JPH06203705A - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】アークエネルギーによる絶縁駆動ロッドの電気
的絶縁性能及び機械的性能の低下を阻止することによっ
て、小型でかつ信頼性の高い、優れたパッファ形ガス遮
断器を提供する。 【構成】 相互に進退接離する第１及び第２の可動電極
と、前記両電極間を絶縁すると共に、前記第１の可動電
極を駆動する駆動力を前記第２の可動電極に伝達する絶
縁駆動ロッド２５とを有するパッファ形ガス遮断器にお
いて、前記絶縁駆動ロッド２５は、ＧＦＲＰで形成され
たコアシャフト２５ａと、前記コアシャフト２５ａの表
面に設けられたボロンナイトライドからなる保護層２５
ｂとから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接離する第１及び第２
の電極がともに駆動されるダブルモーション方式のパッ
ファ形ガス遮断器の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、送電系統の大容量化に伴って、変
電所や開閉所に用いられる遮断器についても、遮断容量
が増大すると同時に、高い信頼性が要求されている。こ
のような大きな遮断容量と信頼性を同時に実現するため
には、従来から、いわゆるパッファ形ガス遮断器が採用
されている。このパッファ形ガス遮断器は、ＳＦ₆ ガス
に代表される消弧ガスを充填した容器内に、接離自在な
固定電極及び可動電極とを設けたものである（第１従来
例）。すなわち、第１従来例のパッファ形ガス遮断器で
は、遮断時に、可動電極の駆動力が前記容器内に設けら
れたピストン機構によって前記消弧ガスを圧縮し、この
圧縮ガスをノズルから両電極間の接離部分に吹き付ける
ことによって、両電極間に発生したアークを消弧するも
のである。

【０００３】このようなパッファ形ガス遮断器では、容
器内に消弧ガスを密封しておくことによって高圧ガスを
あらかじめ貯蔵することができ、また、アークに対する
ガス流吹き付け時に弁を開閉する必要がない。このた
め、パッファ形ガス遮断器は、構造が単純な、信頼性の
高い優れた遮断器として、７２ｋＶ以上の高電圧遮断器
の主流になっている。

【０００４】ところで、このようなパッファ形ガス遮断
器の１遮断点当たりの遮断性能は、技術の進歩によって
年々向上し、近年では４２０ｋＶに達している。そし
て、さらに、１遮断点当たりの高電圧化を図る手段とし
て、特開昭６１−１９３３２１号に記載されているよう
な、ダブルモーション方式と呼ばれるパッファ形ガス遮
断器も提案されている。この方式の遮断器は、接離する
第１及び第２の２つの電極を共に可動電極としたもの
で、遮断時に、第１の可動電極を一方向に駆動すると同
時に、この可動電極と対向する第２の可動電極を反対方
向に駆動して、遮断動作時の絶縁回復電圧を高めるもの
である。すなわち、このダブルモーション方式の遮断器
によれば、第１及び第２の各可動電極それ自体の移動速
度は、前記第１従来例における可動電極の移動速度と同
様であるにもかかわらず、両電極間の相対的な開極速度
が第１従来例の遮断器よりも格段に高速化されるので、
消弧性能を大幅に向上させることができる。

【０００５】次に、このようなダブルモーション方式の
遮断器の一例を図面に基づいて説明する。まず、図２
は、ダブルモーション方式の遮断器の一例（第２従来
例）について、消弧ガス容器（図示せず）内部に設けら
れた遮断部の断面図である。すなわち、この遮断器は、
第１の可動電極１と、前記第１従来例における固定電極
に相当する第２の可動電極１０とを有している。このう
ち、第１の可動電極１は、消弧ガス圧縮用のパッファシ
リンダ２の先端部に設けられており、第１の可動電極１
の外周には、絶縁ノズル３及び第１の可動通電接触子４
が同心円状に配置されている。また、パッファシリンダ
２の中心部は操作ロッド５に固定され、この操作ロッド
５は、絶縁ロッド６を介して図示しない操作機構部に接
続されている。

