JP2003281980A - Hybrid breaker - Google Patents
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- arc
- extinguishing chamber
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- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
- Circuit Breakers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超高電圧階級の電
力用遮断器であり、特に複数の消弧室が直列に接続され
てなるハイブリッド遮断器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power circuit breaker of the ultra high voltage class, and more particularly to a hybrid circuit breaker in which a plurality of arc extinguishing chambers are connected in series.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、超高電圧階級の電力用遮断器にお
いては、その消弧室に封入される消弧媒体として、絶縁
耐力が高くかつアーク消弧性に優れたＳＦ６ガスが用い
られている。しかし、ＳＦ６ガスは、ＣＯ２ガスの2万
４千倍という非常に高い地球温暖化係数を有しているた
め、その排出量の削減が求められている。これに対し
て、例えば特開２００１−１８９１１８号公報に示すよ
うに、消弧室を２つ以上に分けて互いに直列接続したハ
イブリッド遮断器が提案されている。このハイブリッド
遮断器は、高い絶縁性が要求される第１消弧室には消弧
媒体としてＳＦ６ガスを用い、絶縁性は比較的低くても
よく消弧性が重要な第２消弧室には、ＳＦ６の含有率が
少ない混合ガスを消弧媒体とするか、あるいは消弧室を
真空状態にしている。しかし、このハイブリッド遮断器
でも、ＳＦ６ガスを使用することには変わりはなく、Ｓ
Ｆ６ガス排出量削減のための根本的な問題解決にはなっ
ていない。また、消弧室内を真空状態にする場合は、真
空状態を維持するための機構が複雑になり、ハイブリッ
ド遮断器が大きくなると共にそのコストが増大する結果
となる。2. Description of the Related Art Conventionally, in a circuit breaker for electric power of an ultra-high voltage class, SF 6 gas having a high dielectric strength and an excellent arc extinguishing property has been used as an arc extinguishing medium sealed in the arc extinguishing chamber. ing. However, since SF 6 gas has a very high global warming potential of 24,000 times that of CO 2 gas, reduction of its emission amount is required. On the other hand, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-189118, a hybrid circuit breaker has been proposed in which the arc extinguishing chamber is divided into two or more and connected in series. This hybrid circuit breaker uses SF 6 gas as an arc extinguishing medium in the first arc extinguishing chamber, which requires high insulation, and the second arc extinguishing chamber where arc extinction is important even though insulation is relatively low. In the above, the mixed gas containing a small amount of SF 6 is used as the arc extinguishing medium, or the arc extinguishing chamber is evacuated. However, even with this hybrid circuit breaker, there is no change in using SF 6 gas.
It has not solved the fundamental problem for reducing F 6 gas emissions. Further, in the case where the arc extinguishing chamber is in a vacuum state, the mechanism for maintaining the vacuum state becomes complicated, resulting in an increase in the size of the hybrid circuit breaker and an increase in its cost.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本件発明者は、地球温
暖化係数の低いガスとして、空気，Ｎ２，Ｏ２，Ｃ
Ｏ２，Ｈ２，Ｈｅ及びＡｒの７種類、及び参考として地
球温暖化係数の高いガスであるＳＦ６及びｃ−Ｃ４Ｆ８
に対して、アークコンダクタンスの減衰特性について解
析を行った。減衰特性の解析は、ガス圧力Ｐｇ＝０．５
ＭＰａ、アーク長ｌarc＝１５ｍｍ、器壁半径Ｒ＝５ｍ
ｍである器壁安定化アークについて、交流電流遮断を模
擬するために、電流を０．３Ａ／μｓｅｃの減少率で５
０Ａから０Ａまで低下させ、その後０Ａに保つようにし
た。さらに、解析の条件として、ガス吹き付けなしの場
合と、ガスを吹き付け量を１００ｌ／ｍｉｎとした場合
が加えられた。その結果を、図３（ガス吹き付けなし）
及び図４（ガスを吹き付け量を１００ｌ／ｍｉｎ）に示
す。DISCLOSURE OF THE INVENTION The inventor of the present invention proposes that air, N 2 , O 2 and C be used as gases having a low global warming potential.
O 2, H 2, 7 kinds of He and Ar, and a high global warming potential gases by reference SF 6 and c-C 4 F 8
Then, we analyzed the attenuation characteristics of arc conductance. The analysis of the damping characteristic is performed by gas pressure Pg = 0.5
MPa, arc length larc = 15 mm, wall radius R = 5 m
For a wall-stabilized arc of m, the current was reduced to 5 A at a rate of 0.3 A / μsec in order to simulate AC current interruption.
