JP6048226B2 - ガス絶縁開閉器 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁ガス流によってアークの消弧性能を高めたガス絶縁開閉器に関する。

変電所等に設けられるガス絶縁開閉装置として、ＳＦ₆や乾燥空気などの高絶縁、高消弧能力を有する絶縁媒体を使用したガス絶縁開閉装置が広く使用されている。

ガス絶縁開閉装置に収納される断路器や接地開閉器には、小電流開閉能力が求められる場合がある。例えば、線路用として使用される接地開閉器には、接地「切」動作の際の電磁誘導電流を遮断する性能や、接地「入」動作の際のケーブル残留電荷を放電する性能が要求される。

一般的に、電磁誘導電流を遮断する（接地「切」動作）場合は、絶縁ガスを吸い込むことでガス流を発生させ、このガス流によりアークを制御し、消弧させる吸い込みパッファ方式が用いられている（例えば、特許文献１，２）。この場合、アークにより発生した分解生成物も吸い込むことができるため、分解生成物を拡散させない利点もある。

一方、ケーブル残留電荷放電（接地「入」動作）の場合は、動作途中で可動コンタクトが固定側コンタクトに近づくと、ケーブル残留電荷の放電が始まり、可動コンタクト先端と固定側アーキングとの間でアークが発生する。

特開平８−２２２０９６号公報 特開平７−１２２１６５号公報

しかし、従来の吸い込みパッファ方式では、接地「切」動作とは反対に、接地「入」動作時に絶縁ガスを吹き付けてしまうため、ガス流によりアークが拡散し、アークの制御ができず、シールドや固定側コンタクトにアークが点弧してダメージを与えてしまうおそれがある。

また、接地「切」動作時に吸い込んだ分解生成物も同時に吹き付けてしまうため、分解生成物が固定側コンタクトに付着し、接触抵抗を増大させる要因となるおそれもあった。

上記事情に鑑み、本発明は、開閉動作時のアークの拡散を抑制することに貢献するガス絶縁開閉器を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のガス絶縁開閉器は、シリンダ内に摺動可能に設けられ、このシリンダ内を２室に仕切るとともに、当該２室を連通する連通孔が形成されたピストンと、一端が前記ピストンに固定され、前記連通孔と連通する通気孔を有する筒状の可動接触部と、前記可動接触部の他端と対向して設けられ、この可動接触部の他端部が離接する固定接触部と、を有し、前記シリンダと前記固定接触部との間の空間に絶縁ガスを充填したガス絶縁開閉器であって、前記ピストンの移動に応じて、前記固定接触部側のシリンダ室と前記連通孔を開閉する第１閉塞部材と、前記ピストンの移動に応じて、他方のシリンダ室と前記連通孔を開閉する第２閉塞部材と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、ガス絶縁開閉器の開閉動作時におけるアークの拡散抑制に貢献することができる。

本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉器の要部断面図である。 （ａ）本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉器のピストン部の拡大断面図、（ｂ）本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉器のピストン部を軸方向から見た図である。 本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉器の「切」動作時を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉器の「入」動作時を説明する説明図である。

本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉器について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉器１の概略を示す図である。図１に示すように、ガス絶縁開閉器１は、絶縁ガスが充填された空間内に可動コンタクト２と固定接触部３とを設けて構成される。

可動コンタクト２は、中空の円筒状部材である。つまり、可動コンタクト２には、先端が開口した通気孔２ａが可動コンタクト２の軸に沿って形成されている。可動コンタクト２は、先端が固定接触部３と対向するように設けられ、基端部にシリンダ４内を移動可能なピストン５が固定される。

ピストン５は、シリンダ４内を第１シリンダ室４ａと第２シリンダ室４ｂに仕切るように設けられる。ピストン５の可動コンタクト２が設けられる面と反対側の面にはピストン５の軸６が設けられ、この軸６を軸方向に移動させることで、シリンダ４内をピストン５が摺動する。

図２（ａ）に示すように、ピストン５には、第１シリンダ室４ａと第２シリンダ室４ｂとを連通する連通孔５ａが形成されており、この連通孔５ａはそれぞれ可動コンタクト２に形成された通気孔２ａと連通している。図２（ｂ）にピストン５に形成される連通孔５ａの一例を示す。図２（ｂ）に示すように、ピストン５の軸を中心とした円周上に、ピストン５を貫通する連通孔５ａが複数形成される。なお、連通孔５ａは、第１シリンダ室４ａと第２シリンダ室４ｂとを連通するものであればよいので、配置形態や形成される数は実施形態に限定されるものではない。

