JP2004039472A - 開閉器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化に寄与することができる開閉器を提供する。
【解決手段】電源側アーク電極２０の先端部にセラミックス製の絶縁カバー４１を装着するようにした。このため、絶縁カバー４１を設けない場合に比べて、電源側アーク電極２０の先端部とアレスタ取付部材３０との間の距離ｄ１（即ち、大地間距離）を電源側アーク電極２０における絶縁カバー４１により覆われた部分の長さｄ２分だけ短縮することができる。ひいては、前記長さｄ２分だけ電源側アーク電極２０と本体ケース（上部ケース１２ｂ）との間の絶縁距離が短縮可能となる。従って、開閉器の小型化が図られる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば内部短絡事故時、開閉器内部で発生するアークの発生箇所を特定するアーク固定手段を備えた開閉器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の開閉器としては例えば実開平５−１５２６５号公報に記載のものが知られている。この開閉器は本体ケース内の各相間にそれぞれ固定されたアークホーンを備えており、各アークホーンはそれぞれ接地されている。落雷等に起因する内部相間短絡事故時には、負荷側充電部とアークホーン（接地電極）との間にアークが発生する。内部相間短絡時に発生するアークがアークホーンに固定されることにより、アークが碍子製のブッシング及び本体ケースに直接接触することが回避される。この結果、アークが本体ケースの不特定箇所に移行することによる穴あき等の本体ケース破損及びアーク熱による碍子の割れ等が防止される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の開閉器には次のような問題があった。即ち、通常時（非内部相間短絡事故時）において、アークホーンと負荷側充電部との間には一定以上の絶縁距離を設ける必要がある。このため、開閉器の小型化には限界があった。
【０００４】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、小型化に寄与することができる開閉器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、接地された本体ケース内に固定電極と可動電極とで対をなす開閉部が三相分収納された開閉器において、前記各相の固定電極又は可動電極のうち、少なくとも一方の電極側の特定箇所にアークを発生させるアーク電極を設け、当該アーク電極の先端部を絶縁性を有するセラミックス材料により被覆するようにしたことを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の開閉器において、前記アーク電極には、内部短絡事故時、当該アーク電極の特定箇所にアークを発生させるアーク誘引手段を設けるようにしたことを要旨とする。
【０００７】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、アーク電極の先端部が絶縁性を有するセラミックス材料により被覆される。このアーク電極の被覆された部分の長さ分だけ当該アーク電極と本体ケースとの間の絶縁距離を短縮可能となる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の開閉器の作用に加えて、内部短絡事故時、アーク電極の特定箇所にアークが発生する。このため、本体ケース内充電部側の不特定箇所でのアークの発生が回避される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を開閉器に具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１０】
図１に示すように、開閉器１１の本体ケース１２は、上部が開口した有底箱体状の底部ケース１２ａ、及び下部が開口した有蓋箱体状の上部ケース１２ｂを備えており、底部ケース１２ａの上部開口部は上部ケース１２ｂにより閉塞されている。底部ケース１２ａと上部ケース１２ｂとの間にはパッキン１３が介在されており、これにより開閉器１１の気密性が確保されている。
【００１１】
底部ケース１２ａの互いに対向する両側壁には電源側ブッシング１４及び負荷側ブッシング１５が３相各相毎（図１においては１相分のみ示す。）に互いに対向するように貫通支持されている。
【００１２】
電源側ブッシング１４の内端部には電源側導電棒１６を介して固定電極１７が固定されていると共に、当該固定電極１７を覆うように合成樹脂製の消弧部材１８が設けられている。また、電源側ブッシング１４の内端部には逆Ｌ字状の支持部材１９が固定されており、同支持部材１９の上面には電源側アーク電極２０が立設されている。電源側アーク電極２０は例えば鋼材により棒状に形成されると共に、所定の大きさの短絡電流が所定時間だけ流れてもジュール熱により溶けてなくならない程度にその体積が確保されている。
