JP3020536B2 - 遮断器 - Google Patents

遮断器

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JP3020536B2
JP3020536B2 JP2036069A JP3606990A JP3020536B2 JP 3020536 B2 JP3020536 B2 JP 3020536B2 JP 2036069 A JP2036069 A JP 2036069A JP 3606990 A JP3606990 A JP 3606990A JP 3020536 B2 JP3020536 B2 JP 3020536B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、遮断器に係り、さらに詳しくは、発電所よ
り都市部の電力消費地の電力を輸送する送電系統に事故
が発生した場合に、速やかに事故系統を切離すための遮
断器に関する。
〔従来の技術〕
遮断器は、送電路中の事故系統の切離しのために重要
な機器であるが、その遮断性能は、電流を遮断した直後
に電極間に立ち上がる電圧波形により大きな影響を受け
る。例えば、変電所より遠隔な箇所で事故が発生した場
合には、送電線での事故時の電圧降下分の残留電圧が電
流遮断と同時に進行波となって往復反射を引き起こし、
電流遮断直後の遮断にかかる電圧上昇率を非常に大きな
ものにする。極めて短い時間内で、電極間に電圧が作用
すると、電極間にはまだ電子やイオンが残っていて、わ
ずかながら導電性を帯びているので、再び、電極間に電
流が流れ出してアークが発生し、遮断が不可能となるこ
とがある。電極間に発生したアークを良好に消弧させる
ためには、流体のアークへの吹付け力を強めて遮断直後
に、電極間に残る荷電粒子を少なくすることが必要であ
る。これを実現するための遮断器として、特開昭53−11
7751号公報に記載されているように、発生するアークの
熱によって熱せられた流体の吹出しと流体加圧装置から
の加圧流体の吹出しとによってアークを消弧させるもの
と、特開昭56−3924号公報に記載されているように、発
生するアークの熱によって熱せられた流体の吹出しと、
負圧吸引装置によるアークの吸出しとによってアークを
消弧させるものとがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術における前者は、大容量の電流を遮断す
る場合、高圧の流体をアークに吹付けることが必要とな
るために、流体加圧装置の容量が大きくなり、その構造
が大形になる。また、アークの熱を主体に利用するた
め、大容量に適用した場合にはアークへ吹付けられる流
体の温度が高温になり、アーク消弧性能すなわち遮断性
能が良好でない等の問題がある。
また、後者は上述したように、アーク熱を主体に利用
するため、上記の従来技術と同様に大容量化した場合、
遮断性能が良好でない。
一方、近年電力需要の増大に伴い高電圧,大電流の送
電が行われて、遮断器に要求される遮断容量は益々増大
する傾向にある。また、この種の遮断器を組込むガス絶
縁開閉装置、さらには変電所の小型化も要求されてお
り、前述した従来技術のものはこれらの要求を十分に満
たすように配慮されていないのが現状である。
本発明は上述の事柄にもとづいてなされたもので、遮
断性能が良好で、しかも遮断時の操作を低操作力で実現
できる遮断器を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成する本発明の特徴は、消弧性絶縁流体
を充填した密閉容器内に、相対的に接離可能な固定接触
子と可動接触子とを備えた遮断部と、該遮断部における
固定接触子と可動接触子との開離によって生じるアーク
に向かって流体を案内する絶縁ノズルとを備えた遮断器
において、前記アークの熱によって熱せられた流体を貯
溜室と、開離動作開始に遅れて前記貯溜室内の熱流体が
アークに対して吹き付けられるように吸込む吸込み圧力
生成部と、前記吸込み圧力生成部の発生する吸込み圧力
に遅れて圧縮した圧力を発生してアークに対し流体を吹
付けるためのシリンダとピストンを具備した吹付け生成
部とを設けたことにある。
また、消弧性絶縁流体を充填した密閉容器内に、相対
的に接離可能な固定接触子と可動接触子とを備えた遮断
部と、該遮断部における固定接触子と可動接触子との開
離によって生じるアークに向かって流体を案内する絶縁
ノズルとを備えた遮断器において、前記アークの熱によ
って熱せられた流体を貯溜するための貯溜室と、第1の
シリンダに設けた溝を開離動作中の第1のピストンが閉
塞することにより負圧を発生し、開離中期に排気孔によ
り負圧を解除するように構成され、前記貯溜室内の熱流
体がアークに対してふきつけられるように吸込む吸込み
圧力生成部と、開離動作の中期に第2のピストンが第2
のシリンダに設けられた孔を閉塞することにより圧縮さ
れて圧力を発生してアークに対し流体を吹付ける吹付け
生成部とを設けたことにある。
〔作用〕
遮断信号により、可動接触子が固定接触子から開離す
