JP7393310B2 - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、断路器を有するガス絶縁開閉装置に関する。

高電圧大容量の電力系統を設備として有する高電圧発電所や高電圧変電所などの施設では、これらの設備を保護するため、ガス絶縁開閉装置が設置される。そして、近年、ガス絶縁開閉装置は、都市部の地下への適用や経済性向上の観点から、コンパクト化が要求される。

一般的に、ガス絶縁開閉装置の断路器には、アーク電極が設置される。アーク電極は、開極動作時に発生するアーク放電による、通電用の主接触子や電界緩和用シールドの損傷を抑制するアーク放電路を制御する。

断路器は、固定側には固定側アーク電極を設置し、可動側には可動側アーク電極を設置し、固定側アーク電極と可動側アーク電極との間を電気的に接続する。

そして、アーク電極には、電流遮断性能を向上させるため、永久磁石を使用し、磁界を発生させ、電磁力を使用するスパイラル電極が使用される場合がある。

こうした技術分野における背景技術として、特開２００８－１７６９４２号公報（特許文献１）がある。特許文献１には、スパイラル電極における非接触凹部の対向面側に対向側絶縁部材を設置し、また、スパイラル電極の裏面側に同等以上の外径を持つ裏面側絶縁物を設置するガス絶縁開閉装置が記載されている（要約参照）。

特開２００８－１７６９４２号公報

特許文献１には、アーク電極として、スパイラル電極を設置し、アーク電流をスパイラル電極のスパイラル部に沿って通電させることにより、アークを回転運動させ、電流遮断性能を向上させるガス絶縁開閉装置が記載されている。

一般的に、スパイラル電極を使用するアーク駆動方式の断路器では、スパイラル部の円周方向のいずれの箇所にもアークが着孤する恐れがある。

一般的に、スパイラル電極を使用するアーク駆動方式の断路器におけるアーク駆動力は、スパイラル方向に、アーク電流が流れる距離が長い程、ローレンツ力が大きくなり、アークがスパイラル部の先端部に着孤した場合と、アークがスパイラル部の根元部に着孤した場合とでは、アーク駆動力に大きな差が発生する。つまり、スパイラル電流路の長さが短いスパイラル部の根元部は、スパイラル電流路の長さが長いスパイラル部の先端部よりも、ローレンツ力が小さくなる。

ローレンツ力が小さいスパイラル部の根元部にアークが着孤した場合は、ローレンツ力が大きいスパイラル部の先端部にアークが着孤した場合と比較して、アーク駆動力が弱く、アークの回転運動が小さくなり、スパイラル電極の効果が低減し、アーク時間や電極溶損量が増加する恐れがある。

つまり、今後、増々、遮断電流が大きくなる、スパイラル電極を使用するアーク駆動方式の断路器の電流遮断性能を向上させるためには、スパイラル電極のアーク駆動力が弱い箇所へのアークの着孤を防止する必要がある。

しかし、特許文献１には、こうしたスパイラル電極のアーク駆動力が弱い箇所へのアークの着孤を防止する断路器を有するガス絶縁開閉装置は記載されていない。

そこで、本発明は、スパイラル電極のアーク駆動力が弱い箇所へのアークの着孤を防止し、電流遮断性能を向上させるスパイラル電極を使用するアーク駆動方式の断路器を有するガス絶縁開閉装置を提供する。

上記した課題を解決するため、本発明のガス絶縁開閉装置は、絶縁性ガスを封入する密閉容器と、密閉容器の内部に対向して設置される一対のアーク接触子と、を有し、一対のアーク接触子の少なくとも一方を、アーク接触子の軸の周りに回転する方向に形成されるスパイラル溝を有するスパイラル電極とし、スパイラル電極のスパイラル部の根元部の対向面方向の高さを、スパイラル電極のスパイラル部の先端部の対向面方向の高さと比較して、低くする断路器を有し、根元部の高さを相対的に低くする領域が、円周方向で５度以上４４度以下であることを特徴する。

