JP5510442B2 - ガス遮断器 - Google Patents

Description

本発明はガス遮断器に係り、特に絶縁性能を向上させたガス遮断器用操作機構を有するガス遮断器に関するものである。

近年の送電系統の大容量化に伴い、変電所や開閉所に用いられる遮断器の遮断容量が増大し、二つの遮断部を共通の操作器によって開閉操作するように構成した大容量ガス遮断器（以下２点切ガス遮断器と略称）が多く用いられている。

図７に特許文献１に開示された２点切ガス遮断器の操作機構を示す。絶縁性ガスを封入した図示しない密閉タンク内に、絶縁支持筒１によって密閉タンクから電気的に絶縁して支持固定したブラケット２を配する。このブラケット２の左右側に、遮断部可動部分であるパッファシリンダ３を摺動可能に支持するピストン４を固定して２点切りを構成する。密閉タンク外には図示しない操作器が配置される。操作器からの操作力を伝達する操作系の途中には操作器に一端側を連結した絶縁操作ロッド５を用いる。この絶縁操作ロッド５の他端はブラケット２の近傍に位置しており、リンク機構を介して遮断部可動部分であるパッファシリンダ３を連結している。この絶縁操作ロッド５によって、操作器と遮断部可動部分との間の電気的な絶縁を保持しながら、操作器から遮断部可動部分へ操作力を伝達する。

絶縁操作ロッド５の上端部には連結ピン６が挿入されており、絶縁操作ロッド５の紙面前面及び後面にそれぞれ配置したリンク７の一端間をこの連結ピン６によって連結している。一対のリンク７の他端間も他の連結ピン８によって三角形レバー９を挟むように連結している。三角形レバー９は紙面左側の遮断部可動部分に連結している。

特開２０１０−２３２０３２号公報

上述のように、２点切ガス遮断器の操作機構は複雑なリンク機構を有する。また、２点切ガス遮断器は大電流を高速で遮断する必要があるため、大きな操作力でリンク機構を動かさなければならない。このため、リンク機構の摺動部から導電性異物が発生し、この導電性異物が課電部側と操作器側の絶縁を保持している絶縁支持筒に付着すると機器の絶縁耐力が低下し、最悪の場合、絶縁破壊につながる恐れがある。

また、２つの遮断器それぞれの遮断動作により、導電性異物が生じ、遮断部で生じた排気ガスに混ざって排出される。遮断部は対向配置されているため、排気ガスも対向して流れ、中間に位置する操作リンク機構部で混合し、絶縁支持筒内の空間に流入する。これにより、導電性異物が絶縁支持筒に付着すると、上記同様、機器の絶縁耐力が低下し、最悪の場合、絶縁破壊につながる恐れがある。

本発明は、このような問題に鑑み、密閉容器内で遮断動作時に生じる導電性異物が絶縁支持筒に付着するのを防いで、機器の絶縁性能を向上させることを目的とする。

本発明のガス遮断器は、絶縁性ガスを封入した密閉容器と、前記密閉容器内に配置した二つの遮断部と、前記二つの遮断部を構成する遮断部可動部分を開閉動作可能に支持したブラケットと、前記ブラケットを電界緩和シールドを介して支持する絶縁筒と、前記絶縁筒内に軸方向に移動自在に配置され、その一端が操作器に連結された絶縁操作ロッドと、前記絶縁ロッドの他端と連結され、前記操作器からの駆動力を前記遮断部可動部分に伝達するリンク機構とで構成されたガス遮断器で構成する。この構成において、前記電界緩和シールドは絶縁筒の外周と内周にそれぞれ対応した外周溝部と内周溝部を有し、前記外周溝部と前記内周溝部は前記リンク機構側に開口部を有し、前記内周溝部の先端は前記絶縁操作ロッドの外周近傍に延設されることを特徴とする。

ここで「リンク機構」とは、絶縁操作ロッドと遮断部可動部分の間に位置し、操作器により生じる絶縁操作ロッドの軸方向の動きを遮断部可動部分の軸方向の動きに変換する機構をいう。

好ましくは、前記電界緩和シールドは、前記内周溝部の先端に中空円錐台形状のカバーを有することを特徴とする。

また、好ましくは、前記絶縁操作ロッドは、前記リンク機構側の一端にリング状のガイドを有し、前記ガイドは開極動作完了時において前記内周溝部先端の上方に位置することを特徴とする。

