JPH04277427A - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、消弧性ガスを充填した
絶縁容器を備え、電力系統の変電所あるいは開閉所に用
いられるガス遮断器に係り、特に、電流遮断時に発生す
る絶縁容器内のアークの熱エネルギーを利用して、絶縁
容器内の消弧性ガスの圧力を上昇させ、この昇圧された
ガスによってアークを消弧する自力消弧方式のガス遮断
器に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】近年、変電設備の設置場所は都市部に近
付きつつあり、ガス絶縁機器等の変電機器を構成する機
器に対して、小形化、高信頼化が進められている。この
様な状況の下、変電機器の一部であるガス遮断器には小
形化、低駆動力化が要求されている。従って、現在使用
されているガス遮断器の多くは、小形化に優れたパッフ
ァ形ガス遮断器である。

【０００４】しかし、パッファ形ガス遮断器は小形化を
図ることはできるものの、パッファシリンダを圧縮しな
くてはならないので、パッファ室の圧力上昇による反力
に打ち勝つような駆動力が必要になる。その為、駆動力
を小さくすることは非常に困難であった。

【０００５】そこで、最近ではガス遮断器の低駆動力化
を実現させる為に、自力消弧方式のガス遮断器が開発さ
れ、注目を集めている。この自力消弧方式のガス遮断器
は、電流遮断時に発生するアークエネルギーを利用して
絶縁容器に充填された消弧性ガスの圧力を上昇させ、昇
圧されたガスの高速流をアーク電極間に発生したアーク
に吹付けて消弧するものである。

【０００６】この様なガス遮断器の代表的な一例を図８
に従って説明する。なお、図８はガス遮断器の遮断途中
状態を示している。

【０００７】図において、金属製端板３０は図示しない
外筒に囲まれて構成され、消弧性ガスが充填されるもの
であり、この金属製端板３０上には消弧性ガスが充填さ
れた絶縁容器としてシリンダ２０が固定されている。シ
リンダ２０の上面及び底面には各々開口部が形成されて
いる。シリンダ２０上面の開口部上にはノズル保持部３
３が設置されており、シリンダ２０底面の開口部にはシ
リンダ２０内に垂直に伸びる固定アーク電極４が配置さ
れている。

【０００８】シリンダ２０上面側に設置されたノズル保
持部３３には貫通穴が形成されており、この貫通穴及び
シリンダ２０上面の開口部に絶縁性のノズル２が固着さ
れている。ノズル２の上方にはノズル２及びノズル保持
部３３を貫通してシリンダ２０内を上下動可能な可動ア
ーク電極１がシリンダ２０の中心軸線上に配置されてい
る。又、ノズル２に可動アーク電極１が挿通される時、
シリンダ２０内外をガスが通過しないようにシリンダ２
０は密閉される。

【０００９】一方、シリンダ２０底面側に配置された固
定アーク電極４は、固定アーク電極４は複数本の指状接
触子４４から構成されており、可動アーク電極１と同軸
線上に位置されて金属製端板３０上に固着されている。 更に、指状接触子４４の周囲には指状接触子４４を囲む
略円筒状の支え筒２１が設置されている。この支え筒２
１と指状接触子４４との間隙には内側に付勢された押さ
えバネ４６が介挿されている。また、支え筒２１の上面
とノズル２の下面とは一定のクリアランスを持って向い
合っており、このクリアランスがガス放出通路１６とな
っている。

【００１０】以上のような構成を有するガス遮断器は、
投入状態において可動アーク電極１が固定アーク電極４
内に挿通しており、押さえバネ４６の付勢力により指状
接触子４４が可動アーク電極１の外周面に密着して、可
動アーク電極１と固定アーク電極４とは導通状態となっ
ている。この時、シリンダ２０内外のガス雰囲気は同一
圧力雰囲気である。

