JPH0574291A - Puffer-type gas-blast circuit breaker - Google Patents
Puffer-type gas-blast circuit breakerInfo
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- JPH0574291A JPH0574291A JP23470091A JP23470091A JPH0574291A JP H0574291 A JPH0574291 A JP H0574291A JP 23470091 A JP23470091 A JP 23470091A JP 23470091 A JP23470091 A JP 23470091A JP H0574291 A JPH0574291 A JP H0574291A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、パッファ形ガス遮断器
の消弧室に関し、特に電流遮断アークの発生する熱エネ
ルギーを利用して消弧ガスの圧力を高める遮断器消弧室
の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc extinguishing chamber of a puffer type gas circuit breaker, and more particularly to an improvement of the arc extinguishing chamber of a circuit breaker for increasing the pressure of arc extinguishing gas by utilizing thermal energy generated by a current interrupting arc. ..
【0002】[0002]
【従来の技術】発電系統の大容量化に伴い、変電所や開
閉所に用いられる遮断器に要求される遮断容量も増大
し、且つ、高い信頼性が要求されている。遮断器の信頼
性を高めるためには、部品数を少なく、構造を簡略化す
ることが重要である。この観点から、遮断器の遮断点数
の減少が図られており、そのためには、遮断器の遮断性
能を向上し、一点当たりの遮断容量を増加させなければ
ならない。2. Description of the Related Art With the increase in capacity of power generation systems, the breaking capacity required for circuit breakers used in substations and switching stations has increased, and high reliability has been required. In order to increase the reliability of the circuit breaker, it is important to reduce the number of parts and simplify the structure. From this point of view, the number of breaking points of the circuit breaker has been reduced, and for that purpose, the breaking performance of the circuit breaker must be improved and the breaking capacity per point must be increased.
【0003】従来の一般的パッファ形ガス遮断器におい
て、遮断性能を向上するためには、パッファ室内のガス
圧力を高め、強力な吹き付けガス流を形成することが必
要である。このようなパッファ室内のガス圧力の高圧化
を達成するために単純に考えられる方法としては、大型
のパッファシリンダを速い開極速度で動かすという方法
が挙げられる。しかしながら、このような方法を採用し
た場合には、消弧室の寸法が大きくなってしまうばかり
でなはなく、大きな駆動装置が必要となり、遮断器の製
造及び運用の経済性が失われてしまう。In the conventional general puffer type gas circuit breaker, in order to improve the breaking performance, it is necessary to increase the gas pressure in the puffer chamber to form a strong blowing gas flow. A simple method that can be considered to achieve such a high gas pressure in the puffer chamber is to move a large puffer cylinder at a high opening speed. However, when such a method is adopted, not only the size of the arc-extinguishing chamber becomes large, but also a large drive device is required, and the economical efficiency of manufacturing and operating the circuit breaker is lost. ..
【0004】これに対し、大型のパッファシリンダを使
用することなくパッファ室内のガス圧力を高める方法と
して、アークの熱エネルギーを利用する方法が従来提案
されている。この方法は、発生したアークの熱エネルギ
ーを有効に利用して、パッファ室内のガス圧力を効率良
く高め、強力な吹付けガス流を形成することにより、遮
断性能の向上を図るものである。On the other hand, as a method of increasing the gas pressure in the puffer chamber without using a large puffer cylinder, a method of utilizing the thermal energy of the arc has been conventionally proposed. In this method, the thermal energy of the generated arc is effectively used, the gas pressure in the puffer chamber is efficiently increased, and a strong blowing gas flow is formed, thereby improving the breaking performance.
【0005】このような原理に基く従来のパッファ形ガ
ス遮断器の一例を図4乃至図6に示し、その動作原理に
ついて以下に説明する。なお、図4乃至図6は、それぞ
れ消弧室内の遮断部周辺のみを示す断面図であり、図4
は投入状態、図5は遮断動作初期状態、図6は遮断動作
後期状態を示している。An example of a conventional puffer type gas circuit breaker based on such a principle is shown in FIGS. 4 to 6, and the operation principle thereof will be described below. 4 to 6 are cross-sectional views showing only the vicinity of the shutoff portion in the arc extinguishing chamber.
Shows the closing state, FIG. 5 shows the initial state of the breaking operation, and FIG. 6 shows the latter state of the breaking operation.
【0006】まず、図4に示すように、消弧性ガスを充
填した図示していない消弧室内には、固定接触子部1と
可動接触子部2とが接離可能に設けられている。固定接
触子部1は、固定アーク接触子3と、この固定アーク接
触子3を包囲するように配置され、一体に固定された固
定通電接触子4とによって構成されている。また、可動
接触子部2においては、中空の操作ロッド5の周囲にパ
ッファシリンダ6が配置され、操作ロッド5の先端(固
定接触子部1側の端部)に設けられたフランジ部5aに
よって操作ロッド5に固定されている。操作ロッド5の
フランジ部5aの固定接触子部1側には、可動アーク接
触子7、絶縁ノズル8、可動通電接触子9が内外に順次
配置され、フランジ部5aに一体に固定されている。First, as shown in FIG. 4, a fixed contact portion 1 and a movable contact portion 2 are provided in a non-illustrated arc extinguishing chamber filled with an arc extinguishing gas so as to be able to come into contact with and separate from each other. .. The fixed contactor portion 1 is composed of a fixed arc contactor 3 and a fixed current-carrying contactor 4 which is arranged so as to surround the fixed arc contactor 3 and is fixed integrally. Further, in the movable contactor portion 2, the puffer cylinder 6 is arranged around the hollow operation rod 5, and is operated by the flange portion 5a provided at the tip of the operation rod 5 (end portion on the fixed contactor portion 1 side). It is fixed to the rod 5. On the fixed contact portion 1 side of the flange portion 5a of the operation rod 5, a movable arc contact element 7, an insulating nozzle 8, and a movable energizing contact element 9 are sequentially arranged inside and outside, and are integrally fixed to the flange portion 5a.
