JP3400081B2 - ガス遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば送電系統に用
いられるガス遮断器に係り、特に高電圧化が進んだ送電
系統において投入及び遮断直後に発生する急峻な過電圧
を緩和させるため、主遮断部と並列に抵抗を挿入した抵
抗付きのガス遮断器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電力需要は、今後も依然として増加する
傾向にあり、これに伴い送電系統の高電圧化が進んでい
る。そして、高電圧の送電系統において用いられる遮断
器には、投入及び遮断直後に発生する急峻な過電圧を緩
和させるため、主遮断部と並列に接続された抵抗が設け
られている。特に、１０００ｋＶ級のＵＨＶ送電に用い
られるガス遮断器（ＧＣＢ）は、抵抗付き遮断器として
知られ、優れた遮断能力を有するものの開発が必要とさ
れている。

【０００３】このような抵抗付きのガス遮断器の一例
を、図面にしたがって以下に説明する。すなわち、図６
に示すように、遮断器の外形を構成する消弧室３０は円
筒形状で、その内部にガスが封入され密封されている。
消弧室３０の長手方向の両端には、送電系統との接続用
の端子である接続端子２６が設けられている。消弧室３
０内における二つの接続端子２６の間には、抵抗体装置
３３を介して主遮断部３１と抵抗遮断部３２が並列に接
続されている。主遮断部３１は、電流遮断用の接点を二
つ有し、両接点は消弧室３０の長手方向に直列に接続さ
れている。なお、図示はしないが、主遮断部３１の二つ
の接点の間には、駆動機構によって駆動される可動接触
子が設けられている。この可動接触子は、移動により回
線を接続する接続位置と回線を遮断する乖離位置との間
を移動可能な構成となっている。また、抵抗遮断部３２
も接点を二つ有し、両接点は消弧室３０の長手方向に直
列に接続されている。

【０００４】抵抗体装置３３は、その内部に抵抗体素子
を有している。この抵抗体素子は、投入・遮断兼用のも
のであるため、高電圧に耐え得る必要があり、要求され
る熱容量も大きい。このため、抵抗体素子は複数が並列
に接続された抵抗体素子列によって構成され、この素子
列を接続端子２６と抵抗遮断部３２との間に直列に接続
する必要がある。そして、抵抗体素子を消弧室３０内に
おいてどのように配置するかは、絶縁強度上、消弧室３
０の径を決める重要な要素である。通常、図７に示すよ
うに、抵抗体素子２５は断面が円形であり、消弧室３０
の円形断面に沿って環状に配列され、複数個がまとまっ
て上部抵抗体素子列２５ａおよび下部抵抗体素子列２５
ｂを構成している。消弧室３０の断面から見て、上半分
に半円状に配列された抵抗体素子２５が、上部抵抗体素
子列２５ａ、下半分に半円状に配列された抵抗体素子２
５が、下部抵抗体素子列２５ｂを構成している。

【０００５】以上のような上部抵抗体素子列２５ａおよ
び下部抵抗体素子列２５ｂは、接続端子２６と抵抗遮断
部３２との間に直列に接続されている。ただし、消弧室
３０内のスペース効率を良くするために、上部抵抗体素
子列２５ａおよび下部抵抗体素子列２５ｂは平行に配置
され、以下のような「折り返し部」が形成されている。
すなわち、上部抵抗体素子列２５ａの一端は抵抗遮断部
３２の一端に接続されている。上部抵抗体素子列２５ａ
の他端は、円環状の金属板３５の一端に接続されてい
る。この金属板３５の他端は、上部抵抗体素子列２５ａ
と平行に配置された下部抵抗体素子列２５ｂの一端に接
続されている。金属板３５は、その中央の繰り抜き部分
によって接続端子２６と非接触となるように構成されて
いる。そして、下部抵抗体素子列２５ｂの他端は、金属
板３４を介して接続端子２６に接続されている。さら
に、金属板３４には主遮断部３２の一端が接続されてい
る。このように、金属板３４、上部抵抗体素子列２５
ａ、金属板３５および下部抵抗体素子列２５ｂによって
構成される部分を、「折り返し部」と呼ぶ。このような
構成にすると、主遮断部３１の接点が開いているとき
は、接続端子２６からの電流は「折り返し部」を介して
抵抗遮断部３２に流れる。

