JP2708158B2 - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電力系統の変電所或いは開閉所に用いられ
るガス遮断器に係り、特に、第１、第２可動電極を対向
配置して成るパッファ形ガス遮断器において、その絶縁
信頼性を高めるための技術に関する。 （従来の技術） 送電系統の大容量化に伴い、変電所や開閉所に用いら
れる遮断器の遮断容量が増大し、且つ高い信頼性が要求
されている。遮断器の信頼性を高めるためには、部品数
を少なくし、構造を簡略化することが重要である。その
ため、遮断器の１点当たりの遮断容量を増加させること
で、遮断器の遮断点数の減少が計られている。従来の一
般的パッファ形ガス遮断器において、遮断性能を高める
ためには、パッファ室のガス圧力を高めることが必要で
ある。 例えば、現在550KV系統では、遮断電流が63KAのもの
まで実用化されている。この550KV−63KA級の遮断器
は、４点切で構成されているが、遮断器の信頼性を向上
させるためには、遮断点数を少なくし、部品点数を少な
くすることが重要である。このためには、１遮断点当た
りの遮断容量を向上させ、550KV−63KAを２点切或い
は、１点切化することが必要である。 このような遮断容量の向上を達成するために、従来16
8KV以上の送電電圧系統に用いられてきたものは、アー
クにガスを吹付け消弧する、いわゆるパッファ形ガス遮
断器である。このパッファ形ガス遮断器は、遮断部の構
造が簡単な上に、封入されたSF₆ガスにより優れた絶縁
・消弧性能を有するものである。また、変電所の機器全
体をSF₆ガスで絶縁する密封形ガス絶縁開閉所において
は、遮断器と他の機器との絶縁協調が可能であり、機器
の配置の点からも効率が良いので、特に良く使用されて
いる。 第４図及び第５図に従来から用いられているパッファ
形ガス遮断器の構造を示す。まず、第４図において、ガ
スタンク１内には固定電極２と可動電極３とが対向して
設けられ、これら固定電極２と可動電極３の外側を包囲
するように絶縁筒４が設けられている。固定電極２と可
動電極３には、それぞれ導体5,6が接続され、さらに可
動電極３には、その駆動装置７が連結されている。な
お、可動電極３は、ガスタンク１に対して支持絶縁筒10
を介して取付けられている。 次に、このようなパッファ形ガス遮断器の消弧室の詳
細を説明する。第５図において、固定電極２は、中心の
固定アーク接触子８と、その外側に設けられた円筒状の
固定通電電極９を備え、中空に構成されている。一方、
可動電極３は、ガスタンク１側に固定されたパッファピ
ストン11と、このパッファピストン11を挿入するパッフ
ァシリンダ12と、このパッファシリンダ12を前記駆動装
置７と連結するためにパッファピストン11の内部に挿入
された操作ロッド13とを備えている。さらに、パッファ
シリンダ12の先端部には、固定アーク電極８に接触する
可動アーク電極14と、それを取囲む絶縁ノズル15とが設
けられている。 このように構成された従来のパッファ形ガス遮断器に
おいては、操作ロッド13が駆動装置７によって往復運動
すると、可動電極３はこれに対向する固定電極２との間
で開閉動作を行い、電流を遮断する。 ここで、第５図は、遮断動作中の状態を示しており、
この状態に成ると、固定アーク電極８と可動アーク電極
14との間にアーク16が発生する。そして、遮断動作によ
りパッファシリンダ12が左右方向へ移動し、パッファシ
リンダ12とパッファピストン11によって形成されるパッ
ファ室17内で消弧性ガスが圧縮されると、この消弧性ガ
ス流が絶縁ノズル15により制御され、アーク16に吹付け
られ、これを消弧する。 ところで、以上のようなパッファ形ガス遮断器におい
て消弧性能を向上させるためには、開極速度を速くする
必要があるが、上述の構成にて開極速度を速くするため
には、駆動装置７の駆動力を大きくしなければならず、
機器全体が大型化し、コスト高になる。これに対し、駆
動装置７の駆動力を変えることなく、前記固定電極２を
可動電極３の移動方向と反対方向に移動させることによ
り、相対的な開極速度を速くする方式のパッファ形ガス
遮断器が存在している。 第６図は、可動電極（以下、第１可動電極と称する）
３に対向配置した第２可動電極23を第１可動電極３の移
動方向と反対方向に移動する方式のパッファ形ガス遮断
器を示している。なお、同図は投入状態を示している。 この図において、パッファシリンダ12の外周には、パ
ッファシリンダ12と一定の間隔を保持し、複数本の絶縁
ロッド29が配置されている。絶縁ロッド29は、その駆動
