JP2010282802A

JP2010282802A - ガス遮断器

Info

Publication number: JP2010282802A
Application number: JP2009134509A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamashita; 透山下; Daisuke Yoshida; 大輔吉田; Sho Tsuneyoda; 翔常世田; Katsuhiko Horinouchi; 克彦堀之内; Tatsuya Hayashi; 龍也林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-12-16

Abstract

【課題】アークおよび熱ガスによる損傷を受けにくいことおよび損傷を受けた部品の交換を容易にすることを可能とする遮断器を得ること。
【解決手段】ガス遮断器は、第１の開閉部材である接触チューリップ３ａと第２の開閉部材である接触チューリップ３ｂと、これらを互いに橋絡可能な第３の開閉部材である開閉ピン４とを備え、開閉ピン４は開閉軸２５方向に移動することにより接続位置と遮断位置とを切り替える。接触チューリップ３ａ，３ｂ間にはアーク室８が形成され、このアーク室８は加熱室９に接続され、この加熱室９は絶縁材からなる壁１１に囲まれている。そして、この壁１１の内面を覆うように壁１１の内側に耐熱性を有する絶縁性の内筒１２を配置した。また、固定側通電部材２を上側から取り外せる構造とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電所または変電所等において使用されるガス遮断器に関する。

従来のガス遮断器として、例えば特許文献１の図１に開示された遮断器がある。この従来の遮断器では、遮断器投入状態においては、接触チューリップと開閉ピンとが接触し、開閉ピンはスライドガイドと接触して通電状態となっている。また、加熱室は絶縁部材で形成された壁、接触チューリップおよびノズルで取り囲まれており、その一部がアーク室と通じている。電流遮断時は、開閉ピンが下方に移動することにより接触チューリップと開閉ピン間でアークが発生し、このアークにより高温に熱せられたガスが加熱室に流入すると共に、圧力室を通って排気口に排出され、また開閉ピン側にも流れる。これら一連の遮断動作によって発生するアークおよび熱ガスにより、接触チューリップおよび開閉ピンなどの通電部材、ならびにノズルおよび壁などの絶縁部材が損傷を受けることになる。

また、同じく特許文献１の図２に開示された遮断器の場合は、第１の接触チューリップに加えて開閉ピン側に第２の接触チューリップを設けており、第１の接触チューリップと開閉ピンと第２の接触チューリップ間で通電状態となっている。電流遮断時は、開閉ピンが下方に移動することにより第１の接触チューリプと開閉ピン間でアークが発生する。また、第１の接触チューリップと第２の接触チューリップ間に各接触チューリップと電気的に接続された１対の焼損リングがあり、開閉ピンが下方に移動するに連れて焼損リング間にアークが移動する。熱ガスの流れについては同文献の図１の場合とほぼ同様である。同文献の図２の場合も遮断動作によって発生するアークおよび熱ガスにより、第１の接触チューリップ、第２の接触チューリップ、焼損リング、および開閉ピンなどの通電部材、ならびに壁などの絶縁部材が損傷を受けることになる。

特開平１１−３２９１９１号公報

上述のように、ガス遮断器の場合、電流遮断が繰り返し行われることにより遮断部の部品が損傷を受けるため、このような部品については適時交換を行って性能を維持している。したがって、ガス遮断器では、アークおよび熱ガスによる損傷から部品を保護するとともに部品の交換を容易に行えるような構造を設けることが望ましい。しかしながら、特許文献１に開示された従来のガス遮断器からは、損傷を低減しあるいは部品交換を容易にするような構造を見出すことは困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、アークおよび熱ガスによる損傷を受けにくいことおよび損傷を受けた部品の交換を容易にすることを可能とする遮断器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるガス遮断器は、加熱室を囲う筒状の絶縁性の壁部と、この壁部の内面を覆うようにして当該壁部の内側に配置された絶縁性の保護部材と、前記壁部の一端側に配置された第１の通電部材と、前記壁部の他端側に配置された第２の通電部材と、前記第１の通電部材に電気的に接続され前記壁部の内側に配置された第１の開閉部材と、この第１の開閉部材と前記壁部の軸方向に対向して配置され、前記第２の通電部材に電気的に接続された第２の開閉部材と、前記軸方向に往復駆動して接続位置と遮断位置との切り替えが可能であり、前記接続位置では前記第１の開閉部材と前記第２の開閉部材とを橋絡し、前記遮断位置では前記第１の開閉部材と前記第２の開閉部材との間に前記加熱室と接続されるアーク室を形成する第３の開閉部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、加熱室を囲う壁部の内面を覆うように保護部材を配置したので、壁部がアークおよび熱ガスによって直接損傷を受けることがなく、壁部の絶縁劣化を防止できるという効果を奏する。また、壁部を交換する必要がなく、直接損傷を受ける保護部材を容易に交換することができる。