本発明によれば、スパイラル電極のアーク駆動力が弱い箇所へのアークの着孤を防止し、電流遮断性能を向上させるスパイラル電極を使用するアーク駆動方式の断路器を有するガス絶縁開閉装置を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により明らかにされる。

実施例１に記載する断路器１００が有する可動側スパイラル電極１を説明する平面（正面）図である。 実施例１に記載する断路器１００が有する可動側スパイラル電極１を説明する断面（側面）図である。 実施例１に記載する断路器１００が有する固定側スパイラル電極５を説明する平面（正面）図である。 実施例１に記載する断路器１００が有する固定側スパイラル電極５を説明する断面（側面）図である。 実施例１に記載する図１Ａの可動側スパイラル電極１にアークが着孤した際に流れるアーク電流を説明する平面図である。 実施例１に記載する図２Ａの固定側スパイラル電極５にアークが着孤した際に流れるアーク電流を説明する平面図である。 実施例１に記載するアークの着孤位置によるアークが受けるローレンツ力の解析結果を説明する説明図である。 実施例１に記載する断路器１００の概略構成を模式的に説明する断面（側面）図である。 実施例１に記載する断路器１００の主要部（閉極状態）を拡大して説明する断面（側面）図である。 実施例１に記載する断路器１００の主要部（開極途中状態）を拡大して説明する断面（側面）図である。 実施例１に記載するスパイラル電極を流れるアーク電流が形成する磁場を模式的に説明する説明図である。 実施例２に記載する断路器１００が有する可動側スパイラル電極１を説明する断面図である。 実施例２に記載する断路器１００が有する固定側スパイラル電極５を説明する断面図である。 実施例３に記載する断路器１００の主要部（開極途中状態）を拡大して説明する断面図である。

以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、実質的に同一又は類似の構成には同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。

先ず、実施例１に記載する断路器１００が有する可動側スパイラル電極１を説明する。

図１Ａは、実施例１に記載する断路器１００が有する可動側スパイラル電極１を説明する平面（正面）図であり、図１Ｂは、実施例１に記載する断路器１００が有する可動側スパイラル電極１を説明する断面（側面）図である。

可動側スパイラル電極１は、耐アーク性を有する金属により構成され、スパイラル溝２が中心部から外周部に向かって時計回りに２方向（２ａ、２ｂ）に形成される。

なお、可動側スパイラル電極１は、可動側アーク接触子（以下、可動側アーク電極と称する）として使用され、可動側スパイラル電極１に形成されるスパイラル溝２は、可動側アーク電極の軸の周りに回転する方向に形成される。

可動側スパイラル電極１は、可動側アーク電極として設置され、略円盤電極にアーク走行部としてスパイラル状の溝（スパイラル溝２）を切った電極（スパイラル電極１）である。そして、アーク電流をスパイラル部（スパイラル溝２以外の部分）に沿って通電させることにより、アークを回転運動させ、電流遮断性能を向上させる。

可動側スパイラル電極１は、スパイラル溝２とスパイラル部とを有し、スパイラル部の根元部４の対向面方向の高さを、スパイラル部の先端部３の対向面方向の高さと比較して、低くする。

なお、実施例１では、スパイラル部の根元部４の表面（固定側スパイラル電極５と対向する面）は平面である。

つまり、可動側スパイラル電極１は、スパイラル部の先端部３の電極対向面に向けた高さに対して、スパイラル部の根元部４の電極対向面に向けた高さを低くする。可動側スパイラル電極１は、スパイラルを構成する電極部（スパイラル部）の先端部３の対向面方向の高さに対して、スパイラルを構成する電極部（スパイラル部）の根元部４の対向面方向の高さを低くする。

これにより、スパイラル部の根元部４の電界を、スパイラル部の先端部３の電界に対して、相対的に低くすることができる。そして、これにより、アークの着孤をスパイラル部の先端部３に集中させることができる。

次に、実施例１に記載する断路器１００が有する固定側スパイラル電極５を説明する。

図２Ａは、実施例１に記載する断路器１００が有する固定側スパイラル電極５を説明する平面（正面）図であり、図２Ｂは、実施例１に記載する断路器１００が有する固定側スパイラル電極５を説明する断面（側面）図である。