【0007】パッファシリンダ6は、図示していない固
定部に固定されたパッファピストン10及び操作ロッド
5の外面と共に、パッファ室11を形成している。ま
た、操作ロッド5のフランジ部5aにおける可動アーク
接触子7と絶縁ノズル8との間には、パッファ室11内
のガスを噴出し、絶縁ノズル8を介してアークに吹き付
けるための開口部5bが設けられている。操作ロッド5
にはその中空部5cと外部とを連通する連通孔5dが設
けられ、この連通孔5dの基端側(固定接触子部1と反
対側)には、中空部5c内のガス流を連通孔5dから外
部に導くための凸部5eが設けられている。なお、図中
12は、パッファピストン10と共に図示していない固
定部に固定され、パッファシリンダ6に対して摺動する
摺動接触子、図中13は、固定接触子部1に接続された
第1の導体、14は、可動接触子部2(の摺動接触子1
2)に接続された第2の導体である。The puffer cylinder 6 forms a puffer chamber 11 together with the puffer piston 10 fixed to a fixing portion (not shown) and the outer surfaces of the operating rod 5. Further, between the movable arc contactor 7 and the insulating nozzle 8 in the flange portion 5a of the operation rod 5, there is provided an opening 5b for ejecting the gas in the puffer chamber 11 and blowing the gas through the insulating nozzle 8 to the arc. It is provided. Operating rod 5
Is provided with a communication hole 5d for communicating the hollow portion 5c with the outside. The gas flow in the hollow portion 5c is connected to the base end side of the communication hole 5d (the side opposite to the fixed contact portion 1). A protrusion 5e is provided to guide the outside from 5d. Reference numeral 12 in the figure is a sliding contactor that is fixed together with the puffer piston 10 to a fixed portion (not shown) and slides with respect to the puffer cylinder 6, and reference numeral 13 in the figure is a first one connected to the fixed contactor portion 1. 1 is a conductor, 14 is a movable contactor 2 (sliding contactor 1)
2) a second conductor connected to.
【0008】以上のような構成を有するパッファ形ガス
遮断器の、図4に示す投入状態における通電経路は、図
示していないブッシングから第1の導体13を経て消弧
室へ至り、消弧室内においては、固定通電接触子4から
可動通電接触子9へ至る第1の経路と、固定アーク接触
子3から可動アーク接触子7へ至る第2の経路に分岐す
る。そして、第1、第2の経路は、操作ロッド5のフラ
ンジ部5aにて合流して、単一経路となり、パッファシ
リンダ6及び摺動接触子12を介して第2の導体14に
至り、図示していないブッシングから外部回路へと至
る。The energization path of the puffer type gas circuit breaker having the above-described structure in the closed state shown in FIG. 4 extends from the bushing (not shown) to the arc extinguishing chamber through the first conductor 13 to reach the arc extinguishing chamber. In (1), there is a first path from the fixed energizing contact 4 to the movable energizing contact 9 and a second path from the fixed arc contact 3 to the moving arc contact 7. Then, the first and second paths merge at the flange portion 5a of the operation rod 5 to form a single path, and reach the second conductor 14 via the puffer cylinder 6 and the sliding contact 12, From bushings not shown to external circuits.
【0009】また、両接触子部1,2の各接触子3,
4,7,9は、図5に示すような遮断動作初期におい
て、まず、固定通電接触子4と可動通電接触子9とが開
離し、それに引続いて固定アーク接触子3と可動アーク
接触子7とが開離し、その結果、固定アーク接触子3と
可動アーク接触子7との間にアーク15が発生するよう
に配置構成されている。一方、操作ロッド5の連通孔5
dは、図5に示すような遮断動作初期において、操作ロ
ッド5の中空部5cとパッファ室11とを連通するよう
に構成されている。さらに、操作ロッド5の連通孔5d
は、図6に示すように、遮断動作後期において、パッフ
ァピストン10の内径端部10aを通り過ぎた後に、操
作ロッド5の中空部5cと周囲のガス空間とを連通する
ように構成されている。Further, each contactor 3, of both contactor portions 1, 2.