本発明により、リンク機構部で生じた導電性異物、及びアークにより遮断部で生じた導電性異物を含んだ高温高圧のガス流は、パーティクルトラップとしての機能を有する電界緩和シールドにより絶縁支持筒内への流入を阻止されるので、導電性異物の絶縁支持筒への付着を防ぐことが可能となり、ガス遮断器の信頼性を向上することが可能となる。

本発明の操作リンク機構部を示す一部切り欠き図である。 実施例１の操作リンク機構部の拡大図である。 実施例２の操作リンク機構部の拡大図である。 実施例３の操作リンク機構部の遮断器投入時の拡大図である。 実施例３の操作リンク機構部の遮断動作終了時の拡大図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 従来の２点切ガス遮断器の操作機構部を示す断面図である。

以下、本発明の実施例１を図面を参照して説明する。図１において、絶縁ガスが充填された密閉容器１内に、二つの遮断部と、これらに操作器２の駆動力を伝える操作リンク機構部が設けられる。この操作リンク機構部はブラケット３の内側に配置される。通電時においては、この操作リンク機構部は課電部であるため高電位であり、接地電位である密閉容器１との間に電位差が存在する。この電位差による電界を緩和するため、絶縁支持筒５に本発明の電界緩和シールド４が取付けられる。すなわち、絶縁支持筒５は電界緩和シールド４を介してブラケット３を密閉容器１から電気的に絶縁しつつ保持している。

このブラケット３の両側に遮断部可動部分が保持される。より詳細には、遮断部可動部分であるパッファシリンダ６が摺動可能にパッファピストン７に支持され、パッファピストン７がブラケット３の両側に固定されて２点切り遮断器を構成している。密閉容器１の外には操作器２が配置される。操作器２の一端には絶縁操作ロッド１３が連結され、絶縁操作ロッド１３の他端には操作リンク機構部を介してパッファシリンダ６が連結される。絶縁操作ロッド１３は、操作器２と遮断部可動部分との間の電気的な絶縁を保持しながら、操作器２から遮断部可動部分へ操作力を伝達している。

ブラケット３は、種々の形状と構造を採用することができるが、例えば図６に示すように、上下に開口部を有する箱型で、底面部に２本の連結部を有し、鋳鉄一体成型したものが挙げられる。この２本の連結部を、ボルトを用いて電界緩和シールド４を介し絶縁支持筒に固定する。また、この箱型内部に操作リンク機構部を収納するように構成する。

図２は実施例１の要部拡大図である。遮断部の構成及び、絶縁操作ロッド１３からパッファシリンダ６に操作力を伝える操作リンク機構部は左右対称でほぼ同一構成であるから、ここでは片方の操作リンク機構部についてのみ説明する。絶縁操作ロッド１３の上方端部には共通の連結ピン９ａを用いてリンク１２の一端を連結し、リンク１２の他端は連結ピン９ｂを用いて方向変換用の三角形レバー１１に連結している。三角形レバー１１はブラケット３へ回転軸１０によって回転可能に支持される。さらに三角形レバー１１には連結ピン９ｃを用いてリンク８の一端を連結し、このリンク８の他端には連結ピン９ｄを用いてパッファシリンダ６のシャフトを連結している。

上述の通り、ブラケット３は電界緩和シールド４を介して絶縁支持筒５により支持される。この電界緩和シールド４は、上述の連結ピン９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、リンク８、１２、三角レバー１１からなるリンク機構部の動作により生じる導電性異物１６を捕捉するため、外周溝部４ａと内周溝部４ｂを有し、両溝部が円盤部４ｃにより連結される構成をとる。電界緩和シールド４は環状であり、外周溝部４ａは絶縁支持筒５の外周側に設けられ、内周溝部４ｂは絶縁支持筒５の内周側に設けられる。それぞれの溝部はリンク機構部側に開口部を有する。電界緩和シールド４の内周溝部４ｂの内側を絶縁操作ロッド１３が軸方向に移動自在に貫通する。

