JP3815082B2 - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents
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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、消弧性ガスとしてSF6 ガスが用いられている電力用のガス遮断器、特に、小形化することのできる遮断器に関する。
【0002】
【従来の技術】
パッファ形ガス遮断器は、消弧性ガスを圧縮し、この圧縮ガスをアーク接点の開離間隙に吹き付けてアークを吹き消し通電電流を遮断するものである。この遮断器の消弧性ガスとしては、SF6 ガスが非常に優れており、中小容量から大容量の遮断器にまで広く用いられている。
【0003】
図5は、従来のパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図であり、遮断動作している途中の状態が示されている。SF6 ガスで充填された密閉タンク6内に、棒状導体よりなる固定アーク接点11と、内腔13Aを備えた可動アーク接点13とで一対の互いに接離可能なアーク接点が形成されている。可動アーク接点13は、図5の上下方向に移動可能である。一方、固定アーク接点11、可動アーク接点13とそれぞれ導通する固定通電接点10、可動通電接点14が一対の通電接点を形成している。固定通電接点10は固定アーク接点11の周囲を囲むようにして設けられ、可動通電接点14は可動アーク接点13の周囲を囲み可動アーク接点13とともに図5の上下方向に移動可能である。パッファ形ガス遮断器の通電時は、可動通電接点14が図5の上方へ移動して固定通電接点10の内部に挿入されて可動通電接点14と固定通電接点10とが接触し合うとともに、可動アーク接点13の内腔13Aに固定アーク接点11が挿入されて可動アーク接点13と固定アーク接点11とが接触し合うことによって通電状態が保たれている。図5では、パッファ形ガス遮断器の上下の構成の図示が省略されているが、固定通電接点10および固定アーク接点11に接続された図示されていない主回路導体が上方へ伸び、一方、可動通電接点14および可動アーク接点13に接続された図示されていないもう一方の主回路導体が下方へ伸び、電力回路の開閉が行われる。
【0004】
また、図5において、遮断動作時には、可動通電接点14が下降し、固定通電接点10と可動通電接点14とが開離した後で固定アーク接点11と可動アーク接点13が開離するように構成されている。すなわち、固定通電接点10と可動通電接点14が開離したときに、固定アーク接点11と可動アーク接点13との開離間隙18だけにアークが移るようになっている。それによって、固定通電接点10と可動通電接点14とがアークによって損傷されることを防いでいる。遮断時に発生するアークを固定アーク接点11と可動アーク接点13との開離間隙18だけに閉じ込め、このアークに後述される圧縮ガスを吹き付けて消弧がなされる。パッファ形とは、puffの「吹き出す」の意から由来しており、圧縮された消弧性ガスをアークに吹き付けることによって大電流を遮断することから来ている。遮断終了後は、可動通電接点14が図5の構成よりさらに下へ移動し、固定通電接点11からさらに離れた位置まで下降する。
【0005】
さらに、図5において、金属シールド7,9は、それぞれ固定通電接点10,可動通電接点14の外周を包囲し、密閉タンク6との間に発生する電界集中を緩和させている。金属シールド7,9はいずれも固定されたものであり、それぞれ金属シールド7は固定通電接点10側に固定され、金属シールド9は固定ピストン17側に固定されている。この金属シールド7,9に絶縁筒8が接着されている。絶縁筒8はガラス繊維強化プラスチックよりなり、アークの加熱によって発生した分解ガスを絶縁筒8内に閉じ込め、密閉タンク6に対する絶縁が低下するのを防いでいる。また、図5の下部に図示されていない駆動装置が連結されていて、可動通電接点14および可動アーク接点13をパッファシリンダ15および排気筒17とともに上下駆動させる。一方、固定ピストン16は固定されたものであり、パッファシリンダ15内部と排気筒17との間にパッファ室15Aを形成している。このパッファ室15Aは、遮断時にパッファシリンダ15が下方に移動することによって、パッファ室15A内のガスが圧縮される。この圧縮ガスが、パッファシリンダ15の上部に形成された吹出し穴15Bから開離間隙18へ吹き出すようになっている。
【0006】