【００１１】この様な投入状態から、何等かの原因によ
り開極動作を開始すると、図示しない駆動機構により可
動アーク電極１がシリンダ２０内を上方に動き出し、可
動アーク電極１と固定アーク電極４との間にアーク２３
が発生する。このアーク２３の熱エネルギーによってア
ーク２３周辺の消弧性ガスが膨脹し、シリンダ２０内の
ガス圧が上昇する。このガス圧の上昇は、可動アーク電
極１が固定アーク電極４を離れてノズル２を抜ける寸前
まで続き、昇圧されたガス圧はシリンダ２０外のガス圧
に比べて十分に高くなる。

【００１２】可動アーク電極１の上方移動が進んで可動
アーク電極１がシリンダ２０内からノズル２外に出ると
、シリンダ２０内の消弧性ガスはシリンダ２０外のガス
に比べてかなり高圧である為、高速流となってガス放出
通路１６を抜けてシリンダ２０外に出る。その際、放出
されるガスはアーク２３に吹き付けられ、アーク２３を
消弧して遮断を完了する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の自力
消弧方式のガス遮断器において、可動アーク電極と固定
アーク電極との開離初期は大電流領域となる為、アーク
の熱エネルギーは大きく、絶縁容器内の消弧性ガスは十
分高いガス圧を確保できる。しかし、遮断終期の電流零
点近傍では電流の減衰率が大きい為、アークの熱エネル
ギーは小さく、消弧性ガスのガス圧を十分に上昇させる
ことが難しかった。その為、アークに吹き付けられる際
のガス圧が低くなり、確実にアークを消弧することがで
きなかった。

【００１４】また、アークの熱エネルギーを利用するガ
ス遮断器において、アークエネルギーが大きい大電流遮
断領域では絶縁容器内のガス圧が十分に上昇して遮断可
能となるものの、アークの熱エネルギーが小さい中レベ
ル以下の電流以下の領域では絶縁容器内のガス圧を十分
に上昇させることができず、アークを消弧できない電流
領域が生じた。

【００１５】以上のように、従来の自力消弧方式のガス
遮断器においては、遮断終期にて消弧性ガスの昇圧が弱
まって遮断性能の確実性が低下すると共に、中レベル以
下の電流領域では遮断器としての信頼性が低かった。本
発明は、この様な従来技術の課題を解決するために提案
されたものであり、その目的は、優れた遮断性能を確保
すると同時に、小電流領域から大電流領域までいかなる
電流領域でも確実な遮断が可能である信頼性の高いガス
遮断器を提供することである。

【００１６】［発明の構成］

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
、本発明のガス遮断器は、消弧性ガスを充填した絶縁容
器を備え、前記絶縁容器内に接離自在な可動アーク電極
を配置すると共に、前記絶縁容器内に固定アーク電極を
固着したガス遮断器において、前記絶縁容器内に昇圧室
を形成し、前記昇圧室内に中間抵抗性電極を支持固定し
、該中間抵抗性電極に前記可動アーク電極が貫通及び接
離可能な中間アーク電極を配置し、前記中間抵抗性電極
と相対する固定アーク電極側に、前記中間抵抗性電極と
平行に固定抵抗性電極を固着したことを特徴とする。

【００１８】

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は次の
通りである。すなわち、投入状態において可動アーク電
極が固定アーク電極内に挿通しており、可動アーク電極
と固定アーク電極とは導通状態となっている。

【００１９】この様な投入状態から開極動作が行われる
と、可動アーク電極が昇圧室内を上方に移動し、固定ア
ーク電極と可動アーク電極との間にアークが発生する。 可動アーク電極と固定アーク電極との開離初期は大電流
領域となる為、強いアークエネルギーを確保でき、この
エネルギーにより昇圧室内のガス圧を十分に上昇させる
ことができる。

【００２０】更に、可動アーク電極が上方に移動して中
間抵抗性電極を通過すると、前記のアークは固定抵抗性
電極と中間抵抗性電極との隙間に侵入する。この時、固
定アーク電極、固定抵抗性電極、アーク、中間抵抗性電
極、中間アーク電極及び可動アーク電極は直列状態とな
る。

