JP2015041504A - Gas circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電力系統において電流遮断及び投入を切り換えるガス遮断器に関する。 Embodiments of the present invention relate to a gas circuit breaker that switches between current interruption and input in a power system.
電力系統において、過大な事故電流、進み小電流、リアクトル遮断等の遅れ負荷電流、又は極めて小さな事故電流等の遮断を要する場合にガス遮断器が利用される。ガス遮断器は、遮断過程で接触子を機械的に切り離し、切り離しの過程で発弧したアーク放電を消弧性ガスの吹き付けによって消弧する。 In an electric power system, a gas circuit breaker is used when it is necessary to interrupt an excessive accident current, a small advance current, a delayed load current such as a reactor cutoff, or an extremely small accident current. The gas circuit breaker mechanically disconnects the contactor during the disconnection process, and extinguishes the arc discharge generated during the disconnection process by blowing arc-extinguishing gas.
上記のようなガス遮断器は、現在パッファ型と呼ばれるタイプが広く普及している(例えば、特許文献1参照)。パッファ型ガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に、対向アーク接触子及び対向通電接触子と、可動アーク接触子及び可動通電接触子とがそれぞれ対向して配置され、それぞれを機械的な駆動力によって接触又は離反させることで電流を導通し又は遮断する。 As the above-described gas circuit breaker, a type called a puffer type is currently widely used (see, for example, Patent Document 1). The puffer-type gas circuit breaker is arranged in an airtight container filled with an arc extinguishing gas, with an opposed arc contact and an opposed energized contact, and a movable arc contact and a movable energized contact, respectively, facing each other. Is brought into contact or separated by a mechanical driving force to conduct or cut off the current.
このガス遮断器には、接触子の離反に伴って容積が減少し、内部の消弧性ガスが蓄圧される蓄圧空間と、両アーク接触子を取り囲むように配置され、蓄圧空間の消弧性ガスをアークに誘導する絶縁ノズルが設けられている。遮断過程においては、対向アーク接触子と可動アーク接触子が離反することで、両アーク接触子間にアークが発生する。接触子の離反に伴って蓄圧空間で十分蓄圧された消弧性ガスを、絶縁ノズルを介してアークに強力に吹き付けることにより、両アーク接触子の絶縁性能を回復させ、アークを消弧し、電流の遮断を完了させる。 In this gas circuit breaker, the volume decreases with the separation of the contacts, and the pressure-accumulating space in which the arc-extinguishing gas is accumulated and the arc-contacting properties of the pressure-accumulating space are arranged so as to surround both arc contacts. An insulating nozzle is provided to guide the gas to the arc. In the interruption process, an arc is generated between the arc contacts because the opposed arc contact and the movable arc contact are separated. The arc-extinguishing gas, which is sufficiently accumulated in the accumulator space with the separation of the contacts, is strongly blown to the arc through the insulation nozzle, thereby restoring the insulation performance of both arc contacts, extinguishing the arc, Complete the current interruption.
小電流から大電流まで効果的に遮断可能なガス遮断器としては、直列パッファ型と呼ばれるタイプが広く普及している(例えば特許文献2参照)。このガス遮断器は、駆動エネルギーを増大させることなく遮断性能を向上する為に、蓄圧空間を昇圧メカニズムの異なる2室に分けたものである。すなわち、ガス遮断器は、熱パッファ室と機械パッファ室の両空間を有し、加熱昇圧作用と機械的圧縮作用を併用して消弧性ガスを昇圧し、強力な噴流を生み出す。 As a gas circuit breaker that can effectively cut off from a small current to a large current, a type called a serial puffer type is widely used (see, for example, Patent Document 2). In this gas circuit breaker, the accumulator space is divided into two chambers having different pressure increasing mechanisms in order to improve the shut-off performance without increasing the driving energy. That is, the gas circuit breaker has both a heat puffer chamber and a mechanical puffer chamber, and pressurizes the arc-extinguishing gas by using both the heating pressurization action and the mechanical compression action to generate a powerful jet.
大電流の遮断の際には、アーク放電が非常に高温であるため、周囲の消弧性ガスが熱せられ、この消弧性ガスの熱膨張や熱パッファ室内への流入により、熱パッファ室は著しく昇圧される。この熱パッファ室の圧力は、アーク放電を消弧させるのに十分な消弧性ガスの吹き付け力を発生させる。 When a large current is interrupted, the arc discharge is very hot, so that the surrounding arc extinguishing gas is heated, and the thermal puffer chamber is heated by the thermal expansion of the arc extinguishing gas and the flow into the thermal puffer chamber. Boosts significantly. The pressure in the heat puffer chamber generates a sufficient arc extinguishing gas blowing force to extinguish the arc discharge.
一方、小電流の遮断の際には、アーク放電による自力昇圧作用は小さいため、この作用による熱パッファ室の圧力上昇は期待できない。このような場合には、直列パッファ型のガス遮断器では、機械パッファ室から熱パッファ室への消弧性ガスの送り込みを併用できるので、小電流遮断のための吹き付け圧力を確保できるのである。 On the other hand, when the small current is interrupted, the self pressure boosting action due to the arc discharge is small, and therefore the pressure increase in the heat puffer chamber due to this action cannot be expected. In such a case, in the serial puffer type gas circuit breaker, since the arc extinguishing gas can be fed from the mechanical puffer chamber to the heat puffer chamber, the blowing pressure for cutting off the small current can be secured.