At the initial stage of the breaking operation as shown in FIG. 5, the fixed energizing contactor 4 and the movable energizing contactor 9 are separated first, and subsequently, the fixed arc contactor 3 and the movable arc contactor. 7 are separated from each other, and as a result, an arc 15 is generated between the fixed arc contact 3 and the movable arc contact 7. On the other hand, the communication hole 5 of the operating rod 5
d is configured to connect the hollow portion 5c of the operating rod 5 and the puffer chamber 11 at the initial stage of the shutoff operation as shown in FIG. Further, the communication hole 5d of the operation rod 5
As shown in FIG. 6, after passing through the inner diameter end portion 10a of the puffer piston 10 in the latter half of the shutoff operation, the hollow portion 5c of the operating rod 5 communicates with the surrounding gas space.
【0010】次に、図5及び図6により、このパッファ
形ガス遮断器の作用を説明する。まず、図5に示すよう
に、遮断動作初期において、アーク15は大きな熱を発
生しているが、ノズル8はまだ十分に開極していないの
で、遮断能力はない。また、この遮断動作初期におい
て、操作ロッド5の連通孔5dはまだパッファピストン
10の端部10aを過ぎていないので、操作ロッド5の
中空部5cは、連通孔5dを介してパッファ室11内と
連通している。Next, the operation of the puffer type gas circuit breaker will be described with reference to FIGS. 5 and 6. First, as shown in FIG. 5, in the initial stage of the breaking operation, the arc 15 generates a large amount of heat, but the nozzle 8 has not been sufficiently opened, and therefore has no breaking ability. Further, at the initial stage of the shut-off operation, the communication hole 5d of the operation rod 5 has not passed the end 10a of the puffer piston 10 yet, so the hollow portion 5c of the operation rod 5 is connected to the inside of the puffer chamber 11 via the communication hole 5d. It is in communication.
【0011】一方、このような遮断動作初期において
は、パッファ室11内部の圧力はあまり上昇していない
ので、アーク15からのガスの熱膨脹流は、ノズル8の
開口部から噴出する熱ガス流16aに加えて、操作ロッ
ド5の中空部5cを流れる熱ガス流16b、及びノズル
8の内部に流れ込む熱ガス流16cとなる。このうち、
ロッド5の中空部5cを通った熱ガス流16bは、操作
ロッド5の連通孔5dを介して、急激にパッファ室11
に流れ込む。この場合、アーク15からの熱ガス流16
bの熱エネルギーは非常に大きいため、この熱ガス流1
6bは、パッファ室11内のガスに大きな熱エネルギー
を与える。この熱エネルギーが、パッファピストン10
とパッファシリンダ6の物理的な圧縮エネルギーに加え
られるため、パッファ室11内の圧力は極めて高くな
る。On the other hand, since the pressure inside the puffer chamber 11 does not rise so much at the initial stage of the shutoff operation, the thermal expansion flow of the gas from the arc 15 is the hot gas flow 16a ejected from the opening of the nozzle 8. In addition to the above, a hot gas flow 16b flowing through the hollow portion 5c of the operation rod 5 and a hot gas flow 16c flowing into the inside of the nozzle 8 are formed. this house,
The hot gas flow 16b passing through the hollow portion 5c of the rod 5 suddenly passes through the communication hole 5d of the operating rod 5 and suddenly flows into the puffer chamber 11
Flow into. In this case, the hot gas flow 16 from the arc 15
Since the heat energy of b is very large, this hot gas flow 1
6b gives large heat energy to the gas in the puffer chamber 11. This thermal energy is the puffer piston 10
Since it is added to the physical compression energy of the puffer cylinder 6, the pressure in the puffer chamber 11 becomes extremely high.
【0012】その後、図6に示すように、遮断動作後期
において、操作ロッド5の連通孔5dは、パッファピス
トン10の端部10aを通過して、操作ロッド5の中空
部5cと周囲のガス空間とを連通する。従って、操作ロ
ッド5の中空部5c内のアークによる熱は、連通孔5d
を介して周囲のガス空間に放出される。このような状態
においては、すでにノズル8は十分に開口しているの
で、電流を遮断できる状態となっている。パッファ室1
1内に取り込まれた熱は、パッファシリンダ6内でほぼ
均一に分散されるので、パッファ室11内の高い圧力上
昇状態は、遮断動作が終了するまで持続する。従って、
パッファ室11内からノズル8を介し、高速のガス流1
6dが、長時間に亘ってアーク15に吹き付けられるの
で、高い遮断性能を得ることができる。Thereafter, as shown in FIG. 6, in the latter half of the shut-off operation, the communication hole 5d of the operating rod 5 passes through the end 10a of the puffer piston 10 and the hollow portion 5c of the operating rod 5 and the surrounding gas space. Communicate with. Therefore, the heat generated by the arc in the hollow portion 5c of the operating rod 5 is not communicated with the communication hole 5d.
Is discharged to the surrounding gas space via. In such a state, the nozzle 8 has already been sufficiently opened, so that the current can be interrupted. Puffer room 1
Since the heat taken in 1 is dispersed almost uniformly in the puffer cylinder 6, the high pressure rising state in the puffer chamber 11 continues until the shutoff operation is completed. Therefore,
High-speed gas flow 1 from inside the puffer chamber 11 through the nozzle 8.