【００１３】
負荷側ブッシング１５の内端部には負荷側導電棒２３を介して支持部材２４が固定されており、同支持部材２４の先端側には軸２５を介して可動電極２６の基端部が回動可能に支持されている。また、支持部材２４の上面には負荷側アーク電極２７がボルトにより共締め固定されている。
【００１４】
底部ケース１２ａ内には底部絶縁バリヤ２８が当該底部ケース１２ａの内底面に対して沿うように配設されている。底部絶縁バリヤ２８の同相間方向において互いに対向する側壁の上部は各相の電源側ブッシング１４及び負荷側ブッシング１５の下面にそれぞれ係合している。また、底部絶縁バリヤ２８の内底面には４枚の側部絶縁バリヤ２９（図１及び図２では、側部絶縁バリヤ２９を１枚のみ図示する。）がそれぞれ異相間方向において所定間隔毎に配置固定されている。互いに隣接する側部絶縁バリヤ２９間には１相分の電源側ブッシング１４及び負荷側ブッシング１５が配置されている。底部絶縁バリヤ２８及び各側部絶縁バリヤ２９により大地間及び異相間における絶縁が確保される。
【００１５】
上部ケース１２ｂ内には、アレスタ取付部材３０を介して避雷器（アレスタ）３１の接地基端部が各相毎にボルトによって固定されている。避雷器３１は、その先端充電部が固定電極１７側を向くように配置されており、当該避雷器３１の先端充電部は導電部材３２を介して支持部材１９に接続されている。
【００１６】
一方、上部ケース１２ｂ内の負荷側ブッシング１５寄りには、複数のリンク等からなる開閉機構部（図示略）を介して本体ケース１２外部の操作ハンドル（図示略）に作動連結された回動軸３３が設けられている。この回動軸３３はレバー３４、駆動リンク３５及び連結部材３６を介して可動電極２６に作動連結されている。従って、前記操作ハンドルの操作により、可動電極２６は図１に実線で示す投入位置と図１に二点鎖線で示す開放位置との間を移動する。
【００１７】
（絶縁カバー）
図２及び図３に示すように、電源側アーク電極２０の先端部には絶縁カバー４１が装着されている。この絶縁カバー４１は絶縁性を有するセラミックス材料により有蓋円筒状に形成されている。電源側アーク電極２０において、絶縁カバー４１の下側位置にはピン４２が電源側アーク電極２０の直径方向に貫通固定されている。ピン４２の両端部は電源側アーク電極２０の外周面からそれぞれ突出しており、それら突出した部分はアーク固定用突部４２ａ，４２ａとされている。アーク固定用突部４２ａ，４２ａが絶縁カバー４１の外周面よりも外側に突出するようにピン４２は設けられている。
【００１８】
（絶縁距離）
図２に示すように、各相のアーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間の距離Ｄはそれぞれ大地間最小絶縁距離Ｄｍｉｎとされており、内部短絡事故時には最もアークが発生しやすくなっている。電源側アーク電極２０の先端面とこの大地間最小絶縁距離Ｄｍｉｎは、避雷器３１の放電特性に基づいて決定されている。即ち、アーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間の絶縁耐力（耐電圧）が避雷器３１の放電電圧より高くなるように電源側アーク電極２０、絶縁カバー４１及びアーク固定用突部４２ａがそれぞれ設けられている。
【００１９】
ところで、電源側アーク電極２０の先端面とアレスタ取付部材３０との間の距離ｄ１は、アーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間の距離Ｄよりも小さくされている。しかしながら、この電源側アーク電極２０の先端部には絶縁カバー４１が装着されることにより、電源側アーク電極２０とアレスタ取付部材３０との間の絶縁が確保されている。このため、通常時（非短絡事故時）には、アーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間の距離Ｄが大地間最小絶縁距離となる。
【００２０】
電源側アーク電極２０の先端面とアレスタ取付部材３０（アース）との間の距離ｄ１は、避雷器３１の放電特性に基づく放電電圧よりその大地間絶縁耐力が大きくなるように設定されており、本実施形態ではｄ１＝３０ｍｍとされている。電源側アーク電極２０において絶縁カバー４１により覆われている部分の長さｄ２が２０ｍｍとなるように絶縁カバー４１は形成されている。
【００２１】
ちなみに、絶縁カバー４１を設けないようにした場合、電源側アーク電極２０の先端とアレスタ取付部材３０との間の距離は５０ｍｍ以上確保する必要がある。即ち、電源側アーク電極２０において絶縁カバー４１により覆われている部分の長さｄ２＝２０ｍｍ分だけ、電源側アーク電極２０とアレスタ取付部材３０との間の距離が短縮される。ひいては、前記長さｄ２分だけ電源側アーク電極２０と本体ケースとの間の絶縁距離が短縮可能となる。ただし、本実施形態では、電源側アーク電極２０上面とアレスタ取付部材３０との間の距離ｄ１が３０ｍｍを下回らないようにされる。