図１は、実施の形態にかかるガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、投入状態を示す図である。図２は、実施の形態にかかるガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、遮断状態を示す図である。図３は、実施の形態における内筒の構成例を示す断面図である。図４は、実施の形態における内筒の構成例を示す斜視図である。

以下に、本発明にかかるガス遮断器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は、本実施の形態にかかるガス遮断器の消弧室の要部の構成を示す断面図であり、投入状態を示す図、図２は、遮断状態を示す図である。なお、図示例では、遮断部は開閉軸２５を中心に回転対称となっている。

図１および図２に示すように、遮断部は上下に分離可能であり、上側には固定側通電部材１ａ（第１の通電部材）、下側には可動側通電部材１ｂ（第２の通電部材）が配置されている。固定側通電部材１ａには開閉軸２５を中心とした例えば円形の開口が設けられており、この開口の端部に例えば環状の固定側通電部材２（第３の通電部材）が上側へ接続解除が可能なように通電接続されている。また、固定側通電部材２の中央の開口の端部には、第１の開閉部材としての接触チューリップ３ａが通電接続されると共に当該開口内に配置されている。この接触チューリップ３ａは弾性的な複数の接触フィンガーを備えている。また、これらの接触フィンガーは周方向に並べて配置され、スリット（図示せず）によって相互に分離されるとともに、固定側通電部材２との接続箇所から開閉軸２５に向かって斜め下方に延伸している。

可動側通電部材１ｂには、第２の開閉部材としての接触チューリップ３ｂが通電接続されている。具体的には、可動側通電部材１ｂの中央に例えば円形の開口が形成され、この開口の端部に接触チューリップ３ｂが通電接続されている。この接触チューリップ３ｂも接触チューリップ３ａと同様に、弾性的な複数の接触フィンガーを備えている。これらの接触フィンガーは周方向に並べて配置され、スリット（図示せず）によって相互に分離されるとともに、可動側通電部材１ｂとの接続箇所から開閉軸２５に向かって斜め上方に延伸している。接触チューリップ３ａと接触チューリップ３ｂは開閉軸２５方向において互いに対向して配置されている。

投入位置（図１）では、接触チューリップ３ａ、３ｂは、第３の開閉部材である開閉ピン４によって橋絡されている。この開閉ピン４は、図示しない駆動装置によって開閉軸２５方向に往復駆動される。接触チューリップ３ａ，３ｂの各接触フィンガーは開閉ピン４の外側に接触している。また、接触に際して接触フィンガーが弾性的に変形するので、接触フィンガーは開閉ピン４に比較的大きな接触圧力を加える。開閉ピン４は例えば棒状である。開閉ピン４は、可動側通電部材１ｂ側に配置され駆動装置に連結された支持部６と、この支持部６に着脱可能に接続され固定側通電部材１ａ側に配置される先端部５とを有する。先端部５と支持部６とは例えばねじ締結することができる。すなわち、先端部５および支持部６の接続箇所にそれぞれねじ加工を施し、先端部５を支持部６に螺合して固定する構造とする。また、先端部５の一部には、着脱を容易にするために、外周面の断面が六角形状である六角形状部７が形成されている。

遮断位置（図２）では、開閉ピン４は下向きに引っ張られる。したがって、図示例のように開閉ピン４が接触チューリップ３ｂよりも下方に位置する場合には、接触チューリップ３ａ、３ｂ間にアーク室８が形成される。また、開閉ピン４が下方に駆動中で接触チューリップ３ａ、３ｂ間に位置する場合には、接触チューリップ３ａと開閉ピン４間にアーク室８が形成される。そして、このアーク室８内において、接触チューリップ３ａ，３ｂと開閉ピン４との間でアークが発生する。このアークにより、接触チューリップ３ａ，３ｂの先端部および開閉ピン４の先端部５は高温に熱せられて損傷を受ける。