It was reduced from 0A to 0A and then kept at 0A. Furthermore, as analysis conditions, a case without gas blowing and a case with gas blowing amount of 100 l / min were added. The result is shown in Figure 3 (without gas spraying).
4 and FIG. 4 (gas blowing amount is 100 l / min).
【０００４】図３及び図４に示すように、Ｈ２，Ｈｅガ
スは、ガス吹付けの場合もガス吹き付けなしの場合も、
アークコンダクタンスの減衰が速い、すなわちアーク消
滅が速いことが明らかにされた。これに対して、空気，
Ｎ２，Ｏ２，ＣＯ２及びＡｒガスさらにＳＦ６及びｃ−
Ｃ４Ｆ８ガスは、ガス吹き付けがないと、アークコンダ
クタンスの減衰が非常に遅いが、ガス吹き付けにより、
アークコンダクタンスの減衰が急激になる。この結果、
空気，Ｎ２，Ｏ２，ＣＯ２及びＡｒガスでも、吹き付け
により、アークの消滅を促進させることができることが
明らかになった。As shown in FIGS. 3 and 4, the H 2 and He gases are used both in the case of gas spraying and in the case of no gas spraying.
It was revealed that the decay of the arc conductance was fast, that is, the extinction of the arc was fast. In contrast, air,
N 2, O 2, CO 2 and Ar gas further SF 6 and c-
With C 4 F 8 gas, the arc conductance decays very slowly without gas blowing, but due to gas blowing,
The attenuation of the arc conductance becomes sharp. As a result,
It has been clarified that the extinction of the arc can be promoted by spraying with air, N 2 , O 2 , CO 2 and Ar gas as well.
【０００５】つぎに、上記ガス吹付け器壁安定化アーク
に対して、電流零点後の極間に過渡回復電圧を印加し、
熱的破壊領域における電流遮断限界を求めた。電流零点
前の電流変化としては、初期状態を５０Ａの定常アーク
とし、電流零点に向かってｄｉ／ｄｔ＝０．３Ａ／μ
ｓ，０．３Ａ／μｓ及び１Ａ／μｓの３種類で直線的に
減少するものとした。電流零点後では、ｄＥ／ｄｔが直
線的に上昇する過渡回復電圧が印加されるものとし、ｄ
Ｅ／ｄｔをゼロから徐々に大きくして、電極間に熱的再
発弧が発生しない限界の電圧上昇率（ｄＥ／ｄｔ）
ｃｒｉｔを求めた。これが熱的破壊領域における遮断限
界と定義され、この遮断限界の電流変化率ｄｉ／ｄｔに
対する依存性が求められた。その結果は、図５に示す通
りである。Next, a transient recovery voltage is applied between the poles after the current zero point to the gas sprayer wall-stabilized arc,
The current interruption limit in the thermal breakdown region was obtained. As the current change before the current zero point, the initial state is a steady arc of 50 A, and di / dt = 0.3 A / μ toward the current zero point.
s, 0.3 A / μs, and 1 A / μs. After the current zero point, a transient recovery voltage in which dE / dt increases linearly is applied, and d
E / dt is gradually increased from zero, and the limit voltage rise rate (dE / dt) at which thermal recurrence does not occur between electrodes
Crit was calculated . This was defined as the interruption limit in the thermal breakdown region, and the dependence of this interruption limit on the current change rate di / dt was obtained. The result is as shown in FIG.
【０００６】図５に示すように、熱的破壊領域における
遮断限界については、Ｈ２及びＨｅガスが、ＳＦ６も含
めた他のガスに対して１桁以上高い値であることが明ら
かにされた。このように、上記アークコンダクタンスの
減衰特性及び熱的破壊領域における遮断限界特性を含め
て、Ｈ２及びＨｅガスのアーク消弧能力が、他のガスの
アーク消弧能力に対して高いことが明らかになった。た
だし、Ｈ２及びＨｅガスの場合、下記表１に示すよう
に、他のガスに比べて絶縁耐力すなわちアーク消弧後に
再び交流電圧が加わったときの放電の起こり難さが非常
に低いガスであることが知られている。As shown in FIG. 5, with respect to the cut-off limit in the thermal breakdown region, it was clarified that the H 2 and He gases were higher than the other gases including SF 6 by one digit or more. It was As described above, it is clear that the arc extinguishing ability of the H 2 and He gases is higher than the arc extinguishing ability of other gases, including the attenuation characteristics of the arc conductance and the interruption limit characteristics in the thermal breakdown region. Became. However, in the case of H 2 and He gases, as shown in Table 1 below, the dielectric strength, that is, the gas in which discharge is unlikely to occur when an AC voltage is applied again after arc extinction is much lower than that of other gases. Known to be.
