JP4693736B2 - ガス絶縁断路器 - Google Patents

Description

本発明は、ガス絶縁断路器に係り、特に可動接触子が円弧運動する円弧運動式のガス絶縁断路器に関するものである。

一般に、ガス絶縁開閉装置を用いて送変電設備を構成する場合、母線停止の期間や停止の確率を低くできるガス絶縁２重母線の構成とすることが多くなっている。この種のガス絶縁２重母線構成の場合には、ガス絶縁断路器にループ電流の遮断責務が要求される。

ガス絶縁断路器でのループ電流の遮断責務は、母線の導体に流れる電流を転流させるものであるため、回復電圧は数十Ｖから数百Ｖと低いが、数千Ａの電流を遮断せねばならないから、電流遮断性能が重視されている。

ガス絶縁断路器のループ電流の遮断責務を向上させるため、ガス絶縁断路器の可動接触子及び固定接触子に、耐アーク製の材料を用いると共に、可動接触子の開極速度を速めるか、或いは磁界を利用してアーク時間を短縮するために、可動接触子を直線運動して開極及び閉極する直線運動構造とすることが提案されている。

このように、可動接触子を直線運動構造にすると、短時間で極間距離を長くしてアーク長を引き伸ばすことができ、アークを回転運動させて電流遮断性能の向上を図るためのコイルや磁石等の部品を配置し易く、またパッファ方式や限流方式等も比較的容易に適用できる構造となる。

一方、円弧運動式のガス絶縁断路器、即ち可動接触子が円弧運動して接離し、開極及び閉極する構造は、上記直線運動式に比較して接触子部分を収納して絶縁ガスを封入する容器をコンパクトにできてシールド等が不要で部品数が少なくなる。この場合、可動接触子が円弧状に動いて極間を広げる構造であるので、ループ電流の遮断時に点弧したアークが、可動接触子の回転軸方向に移動するから、可動接触子の回転角度を大きくしても極間距離は広がりにくい問題がある。

円弧運動式のガス絶縁断路器、例えば特許文献１のガス絶縁断路器では、可動接触子と固定接触子との各先端の電界が高くなるため、可動接触子に電界緩和電極を設けており、しかも可動接触子に対する電界緩和電極の位置を、開路状態の時と閉路状態の時とで変化させ、可動接触子の開路状態の位置での対地及び極間絶縁耐力を向上させることが提案されている。

特開２００４−６３１１０号公報

上記円弧運動式のガス絶縁断路器では、ループ電流の遮断性能を向上させるために、可動接触子を長くするか、可動接触子を操作する操作器に操作力の大きなものを用い、これにより可動接触子の開極する回転速度を速める必要がある。このため、大きな遮断エネルギを蓄積できる操作器が必要になり、ばね等の部品点数が増加してしまい、ガス絶縁断路器の小型軽量化の妨げになる問題があった。

本発明の目的は、可動接触子の開極速度を速めることなく、ループ電流の遮断責務を達成でき、部品点数を少なくして小型軽量化できる円弧運動式のガス絶縁断路器を提供することにある。

本発明の円弧運動式のガス絶縁断路器は、絶縁ガスを封入する容器内に、可動接触子を設ける可動側導体と、固定接触子を設ける固定側導体とを配置して接触部を構成し、前記可動接触子は操作器にて反時計方向又は時計方向に回転可能に取り付ける際に、前記可動接触子と固定接触子は、その先端部にアーク駆動手段を備えて構成したことを特徴している。

前記アーク駆動手段は、前記可動接触子と固定接触子の先端部に設ける周回電流路で構成したことを特徴している。しかも、前記固定接触子の先端部には、可動接触子の回転移動方向側に少なくとも開口を有するガス流案内絶縁部材を設けて構成したことを特徴とする。

また、前記可動側導体は、前記固定側導体の軸線に対して前記可動接触子が回転移動する側の異なる軸線上に配置して構成したことを特徴としている。更に、前記可動接触子は、その先端部分を前記固定接触子側に屈曲させた形状であることを特徴としている。

本発明のようにガス絶縁断路器を構成すれば、可動接触子及び固定接触子間の開極速度を速めることなく、ループ電流の遮断性能を向上でき、このため従来に比べて操作力の低い操作器を使用できるから、部品点数を少なくして小型軽量化して経済的に製作することができる。

本発明のガス絶縁断路器では、回転移動可能に可動接触子を設ける可動側導体と、固定接触子を設ける固定側導体とを配置して接触部を構成するとき、可動接触子と固定接触子とは、その先端部にアーク駆動手段を備えている。

本発明の第１の実施例である図１に示すガス絶縁断路器は、公知のものと同様に絶縁ガスを封入する容器（図示せず）内に、他の機器と接続する可動側導体１と固定側導体５を同一軸線上に配置している。この可動側導体１には、その先端の両側面１Ａに一対となる直線板状の可動接触子３を配置し、ピン４を回転軸心とするように回転可能に取り付けている。