ここで、事故電流遮断時のように数kAオーダーの大電流アークの場合には、両アーク接触子間距離が十分開いて適切な流路が形成され、かつ蓄圧空間に十分な吹きつけ圧力が蓄圧された後でなければ、電流零点を迎えてもアークが消弧されることはない。 Here, in the case of a large current arc on the order of several kA, such as when an accident current is interrupted, the distance between both arc contacts is sufficiently wide to form an appropriate flow path, and sufficient blowing pressure is applied to the pressure accumulation space. Unless the pressure is accumulated, the arc is not extinguished even when the current zero point is reached.
しかしながら、進み小電流遮断のような数百A以下の小電流アークの場合には、両アーク接触子の開離直後であっても、電流零点を迎えれば簡単にアークが消弧されてしまう。そうすると、電流位相によっては、アークが継続する時間が限りなく0に近くなり、アーク接触子開離直後にアークが消弧し、アーク接触子間の距離が極めて小さい状態で系統からの回復電圧が印加されてしまう。この回復電圧により、アーク接触子間に再点弧を引き起こすと、過電圧が発生する場合がある。再点弧とは、商用周波電圧において電流零点後4分の1周期以上の時間が経過した後に生じる絶縁破壊現象である。 However, in the case of a small current arc of several hundreds A or less, such as an advanced small current interruption, the arc is easily extinguished when the current zero point is reached even immediately after the opening of both arc contacts. . As a result, depending on the current phase, the arc duration will be close to 0 indefinitely, the arc will extinguish immediately after the arc contacts are released, and the recovery voltage from the grid will be reduced with a very small distance between the arc contacts. It will be applied. When the re-ignition is caused between the arc contacts due to the recovery voltage, an overvoltage may occur. Re-ignition is a dielectric breakdown phenomenon that occurs after a period of one quarter or more after the current zero point has elapsed in the commercial frequency voltage.
アーク接触子間の絶縁破壊は、系統機器の信頼性を脅かすため、一般には、ガス遮断器は再点弧を回避するに十分な速やかな絶縁回復特性を要求される。その要求に応えるためには、一般にはアーク接触子先端の電界を緩和するか、もしくは両アーク接触子が開離する時点での速度、すなわち開極速度を向上し、アーク接触子間の速やかな絶縁回復を確保する必要がある。 Since dielectric breakdown between arc contacts threatens the reliability of system equipment, gas circuit breakers are generally required to have rapid insulation recovery characteristics sufficient to avoid re-ignition. In order to meet the demand, generally, the electric field at the tip of the arc contactor is relaxed, or the speed at the time when both arc contacts are separated, that is, the opening speed is improved, and the rapid contact between the arc contacts is improved. It is necessary to ensure insulation recovery.
しかしながら、操作力を増加させることで高速化に対応すると、駆動装置が大型となるか、あるいは機械的強度を上げるため可動接触子部の重量が増加し、さらに駆動エネルギーを増加しなければならないという問題があった。 However, if the speed is increased by increasing the operation force, the drive device becomes large, or the weight of the movable contact portion increases to increase the mechanical strength, and the drive energy must be increased. There was a problem.
そこで、固定されたカム機構を介して駆動装置と可動接触子部を接続し、カムの溝の形に沿って可動接触子部に連結したリンクを駆動させ、開極後の速度を向上させる技術が提案されている(例えば、特許文献3参照)。また、回転溝カムを駆動装置と可動接触子部の間に設置することで、駆動装置側の可動部と可動接触部の移動距離を小さくし、効率的に駆動エネルギーを低減する技術も提案されている(例えば、特許文献4参照)。 Therefore, a technology that connects the drive unit and the movable contact part via a fixed cam mechanism, drives the link connected to the movable contact part along the shape of the cam groove, and improves the speed after opening. Has been proposed (see, for example, Patent Document 3). In addition, by installing a rotating groove cam between the driving device and the movable contact portion, a technique for reducing the driving energy efficiently by reducing the moving distance between the movable portion on the driving device side and the movable contact portion is also proposed. (For example, see Patent Document 4).
開極速度の向上は、投入時の両アーク接触子の接近速度も上昇させる。そうすると、投入時に両アーク接触子が衝突することによる衝撃力は大きくなり、アーク接触子の先端部分の損傷が発生し易くなる。 Increasing the opening speed also increases the approach speed of both arc contacts at the time of charging. If it does so, the impact force by both arc contacts colliding at the time of injection will become large, and it will become easy to generate | occur | produce the damage of the front-end | tip part of an arc contact.
高電界部となるアーク接触子の先端部が損傷すると、表面粗さや形状が変化し、電界がより高い状態となってしまい、絶縁破壊しやすくなるという問題点が生じる。また、電流遮断後に直ちに投入動作を行なう高速閉路責務を果たすと、高温状態となっている両アーク接触子が衝突するため、アーク接触子の先端部の損傷は更に激しくなってしまう。 When the tip of the arc contact that becomes a high electric field portion is damaged, the surface roughness and shape change, and the electric field becomes higher, which causes a problem that dielectric breakdown is likely to occur. Further, if the high-speed closing duty for performing the closing operation immediately after the current interruption is fulfilled, both arc contacts in a high temperature state collide with each other, so that the tip of the arc contact is further damaged.
