JP6861898B1 - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

筒状のタンク（２０）と、タンク（２０）内に固定された固定部（３０）と、固定部（３０）と対向して配置され、固定部（３０）に接触する投入位置と、固定部（３０）から離れた遮断位置との間を移動可能な可動部（４０）とを有し、固定部（３０）は、タンク（２０）の内部に固定された固定側主接触子（８）と、固定側主接触子（８）を囲むリング状である固定側抵抗接触子（５）と、固定側抵抗接触子（５）を可動部（４０）と対向する方向と反対方向から支持するばね（１２）及びダッシュポット（１３）とを備え、可動部（４０）は、固定側主接触子（８）と対向して配置された可動側主接触子（７）と、固定側抵抗接触子（５）と対向して配置された可動側抵抗接触子（３）とを備え、可動部（４０）が遮断位置に配置された状態では、可動側抵抗接触子（３）と固定側抵抗接触子（５）との距離は、可動側主接触子（７）と固定側主接触子（８）との距離よりも短い。

Description

本開示は、投入時の過電圧を抑制する抵抗に接続された抵抗投入方式のガス遮断器に関するものである。

絶縁ガスが封入された筒状のタンク内で投入動作及び遮断動作を行うガス遮断器のうち抵抗投入方式のガス遮断器は、一般的に、投入及び遮断を行うための主遮断部と、投入時の過電圧を抑制する抵抗投入部とを備えている。主遮断部は、電流の主たる流路となる主接触子と、遮断動作時に発生するアークを消弧するためのアーク接触子と、遮断動作時に容積が減少するパッファシリンダと、パッファシリンダの内部の空間に繋がり、アーク接触子に向けられたノズルとを備えている。主接触子及びアーク接触子は、タンク内に固定された固定側主接触子及び固定側アーク接触子と、操作装置から伝達される力によってタンクの軸方向に移動する可動側主接触子及び可動側アーク接触子を備えている。抵抗投入部は、タンク内に固定された固定側抵抗接触子と、操作装置から伝達される力によってタンクの軸方向に移動する可動側抵抗接触子を備えている。投入動作時には、主接触子及びアーク接触子よりも先に抵抗接触子が閉極することにより、投入動作時に系統に発生する過電圧が抑制される。遮断動作時には、主接触子及び抵抗接触子の開極後にアーク接触子が開極し、パッファシリンダ内で圧縮されたガスがノズル内側を通ってアーク接触子間に生じるアークを冷却することで消弧する。

主遮断部とは別に抵抗投入部を備えたガス遮断器では、投入動作及び遮断動作における操作装置の駆動力は、操作装置から主遮断部までの動力伝達経路と操作装置から抵抗投入部までの動力伝達経路とが別になるため、部品点数増加に伴う重量増大及び消弧室の大型化が課題となっていた。

特許文献１には、パッファシリンダと抵抗接触子とを一体化したガス遮断器が開示されている。特許文献１に開示されるガス遮断器は、操作装置から主遮断部までの動力伝達経路と操作装置から抵抗投入部までの動力伝達経路を共通とし、部品点数の削減及び消弧室の小型化を図っている。