Since 6d is blown onto the arc 15 for a long time, a high breaking performance can be obtained.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なパッファ形ガス遮断器において、パッファシリンダは
可動部分の一部となるために、それ自体軽量であること
が要求される。また、通電経路として説明したように、
パッファシリンダの壁内を電流が流れるために、パッフ
ァシリンダは良導体から構成されていなければならな
い。パッファシリンダを良導体で構成すると、通電部分
の断面積を小さくできるため、軽量化にも効果は大き
い。こうした理由により、従来、パッファシリンダは、
アルミニウムから構成されることが多かった。しかしな
がら、このようなアルミニウム製のパッファシリンダに
おいて、前述のように、アークエネルギーを積極的にパ
ッファシリンダ内に取り入れる構造とした場合、アーク
によって高温に熱せられたガスがパッファシリンダ内に
吸収されるために、パッファシリンダ内面が熱によって
損傷を受ける恐れがあった。By the way, in the puffer type gas circuit breaker as described above, the puffer cylinder is required to be light in weight because it is a part of the movable portion. Also, as explained as the energizing path,
The puffer cylinder must be composed of a good conductor in order for current to flow in the wall of the puffer cylinder. If the puffer cylinder is made of a good conductor, the cross-sectional area of the current-carrying portion can be made small, and therefore the effect of weight reduction is also great. For this reason, puffer cylinders have traditionally been
Often composed of aluminum. However, in such a puffer cylinder made of aluminum, when the arc energy is positively taken into the puffer cylinder as described above, the gas heated to a high temperature by the arc is absorbed in the puffer cylinder. Moreover, the inner surface of the puffer cylinder may be damaged by heat.
【0014】このようなパッファシリンダの損傷を避け
るために、例えば、アルミニウム製のパッファシリンダ
内面に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)など
の高分子物質あるいはセラミックスなどの耐熱性に優れ
た絶縁物からなる保護用の内壁を設けることが考えられ
ている。しかしながら、このように、パッファシリンダ
を絶縁物と金属とからなる二層構造に構成した場合、こ
れらの物質間の境界面にわずかでも間隙があると、金属
・固体絶縁物・絶縁性ガスの三点接触部が形成されてし
まう。このような三点接触部では、電界が極めて高くな
り、通電時に火花放電を生じてシリンダを損傷するなど
の不具合の原因となる恐れがある。In order to avoid such damage of the puffer cylinder, for example, an inner surface of the puffer cylinder made of aluminum is made of a polymer material such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or an insulator having excellent heat resistance such as ceramics. It is considered to provide an inner wall for protection. However, when the puffer cylinder has a two-layer structure composed of an insulator and a metal as described above, if there is a small gap at the interface between these substances, three layers of metal, solid insulator, and insulating gas will be generated. A point contact part is formed. At such a three-point contact portion, the electric field becomes extremely high, which may cause a problem such as a spark discharge when energized to damage the cylinder.
【0015】これに対して、絶縁物製の内壁の代わり
に、銅−タングステン合金などの耐熱性金属の内壁を設
けることも考えられる。この場合には、三点接触部の形
成はないものの、内側円筒と外側円筒の材質の電気抵抗
率が異なるために、軸方向の電圧降下が異なり、二層間
の境界面で電位差が生じ、火花放電を発生して、結局パ
ッファシリンダを損傷してしまう恐れがある。On the other hand, instead of the inner wall made of an insulator, it is possible to provide an inner wall made of a heat-resistant metal such as a copper-tungsten alloy. In this case, although the three-point contact portion is not formed, since the electric resistances of the materials of the inner cylinder and the outer cylinder are different, the voltage drop in the axial direction is different, and the potential difference occurs at the boundary surface between the two layers, and the spark is generated. There is a risk of generating a discharge and eventually damaging the puffer cylinder.
【0016】本発明は上記のよう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、遮断
動作時のアークエネルギーを有効に利用可能であり、小
さな駆動エネルギーで高い遮断性能が得られ、且つ、通
電性能及び耐熱性能に優れたパッファシリンダを有す
る、小型・軽量で信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を
提供することである。The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art as described above, and an object thereof is to effectively use the arc energy at the time of the breaking operation and to achieve a high breaking with a small driving energy. (EN) Provided is a compact, lightweight, and highly reliable puffer type gas circuit breaker having a puffer cylinder that has excellent performance, and has excellent energization performance and heat resistance performance.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明によるパッファ形
ガス遮断器は、消弧性ガスを充填した容器内に、接離可
能な固定接触子部と可動接触子部を有し、可動接触子部
に設けられたパッファピストンとパッファシリンダとか
らなるパッファ室を圧縮することによってガスを圧縮し
てノズル部に導き、固定・可動アーク接触子間に発生す
るアークを冷却して消弧させるパッファ形ガス遮断器で
あって、前記パッファシリンダを駆動する操作ロッド
に、その中空部と外部とを連通する孔を設け、遮断動作
初期は前記操作ロッドの中空部と前記パッファ室とを前
記操作ロッドの孔を介して連通させ、遮断動作後期は前
記操作ロッドの中空部と前記容器とを前記操作ロッドの
孔を介して連通させるパッファ形ガス遮断器において、
特に、次のような特徴を有するものである。すなわち、
パッファシリンダを、位置的な組成が連続的に変化する
構造傾斜合金により、この構造傾斜合金の組成がパッフ
ァシリンダ内面からパッファシリンダ外面の間で半径方
向に変化するように構成する。且つ、パッファシリンダ
内面を耐熱性に優れた材料から構成し、パッファシリン
ダ外面を電気伝導性に優れた材料から構成する。A puffer-type gas circuit breaker according to the present invention has a movable contactor and a fixed contactor and a movable contactor capable of contacting and separating in a container filled with an arc-extinguishing gas. A puffer type that compresses the gas by compressing a puffer chamber consisting of a puffer piston and a puffer cylinder provided at the nozzle part and guides it to the nozzle part to cool and extinguish the arc generated between the fixed and movable arc contacts. In the gas circuit breaker, the operating rod that drives the puffer cylinder is provided with a hole that communicates the hollow portion with the outside, and the hollow portion of the operating rod and the puffer chamber are connected to each other in the initial stage of the shutoff operation. In a puffer type gas circuit breaker that communicates through a hole, and communicates the hollow portion of the operating rod and the container through the hole of the operating rod in the latter half of the blocking operation,
In particular, it has the following features. That is,
The puffer cylinder is configured such that the composition of the structurally graded alloy having a continuously varying positional composition causes the composition of the structurally graded alloy to change in the radial direction between the inner surface of the puffer cylinder and the outer surface of the puffer cylinder. In addition, the inner surface of the puffer cylinder is made of a material having excellent heat resistance, and the outer surface of the puffer cylinder is made of a material having excellent electrical conductivity.
