弧性气体。作为灭弧性气体,使用灭弧性能及绝缘性能优异的六氟化硫气体(SF6气体)。密闭容器8在为金属制的情况下与接地电位连接。密闭容器8内的压力在通常运转时无论哪一部分均为单一的压力、例如灭弧性气体的充气压力。
灭弧性气体是用于消除电弧的电绝缘性的气体。目前,作为灭弧性气体,大多使用SF6气体。但是,SF6气体的全球变暖效果较高。因此,也可以代替SF6气体而使用其他气体作为灭弧性气体。作为代替SF6气体的灭弧性气体,优选绝缘性、电弧冷却性(灭弧性)、化学稳定性、环境适应性、可获得性、成本等优异。根据图1至图3所示的本实施方式,吹送气体通过隔热压缩而被升压,因此作为SF6的替代的灭弧性气体优选为在相同的气缸容积及压缩率下压力容易上升的比热较大的气体。
驱动装置9是在气体断路器1的开闭时用于驱动可动触头部3的装置。驱动装置9在内部具有动力源,作为动力源,应用弹簧、液压、高压气体、电动机等。通过驱动装置9,可动触头部3在固定触头部2与固定触头部4之间移动,固定触头部2与固定触头部4被电切断或电导通。
驱动装置9在气体断路器1的开闭时,基于从外部发送的指令信号进行动作。在驱动装置9中,要求稳定地蓄积较大的驱动能量、且对指令信号的极快的响应性和更可靠的动作。驱动装置9无需处于灭弧性气体中。
优选的是,在气体断路器1的开路状态时,在后述的压缩室36中升压后的灭弧性气体在后述的蓄压流路38通过并被向电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间放出而压缩室36内的压力充分降低为止,以避免可动触头部3的活塞33逆行的方式保持活塞33的位置。通过活塞33逆行,压缩室36的体积扩大,压缩室36和蓄压流路38的压力降低。由此,不希望对电弧的吹送压力降低。为了防止该逆行,也可以在驱动装置9设置逆行防止构造。
固定触头部2是配置于密闭容器8内的圆筒状的部件。固定触头部2具有电弧触头(固定侧)21、固定通电触头22、绝缘喷嘴23、排气筒24。电弧触头(固定侧)21相当于权利要求中的第一电弧触头。关于这些部件的详细情况,在后面叙述。引出导体7a经由密闭容器8与固定触头部2连接。固定触头部2固定配置于密闭容器8。固定触头部2在气体断路器1的闭路状态时,经由可动触头部3与固定触头部4电连接,使引出导体7a、7b间的电流导通。另一方面,固定触头部2在气体断路器1的开路状态时,与可动触头部3不电连接,将引出导体7a、7b间的电流切断。
固定触头部4是配置于密闭容器8内的圆筒状的部件。固定触头部4具有电弧触头(可动侧)41、气缸42、支承件43。电弧触头(可动侧)41相当于权利要求中的第二电弧触头。另外,电弧触头(可动侧)41自身不可动。关于这些部件的详细情况,在后面叙述。引出导体7b经由密闭容器8与固定触头部4连接。固定触头部4固定配置于密闭容器8。
固定触头部4在气体断路器1的闭路状态时,经由可动触头部3与固定触头部2电连接,使引出导体7a、7b间的电流导通。另一方面,固定触头部4在气体断路器1的开路状态时,固定触头部2和可动触头部3不电连接,因此将引出导体7a、7b间的电流切断。
可动触头部3是配置于密闭容器8内的圆筒状的部件。可动触头部3具有触发电极31、可动通电触头32、活塞33、活塞支承件33a、绝缘杆37。关于这些部件的详细情况,在后面叙述。可动触头部3以能够在与固定触头部2及固定触头部4之间往复移动的方式配置。
可动触头部3与在气体断路器1的外部配置的驱动装置9机械地连接。在气体断路器1的开闭时,可动触头部3被驱动装置9驱动,流过引出导体7a、7b的电流被切断、导通。可动触头部3在气体断路器1的闭路状态时,将固定触头部2和固定触头部4电连接,使引出导体7a、7b间的电流导通。另一方面,可动触头部3在气体断路器1的开路状态时,与固定触头部2不电连接,将引出导体7a、7b间的电流切断。
另外,可动触头部3通过活塞33对蓄积在气缸42中的灭弧性气体进行压缩,并经由绝缘喷嘴23喷出,对在固定触头部2与可动触头部3之间产生的电弧进行灭弧,由此切断电弧电流。
固定触头部2、可动触头部3、固定触头部4、密闭容器8是描绘同心圆的圆筒状的部件,具有共通的中心轴,配置于同一轴上。另外,以下,在说明各部件的位置关系以及方向时,将固定触头部2侧的方向称为开放端方向,将其相反侧的固定触头部4侧的方向称为驱动装置方向。
[1-2.详细结构]
(固定触头部2)
固定触头部2具有电弧触头(固定侧)21、固定通电触头22、绝缘喷嘴23、排气筒24。电弧触头(固定侧)21相当于权利要求中的第一电弧触头。另外,在正文中也存在将电弧触头(固定侧)21称为第一电弧触头的情况。
(固定通电触头22)
固定通电触头22是在固定触头部2的驱动装置方向的外周部端面配置的环状的电极。固定通电触头22由通过切削等形成为向内径侧鼓出的环状的金属导体构成。构成固定通电触头22的金属从导电性、轻量性、强度、加工性出发优选为铝,但除此以外例如也可以为铜。
固定通电触头22具有能够与可动触头部3的可动通电触头32的外径滑动、且具有一定的间隙(clearance)的内径。固定通电触头22配置于由圆筒状的导体金属构成的排气筒24的驱动装置方向的端部。在排气筒24上经由密闭容器8而连接有引出导体7a。排气筒24经由绝缘部件固定于密闭容器8。
在气体断路器1的闭路状态时,可动触头部3的可动通电触头32被插入于固定通电触头22。由此,固定通电触头22与可动通电触头32接触,使固定触头部2与可动触头部3电导通。固定通电触头22在通电时流过额定电流。
另一方面,在断路器1的开路状态时,固定通电触头22与可动触头部3的可动通电触头32物理分离,将固定触头部2和可动触头部3电切断。
(电弧触头(固定侧)21)
电弧触头(固定侧)21是沿着固定触头部2的圆筒的中心轴而在固定触头部2的驱动装置方向的端部配置的圆筒状的电极。电弧触头(固定侧)21由驱动装置方向的端部带有圆角的、形成为直径比固定通电触头22的直径小的圆筒状的金属导体构成。电弧触头(固定侧)21由含有10%~40%的铜和90%~60%的钨的金属等构成。
电弧触头(固定侧)21在气体断路器1的闭路状态时与可动触头部3的触发电极31的外径部分接触。电弧触头(固定侧)21通过在构成固定触头部2的外周的排气筒24的内壁面设置的支承部件,与固定触头部2一体固定。电弧触头(固定侧)21配置于灭弧性气体中,触发在灭弧性气体中产生的电弧。
电弧触头(固定侧)21被固定,对驱动装置9应驱动的可动部的重量没有贡献。因此,能够较大地构成热容量和表面积,其结果,能够提高电弧触头(固定侧)21的耐久性。
电弧触头(固定侧)21的耐久性、电弧触头(可动侧)41的耐久性、触发电极31的耐久性优选为以下的关系。
电弧触头(固定侧)21的耐久性≥电弧触头(可动侧)41的耐久性>触发电极31的耐久性
这是因为,成为高温的灭弧性气体流在加速后碰撞于电弧触头21,因此电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41相比容易磨损。另外,作为可动部的触发电极31,优选与电弧触头(固定侧)21、电弧触头(可动侧)41相比轻量化,同时,如后所述,触发高温的电弧的仅仅是将电弧换流到电弧触头(可动侧)41为止的一定期间,且磨损的程度与电弧触头(固定侧)21及电弧触头(可动侧)41相比是有限的。
电弧触头(固定侧)21以与电弧触头(可动侧)41分离了在电弧被灭弧后能够确保绝缘性的距离而配置。电弧触头(固定侧)21及电弧触头(可动侧)41被固定而不可动,因此能够设为较大的部件。因此,电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的空间的电场与以往相比成为均匀的分布(电场集中较少的分布),与现有技术相比,能够缩短电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的距离。
另外,根据绝缘喷嘴23与电弧触头(固定侧)21以及电弧触头(可动侧)41的距离,能够规定向电弧吹送的灭弧性气体的流量、流速。电弧触头(固定侧)21与绝缘喷嘴23之间的距离比电弧触头(可动侧)41与绝缘喷嘴23之间的距离大时,向电弧吹送的灭弧性气体容易迅速地向开放端方向排出,因此是优选的。
在气体断路器1的闭路状态时,可动触头部3的触发电极31被插入到电弧触头(固定侧)21。由此,电弧触头(固定侧)21与可动触头部3的触发电极31接触,使固定触头部2和可动触头部3电导通。在气体断路器1的闭路状态时,电弧触头(固定侧)21成为构成用于使引出导体7a、7b电导通的电流电路的一部分的导体。
另一方面,在气体断路器1的开路状态时,电弧触头(固定侧)21与可动触头部3的触发电极31分离,触发在固定触头部2与可动触头部3之间产生的电弧。电弧触头(固定侧)21构成与触发电极31对置配置的1对电极,在气体断路器1成为开路状态时,成为与电弧接触的电极中的一方。固定通电触头22和可动通电触头32在电弧触头(固定侧)21和触发电极31之前分离,并在使通电电流向电弧触头(固定侧)21和触发电极31侧换流后分离,因此在固定通电触头22与可动通电触头32之间不产生电弧。
