JPH0244625A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はガス遮断器に係り、特に柱上用遮断器に好適な
ガス遮断器の遮断部構造に関する。

［従来の技術］ 一般に、配電系統に用いられる柱上用開閉器として、実
公昭６１−２７０７２号公報に記載されたものが知られ
ており、これを第１５図から第１７図までに示している
。

第１５図は柱上用開閉器の横１ＦＴ面図で、開閉器ケー
ス１内には三相の遮断部４が収納され、この遮断部４の
両端はそれぞれブッシング２，３によって開閉器ケース
１外へ導出されている。また遮断部４の開閉は回転レバ
ー８を介して図示しない操作器によって行なわれる。

遮断部４の詳細は要部断面図である第１６図の如くであ
り、ＳＦ、ガスを充填した絶縁物製の密封容器５内に固
定子６と可動子７が対向配置され。

可動子７は密封容器５の気密を保持して軸方向に開閉動
作できるようシャフト１０を介して回転レバー８に連結
されている。可動子７には密封容器５の内面に沿って活
動可能なパッファピストン９が連結されていて、このパ
ッファピストン９によって密封容器５内をバッファ室１
１と下流室１４とに区分している。このパッファピスト
ン９には、固接触子６，７の接触部を包囲すると共にそ
のスロート部を固定子６によって封じた絶縁ノズル１２
が固定されている。

第１６図の投入状態で遮断指令が与えられると、図示し
ない操作器によって回転レバー８が時計方向に回転させ
られる。このため可動子７は左方へ動作しバッファ室１
１内のＳＦ６ガスを圧縮し、第１７図の如く絶縁ノズル
１２のスロート部が固定子６から抜け出たときにバッフ
ァ室１１から下流室１４へ向かうガス流を形成し、この
ガス流によって接触子間に発生したアーク１３は消滅さ
せられて遮断状態となる。

［発明が解決しようとする問題点コ 従来の柱上用開閉器は上述の如き構成であり負荷電流遮
断性能のみが要求されていたが、同様の簡単な構成で数
千アンペアから１万アンペア以上の事故電流を遮断する
柱上用遮断器が要求されている。しかし、単に第１６図
に示す構成でこれを実現しようとすると、下流室１４の
容積不足による圧力上昇が大きな開運となった。

すなわち、負荷電流遮断の場合は第１８図に示すように
、遮断動作と共にバッファ室１１の圧力は曲線Ｐｐの如
く変化するのに対し、下流室１４はパッファピストン９
の移動による容積の増大によって絶縁ノズル１２のスロ
ート部が固定子６を抜ける時点Ａまで曲線Ｐｄの如く圧
力を低下させ、その後はバッファ室１１からの高圧ガス
の流入により圧力が急上昇する。この両室１１，１４の
相対圧力差によって、接触子間の開離によって発生した
アークに対する吹き付けガス流を得るが、この吹き付け
ガス流は遮断電流の周波数で少なくとも０．５サイクル
の期間維持させることによって交流電流の任意の位相に
対して遮断が可能である。

しかしながら、事故電流遮断について見ると、第１９図
に示すようにバッファ室１１の圧力は負荷電流遮断時よ
りも大きなアークエネルギーによって曲線Ｐｐの如く高
くなるが、！縁ノズル１２のスロート部が固定子６から
抜ける時点Ａ以降、バッファ室１１の高圧ガスが下流室
１４に流入して曲線Ｐｄの如く急激に圧力上昇し、吹き
付けガス流を０．５サイクルの期間持続させないうちに
画室１１．１４間の圧力差がなくなって吹き付けガス流
が停止してしまう。従って、事故電流の位相によっては
遮断を失敗する危険があった。

この問題を解決するために、下流室１４の容積を大きく
することも考えられるが、これは柱上用遮断器の大型化
を招くので望ましく、ない。また。

この種の問題解決に役立つと思える熱バツフア式ガス遮
断器を第２０図および第２１図に示している。

第２ｏ図の例では可動子７の外周にバルブ２４を取付け
、このバルブ２４によって絶縁ノズル１２における吹き
付けガス流の下流側を制御するようにしている。従って
、バルブ２４によって加熱室１９から下流室１４への高
圧ガスの流入を制限できるが、遮断動作の初期から可動
子７の中空部内および排気孔２３を通して下流量へ流入
するガス流２２が形成されてしまい、第１９図で説明し
たのと同様の欠点を有している。また第２１図に示した
熱バツフア式ガス遮断器では、絶縁ノズル１２のスロー
ト部１６よりも吹き付けガス流の下流側に末広部３０が
形成されているため、可動子７がスロート部１６から抜
け出た後、しばらくの間吹き付けガス流は制御される。

