JP5225176B2 - Puffer type gas circuit breaker - Google Patents
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Description
この発明は、電流を遮断するパッファ形ガス遮断器に関するものである。 The present invention relates to a puffer type gas circuit breaker that cuts off an electric current.
絶縁消弧ガスをアークに吹き付けるガス遮断器消弧室の構造として、機械パッファと呼ばれる駆動機構によって機械的な圧縮を行う部屋の他に、アークの熱を取り込むことによって圧力を上昇させる部屋を設け、その部屋の圧力で電流零点時にアークに対して吹き付けを行い消弧するという技術がある。 As a structure of the gas circuit breaker arc-extinguishing chamber that blows insulated arc-extinguishing gas to the arc, in addition to the chamber that mechanically compresses by a drive mechanism called mechanical puffer, a chamber that raises the pressure by taking in the heat of the arc is provided There is a technique in which the arc is blown off at the current zero point by the pressure in the room to extinguish the arc.
特許文献1で示されているようなアークの熱を取り込むことによって圧力を上昇させる部屋(熱パッファ室)の位置が電極(接触子)の極間の側方になく後方にあるものでは、熱ガスの取り込みや吹き付ける場合に長い通路を通して熱ガスの取り込みおよび吹き付けを行う必要があり、流路抵抗が高く十分な取り込みや吹き付けが得られないという問題がある。
特許文献2で示されているようにアークの熱を取り込むことによって圧力を上昇させる熱パッファ室の位置が電極の極間の側方に配置されているものもあるが、吹き付け時にアークにさらされた高温の熱ガスの排出口が電極軸の方向を向いている。そのため、可動電極の方向へのガスの流れは可動電極によって妨げられ、十分な排出能力が得られないという問題がある。
さらに、排出口が十分開くようにするために可動電極を長い距離動かす必要があり、消弧室が大きなものになるだけでなく、電極を動かす操作装置が大きなものとなったり、電極と操作装置の間をつないでいるリンク機構が複雑なものとなったりする問題がある。
If the position of the chamber (heat puffer chamber) for raising the pressure by taking in the heat of the arc as shown in
As shown in
Furthermore, it is necessary to move the movable electrode for a long distance in order to open the discharge port sufficiently, not only the arc extinguishing chamber becomes large, but also the operation device for moving the electrode becomes large, the electrode and the operation device There is a problem that the link mechanism connecting the two becomes complicated.
さらにまた、特許文献3で示されているように絶縁ノズル内にアークと直角に吹付けるガス通路と吹出口を設けたものもあるが、特許文献1と同様に熱パッファ室の位置が電極(接触子)の極間の後方にあるので、熱ガスの取り込みや吹き付ける場合に迂曲した長い通路を通して熱ガスの取り込みおよび吹き付けを行う必要があり、流路抵抗が高く十分な取り込みや吹き付けが得られないという問題がある。
Furthermore, as shown in
この発明に係わるパッファ形ガス遮断器は、同一軸線上に接離自在に配置された固定側電極と可動側電極、両電極の開離時に両電極間で形成される空間部に向かって開口する開口部を有し、上記両電極間で発生したアーク熱を取り込み消弧性ガスの圧力を上昇させる第1熱パッファ室、及び上記電極部に設けられ、上記高圧消弧性ガスを上記第1熱パッファ室内から上記アークへ吹き付ける絶縁物ノズルを備え、上記第1熱パッファ室の開口部を除いた上記空間部には、上記アークへ吹き付けた後の高圧消弧性ガスを排出する排気口を設け、上記第1熱パッファ室は、一対で構成され、上記開口部は、上記空間部を介し上記軸線に対して垂直方向に互いに対向させて配置するとともに、上記排気口は、上記軸線と交叉させ且つ上記第1熱パッファ室から吹き出した上記高圧消弧性ガスに対し直交するよう配置したものである。 The puffer-type gas circuit breaker according to the present invention opens toward the space formed between the fixed side electrode and the movable side electrode, which are detachably arranged on the same axis, and when both electrodes are separated. A first heat puffer chamber having an opening and taking in arc heat generated between the two electrodes to increase the pressure of the arc extinguishing gas, and the electrode unit, and the high-pressure arc extinguishing gas to the first arc comprising an insulating material nozzle which blows from the heat puffer chamber to said arc, said the above-mentioned space portion except for the opening of the first heat puffer chamber, an exhaust port for exiting discharge the high-pressure extinguishing gas after blown into the arc The first heat puffer chamber is configured as a pair, and the opening is disposed to face each other in a direction perpendicular to the axis via the space, and the exhaust port is connected to the axis. Crossing and the first heat pack It is obtained by arranged orthogonal to the high-pressure extinguishing gas blown out from § chamber.
