JPH06251666A - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents
パッファ形ガス遮断器Info
- Publication number
- JPH06251666A JPH06251666A JP3226293A JP3226293A JPH06251666A JP H06251666 A JPH06251666 A JP H06251666A JP 3226293 A JP3226293 A JP 3226293A JP 3226293 A JP3226293 A JP 3226293A JP H06251666 A JPH06251666 A JP H06251666A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- arc
- puffer
- nozzle
- inorganic filler
- thermal shock
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
- H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
- H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
- H01H33/7076—Switches 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】 大電流を遮断した際の耐熱衝撃性を維持する
ことができるノズルを備えたパッファ形ガス遮断器を提
供する。 【構成】 絶縁ノズル１０は、母材ＰＴＦＥ１１と無機
充填剤である窒化ホウ素ＢＮ・１２から構成されてい
る。また、この絶縁ノズルは、そのノズル材料の熱衝撃
破壊抵抗係数Ｒが２００℃以上となるように、前記無機
充填剤の混合量を調整して構成されている。
ことができるノズルを備えたパッファ形ガス遮断器を提
供する。 【構成】 絶縁ノズル１０は、母材ＰＴＦＥ１１と無機
充填剤である窒化ホウ素ＢＮ・１２から構成されてい
る。また、この絶縁ノズルは、そのノズル材料の熱衝撃
破壊抵抗係数Ｒが２００℃以上となるように、前記無機
充填剤の混合量を調整して構成されている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はパッファ形ガス遮断器に
係り、特に、そのノズルの耐アーク性を向上すべく改良
を施したパッファ形ガス遮断器に関するものである。
係り、特に、そのノズルの耐アーク性を向上すべく改良
を施し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、ガス遮断器において電流を遮断
する動作を行なうと、固定及び可動電極間にアークが発
生する。このアークを消弧させるために、従来、フッ素
樹脂から成る絶縁性のノズルに沿って、ＳＦ6 ガス流を
アークに吹き付けていた。
する動作を行なうと、固定及び可動電極間にアークが発
生する。このアークを消弧させるために、従来、フッ素
樹脂から成る絶縁性のノズルに沿って、ＳＦ6 ガス流を
アークに吹き付けていた。
【０００３】しかし、フッ素樹脂から成る絶縁物がアー
クに晒されると、アークから放射されたエネルギーがフ
ッ素樹脂の内部にまで浸透して吸収され、ノズル内部に
ボイドが発生し、あるいは炭化現象を引き起こす可能性
があった。また、その結果、ノズルの絶縁性能が著しく
低下すると共に、ノズル材料の損耗を引き起こし、ガス
流の状態が当初と異なったものとなり、遮断性能の低下
を引き起こす可能性があった。
クに晒されると、アークから放射されたエネルギーがフ
ッ素樹脂の内部にまで浸透して吸収され、ノズル内部に
ボイドが発生し、あるいは炭化現象を引き起こす可能性
があった。また、その結果、ノズルの絶縁性能が著しく
低下すると共に、ノズル材料の損耗を引き起こし、ガス
流の状態が当初と異なったものとなり、遮断性能の低下
を引き起こす可能性があった。
【０００４】これを防ぐために、特公平１−４５６９０
号公報には、以下の様な発明が提案されている。即ち、
ノズル中少なくともアークに晒される部分の表層部を、
高熱伝導性無機粉末及び１μｍ以下の平均粒径を有する
顔料粒子を含むフッ素樹脂より構成し、前記顔料粒子に
よって吸収されたアークエネルギーを、高熱伝導性無機
粉末によって速やかに拡散すると共に、粒径の小さな顔
料粒子をフッ素樹脂及び無機粉末粒子の間隙に充填する
ことにより、亀裂の発生を防ごうとするものである。
号公報には、以下の様な発明が提案されている。即ち、
ノズル中少なくともアークに晒される部分の表層部を、
高熱伝導性無機粉末及び１μｍ以下の平均粒径を有する
顔料粒子を含むフッ素樹脂より構成し、前記顔料粒子に
よって吸収されたアークエネルギーを、高熱伝導性無機
粉末によって速やかに拡散すると共に、粒径の小さな顔
料粒子をフッ素樹脂及び無機粉末粒子の間隙に充填する
ことにより、亀裂の発生を防ごうとするものである。
