JP2009129867A

JP2009129867A - パッファ形ガス絶縁遮断器

Info

Publication number: JP2009129867A
Application number: JP2007306676A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yaegashi; 昌弘八重樫; Kenichi Okubo; 健一大久保; Noriyuki Yaginuma; 宣幸柳沼
Original assignee: Japan AE Power Systems Corp
Current assignee: Japan AE Power Systems Corp
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2009-06-11
Also published as: CN101447368B; CN101447368A; TW200933679A; KR20090055493A

Abstract

【課題】操作力を低減した操作器を使用し、全体を小型軽量化して経済的に製作できるパッファ形ガス絶縁遮断器を提供する。
【解決手段】絶縁ガスを充填する容器内１０に、少なくとも固定及び可動主接触子２１、２２と、固定側及び可動側のアーク接触子２３、２４と、パッファシリンダ２５及びピストン２６を有するパッファ装置と、電流遮断時に前記パッファ装置にて圧縮した絶縁ガスを前記アーク接触子間のアークに吹き付ける絶縁ノズル２７とを備える遮断部２０を配置している。絶縁ノズル２７の先端部に鍔状受圧部２７Ａを一体に形成し、鍔状受圧部２７Ａが内側を移動可能であって、しかも固定側のアーク接触子２３と同心に配置する中空円筒部３３を設けている。中空円筒部３３は、その反絶縁ノズル側にガス放出開口３５を形成した受圧板３４を有し、鍔状受圧部２７Ａと中空円筒部３３の受圧板３４間に、高温の絶縁ガスを一時的に滞留させて加圧用に用いる。
【選択図】図２

Description

本発明はパッファ形ガス絶縁遮断器に係り、特に電流遮断時の遮断部を駆動する操作器の操作力が低減できるパッファ形ガス絶縁遮断器に関するものである。

一般に、パッファ形ガス絶縁遮断器は、金属製の容器内に固定及び可動主接触子やその他の部品にて構成する遮断部を配置すると共に、絶縁性能や消弧性能の良好なＳＦ₆等の絶縁ガスが充填している。遮断部は良く知られているように、通電導体に連なる固定及び可動主接触子と、固定側及び可動側のアーク接触子と、遮断動作時に絶縁ガスを圧縮するパッファ装置を構成するパッファシリンダ及びピストンと、圧縮した絶縁ガスをアークに吹き付けて消弧する絶縁ノズル等とを含んで構成している。

遮断部のアーク接触子と可動主接触子とパッファ装置を含む可動側全体は、操作器によって駆動され、このときパッファ装置で圧縮した絶縁ガスを、絶縁ノズルから各アーク接触子部分に発生したアークに吹き付けて消弧させ、電流を遮断する。したがって、遮断部の遮断能力は、可動側全体を駆動する操作器の操作力によって左右されるから、操作力の大きな操作器を使用するのが望ましいとされている。しかし、遮断部の動きを考慮せず、単純に操作器の操作力のみを大きくしようとすると、操作器の全体構造が大型大重量化するし、また遮断部を含む全体の機械的強度の信頼性も低下してしまうことになる。

このため、特許文献１記載のパッファ形ガス絶縁遮断器は、遮断部の遮断する能力を維持できて、操作器の操作力を低減して小型化を図れるような対策を提案している。このパッファ形ガス絶縁遮断器は、パッファ装置を構成するパッファシリンダの断面積を大小の二つ変えると共に、内部に配置するピストンを主にして更に浮動ピストンを付加している。これによって、遮断部の開極動作の初期は、浮動ピストンを活用した圧縮断面積の大きな領域で絶縁ガスを大きな圧縮力で圧縮し、また開極動作の終期では、主のピストンのみの圧縮断面積の小さな領域で絶縁ガスを圧縮して吹き付け、パッファ装置がアーク側からの熱ガスの反力を受ける断面積が小さくし、遮断部の開極動作が妨げられることを防いでいる。