しかし、末広部３０の軸方向長の半分を過ぎると、吹き
付けガス流の流路における最小面積部はスロート部１６
となり、末広部３０における吹き付けガス流の制限効果
が無くなり、結局、第２０図の場合と同様に第１９図に
示す下流室の圧力上昇の問題が生じてしまう。

本発明の目的は、下流室の圧力上昇を抑制した小形で事
故電流遮断性能を有するガス遮断器を提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、絶縁ノズルによっ
て形成される吹き付けガスの流路中、上記絶縁ノズルの
スロート部よりも上記吹き付けガス流の下流側に位置す
るときの一方の接触子先端と上記、ｔｐ紳ノズルの末広
部間に形成される流路面積が、遮断電流周波数で０．５
サイクル以」二最小となるようにしたことを特徴とする
。

［作用コ 本発明によるガス遮断器は上述の如き構成であるため、
吹き付けガス流が形成されてから少なくとも０．５サイ
クルの間、固定接触子の先端部と末広部間の流路面積が
最小となって、この部分でバッファ室から下流量へ向か
うガス流を制限し、下流室の急速な圧力上昇を防止して
事故電流遮断能力を有するガス遮断器が得られる。一般
に知られるようにバッファ式ガス遮断器においては、固
定接触子がＭｌ！ノズルから十分に抜けた状態にならな
いと４１【放電流を遮断することができない。しかしな
がら本発明者等の実験によれば、定格電圧２４ｋＶ程度
で定格遮断電流２５ｋＡ以下の柱上用遮断器の場合、第
２２図に示すように固定接触子６の先端が絶縁ノズル１
２のスロート部１６を抜けてから、固定接触子６の先端
と末広部３０間で、吹き付けガス流路の最小流路面積を
形成しているとき、つまり回部でのガス流速が音速条件
となったとき、遮断性能が急速に上昇して柱上用遮断器
に要求される程度の遮断責務を満足することを見い出し
、上述した構成によって事故電流遮断性能を有しながら
下流室の急激な圧力上昇を防止したガス遮断器が得られ
た。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は投入状態にあるガス遮断器の縦断面図である。

絶縁物製の密封容器５内に、その内壁面を摺動可能にパ
ッファピストン９が配置され、このパッファピストン９
によって密封容器５内はバッファ室１１と下流室１４と
に区分されている。

パッファピストン９は密封容器５の気密を保持して図示
しない操作器によって駆動されるシャフト１０に連結さ
れている。またパッファピストン９には可動子７があり
、この可動子７に対向して固定子６が設けられている。

固接触子６，７の接触部を包囲した絶縁ノズル１２は、
パッファピストン９に固定されており、固定子６によっ
てほぼ封じられたスロート部１６と、このスロート部１
６よりも吹き付けガス流の下流側に位置する末広部３０
とを有している。

図示しない操作器によってシャフト１０を図示の左方へ
卵動すると、バッファ室１１内のＳＦ、。

ガスは圧縮され、一方、下流室１４は容積増大によって
圧力が低下させられる。固接触子６，７間の開離によっ
てアークが発生するが、絶縁ノズル１２のスロート部１
６が固定子６から抜け出ると。

バッファ室１１からスロート部１６を介して下流室１４
に至る吹き付けガス流が形成され、これによってアーク
は消滅され第２図の如き遮断状態となる。

次に絶縁ノズル１２の構造、特に末広部３０の形状につ
いて第３図を用いて詳細に説明する。

スロート部１６は、固定子６との嵌合構造上必要とされ
る間隙を有するものの嵌合状態にある固定子６によって
ほぼ封じられている。一方、末広部３０は従来のように
直線的に広がる内面形状ではない。今、スロート部１６
が固定子６を抜け出た後の固定子６の先端とスロート部
１６における吹き付けガス流の下流側端間の距離をＸと
し、ｙ座標を径方向にとると、末広部３０の内面形状は
、ｙ＝ａ″Ｘ°　　　　　　　　　・・・・・・（１）
（ただし、ａは定数で、ｎ　＞　１である。）となるよ
うに成されている。従って、スロート部１６の面積をＳ
ｔ、またスロート部１６よりも吹き付けガス流の下流側
における固定子６の先端と末広部３０との間の環状面積
をＳｆとすると、距離Ｘに対して第４図の如く設定する
ことができる。