図6は、図5の要部拡大断面図である。可動通電接点14と可動アーク接点13との間に、第一絶縁ノズル12Aと第二絶縁ノズル12Bとが配され、その間に通気ガイド19が形成されている。第一絶縁ノズル12Aは、中空の絶縁体よりなるとともに上方の開口部は絞られて固定アーク接点11の出入りするノズル穴12が形成され、下部の開口側からはパッファシリンダ15の吹出し穴15Bからパッファ室15A内の圧縮ガスを導き入れ、この圧縮ガスを通気ガイド19中を矢印19Aのように通過させて開離間隙18に導く。一方、第二絶縁ノズル12Bは、可動アーク接点13の外壁側を覆うようにして配されている。遮断時に、固定アーク接点11と可動アーク接点14との間にアークが発生するが、通気ガイド19からの圧縮ガスによってアークが冷却され、固定アーク接点11が第一絶縁ノズル12Aのノズル穴12から抜け出た後に消弧される。なお、固定アーク接点10の内壁に設けられた周回突起10Aは、可動アーク接点14が上昇したときに可動アーク接点14の外周面と固定アーク接点10の周回突起10Aとが接触するようにさせるためのものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の装置は、絶縁筒にかかる電界が高いという問題があった。
図7は、図5における電位分布図であり、可動アーク接点13に100%の電位が、固定アーク接点11に0%の電位が与えられ、有限要素法にて軸対称場(中心軸21)として電界計算された結果である。電界計算は、密閉タンクの内部全体について行われ、固定アーク接点11と可動アーク接点13との間の開離間隙近傍の電位分布を拡大して示したのが図7である。計算された等電位線20は9.09%の等ピッチで引かれた線である。
【0008】
図8は、図7の絶縁筒8周辺の拡大電位分布図であり、図7の電位分布を基にして、絶縁筒8の周辺がさらに詳細に電界計算されて得られた結果である。等電位線20Aは等ピッチで引かれた線である。絶縁筒8の沿面方向にかかる電界のうち、金属シールド7近辺の電界をE1 、金属シールド7から離れた部分の電界をE2 とする。図8の絶縁筒8の沿面における等電位線20A同士の間隙は、金属シールド7から離れた部分より金属シールド7近辺の方が広くなっている。そのために、E1 <E2 となり、絶縁筒8の中間部に高い電界がかかっている。絶縁筒8の沿面部に高い電界がかかると、交流の耐電圧試験や落雷、回路の開閉などによって遮断器に侵入して来る高電圧に絶縁筒8の沿面部の絶縁が耐えられなくなる恐れある。したがって、従来は、絶縁筒8の長さや密閉タンクとの離隔距離をこれ以上縮めるとができなかった。そのために、遮断器もこれ以上小形化することができなかった。
【0009】
この発明の目的は、絶縁筒表面の電界を緩和させることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、消弧性ガスで充填された密閉タンク内に、棒状導体よりなる固定アーク接点と、この固定アーク接点の軸方向に移動可能であり固定アーク接点と接離する可動アーク接点と、この可動アーク接点の反固定アーク接点側に取り付けられ内部にパッファ室を形成するパッファシリンダと、パッファ室内に配されパッファシリンダが反固定アーク接点側へ移動するとともにパッファ室内の消弧性ガスを圧縮する固定ピストンと、固定アーク接点の外周を囲むとともに固定アーク接点と導通する固定通電接点と、可動アーク接点の外周を囲み、可動アーク接点と導通するとともに固定通電接点と接離する可動通電接点と、この可動通電接点および固定通電接点の外周を囲むとともに可動通電接点の移動方向に中心軸が向けられて配された絶縁筒と、この絶縁筒の軸方向の両端部に取り付けられそれぞれが固定通電接点側、固定ピストン側に固定された一対の金属シールドとにより構成され、遮断動作時に固定通電接点と可動通電接点とが開離した後で固定アーク接点と可動アーク接点とが開離し、固定アーク接点と可動アーク接点との開離間隙に生ずるアークがパッファシリンダからの圧縮ガスで吹き消されてなるパッファ形ガス遮断器において、前記絶縁筒が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部からなり、両側の絶縁筒部がそれぞれ金属シールドに固定されるとともに中間の絶縁筒部が金属シールドの端部から軸方向に離れた位置で両側の絶縁筒部に接合され、両側の絶縁筒部の比誘電率が中間の絶縁筒部のそれより小さくなるようにするとよい。それによって中間の絶縁筒部のキャパシタンスが両側の絶縁筒部のそれより大きくなるので、絶縁筒にかかる電界が緩和される。
【0011】
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部がポリテトラフルオルエチレンよりなるとともに、中間の絶縁筒部がガラス繊維強化プラスチックよりなるようにしてもよい。ポリテトラフルオルエチレンの比誘電率が2、ガラス繊維強化プラスチックの比誘電率が5なので、絶縁筒にかかる電界が緩和される。