ると、この接触子間にアークが発生する。このアーク熱
により、貯溜室内の流体は高圧に昇圧され、アークに吹
付けられる。また、接触子の開離動作に連動して吸込み
圧力生成部は負圧を発生し、前述した貯溜室内から吹出
す流体を吸込み、アークへの流体吹付け力を高める。さ
らに、接触子の開離動作に連動して吹付け圧力生成部は
流体を圧縮してアークに吹付ける。このように、接触子
間に生じたアークには、3種類の流体流が与えられるた
め、アークを性能良く消弧させることができる。また、
これに伴い、吹付け圧力生成部の容量を小さくすること
ができるので、その操作力を低減し得ると共に、構成を
小形にすることもできる。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の遮断器の一実施例を示すもので、こ
の図において、1は固定接触子、2は可動接触子であ
る。可動接触子2と固定接触子3とは遮断部を構成す
る。固定接触子1は貯溜室3を画成する筒体4に設けら
れている。筒体4は固定側となる導体板5に取付けられ
ている。また筒体4には固定接触子1を覆うように絶縁
ノズル6が取付けられている。絶縁ノズル6には吸込み
圧力発生部を構成するシリンダ7が取付けられている。
可動接触子2には、吸込み圧力発生部を構成するシリン
ダ7内に摺動するピストン8と、吹付け圧力生成部を構
成するシリンダ9と、可動接触子1を移動させるための
操作軸10とが設けられている。操作軸10の他方端は、端
板11を通して駆動機構(図示せず)に連結している。シ
リンダ9の内面と操作軸10との間には吹付け圧力生成部
を構成するピストン12が設けられている。このピストン
12は筒体13によつて端板11に固定されている。吹付け圧
力生成部の流体圧縮室14はシリンダ9とピストン12と操
作軸10とによつて画成される。この流体圧縮室14は、操
作軸10に設けた孔15を通して可動接触子2の中心部に設
けた孔16に連通している。吸込み圧力生成部の負圧室17
は絶縁ノズル6,ピストン8およびシリンダ7によつて画
成されている。この負圧室17はシリンダ7に設けた溝18
によつて当初遮断器内の空間に連通しており、ピストン
8による溝18の閉塞により負圧を生じるように構成さ
れ、さらに、接触子の開離後期において排気孔19により
負圧を解除するように構成されている。20は集電子、21
は絶縁筒である。絶縁筒21内には消弧性絶縁流体が充填
されている。
次に上述した本発明の遮断器の一実施例の動作を第2
図ないし第5図を用いて説明する。第2図は投入状態、
第3図は接触子の開離初期、第4図は開離中期、第5図
は開離後期を示す。
可動接触子2が動作開始して、固定接触子1と開離す
ると、第3図に示すように接触子1,2間にアークAが発
生する。このアークAのエネルギーにより、貯溜室3内
の圧力が上昇する。この貯溜室3間の圧力流体は、可動
接触子2が絶縁ノズル6から抜け出す瞬間からアークA
に向つて吹付けを開始する。アークのエネルギーが十分
大きい場合、すなち大電流遮断時は、この貯溜室3から
の流体の吹付けのみで良いが、小電流遮断時は、アーク
のエネルギーが小さいので、貯溜室3からの流体の吹付
けが弱く、アークを消弧することができない場合があ
る。この時、吸込み圧力生成部のピストン8とシリンダ
7との摺動により、負圧室17内が負圧になり、貯溜室3
内との圧力差を高め、シリンダ7に設けられた排気孔19
をピストン8が通過すると、第4図に示すように前述し
た差圧による流体流G1が発生し、アークを消弧する。
又、この時、負圧室17内は負圧となり、ガス密度が低下
するので、遮断性能に若干の不安定性が残る。そこで、
吹付け圧力生成部を構成するシリンダ9とピストン12と
の摺動により、第5図に示すように吹付け流体G2を可動
接触子2に設けた孔16を通してアークに供給するが、こ
の吹付け流体G2と貯溜室3による流体吹付G3は相対向す
るので、吹付け圧力生成部は開離の初期から中期にかけ
ては流体吹付G2は発生しないように構成されている。こ
れにより、可動接触子2が絶縁ノズル6を抜け出ると、
3種類の流体流をアークに与えるので、アークを性能良
く消弧させることができる。これに伴い吹付け圧力生成
部の容量を小さくすることができるので、その操作力を
低減し得ると共に、構成を小形にすることができる。さ
らに、この実施例によれば、貯溜室3内の容量を大きく
し得るので、低電圧大電流遮断に有効である。
前述した第1図に示す実施例の遮断特性を第6図に示
す。この第6図中、縦軸60は圧力とストロークを、縦軸
61は電流を示し、横軸62は時間を示す。曲線63は遮断ス
トローク、曲線64は遮断電流、曲線65は貯溜室3内の圧
力特性、曲線66は負圧室17内の圧力特性、曲線67は流体
圧縮室14内の圧力特性、曲線68は曲線65,66,67の合計圧
力特性を示し、点69は接触子開離点を示す。この特性か
ら明らかなように、流体圧縮室14の圧力特性67のピーク
点はストーローク63の後半に生じており、貯溜室3内の
圧力特性65のピーク値と時間的にずれている。また、負