【0018】また、パッファシリンダ内面を構成する耐
熱性に優れた材料が、タングステン、銅−タングステン
合金、窒化ホウ素、アルミナのうちの少なくとも一成分
からなり、パッファシリンダ外面を構成する電気伝導性
に優れた材料が、アルミニウム、銅、銀のうちの少なく
とも一成分からなることが望ましい。Further, the material having excellent heat resistance which constitutes the inner surface of the puffer cylinder is made of at least one component of tungsten, copper-tungsten alloy, boron nitride and alumina, so that the outer surface of the puffer cylinder is excellent in electrical conductivity. It is desirable that the material comprises at least one of aluminum, copper and silver.
【0019】[0019]
【作用】以上のような構成を有する本発明のパッファ形
ガス遮断器は、遮断動作初期においては、アークエネル
ギーを、操作ロッドの中空部を介して積極的にパッファ
室内に取り込むことにより、パッファ室内の圧力を熱的
に効率良く上昇させることができるため、この結果、駆
動エネルギーの省力化に貢献できる。また、遮断動作後
期においては、操作ロッド中空部の熱は、周囲のガス空
間に放出される。そして、高圧となったパッファ室内か
ら、高速のガス流がアークに吹き付けられるため、高い
遮断性能を得ることができる。In the puffer-type gas circuit breaker of the present invention having the above-mentioned structure, the arc energy is positively taken into the puffer chamber through the hollow portion of the operating rod at the initial stage of the breaking operation. The pressure can be thermally and efficiently increased, and as a result, it is possible to contribute to labor saving of drive energy. Further, in the latter half of the shutoff operation, the heat of the hollow portion of the operating rod is released to the surrounding gas space. Then, since a high-speed gas flow is blown to the arc from the puffer chamber having a high pressure, a high interruption performance can be obtained.
【0020】特に、本発明においては、パッファシリン
ダ内面を耐熱性に優れた材料によって構成することによ
り、遮断動作初期のアークエネルギー(熱ガス流)をパ
ッファ室内に導入した際に、熱によるパッファシリンダ
内面の損傷を生じることがない。その上、パッファシリ
ンダを二層構造とせずに、境界面のない構造傾斜合金を
使用しているため、境界面の電位差に起因する火花放電
を発生する問題もなく、パッファシリンダの損傷を確実
に防止できる。また、熱の問題のないパッファシリンダ
外面を、電気伝導性に優れた材料によって構成すること
により、通電経路としての機能は良好である。まず、本
発明においては、材料及び構造面で通電性能及び耐熱性
能に優れたパッファシリンダを実現できる。従ってま
た、パッファシリンダを厚くしたり大型化する必要はな
いため、この点から、遮断器全体の小型・軽量化に貢献
できるという利点もある。In particular, in the present invention, the inner surface of the puffer cylinder is made of a material having excellent heat resistance, so that when the arc energy (hot gas flow) at the initial stage of the breaking operation is introduced into the puffer chamber, the puffer cylinder is heated by heat. No damage to the inner surface. Moreover, since the puffer cylinder does not have a two-layer structure and a structurally graded alloy with no boundary surface is used, there is no problem of spark discharge due to the potential difference at the boundary surface, and the puffer cylinder is reliably damaged. It can be prevented. In addition, the outer surface of the puffer cylinder, which has no problem of heat, is made of a material having excellent electrical conductivity, so that the function as an energization path is good. First, in the present invention, a puffer cylinder having excellent current-carrying performance and heat-resisting performance in terms of materials and structure can be realized. Therefore, since it is not necessary to make the puffer cylinder thick or large, from this point, there is an advantage that the circuit breaker can be made smaller and lighter.