また、特許文献２記載のパッファ形ガス絶縁遮断器は、遮断部の固定側と可動側の各接触子間の距離を縮小しても絶縁性能を確保できて、各接触子間の距離を縮小により操作器の操作力も低減できる対策を提案している。このパッファ形ガス絶縁遮断器は、遮断部の固定側と可動側の各接触子との間に、同心上に固定接触子と導電位にするシールド電極を配置し、シールド電極を可動主接触子の移動と共に可動主接触子側に移動する構成するものである。

特開平８−２７９３２５号公報特開平１０−２６９９１３号公報

上記した特許文献１及び２に記載のパッファ形ガス絶縁遮断器は、操作器の操作力を低減できるものの、遮断部の遮断能力は、各アーク接触子部分のアークに向けて吹き付ける絶縁ガスを極めて短時間で圧縮できるかにより左右される。言い換えると、操作器の操作力が同一であるなら、パッファ装置を構成するパッファシリンダ及びピストンの大きさで定まってしまうことになる。

遮断部の遮断能力を向上させるには、単純に操作力の大きな操作器を用い、或いはパッファ装置を大型にして大きな操作器を組合せればよいが、いずれの場合もパッファ形ガス絶縁遮断器の全体が、大型化して経済的に製作できなくなる問題がある。このため、パッファ形ガス絶縁遮断器に、操作力を低減した操作器を使用可能とすることが望まれている。

本発明の目的は、操作力を低減した操作器を使用し、全体を小型軽量化して経済的に製作できるパッファ形ガス絶縁遮断器を提供することにある。

本発明のパッファ形ガス絶縁遮断器は、絶縁ガスを充填する容器内に、少なくとも固定及び可動主接触子と、固定側及び可動側のアーク接触子と、パッファシリンダ及びピストンを有するパッファ装置と、電流遮断時に前記パッファ装置にて圧縮した絶縁ガスを前記アーク接触子間のアークに吹き付ける絶縁ノズルとを備える遮断部を配置する際、前記絶縁ノズルの先端部に鍔状受圧部を一体に形成し、前記鍔状受圧部が内側を移動可能であって、かつ前記固定側のアーク接触子と同心に配置する中空円筒部を設け、前記中空円筒部は反絶縁ノズル側にガス放出穴を形成した受圧板を有し、前記絶縁ノズルの鍔状受圧部と前記中空円筒部の受圧板との間に、アークに吹き付けた絶縁ガスを一時的に滞留させて高温のガス圧力で前記鍔状受圧部を加圧するように構成したことを特徴とする。

本発明のようにパッファ形ガス絶縁遮断器を構成すれば、電流遮断時の遮断方向への操作力を助勢して遮断速度を増加できるため、操作力を低減した操作器を使用でき、遮断部の遮断性能を損なうことなく全体を小型軽量化して経済的に製作することができる。したがって、パッファ形ガス絶縁遮断器の電気的及び機械的信頼性を、より一層向上できる。

本発明のパッファ形ガス絶縁遮断器は、絶縁ガスを充填する容器内に遮断部を配置している。遮断部は少なくとも固定及び可動主接触子と、固定側及び可動側のアーク接触子と、パッファシリンダ及びピストンを有するパッファ装置と、電流遮断時に前記パッファ装置にて圧縮した絶縁ガスを前記アーク接触子間のアークに吹き付ける絶縁ノズルとを備えている。絶縁ノズルは、その先端部に鍔状受圧部を一体に形成しており、この前記鍔状受圧部が内側を移動可能であって、かつ固定側のアーク接触子と同心に配置する中空円筒部を設けている。この中空円筒部は、反絶縁ノズル側にガス放出穴を形成した受圧板を有し、絶縁ノズルの鍔状受圧部と中空円筒部の受圧板との間に、アークに吹き付けた絶縁ガスを一時的に滞留させて高温のガス圧力で鍔状受圧部を加圧するようにしている。

以下、本発明を適用した縦型のパッファ形ガス絶縁遮断器の例を、図１から図６を用いて説明する。図１のパッファ形ガス絶縁遮断器は、絶縁ガスを充填する金属製筒状の容器１０内に遮断部２０を配置している。遮断部２０は、通電電流を流す固定及び可動主接触子２１、２２と、遮断動作のときにアークが発生する固定側及び可動側のアーク接触子２３、２４と、絶縁ノズル２７を設けるパッファシリンダ２５及びピストン２６からなるパッファ装置等を、対抗配置する固定側及び可動側の筒状導体２８、２９及びこれら間に介在させる絶縁筒３０の内部に配置して構成している。

