JP2001076596A - 加圧ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アークを確実に消弧でき、大きな駆動エネル
ギを必要としない加圧ガス遮断器を提供する。 【解決手段】 ピストン室がピストン６により第一ピス
トン室７と第二ピストン室８に分割され、アーク区域５
とピストン室７，８を備えている加圧ガス遮断器にあっ
て、両方のピストン室７，８が共通のガス通路１１を介
してアーク区域５に連通している。第一ピストン室７は
圧縮された消弧ガスを排出するためにある第一開口１０
を有し、更に第二開口１２が少なくとも時折第二ピスト
ン室８をガス通路に連通するピストン室内に配置され、
第一開口１０と第二開口１２がガス通路１１に合流し、
このガス通路１１がガス通路側でアーク区域５に流入し
ている。第一開口１０は第二開口１２のアーク区域側で
ガス通路１１に流入し、第二開口１２は第一開口１０の
アーク区域側でガス通路１１に流入している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ピストン室がピスト
ンにより第一ピストン室と第二ピストン室に分割され、
アーク区域とピストン室を備えている加圧ガス遮断器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の遮断器は高圧回路網の短絡電流
を遮断するために使用される。これ等の回路には遮断時
に生じるアークに対する消弧装置がある。

【０００３】公知の加圧ガス遮断器には消弧ガスを圧縮
しアーク区域に吹き付けるピストンがある。欧州特許第
146 671号明細書には、消弧ガスの圧力を高めるためア
ークにより生じる高温のガスの圧力を更に利用する遮断
器が開示されている。そのため、ピストン室内に第二の
開口が設けてあり、この開口を介して高温のガスがポン
プ室の中に進入する。しかし、この遮断器はピストンを
動かすため大きな駆動エネルギを必要とする。何故な
ら、このピストンを全消弧圧に対して駆動させる必要が
あるからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】それ故、この発明の課
題は、アークを確実に消弧でき、大きな駆動エネルギを
必要としない、冒頭に述べた種類の加圧ガス遮断器を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、ピストン室がピストンにより第一ピストン室と
第二ピストン室に分割され、アーク区域とピストン室を
備えている加圧ガス遮断器にあって、両方のピストン室
が共通のガス通路を介してアーク区域に連通しているこ
とによって解決されている。

【０００６】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明によれば、両方のピスト
ン室は同じガス通路を経由してアーク区域に連通してい
る。高温のガスは高圧下にあるアーク区域からピストン
の後に導かれ、そこでピストン運動を支援する圧力を上
昇させる。

【０００８】補助ピストンにより高温のガスが開閉個所
に戻らないことが保証される。

【０００９】好ましくは、ガス通路をアーク区域にアク
セスさせることは遮断器の接触子の運動により阻止され
る。この遮断器を開にすると、接触子はガス通路を解放
する。この時点では、ピストンが最良でピストン室の第
二開口を既に通過しているので、ガス通路と第二ピスト
ン室の間の接続が行われる。この第二ピストン室の中で
は、第一ピストン室よりも圧力が低いので、ひょっとし
て高温のガスがアーク区域から第一ピストン室の中に進
入し、第一ピストン室内のガスと混合しない。これによ
り、消弧ガスは冷えたままになっている。

【００１０】高温のガスが第二ピストン室からアーク区
域に戻ることを防止するため、第一開口と第二開口の間
のガス通路に逆止弁を設けるか、あるいはガス通路の中
に、例えばピストンに固定連結し、可動接触子の遮断運
動の終わりに向けて第二開口を閉ざす補助ピストンを配
置する。

【００１１】

【実施例】以下、図面に関連し実施例に基づきこの発明
を説明する。

【００１２】この発明の第一実施例が図１〜５に示して
ある。全ての縦断面図にはそれぞれ装置の二分割部分の
断面が示してあり、全ての部品は軸１に対してほぼ回転
対称に配置されている。

【００１３】遮断器の電流を流す部分は接触子２と３で
あり、接触子２への導入導線は図面に記入されていな
い。電流回路を遮断するため、接触子２は、図１〜３に
示すように、ノズルとピストン室と共に左に移動する。
その場合、アーク４がアーク区域５の中に発生する。以
下に説明する消弧装置の役目はアーク４を吹き消し、高
温のガスをアーク区域５から排除することにある。