【００２２】
尚、本実施形態において、前記固定電極１７及び可動電極２６は開閉部を構成する。電源側アーク電極２０及び負荷側アーク電極２７はそれぞれアーク電極を構成する。アレスタ取付部材３０は接地部材を構成する。絶縁カバー４１はカバーを構成する。ピン４２（厳密にはアーク固定用突部４２ａ）はアーク誘引手段を構成する。
【００２３】
（実施形態の作用）
次に、前述のように構成した開閉器の作用について説明する。
落雷等に起因して、本体ケース１２内で内部短絡事故が発生すると、避雷器３１の両端子間（充電部側接点と接地側接点との間）には通常の放電電圧以上の過電圧がかかる。そして、避雷器３１はこの過電圧に耐えきれず続流遮断不能となって破壊すると共に避雷器３１の両端子間にはアークとしての故障電流が流れる。
【００２４】
このとき、避雷器３１における両端子間のアークは、負荷側充電部側へ移行しようとする。しかしながら、電源側充電部の近傍にはアーク固定用突部４２ａが設けられているため、アークはアーク固定用突部４２ａと同アーク固定用突部４２ａの最も近傍に位置するアレスタ取付部材３０との間に絶縁カバー４１の外周面に沿うようにして移行する。
【００２５】
即ち、電源側アーク電極２０の特定箇所、即ちアーク固定用突部４２ａにアークは発生する。これにより、電源側充電部側における不特定箇所での発生が回避され、内部短絡事故時においてアークに起因する電源側ブッシング１４の碍子部分の破壊等の開閉器１１の破損が防止される。ちなみに、避雷器３１が破壊されず、正常に動作継続する場合には、アーク固定用突部４２ａからアークが飛ぶことはない。
【００２６】
アーク熱に曝されることにより絶縁カバー４１が破壊されると、アークはアーク固定用突部４２ａから電源側アーク電極２０の先端部へ円滑に移行する。これは、電源側アーク電極２０の先端部とアレスタ取付部材３０との間の距離ｄ１はアーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間の距離Ｄよりも小さいからである。このため、アーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間でアークが継続する場合に比べて、電源側アーク電極２０において絶縁カバー４１により覆われた部分の長さｄ２（＝２０ｍｍ）の分だけアーク長が短くなり、このアーク長が短縮された分だけアーク電圧（アークエネルギ）が小さくなる。
【００２７】
従って、本体ケース１２内の温度上昇（即ち、アーク発熱量）及び内圧増大がそれぞれ抑制される。この結果、開閉器１１の内部において短絡事故が発生しても、電源側アーク電極２０とアレスタ取付部材３０との間にアークが固定されることで当該アークの不特定箇所での発生及び移行が回避される。そして、本体ケース１２の各種内部部材の熱変形や内部短絡事故時における爆発力が弱められ、本体ケース１２の変形も抑制される。
【００２８】
（実施形態の効果）
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）電源側アーク電極２０の先端部にセラミックス製の絶縁カバー４１を装着するようにした。このため、絶縁カバー４１を設けない場合に比べて、電源側アーク電極２０の先端部とアレスタ取付部材３０との間の距離ｄ１（即ち、大地間距離）を電源側アーク電極２０における絶縁カバー４１により覆われた部分の長さｄ２分だけ短縮することができる。ひいては、前記長さｄ２分だけ電源側アーク電極２０と本体ケース１２との間の絶縁距離が短縮可能となる。従って、開閉器１１の小型化が図られる。
【００２９】
（２）また、絶縁カバー４１を電源側アーク電極２０の先端部に被せるだけのため、構成が複雑化することもない。例えば短絡事故発生時においてアークを強制的に短絡させるための強制短絡機構を特に設けるようにした場合と異なり、構成を簡単にすることができる。また、組立作業が煩雑になることもない。
【００３０】
（３）電源側アーク電極２０の外周面において、絶縁カバー４１の開口端縁の近傍にはアーク固定用突部４２ａを設けるようにした。そして、通常時（非内部短絡時）、アーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間の距離Ｄが大地間最小絶縁距離Ｄｍｉｎとなるようにピン４２を電源側アーク電極２０に対して取り付けるようにした。このため、内部短絡事故時には、まずアーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間にアークが発生する。従って、内部短絡事故時、アークを電源側アーク電極２０の特定位置（アーク固定用突部４２ａ）に固定することができる。本体ケース１２内において、アークが固定されないことに起因する本体ケース１２の穴あき等の開閉器１１の破損を防止することができる。
【００３１】