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が切欠き部の嵌め合い構造によって接合されるようにしてもよい。それによって、絶縁筒が機械的に丈夫になる。
【0012】
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が両ねじの嵌め合い構造によって接合されるようにしてもよい。それによっても、絶縁筒が機械的に丈夫になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。図1は、この発明の実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図である。絶縁筒80が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部80A,80B,80Cとから構成されている。両側の絶縁筒部80A,80Cがそれぞれ金属シールド7,9に固定され、中間の絶縁筒部80Bは金属シールド7,9の端部から軸方向に離れた位置の接合部23で両側の絶縁筒部80A,80Cに接合されている。両側の絶縁筒部80A,80Cはポリテトラフルオルエチレンにより形成されているとともに、中間の絶縁筒部80Bはガラス繊維強化プラスチックにより形成されている。ポリテトラフルオルエチレンの比誘電率は2であり、ガラス繊維強化プラスチックの比誘電率は5なので、両側の絶縁筒部80A,80Cの比誘電率が中間の絶縁筒部80Bのそれより小さくなっている。
【0014】
図2は、図1の要部拡大断面図である。両側の絶縁筒部80Aと中間の絶縁筒部80Bとの接合部23は、接着材にて気密に接合されている。図示されていないもう一つの下部の接合部23も、同様に接着材にて気密に接合されている。図1および図2のその他は、それぞれ図5および図6の従来の構成と同じであり、従来と同じ部分は同一参照符号を付けることによって詳細な説明は省略する。
【0015】
図9は、図2の絶縁筒周辺の拡大電位分布図であり、図8に対応する図である。図9の絶縁筒80A,80Bの沿面における等電位線20A同士の間隙は、金属シールド7から離れた部分より金属シールド7の近辺部分の方が僅かに狭くなっている。そのために、金属シールド7近辺の電界E1 が金属シールド7から離れた部分の電界E2 より僅かに高くなっている。そのために、E1 >E2 となっているが、この実施例におけるE1 の値は、図8の従来例におけるE2 の値より10%緩和されている。そのために、図1の構成は、絶縁筒の長さや密閉タンクとの離隔距離を従来の場合より縮めることができ、遮断器全体も従来より小形化することができるようになった。
【0016】
図10は、図1の実施例における絶縁筒沿面の電界が緩和される理由を説明する等価回路図である。金属シールド7,9間のキャパシタンスが、絶縁筒部分とその他の部分とに分けて表されている。絶縁筒の部分は絶縁筒部80AのキャパシタンスC1 と、中間の絶縁筒部80BのキャパシタンスC2 と、絶縁筒部80CのキャパシタンスC3 との直列キャパシタンスで表され、絶縁筒以外の部分は、キャパシタンスC0 でもって全て一括して表されている。絶縁筒部80Aにかかる電圧V1 ,絶縁筒部80Bにかかる電圧V2 ,絶縁筒部80Cにかかるに電圧V3 は、それぞれキャパシタンスC1 とC2 とC3 との分圧でもってほぼ決まっている。したがって、キャパシタンスC1 ,C3 が小さくなる程、両側の絶縁筒部80A,80Cにかかる電圧V1 ,V3 が大きくなり、中間の絶縁筒部80Bにかかる電圧V2 が小さくなる。絶縁筒部80Aおよび絶縁筒部80Cの比誘電率は2であり、従来の場合(比誘電率が5)と比べて小さくなっているので、キャパシタンスC1 とC2 が従来より小さくなっている。そのために、絶縁筒部80Bにかかる電圧V2 が小さくなり、それに伴って、中間の絶縁筒80Bの沿面電界が従来より緩和される。
【0017】
図3は、この発明の異なる実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図である。絶縁筒81が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部81A,81B,81Cとから構成され,両側の絶縁筒部81A,81Cはポリテトラフルオルエチレンより形成されているとともに、中間の絶縁筒部81Bはガラス繊維強化プラスチックより形成されている。両側の絶縁筒部81A,81Cと中間の絶縁筒部81Bとの接合部25が切欠き部の嵌め合い構造になっている。図3のその他は、図1の構成と同じである。絶縁筒部81A,81Cと絶縁筒部81Bとの端部が切り欠かれ、接着材を介して互いに嵌め合わされている。この接合構成によって絶縁筒81が機械的に丈夫になる。なお、接合部25における切欠き部にねじ部を形成し、両ねじの嵌合によって接合させる構造にしてもよい。
