JP2015220094A - Opening/closing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電力系統の電路を開閉する例えば断路器や遮断器などの開閉装置に係るもので、特に開閉器の接点構造の改良に関するものである。 The present invention relates to a switchgear such as a disconnector or a circuit breaker that opens and closes an electric circuit of an electric power system, and particularly relates to improvement of a contact point structure of the switch.
従来のバッファ形ガス遮断器であって、消弧性ガスで充填されたタンク内に、軸状導体の固定アーク接点と、この固定アーク接点の軸方向に移動可能なアーク接点を、中空導体の内腔に出し入れされることによって固定アーク接点と接離する可動アーク接点とが配置され、固定アーク接点と可動アーク接点との開離間隙に生ずるアークが圧縮ガスで吹き消されるものにおいて、固定アーク接点の可動アーク接点側がらせん状に形成された技術が示されている(例えば特許文献1)。
また、摺動型接点電子部品であって、絶縁基板の表面に摺動子が摺接する導体部を形成し、この導体部の表面と摺動子軌跡上の絶縁基板表面とを同一表面上に位置させ、導体部の摺接端部と絶縁基板との間に、摺動子の接触部より幅の小さい空隙部を設けた技術が示されている(例えば特許文献2)。
In a conventional buffer type gas circuit breaker, a fixed arc contact of an axial conductor and an arc contact movable in the axial direction of the fixed arc contact are placed in a tank filled with an arc extinguishing gas. A movable arc contact that contacts and separates from the fixed arc contact by being put in and out of the lumen is arranged, and the arc generated in the opening gap between the fixed arc contact and the movable arc contact is blown out by the compressed gas. A technique in which the movable arc contact side of the contact is formed in a spiral shape is disclosed (for example, Patent Document 1).
Further, the contact type electronic component is a sliding contact electronic component in which a conductor portion is formed on the surface of the insulating substrate so that the slider is in sliding contact, and the surface of the conductor portion and the insulating substrate surface on the locus of the slider are on the same surface. A technique is disclosed in which a gap is formed between the sliding contact end portion of the conductor portion and the insulating substrate, which is narrower than the contact portion of the slider (for example, Patent Document 2).
しかしながら上記特許文献1に示された遮断器では、可動接点の駆動方向に対して水平方向に配置された場合、接点間の摩擦による摩耗やアークによる溶損によって、接点から金属粒子が発生し、その金属粒子が絶縁部材上に飛散する。接点間に金属粒子が存在した場合、金属粒子によって再発弧するため、結果的にアーク時間が増大する。このアーク時間の増大に伴い接点損傷が大きくなるので、大量発生した金属粒子によって開極不良を引き起こすという問題点がある。また、上記特許文献2のような接点構造では、電子部品の接点の小電流領域に適用されるものであり、電力系統のような大電流領域に用いると、アークによって大量の金属粒子が発生し、そのため固定接点と絶縁部材の間に空隙部の容量以上に金属粒子が発生した場合に、絶縁部材上に金属粒子が飛散し、上記特許文献1と同様にアーク時間の増大に伴い開極不良を引き起こすという問題点がある。
However, in the circuit breaker shown in
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、接点の摩耗やアークによって発生した金属粒子が絶縁部上に飛散しない構成を有するので、絶縁部と接点の間で確実に電気的に区切ることができ、アーク時間の増大を防止可能とし、このためアークによる損傷を抑制し開極不良が生じない開閉装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and has a configuration in which metal particles generated by contact wear and arcing are not scattered on the insulating portion, so that the electric power can be reliably transferred between the insulating portion and the contact. An object of the present invention is to provide a switchgear that can be divided in an automatic manner and that can prevent an increase in arc time, thereby suppressing damage caused by the arc and causing no poor opening.
第1の発明は、円筒状に形成された固定接点の内部を、軸方向に移動する可動接点を備えた開閉装置において、可動接点には固定接点に接触するフィンガコンタクトが設けられており、固定接点の外周に設けられた絶縁部には、固定接点の端部を覆うように、可動接点が貫通する貫通穴を有する絶縁冠部が形成されているとともに、貫通穴の内径がフィンガコンタクトの外径より小さいものである。 According to a first aspect of the present invention, in the switchgear having a movable contact that moves in the axial direction inside a cylindrical fixed contact, the movable contact is provided with a finger contact that contacts the fixed contact. The insulating portion provided on the outer periphery of the contact is formed with an insulating crown portion having a through hole through which the movable contact passes so as to cover the end of the fixed contact, and the inner diameter of the through hole is outside the finger contact. It is smaller than the diameter.