特開平１−３１３８２３号公報

ガス遮断器においては、通電時に生じる電界が主接触子に局所的に集中することを防ぐために、主接触子を保護するシールドが必要となる。上記特許文献１に開示されるガス遮断器では、可動側抵抗接触子の閉路動作とともに固定側抵抗接触子が押し込まれるのに対し、固定側シールドは定位置から動かない。また、系統の充電電流は、電圧位相よりも電流位相が９０度進んでおり、ガス遮断器の定格遮断電流と比べると、電流値が小さく、小電流と称されている。また、一般的には電流零点で遮断が成功するため、小電流を遮断する際には、二次側は高い電圧が充電された状態となり、一次側には電源から供給される交流電圧が印加され続けるため、主接触子の端子間には高い電位差が発生する。特許文献１に開示されるガス遮断器では、小電流を遮断した際には、可動側抵抗接触子と固定側シールドとの絶縁距離が確保される前にアークが消弧される。このため、特許文献１に開示されるガス遮断器は、小電流を遮断すると、可動側抵抗接触子と固定側シールドとの絶縁距離が確保される前にアークが消弧されて、可動側抵抗接触子と固定側シールドとの電位差が上昇し、再発弧が起きる可能性がある。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、軽量化及び部品点数の削減を図りつつ、小電流の遮断時に再発弧が発生することを抑制したガス遮断器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るガス遮断器は、絶縁性ガスが封入される筒状のタンクと、タンクの内部に固定された固定部と、タンクの軸方向において固定部と対向して配置され、固定部に接触する投入位置と、固定部から離れた遮断位置との間を移動可能な可動部とを有する。固定部は、タンクの軸方向に伸びており、タンクの内部に固定された固定側主接触子と、タンクの外周方向から固定側主接触子を囲むリング状であり、電気抵抗に接続された固定側抵抗接触子と、固定側抵抗接触子を、可動部に対向する方向と反対方向からタンクの軸方向に移動可能に支持し、固定側抵抗接触子を可動部に近づける方向に付勢するばね及びダッシュポットとを備える。可動部は、タンクの軸方向において固定側主接触子と対向して配置された可動側主接触子と、タンクの軸方向において固定側抵抗接触子と対向して配置された可動側抵抗接触子とを備える。可動部が遮断位置に配置された状態では、可動側抵抗接触子と固定側抵抗接触子との距離は、可動側主接触子と固定側主接触子との距離よりも短い。

本開示によれば、軽量化及び部品点数の削減を図りつつ、小電流の遮断時に再発弧が発生することを抑制したガス遮断器を得ることができるという効果を奏する。

実施の形態１に係るガス遮断器の開路状態を示すタンクの軸方向に沿った断面図 実施の形態１に係るガス遮断器の開路状態を示すタンクの軸方向に沿った断面図 実施の形態１に係るガス遮断器の閉路状態を示すタンクの軸方向に沿った断面図 実施の形態１に係るガス遮断器の固定部のタンクの軸方向に垂直な断面図 実施の形態１に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に垂直な断面図 実施の形態１に係るガス遮断器の開路動作中にアークが消弧された状態を示すタンクの軸方向に沿った断面図 実施の形態２に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に沿った断面図 実施の形態２に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に垂直な断面図 実施の形態３に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に沿った断面図 実施の形態３に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に沿った断面図 実施の形態３に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に垂直な断面図

以下に、実施の形態に係るガス遮断器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本開示が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１及び図２は、実施の形態１に係るガス遮断器の開路状態を示すタンクの軸方向に沿った断面図である。図３は、実施の形態１に係るガス遮断器の閉路状態を示すタンクの軸方向に沿った断面図である。図４は、実施の形態１に係るガス遮断器の固定部のタンクの軸方向に垂直な断面図である。図５は、実施の形態１に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に垂直な断面図である。図１には、図４中のI-I線に沿った固定部３０の断面及び図５中のI-I線に沿った可動部４０の断面が併せて示されている。図２には、図４中のII-II線に沿った固定部３０の断面及び図５中のII-II線に沿った可動部４０の断面が併せて示されている。図４には、図１中のIV-IV線に沿った断面が示されている。図５には、図１中のV-V線に沿った断面が示されている。

ガス遮断器１００は、絶縁ガスが封入される金属製の容器である筒状のタンク２０を有する。絶縁ガスは、六フッ化硫黄ガスなどの、電気的な絶縁性と消弧性とを有するガスである。ガス遮断器１００は、タンク２０内で可動部４０を移動させる不図示の駆動装置を備える。ガス遮断器１００は、不図示の駆動装置から中空の棒状の操作ロッド１を介して駆動力が伝達されてタンク２０内で移動する可動部４０と、不図示の駆動装置から駆動力が伝達されない固定部３０とを有する。固定部３０は、タンク２０の内部に固定されており、位置が不変である。可動部４０は、タンク２０の軸方向において固定部３０と対向して配置されており、固定部３０に接触する投入位置と、固定部３０から離れた遮断位置との間を移動する。可動部４０が投入位置にあるとき、ガス遮断器１００は、閉路状態となる。可動部４０が遮断位置にあるとき、ガス遮断器１００は、開路状態となる。ガス遮断器１００は、固定部３０と可動部４０との間で交流電流の投入と遮断とを行う。