図２（ａ）に示すように、ピストン５の連通孔５ａが形成された面であって、第１シリンダ室４ａ側及び第２シリンダ室４ｂ側のピストン５面に、第１閉塞部材７及び第２閉塞部材８がそれぞれ設けられる。

第１閉塞部材７及び第２閉塞部材８は、例えば、中心に可動コンタクト２または軸６が挿通される穴が形成された円形板状の部材であり、ピストン５の連通孔５ａが形成された面に当接して連通孔５ａを閉塞する。

第１閉塞部材７が当接するピストン５面から、ピストン５の摺動方向であって、第１閉塞部材７の厚さよりも離れた位置に第１閉塞部材７の移動を抑制する係止部７ａが設けられる。同様に、第２閉塞部材８が当接するピストン５面から、ピストン５の摺動方向であって、第２閉塞部材８の厚さよりも離れた位置に第２閉塞部材８の移動を抑制する係止部８ａが設けられる。係止部７ａ，８ａにより、第１閉塞部材７及び第２閉塞部材８がそれぞれピストン５の摺動方向に移動可能に保持される。

固定接触部３は、図１に示すように、可動コンタクト２の通気孔２ａに挿通される固定側アーキング９と、可動コンタクト２の外側面と接触する固定側コンタクト１０を有する。固定側コンタクト１０と可動コンタクト２の先端との間にはシールド１１が設けられ、可動コンタクト２から固定側コンタクト１０へのアークの発生が抑制される。

次に、図３，４を参照して、本発明の実施形態に係るガス絶縁開閉器１の動作について詳細に説明する。

図３に示すように、可動コンタクト２と固定側コンタクト１０とが接触している状態から可動コンタクト２を引き離す場合、可動コンタクト２と固定側コンタクト１０の間が通電している状態で引き離すため、可動コンタクト２と固定側アーキング９との間にアークが発生する。

このとき、ピストン５及び可動コンタクト２が固定接触部３から遠ざかる方向(図３の左方向)に移動するが、第１閉塞部材７は慣性の法則にしたがってその場に止まろうとする。その結果、第１閉塞部材７が係止部７ａと当接した状態となり、ピストン５と第１閉塞部材７との間に隙間が生じることとなる。さらに、ピストン５の移動により第１シリンダ室４ａが広くなるので、第１シリンダ室４ａ内の圧力が通気孔２ａ内の圧力より低くなり、固定接触部３と可動コンタクト２の間の絶縁ガスが通気孔２ａを通って第１シリンダ室４ａ内に吸い込まれる。つまり、可動コンタクト２と固定接触部３との間に、可動コンタクト２の通気孔２ａに吸い込まれる向きのガス流が発生する（ガスの流れを図中矢印で示す）。

なお、第２閉塞部材８は慣性の法則にしたがってその場に止まろうとするので、ピストン５の移動によって第２閉塞部材８がピストン５に押し付けられるようにして当接することとなる。さらに、ピストン５の移動に伴って第２シリンダ室４ｂが狭くなるので、第２シリンダ室４ｂの圧力が通気孔２ａ内の圧力よりも高くなる。その結果、第２シリンダ室４ｂと通気孔２ａとの間は、第２閉塞部材８により閉じられることとなる。そして、固定側コンタクト１０から可動コンタクト２が引き離された後、時間の経過にしたがって第２シリンダ室４ｂから通気孔２ａ及び第１シリンダ室４ａに絶縁ガスが漏出し、第２シリンダ室４ｂと通気孔２ａ及び第１シリンダ室４ａの圧力が等しくなる。

図４に示すように、可動コンタクト２と固定側コンタクト１０とが離れている状態から可動コンタクト２を固定側コンタクト１０に接触させる場合、ケーブル残留電荷の放電が始まり、可動コンタクト２先端と固定側アーキング９間でアークが発生する。