【０００６】一方、第２の可動電極１０は、通電円筒１
１のうち第１の可動電極１に対向する面の中央に突出し
て設けられ、前記絶縁ノズル３及び第１の可動電極１内
に挿脱自在なように構成されている。また、第２の可動
電極１０の外周には、前記第１の可動通電接触子４と接
触するための第２の可動通電接触子１２と、シールド１
３とが設けられている。この第２の可動電極１０を支持
する通電円筒１１は、その基部において通電用導体１４
に摺動自在に挿入されると同時に、前記第１の可動電極
１の外側に配設された絶縁駆動ロッド１５及びリンク機
構を介して、第１の可動電極１を駆動する操作ロッド５
の基部に接続されている。

【０００７】すなわち、このリンク機構は、リンク１６
ａと、リンク１６ａの両端に各々回動自在に連結された
第１，第２の各連結棒１６ｂ，１６ｃと、リンク１６ａ
を支持するリンク支持部１６ｄとを有している。このう
ち、リンク１６ａは、リンク支持部１６ｄに設けられた
支点１６ｅにおいて、リンク支持部１６ｄに対して回動
自在なように支持されており、リンク１６ａ上における
この支点１６ｅの位置は、リンク１６ａが所定のリンク
比のもとに回動するように定められている。また、第１
及び第２の各連結棒１６ｂ，１６ｃは、それぞれの一端
においてリンク１６ａに連結されると共に、それぞれの
他端においては、操作ロッド５並びに絶縁駆動ロッド１
５に回動自在に連結されている。

【０００８】なお、リンク支持部１６ｄは絶縁筒７に固
定され、さらに、この絶縁筒７は図示しない前記ガス容
器に絶縁固定されている。また、前記パッファシリンダ
２内にはパッファピストン８が、パッファシリンダ２に
対してスライド自在なようにはめ合わされていて、この
パッファピストン８のピストンロッドは、リンク支持部
１６ｄ上に固定されている。また、パッファシリンダ２
及びパッファピストン８によって囲まれた内部空間は消
弧ガスを圧縮するためのパッファ室９になっていて、こ
のパッファ室９から前記ノズル３の間には、図示はしな
いが、パッファ室９内で圧縮された消弧ガスをノズル３
に導くガスダクトが形成されている。

【０００９】以上のような構成を有する第２従来例で
は、図２の投入状態において、図示しない操作機構部が
遮断動作を行うように作動すると、この操作機構部に連
結された操作ロッド５が所定の速度で操作機構部側（図
２における右側）に移動する。この結果、操作ロッド５
の先端に固定された第１の可動電極１が操作機構部側に
移動し、第１の可動電極１は、第２の可動電極１０から
開離して電流を遮断する。一方、この操作ロッド５の動
作に伴なって、これに連結された前記リンク機構が駆動
され、このリンク機構に連結された絶縁駆動ロッド１５
が操作ロッド５の移動方向と逆の方向（図２における左
側）に移動する。その結果、この絶縁駆動ロッド１５の
先端に固定された通電円筒１１及びこの通電円筒１１上
に固定された第２の可動電極１０が第１の可動電極１と
は反対方向（図２における左側）に移動する。

【００１０】このとき、前記操作ロッド５上に固定され
たパッファシリンダ２が操作機構部側に移動することに
よって、絶縁筒７に固定されたパッファピストン８がパ
ッファシリンダ２に対して相対的に移動する。このた
め、パッファシリンダ２及びパッファピストン８によっ
て形成されたパッファ室９内では消弧ガスが圧縮されて
絶縁ノズル３に案内され、この消弧ガスが開離する第
１，第２の可動電極１，１０間に吹き付けられるので、
両電極１，１０間に生じるアークが消弧される。

【００１１】なお、投入動作においては、操作ロッド５
が上記遮断動作時とは逆の方向に駆動されることによっ
て、第１，第２の可動電極１，１０は相対的に接近する
こととなる。以上のように、ダブルモーション方式の遮
断器においては、操作ロッド５自体の移動速度は前記第
１従来例と同様でありながら、第１，第２の可動電極
１，１０の双方が同時に反対方向に駆動されるので、両
電極間の相対的な開離速度は２倍程度に向上し、大容量
電流についてもいわゆる１点切りが可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ダブル
モーション方式の遮断器では、第１，第２の可動電極
１，１０の双方を単一の前記操作機構部によって同時に
駆動するため、第１の可動電極１の駆動力を第２の可動
電極１０に伝達する絶縁ロッド１５が設けられている
（図２）。この絶縁駆動ロッド１５は、パッファシリン
ダ２及びシールド１３の外周に配置されるものであり、
パッファ形ガス遮断器の小型化を図るためには、絶縁駆
動ロッド１５をパッファシリンダ２及びシールド１３に
極力近付けて配設することが望ましい。