【０００７】[0007]
【表１】 [Table 1]
【０００８】本件発明者は、上記解析結果に基づいて、
複数の消弧室を直列に接続したハイブリッド遮断器にお
いて、少なくとも１つの消弧室には、第１消弧媒体とし
て絶縁耐力の高い空気，Ｏ２，Ｎ２及びＣＯ２ガスのい
ずれか１つを封入することにより、過渡回復電圧のピー
クに対処し、他の消弧室には、第２消弧媒体としてアー
ク消弧能力の高いＨ２及びＨｅガスを封入することによ
り、電流零点直後の熱的破壊領域でのアーク消弧に対処
することが可能であることに注目し、本発明を想到する
に至った。The present inventor, based on the above analysis result,
In a hybrid circuit breaker in which a plurality of arc extinguishing chambers are connected in series, at least one of the arc extinguishing chambers has at least one of high dielectric strength air, O 2 , N 2 and CO 2 gas as a first arc extinguishing medium. By coping with the peak of the transient recovery voltage, and by enclosing H 2 and He gas having high arc extinguishing ability as the second arc extinguishing medium in the other arc extinguishing chamber, immediately after the current zero point. The present invention has been conceived, paying attention to the fact that it is possible to cope with arc extinction in a thermal breakdown region.
【０００９】すなわち、本発明は、上記した問題を解決
しようとするもので、地球温暖化係数の高いＳＦ６ガス
を用いずに、ＳＦ６ガスを用いた場合と同等以上の高電
圧遮断特性を備えた簡易な構造のハイブリッド遮断器を
提供することを目的とする。Accordingly, the present invention is intended to solve the problems described above, without using a high SF 6 gas global warming potential, equal or more high voltage blocking characteristic in the case of using the SF 6 gas An object of the present invention is to provide a hybrid circuit breaker having a simple structure.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に上記請求項１の発明の構成上の特徴は、複数の消弧室
が直列に接続されてなるハイブリッド遮断器において、
少なくとも１つの消弧室には第１消弧媒体として空気，
Ｏ２ガス，Ｎ２ガス及びＣＯ２ガスの内のいずれか１
つ、もしくはその混合ガスが封入されており、その他の
消弧室には第２消弧媒体としてＨｅガスまたはＨ２ガ
ス、もしくはその混合ガスが封入されていることにあ
る。In order to achieve the above object, the structural feature of the invention of claim 1 is that in a hybrid circuit breaker in which a plurality of arc extinguishing chambers are connected in series,
Air as the first extinguishing medium in at least one extinguishing chamber,
Any one of O 2 gas, N 2 gas and CO 2 gas
One or a mixed gas thereof is sealed, and the other arc extinguishing chamber is filled with He gas or H 2 gas or a mixed gas thereof as the second arc extinguishing medium.
【００１１】上記のように構成した請求項１の発明にお
いては、少なくとも１つの消弧室には、消弧媒体として
絶縁耐力の高い空気，Ｏ２ガス，Ｎ２ガス及びＣＯ２ガ
スのいずれか１つ、もしくはその混合ガスを封入するこ
とにより、過渡回復電圧のピークに対処することができ
る。さらに、他の消弧室には、消弧媒体としてアーク消
弧能力の高いＨ２ガスまたはＨｅガス、もしくはその混
合ガスを封入することにより、電流零点直後の熱的破壊
領域でのアーク消弧に対処することができる。すなわ
ち、地球温暖化係数の低いガスを用いることにより、ハ
イブリッド遮断器における高い絶縁耐力と良好なアーク
消弧能力を実現することが可能になった。In the invention of claim 1 configured as described above, in at least one arc extinguishing chamber, any one of air, O 2 gas, N 2 gas and CO 2 gas having a high dielectric strength as an arc extinguishing medium is used. The peak of the transient recovery voltage can be dealt with by enclosing one or a mixed gas thereof. Further, by enclosing H 2 gas or He gas having a high arc extinguishing ability or a mixed gas thereof as an arc extinguishing medium in another arc extinguishing chamber, the arc extinguishing in the thermal breakdown region immediately after the current zero point is performed. Can be dealt with. That is, by using a gas having a low global warming potential, it has become possible to realize high dielectric strength and good arc extinguishing ability in a hybrid circuit breaker.