つまり、距離Ｘの任意の位置において吹き付けガス流路
面積のうち、スロート部１６よりも吹き付けガス流の下
流側における固定子６の先端部と末広部３ｏとの間の流
路面積Ｓｆが最小となるように、末広部３０の内面形状
が選ばれ、また（１）式の如く流路面積がある程度飽和
特性を持つようにされている。

前述のように本発明者等の実験によれば、固定子６の先
端と末広部３０間で吹き付けガス流路の最小流路面積を
形成するとき、間部でのガス流速が音速条件となり遮断
性能が急速に上昇し、要求される遮断責務を満足する。

従って、遮断性能を向上させると共に、第３図の流路面
１］ｓｆでガス流を制限することができるので、バッフ
ァ室１１からスロート部１６および末広部３ｏを介して
下流室１４へ流入する吹き付けガス流の持続時間を従来
の場合よりも長くすることができる。特に本実施例では
、第３図に示すように固定子６と末広部３０の位置関係
を、遮断位置の固定子６が点線で示すように末広部３０
内に位置するようにしたため、スロート部１６が固定子
６を抜け出た後の全吹き付け行程において高い遮断性能
を安定して得ることができる。つまり第５図に示すよう
に、流路面積Ｓｆによって下流室１４の圧力上Ａ＠線Ｐ
ｃｔは、第１９図に示す従来例よりも緩慢な上昇特性と
なり、スロート部１６が固定子６を抜け出た時点Ａから
０．５サイクルよりも長い時間、バッファ室から下流室
へ向かう吹き付けガス流を維持することができる。従っ
て事故電流の全ての位相で高い遮断性能を得ることがで
きる。

上述の実施例によれば、絶縁ノズル１２の末広部３０の
形状を適切にするだけであるから、下流室１４の容積を
増大することもガス遮断器全体を大型化することもない
。

第６図は本発明の他の実施例によるガス遮断器の要部を
示す断面図である。この実施例における絶縁ノズル１２
の末広部３０は、一般に知られるように所定の角度で直
線的に広がる内面形状を有している。他の全ての構成も
従来例と同様であれば、スロート部３０が固定子６を抜
けた後、固定子６の先端と末広部３０間に最小流路面積
を形成している時間は０．５サイクルに満たない。そこ
で本実施例では、可動子７の動作特性を第７図の如くし
、スロート部１６が固定子６を抜け出た時点Ａから、固
定子６の先端と末広部３０間が最小流路面積となる最終
位ｉ１Ｄまでが、少なくとも０．５サイクルとなるよう
に、特に位置Ｂから位ａＤまでの開離速度を低下させて
いる。

このような遮断ストローク特性は、例えば第８図から第
１０図に示す構成によって実現することができる。つま
りシャフト１０と図示しない操作器間を連結する回転レ
バー８に一連の溝８ａを形成し、この７簿８ａ内にシャ
フト１０のピン１７を位置させている。第８図の状態か
ら回転レバー８が時計方向に回転して遮断動作を始める
と、シャフト１０は第７図の時点Ｃから時点Ｂの如く左
方へ直線的に駆動される。しかし時点Ｂになると、回転
レバー８はほぼ第９図の状態となり１時点りになるまで
回転レバー８の回転はシャフト１０に伝達されず、ピン
１７が溝８ａ内を空動きする。

従って、この間でのシャフト１０．つまり可動子７や絶
縁ノズル１２の遮断方向動作は緩慢となる。

その後の時点り以降は第１０図に示すように、回転レバ
ー８の回転は直接シャフト１０に伝達されるようになり
、第７図のような遮断ストローク特性となる。この実施
例によれば１回転レバー８を変更するだけで、吹き付け
ガス流を少なくとも０．５サイクルの間持続させて、事
故電流の全ての位相で遮断を成功させることができる。

第１１図は本発明の更に異なる実施例によるガス遮断器
を示す縦断面図である。このガス遮断器は、接触子間の
開離に伴って発生したアークによって加熱室１９内のＳ
ＦＧガスの圧力を高め、下流室１４との相対圧力差を利
用して吹き付けガス流を形成する熱バツフア式と称され
る。