パッファ装置のパッファシリンダ２５は、絶縁ロッド３１やレバー３２を介して操作器（図示せず）に連結され、操作器が動作してパッファシリンダ２５を下方に移動させたときに、ピストン２６と協働して絶縁ガスを圧縮し、筒状導体２８に連結している固定側のアーク接触子２３が絶縁ノズル２７から抜け出る時点から速やかに、圧縮した絶縁ガスを固定側及び可動側のアーク接触子２３、２４間に生じるアークに向けて吹き付け、ごく短時間にアークを消弧する。遮断部２０の固定側及び可動側に位置する筒状導体２８、２９には、通電導体１１又は１２を接続しており、それぞれ絶縁スペーサ１３、１４を経て外部回路に導き出している。

本発明の遮断部２０では、図２に詳細を示す如く絶縁ノズル２７部分に特別な工夫、即ちその先端部に鍔状受圧部２７Ａを一体に形成している。しかも、絶縁ノズル２７に設ける鍔状受圧部２７Ａは、中空円筒部３３に移動可能に係合させている。この中空円筒部３３は、筒状導体２８に支持させて固定側のアーク接触子２３と同心に配置するものであり、この一方端である反絶縁ノズル側（図中では上端側）にガス放出開口３５を形成した受圧板３４を設けている。

これにより、操作器を駆動で遮断部２０が電流遮断する際に、アーク接触子２３、２４間のアークに吹き付けた絶縁ガスの一部を、絶縁ノズル２７の鍔状受圧部２７Ａと中空円筒部３３の受圧板３４との空間に一時的に滞留させる。この滞留した高温のガス圧力を、絶縁ノズル２７の鍔状受圧部２７Ａに加えることによって、操作器の操作力を助勢させている。

なお、中空円筒部３３の受圧板３４に設けるガス放出開口３５は、その大きさを例えばモデルを用いたシミュレーション等によって、絶縁ガスの滞留と排気の状態に基づく中空円筒部３３内の圧力上昇を測定し、絶縁ノズル２７の鍔状受圧部２７Ａが、操作器の駆動操作力を助勢する程度を考慮して形成する。また、絶縁ノズル２７の鍔状受圧部２７Ａは、受圧面積の大きさを筒状導体２８や絶縁筒３０の内径寸法、更には製作時の筒状導体２８への固定を考慮して定めるようにする。

絶縁ノズル２７のから吹き付けた絶縁ガスが、中空円筒部３３内に一時的に留まり、高温のガス圧力が鍔状受圧部２７Ａに加わって、操作器の操作力を助勢する点について、図２から図５及び図６のグラフを用いて以下に説明する。図２から図５には、遮断部の各状態を示し、また図６に、各状態ＡからＤ（時点ｔＡからｔＤ）に対応する遮断部の可動側における各ストロークの特性線ＳＡと、パッファ装置で圧縮するガス圧力特性線ＰＳと、可動側のアーク接触子２４の開閉線ＡＣとを示している。

まず、遮断部２０の各接触子が接触して接続されている図２の投入位置の状態では、絶縁ノズル２７先端の鍔状受圧部２７Ａは、中空円筒部３３の受圧板３４に近い位置にある。このとき、図６の時点ｔＡでの遮断部２０の投入位置Ａでは、パッファ装置は動作前であるからガス圧力特性線ＰＳで示すガス圧力は上昇せず、またアーク接触子２４も閉じられている。

次に、図３の遮断部２０の可動部側が開極点の状態となると、パッファシリンダ２５が下方に移動しており、固定及び可動主接触子２１と２２間が開き、アーク接触子２３と２４間は開く直前であり、絶縁ノズル２７の移動に伴って先端の鍔状受圧部２７Ａは、中空円筒部３３の受圧板３４側から離れる。この状態では、図６の時点ｔＢでの遮断部２０の開極点Ｂまでのパッファシリンダ２５の移動で、パッファ装置で圧縮する絶縁ガスは、ガス圧力特性線ＰＳで示すガス圧力も次第に上昇する。