电弧触头(固定侧)21及触发电极31与固定通电触头22和可动通电触头32相比在时间上后分离,因此,构成为电弧必定在电弧触头(固定侧)21与触发电极31之间触发。由此,固定通电触头22和可动通电触头32的电弧引起的劣化得以减轻。
在气体断路器1成为开路状态时,可动触头部3被驱动装置9驱动,在电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间从开放端方向向驱动装置方向移动。伴随于此,触发电极31在电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间也从开放端方向向驱动装置方向移动。在触发电极31从电弧触头(固定侧)21分离之前,固定通电触头22与可动通电触头32分离。这是为了避免在固定通电触头22与可动通电触头32之间产生电弧。
在从触发电极31从电弧触头(固定侧)21开始分离的时刻起、到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等的时刻为止的期间,电弧在触发电极31与电弧触头(固定侧)21之间产生。
若电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离、和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离大致相等,则电弧从触发电极31转移到电弧触头(可动侧)41。从电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离大致相等的时刻起、到电弧被灭弧的时刻为止的期间,电弧在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生。此时,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21构成相对置地配置的1对电极,触发电弧。
有时将从触发电极31从电弧触头(固定侧)21开始分离的时刻起、到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等为止的时间称为“电流切断时的前半部分”。
有时将从电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等的时刻起、到电弧灭弧为止的时间称为“电流切断时的后半部分”。
触发电极31进一步向驱动装置方向、在电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离比电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离大的方向上移动。触发电极31与在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生的电弧分离,触发电极31的劣化得以减轻。
触发电极31进一步向驱动装置方向移动。此时,通过由活塞33和气缸42构成的压缩室36被升压后的灭弧性气体,经由蓄压流路38、绝缘喷嘴23而被喷出,电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧被灭弧。
另外,电弧触头(固定侧)21的前端也可以在圆周方向上被分割,而成为指状电极。在该情况下,电弧触头(固定侧)21具有挠性,电弧触头(固定侧)21的开口缘的内径比触发电极31的外径稍小而变窄。通过将触发电极31插入到电弧触头(固定侧)21的开口中,从而电弧触头(固定侧)21、触发电极31相互接触而导通。
(绝缘喷嘴23)
绝缘喷嘴23是具有对通过压缩室36被升压后的灭弧性气体的流速平衡进行规定的狭道部23a的、圆筒状的整流部件。绝缘喷嘴23由PTFE(聚四氟乙烯)树脂等耐热性的绝缘物构成。
绝缘喷嘴23与固定触头部2一体固定,构成绝缘喷嘴23的圆筒的轴配置为来到电弧触头(固定侧)21的圆筒轴上。绝缘喷嘴23支承于后述的气缸42的内壁52。
绝缘喷嘴23在驱动装置方向的端部的外周具有台阶231,与在气缸42的内壁52的内周设置的台阶521嵌合。绝缘喷嘴23的台阶231与气缸42的内壁52的台阶521嵌合,由此绝缘喷嘴23被支承于构成气缸42的内壁52。
台阶231相当于权利要求中的第一台阶,台阶521相当于权利要求中的第二台阶。另外,绝缘喷嘴23经由O形环53而被支承于构成气缸42的内壁52。通过O形环53,确保绝缘喷嘴23与构成气缸42的内壁52之间的气密。
绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52为了减轻为了向电弧吹送而被压缩的灭弧性气体的压力降低,优选形成得较薄。绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52优选形成为15mm以下的程度。
假设绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52形成得较厚的情况下,成为高温的高压的灭弧性气体引起的绝缘喷嘴23的变形得以减轻。但是,在压缩室36中升压后的灭弧性气体的压力在流入蓄压流路38时降低。
通过采用绝缘喷嘴23的台阶231的外周嵌合于气缸42的内壁52的台阶521的内周、从而绝缘喷嘴23支承于气缸42的内壁52的构造,从而绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52能够形成得较薄。由此,确保从压缩室36流入蓄压流路38时的灭弧性气体的压力。
触发电极31与构成不触发在电流切断时产生的电弧的主触头的可动通电触头32接合,绝缘喷嘴23在比可动通电触头32靠驱动装置方向、即与产生的电弧分离的位置,被支承并接合于构成气缸42的内壁52。
绝缘喷嘴23在与可动通电触头32相比从产生的电弧更向驱动装置方向分离的位置被支承并接合于构成气缸42的内壁52。
绝缘喷嘴23以将气体断路器1为闭路状态时的触发电极31包围的方式配置。绝缘喷嘴23具有从开放端方向朝向驱动装置方向地、内侧形成圆锥状的空间的形状。绝缘喷嘴23沿着轴从电弧触头(固定侧)21向电弧触头(可动侧)41侧延伸,并在电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间具有成为最小直径的狭道部23a。
通过绝缘喷嘴23将在压缩室36中升压后的灭弧性气体向电弧空间引导。另外,通过绝缘喷嘴23的狭道部23a,灭弧性气体集中于电弧空间,并且在比狭道部23a扩大的流路中灭弧性气体的流速被高速化。
在气体断路器1成为开路状态时,由可动触头部3的活塞33和固定触头部4的气缸42构成的压缩室36内的灭弧性气体被升压。电弧触头(可动侧)41的外周和气缸42的内壁52的内周构成成为升压后的灭弧性气体的流路的蓄压流路38。
在压缩室36内的灭弧性气体的升压过程的最后阶段,通过活塞33和气缸42被升压后的压缩室36内的灭弧性气体经由蓄压流路38被吹送到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间。
此时,通过绝缘喷嘴23,升压后的灭弧性气体被集中于电弧空间。由此,电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的电弧被有效地灭弧,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21被电切断。
被吹送到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间而成为高温的灭弧性气体,在固定触头部2的排气筒24通过而被冷却,在恢复绝缘性的基础上被排出到密闭容器8内。
通过电弧放电而产生的热能被灭弧性气体去除。其结果,灭弧性气体包含由电弧放电引起的热能,而变得高温、高压力。变得高温、高压力的灭弧性气体从排气筒24的排气口24a、24b被排出,将这些热能从电极区域排除。
绝缘喷嘴23将由狭道部23a升压后的灭弧性气体集中地引导至电弧空间。而且,绝缘喷嘴23在从狭道部23a起的扩大部将灭弧性气体加速,从而提高热能的排气性。另外,绝缘喷嘴23规定了通过电弧而高温化的灭弧性气体的排气流路,例如抑制固定通电触头22与可动通电触头32之间的绝缘破坏。
进而,绝缘喷嘴23通过狭道部23a来抑制电弧的扩散,在狭道部23a规定电弧的最小直径。另外,绝缘喷嘴23通过狭道部23a适当地控制灭弧性气体的流量和流速。
由此,有效地向在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生的电弧吹送灭弧性气体,另外有效地去除热能,电弧被灭弧。其结果,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21被电切断。
在现有技术中,绝缘喷嘴23与可动通电触头32一起设置于可动触头部3的情况多。但是,由于可动触头部3可动,因此优选轻量化。因此,绝缘喷嘴23优选设置于不可动的固定触头部2上。另外,绝缘喷嘴23也可以设置于可动触头部3。