【0018】
図4は、この発明のさらに異なる実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図である。絶縁筒82が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部82A,82B,82Cとから構成され,両側の絶縁筒部82A,82Cはポリテトラフルオルエチレンより形成されているとともに、中間の絶縁筒部82Bはガラス繊維強化プラスチックより形成されている。両側の絶縁筒部82A,82Cの外径端部にねじ部を形成するとともに、中間の絶縁筒部82Bの内径端部にもねじ部を形成し、接合部26は、絶縁筒部82A,82Cと絶縁筒部82Bとのねじ止めによって接合されている。図4のその他は、図1の構成と同じである。この接合構成によっても絶縁筒82が機械的に丈夫になる。なお、接合部26は、接着材を介して接合させる構造にしてもよい。
【0019】
【発明の効果】
この発明は前述のように、絶縁筒が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部からなり、両側の絶縁筒部がそれぞれ金属シールドに固定されるとともに中間の絶縁筒部が金属シールドの端部から軸方向に離れた位置で両側の絶縁筒部に接合され、両側の絶縁筒部の比誘電率が中間の絶縁筒部のそれより小さくなるようにすることによって、絶縁筒にかかる電界が緩和され、遮断器を縮小化することができる。
【0020】
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部がポリテトラフルオルエチレンよりなるとともに、中間の絶縁筒部がガラス繊維強化プラスチックよりなるようにしてもよい。ポリテトラフルオルエチレンの比誘電率が2、ガラス繊維強化プラスチックの比誘電率が5なので、絶縁筒の中間部にかかる電界が緩和される。
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が切欠き部の嵌め合い構造によって接合されることによって、絶縁筒か機械的に丈夫になり、遮断器の信頼性が向上する。
【0021】
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が両ねじの嵌め合い構造によって接合されることによっても、絶縁筒か機械的に丈夫になり、遮断器の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図
【図2】図1の要部拡大断面図
【図3】この発明の異なる実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図
【図4】この発明のさらに異なる実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図
【図5】従来のパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図
【図6】図5の要部拡大断面図
【図7】図5の装置における電位分布図
【図8】図7の絶縁筒周辺の拡大電位分布図
【図9】図2の絶縁筒周辺の拡大電位分布図
【図10】図1の実施例における絶縁筒沿面の電界が緩和される理由を説明する等価回路図
【符号の説明】
6:密閉タンク、7,9:シールド、8:絶縁筒、10:固定通電接点、11:固定アーク接点、13:可動アーク接点、14:可動通電接点、15:パッファシリンダ、15A:パッファ室、16:固定ピストン、80,81,82:絶縁筒、80A,80C,81A,81C,82A,82C:両端の絶縁筒部、80B,81B,82B:中間の絶縁筒部
【発明の属する技術分野】
この発明は、消弧性ガスとしてSF6 ガスが用いられている電力用のガス遮断器、特に、小形化することのできる遮断器に関する。
【0002】
【従来の技術】
パッファ形ガス遮断器は、消弧性ガスを圧縮し、この圧縮ガスをアーク接点の開離間隙に吹き付けてアークを吹き消し通電電流を遮断するものである。この遮断器の消弧性ガスとしては、SF6 ガスが非常に優れており、中小容量から大容量の遮断器にまで広く用いられている。
【0003】