電界緩和シールド４の内周溝部４ｂ内側を絶縁操作ロッド１３が上下動するため、絶縁操作ロッド１３と内周溝部４ｂの間に隙間１５を設けて構成するが、導電性異物１６が絶縁支持筒５内部に落下して付着するのを防ぐため、絶縁操作ロッド１３と内周溝部４ｂは互いに接触しない範囲でなるべく狭くなるように適宜構成する。なお、電界緩和シールド４の材質は通常用いられる電界緩和シールドと同様、導電性に優れたアルミで構成するのが好ましい。

導電性異物１６が外周溝部４ａ又は内周溝部４ｂに落下した後は、導電性異物１６が電界緩和シールド４で覆われるため、電界による電気力の影響を受けにくくなる。この結果、導電性異物１６がこれらの溝部から飛び出すおそれが低減し、機器の絶縁性能が良好に維持される。

図２は導電性異物１６が操作リンク機構部側からブラケット３と円盤部４ｃを締結するボルトの上に落下した場合の導電性異物１６の動作例を示す。操作リンク機構部が課電される際、導電性異物１６が、ガス遮断器の動作振動で、ボルトの上から内周溝部４ｂ上方に浮上する。その後、導電性異物１６は、矢印に示すように、重力の影響で落下し内周溝部４ｂ内に捕捉される。

ボルトに落下した導電性異物１６が外周溝部４ａ側に浮上した場合も同様に、電界緩和シールド４の外周溝部４ａ内に落下し捕捉される。このように、電界緩和シールド４は導電性異物１６を外周溝部４ａ及び内周溝部４ｂ内に捕捉することができるため、導電性異物１６によるガス遮断器の絶縁性能の低下を防止することができる。

一方、上記機能を有しない従来の電界緩和シールドを有する構成においては、リンク機構部で生じた導電性異物、及び電流を遮断する際に遮断部で生じる導電性異物を含んだ高温高圧の排気ガスが操作機構部の両側から絶縁操作ロッドに向かって流れるため、絶縁操作ロッドを収めた絶縁支持筒内に導電性異物を含んだ高温高圧のガスが流入することで絶縁性能に悪影響を与える恐れがあった。

本発明の構成においては、リンク機構部で生じた導電性異物、及びアークにより遮断部で生じた導電性異物を含んだ高温高圧のガス流は、電界緩和シールド４により絶縁支持筒５内への流入を阻止され、また、絶縁支持筒５外周へ直接吹き付けるのを阻止される。これにより、導電性異物の絶縁支持筒５への付着を防ぐことが可能となり、ガス遮断器の信頼性をより一層向上することが可能となる。

以下、図３に基づいて本発明の実施例２について説明する。なお、実施例１と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。電界緩和シールド４は実施例１と同じように外周溝部４ａと内周溝部４ｂ及び円盤部４ｃで構成される。本発明の実施例２に係る電界緩和シールド４は、その内周面に中空円錐台形状のカバー１４を有することを特徴とする。カバー１４の材質は樹脂性であり絶縁性を有するものとする。

環状の電界緩和シールド４の内周溝部４ｂ先端は、カバー１４を固定できるようにねじきりが施される。また、カバー１４の大径側１４ｂにも電界緩和シールド４の内周溝部４ｂ先端にねじ込みができるようにねじを切る。こうすることで、電界緩和シールド４の内周溝部４ｂ先端にカバー１４の大径側１４ｂをねじ込んで固定することが可能となり組み立てを容易にすることができる。

導電性異物が絶縁支持筒５内に入り込まないようにするため、カバー１４の小径側１４ａと絶縁操作ロッド１３の間の隙間はできるだけ狭くするのが好ましいが、絶縁操作ロッド１３がカバー１４の小径側１４ａと接触しないように構成する。

実施例１の構成において、アルミ製の電界緩和シールド４の内周溝部４ｂ先端は電界緩和を考慮して円形状に構成する必要がある。図６に示すように、絶縁操作ロッド１３の断面形状が長方形の場合には、電界緩和シールド４の内周溝部４ｂ先端と絶縁操作ロッド１３の隙間が大きくなりがちである。これに対し、実施例２の構成を用いてカバー１４の小径側１４ａを長方形に構成することで、小径側１４ａ先端と絶縁操作ロッド１３との隙間を極力狭くすることが可能となる。こうすることで、導電性異物が絶縁支持筒５内に落下して付着するおそれをより一層低減することが可能となり、ガス遮断器の信頼性を更に向上することができる。