絶縁物製の密封容器５の内壁に絶縁ノズル１２が固定さ
れ、この絶縁ノズル１２によって密封容器５内は加熱室
１９と下流室１４とに区分されている。加熱室１９内に
は固定子６が配置され、固定子６に対向する可動子７は
密封容器５の気密を保持して図示しない操作器によって
開閉操作される。絶縁ノズル１２には、スロート部１６
と、このスロート部１６よりも吹き付けガス流の下流側
に位置した末広部３０とが形成されている。末広部３０
は所定の広がり角度を持った直線的な内面形状を有して
いる。また可動子７は第８図から第１０図までに示した
構成によって、第１２図の位置Ｂと位置り間に停滞部を
形成して、可動子７がスロート部１６を抜ける時点Ａか
ら位置Ｂに達するまで、可動子７の先端と末広部３０間
に最小流路面積を形成すると共に０．５サイクル以上の
間吹き付けガス流の形成を持続させるようにしている。

また第８図から第１０図に示す回転レバー８に溝８ａと
同形状の溝をもう１つ連続するように付加して形成すれ
ば、第１２図に示す位置Ｅと位置Ｆ間の停滞部が得られ
る。この停滞部が、可動子７が加熱室１９内に位置する
ときに生ずるようにするとく加熱室１９内におけるアー
クエネルギーの放出は多くなり、その分だけ加熱室１９
内の圧力を高めて吹き付けガス流の維持時間を長くする
ことができる。

この実施例でも、絶縁ノズル１２の末広部３０と可動子
７の先端間でガス流を制限する最小流路面積部を形成し
たため、下流室１４の急激な圧力上昇を防止して少なく
とも０．５サイクルの間、吹き付けガス流を持続させる
ことができる。

第１３図は本発明の更に異なる実施例によるガス遮断器
の縦断面図である。この実施例は、第１１図に示した絶
縁ノズル１２をばね１８によって浮動的に支持させ、負
荷電流遮断時の加熱室１９の圧力では絶縁ノズル１２を
図示の位置に保たせ、一方、事故電流遮断時の加熱室１
９の圧力でばばね１８を圧縮して絶縁ノズル１２を更に
右方に位置させるようにしている。また可動子７の動作
特性は第７図から第１０図に示した実施例と同様であり
、末広部３ｏと可動子７の先端間に最小流路面積を、吹
き付けガス流の持続時間が０．５サイクル以上となるよ
うに維持させるようにしている。