固定部３０は、固定側主接触子８、固定側アーク接触子９、固定側抵抗接触子５を有する。可動部４０は、パッファシリンダ２、可動側抵抗接触子３、ノズル４、可動側アーク接触子６及び可動側主接触子７を有する。固定側主接触子８、固定側アーク接触子９、可動側主接触子７及び可動側アーク接触子６は、投入及び遮断を行うための主遮断部である。主遮断部のうち可動側主接触子７及び可動側アーク接触子６には、操作ロッド１により不図示の操作装置から駆動力が伝達される。固定側抵抗接触子５及び可動側抵抗接触子３は、投入時の過電圧を抑制する抵抗投入部である。抵抗投入部のうち可動側抵抗接触子３には、操作ロッド１により不図示の操作装置から駆動力が伝達される。

固定側主接触子８は、筒状であり、タンク２０の軸方向に伸びており、タンク２０の内部に固定されている。固定側アーク接触子９は、固定側主接触子８の中心軸に沿って伸びる棒状である。固定側抵抗接触子５は、タンク２０の外周方向から固定側主接触子８を囲むリング状であり、電気抵抗に接続されている。可動側抵抗接触子３は、パッファシリンダ２の外周側かつタンク２０の軸方向において固定側抵抗接触子５と対向する部分に、周方向において等間隔で設置されている。具体的には、パッファシリンダ２から四方向にアーム１５が張り出しており、アーム１５に可動側抵抗接触子３が設置されている。可動側主接触子７は、タンク２０の軸方向において固定側主接触子８と対向して配置されている。

固定側抵抗接触子５は、可動部４０に対向する方向と反対方向からばね１２及びダッシュポット１３によって支持されており、ばね１２及びダッシュポット１３の伸縮にともない、タンク２０の軸方向において移動可能となっている。なお、固定側抵抗接触子５は、タンク２０の軸方向において移動可能ではあるが、操作ロッド１を介して不図示の操作装置から駆動力が伝達されてはいないため、可動部４０の一部分ではない。ダッシュポット１３は、流体の粘性抵抗を利用して動きに抵抗するダンパーであり、低速で伸縮させる場合には弱い力で伸縮可能であるが、高速で伸縮させる場合には強い力を加える必要がある。ばね１２及びダッシュポット１３は、固定側抵抗接触子５を、可動部４０の方向に付勢している。したがって、固定側抵抗接触子５は、ばね１２及びダッシュポット１３により可動側抵抗接触子３に近づけられている。リング状の固定側抵抗接触子５は、固定側主接触子８及び固定側アーク接触子９を外周方向から囲んでいるため、通電時には電界から固定側主接触子８及び固定側アーク接触子９を保護する固定側シールドの働きをする。

可動部４０が遮断位置に配置された状態では、可動側抵抗接触子３と固定側抵抗接触子５との距離は、可動側主接触子７と固定側主接触子８との距離よりも短くなっている。

ノズル４は、パッファシリンダ２の内部の空間に繋がっており、固定側アーク接触子９に向けられている。また、可動側アーク接触子６は、ノズル４の内部に配置されている。したがって、開路動作によりパッファシリンダ２内部の空間の容積が減少すると、パッファシリンダ２内部の絶縁ガスは、可動側アーク接触子６の周囲を通ってノズル４から吹き出し、固定側アーク接触子９に吹き付けられるとともに、不図示の排出口に向かって操作ロッド１の内部を不図示の駆動装置方向にも流れる。

また、タンク２０の内部には、可動側主接触子７及び可動側アーク接触子６を外周方向から囲む可動側シールド１４が設けられている。

可動部４０が投入位置にあるとき、可動側アーク接触子６は、固定側アーク接触子９に接触している。また、可動部４０が投入位置にあるとき、可動側抵抗接触子３は、固定側抵抗接触子５に接触している。また、可動部４０が投入位置にあるとき、可動側抵抗接触子３が固定側抵抗接触子５に押し当てられて、ばね１２及びダッシュポット１３は押し縮められている。

可動部４０が遮断位置にあるとき、可動側アーク接触子６は、固定側アーク接触子９から離されている。また、可動部４０が遮断位置にあるとき、可動側抵抗接触子３は、固定側抵抗接触子５から離されている。また、可動部４０が遮断位置にあるとき、ばね１２及びダッシュポット１３が伸びることにより、可動範囲内で固定側抵抗接触子５は可動側抵抗接触子３に近づけられている。