可動接触子３は、操作器（図示せず）の操作力で反時計方向又は時計方向に円弧運動させ、固定側導体５の先端に設けた固定接触子６と接離し、開極又は閉極できるようにしている。電気的な接続を良好にするため、可動接触子３と固定接触子６間や可動側導体１の接続部２と可動接触子３間の接触面に、それぞれ接触子片７を設けている。

可動接触子３と固定接触子６は、本発明によって両者が接離する先端部分を、特殊な形状にしてアーク駆動手段としている。即ち、可動接触子３と固定接触子６は、可動接触子３が回転移動して開極時の最後に接触の離れる先端側部分の隅部面に、電流周回通路形成手段である略直角に回り込む周回溝１０及び１１をそれぞれ設けている。これによって、可動接触子３と固定接触子６の双方には、周回溝１０及び１１で可動側の周回電流路３Ａ及び固定側の周回電流路６Ａを形成し、アーク駆動手段としている。

これら周回電流路３Ａ及び周回電流路６Ａには、可動接触子３が反時計方向に円弧運動して開極するループ電流の遮断時に、可動接触子３が固定接触子６より離れようとするとき、離れる最終時点まで電流が流れており、しかも図２に示すように開極時には、両接触子３及び５間が最も近くなる位置に、ループ電流によるアークＡｒが点孤する。

このとき、可動接触子３の周回電流路３Ａと固定接触子６の周回電流路６Ａの双方には、破線矢印で示すように電流ｉが流れ、しかも可動側の周回電流路３Ａと固定側の周回電流路６Ａとで電流ｉの流れる方向が逆の対抗する状態となる。このため、ループ電流の遮断時のアークＡｒには、双方に流れる電流ｉによって生ずる電磁力Ｆｅが働くことになる。これにより、アークＡｒは電磁力Ｆｅで、可動接触子３の先端方向に駆動されて引き伸ばされてしまい、遮断されることになる。

従って、可動接触子３と固定接触子６の先端部分の隅部面に、それぞれ周回電流路を形成してアーク駆動手段とすれば、従来のように可動接触子３の回転角度を大きくするか、或いは操作力の大きな操作器を使用することなく、ループ電流の遮断時に生ずるアークＡｒを引き伸ばして遮断することができる。それ故、操作器は部品点数の少なくて小型軽量化したものを使用しても、問題なく遮断することができる。

また、本発明の第２の実施例であるガス絶縁断路器を図３及び図４に示しており、この例では第１の実施例と同一部分は同符号で示している。このガス絶縁断路器では、絶縁ガスを封入する容器（図示せず）内に、他の機器と接続する可動側導体１と固定側導体５を異なる軸線上に配置し、また可動接触子３の形状を変えている点に特徴がある。

可動側導体１は、この配置する軸線の位置を、可動接触子３が円弧運動して回転する方向である上方へ、固定側導体５の配置軸線に対して所定の寸法Ｌだけずらして配置し、しかも可動接触子３は、その先端部を固定接触子６側に近づくに従い屈曲させ、その形状を「く」の字状にしたものを用いている。これにより、可動側導体１と固定側導体５を異なる軸線上に配置ことで、両者を同一軸線上に配置するときよりも、可動接触子３の先端部の回転角度が大きくなり、可動接触子３が「切」のときに容器との絶縁距離を大きくなるから、その分だけ容器を小型化できる。なお、可動接触子３が時計方向である下方に円弧運動して開極する構造では、当然可動側導体１を固定側導体５の配置軸線に対して下方側にずらして配置して構成する。

この実施例でも上記の実施例と同様に可動接触子３に周回溝１０を、固定接触子６に周回溝１１を設け、周回電流路３Ａ及び直線状の周回電流路６Ａを形成し、アーク駆動手段としている。更に、可動接触子３と接離する固定接触子６の先端部分には、図中の上部及び右側を開放した開口を形成したガス流案内絶縁部材１２を、例えば絶縁物製の皿ねじ１４にて取り付けている。このアーク駆動手段ともなるガス流案内絶縁部材１２により、ループ電流を遮断時に発生するアークＡｒで生ずる膨張した絶縁ガスを、開口した方向に流すようにしている。

このガス絶縁断路器の接触構造のおいても、ループ電流の遮断時に、図４に示す如く可動接触子３が反時計方向である上方に円弧運動して開極しようとして、可動接触子３が固定接触子６より離れようとする初期にアークＡｒが点孤する。このとき、上述したようにアーク駆動手段である周回電流路３Ａ及び周回電流路６Ａには電流が流れ、この電流による電磁力ＦｅがアークＡｒに働くため、アークＡｒは可動接触子３の先端方向に駆動されて引き伸ばされて、ついには遮断される。