【0021】[0021]
【実施例】以下には、本発明によるパッファ形ガス遮断
器の一実施例を、図1乃至図3を参照して説明する。こ
の場合、図1及び図3は、それぞれ消弧室内の遮断部周
辺のみを示す断面図であり、図1は投入状態、図3は遮
断動作初期状態である。また、図2はパッファシリンダ
の半径方向位置に対する組成を示すグラフである。な
お、図4乃至図6と同一部材については同一の符号を付
して説明を省略する。まず、図1に示すように、本実施
例におけるパッファシリンダ21は、その位置的な組成
が連続的に変化する、いわゆる構造傾斜合金により構成
されている。この構造傾斜合金の組成は、パッファシリ
ンダ21の内面から外面の間で半径方向に変化するよう
に構成されている。そして、パッファシリンダ21の内
面は、耐熱性に優れた材料、すなわち、タングステン、
銅−タングステン合金、窒化ホウ素、アルミナのうちの
少なくとも一成分から構成され、パッファシリンダ21
の外面は、電気伝導性に優れた材料、すなわち、アルミ
ニウム、銅、銀のうちの少なくとも一成分から構成され
ている。この場合のパッファシリンダ21の半径方向の
組成は、具体的には、図2に示すような傾斜を描いて変
化している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the puffer type gas circuit breaker according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In this case, FIG. 1 and FIG. 3 are cross-sectional views showing only the vicinity of the shutoff portion in the arc extinguishing chamber, FIG. 1 being the closing state and FIG. 3 being the shutoff operation initial state. Further, FIG. 2 is a graph showing the composition with respect to the radial position of the puffer cylinder. The same members as those in FIGS. 4 to 6 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. First, as shown in FIG. 1, the puffer cylinder 21 in the present embodiment is made of a so-called structurally graded alloy whose positional composition continuously changes. The composition of this gradient structure alloy is configured to change in the radial direction between the inner surface and the outer surface of the puffer cylinder 21. The inner surface of the puffer cylinder 21 is made of a material having excellent heat resistance, that is, tungsten,
The puffer cylinder 21 is made of at least one component of copper-tungsten alloy, boron nitride, and alumina.
The outer surface of is composed of a material having excellent electrical conductivity, that is, at least one component of aluminum, copper, and silver. In this case, the composition of the puffer cylinder 21 in the radial direction specifically changes with an inclination as shown in FIG.
【0022】次に、図1及び図3を参照して、本実施例
のパッファ形ガス遮断器の作用を説明する。すなわち、
図1に示す投入状態においては、前述したように、電流
はパッファシリンダ21を経由して流れるが、このパッ
ファシリンダ21の外面は、電気伝導性に優れた材料か
ら構成されているために良好な通電特性を示す。Next, the operation of the puffer type gas circuit breaker of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 3. That is,
In the closed state shown in FIG. 1, current flows through the puffer cylinder 21 as described above, but the outer surface of the puffer cylinder 21 is made of a material having excellent electrical conductivity, which is favorable. The current-carrying characteristics are shown.
【0023】そして、図3に示すように、遮断動作初期
においては、操作ロッド5の中空部5cは、操作ロッド
5の連通孔5dを介してパッファ室11と連通してい
る。この遮断動作初期においては、パッファ室11内部
の圧力はあまり上昇していないので、アーク15からの
ガスの熱膨脹流は、ノズル8の開口部から噴出する熱ガ
ス流16aに加えて、操作ロッド5の中空部5cを流れ
る熱ガス流16b、及びノズル8の内部に流れ込む熱ガ
ス流16cとなる。このうち、ロッド5の中空部5cを
通った熱ガス流16bは、操作ロッド5の連通孔5dを
介して急激にパッファ室11内に流れ込む。As shown in FIG. 3, in the initial stage of the shutoff operation, the hollow portion 5c of the operating rod 5 communicates with the puffer chamber 11 through the communication hole 5d of the operating rod 5. At the initial stage of this shut-off operation, the pressure inside the puffer chamber 11 has not risen so much, so the thermal expansion flow of the gas from the arc 15 is added to the hot gas flow 16a ejected from the opening of the nozzle 8 and the operating rod 5 The hot gas flow 16b flows through the hollow portion 5c and the hot gas flow 16c flows into the inside of the nozzle 8. Of these, the hot gas flow 16b passing through the hollow portion 5c of the rod 5 suddenly flows into the puffer chamber 11 via the communication hole 5d of the operation rod 5.
【0024】この場合、アーク15からの熱ガス流16
bの熱エネルギーは非常に大きいため、この熱ガス流1
6bは、パッファ室11内のガスに大きな熱エネルギー
を与える。この熱エネルギーが、パッファピストン10
とパッファシリンダ6の物理的な圧縮エネルギーに加え
られるため、パッファ室11内の圧力は極めて高くな
る。また、パッファシリンダ21の内面には、大きな熱
エネルギーが加えられることになるが、本実施例におい
ては、パッファシリンダ21の内面が耐熱性の材料で構
成されているために、パッファシリンダ21の内面の熱
損傷を防止できる。さらに、図2に示す通り、パッファ
シリンダ21の組成が内面から外面の間で半径方向に連
続的に変化するように構成されていることから、二層構
造のような境界面がないため、境界面の電位差に起因す
る火花放電を発生する問題はない。In this case, the hot gas stream 16 from the arc 15
Since the heat energy of b is very large, this hot gas flow 1
6b gives large heat energy to the gas in the puffer chamber 11. This thermal energy is the puffer piston 10
Since it is added to the physical compression energy of the puffer cylinder 6, the pressure in the puffer chamber 11 becomes extremely high. Further, a large amount of heat energy is applied to the inner surface of the puffer cylinder 21, but in the present embodiment, the inner surface of the puffer cylinder 21 is made of a heat-resistant material, and thus the inner surface of the puffer cylinder 21 is formed. The heat damage of can be prevented. Further, as shown in FIG. 2, since the composition of the puffer cylinder 21 is configured to continuously change in the radial direction between the inner surface and the outer surface, there is no boundary surface such as a two-layer structure, and thus the boundary is not formed. There is no problem of generating spark discharge due to the potential difference on the surface.