【００１３】ところで、遮断器の両電極１，１０間に
は、運転中の回路の遮断時及び遮断後に、過渡回復電圧
及び運転電圧が荷電される。このような電圧に耐えるた
め、両者を連結する絶縁ロッド１５は、機械的強度のみ
ならず電気的強度の優れた有機絶縁物質、例えば、グラ
スファイバー充填エポキシ樹脂含浸絶縁物（ＧＦＲＰ）
によって形成される。

【００１４】しかしながら、従来のパッファ形ガス遮断
器におけるこのような絶縁駆動ロッド１５は、遮断器が
有事における大電流を遮断したようなときに、アークに
よって生じるアークエネルギーに曝されることがある。
すなわち、絶縁駆動ロッド１５は、アークの輻射熱に曝
されることがあり、また、絶縁駆動ロッド１５に、アー
ク熱による電極の溶融で発生した高温の金属蒸気が付着
することがある。従来の絶縁駆動ロッド１５がこのよう
なアークエネルギーに曝されると、絶縁駆動ロッド１５
の表面が熱劣化して本来の優れた絶縁性能が低下する可
能性があり、また、絶縁性能のみならず機械的性能が低
下する場合も考えられる。このため、従来のパッファ形
ガス遮断器では、絶縁駆動ロッド１５は、大電流遮断時
の影響から保護するために、各電極から十分離れた位置
に配設せざるを得なかった。その結果、遮断器の小型化
が困難という問題が生じていた。

【００１５】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたもので、その目的は、アー
クエネルギーによる絶縁駆動ロッドの電気的絶縁性能及
び機械的性能の低下を阻止することによって、小型でか
つ信頼性の高い、優れたパッファ形ガス遮断器を提供す
ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、本発明のパッファ形ガス遮断器は、相互に進退接離
する第１及び第２の可動電極と、前記両電極間を絶縁す
ると共に、前記第１の可動電極を駆動する駆動力を前記
第２の可動電極に伝達する絶縁駆動ロッドとを有するパ
ッファ形ガス遮断器において、前記絶縁駆動ロッドは、
有機絶縁物質で形成されたコアシャフトと、前記コアシ
ャフトの表面に設けられた高耐熱性の無機絶縁物質から
なる保護層とを備えたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】上記のような構成を有する本発明のパッファ形
ガス遮断器では、前記絶縁駆動ロッド表面の保護層が、
アークが発生するアークエネルギーから前記コアシャフ
トを保護する。この結果、前記絶縁駆動ロッドの耐熱性
能が著しく向上するので、絶縁駆動ロッドを前記両電極
に近接して配設することが可能となる。したがって、本
発明によれば、小型でかつ信頼性の高い、優れたパッフ
ァ形ガス遮断器を提供することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明のパッファ形ガス遮断器の一実
施例について、図１を参照して説明する。なお、本実施
例のパッファ形ガス遮断器の全体的構成は図２に示した
第２従来例と同様であるから、ここでは、特に、本実施
例における絶縁駆動ロッドを中心に説明する。

【００１９】まず、図１は、本実施例における絶縁駆動
ロッド２５の断面図である。絶縁駆動ロッド２５は、こ
の図に示すように、グラスファイバーにエポキシレジン
を含浸したグラスファイバー充填エポキシ樹脂含浸絶縁
物（ＧＦＲＰ、前記有機絶縁物質に相当するもの）で構
成されたコアシャフト２５ａの表面に、高耐熱性セラミ
ックスの一種であるボロンナイトライド（前記無機絶縁
物質に相当するもの）の保護層２５ｂをコーティングし
たものである。すなわち、コアシャフト２５ａ及び保護
層２５ｂは、いわゆるセラミックス複合ＧＦＲＰ材料を
構成している。

