JP3432234B2 - ガス遮断器 - Google Patents

ガス遮断器

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JP3432234B2
JP3432234B2 JP05564292A JP5564292A JP3432234B2 JP 3432234 B2 JP3432234 B2 JP 3432234B2 JP 05564292 A JP05564292 A JP 05564292A JP 5564292 A JP5564292 A JP 5564292A JP 3432234 B2 JP3432234 B2 JP 3432234B2
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均 溝口
克巳 鈴木
敏和 佐藤
久利 池田
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、アークからの熱ガスに
よってシリンダ内のガスの温度を上昇させると共に、シ
リンダの移動によりガスを圧縮して圧力を上昇させ、ノ
ズル部にガス流を作り消弧力を得るガス遮断器に関す
る。 【0002】 【従来の技術】現在72kV以上の高電圧送電系統の保
護用開閉器として、SF6 ガスを消弧絶縁媒体としたパ
ッファ形ガス遮断器が広く使用されている。パッファ形
ガス遮断器では、可動接触子と直結したシリンダによっ
てガスを圧縮して圧力を上昇させ、ノズル部に高速の吹
付けガス流を作り出している。この遮断器は、構造が単
純で信頼性が高く、且つ遮断性能が優れているという特
徴があるので、現在高電圧用遮断器として広く使用され
ている。しかしながら、非対称短絡事故電流のように特
に大きな電流を遮断する時には、パッファシリンダ内の
ガス圧力が非常に高くなり、それに打ち勝って遮断器を
駆動するために大きなエネルギーの駆動装置を必要とす
る問題点があった。そのため、大電流遮断時の圧力上昇
を平坦化して駆動力を低下するガス遮断器消弧室の研究
が行なわれてきた。 【0003】そのひとつが図6に示す消弧室である。こ
の消弧室では、固定接触子部Aは、固定アーク接触子1
と、固定通電接触子2とを備えている。一方、固定接触
子部Aに対向して設けられた可動接触子部Bにおいて
は、図示していない操作機構によって駆動される操作ロ
ッド3のフランジ部3aにシリンダ4、可動アーク接触
子5、絶縁ノズル6、可動通電接触子7が取付けられて
いる。これらのシリンダー4などは、操作機構側に固定
されている固定ピストン8の外周に摺動自在に支持され
ている。更に、シリンダ4の内部は、シリンダと一体ま
たはシリンダに固定される仕切り4bによって、固定ピ
ストン8側の圧縮室C1 と、ノズル側の熱昇圧室C2 に
分割されている。 【0004】このような構成のパッファ形ガス遮断器に
おいて、シリンダ4は開極時に図の右方向に駆動され
る。このとき、前記圧縮室C1 の容積は縮小され、ガス
が圧縮される。一方、熱昇圧室C2 は一定の容積を保っ
ている。圧縮室C1 で圧縮されたガスは、仕切の連通穴
4cを通って熱昇圧室C2 に流れこむ。そのため熱昇圧
室C2 のガス圧力が上昇し、そこからのガス流10dが
生じ、アーク9を冷却する。通常パッファ形遮断器で大
電流を遮断すると、電流の最大値付近では、ノズルの全
断面積がアークによって占有され、アークによる高温ガ
スがシリンダに流入し、シリンダの圧力上昇が一層高め
られる。非対称短絡事故電流のような特別に大きい電流
を遮断すると、圧力上昇が過大となって開極速度が著し
く低下させられることがある。 【0005】図6の構成でも、大きな電流を遮断すると
き電流最大値の付近では、アークからの高温ガスの逆流
10bが生じ、熱昇圧室C2 内の圧力が高められる。そ
して、熱昇圧室C2 の圧力が圧縮室C1 の圧力より高く
なれば、熱昇圧室C2 から圧縮室C1 へのガス流10e
が生じる。このように大電流アークにより、圧縮室C1
と熱昇圧室C2 内の圧力上昇が促進されるが、図6のよ
うな消弧室の場合には、圧縮室C1 の前方に容積一定の
熱昇圧室C2 があるので、過大な圧力上昇はこの容積に
よって吸収され圧力上昇が平坦化される。従って、この
過大な圧力上昇に妨げられて開極速度が著しく減少する
ことはなく、操作装置による駆動エネルギーも少なくて
済む利点がある。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来技術では、圧縮室C1 の前方に、大電流遮断
時の過大な圧力上昇を吸収する一定容積の熱昇圧室C2