【０００６】以上のような構成を有する抵抗付きのガス
遮断器の一例においては、回線の遮断および投入は、以
下のようにおこなわれる。まず、回線が接続状態のとき
には、二つの可動接触子１１は接続位置にある。そし
て、遮断をおこなう場合には、主遮断部３１の接点を開
く。すると、上記のように電流は「折り返し部」を介し
て抵抗遮断部３２側に流れる。したがって、上部抵抗体
素子列２５ａ、下部抵抗体素子列２５ｂによって遮断時
に生じる大きな過電圧が抑制される。その後、抵抗遮断
部３２の接点を開き、可動接触子を乖離位置に移動させ
ることにより、完全な遮断が実現される。

【０００７】また、遮断された回線を投入する場合に
は、まず、駆動機構により可動接触子１１を接続位置に
移動させる。そして、抵抗遮断部３２の接点を接続する
と、電流は「折り返し部」を介して抵抗遮断部３２側に
のみ流れる。したがって、上部抵抗体素子列２５ａ、下
部抵抗体素子列２５ｂによって投入時に生じる大きな過
電圧が抑制される。その後、主遮断部３１の接点を接続
することにより、回線を通電状態に復帰させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなガス遮断
器においては、近年の地価高騰等による用地取得の困難
性から、機器本体のコンパクト化が要求されている。し
かし、１０００ｋＶ級の高電圧の送電系統においては、
上記の「折り返し部」に印加される電圧は非常に高く、
強い電界が生じ易い。したがって、絶縁強度を確保する
ために部品間隔を大きくする必要があり、装置が大型化
する。

【０００９】また、「折り返し部」は構造が複雑であ
り、対向する部材においては電流が流れる方向が逆とな
る。したがって、錯綜する電磁力によって、抵抗体装置
３３の固定及び支持が不安定になり、遮断器投入及び遮
断の振動によるチャタリングが発生する可能性がある。
また、構造が複雑なため、電解緩和用のシールドを設け
ることは困難である。

【００１０】そして、上記のように抵抗体装置３３に要
求される熱容量は大きいので、絶縁強度および熱容量を
確保するために、各抵抗体素子２５間の距離を大きく設
計する必要がある。したがって、抵抗体装置３３自身の
体積が大きくなり、スペース効率が悪い。

【００１１】本発明は、以上のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたものであり、その目的は、
抵抗体素子を消弧室内にスペース効率よく配置し、確実
に支持することにより、抵抗体素子と他の部材との電界
を緩和し、コンパクトなガス遮断器を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、消弧ガスを内部に封入した
消弧室と、前記消弧室の両端に設けられた送電系統との
接続用の端子と、両端に接触子を有する主遮断部と、複
数の抵抗体素子を並列に接続した抵抗体ユニットと、前
記抵抗体ユニットに直列に接続した抵抗遮断部とを有
し、前記主遮断部、前記抵抗体ユニットおよび前記抵抗
遮断部を前記消弧室内に設け、前記主遮断部を前記接触
子を介して前記端子に直列に接続し、前記主遮断部と前
記抵抗遮断部とを並列に接続したガス遮断器において、
前記抵抗体ユニットを複数直列に接続し、前記複数の抵
抗体ユニットを前記消弧室内における前記主遮断部と平
行な直線上に配置し、前記抵抗体ユニット同士の接続部
分の端部に、断面が半円状の半円シールドを設け、前記
半円シールドの両端にカプセル状の絶縁部材を設け、前
記半円シールドを前記絶縁部材によって前記抵抗体ユニ
ットに装着可能としたことを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載のガ
ス遮断器において、前記消弧室内部を筒状に形成し、前
記複数の抵抗体素子を、前記消弧室の断面と同心の半円
状に配列し、前記抵抗体ユニットの端部に電界緩和用の
シールドを設けたことを特徴とする。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項２記載のガ
ス遮断器において、前記複数の抵抗体素子の一端または
両端に、前記抵抗体素子を支持するための弾性部材を設
け、前記弾性部材を前記シールドによってカバーしたこ
とを特徴とする。

【００１５】

【作用】以上のような本発明の作用は以下の通りであ
る。すなわち、請求項１記載の発明では、直列に接続さ
れた複数の抵抗体ユニットを、消弧室内における主遮断
部と平行な直線上に配置したので、電流の流れは直線的
で表面電界は錯綜しない。したがって、絶縁強度を確保
しやすい。また、構造が単純なので支持が簡単となる。