【００１４】この消弧装置には軸方向に移動するピスト
ン室があり、このピストン室は静止したピストン６によ
り二つのピストン室７，８に分割されている。ピストン
６はピストン連接棒６a を介して遮断器のハウジング９
に接続している。第一ピストン室７はその端部で第一開
口１０を経由してガス通路１１に連通している。更に、
ピストン室７，８には第二開口１２が配置され、この第
二開口もガス通路１１に達している。ピストン６の位置
に応じて、第二開口１２は第一ピストン室７または第二
ピストン室８の何れかをガス通路１１に連通させる。

【００１５】更に、第二ピストン室８は、例えば図４に
示すように穴として形成されている排気開口１３を経由
して遮断器の排気領域に連通している。

【００１６】ガス通路１１の中ではピストン６に固定連
結している補助ピストン１５が移動する。

【００１７】ピストン６は補助ピストン１５に、また接
触子３は遮断器のハウジング９に固定連結している。遮
断動作時には接触子２のみがピストン室およびノズルと
共に左に移動する。

【００１８】図１の遮断動作の開始時には、ピストン６
が第一ピストン室７のガスを圧縮する。同時に、第二ピ
ストン室８が大きくなる。その場合、ガスは排出開口１
３を経由して流入する。この期間にはガス通路１１のア
ーク側の合流口１６が接触子３により閉ざされている。
更に、ピストン６は第二開口１２に未だ達していないの
で、この開口は第一ピストン室７に連通している。

【００１９】接触子２と３が互いに離れると、アーク４
が発生する。その直後に接触子３はガス通路１１の合流
口１６を解放する。ほぼ同じ時点でピストン６は第二開
口１２を通過するので、第二ピストン室８はガス通路１
１に連通する。

【００２０】遮断電流に応じて異なったガス流を観測で
きる。

【００２１】遮断電流が小さいなら、第一ピストン室の
圧力は殆ど上昇しない。何故なら、ガスは一方で消弧流
として合流口１６を通して、また他方で開口１２を通し
て漏れ出るからである。

【００２２】中位の遮断電流では、アーク区域５の圧力
が阻止され、ガスが合流口１６から出てゆく。第一ピス
トン室７からのガスは必ず開口１２を経由して第二ピス
トン室８に流入するので、両方のピストン室７，８の間
の圧力差と、それに伴うピストン駆動部の負荷が過度に
高くはならない。

【００２３】遮断電流が大きい場合には、高温のガスが
合流口１６を経由してピストン室８の方向に流れるよう
な非常に高い圧力がアーク区域５内に生じる。第一ピス
トン室７のガスは既に予め圧縮されているので、高温の
ガスは取り分け第二ピストン室８に流入する。これによ
りそこで圧力が上昇する。この期間中に第一ピストン室
７からガスが流出して行かないので、そこでも圧力は上
昇する。しかし、駆動部は第二ピストン室の圧力が上昇
したため負担が軽減される。補助ピストン１５は同時に
全ガス圧力に対して始動する必要があるが、これに必要
な力は補助ピストン１５の面積が狭いので小さい。

【００２４】最大の消弧ストロークに達する前または達
した時には、補助ピストン１５が開口１２を閉ざす。こ
れにより、高温のガスがアーク区域５へ逆流し、そこで
誘電的な問題を与えることを防止する。

【００２５】電流が零に向かうと、アーク区域５の温度
が低下する。その時、最後に冷たい消弧ガスが第一ピス
トン室７から合流口１６を経由して流れ出る。アーク４
は消弧され、アーク区域５のガスは冷たいガスと入れ替
わる。

【００２６】遮断器が再び閉になると、ピストン６は第
二ピストン室８の高温のガスの大部分を圧縮して排出口
１３を経由して排出領域に送る。従って、高温のガスは
接触子領域から出て往き、この遮断器は例えばＯ−ＣＯ
サイクルの場合に次の開閉工程に対して直ちに再び準備
状態になる。

【００２７】図６には、加圧ガス遮断器の第二実施例が
示してある。ここでは、補助ピストンが逆止弁１７で置
き代わっている。この逆止弁は電流の零点通過後に高温
のガスが電界の加わっている開閉区域に逆流することを
阻止する。それ以外では、この実施例の遮断器は図１〜
５の各々と同じように動作する。