が設けられるため、消弧室全体の長さが大きくなり、遮
断器全体構造の大形化を招くことになる。 【0007】本発明は上記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、その目的は、大電流
遮断時の過大な圧力上昇の吸収が可能で、しかも、消弧
室全体の長さの縮小化が達成された、小形で低駆動エネ
ルギーのガス遮断器を得ることにある。 【0008】 【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明のガス遮断器は、消弧性ガスを充填した容器
内に、対向した固定接触子部及び可動接触子部を有し、
可動接触子部にシリンダとシリンダの先端に取付けられ
るアーク接触子及び絶縁ノズルを有し、開極時にシリン
ダ内のガスを固定ピストンとの相互作用で圧縮し、ノズ
ル部に導いてアークに吹付け消弧するガス遮断器におい
て、前記シリンダを円筒状の中間部とその後端部におい
てシリンダの内径方向に向かって突出した中間部より小
内径の突起部から形成すると共に、前記固定ピストンの
外形を一定長さにわたって一定値に構成し、前記シリン
ダ突起部の内径部を前記固定ピストンの一定長さ一定値
の外径部と摺動可能及びガス漏れ防止可能に接触させ、
遮断器の投入時には、前記シリンダの中間部内壁、突起
部内壁及び固定ピストン先端面によって囲まれた一つの
シリンダ内空間が形成され、開極動作中には、シリンダ
と固定ピストンとの相対的な位置変化に対応して前記シ
リンダ内空間が圧縮されると共に、シリンダの内径部と
ピストンの外径部との間に、圧縮された前記シリンダ内
空間と連通する突起部側の空間部が形成されるようにし
たことを特徴とする。 【0009】前記のような構成を有する本発明のガス遮
断器においては、開極動作中には、シリンダと固定ピス
トンとの相対的な位置変化に対応して前記シリンダ内空
間が圧縮されると共に、シリンダの内径部とピストンの
外径部との間に、圧縮された前記シリンダ内空間と連通
する突起部側の空間部が形成され、その結果、遮断の完
了時にシリンダ内径部とピストンの外径部との間にでき
る突起部側の空間部の容積により、非対称短絡事故のよ
うな大きな電流を遮断するときに発生する過大な圧力を
吸収することができる。しかも、開極初期には、このよ
うな突起部側空間が存在しない一つの圧縮空間が形成さ
れれているので、アークで発生した高温ガスとシリンダ
空間内の低温ガスとを効果的に混合することができ、シ
リンダ空間内部のガス温度を効率的に上昇させることが
できる。 【0010】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って具体的
に説明する。 (1)実施例の構成…図1 図1は本実施例のガス遮断器の閉極状態を示す。固定接
触子部Aにおいて、1はアーク接触子、2は通電接触子
である。可動接触子部Bにおいては、中空の操作ロッド
3のフランジ部3aにシリンダ4、可動アーク接触子
5、絶縁ノズル6、可動通電接触子7が取付けられる。
シリンダ4の後端部では、その内径を中間部の内径より
小さくするようにリング状に突起部4aが設けられてい
る。この突起部の内径部がピストン8の外径部と摺動可
能、且つガス漏れ防止可能に接している。また、前記操
作ロッドの中間には、ガス止め部材3cが設けられ、そ
の直前に操作ロッドの中空部とシリンダの内容積を連通
する排気穴3bが設けられている。 【0011】(2)実施例の作用効果 図1の閉極状態において、大電流遮断時において遮断指
令が入ると、図示していない駆動装置から開極駆動力1
1(点線矢印)が働き、可動接触子A全体が固定ピスト
ン8に対して矢印11の方向に移動する。そして、開極
初期の状態では、図2に示す通り、固定アーク接触子1
と可動アーク接触子5が開離し、アークがその間に発生
する。大電流を遮断しているので、電流値が大きい時間
帯では、図に示すようにアークの体積が非常に大きくな
り、矢印10aに示すように高温ガス流が操作ロッド3
の中空部を通ってシリンダの後部からシリンダ内に流入
する。この高温ガスは低温ガスと混合して、シリンダ内
のガス温度を効率的に上昇させる。同時に、開極動作に
よってシリンダ内の容積が減少せられ、ガスが機械的に
圧縮され圧力が高められ、これに前記のガス温度上昇の
効果が加わるので圧力が効果的に高められる。 【0012】開極が進行し、開極の後期になると図3に
示すように、操作ロッドの穴3bはピストンの端部8a
の後方に開放され、操作ロッドの中空部にあるアーク9
からの高温ガスは十気雰囲気中に排出される。従って、