【００２１】固定抵抗性電極及び中間抵抗性電極間に侵
入したアークは、電磁力によって２つの抵抗性電極の隙
間を半径方向に移動する。その為、前記の直列状態の回
路に抵抗成分が入る。この抵抗成分はアークが半径方向
に移動するに従って増大し、電流は限流される。なお、
両抵抗性電極は平行に配置される為、アークは半径方向
にスムーズに走行することができる。

【００２２】そして、昇圧室内を移動する可動アーク電
極が中間アーク電極から開離すると、可動アーク電極と
中間アーク電極との間にアークが発生する。このアーク
も又、その熱エネルギーにより昇圧室内の消弧性ガスを
暖めてガス圧を上昇させる。

【００２３】昇圧室内は中間抵抗性電極によって分割さ
れているが、２つの区分は連通しているため、ガス圧は
各アーク電極間に発生した２つのアークの熱エネルギー
によって昇圧され、昇圧室外のガス圧に比べて十分に高
くなることができる。その為、可動アーク電極が昇圧室
から外に出た途端に、昇圧室内の消弧性ガスは高速流と
なって放出され、可動アーク電極及び中間アーク電極間
に発生したアークに吹き付けられる。

【００２４】しかも、抵抗性電極の抵抗成分が直列回路
に入ることによって電流が限流される為、中間アーク電
極と可動アーク電極との間に発生するアークの電流を抑
えることができる。従って、遮断終期にてアークに吹き
付けられる際のガス圧が多少低くなっても確実にアーク
を消弧することができる。

【００２５】一方、固定抵抗性電極及び中間抵抗性電極
間を発生したアークは、両抵抗性電極間を走行する為、
冷却されて消弧される。

【００２６】

【実施例】以下に、本発明によるガス遮断器の一実施例
を、図１〜図５を参照して具体的に説明する。なお、図
８に示した従来例と同一部材に関しては同一符号を付し
、説明は省略する。図１は投入状態、図２は遮断中期状
態、図３は遮断終期状態を示している。

【００２７】図１〜図３に示すように、本実施例のガス
遮断器は、絶縁物で構成され消弧性ガスを充填した円筒
形の絶縁容器３を備えている。絶縁容器３の上面にはノ
ズル２が一体的に設けられており、絶縁容器３の底面に
は固定アーク電極４が固着されている。又、絶縁容器３
の中心軸線上には絶縁容器３に接離自在な可動アーク電
極１が配置されている。この可動アーク電極１、前記固
定アーク電極４及び後述する中間アーク電極７は全て同
軸線上に位置している。

【００２８】更に、絶縁容器３の内部には昇圧室８が形
成されている。又、絶縁容器３の外側には図示されない
消弧性ガスを充填した容器が設置されており、この図示
されない容器と昇圧室８とはノズル２によって連通され
ている。更に、ノズル２に可動アーク電極１が挿通され
る場合、昇圧室８内外のガスが通過しないように昇圧室
８は密閉される。

【００２９】ところで、昇圧室８内の中央には昇圧室８
の上面及び底面と水平に中間抵抗性電極６が支持固定さ
れている。また、中間抵抗性電極６の中心には配置穴が
開口されており、中間抵抗性電極６によって昇圧室８は
上下に２分割されるが、この配置穴により上下の昇圧室
８は連通されている。更に、中間抵抗性電極６の配置穴
には可動アーク電極１が貫通及び接離可能な中間アーク
電極７が配置されている。

【００３０】なお、図４は図１のＡ−Ａ部を可動卯アー
ク電極１側から見た図である。図に示すように、中間抵
抗性電極６は中間アーク電極７を中心として放射状に棒
状に伸びた抵抗性電極から構成されている。

【００３１】更に、昇圧室８の底面には固定アーク電極
４が固着されて固定抵抗性電極５が配置されている。こ
の固定抵抗性電極５は中間抵抗性電極６と平行に配置さ
れ、これら両抵抗性電極５，６と可動アーク電極１とは
垂直に配置されている。