この発明のガス遮断器によれば、遮断性能を高めることができるだけでなく、可動側電極は排気口を形成する距離だけ移動させればよいので移動量が短くてすみ、従って、これを駆動する操作装置も小型で低操作力にすることができる。また、第1熱パッファ室が電極の離間時に形成される側方の空間部に配置されるので消弧室全体も小さく構成することができ、小型の遮断器を構成することができる。 According to the gas circuit breaker of the present invention, not only can the shut-off performance be improved, but the movable electrode only needs to be moved by the distance that forms the exhaust port, so that the amount of movement can be short, and therefore it is driven. The operating device can also be small and have low operating force. Further, since the first heat puffer chamber is disposed in the side space formed when the electrodes are separated, the entire arc extinguishing chamber can be made small, and a small circuit breaker can be formed.
以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, the same code | symbol shows the same or an equivalent part between each figure.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1におけるガス遮断器消弧室の断面図、図2は、図1におけるII―II線の断面図である。
図3は、ガス遮断器消弧室の斜視図で、この消弧室は、図には示されていないタンクの中に配置されており、また、タンクには例えばSF6ガスのような絶縁消弧ガスが入っている。
FIG. 1 is a sectional view of a gas circuit breaker arc extinguishing chamber according to
FIG. 3 is a perspective view of a gas circuit breaker arc-extinguishing chamber, which is disposed in a tank not shown in the figure, and the tank has an insulating extinction chamber such as SF6 gas. Contains arc gas.
図1〜図3において、第1熱パッファ室1は、絶縁物で構成されたパッファ筒2によって囲まれた断面扇形の上下一対の部屋2a,2bで構成され、後述する空間部Gを介し互いに対向して配置されている。
固定側電極3の形状は、円筒状でこの固定側電極3と可動側電極4は、通電経路であり、固定側電極3に対し接離自在になされた可動側電極4は、図には示されていない操作装置によって、開極指令が来たときに図の右方向に移動する。それによって固定側電極3と可動側電極4が離れると、両電極間にアークが点弧する。固定側電極3と可動側電極4の周囲には、それぞれ電極カバー7および電極カバー8が配置されており、例えばフィンガー状電極のように電極に軸方向にスリットが入れられている場合においてもそのスリットを通してガスの漏れがないようになっている。
可動側電極4が図の右方向に移動、すなわち両電極が開離すると、両電極間によって空間部Gが形成されるが、第1熱パッファ室1にはこの空間部Gに向かって電極軸の軸心方向に開口したパッファ開口2b1(図3)が設けられ、このパッファ開口2b1から両電極の軸線と交叉する方向、すなわちアークに向かって高圧消弧性ガスが吹き付けられる。パッファ開口2b1以外の空間部分Gには、排気口9がアークへ吹き付けられた高圧消弧性ガスに対し直交する方向に配置されている。
1 to 3, the first
The shape of the
When the
また、固定側電極3と可動側電極4の先端部分を覆うように吹き付けノズル5および吹き付けノズル6が取り付けられており、第1熱パッファ室1からのガスの流れを制御している。吹き付けノズル5および6は絶縁物であり、例えば、PTFE(四フッ素化樹脂),POM(ポリアセタール樹脂),アクリル樹脂であり、さらにはそれらに少量の添加物
が加わったものでもよい。
Further, a
図4は、ガス遮断器消弧室を模式的に示した図で、(A)は側面図、(B)は(A)におけるIV―IV線の断面図で、電極軸の方から見た図である。
図4(B)に示すように、図1における第1熱パッファ室1は、上部と下部の熱パッファ
室1aと熱パッファ室1bに分かれている。また、排気口9は、左方向の排気口9aと右方向の排気口9bとがあり、高温の高圧消弧性ガスは後述するようにこのガスと直交する左右方向に排出されるようになっている(図5)。
4A and 4B are diagrams schematically showing a gas circuit breaker arc extinguishing chamber. FIG. 4A is a side view, and FIG. 4B is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG.