【００１６】さらに、従来技術においては、前記抵抗体
ユニット同士の接続部分の端部に、その端部の周囲を全
て覆う環状のシールドを取り付けることは、前記抵抗体
ユニットをくぐらせる作業が必要となり困難であった
が、請求項１記載の発明では、半円シールドを半円形で
構成することによって、前記抵抗体ユニットの側面から
容易に取り付けることができる。また、半円シールドの
両端にはカプセル状の絶縁部材が設けられているので、
絶縁部材を把持しながら抵抗体ユニットへの取り付け作
業をおこなうことができる。

【００１７】請求項２記載の発明は、複数の抵抗体素子
を、消弧室の断面と同心の半円状に配列したので、抵抗
体ユニットを小さく設計できる。したがって、消弧室の
径を小さく設計でき、コンパクトなガス遮断器を構成で
きる。また、抵抗体素子が半円状に配列され、しかも抵
抗体ユニットが直線状に接続されているため、環状に配
列されるよりも表面積が大きくなり、熱の発散性能が向
上する。さらに、抵抗体ユニットの両端に電界緩和用の
シールドを設けたので、抵抗体ユニットと消弧室間の電
界が最小に緩和でき、抵抗体ユニットと消弧室間の間隔
を狭めて設計できるのでスペース効率が一層向上する。

【００１８】請求項３記載の発明では、抵抗体素子はそ
の端部が弾性部材で支持されているので、遮断器投入及
び遮断の振動による抵抗体素子のチャタリングが防止で
きる。さらに、弾性部材はシールドによってカバーされ
ているので、弾性部材の端部の突起における電界集中も
避けられる。

【００１９】

【実施例】本発明の一実施例を図面にしたがって以下に
説明する。本実施例は、主遮断部に可動接触子と固定接
触子とを有するガス遮断器に適用されている。なお、請
求項１記載カプセル状の絶縁物はカプセル、請求項３記
載の弾性部材はバネとし、 従来例と同様の部材は同一の
名称を付す。

【００２０】（１）実施例の構成 本実施例の構成を以下に説明する。図１は本実施例にお
ける消弧室の縦断面図、図２は図１における消弧室のＣ
矢視断面図である。図３は図１の実施例における抵抗体
ユニットを示す縦断面図、図５は図３の抵抗体ユニット
のＢ矢視断面図、図４は図３の抵抗体ユニットのＡ矢視
断面図である。

【００２１】まず、図１に示すように、ＳＦ6 ガス等の
絶縁性ガスを封入した円筒形の消弧室７において、その
長手方向の両端にスペーサ８が設けられ、このスペーサ
８に送電系統との接続用の接続端子９が設けられてい
る。二つの接続端子９の間には、互いに並列に接続され
た主遮断部１と抵抗遮断部１６の組が二組接続されてい
る。それぞれの組の構成は同一なので、以下、一方の組
の構成を説明し、他方の組の説明は省略する。すなわ
ち、側面を極間支持絶縁物１５によって絶縁された主遮
断部１の一端が、固定接触子１２および固定接触子支持
部材１３を介して接続端子９に接続されている。主遮断
部１の他端は可動接触子１１および可動接触子支持部材
１９に接続されている。この可動接触子１１は、消弧室
７の側面から挿入され支持絶縁物１８によって支持され
る駆動機構（図示せず）によって移動可能に設けられた
もので、二つの可動接触子１１は、駆動機構によって互
いに接続する接続位置および回線を遮断する乖離位置の
間を移動可能な構成となっている。

【００２２】固定接触子支持部材１３と可動接触子支持
部材１９との間には、抵抗体ユニット３および抵抗遮断
部１６が直列に接続されている。すなわち、互いに直線
上に接続された二つの抵抗体ユニット３の一端が、固定
接触子支持部材１３に接続され、他端は接続導体１７を
介して抵抗遮断部１６の一端に接続されている。抵抗遮
断部１６の他端は可動接触子支持部材１９に接続されて
いる。抵抗体ユニット３は、主遮断部１と平行に配置さ
れ、抵抗遮断部１６は抵抗体ユニット３および主遮断部
１に対して直交する方向に配置されている。抵抗体ユニ
ット３の両端の接続部分には、電解緩和用のシールド４
が設けられ、抵抗体ユニット３の中央の接続部分には、
電解緩和用の半円シールド５が設けられている。