【０００５】また、特公平１−３７８２２号公報には、
以下の様な発明が提案されている。即ち、アークエネル
ギーがノズル内部に侵入して吸収されることが、絶縁を
劣化させる本質的な原因であるとして、ノズルを窒化ホ
ウ素粉末を含むフッ素樹脂から構成して、組成物の光反
射率を６０％以上とし、アークエネルギーがノズルに吸
収されることを防ごうとするものである。
以下の様な発明が提案されている。即ち、アークエネル
ギーがノズル内部に侵入して吸収されることが、絶縁を
劣化させる本質的な原因であるとして、ノズルを窒化ホ
ウ素粉末を含むフッ素樹脂から構成して、組成物の光反
射率を６０％以上とし、アークエネルギーがノズルに吸
収されることを防ごうとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した方
法は、いずれも純ＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂）中に
無機充填剤を混入するというものである。しかしなが
ら、ＰＴＦＥに混入させる無機充填剤の量を変化させ
て、ノズル材料の引張り強度の変化を実測した結果は、
図２に示した通りである。即ち、無機充填剤の充填量が
多いほど、ノズル材料の機械的強度は低下する。これ
は、無機充填剤とＰＴＦＥとの間の接着性がほとんどな
いことによると考えられる。
法は、いずれも純ＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂）中に
無機充填剤を混入するというものである。しかしなが
ら、ＰＴＦＥに混入させる無機充填剤の量を変化させ
て、ノズル材料の引張り強度の変化を実測した結果は、
図２に示した通りである。即ち、無機充填剤の充填量が
多いほど、ノズル材料の機械的強度は低下する。これ
は、無機充填剤とＰＴＦＥとの間の接着性がほとんどな
いことによると考えられる。
【０００７】次に、一般的なパッファ形ガス遮断器にお
ける消弧室の構造の一例を、図３及び図４を用いて説明
する。
ける消弧室の構造の一例を、図３及び図４を用いて説明
する。
【０００８】即ち、図３は閉路状態にあるパッファ形ガ
ス開閉装置の消弧室を示したものである。図中１及び２
は固定及び可動アーク接触子であり、閉路状態にあって
は、これら両接触子１及び２は接触状態にあり、電流は
これら接触子を通じて流れる。また、可動アーク接触子
２は、絶縁ノズル３、パッファシリンダ４とともに操作
ロッド５に一体的に装着されている。さらに、パッファ
シリンダ４と図示していない固定部に固定されたパッフ
ァピストン６とでパッファ室７が構成されている。さら
に、これら消弧室部材は、ＳＦ6 ガス等の消弧性ガス８
が充填された密閉容器内に収納されている。
ス開閉装置の消弧室を示したものである。図中１及び２
は固定及び可動アーク接触子であり、閉路状態にあって
は、これら両接触子１及び２は接触状態にあり、電流は
これら接触子を通じて流れる。また、可動アーク接触子
２は、絶縁ノズル３、パッファシリンダ４とともに操作
ロッド５に一体的に装着されている。さらに、パッファ
シリンダ４と図示していない固定部に固定されたパッフ
ァピストン６とでパッファ室７が構成されている。さら
に、これら消弧室部材は、ＳＦ6 ガス等の消弧性ガス８
が充填された密閉容器内に収納されている。
【０００９】そして、この消弧室に開路指令が出される
と、図示していない図中右方にある操作機構部が作動
し、操作ロッド５を介して可動アーク接触子２を図右方
に駆動する。この結果、図４に示した様に、固定アーク
接触子１と可動アーク接触子２は解離し、両接触子間に
はアーク９が発生する。一方、操作ロッド５の動きに伴
い、パッファシリンダ４も図中右方に駆動され、パッフ
ァ室７内の消弧性ガスは、パッファシリンダ４とパッフ
ァピストン６とにより圧縮され、その圧力が高められ
る。この結果、圧縮ガスが絶縁ノズル３に沿ってアーク
９に吹き付けられ、アーク９を消弧して電流遮断を達成
する。
と、図示していない図中右方にある操作機構部が作動
し、操作ロッド５を介して可動アーク接触子２を図右方
に駆動する。この結果、図４に示した様に、固定アーク
接触子１と可動アーク接触子２は解離し、両接触子間に
はアーク９が発生する。一方、操作ロッド５の動きに伴
い、パッファシリンダ４も図中右方に駆動され、パッフ
ァ室７内の消弧性ガスは、パッファシリンダ４とパッフ
ァピストン６とにより圧縮され、その圧力が高められ
る。この結果、圧縮ガスが絶縁ノズル３に沿ってアーク
９に吹き付けられ、アーク９を消弧して電流遮断を達成
する。
【００１０】上記動作原理から明らかなように、絶縁ノ
ズル３はアーク９に直接晒される。しかし、現在の日本
国内の送電系統では、短絡電流は６０ｋＡを越す場合も
あり、このような大電流アークの温度は２００００Ｋに
も達する。そのため、絶縁ノズル３には、一般に、電気
絶縁性のみならず耐熱性にも優れた前述のようなフッ素
樹脂に無機充填剤を添加したものが使用されている。
ズル３はアーク９に直接晒される。しかし、現在の日本
国内の送電系統では、短絡電流は６０ｋＡを越す場合も