As shown in FIG. 4B, the first
次に動作について説明する。
まず、初期状態では可動側電極4は、図1の位置よりも左方向(一点鎖線で図示)にあり、固定側電極3と接触しており両電極中を電流が流れている。開極指令が来ると、上記したように可動側電極4は操作装置によって図1において右方向に移動する。移動したことにより可動側電極4が固定側電極3と離れると両電極間にアークが発生する。アークは、20000Kにもおよぶ非常に高温であるため、アーク近傍のガスが熱せられ膨張し吹き付けノズル5と吹き付けノズル6の間を通って第1熱パッファ室1に取り込まれる。
Next, the operation will be described.
First, in the initial state, the
取り込まれた高温の高圧消弧性ガスによって、もともと第1熱パッファ室1にあったガスも膨張しようとして第1熱パッファ室1の圧力が上昇する。また、吹き付けノズル5および吹き付けノズル6は、絶縁物であるためアークからの放射光や熱によって蒸発する。蒸発によって発生したガスも第1熱パッファ室1内に取り込まれ、第1熱パッファ室1の圧力を上昇させるのに寄与する。第1熱パッファ室1が固定側電極3と可動側電極4の側方、すなわち両電極間によって形成された空間部に配置されているためアークからの熱および蒸発ガスはスムーズに第1熱パッファ室1に取り込まれる。
Due to the high-temperature high-pressure arc extinguishing gas taken in, the gas originally in the first
さて、電流が交流である場合には、時間が経過し、電流値がピークとなる時刻を過ぎると電流値が減少し始める。やがて電流が零になる時刻、すなわち電流零点と呼ばれる時刻に至るが、その直前の時間領域においては電流が小さいためアークのエネルギーも小さくなる。
従って、その時間領域では第1熱パッファ室1内の圧力の方がアーク近傍の圧力よりも高くなるため第1熱パッファ室1からアークに向かって高圧消弧性ガスを吹き付ける流れが発生するようになる。この流れは第1熱パッファ室1から吹き付けノズル5および吹き付けノズル6の間を通ってアークに吹き付けられる。
If the current is an alternating current, the current value starts to decrease after a lapse of time and the time when the current value reaches its peak. Eventually, it reaches a time when the current becomes zero, that is, a time called a current zero point, but in the time region immediately before that, the current is small, so the arc energy is also small.
Accordingly, since the pressure in the first
高圧消弧性ガスは、図5に示すように上下の第1熱パッファ室1aおよび熱パッファ室1bからアークに対して垂直(両電極の軸線と交叉する方向)に吹き付けており、アークをはさみ込むようになっているため安定した吹き付けを確保できる。吹き付けられた高圧消弧性ガスは、アークから熱を奪い排気口9a,9bを通って消弧室から外へ排気される。
また、排気口9は、図5に示すように排気口9aと排気口9bというように左右に均等に配置されているため、排出されるガスも均等に左右に流出するようになる。排気口9aおよび排気口9bよりも外には流れを妨げるような障害物がないため高温ガスの排出がスムーズに行われる。従って、排気能力が高くなりアークの冷却効果が高まるため電流零点における電流遮断能力が高まる。
As shown in FIG. 5, the high-pressure arc extinguishing gas is blown from the upper and lower first
Further, as shown in FIG. 5, the
このような構成にすることによって、遮断性能を高めることができるだけでなく、可動側電極4は絶縁が確保され、かつ、排気口9が開く程度の距離を移動するだけでよいので移動量が短くてよくなる。従って、これを駆動する操作装置も小型で低操作力にすることができる。また、第1熱パッファ室1が両電極側方の空間部に配置されているので消弧室全体も小さく構成することができ、小型の遮断器を構成することができる。
さらに、遮断器の小型化により、地球温暖化係数の高いSF6ガスを削減でき、点検時におけるSF6ガスの回収、再充填時の負荷の低減が可能となり、さらにまた、装置全体の構成が簡素化されるので、部品点数の削減が可能となる等の効果がある。
With such a configuration, not only can the blocking performance be improved, but also the
In addition, the circuit breaker can be downsized to reduce the SF6 gas with a high global warming potential, the SF6 gas can be recovered during inspection and the load during refilling can be reduced, and the overall configuration of the device can be simplified. Therefore, there is an effect that the number of parts can be reduced.