【００２０】このように構成された本実施例では、絶縁
駆動ロッド２５のコアシャフト２５ａは表面の保護層２
５ｂによって外部環境から保護されるので、代用両電流
遮断時にも、輻射熱や高温の金属蒸気などのアークエネ
ルギーに直接曝されることがない。すなわち、まず、無
機絶縁材料であるボロンナイトライドの融点は３０００
℃であるため、直接アークに曝されるような例外的な場
合を除いて、ボロンナイトライド自体がアークの輻射熱
によって熱劣化することはない。また、アーク熱によっ
て電極が溶融して３０００℃程度の金属蒸気が発生し、
この蒸気の一部に絶縁駆動ロッド２５が曝されたとして
も、無機絶縁物材料であるボロンナイトライドは、カー
ボンの結晶を含有しないためカーボナイズされることが
ない。

【００２１】なお、保護層２５ｂがこのような高温の金
属蒸気に晒された場合、ボロンナイトライドの結晶体は
モノマーとなり昇華するが、その厚さは極めて微小なも
のである。このため、保護層２５ｂとして、ボロンナイ
トライドのコーティング層が数１０μｍ程度形成されて
いれば、コアシャフト２５ａに含まれるエポキシレジン
に熱的な影響は受けないので、絶縁駆動ロッド２５本来
の優れた絶縁性能が損なわれることがない。

【００２２】また、ボロンナイトライドは熱伝導性が優
れているため、アークの輻射エネルギーは保護層２５ｂ
から周囲に拡散し、コアシャフト２５ａのエポキシレジ
ンへの伝達は最小限となる。このため、本実施例は、絶
縁駆動ロッド２５の機械的性能の低下についても著効を
奏するものである。

【００２３】以上のように、本実施例における絶縁駆動
ロッド２５は、大電流の系統事故電流を多数回遮断して
も、アーク熱によって耐電圧絶縁性能及び機械的性能が
低下することがないので、前記両可動電極１，１０に近
接して設けることができる。したがって、本実施例によ
れば、小型でかつ信頼性の高い、優れたパッファ形ガス
遮断器を提供することができる。

【００２４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、次のような他の実施例をも包含するもので
ある。例えば、本発明における前記コアシャフトの材質
は、上記実施例に示したＧＦＲＰには限定されず、これ
と同様の目的を果たす有機絶縁材料であればいかなるも
のを用いることも自由である。また、本発明における前
記保護層の材質も、上記実施例に示したボロンナイトラ
イドには限定されず、これと同様の目的を果たす高耐熱
性の無機絶縁材料であれば、酸化アルミニュウム・セラ
ミックスなど、いかなるものを用いてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アーク
エネルギーによる絶縁駆動ロッドの電気的絶縁性能及び
機械的性能の低下を阻止することによって、小型で、か
つ、信頼性の高い、優れたパッファ形ガス遮断器を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のパッファ形ガス遮断器におけ
る絶縁駆動ロッド部分の断面図。

【図２】第２従来例のパッファ形ガス遮断器において、
消弧ガス容器内に設けられた遮断部の断面図。

【符号の説明】

１…第１の可動電極 ２…パッファシリンダ ３…絶縁ノズル ４，１２…可動通電接触子 ５…操作ロッド ６…絶縁ロッド ７…絶縁筒 ８…パッファピストン ９…パッファ室 １０…第２の可動電極 １１…通電円筒 １３…シールド １４…通電用導体 １５，２５…絶縁駆動ロッド １６ａ…リンク １６ｂ，１６ｃ…連結棒 １６ｄ…リンク支持部 １６ｅ…支点 ２５ａ…コアシャフト ２５ｂ…保護層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互に進退接離する第１及び第２の可動
   電極と、 前記両電極間を絶縁すると共に、前記第１の可動電極を
   駆動する駆動力を前記第２の可動電極に伝達する絶縁駆
   動ロッドとを有するパッファ形ガス遮断器において、 前記絶縁駆動ロッドは、有機絶縁物質で形成されたコア
   シャフトと、 前記コアシャフトの表面に設けられた高耐熱性の無機絶
   縁物質からなる保護層とを備えたことを特徴とするパッ
   ファ形ガス遮断器。