装置側の端部にて操作ロッド13との間に設けられたリン
ク装置18を介して、操作ロッド13と連結されている。リ
ンク装置18は、リンク18aの両端にそれぞれ回動自在に
連結された第１、第２の連結棒18b,18c及びリンク18aを
支持するリンク支持部18dより構成されている。リンク1
8aは、所定のリンク比に設定されたリンク支持部18dの
支点18eを軸にして、リンク支持部18dに対して回動自在
に支持されている。また、第１、第２の各連結棒18d、1
8cは、それぞれの一端にて、操作ロッド13と絶縁ロッド
29に回動自在に連結されている。なお、リンク支持部18
dは、図示していない容器に絶縁固定した絶縁筒19に固
定されている。 一方、絶縁ロッド29の駆動装置と反対側の端部には、
これと同軸に通電円筒20が取付けられており、この通電
円筒20上を、駆動装置と反対側に支持固定した通電用導
体21の通電部21aが摺動自在に動作するように成ってい
る。この通電円筒20の駆動装置側軸線上には、第２可動
アーク電極22が設けられ、第１可動電極３と開閉動作を
行う第２可動電極23を構成している。なお、第６図の投
入状態において、可動アーク電極（以下、第１可動アー
ク電極と称する）14と第２可動アーク電極22とは接触状
態にある。 以上のように構成した従来のパッファ形ガス遮断器に
おいて、まず、第６図の投入状態にて、図示しない駆動
装置を操作すると、操作ロッド13が所定の速度で駆動装
置方向（図中右方向）に駆動され、その先端に固定され
た第１可動電極３が右方向に移動し、第２可動電極23と
の間で遮断動作がなされる。一方、この操作ロッド13の
動作に伴って、操作ロッド13に連結された第１連結棒18
bにも同方向へ力が加わり、その力が第１連結棒18bと連
結しているリンク18aの一端を図中右方向へ移動させる
ように加わる。この場合、リンク18aの支点18eが固定さ
れているため、リンク18aの一端に加わる前記の力は、
リンク18aの支点18eを軸として図中反時計方向に回転さ
せるモーメント力となり、リンク18aが同方向に回動す
る。すると、リンク18aの他端は、図中左方向に回転す
るため、同部に連結している第２連結棒18cが左方向へ
移動し、これに連結した絶縁ロッド29が左方向へ移動す
る。従って、絶縁ロッド29に固定した第２可動電極23が
左方向へ移動して、第１可動電極３から開離し、第７図
に示すような開極状態に移行する。即ち、操作ロッド13
の動作に従って、第１可動電極３及び第２可動電極23の
両方がそれぞれ遮断動作方向に移動するものである。 また、遮断動作は、操作ロッド13を上述のような遮断
動作と逆方向に駆動することで同様に行われる。即ち、
第７図の遮断完了状態において、操作ロッド13を所定の
速度で左方向へ駆動すると、これに固定された第１可動
電極３が第２可動電極23との接触方向である左方向へ移
動する一方、第１連結棒18bを介してリンク18aが時計方
向に回転する。これにより、第２連結棒18cが右方向に
移動し、絶縁ロッド29及び第２可動電極23が第１可動電
極３との接触方向である右方向へ移動する。 ところで、上述のような対向電極を動作させる高電圧
パッファ形ガス遮断器において、第２可動電極23は、中
央の第２可動アーク電極22とその外周に設けられた第２
可動シールドから構成され、さらに、通電用導体21の周
囲には、第２可動シールドよりも外側に対向シールドが
設けられる。このようなパッファ形ガス遮断器を開閉動
作させる際には、第２可動電極23と絶縁ロッド29との取
付け部分の金具が、投入状態から遮断状態に至るまでの
間に前記対向シールドの先端よりも突出するか、先端に
近い位置になることがある。この場合、その取付け部分
の電界強度が高くなり、絶縁ロッド29の絶縁破壊を生じ
てしまう。 この問題を防止するためには、絶縁ロッドと第２可動
電極との取付けを第２可動シールドの先端よりも駆動装
置と反対側にて行い、同部の金具が対向シールド先端か
ら突出しないようにする必要がある。しかしながら、こ
のような改良を第６図及び第７図に示したパッファ形ガ
ス遮断器に施すと、第２可動電極23の全長が長くなり、
消弧室が長くなり、機器全体が大型化してしまう。 （発明が解決しようとする問題点） 上記のように、対向配置された第１、第２の可動電極
を駆動する方式の従来のパッファ形ガス遮断器において
は、第２可動電極を駆動する絶縁ロッドに絶縁破壊を生
ずる問題があった。 本発明は、このような従来技術の欠点を解消するため
になされたものであり、その目的は、第２可動電極と絶