【0025】ところで、遮断動作後期の動作は、図示し
ていないが、前述した従来技術と全く同様である。すな
わち、遮断動作後期においては、操作ロッド5の連通孔
5dによって、操作ロッド5の中空部5cと周囲のガス
空間とが連通され、操作ロッド5の中空部5c内のアー
クによる熱は、連通孔5dを介して周囲のガス空間に放
出される。そして、アークエネルギーによって高圧とな
ったパッファ室11内からノズル8を介し、高速のガス
流が長時間に亘ってアークに吹き付けられるため、高い
遮断性能を得ることができる。By the way, the operation in the latter half of the interruption operation is not shown, but is exactly the same as the above-mentioned prior art. That is, in the latter half of the shut-off operation, the communication hole 5d of the operating rod 5 connects the hollow portion 5c of the operation rod 5 to the surrounding gas space, and the heat generated by the arc in the hollow portion 5c of the operating rod 5 communicates with the communication hole. It is released into the surrounding gas space via 5d. Then, since a high-speed gas flow is blown onto the arc for a long time from the inside of the puffer chamber 11 which has been increased in pressure by the arc energy through the nozzle 8, a high interruption performance can be obtained.
【0026】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、パッファシリンダを構成する材料は、適宜
選択可能である。また、本発明は、アークエネルギー
を、操作ロッドの中空部を介して積極的にパッファ室内
に取り込むタイプのパッファ形ガス遮断器において、特
に、パッファシリンダとして、半径方向に組成が変化す
る構造傾斜合金を使用したことを特徴とするものである
ため、この特徴を有する限り、それ以外の各部品の構造
や配置構成などは適宜変更可能であり、同様の優れた作
用効果を得られる。The present invention is not limited to the above embodiment, and the material forming the puffer cylinder can be appropriately selected. Further, the present invention relates to a puffer type gas circuit breaker of a type in which arc energy is positively taken into the puffer chamber through the hollow portion of the operating rod, and in particular, as a puffer cylinder, a structural gradient alloy whose composition changes in the radial direction. Since it is characterized by using, the structure and arrangement of each of the other parts can be changed as appropriate as long as it has this characteristic, and similar excellent effects can be obtained.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、パ
ッファシリンダを、構造傾斜合金を使用して、その組成
が内面から外面の間で半径方向に変化するように構成
し、且つ、パッファシリンダ内面を耐熱性に優れた材料
から構成し、パッファシリンダ外面を電気伝導性に優れ
た材料から構成することにより、遮断動作時のアークの
熱エネルギーを有効に利用可能であり、小さな駆動エネ
ルギーで高い遮断性能が得られ、且つ、通電性能及び耐
熱性能に優れたパッファシリンダを有する、小型・軽量
で信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を提供することが
できる。As described above, according to the present invention, the puffer cylinder is constructed by using a structurally graded alloy so that its composition changes in the radial direction from the inner surface to the outer surface, and The inner surface of the puffer cylinder is made of a material with excellent heat resistance, and the outer surface of the puffer cylinder is made of a material with excellent electrical conductivity, so that the thermal energy of the arc during the breaking operation can be effectively used and a small driving energy is required. It is possible to provide a small, lightweight, and highly reliable puffer-type gas circuit breaker having a puffer cylinder having excellent current-carrying performance and heat-resisting performance.
【図1】本発明によるパッファ形ガス遮断器の一実施例
の投入状態を示す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a closed state of an embodiment of a puffer type gas circuit breaker according to the present invention.
【図2】図1のパッファ形ガス遮断器のパッファシリン
ダの半径方向位置に対する組成を示すグラフ。FIG. 2 is a graph showing the composition of the puffer type gas circuit breaker of FIG. 1 with respect to the radial position of the puffer cylinder.
【図3】図1のパッファ形ガス遮断器の遮断動作初期状
態を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing an initial state of a breaking operation of the puffer type gas circuit breaker of FIG.
【図4】従来のパッファ形ガス遮断器の一例の投入状態
を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a closed state of an example of a conventional puffer type gas circuit breaker.
【図5】図4のパッファ形ガス遮断器の遮断動作初期状
態を示す断面図。5 is a sectional view showing an initial state of a breaking operation of the puffer type gas circuit breaker of FIG.
【図6】図4のパッファ形ガス遮断器の遮断動作後期状
態を示す断面図。6 is a cross-sectional view showing the latter state of the shutoff operation of the puffer type gas circuit breaker of FIG.