绝缘喷嘴23可以设置于固定触头部2、可动触头部3中的任一个上,但可动触头部3具有由可动引起的振动。因此,与设置于可动触头部3的情况相比,设置于固定触头部2的情况更能够抑制由振动引起的电气性能的恶化。
另外,绝缘喷嘴23能够抑制绝缘性低的成为高温的灭弧性气体向固定通电触头22的流入,因此优选设置于固定触头部2。
气缸42的内壁52支承绝缘喷嘴23。通过支承于气缸42的内壁52,从而确保绝缘喷嘴23与触发电极31的分离距离。优选绝缘喷嘴23与触发电极31的间隙距离比电弧触头(可动侧)41与触发电极31接触时的间隙距离大。
如果绝缘喷嘴23与触发电极31接触,则产生高电场部,引起电气性能的显著劣化。通过如上述那样构成,能够利用电弧触头(可动侧)41的内径来限制触发电极31的从中心轴的最大偏离幅度,能够防止触发电极31与绝缘喷嘴23的接触。另外,通过限制电弧触头(可动侧)41与触发电极31的间隙距离,从而能够抑制灭弧性气体从蓄压流路38的泄漏量。
在向在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生的电弧吹送灭弧性气体时,优选绝缘喷嘴23的内压较低。因此,优选采用由电弧触头(固定侧)21和绝缘喷嘴23形成的灭弧性气体的流路的流路截面积趋向开放端方向而变宽那样的绝缘喷嘴23的形状。
根据试验结果,为了得到良好的切断性能,优选采用以下的流路结构。
在电弧触头(固定侧)21与绝缘喷嘴23之间形成的流路的面积>绝缘喷嘴23的狭道部23a的流路的面积>电弧触头(可动侧)41的吹出部分的面积
绝缘喷嘴23控制经由压缩室36、蓄压室38喷出的灭弧性气体的流动,以有效地冷却电弧。绝缘喷嘴23内的压力由于在灭弧性气体的喷出时成为下游压力,因此优选始终被保持为低压的构造。
绝缘喷嘴23不仅从驱动装置方向到开放端方向地形成与轴平行的灭弧性气体的流动,而且在横穿电弧的方向上形成灭弧性气体的流动。通过该流动,电弧被有效地冷却。由于被吹送到电弧且成为高温的灭弧性气体的绝缘性低,因此优选与固定通电触头22、可动通电触头32不接触而排气。
(O形环53)
O形环53是确保绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的气密的部件。O形环53是由EPDM(三元乙丙橡胶)、NBR(丁腈橡胶)等绝缘性的橡胶材料构成的环状的部件。O形环53优选由即使在高温下也随时间经过而保持弹性的部件构成。
O形环53配置于绝缘喷嘴23的台阶231的外周。绝缘喷嘴23经由O形环53而支承于构成气缸42的内壁52。O形环53确保绝缘喷嘴23与构成气缸42的内壁52之间的气密。
(排气筒24)
排气筒24是由切削出的导体金属构成的圆筒状的部件。在排气筒24的驱动装置方向的端部,使圆筒的轴一致,而配置电弧触头(固定侧)21及固定通电触头22。排气筒24具有排出成为高温的灭弧性气体的排气口24a、24b。排气筒24也可以与电弧触头(固定侧)21及固定通电触头22一体成形。
在排气筒24上经由密闭容器8连接有引出导体7a。排气筒24成为灭弧性气体的流路,将被吹送到电弧且成为高温的灭弧性气体从电弧触头(固定侧)21和触发电极31之间的电弧空间向密闭容器8引导。
在气体断路器1成为开路状态时,由可动触头部3的活塞33和固定触头部4的气缸42构成的压缩室36内的灭弧性气体被升压,并被吹送到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间。被吹送到电弧且成为高温的灭弧性气体最终从排气筒24的排气口24a、24b向密闭容器8内排出。
(固定触头部4)
固定触头部4具有电弧触头(可动侧)41、气缸42、支承件43。电弧触头(可动侧)41相当于权利要求中的第二电弧触头。另外,在正文中也存在将电弧触头(可动侧)41称为第二电弧触头的情况。
(电弧触头(可动侧)41)
电弧触头(可动侧)41是沿着固定触头部4的圆筒的中心轴、在固定触头部4的开放端方向的端部配置的圆筒状的电极。电弧触头(可动侧)41由开放端方向的端部带有圆角且形成为与固定通电触头22大致相同直径的圆筒状的金属导体构成。电弧触头(可动侧)41由含有10%~40%的铜和90%~60%的钨的金属等构成。
如图4所示,电弧触头(可动侧)41的外周和气缸42的内壁52的内周构成成为升压后的灭弧性气体的流路的蓄压流路38。在压缩室36内的灭弧性气体的升压过程的最后阶段,通过活塞33和气缸42而被升压后的压缩室36内的灭弧性气体经由蓄压流路38而被吹送到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间。
电弧触头(可动侧)41经由构成固定触头部4的外周的支承件43被绝缘支承部件固定。电弧触头(可动侧)41固定于支承件43,不可动。因此,电弧触头(可动侧)41不包含在驱动装置9驱动的可动部重量中。因此,能够在不提高驱动装置9的驱动力的情况下提高热容量和表面积,能够提高电弧触头(可动侧)41的耐久性。
电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21以在电弧被灭弧后能够确保绝缘性的距离分离配置。由于电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21被固定而不可动,因此能够在不增大驱动装置9的驱动力的情况下增大表面积。因此,能够使电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的电场分布更接近均匀电场,能够使电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的距离比现有技术短。
另外,根据绝缘喷嘴23与电弧触头(固定侧)21以及电弧触头(可动侧)41的距离,能够规定向电弧吹送的灭弧性气体的流量。电弧触头(固定侧)21与绝缘喷嘴23之间的距离优选大于电弧触头(可动侧)41与绝缘喷嘴23之间的距离。
固定触头部4和可动触头部3构成为经由滑动接点等始终处于相同电位且导通状态。在气体断路器1的闭路状态时,可动触头部3的触发电极31插入到电弧触头(固定侧)21,因此,经由可动触头部3,固定触头部2和固定触头部4电导通。在气体断路器1的闭路状态时,电弧触头(可动侧)41成为构成用于使引出导体7a、7b电导通的电路的一部分的导体。
另一方面,在气体断路器1的开路状态时,可动触头部3的触发电极31与固定触头部2的电弧触头(固定侧)21分离,因此电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21电切断。
但是,在气体断路器1成为开路状态时,可动触头部3的触发电极31与固定触头部2的电弧触头(固定侧)21机械地分离,但通过产生的电弧而成为电导通状态。因此,在电弧存在的状态下,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21为电导通状态。
在气体断路器1成为开路状态时,可动触头部3被驱动装置9驱动,在电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间从开放端方向向驱动装置方向移动。伴随于此,触发电极31也在电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间从开放端方向向驱动装置方向移动。
在触发电极31从电弧触头(固定侧)21分离之前,固定通电触头22与可动通电触头32分离。这是为了不在固定通电触头22与可动通电触头32之间产生电弧,而可靠地在触发电极31与电弧触头(固定侧)21之间产生电弧。
在从触发电极31从电弧触头(固定侧)21开始分离的时刻起、到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等的时刻为止的期间,电弧在触发电极31与电弧触头(固定侧)21之间产生。
若电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离、和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等,则电弧从触发电极31转移到电弧触头(可动侧)41。
从电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等的时间点起、至电弧被灭弧的时间点为止的期间,电弧在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生。此时,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21构成相对置地配置的1对电极,负担电弧。