以下、図４、図５に基づいて本発明の実施例３について説明する。なお、実施例１と同様の構成には同一番号を付して説明を省略する。本発明の実施例３はリング状のガイド１７を操作絶縁ロッド１３の外周に取付けることにより、導電性異物が隙間１５から絶縁支持筒５内に入るのを防止することを特徴とする。

図４は遮断器投入時における実施例３の操作リンク機構部の拡大図である。操作リンク機構部と遮断部は実施例１と同様に構成する。絶縁操作ロッド１３はリンク機構部との連結点近傍にリング状のガイド１７を有する。ガイド１７は、例えばボルトにより絶縁操作ロッド１３に固定される。このため、絶縁操作ロッド１３の軸方向の動きに連動して、ガイド１７も操作器２の駆動力により上下方向に移動する。

絶縁支持筒５には電界緩和シールド４が取付けられる。電界緩和シールド４は実施例１と同じように外周溝部４ａと内周溝部４ｂと円盤部４ｃで構成されるが、ガイド１７の上下動に干渉しないように、内周溝部４ｂの先端が実施例１のそれと比較して低い位置になるように構成する。

図５は遮断器の遮断動作完了時における操作リンク機構部の拡大図である。この状態では、絶縁操作ロッド１３が最も低い位置に移動しているため、ガイド１７も最も低い位置に移動している。このときに、電界緩和シールド４の内周溝部４ｂの先端がガイド１７に接触しないように電界緩和シールド４の内周溝部４ｂを適宜設計しなければならない。また、導電性異物が隙間１５から絶縁支持筒５内に入るのを極力防ぐため、ガイド１７と内周溝部４ｂの隙間を可能な限り狭く構成するのが望ましい。さらに、外周溝部４ａと内周溝部４ｂのパーティクルトラップとしての機能を担保するため、溝部を可能な限り深く構成することが必要である。

このような構成により、操作機構部側から絶縁支持筒５内に落下した導電性異物は、ガイド１７により絶縁支持筒５内への侵入を阻止され、最終的に内周溝部４ｂ内に捕獲される。すなわち、導電性異物が絶縁支持筒５内に付着するおそれを低減することが可能となり、ガス遮断器の信頼性を向上することができる。

１ 密閉容器
２ 操作器
３ ブラケット
４ 電界緩和シールド
４ａ 外周溝部
４ｂ 内周溝部
４ｃ 円盤部
５ 絶縁支持筒
６ パッファシリンダ
７ パッファピストン
８ リンク
９ａ〜９ｄ 連結ピン
１０ 回転軸
１１ 三角形レバー
１２ リンク
１３ 絶縁操作ロッド
１４ カバー
１５ 隙間
１６ 導電性異物
１７ ガイド

Claims (3)

1. 絶縁性ガスを封入した密閉容器と、
   前記密閉容器内に配置した二つの遮断部と、
   前記二つの遮断部を構成する遮断部可動部分を開閉動作可能に支持したブラケットと、
   前記ブラケットを電界緩和シールドを介して支持する絶縁筒と、
   前記絶縁筒内に軸方向に移動自在に配置され、その一端が操作器に連結された絶縁操作ロッドと、
   前記絶縁操作ロッドの他端と連結され、前記操作器からの駆動力を前記遮断部可動部分に伝達するリンク機構とで構成されたガス遮断器において、
   前記電界緩和シールドは前記絶縁筒の外周と内周にそれぞれ対応した外周溝部と内周溝部を有し、前記外周溝部と前記内周溝部は前記リンク機構側に開口部を有し、前記内周溝部の先端は前記絶縁操作ロッドの外周近傍に延設されることを特徴とするガス遮断器。
2. 前記電界緩和シールドは、前記内周溝部の先端に中空円錐台形状のカバーを有することを特徴とする請求項１記載のガス遮断器。
3. 前記絶縁操作ロッドは、前記リンク機構側の一端にリング状のガイドを有し、前記ガイドは開極動作完了時において前記内周溝部先端の上方に位置することを特徴とする、請求項１記載のガス遮断器。