固定側スパイラル電極５は、耐アーク性を有する金属により構成され、スパイラル溝２が中心部から外周部に向かって反時計回りに２方向（２ａ、２ｂ）に形成される。

なお、固定側スパイラル電極５は、固定側アーク接触子（以下、固定側アーク電極と称する）として使用され、固定側スパイラル電極５に形成されるスパイラル溝２は、固定側アーク電極の軸の周りに回転する方向に形成される。

固定側スパイラル電極５は、固定側アーク電極として設置され、略円盤電極にアーク走行部としてスパイラル状の溝（スパイラル溝２）を切った電極（スパイラル電極５）である。そして、アーク電流をスパイラル部（スパイラル溝２以外の部分）に沿って通電させることにより、アークを回転運動させ、電流遮断性能を向上させる。

固定側スパイラル電極５は、スパイラル溝２とスパイラル部とを有し、スパイラル部の根元部４の対向面方向の高さを、スパイラル部の先端部３の対向面方向の高さと比較して、低くする。

なお、実施例１では、スパイラル部の根元部４の表面（可動側スパイラル電極１と対向する面）は平面である。

つまり、固定側スパイラル電極５は、スパイラル部の先端部３の電極対向面に向けた高さに対して、スパイラル部の根元部４の電極対向面に向けた高さを低くする。固定側スパイラル電極５は、スパイラルを構成する電極部（スパイラル部）の先端部３の対向面方向の高さに対して、スパイラルを構成する電極部（スパイラル部）の根元部４の対向面方向の高さを低くする。

これにより、スパイラル部の根元部４の電界を、スパイラル部の先端部３の電界に対して、相対的に低くすることができる。そして、これにより、アークの着孤をスパイラル部の先端部３に集中させることができる。

そして、図１に示す可動側スパイラル電極１と図２に示す固定側スパイラル電極５とが対向して設置された際に、それぞれの電極を流れるアーク電流により形成される磁場が強め合い、スパイラル電極の中心部から半径方向に向けた磁場が形成される。

これにより、可動側スパイラル電極１と固定側スパイラル電極５とが対向した状態で、断路器１００が開極動作になった場合、スパイラル部の根元部４の極間距離が、スパイラル部の先端部３の極間距離よりも、長くなり、かつ、スパイラル部の根元部４が、スパイラル部の先端部３に対して、凹んだ形状（状態）となる。なお、極間距離とは、対向する可動側スパイラル電極１と固定側スパイラル電極５との間の距離である。

このため、極間に発生する電圧差により、スパイラル部の根元部４の電界が、スパイラル部の先端部３の電界に対して、相対的に低くなる。アークは、電界強度の高い箇所に着孤するため、アークは、スパイラル部の根元部４よりもスパイラル部の先端部３に、優先的に着孤することになる。

そして、スパイラル溝２が中心部から外周部に向かって２方向に形成される場合には、スパイラル部の根元部４（高さをスパイラル部の先端部３に対して相対的に低くする領域）は、円周方向で５度以上４４度以下とすることが好ましく、また、スパイラル部の先端部３（高さをスパイラル部の根元部４に対して相対的に高くする領域）は、円周方向で１３６度以上１７５度以下とすることが好ましい。これにより、スパイラル電極のアーク駆動力が弱い箇所へのアークの着孤を防止し、電流遮断性能を向上させることができる。

なお、スパイラル部の根元部４とスパイラル部の先端部３とは、スパイラル部の根元部４となる部分を切削し、製造してもよいし、スパイラル部の先端部３となる部分とスパイラル部の根元部４となる部分とを有するように鋳型を形成し、鋳造により、製造してもよい。

なお、スパイラル部の根元部４の高さは、スパイラル部の先端部３以外の他のスパイラル部の高さと同等、又はこの高さよりも高い。

そして、可動側スパイラル電極１と固定側スパイラル電極５とが対向した状態（閉極状態）では、可動側スパイラル電極１のスパイラル部の根元部４と固定側スパイラル電極５のスパイラル部の根元部４とは、同様の位置にあり、可動側スパイラル電極１のスパイラル部の先端部３と固定側スパイラル電極５のスパイラル部の先端部３とは、同様の位置にある。

