JPH0594743A - パツフア形ガス遮断器 - Google Patents

パツフア形ガス遮断器

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Publication number
JPH0594743A
JPH0594743A JP25247391A JP25247391A JPH0594743A JP H0594743 A JPH0594743 A JP H0594743A JP 25247391 A JP25247391 A JP 25247391A JP 25247391 A JP25247391 A JP 25247391A JP H0594743 A JPH0594743 A JP H0594743A
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JP
Japan
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arc
nozzle
circuit breaker
puffer
inorganic material
Prior art date
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Pending
Application number
JP25247391A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Ishikawa
石川  雅之
Toshiaki Inohara
俊明 猪原
Hirokazu Ohashi
広和 大橋
Hisatoshi Ikeda
久利 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0594743A publication Critical patent/JPH0594743A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H01H33/7076Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts characterised by the use of special materials

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  • Circuit Breakers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノズルにおいて優れた耐アーク性を確保しつ
つ比誘電率を低減して絶縁耐力及び遮断性能の低下を最
小限に抑制すると共に、無機材料の使用量を最小限に抑
えて生産コストの削減を図る。 【構成】 ノズル10は周囲の空間へ連続的に連挿する
空孔部2を有する多孔質の絶縁材料から成り、空孔部2
のうちアーク30に接触するアーク接触空孔部32に無
機材料である窒化ホウ素4が充填される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の変電所ある
いは開閉所に用いられるパッファ形ガス遮断器に係り、
特に、アークに対して消弧性ガスを吹付けるノズルの耐
アーク性を向上させたパッファ形ガス遮断器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】一般に、発電所や変電所にはガス遮断器
が使用されている。ガス遮断器とはSF6 ガス等の消弧
性ガスが充填された容器内に接離可能な固定電極部及び
可動電極部が配設され、可動電極部を固定電極部から離
脱させることにより電流の遮断動作を行うものである。
また、ガス遮断器が電流の遮断動作を行う際、固定電極
部及び可動電極間にアークが発生する。従来より、この
アークを消弧するために消弧性ガスをアークに吹付けて
これを消弧するパッファ形ガス遮断器が知られている。
【0003】パッファ形ガス遮断器とは可動電極部にパ
ッファ室及び絶縁性のノズルが設けられた遮断器であ
る。パッファ室はパッファピストンとパッファシリンダ
とから成り、消弧性ガスを圧縮する。一方ノズルは絶縁
材料である弗素樹脂等から成り、パッファ室にて圧縮さ
れた消弧性ガスをアークに噴射する。この様なパッファ
形ガス遮断器は通電電流及び遮断電流が大きく、電圧の
高い系統に使用できるため、高電圧・大容量化が容易で
ある。近年、電力需要は増大しており、ガス遮断器には
高電圧・大容量化が要求されている。パッファ形ガス遮
断器はこの要求を満たす遮断器として広く普及してい