アーク室８は環状の加熱室９によって取り囲まれている。この加熱室９は、接触チューリップ３ａ，３ｂ間に形成された間隙である周方向の吹き付けスリット１０を介して、アーク室８に接続されている。加熱室９の外側は、周方向に立設された絶縁材料製の壁１１によって閉鎖されている。すなわち、加熱室９は筒状の壁１１によって囲まれており、この筒状の壁１１の軸方向は開閉軸２５方向となっている。なお、アーク室８および加熱室９には絶縁性のガスが充填されている。

また、壁１１の内側に耐熱性を有する絶縁材料製の保護部材である内筒１２が配置されており、この内筒１２の外径は壁１１の内径とほぼ等しい。壁１１は加熱室９の半径方向の圧力に耐え得るだけの機械強度を有しており、内筒１２は壁１１の内面を損傷から保護する役目を担っている。つまり、加熱室９を囲む壁１１の内面を、耐熱性を有する絶縁部材からなる内筒１２によって覆うことで、アークおよび熱ガスによる損傷から保護している。内筒１２は、熱による絶縁劣化を受けにくい材料である例えば樹脂などを用いて作成することができる。

また、接触チューリップ３ａ，３ｂの外径側（加熱室９側）にはそれぞれ円錐状のカバー１３ａ，１３ｂが設けられており、接触チューリップ３ａ，３ｂの接触フィンガー間のスリットを通して加熱室９からのガスの流れを防いでいる。

アーク室８の上部には圧力室１４が接続されている。圧力室１４は、接触チューリップ３ａと固定側通電部材２に固着されたカバー１５とによって囲まれ、このカバー１５には排出口１６が設けられている。

なお、内筒１２は機械強度が必要でないため例えば薄いシートで構成できる。図３は、本実施の形態における内筒１２の構成例を示す断面図、図４は、図３に示す構成例の斜視図である。図３および図４に示すように、内筒１２は、円筒状にしたシート２０の両端を重ね合わせて絶縁材料製の固定具２１ａ，２１ｂで挟んで固着したものである。なお、固着に際に、図示しないボルト等を両端部に貫通させて固定具２１ａ，２１ｂに固定している。これにより、内筒１２を継ぎ目無しの板厚の薄い筒体として作成する必要がなく、一般的に市販されている柔軟性のあるシート２０から構成できる。シート２０としては、例えばテフロン（登録商標）シートを用いることができる。

遮断動作は次のように行われる。まず、図１の投入位置から出発する。この状態では、固定側通電部材１ａ、固定側通電部材２、接触チューリップ３ａ、開閉ピン４、接触チューリップ３ｂ、可動側通電部材１ｂに電流が流れている。次に、駆動装置により開閉ピン４が下方に移動する。これによって、開閉ピン４が接触チューリップ３ａ，３ｂから順次引き抜かれ、開閉ピン４と接触チューリップ３ａ，３ｂとの間にアークが発生する。このアークによって熱せられたアーク室８内の高温高圧のガスが吹き付けスリット１０を通って加熱室９に流入すると共に、アークにより輻射される熱により、加熱室９内のガスが強く加熱されるので、加熱室９内に高い圧力が発生する。また、アーク室８内から流入した高温のガスは非常に高速であり、ガス流は内筒１２に衝突して流れの方向を変えることになる。そのため内筒１２の内面は高温のガスのために損傷を受ける。

そして、電流が次の零点を通過する際にアークが消弧される。この消弧の際に、ガスの一部が加熱室９から吹き付けスリット１０、接触チューリップ３ａ，３ｂを通って開閉ピン４側および圧力室１４内に流出する。

このようにアークの発生により、内筒１２、接触チューリップ３ａ，３ｂ、開閉ピン４などが損傷を受けるため、これらの損傷を受けた部材を交換する必要がある。その際、図１の遮断部を収納するガス容器（図示せず）に設けられたフタを開けることにより交換を行うか、あるいはガス容器全体を分解して交換を行う必要がある。一方、ガス遮断器がすでに運用されている場合、運用の合間に損傷を受けた部材の交換を行う必要があり、場所的にも時間的にもできるだけ効率的に行う必要がある。そのため、ガス容器全体を分解することなく、フタを開けて交換できるようにしたい。しかも、１つだけ開けたフタから交換作業ができることが最も望ましい。

本実施の形態では、図１および図２に示す構造を設けることにより、すべて上側から交換作業を行うことが可能である。すなわち、図１および図２の上方にある図示しないガス容器のフタを開けることで、カバー１５および固定側通電部材２を上側へ取り外すことができる。また、固定側通電部材２に接続された接触チューリップ３ａも同時に取り外すことができる。さらに、接触チューリップ３ｂも上側から取り外すことができる。