【００２８】図７〜９には加圧ガス遮断器の他の実施例
が示してある。この遮断器では高温のガスの流れが補助
ピストン１５により差動式に制御される。このため、第
二開口１２はピストンのどの位置でも第二ピストン室８
に達するように配置され設計されている。ガス通路１１
は一定しない横断面を有し、中央の領域１８で拡がるよ
うに形成されている。

【００２９】この第三実施例の機能様式は以下のようで
ある。即ち、遮断動作の開始時点で、接触子の分離する
直後まで、ガスが第一ピストン室７から第二ピストン室
８へ移行し、これにより駆動部の負担が軽減される（図
７）。アーク区域５の高温のガスは第一ピストン室から
第二ピストン室への流れにより連れ去られるので、この
ガスは排出され、後の消弧過程を妨げない。補助ピスト
ン１５がガス通路１１の狭い領域１１a を遮断すると、
直ぐに第一ピストン室７から出たガスが完全にアーク区
域５の中に流入し、これにより強い消弧流が発生する
（図８）。補助ピストン１５がガス通路１１の拡がった
領域１８に達すると、ガス通路１１が再び開き、ガスが
補助ピストン１５とそのピストン連接棒１５a の傍を通
って第一ピストン室から第二ピストン室へ排出する。こ
のため、駆動部はこの期間でも負担が軽減される（図
９）。

【００３０】図７〜９の実施例では、ガス通路１１の横
断面の変化を適当に選択して、両方の開口１０と１２の
間のガス通路１１の「透過度」を遮断器の位置に応じて
その時の要請に連続的に合わせることができる。ここに
示す実施例では、ガス通路１１が例えば領域１９で再び
先細になる。これによりガス通路は遮断動作の終わりで
補助ピストン１５により再び閉ざされる。

【００３１】図１０と１１に示す遮断器の他の実施例で
は、ガス通路１１の合流口１６が第二ピストン室８の側
に配置されている。両方の開口１０と１２の間のガス通
路１１は持続的に開いている。遮断時には、ピストン６
は第一ピストン室７を狭くし、第二ピストン室８を広げ
る。両方のピストン室７，８には逆止弁２０a,２０bが
配設されている。弁２０a は接触子が開いた時にガスの
流入を確実にし、弁２０b は接触子が閉じた時にガスの
流入を確実にする。

【００３２】この実施例には、アークのエネルギが中位
の時にただ非常に小さな衝撃で合流口１６の中に入る高
温のガスが第二開口１２の領域に集まらないという利点
がある。むしろ、この高温のガスは遮断動作の時に第一
ピストン室７と第二ピストン室８の間に生じるガス流に
より第二ピストン室８の冷たいガスと混ざり合う。

【００３３】開閉電流が少ない場合には、ガスは逆止弁
２０a を通して吸引される。第一ピストン室７からの圧
縮ガスは一部第二ピストン室８に、また一部このガスは
アークを穏やかに吹き消す。ピストンはこの動作モード
で僅かに負荷を受け、駆動エネルギを接触子の加速に利
用できる。

【００３４】開閉電流が大きい場合には、アークの加熱
出力が第二ピストン室８の圧力を強く上昇させる。これ
により、駆動部は直接支援される。第一ピストン室７と
アーク区域５の圧力が再び低下すると、直ぐに第二ピス
トン室８からのガスもアーク区域５に流入し、消弧過程
を支援する。

【００３５】更に、図１０と１１の実施例ではピストン
連接棒６a が第一ピストン室７を経由して案内される。
これには、第二ピストン室８のピストン面が第一ピスト
ン室７のものより大きく、これにより差動ピストンが生
じて高温のガスの駆動作用を強めるという利点がある。

【００３６】図１２は図１０と１１の構成に対する他の
態様を示す。この場合には、第二開口１２の中に逆止弁
２１が設けてあり、この逆止弁はガスが第二ピストン室
８から高温の通路に流入することを阻止する。これによ
り、アークにより加熱されたガスが消弧期間の終わりに
第二ピストン室８からアーク区域５へ逆流することが防
止される。加熱されたガスを排出するため、第二ピスト
ン室８に達する排気ガス通路２５が設けてある。