る。
【0004】しかし、パッファ形ガス遮断器において弗
素樹脂から構成されたノズルがアークに長時間晒されて
いると、アークから放射されたエネルギー線がノズル内
部にまで浸透・吸収される。これによりノズル内にボイ
ドが発生したり、ノズルを構成する弗素樹脂が炭化する
現象が起きたりした。その結果ノズルの絶縁性能が著し
く低下した。また、ノズルがアークに長時間晒されてい
れば、アークによる弗素樹脂の損耗も進むため、ノズル
からアークに吹付ける消弧性ガスのガス流の力が弱ま
り、消弧能力が劣化した。その結果、パッファ形ガス遮
断器の遮断性能が低下するという不具合を発生した。
【0005】そこで上記の問題を解消するために、従来
よりノズルにおける耐アーク性の向上が図られている。
例えば、特公昭49−17654号では四弗化エチレン
樹脂にアルミナ粉末が0.1〜50重量%均一に分散さ
れて成るノズルが提案されている。また、特公昭53−
28216号では弗素樹脂に無機充填剤が混入された樹
脂組成物という広い表現で、耐アーク性に優れたノズル
が提案されている。
【0006】これらのノズルにおいては、アークから発
生したエネルギー線がノズルに入射されても、弗素樹脂
に混入された無機材料によりエネルギー線が遮蔽される
ため、エネルギー線が局部的に集中されない。そのた
め、ノズルの亀裂及び炭化を防止でき、ノズルの損耗を
最小限に抑えることができる。従って、ノズルの耐アー
ク性は向上し、ノズルは高い絶縁耐力を発揮できる。そ
の結果、ノズルがアークに長時間晒されていてもパッフ
ァ形ガス遮断器は優れた遮断性能を確保できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで通常、弗素樹
脂に混入される無機材料の比誘電率は弗素樹脂単体のそ
れよりも大きい。そのため、弗素樹脂に無機材料が混入
されて成るノズルの実効的な比誘電率は、どの様な材料
及び混入量をとったにせよ、弗素樹脂単体から成るノズ
ルの比誘電率よりも増大することは避けられない。
【0008】一般に、比誘電率がεcである第1の材料
に比誘電率がεdである第2の材料を体積分率vだけ混
入した場合の混合物の実効的な比誘電率εeは、次の
(1)式にて与えられる。
【0009】 εe/εc= {2εc+εd−2(εc−εd)v}/{2εc+εd+(εc−εd)v} …(1) ここで、弗素樹脂として四弗化エチレン樹脂、無機材料
としては特公昭57−23377号、特公昭62−60
783号、特公平1−37822号等に記載されている
酸化チタンを用いて具体に説明する。四弗化エチレン樹
脂の比誘電率及び密度は通常2.2及び2.1g/cm
3 程度である。一方酸化チタン(TiO2 )の比誘電率
及び密度はそれぞれ95及び4.3g/cm3 程度であ
る。四弗化エチレン樹脂に対して酸化チタンが10重量
%混入された混合物を作った場合、その実効的な比誘電
率は(1)式より2.53となる。この混合物の比誘電
率は純粋な四弗化エチレン樹脂の比誘電率よりも実効的
に約15%上昇している。
【0010】以上のように弗素樹脂に無機材料が混入さ
れて成るノズルは、高い耐アーク性を発揮する反面、そ
の比誘電率が増大した。ノズルの比誘電率が増大すれば
ノズル内部を通過する電気力線が相対的に減少してノズ
ル外部に電界が集中する。既に述べたようにガス遮断器
には高電圧・大容量化が要求されるが、それに伴い一遮
断点当たりの分担電圧は増加される。比誘電率の増大に
よりノズル外部に電界が集中した状態で一遮断点当たり
の分担電圧が増加すれば、ノズルの絶縁性能は著しく低
下する危険性があった。
【0011】更に従来技術において、弗素樹脂に無機材
料を混入する場合、粉末原料の段階で混合処理を行う必
要がある。そのため、アークからのエネルギー線の遮蔽
効果とは無関係であるにも関わらず、ノズルの直接アー
クと接触しない部分にも均一に無機材料が混入される。
一般に無機材料は弗素樹脂に比べて非常に高価であるた
め、この様な必要以上の無機材料の混入は生産コストの
増大を招き、経済的に不利であった。
【0012】本発明は、上記従来技術の持つ問題点を解
決するために提案されたものであり、その目的は、ノズ
ルの絶縁耐力の低下を最小限に抑制することにより優れ
た遮断性能の確保し、且つ高価な無機材料の使用量を必
要最小限に抑えて生産コストの削減を図るパッファ形ガ
ス遮断器を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明のパッファ形ガス遮断器は、消弧性ガスが封
入された容器内に消弧性ガスをアークに噴射するノズル