【００３２】以上のような構成を有する本実施例の作用
は次の通りである。すなわち、図１に示した投入状態に
おいては、可動アーク電極１が固定アーク電極４内に挿
通しており、可動アーク電極１と固定アーク電極４とは
導通状態となっている。

【００３３】この様な投入状態から遮断指令を受けた場
合の開極動作は、図示しない駆動機構によって可動アー
ク電極１が昇圧室８内を上方に移動する。可動アーク電
極１が固定アーク電極４から開離すると、可動アーク電
極１と固定アーク電極４との間にアーク９（図２にて図
示）が発生する。可動アーク電極１と固定アーク電極４
との開離初期は大電流領域である為、強いアークエネル
ギーを確保でき、このエネルギーにより昇圧室８内のガ
ス圧を十分に上昇させることができる。

【００３４】更に、図２に示す遮断中期状態では、可動
アーク電極１が中間抵抗性電極６を通過しており、アー
ク９は固定アーク電極４と中間抵抗性電極６の端部６ａ
との間に移る。この時の電流通路は直列に固定アーク電
極４、アーク９、中間抵抗性電極端部６ａ、中間アーク
電極７及び可動アーク電極１となる。このアーク９の熱
エネルギーにより昇圧室８内の消弧性ガスを暖めてガス
圧を上昇させる。

【００３５】と同時に、固定アーク電極４と中間抵抗性
電極端部６ａとの間に移ったアーク９には、アーク９に
流れる電流の自己磁場により移動力が与えられる。その
為、アーク９は固定抵抗性電極５と中間抵抗性電極６の
間を半径方向に移動する。このアーク９の半径方向への
移動に伴って、直列状態に対する抵抗成分が増大する為
、アークの電流が限流される。

【００３６】そして、図３に示す遮断終期では、可動ア
ーク電極１が更に上方に移動して中間アーク電極７から
開離すると、アーク９以外のアーク１０が、可動アーク
電極１と中間アーク電極７との間に発生する。この時の
電流通路は固定アーク電極４、アーク９、中間抵抗性電
極６、中間アーク電極７、アーク１０及び可動アーク電
極１となる。このアーク１０も又、その熱エネルギーに
より昇圧室８内の消弧性ガスを暖めてガス圧を上昇させ
る。昇圧室８内は中間抵抗性電極６によって上下に２分
割されているが、２つの区分は連通しているため、ガス
圧は各アーク電極間に発生した２つのアーク９，１０の
熱エネルギーによって昇圧され、昇圧室８外のガス圧に
比べて十分に高くなる。

【００３７】最後に、可動アーク電極１がノズル２から
完全に外に出ると、昇圧室８内の高圧の消弧性ガスは高
速流となって放出され、可動アーク電極１及び中間アー
ク電極間７に発生したアーク１０に吹き付けられ、アー
ク１０は消弧される。

【００３８】一方、固定抵抗性電極５及び中間抵抗性電
極６間を発生したアーク９は、両抵抗性電極間５，６を
走行する為、冷却されることによって消弧される。

【００３９】以上のような本実施例によれば、抵抗性電
極５，６の抵抗成分が直列回路に入ることによって電流
が限流される為、図５のグラフに示すように、アークの
電流及びガス圧力を抑えられる。すなわち、昇圧室８内
から消弧性ガスを吹き付けられるアーク１０の電流を大
幅に抑えることにより、ガス圧力が小さくとも遮断が可
能になることを示している。例えば、最大の短絡電流が
流れても、抵抗値によって最大値の４０〜６０％程度に
することができる。その結果、従来使用していた昇圧室
８（絶縁機器３）に比べて、容積を極めて小さくして設
計することができる。

【００４０】更に、昇圧室８の容積を小さくしたことに
より、昇圧室８内のガス圧を簡単に上昇させることがで
き、遮断性能が向上する。従って、小電流領域でも確実
にアーク１０を遮断することができる。