次に、実施例１に記載する図１Ａの可動側スパイラル電極１にアークが着孤した際に流れるアーク電流を説明する。

図３Ａは、実施例１に記載する図１Ａの可動側スパイラル電極１にアークが着孤した際に流れるアーク電流を説明する平面図である。

図３Ａに示すように、可動側スパイラル電極１のスパイラル部（スパイラル外周部）の先端部３（点孤箇所６）にアークが着孤した際には、点孤箇所６から中心部７に向かって、可動側スパイラル電極１をアーク電流８が流れる。

次に、実施例１に記載する図２Ａの固定側スパイラル電極５にアークが着孤した際に流れるアーク電流を説明する。

図３Ｂは、実施例１に記載する図２Ａの固定側スパイラル電極５にアークが着孤した際に流れるアーク電流を説明する平面図である。

図３Ｂに示すように、固定側スパイラル電極５のスパイラル部（スパイラル外周部）の先端部３（点孤箇所６）にアークが着孤した際には、中心部７から点孤箇所６に向かって、固定側スパイラル電極５をアーク電流９が流れる。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、可動側スパイラル電極１のスパイラル部の先端部３（点孤箇所６）と固定側スパイラル電極５のスパイラル部の先端部３（点孤箇所６）との間に、アークが着孤した際には、アーク電流が、点孤箇所６から中心部７に向かって、可動側スパイラル電極１をアーク電流８として流れ、アーク電流が、中心部７から点孤箇所６に向かって、固定側スパイラル電極５をアーク電流９として流れ、アークにつながる。

このように、実施例１のようにスパイラル電極を構成することにより、つまり、図１に示す可動側スパイラル電極１と図２に示す固定側スパイラル電極５とを対向するように設置することにより、それぞれのスパイラル部を流れるアーク電流により形成される磁場が、対向する可動側スパイラル電極１と固定側スパイラル電極５との間で強め合い、スパイラル電極の中心部から半径方向に向けた磁場が形成される。

そして、このような磁場と電流とによるローレンツ力により、アークは、スパイラル電極の円周方向にアーク駆動力を受ける。

これにより、実施例１によれば、スパイラル方向にアーク電流が流れる距離が長くなり、ローレンツ力も大きくなり、アーク駆動力も大きく、強くなる。そして、アーク放電が着孤場所に固定されることがなく、アークが冷却され、延伸による抵抗が増加し、アークの回転運動も大きくなり、スパイラル電極の効果も増加し、アーク時間や電極溶損量も低減する。

次に、実施例１に記載するアークの着孤位置によるアークが受けるローレンツ力の解析結果を説明する。

図４は、実施例１に記載するアークの着孤位置によるアークが受けるローレンツ力の解析結果を説明する説明図である。

図４に示すように、スパイラル部の根元部４では、スパイラル部の先端部３に対して、ローレンツ力は１／３程度まで低下する。

そこで、実施例１では、スパイラル部の根元部４の対向方向の突き出し高さを、スパイラル部の先端部３の対向方向の突き出し高さと比較して、低くすることにより、スパイラル部の根元部４の電界を、スパイラル部の先端部３の電界と比較して、相対的に低くする。

これにより、アークがスパイラル部の先端部３に着孤する確率が、アークがスパイラル部の根元部４に着孤する確率と比較して、高くなり、アーク駆動力を大きくすることができる。

また、スパイラル電極に形成されるスパイラル溝２の数（方向）は、少なくとも一つ（一方向）以上あればよい。実施例１では、２方向とする。

また、可動側スパイラル電極１に形成するスパイラル溝２の方向と固定側スパイラル電極５に形成するスパイラル溝２の方向とは、反対方向とする。例えば、可動側スパイラル電極１に形成するスパイラル溝２の方向が時計回りであれば、固定側スパイラル電極５に形成するスパイラル溝２の方向は反時計回りであり、可動側スパイラル電極１に形成するスパイラル溝２の方向が反時計回りであれば、固定側スパイラル電極５に形成するスパイラル溝２の方向は時計回りである。

