JP2013125720A - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】パッファ形ガス遮断器において、アーク電流遮断の際に生じる、導電性異物を含む高温高圧のガスがパッファシャフトを介して絶縁支持筒に直接排出されるのを防ぎ、絶縁性能を向上する。
【解決手段】接地容器１内に絶縁支持筒１３により保持した可動側導体１２と、排気筒１０と、絶縁ロッド１４にシャフトガイド１１を介して連結されたパッファシャフト８と、可動側導体を構成するパッファシリンダ７と、固定側導体１５とでパッファ形ガス遮断器を構成する。シャフトガイド１１はピストンリング１１ａにより排気筒１０内を隙間なく摺動する。排気筒１０と可動側導体１２とで排気室１７を形成する。パッファシャフト８、排気筒１０、可動側導体１２はそれぞれ孔８ａ、１０ａ、１２ａを有し、それぞれの孔はアーク発生時以降遮断動作終了時にかけて連通するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パッファ形ガス遮断器に係り、特に、遮断部で生じたアークによる高温高圧のガス流を制御することで絶縁性能の低下を防止し、信頼性の高いパッファ形ガス遮断器に関する。

電力系統の変電所等においては遮断器が不可欠であるが、特に高電圧の電力系統においては優れた遮断性能が要求されるため、パッファ形ガス遮断器が用いられる。パッファ形ガス遮断器は、ＳＦ_６ガス等の絶縁性ガスを封入した接地密閉容器内に、固定電極部と可動電極部とを接離自在に対向配置して収納し、遮断動作時に可動電極部と連動してガスを圧縮するパッファ部を備えたものである。

かかる構成のパッファ形ガス遮断器は、遮断動作時に、パッファ部によって圧縮された絶縁性ガスを、固定電極部と可動電極部との間に点弧したアークに強制的に吹き付けて消弧するため、高い遮断性能を得ることができる。一方、電流遮断時に生じた高温高圧の絶縁性ガスが接地密閉容器内の絶縁性能を劣化させ、地絡の原因となる場合がある。

このようなリスクを低減するものとして、本明細書の図６及び図７に特許文献１実施例１の構成を示す。ここでは、アークの発生によって高温高圧となった絶縁性ガスが、ピストンロッドを通じて可動接触子側から排出される場合に、高温となった絶縁性ガスの温度を低下させるための構成を備えることで、接地密閉容器内の絶縁性能の劣化による地絡等を抑制することを目的とするパッファ形ガス遮断器が開示されている。

図６及び図７に示すこの構成は、ピストンロッド１０５とこれを取り囲むように配置された排熱筒１１０の間に冷却羽１１２を配置した点を特徴としている。特許文献１によれば、この構成を採用することで、ピストンロッド１０５の排出口１０９から噴き出す高温ガスが、冷却羽１１２に当たり周囲の低温ガスとの攪拌が促進され、排熱筒１１０の穴１１１から排出されるガスの温度を速やかに冷却することができるので、遮断器の絶縁性能の劣化による地絡等を抑制することができるとしている。

特開２０００−２６８６８８号公報

上記パッファ形ガス遮断器の構成は、排気筒１１０と接地密閉容器（不図示）間の絶縁性能低下を防止することを目的としている。一方、この構成では、排熱筒１１０の絶縁支持筒１１３との端部接触面には絶縁ロッド１０８が貫通する孔が設けられている。絶縁ロッド１０８は操作器（不図示）からの駆動力を受けてこの孔を通って軸方向に往復運動するため、この孔は絶縁ロッド１０８に接触しないよう隙間を設けて構成されている。遮断動作時には、この隙間からアークにより遮断部で生じた導電性異物を含んだ高温高圧のガスがピストンロッド１０５沿いに流れ、絶縁支持筒１１３の内側に流入するおそれがあった。この導電性異物が絶縁支持筒１１３の内側に付着すると、その部分が絶縁上の弱点となり、排熱筒１１０から絶縁支持筒１１３の内側沿面を介して接地密閉容器に至る地絡等を引き起こす恐れがあった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、絶縁性ガスを充填した接地容器と、前記接地容器内に絶縁支持筒により保持した可動側導体と、
前記可動側導体内に同軸上に設けられた排気筒と、前記排気筒内及び前記絶縁支持筒内に同軸上に設けられ、その一端が操作器に連結された絶縁ロッドと、前記絶縁ロッドの他端に、シャフトガイドを介して連結されたパッファシャフトと、前記パッファシャフトに同軸上に連結され、端部に同心円状内側から可動アーク接触子、絶縁ノズル及び可動主接触子を有するパッファシリンダと、前記パッファシリンダと前記パッファシャフトとパッファピストンにより形成されたパッファ室と、前記可動アーク接触子と前記可動主接触子に対向配置された固定アーク接触子と固定主接触子を一端に有する固定側導体とでパッファ形ガス遮断器を構成する。前記シャフトガイドは摺動部材により前記排気筒内を隙間なく摺動し、前記排気筒は前記可動側導体内周に嵌合して仕切られた排気室を形成し、前記パッファシャフト、前記排気筒、前記可動側導体はそれぞれアーク接触子間で生じたガス流を排出する孔を有し、前記それぞれの孔はアーク発生時以降遮断動作終了時にかけて連通するように構成する。