図5は、従来のパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図であり、遮断動作している途中の状態が示されている。SF6 ガスで充填された密閉タンク6内に、棒状導体よりなる固定アーク接点11と、内腔13Aを備えた可動アーク接点13とで一対の互いに接離可能なアーク接点が形成されている。可動アーク接点13は、図5の上下方向に移動可能である。一方、固定アーク接点11、可動アーク接点13とそれぞれ導通する固定通電接点10、可動通電接点14が一対の通電接点を形成している。固定通電接点10は固定アーク接点11の周囲を囲むようにして設けられ、可動通電接点14は可動アーク接点13の周囲を囲み可動アーク接点13とともに図5の上下方向に移動可能である。パッファ形ガス遮断器の通電時は、可動通電接点14が図5の上方へ移動して固定通電接点10の内部に挿入されて可動通電接点14と固定通電接点10とが接触し合うとともに、可動アーク接点13の内腔13Aに固定アーク接点11が挿入されて可動アーク接点13と固定アーク接点11とが接触し合うことによって通電状態が保たれている。図5では、パッファ形ガス遮断器の上下の構成の図示が省略されているが、固定通電接点10および固定アーク接点11に接続された図示されていない主回路導体が上方へ伸び、一方、可動通電接点14および可動アーク接点13に接続された図示されていないもう一方の主回路導体が下方へ伸び、電力回路の開閉が行われる。
【0004】
また、図5において、遮断動作時には、可動通電接点14が下降し、固定通電接点10と可動通電接点14とが開離した後で固定アーク接点11と可動アーク接点13が開離するように構成されている。すなわち、固定通電接点10と可動通電接点14が開離したときに、固定アーク接点11と可動アーク接点13との開離間隙18だけにアークが移るようになっている。それによって、固定通電接点10と可動通電接点14とがアークによって損傷されることを防いでいる。遮断時に発生するアークを固定アーク接点11と可動アーク接点13との開離間隙18だけに閉じ込め、このアークに後述される圧縮ガスを吹き付けて消弧がなされる。パッファ形とは、puffの「吹き出す」の意から由来しており、圧縮された消弧性ガスをアークに吹き付けることによって大電流を遮断することから来ている。遮断終了後は、可動通電接点14が図5の構成よりさらに下へ移動し、固定通電接点11からさらに離れた位置まで下降する。
【0005】
さらに、図5において、金属シールド7,9は、それぞれ固定通電接点10,可動通電接点14の外周を包囲し、密閉タンク6との間に発生する電界集中を緩和させている。金属シールド7,9はいずれも固定されたものであり、それぞれ金属シールド7は固定通電接点10側に固定され、金属シールド9は固定ピストン17側に固定されている。この金属シールド7,9に絶縁筒8が接着されている。絶縁筒8はガラス繊維強化プラスチックよりなり、アークの加熱によって発生した分解ガスを絶縁筒8内に閉じ込め、密閉タンク6に対する絶縁が低下するのを防いでいる。また、図5の下部に図示されていない駆動装置が連結されていて、可動通電接点14および可動アーク接点13をパッファシリンダ15および排気筒17とともに上下駆動させる。一方、固定ピストン16は固定されたものであり、パッファシリンダ15内部と排気筒17との間にパッファ室15Aを形成している。このパッファ室15Aは、遮断時にパッファシリンダ15が下方に移動することによって、パッファ室15A内のガスが圧縮される。この圧縮ガスが、パッファシリンダ15の上部に形成された吹出し穴15Bから開離間隙18へ吹き出すようになっている。
【0006】
図6は、図5の要部拡大断面図である。可動通電接点14と可動アーク接点13との間に、第一絶縁ノズル12Aと第二絶縁ノズル12Bとが配され、その間に通気ガイド19が形成されている。第一絶縁ノズル12Aは、中空の絶縁体よりなるとともに上方の開口部は絞られて固定アーク接点11の出入りするノズル穴12が形成され、下部の開口側からはパッファシリンダ15の吹出し穴15Bからパッファ室15A内の圧縮ガスを導き入れ、この圧縮ガスを通気ガイド19中を矢印19Aのように通過させて開離間隙18に導く。一方、第二絶縁ノズル12Bは、可動アーク接点13の外壁側を覆うようにして配されている。遮断時に、固定アーク接点11と可動アーク接点14との間にアークが発生するが、通気ガイド19からの圧縮ガスによってアークが冷却され、固定アーク接点11が第一絶縁ノズル12Aのノズル穴12から抜け出た後に消弧される。なお、固定アーク接点10の内壁に設けられた周回突起10Aは、可動アーク接点14が上昇したときに可動アーク接点14の外周面と固定アーク接点10の周回突起10Aとが接触するようにさせるためのものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の装置は、絶縁筒にかかる電界が高いという問題があった。
図7は、図5における電位分布図であり、可動アーク接点13に100%の電位が、固定アーク接点11に0%の電位が与えられ、有限要素法にて軸対称場(中心軸21)として電界計算された結果である。電界計算は、密閉タンクの内部全体について行われ、固定アーク接点11と可動アーク接点13との間の開離間隙近傍の電位分布を拡大して示したのが図7である。計算された等電位線20は9.09%の等ピッチで引かれた線である。
【0008】