【００１２】また、上記請求項２の発明の構成上の特徴
は、前記請求項１に記載のハイブリッド遮断器におい
て、第２消弧媒体であるＨｅガスまたはＨ２ガスが封入
されている消弧室は、第２消弧媒体を吹き付けるガス吹
き付け機構を備えていないことにある。上記図３に示す
ように、Ｈ２及びＨｅガスの場合、吹き付け無しでも、
アーク消弧能力が高いため、必要に応じてガス吹き付け
機構をなくすることができる。そのため、Ｈ２及びＨｅ
ガスの封入される消弧室の構成を簡略にすることができ
る。The second aspect of the present invention is characterized in that the hybrid circuit breaker according to the first aspect of the invention has an arc extinguishing state in which He gas or H 2 gas as a second arc extinguishing medium is enclosed. The chamber is not equipped with a gas blowing mechanism for blowing the second arc-quenching medium. As shown in FIG. 3 above, in the case of H 2 and He gas, even without spraying,
Since the arc extinguishing ability is high, the gas blowing mechanism can be eliminated if necessary. Therefore, H 2 and He
The structure of the arc extinguishing chamber in which the gas is enclosed can be simplified.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、一実施形態である２つの消弧室を
直列に接続したハイブリッド遮断器の概略構成をブロッ
ク図により示したものであり、図２は第１消弧室１２の
吹き付け機構の動作を説明図により示したものである。
ハイブリッド遮断器１０は、ハウジング１１と、ハウジ
ング１１内に収容されて直列に接続されたガス吹き付け
機構付の第１消弧室１２及びガス吹き付け機構なしの第
２消弧室３５とにより構成されている。第１消弧室１２
には、第１消弧媒体としてＣＯ２ガスが封入されてお
り、第２消弧室３５には第２消弧媒体としてＨ２ガスが
封入されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a hybrid circuit breaker in which two arc extinguishing chambers, which are one embodiment, are connected in series, and FIG. 2 shows an operation of a blowing mechanism of the first arc extinguishing chamber 12. It is shown by an explanatory diagram.
The hybrid circuit breaker 10 includes a housing 11, a first arc extinguishing chamber 12 with a gas blowing mechanism and a second arc extinguishing chamber 35 without a gas blowing mechanism, which are housed in the housing 11 and connected in series. There is. First arc extinguishing chamber 12
Contains CO 2 gas as the first arc extinguishing medium, and H 2 gas as the second arc extinguishing medium in the second arc extinguishing chamber 35.
【００１４】ガス吹き付け機構を備えた第１消弧室１２
の構造としては、例えば図１に示すようなものがある。
この第１消弧室１２は、筒状ハウジング１３内に同軸状
に収容されたキャップ状の固定接触部１４、固定接触部
１４に対向して同軸状に配置された固定ピストン１８
と、両部材１４，１８間に摺動可能に配置されたバッフ
ァシリンダ２４とにより構成されている。以下、軸方向
一端及び他端側については、図示左側及び右側に対応さ
せて説明する。固定接触部１４は、軸方向一端（図示左
端）が円板状の底板部１６で封止された円筒状の主接触
子１５と、底板部１６中心から主接触子１５内を軸方向
に延びた軸部１７とを設けている。固定ピストン１８
は、軸方向他端（図示右端）側が封止された二重円筒形
である外筒部１９と内筒部２１とを備えており、内筒部
２１の軸方向一端には、軸心側に延びて中心に貫通孔を
設けたガイド板２２が取付けられると共に、径方向外方
にわずかに延びたフランジ部２３が取付けられている。First arc extinguishing chamber 12 equipped with a gas blowing mechanism
As the structure of, there is a structure as shown in FIG. 1, for example.
The first arc extinguishing chamber 12 includes a cap-shaped fixed contact portion 14 which is coaxially housed in a cylindrical housing 13, and a fixed piston 18 which is coaxially arranged facing the fixed contact portion 14.
And a buffer cylinder 24 slidably disposed between the two members 14 and 18. Hereinafter, one end and the other end in the axial direction will be described in correspondence with the left side and the right side in the drawing. The fixed contact portion 14 has a cylindrical main contactor 15 whose one end in the axial direction (the left end in the drawing) is sealed by a disc-shaped bottom plate portion 16, and extends in the main contactor 15 from the center of the bottom plate portion 16 in the axial direction. The shaft portion 17 is provided. Fixed piston 18
Is provided with an outer cylinder portion 19 and an inner cylinder portion 21 that are sealed at the other end (the right end in the drawing) in the axial direction, and one end in the axial direction of the inner cylinder portion 21 has an axial center side. A guide plate 22 extending to the center and having a through hole in the center is attached, and a flange portion 23 extending slightly outward in the radial direction is attached.