続いて、図４の遮断部２０の可動部側が電流遮断点となった状態では、パッファシリンダ２５が更に下方に移動し、アーク接触子２３と２４間が開くと、両者間にアークが発生し、パッファ装置で圧縮した絶縁ガスがアークに対して吹き付けられる。そして、図６の時点ｔＣの電流遮断点Ｃでは、ガス圧力特性線ＰＳで示すガス圧力は、絶縁ガスがパッファ装置の圧縮とアークへの吹き付けで高温となることで急速に上昇する。

吹き付けで高温となった絶縁ガスは、固定側のアーク接触子２３が絶縁ノズル２７の移動するに伴って中空円筒部３３内に噴き出すが、ガス放出開口３５から容器内に一部は排気されるものの、受圧板３４によって排気が抑制される。高温の絶縁ガスが、中空円筒部３３内に一時的に滞留すると、内部圧力は急上昇して鍔状受圧部２７Ａに加わるから、パッファシリンダ２５の移動を助勢し、操作器の操作力に加勢するようになる。

最後の図５に示す遮断部２０の遮断位置の状態になると、絶縁ノズル２７の鍔状受圧部２７Ａは、中空円筒部３３から完全に抜け出るから、高温の絶縁ガスは容器１内や絶縁筒３０内に速やかに排気される。このような図６の時点ｔＤでの遮断位置Ｄの状態のときには、絶縁ガスは排気過程にあると、ガス圧力もガス圧力特性線ＰＳに示すように急速に減少するようになる。

上記した如く、絶縁ノズル２７の先端部に鍔状受圧部２７Ａを設けておき、しかも受圧板３４を有する中空円筒部３３に鍔状受圧部２７Ａを移動可能に係合させておくと、この内部に噴出した絶縁ガスが一時的に留まって内部圧力が上昇するから、この内部圧力により鍔状受圧部２７Ａをパッファシリンダ２５の移動方向に加圧する。このため、操作器は遮断部の遮断性能を損なうことなく、従来に比べて操作力の小さな小型のものを使用できるから、小型軽量化して経済的に製作できる。

本発明を適用したパッファ形ガス絶縁遮断器の一例を示す概略縦断面図である。図１の遮断部における投入位置の状態を示す概略縦断面図である。図２の遮断部における開極時点の状態を示す概略縦断面図である。図２の遮断部における電流遮断時点の状態を示す概略縦断面図である。図２の遮断部における遮断位置の状態を示す概略縦断面図である。本発明の図２から図５の各時点におけるパッファ装置のガス圧力と時間の関係を示すグラフである。

符号の説明

１０…容器、２０…遮断部、２１…固定主接触子、２２…可動主接触子、２３、２４…アーク接触子、２５…パッファシリンダ、２６…ピストン、２７…絶縁ノズル、２７Ａ…鍔状受圧部、２８、２９…筒状導体、３０…絶縁筒、３３…中空円筒部、３４…受圧板、３５…ガス放出開口。

Claims

絶縁ガスを充填する容器内に、少なくとも固定及び可動主接触子と、固定側及び可動側のアーク接触子と、パッファシリンダ及びピストンを有するパッファ装置と、電流遮断時に前記パッファ装置にて圧縮した絶縁ガスを前記アーク接触子間のアークに吹き付ける絶縁ノズルとを備える遮断部を配置したパッファ形ガス絶縁遮断器において、前記絶縁ノズルの先端部に鍔状受圧部を一体に形成し、前記鍔状受圧部が内側を移動可能であって、かつ前記固定側のアーク接触子と同心に配置する中空円筒部を設け、前記中空円筒部は反絶縁ノズル側にガス放出穴を形成した受圧板を有し、前記絶縁ノズルの鍔状受圧部と前記中空円筒部の受圧板との間に、アークに吹き付けた絶縁ガスを一時的に滞留させて高温のガス圧力で前記鍔状受圧部を加圧するように構成したことを特徴とするパッファ形ガス絶縁遮断器。