あり、このような大電流アークの温度は２００００Ｋに
も達する。そのため、絶縁ノズル３には、一般に、電気
絶縁性のみならず耐熱性にも優れた前述のようなフッ素
樹脂に無機充填剤を添加したものが使用されている。
【００１１】しかしながら、ノズル３は、ほぼ室温より
通電による発熱分程度高い温度である状態から、ほぼ瞬
時的に２００００Ｋにも達するアークに晒されることに
なり、極めて過酷な熱衝撃となる。また、上述した様
に、ノズル材料の機械的強度は、無機充填剤を混入する
ことによって図２に示す様に低下するため、前記熱衝撃
によってノズル材料が過度の熱的歪みを受ける危険性は
非常に高いと考えられる。 この様なノズルの熱衝撃に
よる破壊は、従来は問題とならなかったが、近年進めら
れているガス遮断器の大容量化によって、遮断電流が将
来において現状以上に増大したり、消弧室が更に小形・
縮小化すれば、ノズルの破損等を引き起こす危険性が大
きな問題となることは必至である。
通電による発熱分程度高い温度である状態から、ほぼ瞬
時的に２００００Ｋにも達するアークに晒されることに
なり、極めて過酷な熱衝撃となる。また、上述した様
に、ノズル材料の機械的強度は、無機充填剤を混入する
ことによって図２に示す様に低下するため、前記熱衝撃
によってノズル材料が過度の熱的歪みを受ける危険性は
非常に高いと考えられる。 この様なノズルの熱衝撃に
よる破壊は、従来は問題とならなかったが、近年進めら
れているガス遮断器の大容量化によって、遮断電流が将
来において現状以上に増大したり、消弧室が更に小形・
縮小化すれば、ノズルの破損等を引き起こす危険性が大
きな問題となることは必至である。
【００１２】本発明は、上記の様な従来技術の問題点を
解消するために提案されたもので、その目的は、大電流
を遮断した際の耐熱衝撃性を維持しつつ、アークに晒さ
れた際の絶縁耐力並びに遮断性能の低下を最少限に抑制
することを可能としたノズルを備えたパッファ形ガス遮
断器を提供することにある。
解消するために提案されたもので、その目的は、大電流
を遮断した際の耐熱衝撃性を維持しつつ、アークに晒さ
れた際の絶縁耐力並びに遮断性能の低下を最少限に抑制
することを可能としたノズルを備えたパッファ形ガス遮
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】本発明は、消弧性ガスを
充填した容器内に接離可能な固定接触子及び可動接触子
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
によって消弧性ガスを圧縮して、前記パッファピストン
と一体的に固着された絶縁ノズル部に導き、固定・可動
接触子間に発生したアークに吹き付けて消弧せしめる消
弧室を有するパッファ形ガス遮断器において、前記絶縁
ノズルを、四弗化エチレン樹脂に無機充填剤を充填して
構成し、このノズル材料の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒの値が
２００℃以上となるように、前記無機充填剤の混合量を
調整したことを特徴とするものである。
充填した容器内に接離可能な固定接触子及び可動接触子
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
によって消弧性ガスを圧縮して、前記パッファピストン
と一体的に固着された絶縁ノズル部に導き、固定・可動
接触子間に発生したアークに吹き付けて消弧せしめる消
弧室を有するパッファ形ガス遮断器において、前記絶縁
ノズルを、四弗化エチレン樹脂に無機充填剤を充填して
構成し、このノズル材料の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒの値が
２００℃以上となるように、前記無機充填剤の混合量を
調整したことを特徴とするものである。
【００１４】
【作用】本発明者等は、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒがノズル
材料の耐熱衝撃性と密接な関係があることに着目し、こ
の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒとノズルが大電流アークに晒さ
れた際の熱衝撃による損傷との関係を鋭意検討した。
材料の耐熱衝撃性と密接な関係があることに着目し、こ
の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒとノズルが大電流アークに晒さ
れた際の熱衝撃による損傷との関係を鋭意検討した。
【００１５】なお、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒは次式で定義
されるものであり、物理的には定常熱流下で許容し得る
最大の温度差に相当し、破壊開始への抵抗性を意味する
ものである。
されるものであり、物理的には定常熱流下で許容し得る
最大の温度差に相当し、破壊開始への抵抗性を意味する
ものである。
【００１６】