圧室17の圧力特性66のピーク値はストローク63の中間で
その負圧が最大となつている。これにより、遮断電流64
に依存して高くなる貯溜室3内の圧力と流体圧縮室14の
圧力と負圧室17の圧力との合成圧力特性68は方形波、す
なわち圧力の高い部分の多い圧力上昇波形となり、遮断
に必要な流体流を得るための圧力差が十分長い時間得ら
れることが分かる。通常、遮断器は0.5サイクルのアー
ク時間幅を持たなければならないが、本発明によれば、
容易にこれを得ることができる。これにより、アークを
性能よく消弧することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、開離によって生
じるアークに、3種類の流体流を時間的な遅れを与えて
吹付けることができるので、0.5サイクルにわたってア
ークを性能良く消弧させることができる。また、操作力
に関与する吹付け圧力生成部の容積を小さくし得るの
で、低操作力の遮断器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の遮断器の一実施例を示す断面図、第2
図ないし第5図はそれぞれ第1図に示す実施例の動作状
態を示す説明図、第6図は第1図に示す実施例の遮断特
性図である。 1……固定接触子、2……可動接触子、3……貯溜室、
6……絶縁ノズル、14……吹付け圧力生成部の流体圧縮
室、17……吸込み圧力生成部の負圧室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 春雄 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 椿 徹 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株 式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 筑紫 正範 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−12527(JP,A) 特開 昭59−60931(JP,A) 特開 平2−44625(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】消弧性絶縁流体を充填した密閉容器内に、
    相対的に接離可能な固定接触子と可動接触子とを備えた
    遮断部と、該遮断部における固定接触子と可動接触子と
    の開離によって生じるアークに向かって流体を案内する
    絶縁ノズルとを備えた遮断器において、前記アークの熱
    によって熱せられた流体を貯溜室と、開離動作開始に遅
    れて前記貯溜室内の熱流体がアークに対して吹き付けら
    れるように吸込む吸込み圧力生成部と、前記吸込み圧力
    生成部の発生する吸込み圧力に遅れて圧縮した圧力を発
    生してアークに対し流体を吹付けるためのシリンダとピ
    ストンを具備した吹付け生成部とを設けたことを特徴と
    する遮断器。
  2. 【請求項2】消弧性絶縁流体を充填した密閉容器内に、
    相対的に接離可能な固定接触子と可動接触子とを備えた
    遮断部と、該遮断部における固定接触子と可動接触子と
    の開離によって生じるアークに向かって流体を案内する
    絶縁ノズルとを備えた遮断器において、前記アークの熱
    によって熱せられた流体を貯溜するための貯溜室と、第
    1のシリンダに設けた溝を開離動作中の第1のピストン
    が閉塞することにより負圧を発生し、開離中期に排気孔
    により負圧を解除するように構成され、前記貯溜室内の
    熱流体がアークに対して吹付けられるように吸込む吸込
    み圧力生成部と、開離動作の中期に第2のピストンが第
    2のシリンダに設けられた孔を閉塞することにより圧縮
    されて圧力を発生してアークに対し流体を吹付ける吹付
    け生成部とを設けたことを特徴とする遮断器。
  3. 【請求項3】請求項1又は2に記載の遮断器において、
    前記固定接触子側に前貯溜室を、前記可動接触子側に前
    記吸込み圧力生成部及び吹付け圧力生成部を設けたこと
    を特徴とする遮断器。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の遮断器において、前記貯
    溜室はその一方端に絶縁ノズルを備え、この絶縁ノズル
    近傍の貯溜室内に固定接触子を設けたことを特徴とする
    遮断器。
  5. 【請求項5】請求項4に記載の遮断器において、前記吸
    込み圧力生成部は前記吹付け圧力生成部の外周に設けた
    ことを特徴とする遮断器。
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JPS5960931A (ja) * 1982-09-30 1984-04-07 株式会社東芝 開閉器
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