JP2016225226A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

【課題】遮断性能を向上したパッファ形ガス遮断器を提供する。
【解決手段】消弧性絶縁ガスの充填容器（２）の中に、接離可能な操作機構側の主接触子（１１）及び操作機構と反対側の主接触子（１２）と、接離可能な操作機構側のアーク接触子（１３）と操作機構と反対側のアーク接触子（１４）を配置している。操作機構側のアーク接触子（１３）は絶縁ノズル（１６）で包囲され、絶縁ノズル（１６）を固定するシリンダ（２１）とピストン（２２）と中空ロッド（１７）に包囲されたパッファ室（２８）を備える。中空ロッド（１７）の周囲にピストン保持部材（２５）を配置し、かつ、ピストン保持部材（２５）を操作機構側の導体（４）に固定する。ピストン保持部材（２５）にシリンダ（２１）の内周面を摺動するピストン（２２）を備え、ピストン保持部材（２５）とピストン（２２）の間にばね（２６）を配置する。
【選択図】図２

Description

本発明はパッファ形ガス遮断器に係り、特に、機械的な圧縮作用を利用した遮断器に関するものである。

ガス遮断器では、シリンダとピストンによって構成されるパッファ室の体積を、シリンダを動作させることで機械的に変化させる機械パッファ方式が知られている。機械的な体積変化によってパッファ室内のガス圧力を高めることで、遮断性能を向上することが可能である。また、機械的な体積変化について、シリンダだけではなく、ピストンを動作させることでパッファ室の体積ないしは圧力の変化を制御することもできる。

特許文献１には、遮断動作初期の段階ではパッファ室の体積を変化させずにガス圧力を低く抑制し、ガスによる反力を少なくすることでストローク速度を速くすることが可能なガス遮断器が提案されている。

特開昭６１−６１３２１号公報

特許文献１に記載された、ピストンをばねによって動作させることで、遮断動作初期のストローク速度を高速化するガス遮断器では、遮断動作の後期に到達するまでパッファ室の体積が縮小しきらないため、遮断動作の中ほどで電流が零点に到達してアークが消滅し、極間に電圧が生じる段階で、パッファ室内にガスが残留していて、パッファ室内のガスを全てアーク部に吹きつけられない。

また、このピストンを一定の位置に固定していた場合、遮断動作の中ほどでパッファ室の体積を十分に縮小させて、より多くのガスをアーク部に吹きつけられるが、この場合は遮断動作の後期に固定されたピストンにシリンダが高速で衝突して、両者のいずれか、あるいはピストン、シリンダと固定されているその他の部品が破損する恐れがある。

本発明はこれらの問題を解決するためのものである。すなわち、本発明の目的は安全な構造で高い遮断性能を得ることである。

本発明のガス遮断器は、消弧性の絶縁ガスを充填する容器内に、接離可能な一対の主接触子と一対のアーク接触子を有し、前記アーク接触子の一方を包囲する絶縁ノズルを設け、前記絶縁ノズルに円筒状のシリンダを接続し、前記シリンダ内に操作機構からの駆動力を遮断部に伝える中空ロッドを接続し、前記シリンダと同軸状に設けられ前記シリンダが摺動する導体を有するガス遮断器であって、前記中空ロッドの周囲にピストン保持部材を配置し、前記ピストン保持部材は前記導体に固定し、前記ピストン保持部材に前記シリンダの内周面を摺動するピストンを備え、前記ピストン保持部材と前記ピストンの間にばねを有することを特徴とする、ガス遮断器。

本発明のガス遮断器によれば、パッファ室を電流が零点に到達する前に十分に縮小させることで、遮断動作前の段階でパッファ室内に含まれていた絶縁ガスをより多くアーク部に吹きつけることができるため、より一層遮断性能を向上させることができる。