が設けられ、このノズルは周囲の空間へ連続的に連挿す
る空孔部を有する多孔質の絶縁材料から構成され、更に
ノズルのうちアークに接触する部分の空孔部に無機材料
が充填されることを特徴とする。
【0014】
【作用】以上のような構成を有する本発明においては、
アークから発生したエネルギー線がノズルに入射しても
無機材料がこれを遮蔽する。そのため、ノズルの亀裂及
び炭化を防止でき、ノズルの損耗も最小限に抑えること
ができる。
【0015】また、空孔部には容器内の消弧性ガスが流
れ込むため、ノズルにおいて無機材料が充填されていな
い部分は絶縁材料と消弧性ガスとの複合系となる。消弧
性ガスの比誘電率は通常、絶縁材料のそれよりも低い。
つまり、絶縁材料単体から構成されたノズルの比誘電率
よりも、同一の絶縁材料と消弧性ガスとの複合系から構
成されたノズルの比誘電率の方が低くなる。更に、ノズ
ルにおける空孔部の体積分率を適当に設定することによ
り消弧性ガスの割合を調整することができるため、所望
の量だけ無機材料を充填した状態でノズル全体の比誘電
率を悪影響が及ばない程度に低く抑えることができる。
【0016】しかも、無機材料はノズルのうちアークに
接触する部分の空穴部に充填されるだけで、アークが接
触しない部分には混入されない。従って、無機材料は必
要最低限の充填量でアークからのエネルギー線を遮蔽す
ることができる。
【0017】
【実施例】以下に、本発明によるパッファ形ガス遮断器
の一実施例を、図1を参照して具体的に説明する。本実
施例のパッファ形ガス遮断器におけるノズル10は、S
F6 ガスが封入された容器(図示せず)内に設けられて
おり、固定電極部及び可動電極間に発生したアーク30
に対してSF6 ガスを噴射するものである。このノズル
10は四弗化エチレン樹脂1から構成され、連続的に周
囲の空間へ連続的に連挿する空孔部2が形成される多孔
質の絶縁材料から成る。
【0018】また、ノズル10内側(図中下側)のアー
ク30に接する部分がアーク接触部3となる。更に、空
穴部2のうち、アーク接触部3に形成されているものを
アーク接触空孔部32とする。このアーク接触空孔部3
2に無機材料である窒化ホウ素4が充填されている。更
に、ノズル10の周囲にはSF6 ガスが封入された周囲
ガス空間20が存在している。なお、アーク30はノズ
ル10に向けてエネルギー線31を入射している。
【0019】以上のような構成を有する本実施例におい
ては、エネルギー線31がノズル10内に入射しても窒
化ホウ素4によって遮蔽されるため、ノズル10は亀裂
及び炭化を防止でき、ノズル10の損耗も最小限に抑え
ることができる。従って、ノズル10の耐アーク性が向
上する。
【0020】また、空孔部2には周囲ガス空間20から
SF6 ガスが流れ込むため、ノズル10において窒化ホ
ウ素4が充填されていない部分は、四弗化エチレン樹脂
1とSF6 ガスとの複合系となる。前記(1)式を用い
てノズル10全体の比誘電率を求めることができる。こ
の時、SF6 ガスの比誘電率はほぼ1.0であるから、
四弗化エチレン樹脂の比誘電率である2.2よりも低く
することが可能である。しかも、窒化ホウ素4を所望の
量だけ充填しても、ノズル10における空孔部2の体積
分率を適当に設定することによりSF6 ガスの割合を調
整できるため、ノズル10全体の比誘電率を悪影響が及
ばない程度に低く抑えることができる。この様な比誘電
率の低減によりノズル10内部を通過する電気力線が相
対的に増大し、ノズル外部すなわち周囲ガス空間20に
おける電界の集中を緩和することができる。
【0021】上述したように本実施例においては、ノズ
ル10の耐アーク性が向上すると共に、ノズル10の比
誘電率が低減して周囲ガス空間20の電界集中を緩和す
る。その結果、ノズル10における絶縁耐力の低下を最
小限に抑制することができる。従って、本実施例のパッ
ファ形ガス遮断器は高い遮断性能を確保できる。
【0022】しかも、窒化ホウ素4はアーク接触空孔部
32に充填されるだけで、従来のようにノズル全体に渡
って無機材料を混入されていない。つまり、窒化ホウ素
4は必要最低限の充填量でエネルギー線31を遮蔽でき
る。従って、高価な無機材料を節約することができ、廉
価なノズル10を作ることが可能となる。その結果、パ
ッファ形ガス遮断器全体の生産コストを削減することが
できる。
【0023】なお、以上の実施例においては無機材料と
して窒化ホウ素を使用したが、窒化アルミニウム、酸化
アルミニウム、窒化ケイ素のうち、一種類乃至複数の材
料を無機材料ととして用いても、上記と同一の効果を奏