実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2によるガス遮断器消弧室を模式的に示した断面図である。
この実施の形態2は、実施の形態1の図4における排気口9aおよび排気口9bに、排気口調整板10a、10b、10c、10dを取り付けたものである。これにより排気口9からの排気量を調整することができるため、最適な遮断性能になるように調整することができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a gas circuit breaker arc extinguishing chamber according to
In the second embodiment, exhaust port adjusting plates 10a, 10b, 10c, and 10d are attached to the exhaust port 9a and the exhaust port 9b in FIG. 4 of the first embodiment. As a result, the amount of exhaust from the
実施の形態3.
図7は、この発明の実施の形態3におけるガス遮断器消弧室を模式的に示した図で、(A)は側面図、(B)は(A)におけるVII―VII線の断面図である。
円筒状中空軸である固定側電極11は、周方向に分割されその先端部あるいは筒体部全体が図7(B)のように上下に分かれている。これによりアークが細くなったときに電極先端の一部分にのみアークの端部があるような場合でも、上下どちらかの先端にあることになる。この時、第1熱パッファ室1a、1bからアークへの吹き付け方向は上下(図5、図7(B)参照)からであるので、アークに対して効率的に高圧消弧性ガスが当たることになり冷却効果が増大するため遮断性能が向上する。
7A and 7B are diagrams schematically showing a gas circuit breaker arc extinguishing chamber according to
The fixed-side electrode 11 that is a cylindrical hollow shaft is divided in the circumferential direction, and the tip part or the entire cylindrical part is divided into upper and lower parts as shown in FIG. As a result, even when the end of the arc is only at a part of the tip of the electrode when the arc becomes thin, it is at the tip of either the top or bottom. At this time, since the blowing direction from the first
実施の形態4.
図8は、この発明の実施の形態4におけるガス遮断器消弧室を模式的に示した図で、(A)は平面図、(B)は(A)におけるVIII―VIII線の断面図である。
円筒状中空軸である固定側電極12は、周方向に分割されその先端部あるいは、筒体部全体が図8(B)で示すように左右12a,12bに分かれている。これによりアークが細くなったときに電極先端の一部分にのみアークの端部があるような場合でも、左右どちらかの先端にあることになる。排気口9への吹き出し口は左右方向(図5、図8(B)参照)であるので、アークによって高温になった高圧消弧性ガスが効率的に排出されることになり冷却効果が増大するため遮断性能が向上する。
8A and 8B are diagrams schematically showing a gas circuit breaker arc extinguishing chamber according to
The fixed side electrode 12 which is a cylindrical hollow shaft is divided in the circumferential direction, and the tip portion or the entire cylindrical portion is divided into left and right 12a and 12b as shown in FIG. 8B. As a result, even when the end of the arc is only at a part of the tip of the electrode when the arc becomes thin, it is at the left or right tip. Since the outlet to the
実施の形態5.