触发电极31进一步向驱动装置方向、在电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离变得比电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离大的方向上移动。触发电极31与在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生的电弧分离,触发电极31的劣化得以减轻。
触发电极31进一步向驱动装置方向移动。此时,在压缩室36中升压后的灭弧性气体经由蓄压流路38并经由电弧触头(可动侧)41及绝缘喷嘴23喷出,电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧被灭弧。
通过利用驱动装置9使触发电极31向驱动装置方向移动,由此电弧从触发电极31转移到电弧触头(可动侧)41。电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21通过电弧而电导通,但通过电弧被灭弧性气体灭弧而成为开路状态。
另外,优选在气体断路器1成为开路状态时,减轻由电弧引起的固定通电触头22和可动通电触头32的劣化。固定通电触头22与可动通电触头32分离,但为了防止在固定通电触头22与可动通电触头32之间产生电弧,用电弧触头(固定侧)21、触发电极31、电弧触头(可动侧)41来负担电弧。因此,直到固定通电触头22与可动通电触头32分离为止的时间,触发电极31与电弧触头(固定侧)21保持足够高的导电率并接触,保持电气上的良导通状态。
在气体断路器1成为开路状态时,由可动触头部3的活塞33和固定触头部4的气缸42构成的压缩室36内的灭弧性气体被升压。
在压缩室36内的灭弧性气体的升压完成或进展了一定程度之后,电弧触头(可动侧)41与触发电极31分离,通过活塞33和气缸42而被升压后的压缩室36内的灭弧性气体经由蓄压流路38吹送到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间。
由此,电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的电弧被灭弧,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21被电切断。
另外,电弧触头(可动侧)41的前端也可以在圆周方向上被分割,而成为指状电极。在该情况下,电弧触头(可动侧)41具有挠性,电弧触头(可动侧)41的开口缘的内径比触发电极31的外径稍小而变窄。触发电极31被插入到电弧触头(可动侧)41的开口,从而触发电极31、电弧触头(可动侧)41也可以相互接触而导通。
(气缸42)
气缸42是由金属导体构成的、在一端具有有底部且在另一端具有开口部的筒形状的部件。气缸42在内部具有圆筒状的内壁52,形成甜甜圈状的空间。气缸42具有构成外周部分的外壁51。内壁52、外壁51构成为与电弧触头(可动侧)41描绘同心圆。气缸42形成由外壁51和内壁52分隔的甜甜圈状的空间。
气缸42的外壁51具有能够与可动触头部3的活塞33的外径滑动的内径。并且,气缸42的内壁52具有能够与活塞33的甜甜圈状的孔径滑动的外径。
气缸42的内壁52在开放端方向的端部的内周具有台阶521,与在绝缘喷嘴23的驱动装置方向的端部外周设置的台阶231嵌合。气缸42的内壁52的台阶521与绝缘喷嘴23的台阶231嵌合,由此绝缘喷嘴23支承于构成气缸42的内壁52。
台阶231相当于权利要求中的第一台阶,台阶521相当于权利要求中的第二台阶。另外,气缸42的内壁52的台阶521经由O形环53支承绝缘喷嘴23的台阶231。O形环53确保绝缘喷嘴23与构成气缸42的内壁52之间的气密。
绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52为了减轻为了向电弧吹送而被压缩的灭弧性气体的压力降低,优选形成得较薄。绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52优选形成为15mm以下的程度。
假设绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52形成得较厚的情况下,成为高温的高压的灭弧性气体引起的绝缘喷嘴23的变形得以减轻。但是,压缩室36中升压后的灭弧性气体的压力在流入蓄压流路38时降低。
通过采用绝缘喷嘴23的台阶231的外周嵌合于气缸42的内壁52的台阶521的内周,从而绝缘喷嘴23支承于气缸42的内壁52的构造,从而绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52能够形成得较薄。由此,确保从压缩室36流入蓄压流路38时的灭弧性气体的压力。
绝缘喷嘴23在与可动通电触头32相比从产生的电弧更向驱动装置方向分离的位置,支承并接合于构成气缸42的内壁52。绝缘喷嘴23在与静电防护件61相比从产生的电弧更向驱动装置方向分离的位置,支承并接合于构成气缸42的内壁52。
气缸42以有底部在驱动装置方向、且开口部在开放端方向的方式配置于固定触头部4。气缸42配置于灭弧性气体中。气缸42在有底部具有供活塞支承件33a插通的插通孔42a,该活塞支承件33a对可动触头部3的活塞33进行支承。
气缸42被插入活塞33,通过气缸42和活塞33形成用于将灭弧性气体升压的压缩室36。气缸42和活塞33在气体断路器1成为开路状态时,对压缩室36内的灭弧性气体进行压缩。气缸42和活塞33确保压缩室36的气密。由此,压缩室36内的灭弧性气体被升压。
在气缸42的内壁52设置有贯通孔42b。贯通孔42b使压缩室36与蓄压流路38导通。在压缩室36中升压后的灭弧性气体在基于触发电极31的电弧触头(可动侧)41的密闭被释放时,经由蓄压流路38、绝缘喷嘴23被向电弧空间引导。
在使压缩室36内与蓄压流路38连通的气缸42的贯通孔42b中,也可以设置有止回阀42e,该止回阀42e在压缩室36内的压力与蓄压流路38内的压力相比成为低压时,防止灭弧性气体从蓄压流路38向压缩室36流入。
在气体断路器1成为开路状态时,气缸42与活塞33协调地将压缩室36内的灭弧性气体压缩。
在压缩室36内的灭弧性气体的升压完成或进展了一定程度之后,电弧触头(可动侧)41与触发电极31分离,通过活塞33和气缸42而被升压后的压缩室36内的灭弧性气体经由蓄压流路38而被吹送到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间。
由此,电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的电弧被灭弧,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21被电切断。
气缸42与活塞33协调地将压缩室36内的灭弧性气体压缩。因此,气缸42和活塞33在灭弧性气体的压缩时处于密封状态,防止压力的泄漏。但是,若由压缩后的灭弧性气体产生的过剩的压力持续地被施加于活塞33,则有可能导致活塞33、触发电极31、可动通电触头32的逆行。为了防止该逆行,也可以在气缸42的底部设置配置有压力阀的孔,通过适当地开闭来进行放压。或者,通过配置止回阀42e,从而能够抑制活塞33、触发电极31、可动通电触头32的逆行。
气缸42在有底部具有吸气孔42c以及配置于吸气孔42c的吸气阀42d。再次,在气体断路器1成为闭路状态时,可动触头部3通过驱动装置9从驱动装置方向向开放端方向移动。伴随于此,活塞33也从驱动装置方向向开放端方向移动。此时,通过活塞33和气缸42形成的压缩室36扩大,压缩室36内的压力降低。由于压缩室36内的压力的降低,密闭容器8内的灭弧性气体经由吸气孔42c和吸气阀42d被吸入到压缩室36内。由于被吸气的灭弧性气体充分远离成为高温的电弧空间,所以温度低的灭弧性气体被填充到压缩室36内。
(支承件43)
支承件43是一端面为有底的圆筒形状的导体,有底的端面配置于驱动装置方向。在支承件43上经由密闭容器8连接有引出导体7b。支承件43通过绝缘部件固定于密闭容器8。支承件43支承电弧触头(可动侧)41、气缸42。
(可动触头部3)
可动触头部3具有触发电极31、可动通电触头32、活塞33、绝缘杆37。在现有技术中,可动触头部具有喷嘴、气缸、电弧电极,成为大规模的结构,但通过本实施方式能够实现大幅度的轻量化。触发电极31和活塞33不一定需要一体化并同时动作,但在一体化的情况下,能够使构造简单。另外,采用使触发电极31比活塞33先移动的结构有时在切断性能上有利。
(可动通电触头32)
可动通电触头32是沿着可动触头部3的圆筒的中心轴、在可动触头部3的开放端方向的端部配置的圆筒状的电极。可动通电触头32由以开放端方向的端部具有圆角的方式形成的圆筒状的金属导体构成。构成可动通电触头32的金属优选为导电性高且轻量的铝,但也可以是铜。可动通电触头32由于可动,因此优选构成为轻量。
可动通电触头32具有与固定触头部2的固定通电触头22的内径部分接触、可滑动的外径。可动通电触头32配置于活塞33的开放端方向的面。