【００３７】図１３は加圧ガス遮断器の他の実施例を示
す。この遮断器には再び接触子２と接触子３がある。軸
方向に移動するピストン室は静止ピストン６により二つ
のピストン室７，８に分割されている。ピストン６はピ
ストン連接棒６a を介して遮断器のハウジング９に接続
している。第一ピストン室７はその端部でガス通路１１
に接続している。第二ピストン室８は圧力差が小さくて
も第二ピストン室８へガスの進入を可能にする逆止弁２
０a により換気される。

【００３８】ピストン６には二つの弁２２，２３が配置
されている。第一弁２２はバネ２４により付勢され、ガ
スを第一ピストン室７から第二ピストン室８に通過させ
るが、差圧が１〜２バール上昇した時にのみ通過させ
る。小さい電流を遮断する時には、この弁２２は未だ開
いていない。第二弁２３は逆止弁であり、この逆止弁は
僅かに小さい過圧でもガスを第二ピストン室８から第一
ピストン室７に通す。

【００３９】図１３の実施例には、加熱出力が大きい時
でもピストンの力が理想的な場合バネ２４で決まる力に
制限されているという利点がある。それにも係わらず、
非常に大きな加熱容積を利用できる。アーク区域５から
室７へ高温のガスが集中的に逆流する場合、ガスの一部
が弁２２を経由して第二ピストン室８へ排出され、その
後、消弧期間中に弁２３を介して流れてアーク区域５に
戻る。

【００４０】この発明による構想を用いると、電流の零
点通過で開閉アークに高圧の冷たい消弧ガスを吹き付け
る低駆動エネルギの遮断器を実現できる。電界負荷の加
わる開閉区間へ高温のガスが再流入する誘電破壊の問題
はもはや生じなく、Ｏ−ＣＯサイクルの時でも付加的な
処置なしに高温の室を洗浄することが保証される。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明による
加圧ガス遮断器により、アークを確実に消弧でき、大き
な駆動エネルギを必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 投入位置の加圧ガス遮断器の第一実施例、

【図２】 遮断動作の開始時点の図１の遮断器、

【図３】 遮断動作の終わりの図１の遮断器、

【図４】 図１の線分 IV − IV に見た矢視断面図、

【図５】 図１の線分Ｖ−Ｖに見た矢視断面図、

【図６】 投入位置の加圧ガス遮断器の第二実施例、

【図７】 接触子の分離する時の加圧ガス遮断器の第三
実施例、

【図８】 消弧時の図７の遮断器、

【図９】 遮断動作の終わり寸前の図７の遮断器、

【図１０】 投入位置の加圧ガス遮断器の第四実施例、

【図１１】 遮断動作の終わり寸前の図１０の遮断器、

【図１２】 投入位置の加圧ガス遮断器の第五実施例、

【図１３】 加圧ガス遮断器の他の実施例を示す。

【符号の説明】

１ 遮断器の軸 ２ 可動接触子 ３ 静止接触子 ４ アーク ５ アーク区域 ６ ピストン ７ 第一ピストン室 ８ 第二ピストン室 ９ 遮断器のハウジング １０ 第一開口 １１ ガス通路 １２ 第二開口 １３ 排出開口 １５ 補助ピストン １５a 補助ピストンの連接棒 １６ ガス通路の合流口 １７ 逆止弁 １８ ガス通路の拡がった領域 １９ ガス通路の狭まった領域 ２０a,２０b 逆止弁 ２１ 逆止弁 ２２ 弁 ２３ 逆止弁 ２４ バネ ２５ 排気ガス通路