【数１】Ｒ＝σ（１−ν）／αＥ ただし σ：引張り強度 ν：ポアソン比 α：熱膨張率 Ｅ：弾性率 本発明者等は、充填剤の混合量を種々に変えることによ
り、上式を用いて求めた熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが種々の
値となるノズルを試作し、これをモデル遮断器に組み込
んで、大電流を遮断した際のノズルの損傷度を調べた。
その結果は、表１に示した通りである。
り、上式を用いて求めた熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが種々の
値となるノズルを試作し、これをモデル遮断器に組み込
んで、大電流を遮断した際のノズルの損傷度を調べた。
その結果は、表１に示した通りである。
【００１７】
【表１】 即ち、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが高い程、大電流アークに
晒された際の熱衝撃による損傷が少ないことが明らかと
なった。また、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが２００℃を越え
れば、ノズルの損傷は防止でき、実用上なんら問題ない
ことが明らかとなった。
晒された際の熱衝撃による損傷が少ないことが明らかと
なった。また、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが２００℃を越え
れば、ノズルの損傷は防止でき、実用上なんら問題ない
ことが明らかとなった。
【００１８】これにより、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが２０
０℃を越えるように充填材の混合量を調整することによ
って、アークに晒された際の絶縁耐力並びに遮断性能の
低下を最少限に抑制することができ、大電流を遮断した
際の耐熱衝撃性を損なわないノズルを備えたパッファ形
ガス遮断器を提供することができる。
０℃を越えるように充填材の混合量を調整することによ
って、アークに晒された際の絶縁耐力並びに遮断性能の
低下を最少限に抑制することができ、大電流を遮断した
際の耐熱衝撃性を損なわないノズルを備えたパッファ形
ガス遮断器を提供することができる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて具
体的に説明する。
体的に説明する。
【００２０】図１はパッファ形ガス遮断器のノズルを示
したものであるが、絶縁ノズル１０は、母材ＰＴＦＥ１
１と無機充填剤である窒化ホウ素ＢＮ・１２から構成さ
れている。また、このノズルは、全体として上式で定義
される熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが２００℃以上となるよう
に無機充填剤の混合量を調整して構成されている。
したものであるが、絶縁ノズル１０は、母材ＰＴＦＥ１
１と無機充填剤である窒化ホウ素ＢＮ・１２から構成さ
れている。また、このノズルは、全体として上式で定義
される熱衝撃破壊抵抗係数Ｒが２００℃以上となるよう
に無機充填剤の混合量を調整して構成されている。
【００２１】この様に構成された本実施例のノズルを、
モデル遮断器に組み込んで、大電流を遮断した際のノズ
ルの損傷度を調べた結果、表１に示したと同様に、ノズ
ルに損傷はみられなかった。
モデル遮断器に組み込んで、大電流を遮断した際のノズ
ルの損傷度を調べた結果、表１に示したと同様に、ノズ
ルに損傷はみられなかった。
【００２２】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、無機充填剤としては、上記窒化ホウ素
ＢＮの他、例えば、窒化アルミニウムＡ■Ｎ、酸化アル
ミニウムＡ■2 Ｏ3 、窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 、酸化マグ
ネシウムＭｇＯ、ジルコニア等を用いることもできる。
この場合でも、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒの値により、耐熱
衝撃性を評価をすることができ、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒ
が２００℃を越えれば、実用上問題ないことが判明し
た。
るものではなく、無機充填剤としては、上記窒化ホウ素
ＢＮの他、例えば、窒化アルミニウムＡ■Ｎ、酸化アル
ミニウムＡ■2 Ｏ3 、窒化ケイ素Ｓｉ3 Ｎ4 、酸化マグ
ネシウムＭｇＯ、ジルコニア等を用いることもできる。
この場合でも、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒの値により、耐熱
衝撃性を評価をすることができ、熱衝撃破壊抵抗係数Ｒ
が２００℃を越えれば、実用上問題ないことが判明し
た。
【００２３】
【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、絶縁