【００２３】つぎに、抵抗体ユニット３の構成を詳説す
る。すなわち、図２の断面図に示すように、抵抗体ユニ
ット３は消弧室７と同心の半円状に二重に配列された抵
抗体素子列１０を有する。そして、図３に示すように、
抵抗体ユニット３における抵抗体素子列１０の一端に
は、バネ２２を介して端部金物１４が取り付けられ、他
端にはそのまま端部金物１４が接続されている。二つの
抵抗体ユニット３は、バネ２２の付されていない端部金
物１４同士が接続されることによって直列にかつ直線状
に接続されている。この接続部分には、図４に示すよう
に、消弧室７と同心の半円形をした半円シールド５が固
定金物２１によって固定されている。この半円シールド
５は両端に絶縁性のカプセル６が設けられ、このカプセ
ル６によって抵抗体ユニット３に装着され固定金物２１
による支持を補助する構成となっている。抵抗体ユニッ
ト３において、バネ２２の付された両端部は、固定接触
子支持部材１３および接続導体１７に接続されている。
その接続部分は、図５に示すように、固定金物２１によ
って取り付けられた環状のシールド４に覆われている。

【００２４】（２）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、以下の通
りである。まず、回線が接続状態のときには、二つの可
動接触子１１は接続位置にある。そして、この状態から
回線の遮断をおこなう場合には、まず、主遮断部３１の
接点を開く。すると、電流は固定接触子支持部材１３お
よび抵抗体ユニット３を介して抵抗遮断部１６に流れ
る。したがって、遮断時に生じる大きな過電圧が、抵抗
体ユニット３の抵抗体素子列１０によって抑制される。
その後、抵抗遮断部１６の接点を開き、可動接触子１１
を駆動機構によって乖離位置に移動させることにより、
完全な遮断が実現される。

【００２５】また、遮断された回線を投入する場合に
は、まず、駆動機構により可動接触子１１を接続位置に
移動させる。そして、抵抗遮断部１６の接点を接続する
と、電流は抵抗体ユニット３および固定接触子支持部材
１３を介して接続端子９に流れる。したがって、投入時
に生じる大きな過電圧が、抵抗体ユニット３の抵抗体素
子列１０によって抑制される。その後、主遮断部１の接
点を接続することによって回線を通電状態に復帰させ
る。

【００２６】（３）実施例の効果 以上のような本実施例の効果は、以下の通りである。す
なわち、抵抗体ユニット３は直線上に接続されているた
め、従来例のような「折り返し部」が形成されていな
い。したがって、通電経路が直線的となり表面電解が錯
綜しないので、絶縁強度を確保し易く、抵抗体ユニット
３の支持も容易である。

【００２７】抵抗体素子列１０を消弧室７とほぼ同心の
半円状に配置し、抵抗体ユニット３を直線状に接続した
ので、消弧室７内部のスペース効率が向上する。したが
って、消弧室７の径を小さくでき、コンパクトなガス遮
断器を構成できる。また抵抗体素子列１０が半円状とな
っていて、直線状に長く配置されているので、従来例の
ように上下に環状に配列されるよりも、抵抗体素子の表
面積が増える。したがって、熱の発散性能が向上するの
で、高電圧に対して優れた特性を発揮できる。さらに、
抵抗体ユニット３と他の部材と接続部分は電解が発生し
やすいが、そこに環状のシールド４を設けたため、消弧
室７との間に発生する電界を緩和できる。したがって、
消弧室との絶縁距離の設計値を小さくすることが可能と
なり、スペース効率を一層向上させることができる。

【００２８】また、二つの抵抗体ユニット３の接続部分
にも電解が発生しやすいが、そこにシールド４のような
環状のものを設けるためには、抵抗体ユニット３をくぐ
らせなければならず困難である。本実施例においては、
当該接続部分に取り付けられるのは半円形の半円シール
ド５なので、抵抗体ユニット３の上方から被せるように
取り付けることができ、組み立てが容易である。また、
半円シールド５の両端は絶縁性のカプセル６が設けられ
ているので、このカプセル６を把持しながら抵抗体ユニ
ット３への装着作業をおこなうことができる。したがっ
て、取り付けおよび取り外し時の作業、取り付け位置の
調整の簡易化を図ることができる。また、カプセル６
は、固定金物２１による支持を補助するため、半円シー
ルド５が安定する。