可動部４０が遮断位置から投入位置に移動する閉路動作時には、ばね１２及びダッシュポット１３により固定側抵抗接触子５が可動側抵抗接触子３に近づけられており、可動側抵抗接触子３と固定側抵抗接触子５との距離は、可動側主接触子７と固定側主接触子８との距離よりも短いため、固定側抵抗接触子５と可動側抵抗接触子３とが最初に接触する。このため、投入動作時は抵抗回路に電圧が印加されることにより、投入抵抗なしの場合と比較すると、投入動作時に系統に発生する過電圧が抑制される。具体的には、ガス遮断器１００の投入動作により送電線への電圧印加を行う場合、投入時の電源側と線路側との電位差によって系統には過電圧が発生する。ガス遮断器１００の投入回路に適切な値の抵抗を追加することにより、投入サージと呼ばれる投入時過電圧のピーク値を抑制することができる。その後、固定側アーク接触子９と可動側アーク接触子６とが接触し、続いて固定側主接触子８と可動側主接触子７とが接触することにより閉路動作が完了する。可動側抵抗接触子３が固定側抵抗接触子５に当たることによる衝撃は、ばね１２が縮むことによって吸収される。衝撃を吸収することによってばね１２に生じる振動はダッシュポット１３が減衰させるため、可動側抵抗接触子３と固定側抵抗接触子５とが接触したり離れたりすることを繰り返すジッタの発生は防止される。閉路動作が完了してガス遮断器１００が投入状態になったとき、ばね１２及びダッシュポット１３は、押し縮められている。

可動部４０が投入位置から遮断位置に移動する開路動作時には、ダッシュポット１３が縮んでいるため、可動側主接触子７が固定側主接触子８から離れると同時に可動側抵抗接触子３が固定側抵抗接触子５から離れる。その後、可動側アーク接触子６が固定側アーク接触子９から離れる。このため、可動側アーク接触子６と固定側アーク接触子９との間にアークが発生するが、絶縁性ガスが可動側アーク接触子６及び固定側アーク接触子９に吹き付けられることにより消弧される。

図６は、実施の形態１に係るガス遮断器の開路動作中にアークが消弧された状態を示すタンクの軸方向に沿った断面図である。可動部４０が遮断位置に向かって移動し始めると、ダッシュポット１３は伸び始める。ダッシュポット１３は、伸びる際にも流体の粘性抵抗が作用するため、アークが消弧されるまでの短時間の間に、ダッシュポット１３が伸びきることはない。このため、アークが消弧される時点では、ダッシュポット１３は殆ど伸びておらず、可動部４０だけが遮断位置に向かって移動した状態となる。このため、アークが消弧される時点では、固定側シールドを兼ねる固定側抵抗接触子５と可動側抵抗接触子３との間の絶縁距離は確保される。したがって、アークが短時間で消弧される小電流を遮断した場合でも、再発弧は発生しない。また、ダッシュポット１３が伸びた時点で、可動部４０は遮断位置まで移動し終えており、開路動作中に可動側抵抗接触子３と固定側抵抗接触子５とが接触することは抑制される。

実施の形態１に係るガス遮断器１００は、アークが短時間で消弧される小電流を遮断した場合でも、固定側シールドを兼ねる固定側抵抗接触子５と可動側抵抗接触子３との間の絶縁距離は確保されるため、小電流の遮断時に再発弧が発生することを抑制できる。また、操作ロッド１は、主遮断部及び抵抗投入部の両方に不図示の操作装置からの動力を伝達するため、主遮断部への動力伝達経路と抵抗投入部への動力伝達経路とを共通化し、軽量化及び部品点数の削減を図ることができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に沿った断面図である。図８は、実施の形態２に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に垂直な断面図である。図７は、図８中のVII-VII線に沿った断面を示している。図８は、図７中のVIII-VIII線に沿った断面を示している。実施の形態２に係るガス遮断器１００は、可動側抵抗接触子３を囲む塊状のシールド１０が設けられている点で、実施の形態１に係るガス遮断器１００と相違している。シールド１０の表面は、尖った部分が存在しない閉曲面となっている。

実施の形態２に係るガス遮断器１００は、可動側抵抗接触子３がシールド１０で囲まれているため、可動側主接触子７だけでなく、可動側抵抗接触子３に電界が集中することを抑制することができる。