ここで、パッファシャフト、前記排気筒、前記可動側導体それぞれに設けられた孔がアーク発生時以降遮断動作終了時にかけて連通するためには、前記排気筒に設けられた孔は、アーク発生時に少なくともその一部が前記シャフトガイドの摺動部よりも前記絶縁ノズル側に位置し、前記パッファシャフトに設けられた孔は、アーク発生時に少なくともその一部が前記パッファピストンの先端よりも操作器側に位置することが必要である。

また、上記「排気室」とは、可動側導体と排気筒の間に形成された空間であって、絶縁支持筒の内周側から隔離された空間である。また、「排気室」は内周側の排気筒及び外周側の可動側導体に孔をそれぞれ有し、内周側に設けられた孔は、アーク発生時以降、遮断動作完了時までパッファシャフトに設けられた孔と連通し、アークにより生じた高温高圧のガスを内周側に設けられた孔から取り込み、排気室内で低温のガスと混合したうえで、外周側に設けられた孔から接地容器内に排出する。

本発明は、より好ましくは、上記構成に加え、前記パッファシャフト、前記排気筒、前記可動側導体それぞれに設けられた孔が、アーク発生時以降遮断動作終了時にかけて周方向に互い違いに形成されて連通することを特徴とする。

本発明は、より好ましくは、上記構成に加え、前記パッファシャフト、前記排気筒、前記可動側導体それぞれに設けられた孔は、前記パッファシャフト、前記排気筒、前記可動側導体それぞれの周方向１８０度の位置に２つずつ設けられ、前記パッファシャフトに設けられた２つの孔それぞれは前記排気筒に設けられた２つの孔それぞれと周方向９０度の位置に配され、前記排気筒に設けられた２つの孔それぞれは前記可動側導体に設けられた２つの孔それぞれと周方向９０度の位置に配されることを特徴とする。

本発明に係るパッファ形ガス遮断器は、パッファ空間でアークにより生じた導電性異物を含む高温高圧の絶縁性ガスが、パッファシャフトの中空を流れて絶縁支持筒に直接排出されるのを防ぐことができる。これによって絶縁支持筒内面に導電性異物が付着することを効果的に防止できるので、地絡等を防止することが可能となる。また、アーク空間で生じた高温高圧のガスを効果的に冷却しつつ接地容器内に還流させることができるので、接地容器内の絶縁性能の劣化による地絡などを抑制することが可能となり、従来よりも信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を提供することができる。

図１は本発明の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の投入状態を示す側面断面図である。 図２は本発明の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の遮断動作途中（アーク発生時）の状態を示す側面断面図である。 図３は本発明の実施例１に係るパッファ形ガス遮断器の遮断動作完了状態を示す側面断面図である。 図４は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図５は図３の要部拡大断面図である。 図６は特許文献１に係るパッファ形ガス遮断器の側面断面図である。 図７は図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図１に本発明の実施例１を示す。ＳＦ_６ガス等の絶縁ガスを充填した接地容器１内にそれぞれ環状の固定主接触子２及び可動主接触子３が対向して同一軸上に設けられる。固定主接触子２の内側には同心円状に固定アーク接触子４が設けられる。可動主接触子３の内側には同心円状に可動アーク接触子５が設けられる。

固定主接触子２及び固定アーク接触子４は、固定側導体１５と電気的に接続される。可動主接触子３及び可動アーク接触子５は、パッファシリンダ７を介して可動側導体１２と電気的に接続される。可動側導体１２は、可動側導体孔１２ａを有する。可動側導体孔１２ａの配置、個数、形状は特に限定されない。