本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器を示す概略断面図である。 図１のパッファ形ガス遮断器の遮断動作前の状態を示す概略断面図である。 図２中のIII−III断面を矢印方向から見た場合の概略断面図である。 図２中のIV−IV断面を矢印方向から見た場合の概略断面図である。 図２中の溝３１及びピストン固定ネジ３２を拡大した概略断面図である。 図５中のVI−VI断面を矢印方向から見た場合の概略断面図である。 本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器において、電流零点における絶縁ガスの流れを図示した概略断面図である。 本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器において、遮断動作後の状態を示した概略断面図である。 従来形のガス遮断器の遮断部の概略断面図である。 本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器において、遮断動作前の状態を示した概略断面図である。 図１０中のストッパー３３、ストッパー軸３４、ストッパーばね３５、ストッパー止め３６を拡大した概略断面図である。 図１０中のレバー３７、レバー軸３８、レバーばね３９、レバー止め４０を拡大した概略断面図である。 本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器における、アーク発生時の状態を示した概略断面図である。 本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器において、電流零点における状態を図示した概略断面図である。 本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器において、電流遮断後かつ遮断動作完了前の状態を示した概略断面図である。 本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器において、遮断動作後の状態を示した概略断面図である。 本発明の一実施例であるパッファ形ガス遮断器において、投入動作中の状態を示した概略断面図である。

以下、図面を用いて本発明のパッファ形ガス遮断器の実施例を説明する。本発明のパッファ形ガス遮断器は実施例に示した構造に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の形状並びに構成を適宜変更して実施することができる。なお、実施例では単駆動、機械パッファ方式のガス遮断器を例に挙げて説明するが、本発明は双駆動方式あるいは熱パッファ方式もしくはその両方を適用したガス遮断器にも適用することが可能である。

図１、図２に示すように、消弧性を有する絶縁ガスの充填容器２の中に、接離可能な操作機構側の主接触子１１及び操作機構と反対側の主接触子１２と、接離可能な操作機構側のアーク接触子１３と操作機構と反対側のアーク接触子１４を配置している。

操作機構側のアーク接触子１３と操作機構と反対側のアーク接触子１４は絶縁ノズル１６で包囲され、この絶縁ノズル１６はシリンダ２１の先端部に固定されている。シリンダ２１は先端の外面が操作機構側の主接触子１１となっており、このシリンダ２１内に配置されている中空ロッド１７の先端に操作機構側のアーク接触子１３が固定されている。中空ロッド１７は絶縁ロッド３を介して操作機構１と機械的に接続されており、操作機構１からの駆動力により、絶縁ロッド３、中空ロッド１７、シリンダ２１、操作機構側の主接触子１１、操作機構側のアーク接触子１３、絶縁ノズル１６が紙面左右方向に動作する。

図２に示すように操作機構側のアーク接触子１３の外面はカバー１５で覆われていて、絶縁ノズル１６の内面とカバー１５の外面の間にガス流路１８を形成している。

パッファ室２８はピストン２２とシリンダ２１によって区画された空間である。ピストン２２は、ピストン台座２５に保持され、ピストン２２とピストン台座２５の間にピストンばね２６が設けられる。ピストン台座２５の形状はピストンを保持できるものであれば特に限定されない。本実施例では、ピストン台座２５に凹部を設け、その凹部にピストンばね２６を挟んでピストン２２を摺動可能に配置しているが、同様の動きを実現できればこの構成に限定されない。

ピストン台座２５は、操作機構側の導体４に固定され、中空ロッド１７の外側に周状に配置される。中空ロッド１７は遮断動作に応じてピストン台座２５の内周側を軸方向に摺動自在である。操作機構１によって操作機構側の主接触子１１、操作機構側のアーク接触子１３およびシリンダ２１が遮断動作した際に、パッファ室２８はシリンダ２１と摺動するピストン２２によって機械的に圧縮され、内部の絶縁ガスの圧力を上昇させる。

ピストンばね２６は１個のばねもしくは複数のばねによって構成される。１個のばねで構成される場合は、図３に示すように、ばねをピストン台座２５と同軸上に配置する。一方、複数のばねで構成する場合は図４に示すような構成となる。図４は一例として３個のばねを等間隔で配置した構成を示している。すなわち、各々のばねが遮断部中心を軸として回転対照となるように配置される。

また、ピストンばね２６の初期圧縮荷重はシリンダ２１とピストン２２の間に働く摩擦力や、パッファ室２８内に生じる圧力よりも大きくなるように設定される。これにより、ピストン２２がシリンダ２１内を移動してパッファ室が圧縮される。同時に、操作機構１の駆動力よりは小さく設定される。これにより、ピストン２２が、操作機構１の駆動力により駆動されるシリンダ２１に押されてピストンばね２６が圧縮される。

図５、６に示すように、ピストン２２はピストン台座２５に対して、ピストン台座２５に設けられた溝３１の中を、ピストン２２に固定されたピストン固定ネジ３２が動作できる範囲内で移動する。このとき、ピストンばね２６が最も長く伸びた状態であっても、自然長以上の長さにはならず、ピストン２２がピストンばね２６から常に紙面左側方向への力を受けるように、ピストンばね２６の長さ、及び／又は、溝３１の形状が定められる。