縁ロッドとの取付け位置を対向シールド先端よりも駆動
装置と反対側の方向とすることにより、この取付け部分
の電界強度を緩和し、絶縁ロッドの絶縁破壊を確実に防
止すると共に、第２可動電極の全長の短縮化を計り、信
頼性が高く、且つ機器の小型化を果し得るような優れた
パッファ形ガス遮断器を提供することである。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために、消弧性ガスを充
填した容器内に、接離自在な第１、第２可動電極が対向
して配置され、第１可動電極は駆動装置に連結した操作
ロッドの一端に、パッファシリンダと共に固定され、第
２可動電極は駆動装置と反対方向から支持固定された通
電用導体の先端のフランジに設けられた通電部と接触状
態とされ、前記操作ロッドの駆動装置側には、駆動力の
方向を逆転させるリンク装置が連結され、このリンク装
置と第２可動電極とが、複数の絶縁ロッドを介して連結
され、前記パッファシリンダとこのパッファシリンダ内
を摺動自在のパッファピストンとにより、パッファシリ
ンダ内の消弧性ガスを圧縮し、この圧縮ガスを前記パッ
ファシリンダに固着された絶縁ノズルより高速ガス流と
して噴出して、前記対向する可動電極間に発生するアー
クに吹き付け消弧するパッファ形ガス遮断器において、
前記第２可動電極と絶縁ロッドとの取付け部が、通電用
導体の通電部よりも駆動装置に対して反対方向に配置さ
れ、この前記第２可動電極が、中央の第２可動アーク電
極とその周囲でかつ前記絶縁ロッドより内周側で前記通
電導体の通電部が外面を摺動するように配置されて前記
第２可動アーク電極と共に移動する第２可動シールドと
を有し、前記通電用導体のフランジに貫通孔を設け、こ
の貫通孔に前記絶縁ロッドが挿通するように配置され、
前記絶縁ロッドより外周側に、前記通電導体側に固定さ
れその先端が開極状態では動作軸方向において前記第２
可動シールドの先端とほぼ同じ位置となる対向シールド
を配置することを特徴とするパッファ形ガス遮断器を提
供する。 （作用） 以上のような構成を有する本発明においては、第２可
動電極と絶縁ロッドとの連結部が対向シールド内に収納
される形となり、遮断時においては、さらに対向シール
ド内の奥に挿入される形となるため、充分シールド効果
が得られる。従って、この取付け部分の電界強度が緩和
される。また、対向シールドを絶縁ロッドの外周側に配
置するとともに通電導体側に固定することにより、開極
動作によって対向シールドと第２可動シールドの先端の
位置関係を移動させることが可能となり、開極初期にお
ける絶縁ロッドの最大電界を絶縁ロッドの沿面方向以外
の方向とすることができ、絶縁ロッドの沿面電界を小さ
くすることが可能となる。よって絶縁ロッドの絶縁破壊
が確実に防止される。 また、第２可動電極を、絶縁ロッドとの取付け部分よ
りも駆動装置側に配置し、同部を摺動部として通電用導
体と接触させるため、第２可動電極の全体の長さは、投
入状態と遮断状態との移動ストロークだけあれば充分で
あり、これ以上の長さは必要ないため、消弧室を小型化
できる。 （実施例） 以上説明したような本発明によるパッファ形ガス遮断
器の一実施例を第１図乃至第３図を参照して具体的に説
明する。なお、第６図及び第７図に示した従来のパッフ
ァ形ガス遮断器と同一部材については同一符号を付して
説明する。 ＊実施例の構成＊ 本実施例において、第１可動電極３は、絶縁ノズル15
の内外に第１可動アーク電極14と可動通電接触子26とを
有している。第２可動電極23は、第１アーク電極14に接
離する第２可動アーク電極22と、可動通電接触子26に接
離する第２可動シールド24とを有している。第２可動シ
ールド24の駆動装置と反対側の外周には、フランジ30が
取付けられており、このフランジ30に絶縁ロッド29が取
付けられている。フランジ30の内側には、リブ31が延設
され、このリブ31の駆動装置側に第２可動アーク電極22
が取付けられている。即ち、フランジ30及びリブ31と絶
縁ロッド29との取付け金具は、第２アーク電極22及び第
２可動シールド24から成る第２可動電極22本体に対し、
駆動装置と反対側に取付けられている。 一方、駆動装置と反対方向から支持固定された通電用
導体21本体の先端には、フランジ28が設けられ、このフ
ランジ28の内縁に通電部21aが設けられている。この通
電部21aは、円筒状の第２可動シールド24の外面を摺動
するように配置されている。また、通電用導体21のフラ
ンジ28には、絶縁ロッド29の配設位置に対応して貫通孔
28aが設けられており、ここに、第３図に示すように絶