可動アーク接触子５はパッファシリンダ７の先端に設けられる。パッファシリンダ７の内側にはパッファシャフト８が同心円状に設けられ、一端をパッファシリンダ７に固定されている。パッファシャフト８の他端はシャフトガイド１１を介して絶縁ロッド１４に連結される。この構成により絶縁ロッド１４の他端に取り付けられた操作器（不図示）の駆動力が可動側に伝えられる。

パッファシリンダ７及びパッファシャフト８で形成される空間の内面をパッファピストン９が摺動する。このパッファシャフト８、パッファシリンダ７及びパッファピストン９で形成された空間をパッファ室１６という。

絶縁ノズル６は、可動主接触子３と可動アーク接触子５の間にこれらと同心円状に設けられ、パッファ室１６内で圧縮された絶縁ガスを固定アーク接触子４及び可動アーク接触子５間に形成されるアーク空間に生じたアークに吹付けるように構成される。

パッファシャフト８内は中空であり、可動アーク接触子５と固定アーク接触子４の間で生じたアークによる高温高圧のガスの流路となる。この高温高圧のガスを排出するためパッファシャフト８にパッファシャフト孔８ａを設ける。パッファシャフト孔８ａの個数、形状は特に限定されないが、配置については、少なくともパッファシャフト孔８ａの一部が、アークが発生した時に、パッファピストン９の絶縁ノズル６側の先端よりも操作器側に位置していなければならない。このような構成とすることで、アーク接触子間で生じた高温高圧のガスをパッファシャフト孔８ａから排気筒１０内に流入させることが可能となる。

排気筒１０は、例えば、鉄やアルミで構成される。また、排気筒１０は、例えば、両端にフランジ部を有し、これらのフランジ部を可動側導体１２の内周に嵌合しボルト等で固定することでパッファシャフト８と同心円状に取り付ける。こうすることで可動側導体１２と排気筒１０の間に排気室１７を設ける。排気室１７を絶縁筒１３の内周側から隔離することで、排気室１７内に流入した高温高圧のガスが絶縁筒１３の内側に流入することを防ぐことができる。

排気筒１０は排気筒孔１０ａを有する。排気筒孔１０ａの配置、個数は特に限定されないが、配置については、少なくとも排気筒孔１０ａの一部が、アークが発生した時に、シャフトガイド１１のピストンリング１１ａよりも絶縁ノズル側に位置していなければならない。これにより、アーク接触子間で生じた高温高圧のガスを排気室１７に流入させることが可能となる。

排気筒１０の内周には、図５に示すように、ピストンリング１１ａを有するシャフトガイド１１を軸方向移動自在に装着する。摺動部材であるピストンリング１１ａを設けることにより、アーク接触子間で生じた高温高圧のガスが絶縁支持筒１３内に流入するのを防ぐとともに、排気筒１０の内周とシャフトガイド１１の間に生じる摺動摩擦を極力低減して遮断動作に悪影響を及ぼさないようにする。

以下、図１〜図５を参照して、本発明のパッファ形遮断器の遮断動作を説明し、併せて遮断動作により生じる高温高圧のガスの流れについて説明する。図１は本発明に係るパッファ形ガス遮断器の投入状態を示す。この状態から操作器（不図示）の駆動力により絶縁操作ロッド１４が紙面右方向に移動し、図２に示すアーク発生時の状態に至る。

このときの図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面の構成を図４に示す。図４に示す例では、アーク発生時において、２つのパッファシャフト孔８ａと、２つの排気筒孔１０ａと、２つの可動側導体孔１２ａが周方向にほぼ９０度互い違いに連通するが、本発明のパッファシャフト孔８ａ、排気筒孔１０ａ、可動側導体孔１２ａの配置、個数、形状はこれらに限定されるものではなく適宜調整可能である。

図４に示す構成を採ることで、図４中の矢印で示すように、遮断部で生じた高温高圧のガスは接地容器１内に直接排出されず、排気筒１０及び可動側導体１２の内周に沿って迂回しながら可動側導体１２の外に排出される。なお、このガスの流路は矢印で示すものに限らず、実際には上下左右あらゆる方向に向かうこととなる。

この高温高圧のガスの流れを詳しく説明すると以下の通りである。図２及び図４に示す状態において、アークにより生じた高温高圧のガス流はアーク空間からパッファシャフト８の中空を軸方向に向かって進むが、シャフトガイド１１により進路を閉鎖されているので、パッファシャフト孔８ａから径方向に向かって流出する。その後、ガスは排気筒１０の内周に沿って流れ、排気筒孔１０ａから径方向に向かって流出する。さらに、ガスは可動側導体１２と排気筒１０で形成された排気室１７を周方向に流れ可動側導体孔１２ａから径方向に接地容器１内に放出される。このように高温高圧のガスを迂回させることにより、パッファシャフト８内、排気筒１０内及び排気室１７内に存在する低温のガスとの混合が促進され、高温高圧のガスを効率よく冷却することが可能となる。