【００１５】バッファシリンダ２４は、軸方向一端側が
開放され他端側で第１駆動軸２５に取付けられた中心筒
部２６と、中心筒部２６の先端近傍位置にて外周から径
方向外方に延びた円環板状の支持板部２７を設けてお
り、支持板部２７の外周縁から軸方向他端に向けて延び
て上記固定ピストン１８の外筒部１９及び内筒部２１の
隙間に軸方向に摺動自在に挿嵌された摺動筒部２８を一
体で設けている。また、支持板部２７の外周縁には、軸
方向一端側に延びて主接触子１５と係合する係合筒部２
９を設けている。さらに、支持板部２７の係合筒部２９
の径方向内側には、軸方向一端側に延びた筒状のノズル
３１が設けられている。ノズル３１は、軸方向一端側が
軸心方向に円環状に延びたノズル端部３１ａを有してい
る。また、支持板部２７の軸方向一端側には、中心筒部
２６の外周に重ね合わせて軸方向に延びるアーク接触子
３２が一体で取付けられている。そして、支持板部２７
のノズル３１及びアーク接触子３２の取付けられた間に
は、板面を貫通した流通孔３３が設けられている。固定
ピストン１８のガイド板２２と、支持板部２７及び摺動
筒部２８に囲まれた空間が、ガス圧縮室Ｇになってい
る。そして、第１消弧室１２内には、ＣＯ２ガスが封入
されている。The buffer cylinder 24 is open at one end in the axial direction and is attached to the first drive shaft 25 at the other end, and a radial direction outward from the outer circumference at a position near the tip of the central tubular part 26. An extending annular plate-shaped support plate portion 27 is provided, and extends from the outer peripheral edge of the support plate portion 27 toward the other end in the axial direction, in the gap between the outer cylinder portion 19 and the inner cylinder portion 21 of the fixed piston 18. A sliding cylinder portion 28 that is slidably inserted in the axial direction is integrally provided. Further, on the outer peripheral edge of the support plate portion 27, the engaging cylinder portion 2 that extends toward the one end side in the axial direction and engages with the main contactor 15.
9 is provided. Further, the engagement cylinder portion 29 of the support plate portion 27
A cylindrical nozzle 31 extending axially toward one end is provided on the inner side in the radial direction. The nozzle 31 has a nozzle end 31a whose one end in the axial direction extends annularly in the axial direction. Further, an arc contact 32 is integrally attached to one end of the support plate portion 27 in the axial direction so as to overlap the outer periphery of the central tubular portion 26 and extend in the axial direction. Then, the support plate portion 27
A flow hole 33 penetrating the plate surface is provided between the nozzle 31 and the arc contactor 32 which are attached. A space surrounded by the guide plate 22 of the fixed piston 18, the support plate portion 27, and the sliding cylinder portion 28 is a gas compression chamber G. CO 2 gas is enclosed in the first arc extinguishing chamber 12.
【００１６】また、第２消弧室３５は、密封された筒状
ハウジング３６内に左右に同軸的に収容された固定軸３
７と第２駆動軸３８と、固定軸３７の先端に設けられた
長手方向に延びたスリットを有する接触子３７ａと、第
２駆動軸３８の先端に設けられ接触子３７ａのスリット
内に挿嵌されて接触したナイフ型スライド接触子３８ａ
を備えている。接触子３７ａ，３８ａのような接触構造
は、ナイフ型スライド接触構造といわれる。第２駆動軸
３８を軸方向右方向に引くことにより、接触子３７ａか
ら接触子３８ａが引きぬかれて両接触子間の投入状態が
外れて遮断状態になる。ただし、接触子については、上
記スライド接触構造に代えてナイフスイッチ状接触構造
あるいは突き合わせ接触構造にすることもできる。さら
に、第２消弧室３５として、第１消弧室１２の固定ピス
トン１８を取り除いた二重円筒接点構造を用いることも
できる。なお、第１駆動軸２５及び第２駆動軸３８の駆
動については、図示しない共通の駆動機構により行われ
る。この場合、第１駆動軸２５及び第２駆動軸３８の駆
動のタイミングについては、同時に行われる場合とタイ
ミングをずらせて行われる場合のいずれも可能である。The second arc extinguishing chamber 35 is fixed shaft 3 which is coaxially housed in the sealed cylindrical housing 36 in the left and right directions.
7, a second drive shaft 38, a contactor 37a provided at the tip of the fixed shaft 37 and having a slit extending in the longitudinal direction, and a contactor 37a provided at the tip of the second drive shaft 38 and inserted into the slit of the contactor 37a. Knife contactor 38a
Is equipped with. The contact structure such as the contacts 37a and 38a is called a knife-type slide contact structure. By pulling the second drive shaft 38 rightward in the axial direction, the contact 38a is pulled out from the contact 37a, and the closed state between the two contacts is removed and the contact state is established. However, the contact may have a knife switch-like contact structure or a butt contact structure instead of the slide contact structure. Further, as the second arc extinguishing chamber 35, a double cylindrical contact structure in which the fixed piston 18 of the first arc extinguishing chamber 12 is removed can be used. The first drive shaft 25 and the second drive shaft 38 are driven by a common drive mechanism (not shown). In this case, the drive timings of the first drive shaft 25 and the second drive shaft 38 can be either simultaneously performed or at different timings.