また、第2の発明は、円筒状に形成された固定接点の内部を、軸方向に移動する可動接点を備えた開閉装置において、可動接点の先端部には円板状の先付絶縁部が設けられており、固定接点の端部にはフィンガコンタクトが設けられ、先付絶縁部の外径がフィンガコンタクトの内径より大きいものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a switchgear having a movable contact that moves in an axial direction inside a fixed contact formed in a cylindrical shape. A finger contact is provided at the end of the fixed contact, and the outer diameter of the leading insulating portion is larger than the inner diameter of the finger contact.
第1の発明に係る開閉装置によれば、可動接点と固定接点との摩耗やアークによる溶損によって、接点から発生する金属粒子が絶縁冠部への進入を防ぎ、絶縁冠部と固定接点との間で電気的に確実に区切ることが可能となり、アーク時間の増大を防ぐことで、アークによる損傷を抑制し、開極不良を生じないという効果がある。 According to the switchgear according to the first aspect of the present invention, the metal particles generated from the contact are prevented from entering the insulating crown due to wear of the movable contact and the fixed contact or melting damage caused by the arc. It is possible to reliably electrically separate the gaps between the two, and by preventing an increase in the arc time, there is an effect that the damage due to the arc can be suppressed and the opening failure does not occur.
また第2の発明による開閉装置によれば、先付絶縁部と固定接点との接触面上への金属粒子の侵入を防ぎ、上記第1の発明と同様の効果を奏する。 Further, according to the switchgear according to the second invention, the metal particles are prevented from entering the contact surface between the leading insulating portion and the fixed contact, and the same effect as the first invention can be obtained.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図に基づいて説明する。図1は開閉装置20の閉極状態を示す要部概念断面図であり、この開閉装置20は図示省略した絶縁性ガスが封入されたタンク内に設置されている。図1において、可動接点1の先端部分には後述の図3に示す円筒形状のフィンガコンタクト1aが形成されている。この可動接点1は図示省略した駆動装置によって図1の軸方向(左右方向)に移動可能であり、前記フィンガコンタクト1aは円筒状に形成された固定接点2の内径DSに接して摺動する。図3に示すようにこの固定接点2の端部2aの内径側には所定の隅部曲率Rあるいは所定の面とりが施されて、端部2aと絶縁冠部3aとの間に隅部Sが形成されている。尚この図1に示す閉極状態では、フィンガコンタクト1aの外径DFと前記固定接点2の内径DSは等しい。固定接点2の外周部には絶縁性材料で形成された絶縁部3が設けられているとともに、前記固定接点2の端部2aを覆うように絶縁冠部3aが形成されている。この絶縁冠部3aは所定の長さL2を有し、かつ内径D3の貫通穴3cを有している。また、所定の長さL1を有するフィンガコンタクト1aが設けられた可動接点1は可動接点外径D4を有しており、前記絶縁冠部3aの内径D3>可動接点外径D4である。