現在、投入動作における両アーク接触子の衝突に起因した先端部の損傷抑制に関する技術は見受けられない。本実施形態に係るガス遮断器は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、投入動作時の両アーク接触子の衝突による高電界部となる先端部の損傷を低減し、開極速度を増加させることなく良好な遮断性能を有するガス遮断器を提供することを目的とする。 At present, there is no technique for suppressing damage to the tip due to the collision of both arc contacts in the closing operation. The gas circuit breaker according to the present embodiment is made to solve the above-described problems, and reduces damage to the tip portion that becomes a high electric field portion due to collision of both arc contacts during the charging operation, An object of the present invention is to provide a gas circuit breaker having a good breaking performance without increasing the opening speed.
上記の目的を達成するために、本実施形態のガス遮断器は、電流の投入又は遮断を切り替えるガス遮断器であって、消弧性ガスが充填された密閉容器と、前記密閉容器内に対向配置され、電流の投入又は遮断の際に互いに接触又は離反する第1接触子部及び第2接触子部と、を備え、前記第1接触子部又は前記第2接触子部の少なくとも一方は、他方に向く端部に開口を有する固定筒状部と、前記開口から突出し、他方へ向けて接触可能に延びる可動先端部と、前記開口の内縁からなり、前記可動先端部を前記固定筒状部に対して進没方向に摺動可能に支持する摺動部と、を備えること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, a gas circuit breaker according to the present embodiment is a gas circuit breaker that switches on or off of an electric current, and is opposed to a sealed container filled with an arc-extinguishing gas and the sealed container. A first contact portion and a second contact portion that are arranged and contact or separate from each other when current is applied or interrupted, and at least one of the first contact portion or the second contact portion is A fixed cylindrical portion having an opening at an end facing the other, a movable tip portion protruding from the opening and extending so as to be able to come into contact with the other, an inner edge of the opening, and the movable tip portion being the fixed cylindrical portion And a sliding portion that is slidably supported in the advancing and retracting direction.
(概略構成)
以下、図1乃至3を参照しつつ、本実施形態のガス遮断器を説明する。ガス遮断器は、電路を構成する接触子同士を電流の投入及び遮断のために接離させるとともに、電流遮断過程で接触子間に発弧したアーク放電を消弧性ガスの吹き付けにより消弧する。本実施形態のガス遮断器は、いわゆる直列パッファ型であり、機械的圧縮作用と加熱昇圧作用を併用して消弧性ガスをアーク放電に吹き付ける。
(Outline configuration)
Hereinafter, the gas circuit breaker of the present embodiment will be described with reference to FIGS. The gas circuit breaker contacts and separates the contacts that make up the electric circuit for turning on and off the current and extinguishes arc discharge generated between the contacts during the current interruption process by blowing arc-extinguishing gas. . The gas circuit breaker of this embodiment is a so-called series puffer type, and sprays arc-extinguishing gas on arc discharge by using both a mechanical compression action and a heating pressure raising action.
このガス遮断器は、密閉容器(不図示)を有する。密閉容器は、金属や碍子等からなり、接地されている。密閉容器内部には消弧性ガスが充填されている。消弧性ガスは、例えば、六フッ化硫黄ガス(SF6ガス)、空気、二酸化炭素、酸素、窒素、またはそれらの混合ガス、その他の消弧性能及び絶縁性能に優れたガスである。 This gas circuit breaker has an airtight container (not shown). The sealed container is made of metal, insulator or the like and is grounded. The sealed container is filled with an arc extinguishing gas. The arc extinguishing gas is, for example, sulfur hexafluoride gas (SF 6 gas), air, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, or a mixed gas thereof, or other gas excellent in arc extinguishing performance and insulation performance.