【００１７】つぎに、第１消弧室１２における消弧動作
について説明する。図２（ａ）に示す投入状態では、主
接触子１５に係合筒部２９が接触しており、軸部１７に
アーク接触子３２が接触している。第１駆動軸２５を軸
方向右方（図示矢印方向）に向けて引くことにより、図
２（ｂ）に示すように、固定接触部１４から係合筒部２
９の接触状態が外れ、また少し遅れて軸部１７からアー
ク接触子３２の接触状態が外れる。これにより軸部１７
からアーク接触子３２の間にアークが発生する。ここ
で、第１駆動軸２５を引くことにより、ガス圧縮室Ｇが
圧縮され、ガス圧縮室内のＣＯ２ガスが、流通孔３３か
ら噴出し、アーク接触子３２とノズル３１との間の空間
を通って固定接触部１４側に噴射される。ＣＯ２ガスの
一部は、中心筒部２６の他端側に設けた貫通孔を通して
外部に流出する。これにより、第１駆動軸２５の引き戻
し中に、軸部１７とアーク接触子３２との間に発生した
アークが消弧され、最終的に、図２（ｃ）に示すよう
に、第１消弧室１２内は、遮断状態にされる。Next, the arc extinguishing operation in the first arc extinguishing chamber 12 will be described. In the closed state shown in FIG. 2A, the engagement tubular portion 29 is in contact with the main contact 15 and the arc contact 32 is in contact with the shaft 17. By pulling the first drive shaft 25 toward the right in the axial direction (the direction of the arrow in the drawing), as shown in FIG.
The contact state of No. 9 is released, and the contact state of the arc contactor 32 is removed from the shaft portion 17 with a little delay. As a result, the shaft portion 17
An arc is generated between the arc contacts 32. Here, by pulling the first drive shaft 25, the gas compression chamber G is compressed, CO 2 gas in the gas compression chamber is ejected from the flow hole 33, and a space between the arc contactor 32 and the nozzle 31 is generated. It is ejected through the fixed contact portion 14 side. Part of the CO 2 gas flows out to the outside through a through hole provided on the other end side of the central tubular portion 26. As a result, the arc generated between the shaft portion 17 and the arc contactor 32 is extinguished during the pulling back of the first drive shaft 25, and finally, as shown in FIG. The inside of the arc chamber 12 is shut off.
【００１８】以上に説明したように、本実施形態によれ
ば、互いに直列に接続された第１消弧室１２及び第２消
弧室３５を有するハイブリッド遮断器１０において、第
１消弧室１２には、消弧媒体として絶縁耐力の高いＮ２
ガスを封入することにより、過渡回復電圧のピークに対
処することができる。さらに、第２消弧室３５には、消
弧媒体としてアーク消弧能力の高いＨ２ガスを封入する
ことにより、電流零点直後の熱的破壊領域でのアーク消
弧に対処することができる。このように、地球温暖化係
数の低いＣＯ２ガス及びＨ２ガスの使用により、従来か
ら使用されている地球温暖化係数の高いＳＦ６ガスと同
等のアーク遮断能力及び絶縁耐力を得ることができる。
このように、ハイブリッド遮断器１０は、地球温暖化係
数の低いガスのみを使用していることにより、地球温暖
化防止に大きく寄与することができる。As described above, according to the present embodiment, in the hybrid circuit breaker 10 having the first arc extinguishing chamber 12 and the second arc extinguishing chamber 35 connected in series with each other, the first arc extinguishing chamber 12 Has a high dielectric strength of N 2 as an arc extinguishing medium.
The peak of the transient recovery voltage can be dealt with by enclosing the gas. Furthermore, by enclosing H 2 gas, which has a high arc extinguishing ability, as the arc extinguishing medium in the second arc extinguishing chamber 35, it is possible to deal with arc extinction in the thermal breakdown region immediately after the current zero point. As described above, by using the CO 2 gas and the H 2 gas having a low global warming potential, it is possible to obtain the arc breaking capability and the dielectric strength equivalent to those of the conventionally used SF 6 gas having a high global warming potential. .
Thus, the hybrid circuit breaker 10 can greatly contribute to the prevention of global warming by using only the gas having a low global warming potential.