また、スパイラル電極の断面は、可動側スパイラル電極１と固定側スパイラル電極５とは、スパイラル電極のスパイラル外周部（スパイラル部の外周部：スパイラル部の先端部３及びスパイラル部の根元部４が形成される領域）で、アークが着孤するように、凹型とする。

次に、実施例１に記載する断路器１００の概略構成を模式的に説明する。

図５は、実施例１に記載する断路器１００の概略構成を模式的に説明する断面（側面）図である。なお、図５は、断路器１００の閉極状態を示す。

なお、実施例１に記載する断路器１００は、スパイラル電極（永久磁石を使用し、磁界を発生させ、電磁力を使用するスパイラル電極）を使用するアーク駆動方式の断路器である。また、断路器１００は、接地開閉器や遮断器と共に、ガス絶縁開閉装置を構成するものである。

断路器１００は、密閉容器１０を有する。密閉容器１０内は、絶縁スペーサ１１により、ガス区画が形成され、このガス区画内には、絶縁性ガス１２が充満（封入）される。絶縁性ガスとしては、絶縁性の高いＳＦ_６などの負性ガス、乾燥空気、窒素、二酸化炭素、ＳＦ_６などの負性ガスを含むＳＦ_６／Ｎ_２混合ガス、ＳＦ_６などの負性ガスを含まないＮ_２／Ｏ_２混合ガスなどが使用される。

絶縁スペーサ１１の中心部には、埋め込み導体１３が設置される。

そして、密閉容器１０から電気的に絶縁された状態で、所定の絶縁距離を隔てて対向して、固定側高電圧導体１４と可動側高電圧導体１５とが設置される。固定側高電圧導体１４には、固定側電界緩和用シールド１６が設置され、可動側高電圧導体１５には、可動側電界緩和用シールド１７が設置され、固定側電界緩和用シールド１６と可動側電界緩和用シールド１７とは対向して、設置される。

可動側高電圧導体１５に設置される可動側電界緩和用シールド１７の内部には、可動側主接触子２１が設置される。可動側主接触子２１の内部を移動（摺動）し、金属である可動子１８は、外部操作器（図示なし）により、絶縁操作ロッド１９を介して、その軸線上を移動可能に設置される。

固定側高電圧導体１４に設置される固定側電界緩和用シールド１６の内部には、固定側主接触子２０が設置される。

固定側主接触子２０と可動側主接触子２１とは、可動子１８を介して、常時、電気的な接続状態を保持する。また、固定側高電圧導体１４と可動側高圧導体１５とは、固定側主接触子２０、可動側主接触子２１、可動子１８を介して、常時、電気的な接続状態を保持する。

次に、実施例１に記載する断路器１００の主要部を拡大して説明する。

図６は、実施例１に記載する断路器１００の主要部（閉極状態）を拡大して説明する断面（側面）図である。

固定側主接触子２０の内部には、固定側スパイラル電極５を固定するロッド２２と、ロッド２２を支持するロッド固定用の架台２３と、架台２３の後面に設置され、架台２３を押圧するばね２５と、が設置される。

架台２３は、金属であり、固定側主接触子２０の内周面と接触し、電気的に接続される。ロッド２２も、金属である。つまり、固定側スパイラル電極５と固定側主接触子２０とは、ロッド２２、架台２３を介して、電気的に接続される。

そして、固定側スパイラル電極５（固定側アーク電極）は、ロッド２２の先端部に固定される。

一方、可動側スパイラル電極１（可動側アーク電極）は、固定側スパイラル電極５と対向するように、可動子１８の先端部に固定される。つまり、可動側スパイラル電極１と可動側主接触子２１とは、可動子１８を介して、電気的に接続される。

なお、固定側スパイラル電極５と可動側スパイラル電極１とが接触し、固定側主接触子２０と可動側主接触子２１とが電気的に接続され、閉極状態となる。そして、閉極状態では、固定側高電圧導体１４、固定側主接触子２０、可動子１８、可動側主接触子２１、可動側高電圧導体１５が、電流通路を形成する。