従って、事故電流遮断時には、固定子６と可動子７間に
発生したアークのエネルギーによって加熱室１９内の圧
力が上昇し、しかも、この圧力上昇によって絶縁ノズル
１２はばね１８に抗して下流室１４側に移動する。この
ため可動子７がスロート部１６から抜け出る時点Ａ２は
、負荷電流遮断時の同時点Ａ□よりも遅くなり、その分
だけアークによって加熱室１９の圧力を上昇させること
ができる。この圧力上昇と、第１４図の位置Ｂと位置り
間の遮断ストロークが遅くなる停滞部とによって、可動
子７の先端と末広部３０間に最小流路面積を形成しつつ
吹き付けガス流の持続時間を少なくとも０．５サイクル
にすることができる。尚、負荷電流遮断時と事故電流遮
断時において可動子７が第１４図の位ＩＢ、Ｄ間で停滞
させられるとき、可動子７の先端とスロート部１６の位
置関係は、絶縁ノズル１２が加熱室１９の圧力で移動す
る分だけ変化する。この変化が生じても、可動子７の先
端と末広部３０間に最小流路面積を形成するには第３図
で説明した絶縁ノズル１２を用い、可動子７の先端と末
広部３０間に最小流路面積を形成し続けるストロークの
範囲内で絶縁ノズル１２が動くようにすれば良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、Ｍ縁ノズルのスロート部
内に挿入される接触子が上記スロート部よりも吹き付け
ガス流の下流側に位置するとき、この接触子の先端と末
広部間に形成される流路面積が、遮断電流周波数で０．
５サイクル以上最小となるようにしたため、下流室の急
激な圧力上昇を防止するようガス流を制限して０．５サ
イクル以上の吹き付けガス流を形成することができ、下
流室の容積を増大することなく事故電流遮断能力を持つ
ガス遮断器が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例によるガス遮断
器の投入状態および遮断状態を示す縦断面図、第３図は
遮断動作途中にある第１図の要部拡大図、第４図は第３
図の吹き付けガス流路面積特性図、第５図は第１図の遮
断部における圧力特性図、第６図は本発明の他の実施例
によるガス遮断器の要部を示す縦断面図、第７図は第６
図の可動子の遮断ストローク特性図、第８図乃至第１０
図は第７図の遮断ストローク特性を得る操作系の要部を
示す正面図、第１１図は本発明の更に異なる実施例によ
るガス遮断器の縦断面図、第１２図は第１１図の可動子
の遮断ストローク特性図、第１３図は本発明の更に異な
る実施例によるガス遮断器の縦断面図、第１４図は第１
３図の遮断ストローク特性図、第１５図は従来の柱上用
開閉器の平面図、第１６図および第１７図は第１５図の
遮断部の投入状態および遮断途中状態を示す縦断面図、
第１８図および第１９図は第１６図の遮断部における圧
力特性図、第２０図および第２１図は従来の熱バツフア
式ガス遮断器の縦断面図、第２２図は実験結果を示す遮
断部の要部断面図である。 ５・・・・・・密封容器、６・・・・・・固定子、７・
・・・・・可動子、９・・・・・・パッファピストン、
１１・・・・・・バッファ室。 １２・・・・・・絶縁ノズル、１６・・・・・・スロー
ト部、１９・・・・・・加熱室、３０・・・・・・末広
部。 第 図 ソ ５、密封容器 ６；固定子 ７：可動子 ９　ノで・ソファピストン ２　糸す最ノ２クレ ６　スロート自６ ３０　末広部 第３図 第５図 工 日存闇　Ｔ 第６図 ８存　間　　Ｔ 第８図 第９図 第１０図 第１５図 第６図 第２０図 第１９図 第２１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＳＦ＿６ガスを充填した絶縁物製の密封容器内に、
   開離可能な１対の接触子と、上記密封容器内を二室に区
   分する絶縁ノズルとを設け、上記絶縁ノズルは、いずれ
   か一方の接触子が挿入されるスロート部と、このスロー
   ト部より吹き付けガス流の下流側に位置する末広部とを
   有し、上記一方の接触子が上記スロート部から抜けるこ
   とによつて上記スロート部を介して上記吹き付けガス流
   を形成するようにしたガス遮断器において、上記絶縁ノ
   ズルによつて形成される吹き付けガス流路中、上記一方
   の接触子が上記スロート部よりも吹き付けガスの下流側
   に位置するとき、上記一方の接触子の先端と上記末広部
   間に形成される流路面積が遮断電流周波数で少なくとも
   ０．５サイクルの間最小流路面積となるようにしたこと
   を特徴とするガス遮断器。 ２、請求項１記載のものにおいて、上記末広部は、上記
   一方の接触子の軸方向座標をｘ、径方向座標をｙ、また
   定数をａとするとき、 ｙ＝ａ・ｘ＾ｎ ただし、ｎ＞１としたことを特徴とするガス遮断器。 ３、請求項１記載のものにおいて、上記絶縁ノズルは上
   記密封容器の内面を摺動するパッファピストンに固定し
   、上記一方の接触子は固定子として上記絶縁ノズル内に
   配置した他方の接触子である可動子と接離するようにし
   、上記末広部は任意の角度で直線的に広がる内面形状を
   有し、上記一方の接触子の先端と上記末広部間に形成さ
   れる流路面積が最小流路面積となるよう上記可動子の遮
   断ストローク中に動作速度を遅くする停滞部を形成した
   ことを特徴とするガス遮断器。 ４、ＳＦ＿６ガスを充填した絶縁物製の密封容器内に、
   開離可能な１対の接触子と、上記密封容器内を加熱室と
   下流室とに区分する絶縁ノズルとを設け、上記絶縁ノズ
   ルは一方の接触子である可動子が挿入されるスロート部
   と、このスロート部よりも上記下流室側に位置した末広
   部とを有し、上記可動子が上記スロート部から抜け出る
   ことによつて上記加熱室から上記下流室へ至る吹き付け
   ガス流を形成するようにしたガス遮断器において、上記
   絶縁ノズルによつて形成される吹き付けガスの流路中、
   上記可動子が上記スロート部よりも上記下流室側に位置
   するとき、上記可動子の先端と上記末広部間に形成され
   る流路面積が遮断電流周波数で少なくとも０．５サイク
   ルの間最小流路面積となるようにしたことを特徴とする
   ガス遮断器。