しかも、固定接触子６には、先端部分にガス流案内絶縁部材１２を設けているから、アークＡｒの熱によって膨張した絶縁ガスが、開口から上部及び右側方向に噴出する。したがって、点弧したアークＡｒは電磁力Ｆｅと絶縁ガス流による駆動力Ｆｆの双方で、より強力に可動接触子３の先端方向に駆動され、第１の実施例より早く引き伸ばされるので、より効果的にループ電流の遮断ができ、遮断性能が向上する。

なお、ガス絶縁断路器の可動側導体１と固定側導体５は、母線内の導体の引き回し配置や他の機器との接続を考慮し、容器内の上方や下方にずらして配置することが多いため、接触子部分の導体配置を実施例に示す構造としても支障はなく、ガス絶縁断路器全体が大きくなることなく構成することができる。

また、固定接触子６の先端部分に設けるガス流案内絶縁部材１２は、第１の実施例に示す直線状の可動接触子３と組み合わされる固定接触子６に適用できるし、ガス流案内絶縁部材１２の開口は、可動接触子３が回転移動する方向である上部のみに設けて用いてもよく、この場合でもガス絶縁断路器のループ電流の遮断性能を向上が図れる効果を達成できる。

更に、本発明の第３の実施例である図５に示すガス絶縁断路器は、図１と同様なアーク駆動手段を備えた可動接触子３と固定接触子６の構成で、図３と同様に可動側導体１と固定側導体５を異なる軸線上に配置した構造である。そして、更に可動接触子３が円弧運動して開極する上方に、容器に設ける接地電極１３を配置し、可動接触子３を接地電極１３に接続する接地開閉器として組み合わせた例を示しており、同様に上述と同一部分は同符号で示している。

図５では、（ａ）の断路器が「入」で接地開閉器が「切」の状態、（ｂ）の断路器が「入」から「切」に移行する段階、（ｃ）の断路器及び接地開閉器の双方が「切」の段階、（ｄ）の断路器が「切」で接地開閉器が「入」で可動側導体１が接地された状態をそれぞれ示している。

この実施例のガス絶縁断路器でも、図５（ｂ）に示すように可動接触子３が反時計方向に回転移動すると、図２で説明したのと同様に可動接触子３の周回電流路３Ａ及び固定接触子６の周回電流路６Ａに電流が流れ、この電流による電磁力ＦｅでアークＡｒが引き伸ばし駆動され、ループ電流は速やかに遮断されるので、上述のものと同様な効果を達成することができる。

図５に示す断路器と接地開閉器の配置構造では、可動接触子３の回転角度が図１の例に比較して大きくなるから、極間耐電圧の高い断路器に、極間耐電圧の低い断路器接地開閉器を組み合せても、図５（ｃ）に示すように断路器及び接地開閉器が「切」のとき、極間距離Ｌｄ＞Ｌｓと広げられるので、高電圧用の場合でも小型化が図れる。

（ａ）と（ｂ）は、本発明の一実施例であるガス絶縁断路器の接触子部分を示す正面図と平面図である。 図１の動作状態を示す正面図である。 （ａ）と（ｂ）は、本発明の他の実施例であるガス絶縁断路器の接触子部分を示す正面図と平面図である。 図３の動作状態を示す正面図である。 （ａ）から（ｄ）は、本発明の別の実施例であるガス絶縁断路器の接触子部分の動作過程を示す正面図である。

符号の説明

１…可動側導体、３…可動接触子、３Ａ…周回電流路、５…固定側導体、６…固定接触子、６Ａ…周回電流路、１０、１１…周回溝、１２…ガス流案内絶縁部材、１３…接地電極。

Claims (5)

1. 絶縁ガスを封入する容器内に、可動接触子を設ける可動側導体と、固定接触子を設ける固定側導体とを配置して接触部を構成し、前記可動接触子は操作器にて反時計方向又は時計方向に回転可能に取り付けたガス絶縁断路器において、前記可動接触子と固定接触子は、その先端部にアーク駆動手段を備えて構成したことを特徴とするガス絶縁断路器。
2. 請求項１において、前記アーク駆動手段は、前記可動接触子と固定接触子の先端部に設ける周回電流路で構成したことを特徴とするガス絶縁断路器。
3. 請求項１又は２において、前記固定接触子の先端部には、可動接触子の回転移動方向側に少なくとも開口を有するガス流案内絶縁部材を設けて構成したことを特徴とするガス絶縁断路器。
4. 請求項１から３のいずれかにおいて、前記可動側導体は、前記固定側導体の軸線に対して前記可動接触子が回転移動する側の異なる軸線上に配置して構成したことを特徴とするガス絶縁断路器。
5. 請求項３において、前記可動接触子は、その先端部分を前記固定接触子側に屈曲させた形状であることを特徴とするガス絶縁断路器。

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