接触子は、大別すると対向接触子部10と可動接触子部20に別れ、密閉容器内に相対して収容されている。対向接触子部10と可動接触子部20は、円筒又は円柱を基本形とする複数の部材で構成され、全て共通の中心軸を有する。
The contacts are roughly divided into an opposed
対向接触子部10は、対向アーク接触子11及び対向通電接触子12を有する。可動接触子部20は、可動アーク接触子21及び可動通電接触子22を有する。対向通電接触子12と可動通電接触子22とが相対し、これらの接離により電流の投入及び遮断が切り換えられ、対向アーク接触子11と可動アーク接触子21とが相対し、これらの開離によりアーク放電の発弧を引き受ける。
The
対向接触子部10は密閉容器内で位置が固定され、可動接触子部20は、中心軸に沿って対向接触部10から開離及び接触する方向に移動可能となっている。すなわち、可動接触子部20は、駆動装置(不図示)の操作力によって中心軸に沿って移動する操作ロッド25を備える。操作ロッド25が可動接触子部20を対向接触子部10側へ押し込み、又は対向接触子部10側から引き離すことで、可動接触子部20が対向接触子部10に対して接離する。
The position of the
機械的圧縮作用と加熱昇圧作用を併用した消弧性ガスの吹き付けは、ガス流発生手段により達成される。ガス流発生手段は、操作ロッド25の胴体を囲むように設けられたトーラス形状の熱パッファ室30、同じく機械パッファ室31と、絶縁ノズル23である。熱パッファ室30と機械パッファ室31は、操作ロッド25に沿って直列し、連通している。
The arc-extinguishing gas blowing using both the mechanical compression action and the heating pressurization action is achieved by the gas flow generating means. The gas flow generating means is a torus-shaped
機械パッファ室31は、操作ロッド25の移動に連動して容積可変であり、電流遮断過程で容積が減少し、内部空間の蓄圧に伴って熱パッファ室30に消弧性ガスを供給する。熱パッファ室30は、容積不変であるが、アーク放電の熱エネルギーにより昇圧し、機械パッファ室31から供給された消弧性ガスにより昇圧と相俟って、室外へ消弧性ガスを放出する。絶縁ノズル23は、熱パッファ室30と室外とを繋ぐ連通孔24aとアーク放電が発生する空間とを包囲し、熱パッファ室30から放出された消弧性ガスをアーク放電へ案内する。
The volume of the
(詳細構成)
まず、対向アーク接触子11は、丸みを帯びた先端を有する2重構造の導体である。この対向アーク接触子11は、外殻の固定筒状部11aと内部の可動先端部11bとに分離している。固定筒状部11aは、内部中空の筒であり、可動アーク接触子21に向く端面に開口を有し、密閉容器内に位置が固定されている。密閉容器内には、円盤状の固定支え13が中心軸に対して垂直に固設されており、固定筒状部11aは、この固定支え13の一表面中心から可動アーク接触子21に向かって延びている。
(Detailed configuration)
First, the
可動先端部11bは、丸みを帯びた先端を有する棒状の導体であり、固定筒状部11aの中空部に後端を含む一部が入り込み、先端側は固定筒状部11aの開口から突出している。固定筒状部11aは、開口内縁が摺動部11cとなっており、可動先端部11bは摺動部11cに支持され、軸方向に可動となっている。
The movable
すなわち、摺動部11cは、固定筒状部11aの開口内縁が内側へ膨出することで形成されており、その膨出部分は軸方向に一定の長さに亘り、膨出部分の内径と可動先端部11bの外径とは一致している。また、摺動部11cは、導電性及び弾性を有する材質からなり、可動先端部11bと固定筒状部11aの導通を維持しつつ、可動先端部11bの固定筒状部11aに対する移動を弾性変形により許容する。
That is, the sliding
固定筒状部11aの中空部には弾性体11dが収容されている。弾性体11dは、一端が固定支え13に接続され、他端が可動先端部11bの後端に接続されている。弾性体11dは、例えば圧縮バネであり、投入過程で可動先端部11bが先端側で受ける可動アーク接触子21からの接触衝撃力を吸収する。
An
但し、可動先端部11bの後端側には、固定筒状部11a内部に位置する胴回りに衝撃緩衝材からなるストッパ11eが周面から突出するように設けられ、可動先端部11bの揺動や一定以上の突出を防止している。
However, on the rear end side of the
次に、可動アーク接触子21は、両端が開口した内部中空の円筒形状を有する導体であり、対向アーク接触子11の可動先端部11bと一方の開口を向かい合わせて同一軸上に配置される。可動アーク接触子21の開口縁は内部に膨出し、当該開口縁部分の内径は可動先端部11bの外径と一致する。この可動アーク接触子21は、操作ロッド25に固着しており、操作ロッド25の移動と連動して可動先端部11bに対して接離し、可動先端部11bが可動アーク接触子21の開口に差し込まれることで、可動アーク接触子21と対向アーク接触子11が導通できる状態となる。
Next, the
尚、可動アーク接触子21の先端は円周方向に分割されることで、指状電極として形成されてもよく、その場合、可動アーク接触子21は可撓性を有し、可動アーク接触子21の開口縁の内径は、対向アーク接触子11の外径より若干小さく窄められる。
The tip of the
操作ロッド25は、可動アーク接触子21が固着する先端が開口した内部中空の筒である。後端が駆動装置に接続され、軸方向に押し出され、又は引き込まれる。可動アーク接触子21と操作ロッド25は同径であり、可動アーク接触子21は操作ロッド25の先端開口縁に周縁を合わせて立設している。操作ロッド25の中程には、操作ロッド25の先端側へ尖ったテーパ面25aが立ちはだかるように設けられ、そのテーパ面25a近傍には、操作ロッド25の外部へ通じる連通孔25bが形成されている。連通孔25bは後述するピストン27の背後に形成される。
The
熱パッファ室30及び機械パッファ室31は、シリンダ24、ピストン27、及び隔壁26により構成される。シリンダ24は、一端が有底で他端が開口した筒形状の導体であり、有底部が操作ロッド25の先端と面一になるように、操作ロッド25に連結され、操作ロッド25と共に移動する。詳細には、シリンダ24は、操作ロッド25の外径よりも内径が大きく、操作ロッド25と共通の中心軸を有する。有底部は、円盤状であり、操作ロッド25の先端外周縁からフランジ状に拡がり、有底部に立設する側周壁は、対向接触子部10と反対方向に延びる。
The
ピストン27は、ドーナツ状の平板であり、開口に操作ロッド25が摺動可能に貫通し、外径がシリンダ24の内径と一致し、シリンダ24に嵌め込まれる。このピストン27は、一体的に形成され、対向接触子部10とは反対の方向に延びるピストン支え28によって密閉容器内で位置固定されている。
The