次に可動接点1のフィンガコンタクト1aを図に基づいて説明する。図2はフィンガコンタクト1aの1例であり、円筒形状に形成された金属性のフィンガコンタクト1aは、円周上に複数のスリット1bが設けてある。また、フィンガコンタクト1aは外径DFを有するとともに、内径D5を有し、この内径D5部分はフィンガコンタクト1aの端面から、所定の長さL3を有している。このため図3に示すように可動接点1が移動して開極状態となる場合、絶縁冠部3aの貫通穴3cの内径D3にフィンガコンタクト1aの外径DFが接して内径D5側に撓み変形を行う。逆に可動接点1を固定接点2の内径DS側に挿入した場合、フィンガコンタクト1aの弾性力によって固定接点2の内径DSに接圧が加わることになる。尚、可動接点1の材質とフィンガコンタクト1aとは同一の金属材を用いて形成してもよく、異なる材質であってもよい。また、固定接点2の端部2aと基底部2bも同一金属材または異なる材質であってもよい。すなわちアークが発生する部分と通電部分とは各々異なる金属材を用いてもよく、同一の金属材を用いてもよい。また、絶縁部3や絶縁冠部3aの材質としては、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、アクリル酸エステル共重合体、脂肪族炭化水素樹脂、ポリビニルアルコール、ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、イソプレン樹脂、エチレンプロピレンゴム、エチレンビニルアセテート共重合体、ポリアミド樹脂などの任意の1種または複数を組み合わせたものが適している。以上のような材質を絶縁部3や絶縁冠部3aに用いると、開閉装置20が動作時に発生するアークが接触することで、絶縁部3や絶縁冠部3aの表面が蒸発し分解ガスが発生する(この現象をアブレーションと称す)。絶縁部3、絶縁冠部3aが気化するとき気化潜熱によってアークを冷却することができるので、アークは消弧されやすくなるという効果がある。このようにアブレーションに優れた材質を用いると遮断性能を向上させることが可能となる。尚、図1に示した開閉装置20は、例えば3相交流の場合、同様の構成を備えたものが相数に応じて必要数、相互に所定の間隔をあけて並設される。
Next, the
次に、開閉装置20の動作について図1、図3を参照して説明する。図1に示す閉極状態では、可動接点1と固定接点2が接合しており、この状態で通電がなされる。続いて外部からの開極指令信号により動作する図示省略した駆動装置により、可動接点1が図1の左方に移動して開極し始める。図3は可動接点1が移動し、絶縁冠部3aに達すると、絶縁冠部3aの貫通穴3cの内径D3はフィンガコンタクト1aの外径DFより小さいため、フィンガコンタクト1aが撓んで絶縁冠部3aを通過する。図3に示すように固定接点2の端部2aとフィンガコンタクト1aとの接触が離れた開極状態では通電状態がオフとなる。この実施の形態1では、固定接点2の外部を囲む絶縁部3と端部2aを覆うように絶縁冠部3aを設けているので、アークや摩耗によって発生する金属粒子4がフィンガコンタクト1aと絶縁冠部3aとの接触面上への侵入を防ぐとともに、固定接点2の内径DS>絶縁冠部3aの内径D3、ならびに固定接点2の隅部曲率Rによって形成される固定接点2の端部2aと絶縁冠部3aとの隅部Sに金属粒子4が溜まる。以上のことにより小型で電気的な遮断を確実に行うことが可能な開閉装置となり、アーク時間の増大化を防止し、アークによる損傷を抑制し開極不良を生じないという効果がある。
Next, the operation of the opening /
実施の形態2.
次に実施の形態2による開閉装置20を説明する。図4(a)は前述した実施の形態1と同様に開閉装置20の閉極状態を示す要部概念断面図である。この実施の形態2では可動接点1の先端部1cに先付絶縁部3bが設けてあり、また固定接点2の端部2aに長さL1を有するフィンガコンタクト2cが設けてある。先付絶縁部3bは長さL3を有するとともに外径D6を有する。ここでフィンガコンタクト2cは実施の形態1で述べた図2に示す構造と相似の形状を備えているが、別の形状として、図6に示すフィンガコンタクト2dを用いることもできる。図6に示すフィンガコンタクト2dは、円筒形状に形成され、円周方向に複数の溝を有した支持板10に、板形状に形成された金属製の板状接点11が、支持板10の溝に夫々配置され、板状接点11の外面Aを囲うように図示省略したコイルバネが配置される。このフィンガコンタクト2dを実施の形態2の上記固定接点2に使用した場合、板状接点11の内面Bに可動接点1または先付絶縁部3bが接触することで、板状接点11の先端が内面Bから外面A方向へ変形する。そして、変形したことによる弾性力によって、可動接点1または先付絶縁部3bに接圧が加わることになる。
Next, the opening /
次に、動作について図4、図5を参照して説明する。図4(a)の閉極状態では、可動接点1と固定接点2が結合しており通電する。続いて、外部からの開極指令信号によって可動接点1が開極し始める。図5は開離状態の開閉装置20の断面図である。可動接点1が開極し始め、先付絶縁部3bに差し掛かることで、先付絶縁部3bの外径D6はフィンガコンタクト2cの内径D7よりも大きいため、先付絶縁部3bが取っ掛かりとなり、フィンガコンタクト2cが撓むことで開離する。可動接点1の先端部1cには、可動接点1の外径D4よりも大きな外径D6を有する先付絶縁部3bが配置されているため、アークや摩耗によって発生する金属粒子4が、可動接点1と先付絶縁部3bとの接合部分の隅部Sに溜まり、よって、先付絶縁部3bと可動接点1の間で電気的に確実に区切ることができ、アーク時間の増大を防ぐことで、アークによる損傷を抑制し開極不良が生じない。尚図4(b)に他の実施例として可動接点1の先端部1cに段付部1dを設けた例を示す。この段付部1dによって先付絶縁部3bとの間に隅部Sが形成されて、上記と同様の効果を奏する。
Next, the operation will be described with reference to FIGS. In the closed state of FIG. 4A, the
実施の形態3.