ノズルを四弗化エチレン樹脂に無機充填剤を充填して構
成し、このノズル材料の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒの値が２
００℃以上となるように、前記無機充填剤の混合量を調
整することにより、大電流を遮断した際の耐熱衝撃性を
維持しつつ、アークに晒された際の絶縁耐力並びに遮断
性能の低下を最少限に抑制することを可能としたノズル
を備えたパッファ形ガス遮断器を提供することができ
る。
ノズルを四弗化エチレン樹脂に無機充填剤を充填して構
成し、このノズル材料の熱衝撃破壊抵抗係数Ｒの値が２
００℃以上となるように、前記無機充填剤の混合量を調
整することにより、大電流を遮断した際の耐熱衝撃性を
維持しつつ、アークに晒された際の絶縁耐力並びに遮断
性能の低下を最少限に抑制することを可能としたノズル
を備えたパッファ形ガス遮断器を提供することができ
る。
【図１】本発明のパッファ形ガス遮断器に用いられるノ
ズルの一構成例を示す模式図
ズルの一構成例を示す模式図
【図２】無機充填剤の混入量とＰＴＦＥの引張り強度の
関係を示す図
関係を示す図
【図３】パッファ形ガス遮断器の閉路状態における消弧
室近傍の構成を示す断面図
室近傍の構成を示す断面図
【図４】パッファ形ガス遮断器の開路状態における消弧
室近傍の構成を示す断面図
室近傍の構成を示す断面図
１…固定アーク接触子 ２…可動アーク接触子 ３…絶縁ノズル ４…パッファシリンダ ５…操作ロッド ６…パッファピストン ７…パッファ室 ８…消弧性ガス ９…アーク １０…絶縁ノズル １１…四弗化エチレン １２…窒化ホウ素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大熊 英夫 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)
- 【請求項１】 消弧性ガスを充填した容器内に接離可能
な固定接触子及び可動接触子を有し、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消弧性ガスを圧縮
して、前記パッファピストンと一体的に固着された絶縁
ノズル部に導き、固定・可動接触子間に発生したアーク
に吹き付けて消弧せしめる消弧室を有するパッファ形ガ
ス遮断器において前記絶縁ノズルを、四弗化エチレン樹
脂に無機充填剤を充填して構成し、このノズル材料の熱
衝撃破壊抵抗係数Ｒの値が２００℃以上となるように、
前記無機充填剤の混合量を調整したことを特徴とするパ
ッファ形ガス遮断器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3226293A JPH06251666A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | パッファ形ガス遮断器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3226293A JPH06251666A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | パッファ形ガス遮断器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06251666A true JPH06251666A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12354104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3226293A Pending JPH06251666A (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | パッファ形ガス遮断器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06251666A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
| WO2020044552A1 (ja) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 株式会社東芝 | 耐アーク性絶縁成形体、ガス遮断器用のノズル及びガス遮断器 |
-
1993
- 1993-02-22 JP JP3226293A patent/JPH06251666A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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 |
| WO2020044552A1 (ja) * | 2018-08-31 | 2020-03-05 | 株式会社東芝 | 耐アーク性絶縁成形体、ガス遮断器用のノズル及びガス遮断器 |
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