（４）絶縁カバー４１をセラミックスにより形成するようにした。そして、内部短絡事故時、アーク熱により絶縁カバー４１が破壊したとき、アークはアーク固定用突部４２ａから電源側アーク電極２０の先端部へ移行するようにした。このため、アーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間でアークが継続して発生する場合に比べて、アーク電圧（アークエネルギ）が小さくなる。従って、アーク固定用突部４２ａとアレスタ取付部材３０との間でアークを継続して発生させるようにした場合に比べて、アーク発熱量が低減することにより本体ケース１２内の温度上昇が抑制され、各種内部部材の熱変形を防止することができる。また、本体ケース１２の内圧上昇が抑制されることにより内部短絡事故時における爆発力が弱められ、本体ケース１２の変形を防止することができる。
【００３２】
（別例）
尚、前記実施形態は以下のように変更して実施してもよい。
・本実施形態では、電源側アーク電極２０にピン４２を貫通固定することにより一対のアーク固定用突部４２ａ，４２ａを設けるようにしたが、次のようにしてもよい。電源側アーク電極２０と両アーク固定用突部４２ａ，４２ａとを一体形成するようにしてもよい。また、アーク固定用突部４２ａを１つのみ設けるようにしてもよい。逆に、アーク固定用突部４２ａを３つ、４つ又はそれ以上設けるようにしてもよい。さらに、アーク固定用突部４２ａに代えて、例えば鍔状の部材を電源側アーク電極２０に上方から挿通固定するようにしてもよい。このようにしても、内部短絡事故時、アークを電源側アーク電極２０に固定することができる。
【００３３】
・本実施形態では、電源側アーク電極２０の先端部だけを絶縁カバー４１により覆うようにしたが、当該電源側アーク電極２０の全周を絶縁体（絶縁カバー４１）により覆うようにしてもよい。このとき、アーク固定用突部４２ａが絶縁カバー４１の外面から突出するように、ピン４２を設ける。
【００３４】
・本実施形態において、絶縁性を有するセラミックス材料としては、天然土質を原料とした土器，陶器，磁器などの旧セラミックス（陶磁器）を含む。また、人工の鉱物微粉末等を原料としたファインセラミックス（ニューセラミックス）をも含む。
【００３５】
・負荷側アーク電極２７を省略するようにしてもよい。
・電源側ブッシング１４の内端部の電源側アーク電極２０を省略し、負荷側ブッシング１５の内端部に電源側アーク電極２０を設けるようにしてもよい。
【００３６】
・負荷側アーク電極２７を図１における上方に延長し、この延長した部分を絶縁性を有するセラミックス材料により被覆するようにしてもよい。
（付記）
次に前記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
【００３７】
・非内部短絡事故時、アーク誘引手段と本体ケース内の接地部材との間の距離が大地間最小絶縁距離となるように当該アーク誘引手段を設けると共に、再送電時おいてアーク電極の先端と前記接地部材との間にアークが発生しない程度に両者間の絶縁距離を確保するようにした請求項２に記載の開閉器。
【００３８】
・絶縁性を有するセラミックス材料により形成したカバーを前記アーク電極の先端部に装着するようにし、前記アーク誘引手段はアーク電極又はカバーの外周面から突出した突部である請求項２に記載の開閉器。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、アーク電極のセラミックスにより被覆された部分の長さ分だけ当該アーク電極と本体ケースとの間の絶縁距離を短縮可能となることにより、開閉器の小型化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における開閉器の正断面図。
【図２】本実施形態における開閉器の要部正断面図。
【図３】本実施形態における電源側アーク電極の分解斜視図。
【符号の説明】
１１…開閉器、１２…本体ケース、１７…開閉部を構成する固定電極、
２０…アーク電極を構成する電源側アーク電極、
４１…カバーを構成する絶縁カバー、
４２…アーク誘引手段を構成するピン、
４２ａ…アーク誘引手段を構成するアーク固定用突部、
２６…開閉部を構成する可動電極、
３０…接地部材を構成するアレスタ取付部材、
Ｄ…アーク固定用突部とアレスタ取付部材との間の距離、
Ｄｍｉｎ…大地間最小絶縁距離、
ｄ１…電源側アーク電極の先端面とアレスタ取付部材との間の距離、
ｄ２…電源側アーク電極において絶縁カバーにより覆われている部分の長さ。

Claims (2)

1. 接地された本体ケース内に固定電極と可動電極とで対をなす開閉部が三相分収納された開閉器において、
   前記各相の固定電極又は可動電極のうち、少なくとも一方の電極側の特定箇所にアークを発生させるアーク電極を設け、当該アーク電極の先端部を絶縁性を有するセラミックス材料により被覆するようにした開閉器。
2. 前記アーク電極には、内部短絡事故時、当該アーク電極の特定箇所にアークを発生させるアーク誘引手段を設けるようにした請求項１に記載の開閉器。

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