アーク部には10a,10cの二方向のガス流が生じア
ークは強力に冷却される。そして、開極動作につれて、
シリンダの内径部とピストンの外径部との間に所定の容
積を有する空間C1 が形成される。この空間の容積は図
6に示した従来の熱昇圧室C1 同様の効果を持ち、アー
クからの高温ガスにより圧力上昇したガスを蓄積する。
このような効果により、小さな断面積のピストンでガス
圧力を高め、圧力上昇を比較的長い時間維持することが
できるので、優れた遮断性能を得ることができる。ま
た、非対称短絡事故電流のように非常に大きい電流を遮
断するときには、この容積C1 が過大な圧力上昇を吸収
するように作用するので、圧力上昇が平坦化される。従
って、通常のパッファ形ガス遮断器のように開極速度が
著しく減少せられる減少が生じない。 【0013】図3の状態の後、更に時間が経過して遮断
動作が完了した状態を図4に示す。この状態で固定接触
子部と可動接触子部の絶縁が保たれる。 【0014】(3)他の実施例…図5 本実施例では、前記図1の実施例と異なり、操作ロッド
3の排気穴3bを、閉極時からピストンの端部8aの後
方に開放するような位置に設けている。このような消弧
室構成においても、上気実施例と同様、過大圧力上昇を
抑制する作用と、駆動エネルギーを低下する効果が得ら
れることは明らかである。 【0015】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、固定ピス
トンとシリンダとの間に空間部を形成するように両者の
径を設定するという簡単な手段により、小形化された消
弧室により、遮断器が遮断し得る最大の短絡事故電流で
の圧力上昇が平坦化され、駆動力に対する反力を抑制す
ることが可能となる。その結果、小さな駆動エネルギー
で大電流の遮断が可能となり、高電圧遮断器の著しい小
形化と経済化が達成される。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例における消弧室の断面図で、
遮断器の閉極状態を示す。 【図2】図1の遮断器の開極初期の状態を示す断面図。 【図3】図1の遮断器の開極途中の状態を示す断面図。 【図4】図1の遮断器の開極状態を示す断面図。 【図5】本発明の他の実施例における消弧室の断面図
で、遮断器の閉極状態を示す。 【図6】従来のパッファ形ガス遮断器の一例を示す断面
図。 【符号の説明】 A…固定接触子部 B…可動接触子部 1…固定アーク接触子 2…固定通電接触子 3…操作ロッド 4…シリンダ 5…可動アーク接触子 6…ノズル 7…可動通電接触子 8…固定ピストン 9…アーク
───────────────────────────────────────────────────── 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63−98929(JP,A) 特開 平1−313827(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01H 33/70 - 33/91

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】消弧性ガスを充填した容器内に、対向した
    固定接触子部及び可動接触子部を有し、可動接触子部に
    シリンダとシリンダの先端に取付けられるアーク接触子
    及び絶縁ノズルを有し、開極時にシリンダ内のガスを固
    定ピストンとの相互作用で圧縮し、ノズル部に導いてア
    ークに吹付け消弧するガス遮断器において、前記シリンダを円筒状の中間部とその後端部においてシ
    リンダの内径方向に向かって突出した中間部より小内径
    の突起部から形成すると共に、前記固定ピストンの外形
    を一定長さにわたって一定値に構成し、前記シリンダ突
    起部の内径部を前記固定ピストンの一定長さ一定値の外
    径部と摺動可能及びガス漏れ防止可能に接触させ、 遮断器の投入時には、前記シリンダの中間部内壁、突起
    部内壁及び固定ピストン先端面によって囲まれた一つの
    シリンダ内空間が形成され、 開極動作中には、シリンダと固定ピストンとの相対的な
    位置変化に対応して前記シリンダ内空間が圧縮されると
    共に、シリンダの内径部とピストンの外径部との間に、
    圧縮された前記シリンダ内空間と連通する突起部側の空
    間部が 形成されるようにしたことを特徴とするガス遮断
    器。
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