【００１９】また、ハイブリッド遮断器１０は、いずれ
の消弧室１２，３５も真空にする必要がないため、消弧
室の密封維持が容易になり、消弧室の構造を簡易かつ安
価にすることができる。さらに、消弧室１２，３５は、
真空ではないため、真空状態の消弧室に比べて大きな接
触子可動距離がとれ、消弧室が同じ大きさの場合、より
高い電流の遮断を行うことができる。さらに、第２消弧
室３５については、消弧媒体であるＨ２及びＨｅガス
が、吹き付け無しでもアーク消弧能力が高いため、ガス
吹き付け構造としなくてもよい。そのため、第２消弧室
３５の構成を簡略にすることができるので、第２消弧室
３５が安価に提供される。Further, in the hybrid circuit breaker 10, since it is not necessary to make the arc extinguishing chambers 12 and 35 vacuum, it becomes easy to keep the arc extinguishing chamber sealed, and the structure of the arc extinguishing chamber becomes simple and inexpensive. be able to. Further, the arc extinguishing chambers 12 and 35 are
Since it is not a vacuum, a larger contact moving distance can be taken as compared with a vacuum arc extinguishing chamber, and a higher current can be interrupted when the arc extinguishing chamber has the same size. Furthermore, the second arc extinguishing chamber 35 does not have to have a gas spraying structure because H 2 and He gas that are arc extinguishing media have high arc extinguishing ability without spraying. Therefore, since the structure of the second arc extinguishing chamber 35 can be simplified, the second arc extinguishing chamber 35 can be provided at a low cost.
【００２０】なお、上記実施形態において、第１消弧室
１２に封入される第１消弧媒体としてＣＯ２ガスが用い
られているが、これに代えて空気，Ｏ２ガスあるいはＮ
２ガスを用いてもよく、さらにはこれらのガスのいずれ
かを混合した混合ガスを用いてもよい。また、第２消弧
室３５に封入される第２消弧媒体としてＨ２ガスが用い
られているが、これに代えてＨｅガスを用いてもよく、
さらにはこれらを混合した混合ガスを用いてもよい。た
だし、第１消弧媒体としてＣＯ２ガスを、第２消弧媒体
としてＨ２ガスとした方が、ガスの安定性が良好である
こと及び価格が安価であることにより好ましい。また、
上記実施形態においては、消弧室は、第１及び第２の２
つであるが、これに代え消弧室を３つ以上設けることも
可能である。その他、上記実施形態において、ハイブリ
ッド遮断器の構成については一例であり、本発明の主旨
を逸脱しない範囲で、種々変更して実施することが可能
である。In the above embodiment, CO 2 gas is used as the first arc extinguishing medium sealed in the first arc extinguishing chamber 12, but instead of this, air, O 2 gas or N 2 gas is used.
Two gases may be used, or a mixed gas obtained by mixing any of these gases may be used. Further, although H 2 gas is used as the second arc extinguishing medium sealed in the second arc extinguishing chamber 35, He gas may be used instead of it.
Further, a mixed gas obtained by mixing these may be used. However, it is preferable to use CO 2 gas as the first arc extinguishing medium and H 2 gas as the second arc extinguishing medium because the gas stability is good and the price is low. Also,
In the above-described embodiment, the arc extinguishing chamber includes the first and second two.
However, it is possible to provide three or more arc extinguishing chambers instead. In addition, in the above embodiment, the configuration of the hybrid circuit breaker is an example, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【００２１】[0021]
【発明の効果】請求項１の発明によれば、少なくとも１
つの消弧室に第１消弧媒体として地球温暖化係数の低い
空気，Ｏ２ガス，Ｎ２ガス及びＣＯ２ガスのいずれか１
つ、もしくはその混合ガスを封入し、その他の消弧室に
第２消弧媒体として地球温暖化係数の低いＨｅガスまた
はＨ２ガス、もしくはその混合ガスを封入したことによ
り、従来から使用されている地球温暖化係数の高いＳＦ
６ガスと同等のアーク遮断能力及び絶縁耐力を得ること
ができ、地球温暖化防止に大きな貢献が可能になった。
また、いずれの消弧室も真空にする必要がないため、消
弧室の密封維持が容易になり、消弧室の構造を簡易にす
ることができると共に、真空の場合に比べて大きな接触
子可動距離がとれるため、消弧室が同じ大きさの場合、
より高い電圧の遮断を行うことができる。さらに、消弧
媒体であるＨ２及びＨｅガスが封入される消弧室につい
ては、ガス吹き付け構造を取らなくてもよく、そのた
め、その消弧室については、構成を簡略にすることがで
きるので、消弧室が安価に提供される（請求項２の発明
の効果）。According to the invention of claim 1, at least 1
Any one of air, O 2 gas, N 2 gas and CO 2 gas having a low global warming potential as the first arc extinguishing medium in one arc extinguishing chamber
Or a mixed gas thereof and the other arc extinguishing chamber is filled with He gas or H 2 gas having a low global warming potential or a mixed gas thereof as a second arc extinguishing medium. SF with high global warming potential
It is possible to obtain the same arc breaking ability and dielectric strength as those of the 6 gases, which makes a great contribution to the prevention of global warming.