更に遮断動作が進み図３に示す遮断動作完了状態に移行する。この状態においてもアーク空間で生じた高温高圧のガスがパッファシャフト８内部に滞留している可能性が高いため、引き続きガス流の迂回による冷却効果を維持するのが好ましい。よって、図３に示す遮断動作完了時においても、パッファシャフト孔８ａ、排気筒孔１０ａ、及び可動側導体孔１２ａが周方向に互い違いに連なって開口するような構成を採るのが好ましい。

図５に遮断動作完了状態における本発明の要部拡大図を示す。１０ａで示す仮想線は排気筒１０の紙面手前に設けられた排気筒孔を示す。上述の冷却効果を効率よく達成するためには、パッファシャフト孔８ａ、排気筒孔１０ａ、及び可動側導体孔１２ａは、それぞれがアーク発生時から遮断動作完了時に至るまで、図４に示すように、周方向ほぼ９０度互い違いに連通するよう構成するのが好ましい。

こうすることで、本発明に係るパッファ形ガス遮断器は、アークにより生じた導電性異物を含む高温高圧のガスが、パッファシャフト８の中空を流れて絶縁支持筒１３方向に直接排出されるのを防ぐことができる。これによって絶縁支持筒１３に導電性異物が付着することを効果的に防止できるので、地絡等を防止することができる。また、アーク空間で生じた高温高圧のガスを効果的に冷却しつつ接地容器内に還流させることができるので、接地容器内の絶縁性能の劣化による地絡などを抑制することが可能となり、従来よりも信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を提供することが可能となる。

１ 接地容器
２ 固定主接触子
３ 可動主接触子
４ 固定アーク接触子
５ 可動アーク接触子
６ 絶縁ノズル
７ パッファシリンダ
８ パッファシャフト
８ａ パッファシャフト孔
９ パッファピストン
１０ 排気筒
１０ａ 排気筒孔
１１ シャフトガイド
１１ａ ピストンリング
１２ 可動側導体
１２ａ 可動側導体孔
１３ 絶縁支持筒
１４ 絶縁ロッド
１５ 固定側導体
１７ 排気室

Claims (3)

1. 絶縁性ガスを充填した接地容器と、
   前記接地容器内に絶縁支持筒により保持した可動側導体と、
   前記可動側導体内に同軸上に設けられた排気筒と、
   前記排気筒内及び前記絶縁支持筒内に同軸上に設けられ、その一端が操作器に連結された絶縁ロッドと、
   前記絶縁ロッドの他端に、シャフトガイドを介して連結されたパッファシャフトと、
   前記パッファシャフトに同軸上に連結され、端部に同心円状内側から可動アーク接触子、絶縁ノズル及び可動主接触子を有するパッファシリンダと、
   前記パッファシリンダと前記パッファシャフトとパッファピストンにより形成されたパッファ室と、
   前記可動アーク接触子と前記可動主接触子に対向配置された固定アーク接触子と固定主接触子を一端に有する固定側導体とで構成されるパッファ形ガス遮断器において、
   前記シャフトガイドは摺動部材により前記排気筒内を隙間なく摺動し、
   前記排気筒は前記可動側導体内周に嵌合して仕切られた排気室を形成し、
   前記パッファシャフト、前記排気筒、前記可動側導体はそれぞれアーク接触子間で生じたガス流を排出する孔を有し、
   前記それぞれの孔はアーク発生時以降遮断動作終了時にかけて連通することを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
2. 前記パッファシャフト、前記排気筒、前記可動側導体それぞれに設けられた孔は、アーク発生時以降遮断動作終了時にかけて周方向に互い違いに形成されて連通することを特徴とする、請求項１記載のパッファ形ガス遮断器。
3. 前記パッファシャフト、前記排気筒、前記可動側導体それぞれに設けられた孔は、前記パッファシャフト、前記排気筒、前記可動側導体それぞれの周方向１８０度の位置に２つずつ設けられ、前記パッファシャフトに設けられた２つの孔それぞれは前記排気筒に設けられた２つの孔それぞれと周方向９０度の位置に配され、前記排気筒に設けられた２つの孔それぞれは前記可動側導体に設けられた２つの孔それぞれと周方向９０度の位置に配されることを特徴とする、請求項２記載のパッファ形ガス遮断器。

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