図8は、図7の絶縁筒8周辺の拡大電位分布図であり、図7の電位分布を基にして、絶縁筒8の周辺がさらに詳細に電界計算されて得られた結果である。等電位線20Aは等ピッチで引かれた線である。絶縁筒8の沿面方向にかかる電界のうち、金属シールド7近辺の電界をE1 、金属シールド7から離れた部分の電界をE2 とする。図8の絶縁筒8の沿面における等電位線20A同士の間隙は、金属シールド7から離れた部分より金属シールド7近辺の方が広くなっている。そのために、E1 <E2 となり、絶縁筒8の中間部に高い電界がかかっている。絶縁筒8の沿面部に高い電界がかかると、交流の耐電圧試験や落雷、回路の開閉などによって遮断器に侵入して来る高電圧に絶縁筒8の沿面部の絶縁が耐えられなくなる恐れある。したがって、従来は、絶縁筒8の長さや密閉タンクとの離隔距離をこれ以上縮めるとができなかった。そのために、遮断器もこれ以上小形化することができなかった。
【0009】
この発明の目的は、絶縁筒表面の電界を緩和させることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、消弧性ガスで充填された密閉タンク内に、棒状導体よりなる固定アーク接点と、この固定アーク接点の軸方向に移動可能であり固定アーク接点と接離する可動アーク接点と、この可動アーク接点の反固定アーク接点側に取り付けられ内部にパッファ室を形成するパッファシリンダと、パッファ室内に配されパッファシリンダが反固定アーク接点側へ移動するとともにパッファ室内の消弧性ガスを圧縮する固定ピストンと、固定アーク接点の外周を囲むとともに固定アーク接点と導通する固定通電接点と、可動アーク接点の外周を囲み、可動アーク接点と導通するとともに固定通電接点と接離する可動通電接点と、この可動通電接点および固定通電接点の外周を囲むとともに可動通電接点の移動方向に中心軸が向けられて配された絶縁筒と、この絶縁筒の軸方向の両端部に取り付けられそれぞれが固定通電接点側、固定ピストン側に固定された一対の金属シールドとにより構成され、遮断動作時に固定通電接点と可動通電接点とが開離した後で固定アーク接点と可動アーク接点とが開離し、固定アーク接点と可動アーク接点との開離間隙に生ずるアークがパッファシリンダからの圧縮ガスで吹き消されてなるパッファ形ガス遮断器において、前記絶縁筒が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部からなり、両側の絶縁筒部がそれぞれ金属シールドに固定されるとともに中間の絶縁筒部が金属シールドの端部から軸方向に離れた位置で両側の絶縁筒部に接合され、両側の絶縁筒部の比誘電率が中間の絶縁筒部のそれより小さくなるようにするとよい。それによって中間の絶縁筒部のキャパシタンスが両側の絶縁筒部のそれより大きくなるので、絶縁筒にかかる電界が緩和される。
【0011】
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部がポリテトラフルオルエチレンよりなるとともに、中間の絶縁筒部がガラス繊維強化プラスチックよりなるようにしてもよい。ポリテトラフルオルエチレンの比誘電率が2、ガラス繊維強化プラスチックの比誘電率が5なので、絶縁筒にかかる電界が緩和される。
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が切欠き部の嵌め合い構造によって接合されるようにしてもよい。それによって、絶縁筒が機械的に丈夫になる。
【0012】
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が両ねじの嵌め合い構造によって接合されるようにしてもよい。それによっても、絶縁筒が機械的に丈夫になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を実施例に基づいて説明する。図1は、この発明の実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図である。絶縁筒80が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部80A,80B,80Cとから構成されている。両側の絶縁筒部80A,80Cがそれぞれ金属シールド7,9に固定され、中間の絶縁筒部80Bは金属シールド7,9の端部から軸方向に離れた位置の接合部23で両側の絶縁筒部80A,80Cに接合されている。両側の絶縁筒部80A,80Cはポリテトラフルオルエチレンにより形成されているとともに、中間の絶縁筒部80Bはガラス繊維強化プラスチックにより形成されている。ポリテトラフルオルエチレンの比誘電率は2であり、ガラス繊維強化プラスチックの比誘電率は5なので、両側の絶縁筒部80A,80Cの比誘電率が中間の絶縁筒部80Bのそれより小さくなっている。