断路器１００の閉極状態では、可動子１８の先端部は、固定側電界緩和用シールド１６の内部にまで入り込み、可動子１８と固定側主接触子２０とは接触する。

ここで、断路器１００の電流遮断動作について説明する。

図５に示す閉極状態において、外部操作器（図示なし）により、絶縁操作ロッド１９を時計方向に回転させ、可動子１８に開極操作力を付与すると、可動子１８は、その軸線上を右方向（開極方向）に移動する。

先ず、固定側主接触子２０から可動子１８が開離し、固定側主接触子２０と可動子１８との接触部を介して流れていた電流は遮断される。

閉極状態では、ばね２５は圧縮している状態であるため、開極状態の初期では、架台２３、ロッド２２、固定側スパイラル電極５、可動側スパイラル電極１は、ばね２５により押され、これらは、一体となって、右方向に、可動子１８の開極動作に追従して、移動する。

このとき、固定側スパイラル電極５と可動側スパイラル電極１とは、接触しながら移動する。このため、固定側高電圧導体１４、固定側主接触子２０、架台２３、ロッド２２、固定側スパイラル電極５、可動側スパイラル電極１、可動子１８、可動側主接触子２１、可動側高電圧導体１５が、電流通路を形成する。

図７は、実施例１に記載する断路器１００の主要部（開極途中状態）を拡大して説明する断面（側面）図である。

図７に示すように、架台２３は、固定側主接触子２０により、右方向への移動を停止する。これにより、ロッド２２及び固定側スパイラル電極５も、右方向への移動を停止する。このとき、固定側スパイラル電極５は、固定側電界緩和用シールド１６の内部にある。なお、固定側スパイラル電極５が、固定側電界緩和用シールド１６の内部にあるため、開極状態では、固定側スパイラル電極５の電界を低く抑え、放電を抑制することができる。

その後、可動子１８の開極動作により、可動側スパイラル電極１と固定側スパイラル電極５とが開極し、可動側スパイラル電極１と固定側スパイラル電極５との間に、アーク２４が発生し、再点呼を繰り返しながら、電流遮断が完了する。

なお、電流遮断時に、高い回復電圧が印加される場合には、高電界箇所を起点とした再発呼や地絡などが発生し、電流遮断が成立しない場合がある。

次に、実施例１に記載するスパイラル電極を流れるアーク電流が形成する磁場を模式的に説明する。

図８は、実施例１に記載するスパイラル電極を流れるアーク電流が形成する磁場を模式的に説明する説明図である。

可動側スパイラル電極１と固定側スパイラル電極５とは、中心を同一として、対向して設置され、可動側スパイラル電極１に形成されるスパイラル溝２の方向と固定側スパイラル電極５に形成されるスパイラル溝２の方向とは、反対方向になる。例えば、可動側スパイラル電極１に形成されるスパイラル溝２の方向が時計回りであれば、固定側スパイラル電極５に形成されるスパイラル溝２の方向は反時計回りであり、可動側スパイラル電極１に形成されるスパイラル溝２の方向が反時計回りであれば、固定側スパイラル電極５に形成されるスパイラル溝２の方向は時計回りである。

電流Ｉは、ロッド２２から、ロッド２２の先端部を介して、固定側スパイラル電極５に、図８中Ｚ軸方向に流れ、また、電流Ｉは、可動側スパイラル電極１から、可動子１８の先端部を介して、可動子１８に、図８中Ｚ軸方向に流れる。

また、アーク２４は、固定側スパイラル電極５と可動側スパイラル電極１との間に発生する。

図８に示すように、固定側スパイラル電極５と可動側スパイラル電極１とには、反対方向に、スパイラル溝２が形成されるため、
（１）固定側スパイラル電極５では、中心軸（Ｚ軸）より上部では、紙面手前方向に向かってアーク電流９が流れ、中心軸（Ｚ軸）より下部では、紙面奥行方向に向かってアーク電流９が流れ、
（２）可動側スパイラル電極１では、中心軸（Ｚ軸）より上部では、紙面奥行方向に向かってアーク電流８が流れ、中心軸（Ｚ軸）より下部では、紙面手前方向に向かってアーク電流８が流れる。