在气体断路器1的闭路状态时,可动通电触头32被插入到固定触头部2的固定通电触头22。由此,可动通电触头32与固定通电触头22接触,使可动触头部3与固定触头部2电导通。可动通电触头32具有在通电时流过额定电流的能力。
另一方面,在气体断路器1的开路状态时,可动通电触头32与固定触头部2的固定通电触头22物理分离,将可动触头部3和固定触头部2电切断。
可动通电触头32与由导体构成的活塞33一体地形成。在气体断路器1的闭路状态时及开路状态时,活塞33被插入到固定触头部4的气缸42而接触,使可动触头部3和固定触头部4电导通。由于活塞33在固定触头部4的气缸42内滑动,因此无论气体断路器1的闭路状态、开路状态如何,可动触头部3和固定触头部4都电导通。
(触发电极31)
触发电极31是沿着可动触头部3的圆筒的中心轴、在可动触头部3的开放端方向的端部配置的棒状的电极。触发电极31由通过切削等而形成为一端带圆角的实心的圆柱状的金属导体构成。触发电极31的至少前端由含有10%~40%的铜和90%~60%的钨的金属等构成。
触发电极31具有能够与固定触头部2的电弧触头(固定侧)21的内径接触、滑动的外径。触发电极31配置于电弧触头(可动侧)41的更内侧。触发电极31配置于电弧触头(可动侧)41的内侧,以使从热容量考虑的耐久性及重量、表面积有利。
另外,触发电极31与活塞33一起与绝缘杆37连接,该绝缘杆37被驱动装置9驱动,由此在固定触头部2与固定触头部4之间往复移动。触发电极31相对于电弧触头(固定侧)21相对地可动。触发电极31配置于灭弧性气体中,负担在灭弧性气体中产生的电弧放电。
气体断路器1在成为开路状态时,需要迅速地切断电流。为了高速地移动可动触头部3,优选触发电极31也构成为轻量。但是,在使触发电极31轻量化的情况下,触发电极31对电弧的耐久性不足。
但是,触发电极31负担电弧的时间是触发电极31开始移动的初期的5ms~10ms左右。在触发电极31移动的后半部分的时间内,由触发电极31所承受的热引起的应力加速度地变大,但电弧被转移到电弧触头(可动侧)41。因此,触发电极31对电弧的耐久性即使轻量化也不会成为问题。
电弧触头(固定侧)21的耐久性、电弧触头(可动侧)41的耐久性、触发电极31的耐久性优选为以下的关系。
电弧触头(固定侧)21的耐久性≥电弧触头(可动侧)41的耐久性≥触发电极31的耐久性
这是因为,成为高温的灭弧性气体流加速后与电弧触头21碰撞,因此电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41相比容易磨损。另外,作为可动部的触发电极31与电弧触头(固定侧)21、电弧触头(可动侧)41相比优选轻量化,同时,触发高温的电弧的仅仅是使电弧向电弧触头(可动侧)41转移为止的一定期间,触发电极31的磨损程度与电弧触头(固定侧)21及电弧触头(可动侧)41相比是有限的。
通过降低耐久性,触发电极31能够构成为轻量。通过使触发电极31轻量化,在使用具有相同驱动力的驱动装置9的情况下,能够更迅速地使气体断路器1成为闭路状态,能够提高断路性能。另外,在以相同的速度驱动触发电极31的情况下,能够降低驱动装置9的驱动力,其结果,能够使驱动装置9轻量小型化。
另一方面,电弧触头(可动侧)41是不可动的固定部分,因此重量大的缺点少,能够构成得粗。其结果,电弧触头(可动侧)41与触发电极31相比能够为提高耐久性的部件。
在气体断路器1的闭路状态时,触发电极31插入到固定触头部2的电弧触头(固定侧)21。由此,触发电极31与固定触头部2的电弧触头(固定侧)21以及固定触头部4的电弧触头(可动侧)41接触,使固定触头部2、可动触头部3、固定触头部4电导通。在气体断路器1的闭路状态时,触发电极31成为构成用于使引出导体7a、7b电导通的电流电路的一部分的导体。
另一方面,在气体断路器1成为开路状态时,触发电极31与固定触头部2的电弧触头(固定侧)21分离。由此,触发电极31负担在可动触头部3与固定触头部2之间产生的电弧。可动通电触头32与固定触头部2的固定通电触头22在电弧触头(固定侧)21和触发电极31之前分离,在使通电电流向电弧触头(固定侧)21和触发电极31换流后分离,因此在可动通电触头32与固定通电触头22之间不产生电弧。触发电极31构成与电弧触头(固定侧)21对置配置的1对电极,在气体断路器1成为开路状态时,成为与电弧接触的电极中的一个电极。
在气体断路器1的开路状态时产生的电弧集中在触发电极31及电弧触头(固定侧)21之间。避免了可动通电触头32与固定通电触头22之间的电弧的产生,可动通电触头32与固定通电触头22的劣化得以减轻。
在气体断路器1成为开路状态时,可动触头部3被驱动装置9驱动,在电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间从开放端方向向驱动装置方向移动。伴随于此,触发电极31也在电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间从开放端方向向驱动装置方向移动。在触发电极31与电弧触头(固定侧)21分离之前,固定通电触头22与可动通电触头32分离。这是为了避免电弧在固定通电触头22与可动通电触头32之间产生。
在从触发电极31从电弧触头(固定侧)21开始分离的时刻起、到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等的时刻为止的期间,电弧在触发电极31与电弧触头(固定侧)21之间产生。
若电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等,则电弧从触发电极31向电弧触头(可动侧)41转移。从电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等的时间点起、到电弧被灭弧的时间点为止的期间,电弧在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生。此时,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21构成相对置地配置的1对电极,负担电弧。
触发电极31进一步向驱动装置方向、在电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离变得比电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离大的方向上移动。触发电极31与在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生的电弧分离,触发电极31的劣化得以减轻。
触发电极31进一步向驱动装置方向移动。此时,通过活塞33和气缸42构成的压缩室36中升压后的灭弧性气体经由蓄压流路38、绝缘喷嘴23喷出,电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧被灭弧。
在气体断路器1成为开路状态时,气缸42与活塞33协调地将压缩室36内的灭弧性气体压缩。其结果,压缩室36内的灭弧性气体被升压。
在压缩室36内的灭弧性气体的升压完成或进展了一定程度之后,电弧触头(可动侧)41与触发电极31分离,通过活塞33和气缸42而被升压后的压缩室36内的灭弧性气体经由蓄压流路38被吹送到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间。
由此,电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的电弧被灭弧,电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21被电切断。在电弧被灭弧后,电弧电流不流过触发电极31。
触发电极31相对于电弧触头(固定侧)21以及电弧触头(可动侧)41的移动,由被固定支承于触发电极31以及活塞33的绝缘杆37引起。绝缘杆37由驱动装置9驱动。绝缘杆37由绝缘材料构成。绝缘杆37配置于触发电极31、电弧触头(固定侧)21、电弧触头(可动侧)41的中心轴上。
(活塞33)
活塞33是在可动触头部3的开放端方向的端面配置的甜甜圈形状的板。活塞33在开放端方向的面上具有可动通电触头32。活塞33由通过切削等而形成为圆环形状的板的金属导体构成。
活塞33具有能够与固定触头部4的气缸42的外壁51的内径滑动的外径。活塞33具有能够与固定触头部4的气缸42的内壁52滑动的甜甜圈状的孔径。
活塞33具有与驱动装置方向的面连接的多个活塞支承件33a。活塞支承件33a是由形成为杆状的金属导体构成的部件。活塞支承件33a经由气缸42的插通孔42a将活塞33固定于触发电极31。活塞33经由活塞支承件33a、触发电极31与绝缘杆37连接。
活塞33以能够与固定触头部4的气缸42滑动的方式被插入而配置。通过活塞33和气缸42,形成用于将灭弧性气体升压的压缩室36。活塞33配置于灭弧性气体中。
活塞33经由绝缘杆37通过驱动装置9往复移动。基于驱动装置9的往复移动在将气体断路器1设为闭路状态时以及设为开路状态时进行。