このとき、ピストン５及び可動コンタクト２が固定接触部３に近づく方向(図４の右方向)に移動するが、第２閉塞部材８は慣性の法則にしたがってその場に止まろうとする。その結果、第２閉塞部材８が係止部８ａと当接した状態となり、ピストン５と第２閉塞部材８との間に隙間が生じることとなる。さらに、ピストン５の移動により第２シリンダ室４ｂが広くなるので、第２シリンダ室４ｂ内の圧力が通気孔２ａ内の圧力より低くなり、固定接触部３と可動コンタクト２の間の絶縁ガスが通気孔２ａを通って第２シリンダ室４ｂ内に吸い込まれる。つまり、可動コンタクト２と固定接触部３との間に、可動コンタクト２の通気孔２ａに吸い込まれる向きのガス流が発生する（ガスの流れを図中矢印で示す）。

なお、第１閉塞部材７は慣性の法則にしたがってその場に止まろうとするので、ピストン５の移動によって第１閉塞部材７がピストン５に押し付けられるようにして当接することとなる。さらに、ピストン５の移動に伴って第１シリンダ室４ａが狭くなるので、第１シリンダ室４ａの圧力が通気孔２ａ内の圧力よりも高くなる。その結果、第１シリンダ室４ａと通気孔２ａとの間は、第１閉塞部材７により閉じられることとなる。そして、可動コンタクト２が固定側コンタクト１０と接触した後、時間の経過にしたがって第１シリンダ室４ａから通気孔２ａ及び第２シリンダ室４ｂに絶縁ガスが漏出し、第１シリンダ室４ａと通気孔２ａ及び第２シリンダ室４ｂの圧力が等しくなる。

以上、具体的な実施形態を示して説明したように、本発明のガス絶縁開閉器によれば、開閉器を「入」とする場合も、「切」とする場合も、絶縁ガスをシリンダ内に吸い込むことができる。その結果、発生するアークが絶縁ガスの流れに沿うように発生することとなり、アークを制御した優れた小電流開閉性能を得ることができる。つまり、ピストンに弁を追加するといった簡単な構成で、優れた小電流開閉性能を有するガス絶縁開閉器を提供することができる。

また、開閉器を「入」とする場合も、「切」とする場合も、アークによる分解生成物を吸い込むことで、分解生成物のコンタクトへの付着や拡散を防止することができる。

また、アークの拡散を防止することで、シールドや固定側コンタクトに耐弧メタルを付加するなどの対策が不要となり、ガス絶縁開閉器のコストを削減することができる。

なお、本発明のガス絶縁開閉器は、上記実施形態に限定されるものではなく、その作用・効果を損なわない範囲で適宜設計変形が可能であり、そのように変更された形態も本発明のガス絶縁開閉器の技術的範囲に属する。例えば、実施形態において、ピストンに形成された連通孔と各シリンダ室とを開閉する閉塞部材を１つずつ設けた形態を挙げて説明したが、連通孔にそれぞれ閉塞部材（開閉弁）を設ける形態としてもよい。

１…ガス絶縁開閉器
２…可動コンタクト（可動接触部）
２ａ…通気孔
３…固定接触部
４…シリンダ
４ａ…第１シリンダ室
４ｂ…第２シリンダ室
５…ピストン
５ａ…連通孔
６…軸
７…第１閉塞部材
７ａ，８ａ…係止部
８…第２閉塞部材
９…固定側アーキング
１０…固定側コンタクト
１１…シールド

Claims (1)

1. シリンダ内に摺動可能に設けられ、このシリンダ内を２室に仕切るとともに、当該２室を連通する連通孔が形成されたピストンと、
   一端が前記ピストンに固定され、前記連通孔と連通する通気孔を有する筒状の可動接触部と、
   前記可動接触部の他端と対向して設けられ、この可動接触部の他端部が離接する固定接触部と、
   を有し、前記シリンダと前記固定接触部との間の空間に絶縁ガスを充填したガス絶縁開閉器であって、
   前記ピストンの移動に応じて、前記固定接触部側のシリンダ室と前記連通孔を開閉する第１閉塞部材と、
   前記ピストンの移動に応じて、他方のシリンダ室と前記連通孔を開閉する第２閉塞部材と、を備え、
   前記連通孔は、前記ピストンの摺動方向に前記ピストンを貫通して形成され、
   前記第１閉塞部材は、前記ピストンの連通孔が形成された一方の面に当接可能であって、前記ピストンの摺動方向に移動可能に設けられ、
   前記第２閉塞部材は、前記ピストンの連通孔が形成された他方の面に当接可能であって、前記ピストンの摺動方向に移動可能に設けられた
   ことを特徴とするガス絶縁開閉器。

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