ピストン27の開口周囲には、平板を貫く連通孔27aが穿設されている。この連通孔27aには、浮動の逆止弁27bが取り付けられている。逆止弁27bは、楔形を有し、尖端を機械パッファ室31内部側から連通孔27aに差し込んでいる。この逆止弁27bは、ピストン27とストッパ27cによって存在範囲が規制されている。
A
隔壁26は、外径がシリンダ24の内径と一致したドーナツ状の平板であり、シリンダ24の軸方向中程に中心軸に対して垂直に拡がるように嵌め込まれて固着し、開口には操作ロッド25が摺動可能に貫通している。この隔壁26は、シリンダ24の中空内部を軸方向に直列に並んだ2室に仕切っている。
The
隔壁26には、2室を繋ぐ連通孔26aが穿設されている。この連通孔26aには、浮動の逆止弁26bが取り付けられている。逆止弁26bは、楔形を有し、尖端を熱パッファ室30側から連通孔26aに差し込んでいる。この逆止弁26bは、隔壁26とストッパ26cによって存在範囲が規制されている。
The
このシリンダ24の有底部と隔壁26によって画成された対向アーク接触子部11側の空間が熱パッファ室30であり、隔壁26とピストン27で画成された対向アーク接触子11とは反対側の空間が機械パッファ室31である。シリンダ24の有底部には、可動アーク接触子21の一回り外側にシリンダ24の中空部へ通じる連通孔24aが穿設されており、熱パッファ室30と室外空間とを対向アーク接触子11側で繋いでいる。
A space on the opposite
絶縁ノズル23は、シリンダ24の有底部の対向アーク接触子21側の面に立設されている。この絶縁ノズル23は、熱パッファ室30との連通孔24aを包囲するように立設され、可動アーク接触子21を所定間隔隔てて包み込みながら対向アーク接触子11側へ中心軸に沿って延び、可動アーク接触子21の先端を通過後、内径が対向アーク接触子11の外径よりも若干大きい程度まで窄み、最小内径部分となるスロート部分に至ったところで先端に向けて直線的に拡がる形状となっている。
The insulating
対向通電接触子12と可動通電接触子22は、それぞれ端面が開口した円筒形状を有する導体であり、互いに開口を向かい合わせて同一軸上に配置されている。対向通電接触子12の開口縁は内部に膨出しており、当該開口縁部分の内径と可動通電接触子22の外径は一致している。対向通電接触子12の開口に可動通電接触子22が差し込まれることで、対向通電接触子12の内面と可動通電接触子22の外面とが接触し、電気的に導通できる状態となる。
The opposed energizing
この可動通電接触子22は、端面が開口した円筒形状を有する導体であり、絶縁ノズル23の更に外側に筒壁を配して、シリンダ24の有底部に対向通電接触子12に向かって立設している。また、対向通電接触子12は、対向アーク接触子21の外側に筒壁を配して、固定支え13の一表面に可動通電接触子22に向かって立設している。
The movable energizing
(作用)
(遮断動作)
通電状態では、図3に示すように、固定支え13、対向通電接触子12、可動通電接触子21、シリンダ24が電気的に接続されており、これらの部材が電路の一つとなる。特に図示しないが、密閉容器には2本の導体がそれぞれスペーサによって対向接触子部10側と可動接触子部20側とに固定されている。スペーサは密閉容器と導体とを絶縁するとともに、導体を支持するものである。通電状態において電流は、ブッシング(図示しない)を介してガス遮断器に流れ込み、対向接触子部10側の導体から上記電路となる部材、及び可動接触子部20側の導体とブッシング(図示しない)を介してガス遮断器外部へ流れ出す。
(Function)
(Blocking operation)
In the energized state, as shown in FIG. 3, the fixed
事故電流、進み小電流、リアクトル遮断等の遅れ負荷電流、又は極めて小さな事故電流の遮断を要する場合、操作ロッド25は、図2に示すように、駆動装置の操作力を受けて、対向接触子部10とは反対の方向に中心軸に沿って移動する。そうすると、可動接触子部20が対向接触子部10に対し離れるように中心軸に沿って移動し、対向通電接触子12に対して可動通電接触子22が開離する。
When it is necessary to interrupt an accident current, a small advance current, a delayed load current such as a reactor interruption, or an extremely small accident current, the
また、可動接触子部20の移動によって、操作ロッド25に連結しているシリンダ24は、その有底部が位置固定のピストン27に対して接近するように移動するため、機械パッファ室31の容積減少が発生し、ボイルの法則に従い機械パッファ室31内の消弧性ガスが蓄圧される。このとき、浮動の逆止弁26bは、慣性力により可動接触子部20に追随して移動できず、機械パッファ室31と熱パッファ室30とは連通孔26aにより連通する。そのため、圧縮された消弧性ガスが機械パッファ室31から熱パッファ室30に流入し、熱パッファ室30を昇圧する。
Further, as the
遮断動作が更に進行し、対向アーク接触子11に対して可動アーク接触子21が開離すると、対向アーク接触子11の可動先端部11bと可動アーク接触子21との間にはアーク放電が発弧する。
When the interruption operation further proceeds and the
アーク放電は非常に高温であるため、アーク放電から高温ガスが発生し、またアーク放電に加熱された周囲の消弧性ガスも高温となる。熱パッファ室30は、シリンダ24に固定された隔壁26で画成されるため、機械パッファ室31とは異なり容積不変である。しかし、アーク放電由来の熱エネルギーが熱パッファ室30に取り込まれることにより、ボイル・シャルルの法則に従い、熱パッファ室30内の消弧性ガスは更に昇圧される。
Since arc discharge is very high temperature, high temperature gas is generated from the arc discharge, and the surrounding arc extinguishing gas heated by the arc discharge also becomes high temperature. Unlike the
更に遮断動作が進行し、対向アーク接触子11と可動アーク接触子21間の距離が十分開き、かつ熱パッファ室30が十分蓄圧すると、熱パッファ室30内の消弧性ガスが連通孔24aを通って絶縁ノズル23内に噴出する。噴流となった消弧性ガスは、絶縁ノズル23と可動アーク接触子21との間をガス流路として、アーク放電に向けて案内され、アーク放電に強力に吹き付ける。そして、電流零点を迎えると、アーク放電は強力な消弧性ガスの吹き付けと相俟って消弧に至り、電流遮断が完了する。
When the interruption operation further proceeds, the distance between the