縁ロッド29が挿入されている。 さらに、第２可動電極23のフランジ30と通電用導体21
のフランジ28の外径寸法はほぼ同径とされ、この外周に
は、一定の間隔を持って対向シールド27が配設されてい
る。この対向シールド27は、通電用導体21を覆う寸法と
され、その内側に設けたリブにて、通電用導体21のフラ
ンジ28の外周に固定され、通電用導体21と一体に第２可
動電極に対し相対的に移動するようになっている。ま
た、対向シールド27は、開極状態において、その先端
が、第２可動シールド24の先端と動作軸上のほぼ同位置
なるように配置されている。 ＊実施例の作用＊ 以上のような構成を有する本実施例の作用は次の通り
である。 まず、第１図に示すような投入状態において、遮断指
令を受け、開極動作が開始すると、操作ロッド13が図示
していない駆動装置の方向（図中右側）に移動する。こ
の結果、操作ロッド13に固定された第１可動電極３が図
中右側に移動し、操作ロッド13に対しリンク装置18、絶
縁ロッド29を介して連結された第２可動電極23が図中左
側に移動するため、第２図に示すように、第１、第２可
動アーク電極14,22間にアークが発生する。 一方、操作ロッド13が動作すると、操作ロッド13に取
付けられたパッファシリンダ12が操作ロッド13と同一方
向に移動し、パッファシリンダ12とパッファピストン11
との間に形成されたパッファ室17内のガスが圧縮され始
める。この結果、パッファ室17内のガス圧力が上昇し、
絶縁ノズル15と第１可動アーク電極14で囲まれた空間を
通って、第１、第２可動アーク電極14,22間に生じたア
ークに高速流のガスを吹付けてこれを遮断する。 ところで、以上のように、遮断動作において、第２可
動電極23が左方向に移動した場合、従来では、絶縁ロッ
ド29と第２可動電極23との取付け部が対向シールド27の
先端よりも駆動装置側に突出する問題があったが、本実
施例においては、この取付け部が第２可動電極23本体の
左側にあり、対向シールド27内の定位置に常時収納され
る形となるため、同部が充分にシールドされている。こ
こで、投入状態から遮断動作が始まり、遮断が完了する
までは、絶縁ロッド29と第２可動電極23との取付け部分
はさらに対向シールド27内に入っていくため、一層シー
ルド効果が上昇する。加えて、開極動作によって第２可
動シールド24と対向シールド27の先端の位置関係が移動
するので、電極間が近いため対向する電極の影響で絶縁
ロッド29の沿面方向の電界が大きくなり易い開極初期に
おいては、絶縁ロッド29の最大電界を沿面方向以外の方
向とすることが可能となり、絶縁ロッド29の沿面電界
を、対向シールド27と第２可動シールド24とによって制
御できるため、絶縁ロッド29の沿面電界の絶縁破壊を防
止できる。 一方、第２可動シールド24を通電用導体21の通電部21
aとの摺動面として兼用している本実施例においては、
この摺動面（通電円筒20）を第２可動アーク電極22の反
対側に設けていた従来技術に比べ、第２可動電極23全体
の長さを大幅に短縮化できるため、消弧室の小型化に貢
献できる。また、このように第２可動電極23の長さが短
縮され、同部のスペースが縮小される結果、第１、第２
可動アーク電極14,22間に生じたアークによって発生す
る熱ガスを、第２可動電極23側に滞留させることなく、
早く排出できるため、遮断性能を向上できる利点もあ
る。 加えて、通電用導体21の通電部21aで第２可動シール
ド24を押えているため、遮断動作中における第２可動電
極23の振動を少なくできる長所もある。 ＊他の実施例＊ なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、第２可動電極と絶縁ロッドとの取付け部が、通電用
導体通電部よりも駆動装置に対して反対方向に配置され
る限りにおいて、通電用導体や第１、第２可動電極の構
成は適宜選択可能である。また、絶縁ロッドと第２可動
電極との取付け構成も適宜選択可能である。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明においては、第２可動電
極と絶縁ロッドとの取付け部の配置構成の改良及び対向
シールドの改良により、同部に起因して従来問題となっ
ていた絶縁ロッドの絶縁破壊を確実に防止し、第２可動
電極の寸法の短縮化を果し、信頼性が高く、しかも機器
の小型化に貢献し得るような優れたパッファ形ガス遮断
器を提供できる。特に、シールドが可動に構成されて且
つ可動アーク電極との相対的な位置関係が変化しないた