在气体断路器1成为开路状态时,活塞33与气缸42协调地将压缩室36内的灭弧性气体压缩。其结果,压缩室36内的灭弧性气体被升压。
蓄压流路38和压缩室36通过设置于气缸42的贯通孔42b连通。在通过活塞33和气缸42使压缩室36内的灭弧性气体升压的阶段,蓄压流路38的压力的泄漏得以防止。因此,在压缩室36内和蓄压流路38中填充有被升压为同压的灭弧性气体。
在使压缩室36内与蓄压流路38连通的气缸42的贯通孔42b中,也可以设置有止回阀42e,该止回阀42e在压缩室36内的压力与蓄压流路38内的压力相比成为低压时,防止灭弧性气体从蓄压流路38向压缩室36流入。
由此,在气体断路器1的断路时由于压缩室36的压力,即使可动触头部3向开放端方向逆行了的情况下,也能够抑制向电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的电弧空间供给灭弧性气体的蓄压流路38的压力大幅降低。
另外,由活塞33和气缸42构成的压缩室36和蓄压流路38在压缩室36内的灭弧性气体被升压的阶段,保持密封状态,与电弧隔离。由于不易受到基于电弧的热影响,因此压缩室36及蓄压流路38内的升压后的灭弧性气体为低温。低温的灭弧性气体被吹送到电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的电弧,因此能够高效地进行电弧的灭弧。
活塞33对在触发电极31或电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生的电弧及通过电弧而被高温化的灭弧性气体的压力进行受压,该压力作为使可动触头部3整体向驱动装置方向侧移动的力发挥作用。由此,能够减轻驱动装置9的输出,其结果,能够使驱动装置9小型化。
在压缩室36内的灭弧性气体的升压完成或进展了一定程度之后,电弧触头(可动侧)41与触发电极31分离,通过活塞33和气缸42而被升压后的压缩室36内的灭弧性气体经由蓄压流路38被吹送到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间。
由此,电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的电弧被灭弧,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21被电切断。
由在电弧触头(固定侧)21与触发电极31之间或电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间产生的电弧所引起的热以及通过电弧而被高温化的灭弧性气体,与其产生同时地在排气口24a、24b通过,并迅速地被排出到密闭容器8内。
(绝缘杆37)
绝缘杆37是由绝缘材料构成的棒状部件。在绝缘杆37的开放端方向上固定有触发电极31及活塞33。绝缘杆37的驱动装置方向与驱动装置9连接。
绝缘杆37配置于触发电极31、电弧触头(固定侧)21、电弧触头(可动侧)41的中心轴上。触发电极31竖立设置于绝缘杆37的开放端方向的端部。
绝缘杆37在维持与驱动装置9及密闭容器8的电绝缘性的同时使触发电极31及活塞33往复移动。绝缘杆37的往复移动由驱动装置9进行。基于驱动装置9的往复移动在将气体断路器1设为闭路状态时以及设为开路状态时进行。
[1-3.作用]
接着,基于图1~4对本实施方式的气体断路器的作用进行说明。
[A.气体断路器1为闭路状态的情况]
首先,对本实施方式的气体断路器1为闭路状态的情况进行说明。气体断路器1在闭路状态的情况下,使流过引出导体7a、7b的电流导通。
在气体断路器1为闭路状态的情况下,固定触头部2和固定触头部4经由可动触头部3电连接,使引出导体7a、7b间的电流导通。具体而言,可动触头部3的可动通电触头32被插入到固定触头部2的固定通电触头22。由此,固定通电触头22与可动通电触头32接触,固定触头部2与可动触头部3被设为电导通状态。
另外,可动触头部3的触发电极31被插入到固定触头部2的电弧触头(固定侧)21。由此,电弧触头(固定侧)21与触发电极31接触,固定触头部2和可动触头部3被设为电导通状态。
并且,在固定触头部4的气缸42中被插入可动触头部3的活塞33。活塞33和可动通电触头32一体地形成并电导通。由此,可动通电触头32与气缸42电导通,固定触头部4与可动触头部3被设为电导通状态。
其结果,固定触头部2和固定触头部4经由可动触头部3电连接,引出导体7a、7b之间成为电导通状态。
在该状态下,在触发电极31或电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的空间中不产生电弧。另外,灭弧性气体在密闭容器8内的各部为均匀的压力。因此,由可动触头部3的活塞33以及固定触头部4的气缸42形成的压缩室36内的灭弧性气体未被升压。另外,蓄压流路38内的灭弧性气体也未被升压。
在气体断路器1为闭路状态时,密闭容器8内的灭弧性气体的压力是均匀的。因此,不会产生基于灭弧性气体的气流。
[B.气体断路器1成为开路状态的情况]
接着,对本实施方式的气体断路器1成为开路状态的情况进行说明。气体断路器1成为开路状态,切断流过引出导体7a、7b的电流。
使气体断路器1成为开路状态的切断动作是在事故电流或负载电流的切断、或者输电电路的切换等时在将气体断路器1从导通状态切换为切断状态的情况下进行的。
在使气体断路器1从闭路状态变为开路状态的情况下,使驱动装置9驱动。通过驱动装置9,可动触头部3沿着轴在固定触头部4内向驱动装置方向移动。由此,可动通电触头32从固定通电触头22分离,并且触发电极31从电弧触头(固定侧)21分离。
在气体断路器1成为开路状态时,可动触头部3被驱动装置9驱动,在固定触头部2与固定触头部4之间从开放端方向向驱动装置方向移动。伴随于此,可动通电触头32从固定通电触头22分离,从开放端方向向驱动装置方向移动。
进而,触发电极31也在电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间从开放端方向向驱动装置方向移动。在触发电极31与电弧触头(固定侧)21分离之前,固定通电触头22与可动通电触头32分离。由此,应该切断的电流向触发电极31及电弧触头(固定侧)21侧换流,电弧不会在固定通电触头22与可动通电触头32之间产生。
在从触发电极31从电弧触头(固定侧)21开始分离的时刻起、到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等的时刻为止的期间,电弧在触发电极31与电弧触头(固定侧)21之间产生。
若电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离、电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等,则电弧从触发电极31转移到电弧触头(可动侧)41。从电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离和电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离相等的时间点起、到电弧被灭弧的时间点为止的期间,电弧在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生。此时,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21构成相对置地配置的1对电极,负担电弧。
触发电极31进一步向驱动装置方向、在电弧触头(固定侧)21与触发电极31的分离距离变得比电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41的分离距离大的方向上移动。触发电极31与在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生的电弧分离,触发电极31的劣化减轻。
在气体断路器1成为开路状态时,可动触头部3被驱动装置9驱动,因此活塞33也从开放端方向向驱动装置方向移动。活塞33与气缸42协调地将压缩室36内的灭弧性气体压缩。其结果,压缩室36内的灭弧性气体被升压。
触发电极31被驱动装置9驱动,进而向驱动装置方向移动。在压缩室36内的灭弧性气体的升压完成或进展了一定程度之后,电弧触头(可动侧)41与触发电极31分离,通过活塞33和气缸42而被升压后的压缩室36内的灭弧性气体经由蓄压流路38被吹送到电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间。
由此,电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间的电弧被灭弧,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21被电切断。