実施の形態３．
図９及び図１０は、実施の形態３に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に沿った断面図である。図１１は、実施の形態３に係るガス遮断器の可動部のタンクの軸方向に垂直な断面図である。図９は、図１１中のIX-IX線に沿った断面を示している。図１０は、図１１のX-X線に沿った断面を示している。図１１は、図９及び図１０中のXI-XI線に沿った断面を示している。実施の形態３に係るガス遮断器１００は、可動側抵抗接触子３を囲むリング状のシールド１１が設けられている点で、実施の形態１に係るガス遮断器１００と相違している。シールド１１の表面は、尖った部分が存在しない閉曲面となっている。

実施の形態３に係るガス遮断器１００は、シールド１１がリング状であるため、シールド１１の隙間から電界が侵入できないため、可動側抵抗接触子３に電界が集中することを抑制する効果を実施の形態２に係るガス遮断器１００よりも高めることができる。さらに、実施の形態３に係るガス遮断器１００は、可動側抵抗接触子３同士がシールド１１で接続されているため、アーム１５が撓んで可動側抵抗接触子３が周方向に変位してしまうことを抑制できる。

なお、実施の形態３に係るガス遮断器１００は、シールド１１がリング状であるため、シールド１０が塊状である実施の形態２に係るガス遮断器１００よりも可動部４０の重量が増加し、開路動作の速度が低下する。開路動作の速度を優先する場合には、実施の形態２に係るガス遮断器１００を適用し、可動側抵抗接触子３に電界が集中することを抑制する効果を優先する場合には、実施の形態３に係るガス遮断器１００を適用するとよい。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 操作ロッド、２ パッファシリンダ、３ 可動側抵抗接触子、４ ノズル、５ 固定側抵抗接触子、６ 可動側アーク接触子、７ 可動側主接触子、８ 固定側主接触子、９ 固定側アーク接触子、１０，１１ シールド、１２ ばね、１３ ダッシュポット、１４ 可動側シールド、１５ アーム、２０ タンク、３０ 固定部、４０ 可動部、１００ ガス遮断器。

Claims (4)

1. 絶縁性ガスが封入される筒状のタンクと、
   前記タンクの内部に固定された固定部と、
   前記タンクの軸方向において前記固定部と対向して配置され、前記固定部に接触する投入位置と、前記固定部から離れた遮断位置との間を移動可能な可動部とを有し、
   前記固定部は、
   前記タンクの軸方向に伸びており、前記タンクの内部に固定された固定側主接触子と、
   前記タンクの外周方向から前記固定側主接触子を囲むリング状であり、電気抵抗に接続されており、前記固定側主接触子を電界から保護する固定側抵抗接触子と、
   前記固定側抵抗接触子を、前記可動部に対向する方向と反対方向から前記タンクの軸方向に移動可能に支持し、前記固定側抵抗接触子を前記可動部に近づける方向に付勢するばね及びダッシュポットとを備え、
   前記可動部は、
   前記タンクの軸方向において前記固定側主接触子と対向して配置された可動側主接触子と、
   前記タンクの軸方向において前記固定側抵抗接触子と対向して配置された可動側抵抗接触子とを備え、
   前記可動部が前記遮断位置に配置された状態では、前記可動側抵抗接触子と前記固定側抵抗接触子との距離は、前記可動側主接触子と前記固定側主接触子との距離よりも短いことを特徴とするガス遮断器。
2. 前記固定側主接触子は筒状であり、
   前記固定部は、前記固定側主接触子の中心軸に沿って伸びる棒状の固定側アーク接触子を備え、
   前記可動部は、
   前記固定側アーク接触子に向けられたノズルと、
   前記ノズルの内部に配置され、前記投入位置に配置された状態では、前記固定側アーク接触子に接触する可動側アーク接触子と、
   内部の空間が前記ノズルに繋がり、前記投入位置から前記遮断位置に移動する開路動作の際に前記内部の空間の容積が減少するパッファシリンダとを備え、
   前記開路動作の際には、前記可動側主接触子が前記固定側主接触子から離れ、かつ前記可動側抵抗接触子が前記固定側抵抗接触子から離れた後に、前記可動側アーク接触子が前記固定側アーク接触子から離れることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
3. 前記可動部は、前記可動側抵抗接触子を囲む塊状のシールドを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス遮断器。
4. 前記可動部は、前記可動側抵抗接触子を囲むリング状のシールドを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス遮断器。

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