このため、中心軸（Ｚ軸）から半径方向（電流Ｉが流れる方向と直交する方向）に向かう磁場Ｂが発生し、アークに、磁気駆動力Ｆ（Ｆ（アーク駆動力）＝Ｉ×Ｂ）が作用する。つまり、アーク２４は、このような磁場Ｂと電流Ｉとによるローレンツ力Ｆにより、スパイラル電極の円周方向（中心軸（Ｚ軸）の円周方向）にアーク駆動力Ｆを受ける。

このように、実施例１に記載する断路器１００は、絶縁性ガス１２を封入する密閉容器１０と、密閉容器１０の内部に対向して設置される一対のアーク電極（可動側アーク電極及び固定側アーク電極）と、を有し、一対のアーク電極の両方（少なくとも一方でもよい）を、アーク電極の軸の周りに回転する方向に形成されるスパイラル溝２を有するスパイラル電極（可動側スパイラル電極１及び／又は固定側スパイラル電極５）とする。そして、スパイラル電極のスパイラル部の根元部４の対向面方向の高さを、スパイラル電極のスパイラル部の先端部３の対向面方向の高さと比較して、低くする。

図１に示す可動側スパイラル電極１と図２に示す固定側スパイラル電極５とを対向して設置することにより、スパイラル方向にアーク電流が流れる距離が長くなり、ローレンツ力も大きくなり、アーク駆動力も大きく、強くなる。そして、アークの回転運動も大きくなり、スパイラル電極の効果が増加する。

実施例１によれば、断路器１００の開極時、スパイラル電極におけるアークの着孤位置を、アーク駆動力の強い場所とすることができ、安定した電流遮断性能を得ることができる。

また、実施例１によれば、アークは、電界強度の高い箇所に着孤するため、アークは、スパイラル部の先端部３に、スパイラル部の根元部４よりも、優先的に着孤することになる。そして、アークの着孤をスパイラル部の先端部３に集中させることができ、スパイラル電極のアーク駆動力が弱い箇所（スパイラル部の根元部４）へのアークの着孤を防止し、アークの回転運動を大きくし、電流遮断性能（短時間で効率良く、アーク放電を遮断することができる性能）を向上させることができる。

これにより、電流遮断性能を向上させ、信頼性を向上させる断路器１００を提供することができる。そして、この断路器１００は、外部操作器を小型軽量化することができ、また、外部操作器の操作力を低減することができる。

次に、実施例２に記載する断路器１００が有するスパイラル電極を説明する。

図９Ａは、実施例２に記載する断路器１００が有する可動側スパイラル電極１を説明する断面図である。

実施例１に記載する可動側スパイラル電極１に形成されるスパイラル部の根元部４の表面は平面であるが、実施例２に記載する可動側スパイラル電極１に形成されるスパイラル部の根元部４の表面（固定側スパイラル電極５と対向する面）は、曲面（角部がＲ加工された断面形状）である。つまり、根元部４の表面は、断面において、角部がない、滑らかな曲線形状である。

これにより、電界集中を低減する。そして、アークの着孤をスパイラル部の先端部３に集中させることができ、安定したアーク駆動力を得ることができる。

図９Ｂは、実施例２に記載する断路器１００が有する固定側スパイラル電極５を説明する断面図である。

実施例１に記載する固定側スパイラル電極５に形成されるスパイラル部の根元部４の表面は平面であるが、実施例２に記載する固定側スパイラル電極５に形成されるスパイラル部の根元部４の表面（可動側スパイラル電極１と対向する面）は、曲面（角部がＲ加工された断面形状）である。つまり、根元部４の表面が、断面において、角部がない、滑らかな曲線形状である。