することは言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のパッファ形
ガス遮断器によれば、ノズルが周囲の空間へ連続的に連
挿する空孔部を有する多孔質の絶縁材料から成り、更に
ノズルのうちアークに接触する部分の空孔部に無機材料
が充填されるという構成により、ノズルの耐アーク性が
向上しつつノズルの比誘電率が低減するため、ノズルに
おける絶縁耐力の低下を最小限に抑制することが可能と
なり、高い遮断性能を確保できた。更に、高価な無機材
料の使用量を必要最小限に抑えることにより生産コスト
の削減が実現した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のノズル内部の構成及びアー
クを説明する模式図。
【符号の説明】
1 四弗化エチレン樹脂 2 空孔部 3 アーク接触部 4 窒化ホウ素 10 ノズル 20 周囲ガス空間 30 アーク 31 エネルギー線 32 アーク接触空孔部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】しかし、パッファ形ガス遮断器において弗
素樹脂から構成されたノズルがアークに長時間晒されて
いると、アークから放射されたエネルギー線がノズル内
部にまで浸透・吸収される。これによりノズル内にボイ
ドが発生したり、ノズルを構成する弗素樹脂が炭化する
現象が起きその結果ノズルの絶縁性能が著しく低下
る可能性があった。また、ノズルがアークに長時間晒さ
れていれば、アークによる弗素樹脂の損耗も進むため、
ノズルからアークに吹付ける消弧性ガスのガス流の力が
弱まり、消弧能力が劣化しその結果、パッファ形ガス
遮断器が将来さらに高電圧化された場合、その遮断性能
が低下する可能性がある
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 久利 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 消弧性ガスが封入された容器内に接離可
    能な固定電極部及び可動電極部が配設され、該可動電極
    部にパッファピストンとパッファシリンダとから成り消
    弧性ガスを圧縮するパッファ室と、該パッファ室にて圧
    縮された消弧性ガスを噴射する絶縁性のノズルとが設け
    られ、前記固定電極部・可動電極部間に発生したアーク
    に対して前記ノズルが消弧性ガスを吹付けて該アークを
    消弧するパッファ形ガス遮断器において、 前記ノズルは周囲の空間へ連続的に連挿する空孔部を有
    する多孔質の絶縁材料から構成され、 前記ノズルのうちアークに接触する部分の空孔部に無機
    材料が充填される、ことを特徴とするパッファ形ガス遮
    断器。
JP25247391A 1991-09-30 1991-09-30 パツフア形ガス遮断器 Pending JPH0594743A (ja)

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JP25247391A JPH0594743A (ja) 1991-09-30 1991-09-30 パツフア形ガス遮断器

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JP25247391A JPH0594743A (ja) 1991-09-30 1991-09-30 パツフア形ガス遮断器

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JP (1) JPH0594743A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960042799A (ko) * 1995-05-12 1996-12-21 헬무트 카이저 아아크 소멸가스를 발산하는 스톡과, 이 스톡을 포함하는 가스 블라스트 차단기
US6696657B2 (en) 2001-11-21 2004-02-24 Hitachi, Ltd. Puffer type gas circuit breaker

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960042799A (ko) * 1995-05-12 1996-12-21 헬무트 카이저 아아크 소멸가스를 발산하는 스톡과, 이 스톡을 포함하는 가스 블라스트 차단기
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