次に実施の形態3を説明する。図7は開極状態の開閉装置20の断面図であり、固定接点2の端部2aと絶縁部3の絶縁冠部3aとの間に空隙部5が設けられており、その他の構成は実施の形態1で示した図1と同様である。このような構成の開閉装置20では、アークや摩耗によって発生した金属粒子4が空隙部5に入り込み、絶縁冠部3aとフィンガコンタクト1aとの接触面に金属粒子4の侵入を防止する。よってアーク時間の増大を防ぎ、アークによる損傷を抑制し、開極不良を生じない効果を奏する。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment will be described. FIG. 7 is a sectional view of the opening /
実施の形態4.
実施の形態4を図8に示す。この実施の形態4による絶縁部3には前述した実施の形態3で示した空隙部5に該当する絶縁部3の円周上の複数箇所に排気口6を設けたものであり、その他は実施の形態3と同様である。尚、排気口6の数や円周方向の設置位置は特に限定されるものではなく、一か所以上で、金属粒子4が蓄積しやすい箇所に配置されれば良く、複数の排気口6を線対称に配置する必要もない。このように構成された実施の形態4では、金属粒子4がアークや摩耗によって空隙部5に入り込んだ金属粒子4は排気口6によって除去されるので、アーク時間の増大を防ぎ、アークによる損傷を抑制し、開極不良が生じない。
A fourth embodiment is shown in FIG. The insulating part 3 according to the fourth embodiment is provided with
実施の形態5.
図9は実施の形態5の開極状態の開閉装置20を示す断面図である。この実施の形態5は、絶縁冠部3aに、永久磁石7が埋め込まれたものであり、固定接点2および可動接点1に磁界が加わるように配置している。その他の構成は実施の形態1、3、4と同様である。尚、永久磁石7は軸方向、すなわち可動接点1の移動方向に沿ってN極、S極、またはS極、N極となる向きに配置されている。また、永久磁石7は、絶縁冠部3aの中に一体的に埋め込まれていても良いし、あるいは別体に構成し、組立時に上記絶縁冠部3aの中に組み込むようにしても良い。永久磁石7の形状は、円柱形状やリング形状でも良いし、円柱形状のものを円周上に配置しても良い。このように構成された実施の形態5においては、アークは、永久磁石7による磁界により円周方向の力を受けて回転運動をする。すなわち、アークが回動するため、固定接点2および可動接点1の温度上昇抑制および強制対流の冷却効果によって遮断性能が向上する。同時に、アークは可動接点1の開極方向の磁界に沿うように伸長する特性があり、アークは永久磁石7に引き寄せられる。永久磁石7のまわりが上記絶縁部3、絶縁冠部3aによって覆われ、保護されているため、永久磁石7によって引き寄せられたアークは絶縁部3、絶縁冠部3aに接触することで分解ガスが発生し、この分解ガス発生時の気化潜熱によってアークが冷却されるため、遮断性能を向上できるという効果がある。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 9 is a sectional view showing the opening /
尚、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.
1 可動接点、1a フィンガコンタクト、1c 先端部、1d 空隙部、
2 固定接点、2a 端部、2c フィンガコンタクト、3 絶縁部、3a 絶縁冠部、4 金属粒子、5 空隙部、6 排気口、S 隅部、R 隅部曲率、20 開閉装置。
1 movable contact, 1a finger contact, 1c tip, 1d gap,
2 fixed contact, 2a end, 2c finger contact, 3 insulation, 3a insulation crown, 4 metal particles, 5 gap, 6 exhaust, S corner, R corner curvature, 20 switchgear.
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CN112349536A (en) * | 2020-10-31 | 2021-02-09 | 贵州电网有限责任公司 | Gas blowing arc-extinguishing device of gas circuit breaker |
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