また、内筒１２も上側から直接交換可能である。なお、内筒１２は可動側通電部材１ｂ上に搭置され、固着等されていないので、容易に交換が可能である。この場合、壁１１の交換も可能であるが、機械強度を有する壁１１は内筒１２と比べて高価であり、安価な内筒１２の交換により性能を維持する方が効率的である。

開閉ピン４の場合は、接触チューリップ３ａ，３ｂを取り除いた状態で上側から工具により六角形状部７を回すことにより、先端部５の着脱が可能である。

以上説明したように、本実施の形態によれば、加熱室９を囲う壁１１の内側に内筒１２を配置することにより、壁１１の内面がアークおよび熱ガスにより直接損傷を受けることがなく、壁１１の絶縁劣化を抑制することができるという効果がある。また、直接損傷を受ける内筒１２は容易に交換することができるので、適時交換することで絶縁性能を維持することができる。

また、内筒１２を耐熱性を有する絶縁材料から形成することが好ましい。これにより、壁１１はさらに熱による絶縁劣化を受けにくくなる。

また、内筒１２は、例えば柔軟性を有するシート２０を筒状にして両端部を固着して形成することができる。これにより、継ぎ目無しの板厚の薄い筒体を作る必要がなく、内筒１２は一般的に市販されている柔軟性のある例えばテフロン（登録商標）シートなどから容易に構成できる。なお、内筒１２を柔軟性のあるシート２０で構成した場合でも、この内筒１２を特に固着することなくその形状を維持して壁１１の損傷を防ぐことができる。これはアークの発生に伴う高圧のガス圧により、シート２０が壁１１に沿う形となるからである。

また、本実施の形態では、固定側通電部材２を開閉軸２５方向に取り外しが可能になるようにしたので、固定側通電部材２に接続された接触チューリップ３ａ、内筒１２、接触チューリップ３ｂ、および開閉ピン４の先端部５をすべて上側から取り外すことができる。これにより、ガス容器全体を分解することなく、ガス容器のフタ（この場合、図１の上方に配置）を１箇所開けるだけで、アークの発生に伴って損傷を受けた部品を交換することができる。

また、開閉ピン４に六角形状部７を設けることで、工具による先端部５の着脱が容易になる。

以上のように、本発明にかかるガス遮断器は、電流遮断による損傷を受けにくくかつ損傷を受けた部品の交換が容易なガス遮断器として有用である。

１ａ，２固定側通電部材
１ｂ可動側通電部材
３ａ，３ｂ接触チューリップ
４開閉ピン
５先端部
６支持部
７六角形状部
８アーク室
９加熱室
１０吹き付けスリット
１１壁
１２内筒
１３ａ，１３ｂ，１５カバー
１４圧力室
１６排出口
２０シート
２１固定具
２５開閉軸

Claims

加熱室を囲う筒状の絶縁性の壁部と、
この壁部の内面を覆うようにして当該壁部の内側に配置された絶縁性の保護部材と、
前記壁部の一端側に配置された第１の通電部材と、
前記壁部の他端側に配置された第２の通電部材と、
前記第１の通電部材に電気的に接続され前記壁部の内側に配置された第１の開閉部材と、
この第１の開閉部材と前記壁部の軸方向に対向して配置され、前記第２の通電部材に電気的に接続された第２の開閉部材と、
前記軸方向に往復駆動して接続位置と遮断位置との切り替えが可能であり、前記接続位置では前記第１の開閉部材と前記第２の開閉部材とを橋絡し、前記遮断位置では前記第１の開閉部材と前記第２の開閉部材との間に前記加熱室と接続されるアーク室を形成する第３の開閉部材と、
を備えることを特徴とするガス遮断器。
前記保護部材は、耐熱性を有することを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
前記保護部材は、柔軟性を有するシートを筒状にして両端部を固着して構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス遮断器。
前記第１の通電部材には、前記軸方向に取り外しが可能な第３の通電部材が接続されており、
前記第１の開閉部材は、前記第３の通電部材を介して前記第１の通電部材に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス遮断器。
前記第３の開閉部材は、前記第２の通電部材側に配置される支持部と、前記第１の通電部材側に配置され前記支持部に螺合された先端部と、を有し、
この先端部の一部にはその外周面の断面形状が六角形の六角形状部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス遮断器。