1…固定接触子部 2…可動接触子部 3…固定アーク接触子 4…固定通電接触子 5…操作ロッド 5a…フランジ部 5b…開口部 5c…中空部 5d…連通孔 5e…凸部 6…従来のパッファシリンダ 7…可動アーク接触子 8…絶縁ノズル 9…可動通電接触子 10…パッファピストン 10a…パッファピストン端部 11…パッファ室 12…摺動接触子 13,14…導体 15…アーク 16a〜16c…熱ガス流 16d…ガス流 21…本発明によるパッファシリンダ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixed contact part 2 ... Movable contact part 3 ... Fixed arc contact device 4 ... Fixed energization contact device 5 ... Operation rod 5a ... Flange part 5b ... Opening part 5c ... Hollow part 5d ... Communication hole 5e ... Convex part 6 ... Conventional puffer cylinder 7 ... Movable arc contactor 8 ... Insulating nozzle 9 ... Movable energizing contactor 10 ... Puffer piston 10a ... Puffer piston end 11 ... Puffer chamber 12 ... Sliding contactor 13, 14 ... Conductor 15 ... Arc 16a ... 16c ... Hot gas flow 16d ... Gas flow 21 ... Puffer cylinder according to the present invention
フロントページの続き (72)発明者 萩森 英一 東京都港区芝浦1丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内Front page continuation (72) Inventor Eiichi Hagimori 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Inside Toshiba Head Office
Claims (2)
能な固定接触子部と可動接触子部を有し、可動接触子部
に設けられたパッファピストンとパッファシリンダとか
らなるパッファ室を圧縮することによってガスを圧縮し
てノズル部に導き、固定・可動アーク接触子間に発生す
るアークを冷却して消弧させるパッファ形ガス遮断器で
あって、前記パッファシリンダを駆動する操作ロッド
に、その中空部と外部とを連通する孔を設け、遮断動作
初期は前記操作ロッドの中空部と前記パッファ室とを前
記操作ロッドの孔を介して連通させ、遮断動作後期は前
記操作ロッドの中空部と前記容器とを前記操作ロッドの
孔を介して連通させるパッファ形ガス遮断器において、 前記パッファシリンダを、その位置的な組成が連続的に
変化する構造傾斜合金により、この構造傾斜合金の組成
がパッファシリンダ内面からパッファシリンダ外面の間
で半径方向に変化するように構成し、且つ、パッファシ
リンダ内面を耐熱性に優れた材料から構成し、パッファ
シリンダ外面を電気伝導性に優れた材料から構成したこ
とを特徴とするパッファ形ガス遮断器。1. A puffer including a puffer piston and a puffer cylinder provided in a movable contact part, having a fixed contact part and a movable contact part which can be contacted and separated, in a container filled with an arc-extinguishing gas. A puffer-type gas circuit breaker for compressing gas by guiding the chamber to guide it to the nozzle part to cool and extinguish the arc generated between the fixed and movable arc contacts. The rod is provided with a hole for communicating the hollow portion with the outside, and the hollow portion of the operating rod and the puffer chamber are communicated with each other through the hole of the operating rod in the initial stage of the blocking operation, and the operating rod is in the latter stage of the blocking operation. In a puffer-type gas circuit breaker for communicating the hollow part of the pouch with the container through the hole of the operation rod, the puffer cylinder having a structural gradient joint whose positional composition continuously changes. The composition of this graded alloy is designed to change in the radial direction between the inner surface of the puffer cylinder and the outer surface of the puffer cylinder, and the inner surface of the puffer cylinder is made of a material with excellent heat resistance. A puffer type gas circuit breaker characterized by being made of a material with excellent conductivity.
に優れた材料が、タングステン、銅−タングステン合
金、窒化ホウ素、アルミナのうちの少なくとも一成分か
らなり、パッファシリンダ外面を構成する電気伝導性に
優れた材料が、アルミニウム、銅、銀のうちの少なくと
も一成分からなることを特徴とする請求項1記載のパッ
ファ形ガス遮断器。2. A material having excellent heat resistance which constitutes the inner surface of the puffer cylinder is made of at least one of tungsten, copper-tungsten alloy, boron nitride and alumina, and has excellent electrical conductivity which constitutes the outer surface of the puffer cylinder. The puffer type gas circuit breaker according to claim 1, wherein the material is made of at least one of aluminum, copper, and silver.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23470091A JPH0574291A (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Puffer-type gas-blast circuit breaker |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23470091A JPH0574291A (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Puffer-type gas-blast circuit breaker |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0574291A true JPH0574291A (en) | 1993-03-26 |
Family
ID=16975034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23470091A Pending JPH0574291A (en) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | Puffer-type gas-blast circuit breaker |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH0574291A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114141574A (en) * | 2021-10-20 | 2022-03-04 | 平高集团有限公司 | Circuit breaker and main pull rod thereof |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP23470091A patent/JPH0574291A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114141574A (en) * | 2021-10-20 | 2022-03-04 | 平高集团有限公司 | Circuit breaker and main pull rod thereof |
CN114141574B (en) * | 2021-10-20 | 2024-03-26 | 平高集团有限公司 | Circuit breaker and main pull rod thereof |
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