【００２９】さらに、抵抗体ユニット３における抵抗体
素子列１０は、両端部からバネ２２によって押さえられ
ているので、遮断器投入及び断面の振動により抵抗体ユ
ニット３にチャタリングが発生することを防ぐことがで
きる。また、バネ２２はシールドで覆われているので、
バネ２２の端部の突起物における電界集中も避けられ
る。

【００３０】（４）その他の実施例 本発明は以上のような実施例に限定されるものではな
く、各部材の材質、形状、大きさ、数、配列等は適宜変
更可能である。たとえば、バネ２２は、抵抗体ユニット
３の両端に設けてもよい。そして、バネ２２はスプリン
グ、板バネ等のように弾性部材としての性質を有し、抵
抗体ユニット３を支える強度を有するものであればよ
い。

【００３１】また、本発明をいわゆるデュアルモーショ
ン方式のガス遮断器に適用することもできる。これは、
対向する接触子を第１の可動接触子および第２の可動接
触子動とし、第１の可動接触子と連動してその反対方向
に第２の接触子が動くように構成された遮断器である。
このようなデュアルモーション方式のガス遮断器によれ
ば、速い遮断スピードが得られるので、本発明をより効
果的に実施することが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、抵抗体素
子を消弧室内にスペース効率よく配置し、確実に支持す
ることにより、抵抗体素子と他の部材との電界を緩和
し、コンパクトなガス遮断器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のガス遮断器における消弧室
を示す縦断面図。

【図２】図１の実施例における消弧室のＣ矢視断面図。

【図３】図１の実施例における抵抗体ユニットを示す縦
断面図。

【図４】図３の抵抗体ユニットのＢ矢視断面図。

【図５】図３の抵抗体ユニットのＡ矢視断面図。

【図６】従来の抵抗付きのガス遮断器における消弧室を
示す縦断面図。

【図７】図６の従来例における消弧室および抵抗体装置
のＤ矢視断面図。

【符号の説明】

１，３１…主遮断部 ３…抵抗体ユニット ４…シールド ５…半円シールド ６…カプセル ７，３０…消弧室 ８…スペーサ ９，２６…接続端子 １０，２５…抵抗体素子列 １１…可動接触子 １２…固定接触子 １３…固定接触子支持部材 １４…端部金物 １５…極間支持絶縁物 １６，３２…抵抗遮断部 １７…接続導体 １８…支持絶縁物 １９…可動接触子支持部材 ２１…固定金物 ２２…バネ ２５ａ…上部抵抗体素子列 ２５ｂ…下部抵抗体素子列 ３３…抵抗体装置 ３４，３５…金属板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−52758（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−36656（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−214236（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−123733（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−17929（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−182565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−105923（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−122929（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−39903（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 33/12 H01H 33/74

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消弧ガスを内部に封入した消弧室と、前
   記消弧室の両端に設けられた送電系統との接続用の端子
   と、両端に接触子を有する主遮断部と、複数の抵抗体素
   子を並列に接続した抵抗体ユニットと、前記抵抗体ユニ
   ットに直列に接続した抵抗遮断部とを有し、前記主遮断
   部、前記抵抗体ユニットおよび前記抵抗遮断部を前記消
   弧室内に設け、前記主遮断部を前記接触子を介して前記
   端子に直列に接続し、前記主遮断部と前記抵抗遮断部と
   を並列に接続したガス遮断器において、前記抵抗体ユニットを複数直列に接続し、前記複数の抵
   抗体ユニットを前記消弧室内における前記主遮断部と平
   行な直線上に配置し、 前記抵抗体ユニット同士の接続部分の端部に、断面が半
   円状の半円シールドを設け、前記半円シールドの両端に
   カプセル状の絶縁部材を設け、前記半円シールドを前記
   絶縁部材によって前記抵抗体ユニットに装着可能とした
   ことを特徴とするガス遮断器。
2. 【請求項２】 前記消弧室内部を筒状に形成し、前記複
   数の抵抗体素子を、前記消弧室の断面と同心の半円状に
   配列し、前記抵抗体ユニットの端部に電界緩和用のシー
   ルドを設けたことを特徴とする請求項１に記載のガス遮
   断器。
3. 【請求項３】 前記複数の抵抗体素子の一端または両端
   に、前記抵抗体素子を支持するための弾性部材を設け、
   前記弾性部材を前記シールドによってカバーしたことを
   特徴とする請求項２に記載のガス遮断器。