气缸42的内壁52在开放端方向的端部的内周具有台阶521,与在绝缘喷嘴23的驱动装置方向的端部外周设置的台阶231嵌合。通过气缸42的内壁52的台阶521与绝缘喷嘴23的台阶231嵌合,绝缘喷嘴23支承于构成气缸42的内壁52。
向电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间吹送的灭弧性气体通过活塞33和气缸42而被升压。另外,电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间成为高温。绝缘喷嘴23使成为高压的高温的灭弧性气体流速高速化并向电弧空间引导。
因此,绝缘喷嘴23有可能变形。由于成为高压的高温的灭弧性气体,绝缘喷嘴23的内径有可能扩张。若绝缘喷嘴23的内径扩张,则无法将灭弧性气体高速地向电弧空间引导,有可能无法可靠地进行切断。
气体断路器将灭弧性气体升压,将该被升压后的灭弧性气体向电弧喷出,由此对电弧进行灭弧。因此,在向电弧喷出时被升压后的灭弧性气体的压力降低而喷出速度变慢是不希望的。这是因为,被升压后的灭弧性气体的压力下降使灭弧性气体的流速下降,而难以进行可靠的电弧的灭弧。
但是,本实施方式的气体断路器1,气缸42的内壁52的台阶521与绝缘喷嘴23的台阶231嵌合,绝缘喷嘴23支承于构成气缸42的内壁52。由此,绝缘喷嘴的变形减轻,能够更可靠地维持气体断路器1的切断性能、电绝缘性能。
另外,气缸42的内壁52的台阶521经由O形环53而支承绝缘喷嘴23的台阶231。O形环53确保绝缘喷嘴23与构成气缸42的内壁52之间的气密。
由此,为了向电弧吹送而被压缩的灭弧性气体的泄漏被减轻,能够更可靠地维持气体断路器1的切断性能、电绝缘性能。
绝缘喷嘴23在与可动通电触头32相比从产生的电弧更向驱动装置方向分离的位置,支承并接合于构成气缸42的内壁52。由此,能够减轻绝缘喷嘴23与构成气缸42的内壁52之间的接合部位与电弧接触而变形的情况,能够更可靠地维持气体断路器1的切断性能、电绝缘性能。
绝缘喷嘴23在与静电防护件61相比从产生的电弧更向驱动装置方向分离的位置,支承并接合于构成气缸42的内壁52。由此,绝缘喷嘴23与构成气缸42的内壁52之间的接合部位从成为高电位梯度的部位分离。其结果,基于高电位梯度的绝缘破坏在绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部位产生的可能性降低,能够更可靠地维持气体断路器1的切断性能、电绝缘性能。
绝缘喷嘴23将在蓄压流路38中流动并从喷出口部喷出的灭弧性气体引导至电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间。
绝缘喷嘴23的狭道部23a使灭弧性气体升压,提高在比狭道部23a靠下游的扩大流路中向电弧吹送的灭弧性气体的流速。绝缘喷嘴23的狭道部23a使升压后的灭弧性气体向电弧空间集中。另外,绝缘喷嘴23规定通过电弧而被高温化的灭弧性气体的排气流路。
进而,绝缘喷嘴23通过狭道部23a抑制电弧的扩散,规定电弧的最大直径。另外,绝缘喷嘴23通过狭道部23a控制灭弧性气体的流量。由此,向电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生的电弧有效地吹送灭弧性气体,电弧被灭弧。其结果,电弧触头(可动侧)41和电弧触头(固定侧)21被电切断。
绝缘喷嘴23以环绕触发电极31的方式配置,通过向电弧喷出时的压力下降,减轻灭弧性气体的喷出速度变慢的情况。
气体断路器1将灭弧性气体升压,并将该被升压后的灭弧性气体向电弧喷出,由此对电弧进行灭弧。因此,在向电弧喷出时被升压后的灭弧性气体的压力降低而喷出速度变慢是不希望的。这是因为,被升压后的灭弧性气体的压力下降使灭弧性气体的流速下降,难以进行可靠的电弧的灭弧。
因此,为了减轻在向电弧喷出时灭弧性气体的泄漏这一情况,优选减小绝缘喷嘴23与触发电极31的分离距离(间隙)。
另一方面,若减小绝缘喷嘴23与触发电极31的分离距离(间隙),则由被升压后的灭弧性气体泄漏所引起的压力下降得以减轻。但是,若使绝缘喷嘴23与触发电极31的分离距离(间隙)过小,则在绝缘喷嘴23的狭道部23a金属、绝缘物、灭弧性气体相互接触、会产生电场强度变得非常高的三重结。
在金属、绝缘物、灭弧性气体相互接触的三重结中,电场强度变得极高,有可能威胁气体断路器1的电绝缘性能。
优选绝缘喷嘴23与触发电极31的间隙距离比电弧触头(可动侧)41与触发电极31的间隙距离大。如果绝缘喷嘴23与触发电极31接触,则产生成为高电场的三重结,引起电气性能的显著劣化。
但是,本实施方式的气体断路器1,气缸42的内壁52的台阶521与绝缘喷嘴23的台阶231嵌合,绝缘喷嘴23支承于构成气缸42的内壁52。由此,绝缘喷嘴23的变形得以减轻。因此,绝缘喷嘴23的狭道部23a的开口直径维持在适当的直径。由此,能够更可靠地维持气体断路器1的切断性能、电绝缘性能。
通过减轻绝缘喷嘴23的变形,并将狭道部23a的开口直径维持在适当的直径,由此能够减轻由于向电弧喷出时的压力下降而使灭弧性气体的喷出速度变慢这一情况。
在现有技术中,绝缘喷嘴23与可动通电触头32一起设置于可动触头部3的情况多。但是,可动触头部3由于可动,因此优选轻量化。因此,绝缘喷嘴23优选设置于不可动的固定触头部2。另外,绝缘喷嘴23也可以设置于可动触头部3。
绝缘喷嘴23可以设置于固定触头部2、可动触头部3中的任一个,但可动触头部3具有由可动引起的振动及冲击。因此,与绝缘喷嘴23设置于可动触头部3的情况相比,绝缘喷嘴23设置于固定触头部2更能够抑制由振动引起的电气性能的恶化以及由机械冲击引起的绝缘喷嘴23的破损。
另外,绝缘喷嘴23能够抑制绝缘性低的成为高温的灭弧性气体向固定通电触头22的流入,因此优选设置于固定触头部2。优选绝缘喷嘴23与触发电极31的间隙距离比电弧触头(可动侧)41与触发电极31接触时的间隙距离大。
绝缘喷嘴23和触发电极31在接触时产生高电场部,而引起电气性能的显著劣化,因此为了减轻该劣化。通过如上述那样构成,能够减轻绝缘喷嘴23的变形,防止触发电极31与绝缘喷嘴23的接触。
另外,气缸42的内壁52的台阶521经由O形环53而支承绝缘喷嘴23的台阶231。O形环53确保绝缘喷嘴23与构成气缸42的内壁52之间的气密。由此,能够抑制灭弧性气体从蓄压流路38的泄漏量。
在向在电弧触头(可动侧)41与电弧触头(固定侧)21之间产生的电弧吹送灭弧性气体时,优选绝缘喷嘴23的内压较低。因此,优选采用由电弧触头(固定侧)21和绝缘喷嘴23形成的灭弧性气体的流路的流路截面积趋向开放端方向而逐渐扩大那样的绝缘喷嘴23的形状。
根据试验结果,为了得到良好的切断性能,优选采用以下的流路结构。
在电弧触头(固定侧)21与绝缘喷嘴23之间形成的流路的面积>绝缘喷嘴23的狭道部23a的流路的面积≥电弧触头(可动侧)41的吹出部分的面积
并且,明确了如下情况:在电弧触头(可动侧)41与绝缘喷嘴23之间形成的流路的面积在电弧触头(可动侧)41的吹出部分的面积的20%至200%之间具有适当值。通过这样构成,能够使电弧触头(可动侧)41的灭弧性气体吹出口附近的电弧冷却性最大化,并且能够必要充分地供给从绝缘喷嘴23的狭道部23a朝向开放端方向的灭弧性气体的气流。
绝缘喷嘴23以将电弧有效地冷却的方式控制经由压缩室36、蓄压流路38喷出的灭弧性气体。绝缘喷嘴23内的压力在灭弧性气体的喷出时成为下游压力,因此优选为始终被保持为低压的构造。
绝缘喷嘴23不仅从驱动装置方向到开放端方向地形成与轴平行的灭弧性气体的流动,而且在横穿电弧的方向上形成灭弧性气体的流动。通过该流动,电弧被有效地冷却。被吹送到电弧且成为高温的灭弧性气体的绝缘性低,因此优选不与固定通电触头22、可动通电触头32接触而被排气。
在电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧空间产生的电弧温度非常高。被吹送到电弧且成为高温的灭弧性气体从排气筒24的排气口24a、24b排出到密闭容器8内。
在从引出导体7a、7b供给的交流电流的电流零点处,电弧触头(固定侧)21与电弧触头(可动侧)41之间的电弧变小,并通过被吹送灭弧性气体而达到灭弧。其结果,气体断路器1成为开路状态,流过引出导体7a、7b的电流被切断。
[1-4.效果]
(1)根据本实施方式,气体断路器1具有:第一电弧触头21,与电力系统连接的第一引出导体7a电连接;第二电弧触头41,与第二引出导体7b电连接;触发电极31,在第一电弧触头21与第二电弧触头41之间以能够移动的方式配置,在电流切断时的前半部分随着移动而触发在与第一电弧触头21之间产生的电弧,在电流切断时的后半部分随着移动而在第二电弧触头41触发电弧;压缩室36,由气缸42和活塞33构成,对灭弧性气体进行升压,气缸42具有形成为圆筒状的外壁51及内壁52,并设置于第二电弧触头41,活塞33与触发电极31连动地在外壁51与内壁52之间滑动;以及绝缘喷嘴23,向在第一电弧触头21与第二电弧触头41之间触发出的电弧引导由压缩室36升压后的灭弧性气体,绝缘喷嘴23被支承于气缸42的内壁52,因此,能够提供减轻绝缘喷嘴23的变形以及为了向电弧吹送而被压缩的灭弧性气体的泄漏,能够更可靠地维持电绝缘性能的气体断路器1。