【0014】
図2は、図1の要部拡大断面図である。両側の絶縁筒部80Aと中間の絶縁筒部80Bとの接合部23は、接着材にて気密に接合されている。図示されていないもう一つの下部の接合部23も、同様に接着材にて気密に接合されている。図1および図2のその他は、それぞれ図5および図6の従来の構成と同じであり、従来と同じ部分は同一参照符号を付けることによって詳細な説明は省略する。
【0015】
図9は、図2の絶縁筒周辺の拡大電位分布図であり、図8に対応する図である。図9の絶縁筒80A,80Bの沿面における等電位線20A同士の間隙は、金属シールド7から離れた部分より金属シールド7の近辺部分の方が僅かに狭くなっている。そのために、金属シールド7近辺の電界E1 が金属シールド7から離れた部分の電界E2 より僅かに高くなっている。そのために、E1 >E2 となっているが、この実施例におけるE1 の値は、図8の従来例におけるE2 の値より10%緩和されている。そのために、図1の構成は、絶縁筒の長さや密閉タンクとの離隔距離を従来の場合より縮めることができ、遮断器全体も従来より小形化することができるようになった。
【0016】
図10は、図1の実施例における絶縁筒沿面の電界が緩和される理由を説明する等価回路図である。金属シールド7,9間のキャパシタンスが、絶縁筒部分とその他の部分とに分けて表されている。絶縁筒の部分は絶縁筒部80AのキャパシタンスC1 と、中間の絶縁筒部80BのキャパシタンスC2 と、絶縁筒部80CのキャパシタンスC3 との直列キャパシタンスで表され、絶縁筒以外の部分は、キャパシタンスC0 でもって全て一括して表されている。絶縁筒部80Aにかかる電圧V1 ,絶縁筒部80Bにかかる電圧V2 ,絶縁筒部80Cにかかるに電圧V3 は、それぞれキャパシタンスC1 とC2 とC3 との分圧でもってほぼ決まっている。したがって、キャパシタンスC1 ,C3 が小さくなる程、両側の絶縁筒部80A,80Cにかかる電圧V1 ,V3 が大きくなり、中間の絶縁筒部80Bにかかる電圧V2 が小さくなる。絶縁筒部80Aおよび絶縁筒部80Cの比誘電率は2であり、従来の場合(比誘電率が5)と比べて小さくなっているので、キャパシタンスC1 とC2 が従来より小さくなっている。そのために、絶縁筒部80Bにかかる電圧V2 が小さくなり、それに伴って、中間の絶縁筒80Bの沿面電界が従来より緩和される。
【0017】
図3は、この発明の異なる実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図である。絶縁筒81が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部81A,81B,81Cとから構成され,両側の絶縁筒部81A,81Cはポリテトラフルオルエチレンより形成されているとともに、中間の絶縁筒部81Bはガラス繊維強化プラスチックより形成されている。両側の絶縁筒部81A,81Cと中間の絶縁筒部81Bとの接合部25が切欠き部の嵌め合い構造になっている。図3のその他は、図1の構成と同じである。絶縁筒部81A,81Cと絶縁筒部81Bとの端部が切り欠かれ、接着材を介して互いに嵌め合わされている。この接合構成によって絶縁筒81が機械的に丈夫になる。なお、接合部25における切欠き部にねじ部を形成し、両ねじの嵌合によって接合させる構造にしてもよい。
【0018】
図4は、この発明のさらに異なる実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図である。絶縁筒82が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部82A,82B,82Cとから構成され,両側の絶縁筒部82A,82Cはポリテトラフルオルエチレンより形成されているとともに、中間の絶縁筒部82Bはガラス繊維強化プラスチックより形成されている。両側の絶縁筒部82A,82Cの外径端部にねじ部を形成するとともに、中間の絶縁筒部82Bの内径端部にもねじ部を形成し、接合部26は、絶縁筒部82A,82Cと絶縁筒部82Bとのねじ止めによって接合されている。図4のその他は、図1の構成と同じである。この接合構成によっても絶縁筒82が機械的に丈夫になる。なお、接合部26は、接着材を介して接合させる構造にしてもよい。
【0019】
【発明の効果】
この発明は前述のように、絶縁筒が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部からなり、両側の絶縁筒部がそれぞれ金属シールドに固定されるとともに中間の絶縁筒部が金属シールドの端部から軸方向に離れた位置で両側の絶縁筒部に接合され、両側の絶縁筒部の比誘電率が中間の絶縁筒部のそれより小さくなるようにすることによって、絶縁筒にかかる電界が緩和され、遮断器を縮小化することができる。