次に、上記した構成のパッファ形ガス遮断器の電流遮断時の動作を説明する。操作機構１により中空ロッド１７が駆動されると、カバー１５で覆われた操作機構側のアーク接触子１３、絶縁ノズル１６、シリンダ２１等が紙面右側に向かって変位し、開極状態となる。このとき、図６に示すように操作機構側のアーク接触子１３と操作機構と反対側のアーク接触子１４の間に形成されるアーク空間１９にアークが発生する。

この後、図７に示すように、シリンダ２１とピストン２２の摩擦力や機械パッファ室２８内で上昇するガス圧力よりも強いピストンばね２６に支持されて現在位置を保持するピストン２２と、シリンダ２１が接近するに従って、パッファ室２８内の絶縁ガスがガス流路１８を通って絶縁ノズル１６の先端のアークに向かってに吹き付けられ、アーク空間内のアークが消弧される。

このとき、ピストンばね２６の長さ、強さは操作機構側の主接触子１１、アーク接触子１３、シリンダ２１の動作特性に応じて変更される。また、本発明を適用したガス遮断器において設定された最長の電流遮断可能アーク時間で、アーク部１９に十分な絶縁ガスを吹き付けることが可能な構造にするのが望ましい。

シリンダ２１とピストン２２が接触した後は、両者が接触したまま操作機構１の操作力によってピストンばね２６を縮めながら、図８に示す遮断動作完了の状態に移行する。

従来のパッファ遮断器では図９に示すように、シリンダ２１と、操作機構側の導体４に固定された固定ピストン２７が衝突することによる部品の破損を防ぐために、遮断動作完了の状態でもシリンダ２１と固定ピストン３７の間にギャップ２４が残るように設計する必要があるため、電流零点においてもパッファ室２８の中に残留ガス２３が残留する。

それに対して、上記したパッファ形ガス遮断器のように構成すると、従来技術におけるギャップ２４が不要となるので、電流零点までのパッファ室２８の圧縮量を従来のパッファ遮断器よりも多くすることができる。これにより、従来よりも多量の絶縁ガスをアークに吹き付けることで、遮断性能を向上させることができる。

次に、本発明の別の実施例であるパッファ形ガス遮断器を、図１０、１１、１２を用いて説明する。図１０、１１、１２では上記した実施例と同一箇所には同符号を付し、その詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点のみ説明する。

実施例２と実施例１の相違は主に以下の点である。実施例１では、図２から図７に示す遮断動作において、ピストン２２を動かすことができない。一方、実施例２では、以下に述べるストッパー３３及びレバー３７を設けることで、遮断動作中に、ピストン２２をピストンばね２６の付勢により動かすことが可能となる。つまり、図１３に示す遮断動作で、アークが生じたタイミングを狙って、ストッパー３３を解除することでピストンばね２６を解放し、ピストン２２を紙面左側に向けて動作させることができる。これにより、熱パッファ室２８の容積を一気に縮小することで、消弧性能を向上させることが可能となる。

図１０、１１、１２に示すパッファ形ガス遮断器では、遮断動作前の状態においてピストン２２およびピストンばね２６を遮断動作完了の状態と同じ位置にストッパー３３で固定してある。ストッパー３３は、ピストン台座２５に設けられたストッパー軸３４と、ストッパー３３を押すストッパーばね３５と、ピストン台座２５に設けられたストッパー止め３６に拘束されて動作する。

また、中空ロッド１７にはレバー３７が中空ロッド１７に設けられたレバー軸３８と、レバー３７を押すレバーばね３９と、中空ロッド１７に設けられているレバー止め４０に拘束されて動作する。

遮断動作の際は、図１３に示すようにレバー３７とストッパー３３が接触したところで、レバー止め４０に拘束されたレバー３７は回転せず、ストッパー３３のみがストッパーばね３５を縮めつつ回転するため、ストッパー３３を解除してピストン２２を動作させることができる。

また、投入動作の途中でレバー３７とストッパー３３が接触した際は、図１７にあるようにストッパー止め３６によって拘束されたストッパー３３が回転しないためにレバー３７がレバーばね３９を縮めつつ回転する。そのため、投入動作はピストン２２のストッパー３３を解除せずに完了する。よって、遮断動作の場合のみにピストンを動作させることが可能である。