在绝缘喷嘴23未被气缸42的内壁52支承的情况下,吹送成为高温的高压的灭弧性气体,绝缘喷嘴23向外周方向变形。由此,在绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间产生空隙,灭弧性气体泄漏,灭弧性气体的压力降低。其结果,气体断路器1的切断性能、电绝缘性能降低。
但是,根据本实施方式,气体断路器1的绝缘喷嘴23支承于气缸42的内壁52,因此即使吹送成为高温的高压的灭弧性气体,也能够抑制绝缘喷嘴23的变形。由此,在绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间产生空隙的情况得以抑制,灭弧性气体的泄漏得以减轻。其结果,能够抑制灭弧性气体的压力降低,更可靠地维持气体断路器1的屏蔽性能、电绝缘性能。
(2)根据本实施方式,绝缘喷嘴23在外周具有第一台阶231,气缸42的内壁52在内周具有第二台阶521,第一台阶231与第二台阶521嵌合,由此绝缘喷嘴23支承于构成气缸42的内壁52,因此,能够提供减轻绝缘喷嘴23的变形以及为了向电弧吹送而被压缩的灭弧性气体的泄漏,能够更可靠地维持电绝缘性能的气体断路器1。
根据本实施方式,绝缘喷嘴23的第一台阶231的外周嵌合于气缸42的内壁52的第二台阶521的内周,绝缘喷嘴23支承于气缸42的内壁52,因此,气体断路器1的绝缘喷嘴23能够更可靠地抑制绝缘喷嘴23向外周方向变形。
绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52为了减轻为了向电弧吹送而被压缩的灭弧性气体的压力降低,优选形成得较薄。绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52优选形成为15mm以下的程度。
假设绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52较厚地形成的情况下,成为高温的高压的灭弧性气体引起的绝缘喷嘴23的变形减轻。但是,在压缩室36中升压后的灭弧性气体的压力在流入蓄压流路38时降低。
根据本实施方式,绝缘喷嘴23的第一台阶231的外周嵌合于气缸42的内壁52的第二台阶521的内周,绝缘喷嘴23支承于气缸42的内壁52。因此,绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52能够形成得较薄。
绝缘喷嘴23与内壁52之间的接合部分以及气缸42的内壁52形成得较薄,因此能够减轻从压缩室36流入蓄压流路38时的灭弧性气体的压力降低。其结果,能够更可靠地维持气体断路器1的切断性能、电绝缘性能。
(3)根据本实施方式,绝缘喷嘴23经由O形环53而被支承于构成气缸42的内壁52,因此能够提供能够减少绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的灭弧性气体的泄漏并更可靠地维持电绝缘性能的气体断路器1。
(4)根据本实施方式,触发电极31与构成不触发在电流切断时产生的电弧的主触头的可动通电触头32接合,绝缘喷嘴23在与可动通电触头32相比更与产生的电弧分离的位置,支承并接合于构成气缸42的内壁52,因此绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部分的电位梯度被减轻。由此,能够减轻绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部分的三重结(三联点)的产生。
其结果,能够减少在绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部分产生绝缘破坏的可能性,能够更可靠地维持气体断路器1的切断性能、电绝缘性能。
[2.其他实施方式]
对包含变形例的实施方式进行了说明,但这些实施方式是作为例子而提示的,并不意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施,在不脱离发明的主旨的范围内,能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中,同样包含在权利要求书所记载的发明及其等通的范围内。以下是其一例。
(1)如图5所示,气体断路器1也可以设置有减轻绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部分的电位梯度的静电防护件61。静电防护件61是从气缸42的外壁51向可动通电触头32方向延伸的部件。静电防护件61的截面形成为向开放端方向突出的半圆形。
静电防护件61通过螺栓等固定部件(图中未示出)固定于气缸42的外壁51。另外,静电防护件61也可以与气缸42的外壁51一体成形。静电防护件61环绕可动通电触头32而配置。静电防护件61由铝、铁、铜等导电材料构成。
静电防护件61配置于比绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部分靠开放端方向的位置,静电防护件61使电位梯度集中于静电防护件61与固定触头部2的电弧触头(固定侧)21、固定通电触头22之间。静电防护件61使比静电防护件61靠驱动装置方向的电位梯度减轻。
因此,绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部分的电位梯度被减轻。由此,能够减轻绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部分的三重结(三联点)的产生。
其结果,能够减少在绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部分产生绝缘破坏的可能性,能够更可靠地维持气体断路器1的切断性能、电绝缘性能。
特别是在气体断路器1的电流切断时,在可动通电触头32位于比绝缘喷嘴23与气缸42的内壁52之间的接合部分靠驱动装置方向的位置的情况下,静电防护件61是有效的。
(2)在上述实施方式中,固定触头部2及固定触头部4固定于密闭容器8,但固定触头部2及固定触头部4也可以是可动的。在气体断路器1成为开路状态时,例如也可以使固定触头部2向开放端方向可动。另外,也可以使固定触头部4向驱动装置方向可动。通过固定触头部2或4、或者固定触头部2及4可动,由此能够更迅速地切断引出导体7a、7b间的电力。
附图标记说明
1气体断路器
2、4固定触头部
3可动触头部
7a、7b引出导体
8密闭容器
9驱动装置
21电弧触头(固定侧)
22固定通电触头
23绝缘喷嘴
23狭道部
24排气筒
24a、24b排气口
31触发电极
32可动通电触头
33活塞
33a活塞支承件
36压缩室
37绝缘杆
38蓄压流路
41电弧触头(可动侧)
42气缸
42a插通孔
42b贯通孔
42c吸气孔
42d吸气阀
42e止回阀
43支承件
51外壁
52内壁
53O形环
61静电防护件
231,521台阶
Claims (5)
1.一种气体断路器,具有:
第一电弧触头,与连接于电力系统的第一引出导体电连接;
第二电弧触头,与第二引出导体电连接;
触发电极,被配置为能够在所述第一电弧触头与所述第二电弧触头之间移动,在电流切断时的前半部分,随着移动而触发在与所述第一电弧触头之间产生的电弧,在电流切断时的后半部分,随着移动而使所述第二电弧触头触发所述电弧;
压缩室,由气缸和活塞构成,将灭弧性气体升压,该气缸具有形成为圆筒状的外壁及内壁,并设置于所述第二电弧触头,该活塞与所述触发电极连动地在所述外壁与所述内壁之间滑动;以及
绝缘喷嘴,向在所述第一电弧触头与所述第二电弧触头之间触发出的电弧引导由所述压缩室升压后的灭弧性气体,
所述绝缘喷嘴支承于所述气缸的所述内壁。
2.根据权利要求1所述的气体断路器,其中,
所述绝缘喷嘴在外周具有第一台阶,所述气缸的所述内壁在内周具有第二台阶,通过所述第一台阶与所述第二台阶嵌合,所述绝缘喷嘴支承于构成所述气缸的所述内壁。
3.根据权利要求1或2所述的气体断路器,其中,
所述绝缘喷嘴经由O形环而支承于构成所述气缸的所述内壁。
4.根据权利要求1或2所述的气体断路器,其中,
所述触发电极与构成主触头的可动通电触头接合,该主触头不触发在电流切断时产生的电弧,
所述绝缘喷嘴在与所述可动通电触头相比更与产生的电弧分离的位置,支承并接合于构成所述气缸的所述内壁。
5.根据权利要求1或2所述的气体断路器,其中,
所述触发电极与构成主触头的可动通电触头接合,该主触头不触发在电流切断时产生的电弧,
所述气缸的所述外壁具有环绕可动通电触头的静电防护件,
所述绝缘喷嘴在与所述静电防护件相比更与产生的电弧分离的位置,支承并接合于构成所述气缸的所述内壁。
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