図9は、この発明の実施の形態5におけるガス遮断器消弧室の断面図である。
実施の形態1における図1の左方に、第2熱パッファ室13を取り付けている。また、円筒状の固定側電極3の内部空間14には、第2熱パッファ室13への連通路15が設けられている。これにより、固定側電極3と可動側電極4との間に点弧したアークからの熱および吹き付けノズル5や吹き付けノズル6からの高圧消弧性ガスが、上記内部空間14から連通路15を通して第2熱パッファ室13に取り込まれる。それにより第2熱パッファ室13の圧力が上昇する。実施の形態1における第1熱パッファ室1の動作と同様、電流零点直前においては、アーク近傍の圧力が低下することにより第2熱パッファ室13からアークへ吹き付ける流れが発生するようになる。従って、第1熱パッファ室1と第2熱パッファ室13の両方からのアークへの吹き付けがあるため遮断性能が高くなる。
FIG. 9 is a sectional view of a gas circuit breaker arc extinguishing chamber according to
A second heat puffer chamber 13 is attached to the left side of FIG. 1 in the first embodiment. A communication path 15 to the second heat puffer chamber 13 is provided in the internal space 14 of the cylindrical fixed
実施の形態6.
図10は、この発明の実施の形態6におけるガス遮断器消弧室の断面図である。
実施の形態5に対して、この実施の形態6では第2熱パッファ室13と第1熱パッファ室1との間には両者を連通する還流路16を設けている。還流路16には逆止弁17が取り付けられており、第2熱パッファ室13の方が、第1熱パッファ室1よりも高い圧力になったときに第2熱パッファ室13から第1熱パッファ室1にガスが流れ込む(高圧消弧性ガスの補充)。
開極動作の初期において、固定側電極3と可動側電極4との間の距離があまり開いていない場合には、吹き付けノズル5と吹き付けノズル6の間の空間が可動側電極4によって塞がれていたり、塞がれていなくても隙間が狭かったりする場合がある。そのときにアークによって熱せられたガスおよび吹き付けノズル6のアーク熱による蒸発ガスは、第2熱パッファ室13に第1熱パッファ室1よりも早く取り込まれるので、第2熱パッファ室13の方が第1熱パッファ室1よりも高い圧力となる。このとき逆止弁17が開き上記のように第2熱パッファ室13から還流路16を通して第1熱パッファ室1へ高圧消弧性ガスが取り込まれる。このように構成することにより、開極初期においても第1熱パッファ室1の圧力が上昇し、アークが点弧している時間が短い状態で遮断可能となる。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a gas circuit breaker arc extinguishing chamber according to
In contrast to the fifth embodiment, in the sixth embodiment, a
If the distance between the fixed
実施の形態7.
図11は、この発明の実施の形態7におけるガス遮断器消弧室の断面図、図12は、この実施の形態7におけるガス遮断器消弧室の変形例を示す断面図である。
この実施の形態7では、実施の形態5において第2熱パッファ室13に消耗性絶縁物18が設けられている。
消耗性絶縁物18としては、例えば、PTFE,POM, ポリエチレン, ポリプロピレ
ン, ナイロンなどであり、さらにそれらに添加物が入っているものでもよい。
アークによって熱せられたガスおよび吹き付けノズル6のアーク熱による蒸発ガスが、連通路15を通って第2熱パッファ室13に入り消耗性絶縁物18に当たると第2熱パッファ室13の室内全体に広がるようになる。従って、高圧消弧性ガスは高温であるため消耗性絶縁物18が蒸発する。消耗性絶縁物18が蒸発したガスにより第2熱パッファ室13の圧力がさらに上昇するため遮断性能が高くなる。
ところで、図10に示した実施の形態6に、消耗性絶縁物18を図12に示すように設けてもよい。
FIG. 11 is a cross-sectional view of a gas circuit breaker arc extinguishing chamber according to
In the seventh embodiment, the
The
When the gas heated by the arc and the evaporating gas due to the arc heat of the
Incidentally, the
実施の形態8.