め、常に効果的な電界緩和がなされる。さらに第２可動
シールドの外周に、その先端が開極状態では動作軸方向
において前記第２可動シールドの先端とほぼ同位置とな
るように対向シールドを配置することにより、第２可動
アーク電極先端の電界強度を常に対向シールド、第２可
動シールドに対して強くさせることが可能となり、電界
協調を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図乃至第３図は本発明のパッファ形ガス遮断器の一
実施例を示す断面図であり、第１図は投入状態、第２図
は開極途中、第３図は第２図のＡ−Ａ矢視断面図であ
る。 第４図は従来のパッファ形ガス遮断器の概要を示す断面
図、第５図は第４図のパッファ形ガス遮断器の消弧室を
示す断面図、第６図及び第７図は第１、第２可動電極を
対向配置して成る従来のパッファ形ガス遮断器を示す断
面図であり、第６図は投入状態、第７図は遮断状態を示
している。 １……ガスタンク、２……固定電極、３……第１可動電
極（可動電極）、４……絶縁筒、5,6……導体、７……
駆動装置、８……固定アーク電極、９……固定通電電
極、10……支持絶縁筒、11……パッファピストン、12…
…パッファシリンダ、13……操作ロッド、14……第１可
動アーク電極（可動アーク電極、15……絶縁ノズル、16
……アーク、17……パッファ室、18……リンク装置、19
……絶縁筒、20……通電円筒、21……通電用導体、21a
……通電部、22……第２可動アーク電極、23……第２可
動電極、24……第２可動シールド、26……可動通電接触
子、27……対向シールド、28……通電用導体のフラン
ジ、30……第２可動電極のフランジ、31……リブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 久利 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株式会社東芝浜川崎工場内 (56)参考文献 特開 昭51−89157（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−258818（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−31920（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−5225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−139072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−224230（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．消弧性ガスを充填した容器内に、接離自在な第１、
   第２可動電極が対向して配置され、第１可動電極は駆動
   装置に連結した操作ロッドの一端に、パッファシリンダ
   と共に固定され、第２可動電極は駆動装置と反対方向か
   ら支持固定された通電用導体の先端のフランジに設けら
   れた通電部と接触状態とされ、前記操作ロッドの駆動装
   置側には、駆動力の方向を逆転させるリンク装置が連結
   され、このリンク装置と第２可動電極とが、複数の絶縁
   ロッドを介して連結され、前記パッファシリンダとこの
   パッファシリンダ内を摺動自在のパッファピストンとに
   より、パッファシリンダ内の消弧性ガスを圧縮し、この
   圧縮ガスを前記パッファシリンダに固着された絶縁ノズ
   ルより高速ガス流として噴出して、前記対向する可動電
   極間に発生するアークに吹き付け消弧するパッファ形ガ
   ス遮断器において、前記第２可動電極と絶縁ロッドとの
   取付け部が、通電用導体の通電部よりも駆動装置に対し
   て反対方向に配置され、この前記第２可動電極が、中央
   の第２可動アーク電極とその周囲でかつ前記絶縁ロッド
   より内周側で前記通電導体の通電部が外面を摺動するよ
   うに配置されて前記第２可動アーク電極と共に移動する
   第２可動シールドとを有し、前記通電用導体のフランジ
   に貫通孔を設け、この貫通孔に前記絶縁ロッドが挿通す
   るように配置され、前記絶縁ロッドより外周側に、前記
   通電導体側に固定されその先端が開極状態では動作軸方
   向において前記第２可動シールドの先端とほぼ同じ位置
   となる対向シールドを配置することを特徴とするパッフ
   ァ形ガス遮断器。