これにより、電界集中を低減する。そして、アークの着孤をスパイラル部の先端部３に集中させることができ、安定したアーク駆動力を得ることができる。

次に、実施例３に記載する断路器１００の主要部（開極途中状態）を拡大して説明する。

図１０は、実施例３に記載する断路器１００の主要部（開極途中状態）を拡大して説明する断面図である。

実施例１に記載する断路器１００は、可動側に設置される可動側スパイラル電極１と固定側に設置される固定側スパイラル電極５とを有するが、実施例３に記載する断路器１００は、固定側にはロッド２２の先端部に固定側スパイラル電極５を有し、可動側には可動子１８の先端部に平板型可動側アーク電極２６を有する。つまり、実施例３では、可動側アーク電極を、平板型の可動側アーク電極とする。

実施例３では、可動側アーク電極における磁気駆動力は発生しないが、固定側に、図２に示す固定側スパイラル電極５を設置することにより、電界集中を低減し、電極間の耐電圧を高めることができる。

つまり、固定側スパイラル電極５のみで、十分に磁気駆動力を確保し、電流遮断性能を高めることができる場合には、可動子１８の先端部に平板型可動側アーク電極２６を設置することにより、磁気駆動力を確保し、電極間の耐電圧を高めることができる。

なお、実施例３では、固定側に図２に示す固定側スパイラル電極５を有し、可動側に平板型可動側アーク電極２６を有するが、固定側に平板型固定側アーク電極を有し、可動側に図１に示す可動側スパイラル電極１を有してもよい。

なお、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成の一部に、置き換えることが可能であり、ある実施例の構成に、他の実施例の構成を、追加することも可能である。

１…可動側スパイラル電極、２…スパイラル溝、３…スパイラル部の先端部、４…スパイラル部の根元部、５…固定側スパイラル電極、６…点孤箇所、７…中心部、８…可動側のアーク電流、９…固定側のアーク電流、１０…密閉容器、１１…絶縁スペーサ、１２…絶縁性ガス、１３…埋め込み導体、１４…固定側高電圧導体、１５…可動側高電圧導体、１６…固定側電界緩和用シールド、１７…可動側電界緩和用シールド、１８…可動子、１９…絶縁操作ロッド、２０…固定側主接触子、２１…可動側主接触子、２２…ロッド、２３…架台、２４…アーク、２５…ばね、２６…平板型可動側アーク電極、１００…断路器。

Claims (6)

1. 絶縁性ガスを封入する密閉容器と、前記密閉容器の内部に対向して設置される一対のアーク接触子と、を有し、
   前記一対のアーク接触子の少なくとも一方を、前記アーク接触子の軸の周りに回転する方向に形成されるスパイラル溝を有するスパイラル電極とし、
   前記スパイラル電極のスパイラル部の根元部の対向面方向の高さを、前記スパイラル電極のスパイラル部の先端部の対向面方向の高さと比較して、低くする断路器を有し、
   前記根元部の高さを相対的に低くする領域が、円周方向で５度以上４４度以下であることを特徴するガス絶縁開閉装置。
2. 請求項１に記載するガス絶縁開閉装置であって、
   前記一対のアーク接触子の両方に、前記スパイラル溝を有するスパイラル電極を設置し、
   可動側スパイラル電極に形成されるスパイラル溝と固定側スパイラル電極に形成されるスパイラル溝とは、反対方向に形成されることを特徴するガス絶縁開閉装置。
3. 請求項１に記載するガス絶縁開閉装置であって、
   前記一対のアーク接触子の一方には、スパイラル電極が設置され、前記一対のアーク接触子の他方には、平板型のアーク電極が設置されることを特徴とするガス絶縁開閉装置。
4. 請求項３に記載するガス絶縁開閉装置であって、
   前記一対のアーク接触子の一方の固定側には、固定側スパイラル電極が設置され、前記一対のアーク接触子の他方の可動側には、平板型可動側アーク電極が設置されることを特徴とするガス絶縁開閉装置。
5. 請求項１に記載するガス絶縁開閉装置であって、
   前記先端部の高さを相対的に高くする領域が、円周方向で１３６度以上１７５度以下であることを特徴とするガス絶縁開閉装置。
6. 請求項１に記載するガス絶縁開閉装置であって、
   前記根元部が、断面において、曲線形状であることを特徴とするガス絶縁開閉装置。

Images