【００４１】又、アーク９を抵抗性電極間５，６に走行
させる為、一カ所にアークが停滞することによる電極消
耗量が少なく、昇圧室の耐久性が向上する。しかも、電
極消耗量の低下によって導電性蒸気が減少する為、アー
ク９，１０によって昇圧された消弧性ガスは、遮断時に
アーク１０に吹き付けてもアーク電極間１，６の絶縁耐
力の低下を招くことがない。

【００４２】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、例えば、図６に示すように、中間抵抗性
電極６１及び固定抵抗性電極（図示せず）をスパイラル
状に配置することによって、放射状に配置する電極と同
一の長さを得る場合、半径方向の長さを短くすることが
でき、上記の実施例と同様の効果を獲得できると共に、
絶縁容器３１の小形化に貢献することができる。

【００４３】又、他の実施例として、図７に示すように
、中間抵抗性電極６２及び固定抵抗性電極（図示せず）
を円盤状に配置し、中間抵抗性電極６２の取付部を昇圧
室８と連通する連通穴１１を設けるという構成によって
上記の実施例と同様の効果を獲得できる。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
絶縁容器に形成された昇圧室内に中間抵抗性電極を支持
固定し、この中間抵抗性電極に可動アーク電極が貫通及
び接離可能な中間アーク電極を配置すると共に、中間抵
抗性電極と相対する固定アーク電極側に中間抵抗性電極
と平行に固定抵抗性電極を固着するという簡単な構成に
より、可動アーク電極及び中間アーク電極間と、中間抵
抗性電極及び固定抵抗性電極間とにアークを発生させ、
これらのアークエネルギーを利用して昇圧室内のガス圧
を上昇させることができる為、遮断性能が向上すると同
時に、中間抵抗性電極及固定抵抗性電極間に発生させた
アークが半径方向に移動し、抵抗成分が回路に直列に入
ることにより、短絡電流が限流される為、昇圧室の小形
化を進めると共に、小電流領域においても確実に遮断す
ることができる信頼性の高いガス遮断器を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明によるガス遮断器の一実施例を示
す側面断面図であり、投入状態を示している。

【図２】図２は本発明によるガス遮断器の一実施例を示
す側面断面図であり、遮断途中状態を示している。

【図３】図３は本発明によるガス遮断器の一実施例を示
す側面断面図であり、遮断終期状態を示している。

【図４】図４は本実施例の可動アーク電極側から見た中
間抵抗性電極の形状を示す平面断面図である。

【図５】図５は本発明の限流効果を示すグラフであり、
上側が電流波形の変化を表すグラフ、下側が昇圧室内の
消弧性ガス圧力の変化を表すグラフである。

【図６】図６は中間抵抗性電極の他の実施例を示す平面
断面図である。

【図７】図７は中間抵抗性電極の他の実施例を示す平面
断面図である。

【図８】図８は従来の自力消弧形のガス遮断器の遮断状
態を示す側面断面図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　アーク可動電極 ２　　　　　　　　ノズル ３　　　　　　　　絶縁容器 ４　　　　　　　　固定アーク電極 ５　　　　　　　　固定抵抗性電極 ６　　　　　　　　中間抵抗性電極 ７　　　　　　　　中間アーク電極 ８　　　　　　　　昇圧室 ９，１０　　アーク １１　　　　　　連通穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　消弧性ガスを充填した絶縁容器を備え
   、前記絶縁容器内に接離自在な可動アーク電極を配置す
   ると共に、前記絶縁容器内に固定アーク電極を固着した
   ガス遮断器において、前記絶縁容器に昇圧室を形成し、
   前記昇圧室内に中間抵抗性電極を支持固定し、該中間抵
   抗性電極に前記可動アーク電極が貫通及び接離可能な中
   間アーク電極を配置し、前記中間抵抗性電極と相対する
   固定アーク電極側に、前記中間抵抗性電極と平行に固定
   抵抗性電極を固着したことを特徴とするガス遮断器。