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピストン室がピストン（６）により第一
   ピストン室（７）と第二ピストン室（８）に分割され、
   アーク区域（５）とピストン室（７，８）を備えている
   加圧ガス遮断器において、両方のピストン室（７，８）
   が共通のガス通路（１１）を介してアーク区域（５）に
   連通していることを特徴とする加圧ガス遮断器。
2. 【請求項２】 第一ピストン室（７）は圧縮された消弧
   ガスを排出するためにある第一開口（１０）を有し、更
   に第二開口（１２）が少なくとも時折第二ピストン室
   （８）をガス通路に連通するピストン室内に配置され、
   第一開口（１０）と第二開口（１２）がガス通路（１
   １）に合流し、このガス通路（１１）がこのガス通路側
   でアーク区域（５）に達していることを特徴とする請求
   項１に記載の加圧ガス遮断器。
3. 【請求項３】 第一開口（１０）は、第二開口（１２）
   のアーク区域側でガス通路（１１）に達していることを
   特徴とする請求項２に記載の加圧ガス遮断器。
4. 【請求項４】 第二開口（１２）は、第一開口（１０）
   のアーク区域側でガス通路（１１）に達していることを
   特徴とする請求項２に記載の加圧ガス遮断器。
5. 【請求項５】 第二開口（１２）は、ピストン（６）が
   その動きで第二開口（１２）をかすめて動くように配置
   されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項
   に記載の加圧ガス遮断器。
6. 【請求項６】 ガス通路（１１）には、加圧ガス遮断器
   の遮断動作の少なくとも一部の期間に第二開口（１２）
   をアーク区域（５）に対して閉鎖する補助ピストン（１
   ５）が配置されていることを特徴とする請求項２〜５の
   何れか１項に記載の加圧ガス遮断器。
7. 【請求項７】 補助ピストン（１５）は遮断動作の最後
   にガス通路（１１）を閉鎖することを特徴とする請求項
   ６に記載の加圧ガス遮断器。
8. 【請求項８】 ガス通路には拡がった領域（１８）があ
   り、この領域内では、ガスがガス通路を通過するよう
   に、補助ピストン（１５）はガス通路（１１）を閉鎖し
   ないことを特徴とする請求項６または７に記載の加圧ガ
   ス遮断器。
9. 【請求項９】 少なくとも一つの第一接触子（３）を有
   し、ガス通路（１１）が第一接触子（３）に対して移動
   可能で、投入位置で第一接触子（３）がガス通路（１
   １）を閉鎖し、遮断位置でガス通路（１１）を開放して
   アーク区域（５）に連通し、特に第一接触子（３）でガ
   ス通路（１１）を開放した時に第二開口（１２）がガス
   通路（１１）を第二ピストン室（８）に連通させるよう
   にピストン（６）を配置しているように形成されている
   ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の加
   圧ガス遮断器。
10. 【請求項１０】 ガス通路（１１）では、第一ピストン
    室（７）と第二ピストン室（８）の間に逆止弁（１７）
    が配置されていることを特徴とする請求項１〜９の何れ
    か１項に記載の加圧ガス遮断器。
11. 【請求項１１】 第二ピストン室（８）には高温のガス
    を排出するため、あるいは冷たいガスを吸引するため、
    少なくとも一つの排出開口（１３，２５）が設けてある
    ことを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の
    加圧ガス遮断器。
12. 【請求項１２】 加圧ガス遮断器の投入動作で第二ピス
    トン室（８）からの高温のガスをピストン（６）で排出
    領域に押圧するために形成されていることを特徴とする
    請求項１〜１１の何れか１項に記載の加圧ガス遮断器。
13. 【請求項１３】 ピストン（６）とガス通路（１１）内
    に配置されている補助ピストン（１５）は連接棒（６a
    ）を介して互いに固く連結されていることを特徴とす
    る請求項１〜１２の何れか１項に記載の加圧ガス遮断
    器。
14. 【請求項１４】 第二ピストン室（８）は少なくとも一
    つの弁（２２，２３）と第一ピストン室（７）を介して
    ガス通路（１１）に連通していることを特徴とする請求
    項１〜１３の何れか１項に記載の加圧ガス遮断器。
15. 【請求項１５】 付勢されていて、第一ピストン室
    （７）で所定の過圧となると、特に１〜２バールの過圧
    になると、第一ピストン室（７）から第二ピストン室
    （８）へガスを入れるため開放する第一弁（２２）が設
    けてあり、第二ピストン室（８）で所定の過圧になると
    第二ピストン室（８）から第一ピストン室（７）へガス
    を入れるため開放する第二弁（２３）が設けてあり、特
    に第一弁（２２）と第二弁（２３）はピストン（６）の
    中に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載
    の加圧ガス遮断器。