In addition, since it is not necessary to make the arc-extinguishing chamber vacuum, it is easy to maintain the arc-extinguishing chamber in a sealed state, and the structure of the arc-extinguishing chamber can be simplified. Since the movable distance can be taken, if the arc extinguishing chamber is the same size,
It is possible to cut off a higher voltage. Further, the arc extinguishing chamber in which the H 2 and He gas that is the arc extinguishing medium is enclosed does not need to have a gas blowing structure, and therefore, the structure of the arc extinguishing chamber can be simplified. The arc extinguishing chamber is provided at low cost (the effect of the invention of claim 2).
【図１】本発明の一実施形態であるハイブリッド遮断器
の概略構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hybrid circuit breaker according to an embodiment of the present invention.
【図２】ハイブリッド遮断器の第１消弧室の動作を説明
する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation of a first arc extinguishing chamber of the hybrid circuit breaker.
【図３】各種ガスについて、ガス吹き付けなしの場合の
アークコンダクタンスと電流ゼロからの時間との関係を
示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the arc conductance and the time from current zero when no gas is sprayed on various gases.
【図４】各種ガスについて、ガス吹き付け有りの場合の
アークコンダクタンスと電流ゼロからの時間との関係を
示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the arc conductance and the time from the zero current when the gas is sprayed for various gases.
【図５】電極間に熱的再発弧が発生しない限界の電圧上
昇率（ｄＥ／ｄｔ） ｃｒｉｔと電流変化率ｄｉ／ｄｔと
の関係を示すグラフである。[Fig. 5] Above the limit voltage at which thermal recurrence does not occur between electrodes
Ascending rate (dE / dt) critAnd the current change rate di / dt
It is a graph which shows the relationship of.
１０…ハイブリッド遮断器、１１…ハウジング、１２…
第１消弧室、１４…固定接触部、１５…主接触子、１７
…軸部、１８…固定ピストン、２４…バッファシリン
ダ、２５…第１駆動軸、２６…中心筒部、３１…ノズ
ル、３２…アーク接触子、３３…流通孔、３５…第２消
弧室、３７…固定軸、３８…第２駆動軸、３７ａ，３８
ａ…接触子、Ｇ…ガス圧縮室。10 ... Hybrid circuit breaker, 11 ... Housing, 12 ...
1st arc-extinguishing chamber, 14 ... Fixed contact part, 15 ... Main contactor, 17
... Shaft part, 18 ... Fixed piston, 24 ... Buffer cylinder, 25 ... First drive shaft, 26 ... Central cylinder part, 31 ... Nozzle, 32 ... Arc contactor, 33 ... Flow hole, 35 ... Second arc extinguishing chamber, 37 ... Fixed shaft, 38 ... Second drive shaft, 37a, 38
a ... contactor, G ... gas compression chamber.
Claims (2)
イブリッド遮断器において、 少なくとも１つの消弧室には第１消弧媒体として空気，
Ｏ２ガス，Ｎ２ガス及びＣＯ２ガスの内のいずれか１
つ、もしくはその混合ガスが封入されており、その他の
消弧室には第２消弧媒体としてＨｅガスまたはＨ２ガ
ス、もしくはその混合ガスが封入されていることを特徴
とするハイブリッド遮断器。1. A hybrid circuit breaker in which a plurality of arc extinguishing chambers are connected in series, wherein at least one arc extinguishing chamber contains air as a first arc extinguishing medium,
Any one of O 2 gas, N 2 gas and CO 2 gas
A hybrid circuit breaker characterized in that one or a mixed gas thereof is enclosed, and the other arc extinguishing chamber is filled with He gas or H 2 gas or a mixed gas thereof as a second arc extinguishing medium.
Ｈ２ガスが封入されている消弧室は、該第２消弧媒体を
吹き付けるガス吹き付け機構を備えていないことを特徴
とする前記請求項１に記載のハイブリッド遮断器。2. The arc extinguishing chamber in which the He gas or H 2 gas as the second arc extinguishing medium is sealed does not include a gas spraying mechanism for spraying the second arc extinguishing medium. The hybrid circuit breaker according to claim 1.
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- 2002-03-20 JP JP2002079250A patent/JP2003281980A/en active Pending
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