図13は、この発明の実施の形態8におけるガス遮断器消弧室の断面図、図14は、この実施の形態8におけるガス遮断器消弧室の変形例を示す断面図である。
この実施の形態8は、第1熱パッファ室へ高圧消弧性ガスを補充するため第1熱パッファ室1に機械パッファ室20を付加したものである。
機械パッファ室20は、パッファシリンダ21とピストン22によって構成される。
図に示されていない操作装置により開極動作に連動してピストン22が図において左方向に移動する。機械パッファ室20と第1熱パッファ室1とは連通口23によって結ばれている。さらに連通口23には、逆止弁24が取り付けられており機械パッファ室20の圧力が第1熱パッファ室1の圧力より高くなったときに開く。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a gas circuit breaker arc extinguishing chamber according to
In the eighth embodiment, a
The
The
開極動作に連動してピストン22が左方向に移動することで、機械パッファ室20の内部の消弧ガスが圧縮され、内部の圧力が上昇する。
遮断する電流が比較的小電流である場合で第1熱パッファ室1の圧力が十分上昇しない場合や、電流零点近傍で第1熱パッファ室1の圧力が低下した場合や、またアークの点弧時間が長く、消弧に至るタイミングまでに1度電流零点を通過して圧力が低下した場合で、機械パッファ室20の圧力が第1熱パッファ室1の圧力よりも高くなったときに逆止弁24が開く。すると連通口23を通して消弧ガスが機械パッファ室20から第1熱パッファ室1へ流れ込み、第1熱パッファ室1の圧力を消弧するのに十分な圧力に維持することができるようになる。そのため小電流遮断やアークが長く点弧した場合でも遮断性能を保持することができる遮断器を構成することができる。
図14は、実施の形態7の図12で示された形態に対して機械パッファ室20を設けた例である。このように構成することによって小電流から大電流まで高い遮断性能をもつ遮断器を構成することが可能となる。
As the
When the current to be cut off is a relatively small current and the pressure of the first
FIG. 14 is an example in which a
1、1a、1b 第1熱パッファ室
2、2a、2b パッファ筒
2b1 パッファ開口
3 円筒状固定側電極
4 可動側電極
5、6 吹きつけノズル(絶縁ノズル)
7、8 電極カバー
9、9a、9b 排気口
10、10a 10b 10c 10d 排気口調整板
11、11a、11b 固定側電極
12、12a、12b 固定側電極
13 第2熱パッファ室
14 円筒状固定側電極の内部空間
15 連通路
16 還流路
17 逆止弁
18 消耗性絶縁物
20 機械パッファ室
21 パッファシリンダ
22 ピストン
23 連通口
24 逆止弁
DESCRIPTION OF
7, 8
Claims (8)
及び上記電極部に設けられ、上記高圧消弧性ガスを上記第1熱パッファ室内から上記アークへ吹き付ける絶縁物ノズルを備え、
上記第1熱パッファ室の開口部を除いた上記空間部に、上記アークへ吹き付けた後の高圧消弧性ガスを排出する排気口を設け、
上記第1熱パッファ室は、一対で構成するとともに、この第1熱パッファ室には、当該室に高圧消弧性ガスを補充する機械パッファ室を連通させ、上記開口部は、上記空間部を介し互いに対向させて配置するとともに、上記排気口は、上記軸線と交叉させ且つ上記第1熱パッファ室から吹き出した上記高圧消弧性ガスに対し直交するよう配置したことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。 A fixed side electrode and a movable side electrode, which are arranged so as to be able to come into contact with and away from each other on the same axis, and an opening which opens toward the space formed between the two electrodes when the two electrodes are separated; A first heat puffer chamber that takes in the generated arc heat and raises the pressure of the arc extinguishing gas;
And an insulating nozzle that is provided in the electrode portion and blows the high-pressure arc extinguishing gas from the first heat puffer chamber to the arc,
Provided in the space excluding the opening of the first heat puffer chamber is an exhaust port for discharging the high-pressure arc extinguishing gas after spraying to the arc;
The first heat puffer chamber is configured as a pair, and the first heat puffer chamber communicates with a mechanical puffer chamber that replenishes the chamber with a high-pressure arc extinguishing gas, and the opening portion defines the space portion. And the exhaust port is arranged so as to intersect the axis and to be orthogonal to the high-pressure arc extinguishing gas blown out from the first heat puffer chamber. Gas circuit breaker.
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