次に、上記した構成のパッファ形ガス遮断器の電流遮断時の動作を説明する。操作機構１により中空ロッド１７が駆動されると、カバー１５で覆われた操作機構側のアーク接触子１３、絶縁ノズル１６、シリンダ２１等が紙面右に向かって変位し、開極状態となる。このとき、図１３に示すように操作機構側のアーク接触子１３と操作機構と反対側のアーク接触子１４の間に形成されるアーク空間１９にアークが発生する。

この後、図１３に示すように中空ロッドに従って紙面右に向かって変位するレバー３７がストッパー３３と接触したところで、前述したように、レバー３７は回転せずに、ストッパー３３のみが回転して、ピストン２２とピストンばね２６の固定が解除される。

その後、図１４に示すようにピストン２２がばね２６のバネ力によって紙面左方向に動作することで右方向に動作するシリンダ２１との相対速度が、シリンダ２１のみが動作する場合よりも速くなる。このため、パッファ室２８内の絶縁ガスの圧力もより高くなり、遮断性能が向上する。

なお、このときのピストンばね２６の強さ、自然長や、レバー３７とストッパー３３の位置は、シリンダ２１のストローク曲線に応じて変更される。望ましくは、本発明を適用したパッファ遮断器に設定される最長の電流遮断可能アーク時間においても、電流遮断に十分なパッファ圧力が得られる構造にする。

シリンダ２１とピストン２２が接触した後は、図１５に示すように、両者が接触したまま操作機構１の操作力によってピストンばね２６を縮めつつ動作し、図１６に示すように、遮断動作完了の状態に到達すると同時に、ピストン２２とピストンばね２６の動作が遮断動作開始前と同じ位置で固定される。

なお、投入動作の際は、図１７に示すようにストッパー３３とレバー３７が接触したところで、前述したように、ストッパー３３は回転せずに、レバー３７が回転することで、ピストン２２とピストンばね２６の固定が解除されないまま投入動作が完了する。

１・・・操作機構、２・・・充填容器、３・・・絶縁ロッド、４・・・操作機構側の導体、５・・・操作機構と反対側の導体、１１・・・操作機構側の主接触子、１２・・・操作機構と反対側の主接触子、１３・・・操作機構側のアーク接触子、１４・・・操作機構と反対側のアーク接触子、１５・・・カバー、１６・・・絶縁ノズル、１７・・・中空ロッド、１８・・・ガス流路、１９・・・アーク空間、２１・・・シリンダ、２２・・・ピストン、２３・・・残留ガス、２４・・・ギャップ、２５・・・ピストン台座、２６・・・ピストンばね、２７・・・固定ピストン、２８・・・パッファ室、３１・・・溝、３２・・・ピストン固定ネジ、３３・・・ストッパー、３４・・・ストッパー軸、３５・・・ストッパーばね、３６・・・ストッパー止め、３７・・・レバー、３８・・・レバー軸、３９・・・レバーばね、４０・・・レバー止め

Claims (5)

1. 消弧性の絶縁ガスを充填する容器内に、接離可能な一対の主接触子と一対のアーク接触子を有し、前記アーク接触子の一方を包囲する絶縁ノズルを設け、前記絶縁ノズルに円筒状のシリンダを接続し、前記シリンダ内に操作機構からの駆動力を遮断部に伝える中空ロッドを接続し、前記シリンダと同軸状に設けられ前記シリンダが摺動する導体を有するガス遮断器であって、
   前記中空ロッドの周囲にピストン保持部材を配置し、前記ピストン保持部材は前記導体に固定し、前記ピストン保持部材に前記シリンダの内周面を摺動するピストンを備え、前記ピストン保持部材と前記ピストンの間にばねを有することを特徴とする、ガス遮断器。
2. 請求項１において、前記ピストン保持部材は凹部を有し、前記凹部に前記ピストンを保持することを特徴とする、ガス遮断器。
3. 請求項２において、前記ピストン保持部材は、前記ピストンの可動域を規制する係止部を有することを特徴とする、ガス遮断器。
4. 請求項１において、前記ばねが圧縮された状態で前記ピストンを特定の位置に固定するストッパーを前記ピストン保持部材に有し、
   前記ストッパーを解除して、前記ピストンと前記ばねの固定状態を解放する機構を前記中空ロッドに有することを特徴とする、ガス遮断器。
5. 請求項４において、投入動作の際には前記解放する機構を機能させずに投入動作を完了させることを特徴とする、ガス遮断器。

Images