尚、噴出した消弧性ガスは、可動接触子部20側と対向接触子部10側へと排出される。具体的には、固定支え13には、対向アーク接触子11と対向通電接触子12の立設領域以外に開口が形成されており、消弧性ガスは、対向アーク接触子11と対向通電接触子12との間をガス流路として流れ、固定支え13から抜ける。また、消弧性ガスは、両端開口の筒状の可動アーク接触子21、可動アーク接触子21が立設する端面が開口した操作ロッド25の中空内部を通り、途中に設けられたテーパ面25aで操作ロッド25の側壁に連通孔25bに案内されながら、密閉容器へ抜ける。
In addition, the arc-extinguishing gas which ejected is discharged | emitted to the
(投入動作)
次に、投入動作では、図2に示すように、操作ロッド25は、駆動装置の操作力を受けて、対向接触子部10の方向に中心軸に沿って移動する。そうすると、可動接触子部20が対向接触子部10に対し接近し、やがて接触するように中心軸に沿って移動し、対向通電接触子12に対して可動通電接触子22が導通する。
(Loading operation)
Next, in the closing operation, as shown in FIG. 2, the operating
また、可動接触子部20の移動によって、操作ロッド25に連結しているシリンダ24は、その有底部が位置固定のピストン27に対して離れるように移動するため、機械パッファ室31の容積増加が発生し、ボイルの法則に従い機械パッファ室31内の消弧性ガスが密閉容器内に対して負圧となる。このとき、浮動の逆止弁27bは、機械パッファ室31と密閉容器内の圧力差により開き、密閉容器内の消弧性ガスが連通孔27aを通して機械パッファ室31へ流入し、機械パッファ室31と密閉容器内とは同等圧力となる。
Further, as the
この可動接触子部20の移動では、対向アーク接触子11に対する可動アーク接触子21の接触が生じる。対向アーク接触子11と可動アーク接触子21とが接触すると、可動アーク接触子21には対向接触子部10とは反対の方向に衝撃力が加わり、対向アーク接触子11の可動先端部11bには固定筒状部11aに没入する方向に衝撃力が加わる。
In the movement of the
このとき、可動先端部11bは、摺動部11cの弾性変形により固定筒状部11a内に押し込まれ、弾性体11dを蓄勢する。そのため、弾性体11dは対向アーク接触子11と可動アーク接触子21が受ける衝撃力を吸収し、両者に対する衝撃力は大幅に緩和される。
At this time, the
通電状態は接触の時より始まるが、可動接触子部20の移動は予め定められた完全投入位置まで続く。その間、摺動部11cは弾性変形により可動先端部11bの変動を許容し、その変動により弾性体11dは衝撃力を吸収し続ける。そして、完全投入位置に達すると、可動接触子部20の移動は停止する。このとき、図3に示すように、可動先端部11bを固定筒状部11aに没入させる力は解除されるため、弾性体11dの蓄勢力が解放され、可動先端部11bを固定筒状部11aから突出する方向と没入する方向へ揺動させようとする。しかしながら、弾性体11dの伸縮運動を阻止するように、可動先端部11bに設けられた衝撃緩衝材からなるストッパ11eが摺動部11cと係合し、可動先端部11bの揺動を抑制する。
The energized state starts from the time of contact, but the movement of the
(効果)
以上のように、本実施形態のガス遮断器は、対向接触子部10が有する対向アーク接触子11を固定筒状部11aと可動先端部11bにより構成した。固定筒状部11aは、可動接触子部20に向く端部に開口を有し、可動先端部11bは、固定筒状部11aの開口から突出し、可動接触子部20へ向けて接触可能に延びる。そして、固定筒状部11aには、開口の内縁からなり、可動先端部11bを固定筒状部11aに対して進没方向に摺動可能に支持する摺動部11cを設けた。
(effect)
As described above, in the gas circuit breaker according to the present embodiment, the
これにより、投入動作時の可動アーク接触子21および対向アーク接触子11の衝突時の衝撃を緩和することができる。そのため、進み小電流遮断時に高電界部となる両接触子11,21の先端の損傷低減が可能となり、表面粗さや形状変更等の損傷により更に電界が上昇することを抑制できる。従って、進み小電流遮断時に、低い操作力を操作ロッド25に与えても、すなわち開極速度を無理して高めなくとも、速やかな絶縁回復が得られ、良好な進み小電流遮断性能を得ることが可能となる。
Thereby, the impact at the time of the collision of the
尚、固定筒状部11aと可動先端部11bは、可動接触子部20側に設けることもできるし、対向接触子部10と可動接触子部20の両方に設けることもできるし、その他、投入時に接触衝撃力が生じる部材であれば何れにも適用できる。これにより、適用箇所の損傷低減を図ることもできる。
The fixed
また、投入の際に可動先端部11bが受ける接触衝撃力を吸収する弾性体11dを備えるようにした。この弾性体11dは、例えば、固定筒状部11aの中空部に収容され、可動先端部11bは、中空部内で弾性体11dに接続される。可動先端部11bが摺動部11cにより進没可能であれば、可動アーク接触子21および対向アーク接触子11との接触衝突力をある程度緩和することは可能である。但し、この弾性力の存在により、可動先端部11bの衝撃緩和を図りつつ、投入後、可動アーク接触子21および対向アーク接触子11の適切な接触維持を図ることができる。尚、可動先端部11bが受ける接触衝撃力を吸収する弾性体11dは、この態様に限らず、構造上の便宜に合わせて適当な箇所に設けても差し支えない。
Further, an
また、摺動部11cは、導電性を有し、更に少なくとも可動先端部11bとの当接部分に弾性を有するようにした。これにより、可動先端部11bの周りに遊びを設けなくとも可動先端部11bの摺動が容易となり、遊びを設けることによる導通の信頼性低下を防止することができる。但し、摺動部11c以外に可動先端部11bと固定筒状部11aとの導通を確保することができれば、摺動部11cの態様はこれに限られない。例えば、固定筒状部11aの中空部に通電部を設け、この通電部を導電性及び弾性を有する材質とすればよい。
Moreover, the sliding
また、可動先端部11bには、衝撃緩衝材からなり、固定筒状部11aからの所定以上の突出を防止するストッパ11eを更に備えるようにした。これにより、弾性体11dの蓄勢力を解放することによる可動先端部11bの揺動を効果的に抑制することができ、可動先端部11bが揺動することによる可動アーク接触子21や摺動部11cとの擦れ摩耗を回避することが容易となる。但し、このストッパ11eを設ける以外にも、弾性体11dの弾性定数や自由長を調整するようにし、揺動を抑制するようにしてもよい。
In addition, the
(変形例)
本実施形態では、進み小電流遮断に効果的な直列パッファ型のガス遮断器を例に採り説明した。但し、投入時の接触による損耗は直列パッファ型に限らず発生し得るものであり、直列パッファ型のガス遮断器以外にも適用可能である。
(Modification)