【0020】
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部がポリテトラフルオルエチレンよりなるとともに、中間の絶縁筒部がガラス繊維強化プラスチックよりなるようにしてもよい。ポリテトラフルオルエチレンの比誘電率が2、ガラス繊維強化プラスチックの比誘電率が5なので、絶縁筒の中間部にかかる電界が緩和される。
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が切欠き部の嵌め合い構造によって接合されることによって、絶縁筒か機械的に丈夫になり、遮断器の信頼性が向上する。
【0021】
また、かかる構成において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が両ねじの嵌め合い構造によって接合されることによっても、絶縁筒か機械的に丈夫になり、遮断器の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図
【図2】図1の要部拡大断面図
【図3】この発明の異なる実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図
【図4】この発明のさらに異なる実施例にかかるパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図
【図5】従来のパッファ形ガス遮断器の構成を示す要部断面図
【図6】図5の要部拡大断面図
【図7】図5の装置における電位分布図
【図8】図7の絶縁筒周辺の拡大電位分布図
【図9】図2の絶縁筒周辺の拡大電位分布図
【図10】図1の実施例における絶縁筒沿面の電界が緩和される理由を説明する等価回路図
【符号の説明】
6:密閉タンク、7,9:シールド、8:絶縁筒、10:固定通電接点、11:固定アーク接点、13:可動アーク接点、14:可動通電接点、15:パッファシリンダ、15A:パッファ室、16:固定ピストン、80,81,82:絶縁筒、80A,80C,81A,81C,82A,82C:両端の絶縁筒部、80B,81B,82B:中間の絶縁筒部
Claims (4)
- 消弧性ガスで充填された密閉タンク内に、棒状導体よりなる固定アーク接点と、この固定アーク接点の軸方向に移動可能であり固定アーク接点と接離する可動アーク接点と、この可動アーク接点の反固定アーク接点側に取り付けられ内部にパッファ室を形成するパッファシリンダと、パッファ室内に配されパッファシリンダが反固定アーク接点側へ移動するとともにパッファ室内の消弧性ガスを圧縮する固定ピストンと、固定アーク接点の外周を囲むとともに固定アーク接点と導通する固定通電接点と、可動アーク接点の外周を囲み、可動アーク接点と導通するとともに固定通電接点と接離する可動通電接点と、この可動通電接点および固定通電接点の外周を囲むとともに可動通電接点の移動方向に中心軸が向けられて配された絶縁筒と、この絶縁筒の軸方向の両端部に取り付けられそれぞれが固定通電接点側、固定ピストン側に固定された一対の金属シールドとにより構成され、遮断動作時に固定通電接点と可動通電接点とが開離した後で固定アーク接点と可動アーク接点とが開離し、固定アーク接点と可動アーク接点との開離間隙に生ずるアークがパッファシリンダからの圧縮ガスで吹き消されてなるパッファ形ガス遮断器において、前記絶縁筒が軸方向に繋がる3つの絶縁筒部からなり、両側の絶縁筒部がそれぞれ金属シールドに固定されるとともに中間の絶縁筒部が金属シールドの端部から軸方向に離れた位置で両側の絶縁筒部に接合され、両側の絶縁筒部の比誘電率が中間の絶縁筒部のそれより小さいことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
- 請求項1に記載のパッファ形ガス遮断器において、両側の絶縁筒部がポリテトラフルオルエチレンよりなるとともに、中間の絶縁筒部がガラス繊維強化プラスチックよりなることを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
- 請求項1または2に記載のパッファ形ガス遮断器において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が切欠き部の嵌め合い構造によって接合されたことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載のパッファ形ガス遮断器において、両側の絶縁筒部と中間の絶縁筒部との接合部が両ねじの嵌め合い構造によって接合されたことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
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