In the present embodiment, the serial puffer type gas circuit breaker effective for the advance and small current interruption has been described as an example. However, the wear due to contact at the time of charging is not limited to the series buffer type, and can be applied to other than the serial buffer type gas circuit breaker.
例えば、図4は、機械的圧縮作用により消弧性ガスをアーク放電に吹き付けるガス遮断器であり、シリンダ24の内部には隔壁26はなく、シリンダ24の内部は機械的パッファ室のみとなっている。
For example, FIG. 4 shows a gas circuit breaker that blows arc-extinguishing gas onto arc discharge by mechanical compression. There is no
このガス遮断器であっても、可動接触子部20の移動では、対向アーク接触子11に対する可動アーク接触子21の接触が生じる。対向アーク接触子11と可動アーク接触子21とが接触すると、可動アーク接触子21には対向接触子部10とは反対の方向に衝撃力が加わり、対向アーク接触子11の可動先端部11bには固定筒状部11aに没入する方向に衝撃力が加わる。
Even in this gas circuit breaker, when the
そのため、対向アーク接触子11を固定筒状部11aと可動先端部11bに分離し、固定筒状部11aと可動先端部11bの間は摺動部11cとすることで、衝撃力を大幅に緩和でき、固定筒状部11a内に弾性体11dを設け、またはストッパ11eを配置することもできる。
Therefore, the impact force is greatly reduced by separating the
(その他の実施形態)
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態で開示の構成の全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
(Other embodiments)
In the present specification, an embodiment according to the present invention has been described. However, this embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. Combinations of all or any of the configurations disclosed in the embodiments are also included. The above embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
例えば、本実施形態や変形例のガス遮断器は、対向接触子部10を固定して、可動接触子部20のみ軸方向に移動させるよう構成したが、対向接触子部10に対して可動接触子部20が相対的に移動するように、対向接触子部10も軸方向に移動させ、相対的開極速度を向上させようとするいわゆるデュアルモーション機構にしても良い。
For example, the gas circuit breaker according to this embodiment or the modification is configured to fix the
10 対向接触子部
11 対向アーク接触子
11a 固定筒状部
11b 可動先端部
11c 摺動部
11d 弾性体
11e ストッパ
12 対向通電接触子
13 固定支え
20 可動接触子部
21 可動アーク接触子
22 可動通電接触子
23 絶縁ノズル
24 シリンダ
24a 連通孔
25 操作ロッド
25a テーパ面
25b 連通孔
26 隔壁
26a 連通孔
26b 逆止弁
26c ストッパ
27 ピストン
27a 連通孔
27b 逆止弁
27c ストッパ
28 ピストン支え
30 熱パッファ室
31 機械パッファ室
DESCRIPTION OF
Claims (9)
消弧性ガスが充填された密閉容器と、
前記密閉容器内に対向配置され、投入又は遮断の際に互いに接触又は離反する第1接触子部及び第2接触子部と、
を備え、
前記第1接触子部又は前記第2接触子部の少なくとも一方は、
他方に向く端部に開口を有する固定筒状部と、
前記開口から突出し、他方へ向けて接触可能に延びる可動先端部と、
前記開口の内縁からなり、前記可動先端部を前記固定筒状部に対して進没方向に摺動可能に支持する摺動部と、
を備えること、
を特徴とするガス遮断器。 A gas circuit breaker that switches between current interruption and input,
A sealed container filled with arc-extinguishing gas;
A first contact part and a second contact part, which are arranged opposite to each other in the sealed container and contact or separate from each other at the time of charging or blocking;
With
At least one of the first contact portion or the second contact portion is:
A fixed cylindrical portion having an opening at an end facing the other;
A movable tip projecting from the opening and extending in contact with the other;
A sliding portion that consists of an inner edge of the opening and supports the movable tip portion so as to be slidable in the advancing and retracting direction with respect to the fixed cylindrical portion;
Providing
A gas circuit breaker characterized by
を特徴とする請求項1記載のガス遮断器。 Further comprising an elastic body that absorbs the contact impact force received by the movable tip when being thrown in,
The gas circuit breaker according to claim 1.
前記可動先端部は、前記中空部内で前記弾性体に接続されていること、
を特徴とする請求項2記載のガス遮断器。 The elastic body is accommodated in a hollow portion of the fixed cylindrical portion,
The movable tip is connected to the elastic body in the hollow portion;
The gas circuit breaker according to claim 2.
を特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のガス遮断器。 The sliding portion has conductivity, and further has elasticity at least in a contact portion with the movable tip portion;
The gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 3.
を特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のガス遮断器。 The hollow portion of the fixed cylindrical portion further includes a current-carrying portion that has conductivity and elasticity and is energized with the movable tip portion,
The gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 4.
を特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のガス遮断器。 The movable tip portion is made of an impact buffer material, and further includes a stopper for preventing a predetermined protrusion or more from the fixed cylindrical portion,
The gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 5.
前記第1接触子部と前記第2接触子部との間を通電させる通電接触子と、
前記第1接触子部又は前記第2接触子部の離反の際に発生するアーク放電を引き受けるアーク接触子と、
をそれぞれ備え、
前記固定筒状部、前記可動先端部、及び前記摺動部は、双方又は一方の前記アーク接触子を構成すること、
を特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のガス遮断器。 The first contact portion and the second contact portion are:
An energizing contact for energizing between the first contact portion and the second contact portion;
An arc contact that undertakes an arc discharge generated when the first contact portion or the second contact portion is separated; and
Each with
The fixed cylindrical portion, the movable tip portion, and the sliding portion constitute both or one of the arc contacts;
The gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 6.
前記ガス流発生手段は、
前記アークプラズマの発生空間と直接又は間接的に連通し、前記発生空間の熱ガスを内部に受け入れて加熱昇圧作用により蓄圧される熱パッファ室と、
前記熱パッファ室と連通し、前記第1接触子部及び前記第2接触子部の離反に伴って容積が減少する機械パッファ室と、
を有し、
加熱昇圧作用及び機械的圧縮作用を併用して前記消弧性ガスを前記アークプラズマに対して吹き付けること、
を特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のガス遮断器。 Gas flow generating means for blowing off the arc-extinguishing gas against the arc plasma generated between the first contact and the second contact in the course of current interruption;
The gas flow generating means includes
A thermal puffer chamber that communicates directly or indirectly with the generation space of the arc plasma, receives the hot gas in the generation space inside, and is accumulated by a heating pressure-increasing action;
A mechanical puffer chamber which communicates with the thermal puffer chamber and whose volume decreases with the separation of the first contact portion and the second contact portion;
Have
Blowing the arc-extinguishing gas against the arc plasma in combination with a heating pressurization action and a mechanical compression action;
A gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 7.
前記ガス流発生手段は、
前記アークプラズマの発生空間と直接又は間接的に連通し、前記第1接触子部及び前記第2接触子部の離間に伴って容積が減少する機械パッファ室を有し、
少なくとも機械的圧縮作用により前記消弧性ガスを前記アークプラズマに対して吹き付けること、
を特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載のガス遮断器。 A gas flow generating means for blowing off the arc extinguishing gas against the arc plasma generated between the first contact portion and the second contact portion in the process of current interruption;
The gas flow generating means includes
A mechanical puffer chamber that communicates directly or indirectly with the arc plasma generation space and has a volume that decreases with the separation of the first contact portion and the second contact portion;
Blowing the arc-extinguishing gas against the arc plasma at least by mechanical compression;
A gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 7.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013171979A JP2015041504A (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Gas circuit breaker |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2017076543A (en) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 中国電力株式会社 | Gas breaker |
JP2018045880A (en) * | 2016-09-15 | 2018-03-22 | 富士電機株式会社 | Gas insulated switchgear |
WO2019082464A1 (en) * | 2017-10-25 | 2019-05-02 | 株式会社日立製作所 | Gas circuit breaker |
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2013
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