JPH0765675A - ガス断路器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】固定側接触部周囲に可動側接触部と対向した配
設される抵抗体の構成を改良してコンパクトで絶縁信頼
性を向上させたガス断路器を提供すること。 【構成】 絶縁性ガスを充填した密閉容器内に、対向す
る固定側接触部と可動側接触部、およびこの可動側接触
部と摺動可能に接続されかつ固定接触部と接離する可動
接触子が収納され、固定側接触部の周囲に棒状または円
筒状絶縁物と抵抗線とを備えた抵抗体が配設され、この
抵抗体の可動側接触部と対向する端部にシールドが配設
されているガス断路器において、抵抗体は棒状または円
筒状絶縁物の表面に繊維により絶縁被覆された第１の抵
抗線が巻き付けられ、この巻き付けられた第１の抵抗線
の上層に第１の抵抗線の巻き方向と逆に、繊維により絶
縁被覆された第２の抵抗線が巻き付けられて形成されて
いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密閉容器にＳＦ₆ ガス
などの絶縁性能、消弧性能に優れたガスを充填し、この
内部に可動側接触部、固定側接触部、およびこの固定側
接触部と接離する可動接触子を有するガス断路器に係
り、特に、再点弧時のサージを低減するための抵抗体を
備えたガス断路器に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガス絶縁開閉装置は、３〜６気
圧程度のＳＦ₆ ガスを充填した密閉容器内に、遮断器、
断路器、接地開閉器、変流器、計器用変圧器などの開閉
操作に必要な機器を収納している。この中で、断路器の
開閉操作は、通常、遮断器を開いた状態で行われる。こ
の様な断路器の開閉操作に伴い、断路器の極間におい
て、断路器サージと呼ばれるサージが発生し、ガス絶縁
開閉装置内を伝搬するが、この断路器サージは、ＵＨＶ
クラスではガス絶縁開閉装置の絶縁を脅かすため、その
対応が必要となる。

【０００３】そこで、従来、この様な断路器サージの発
生電圧レベルを抑制することを目的として、図１１およ
び図１２に示すような抵抗付きのガス断路器が提案され
ている。すなわち、これらの図において、ＳＦ₆ ガスを
充填したタンク１内には、対向して配置された固定接触
部２と可動接触部３が収納されるとともに、可動接触部
３と摺動可能に接続されかつ固定接触部２と接離する可
動接触子４が収納されている。固定側接触部２の周囲に
は、棒状絶縁物に抵抗線を巻いて形成した抵抗体５が配
置され、この抵抗体５の一端は固定側接触部２に接続固
定されている。また、抵抗体５の他端、すなわち、可動
側接触部３と対向する側の端部にはシールド６が配設さ
れている。

【０００４】このシールド６は、シールド６の抵抗接点
７と可動接触子４との間にギャップｇを有するように配
設されている。このギャップｇは、ガス断路器の開閉操
作途中、可動接触子４の先端が抵抗接点７の近傍に位置
する状態において、抵抗接点７と可動接触子４のフラッ
シオーバによって通電して、ガス断路器の極間に再点弧
が発生した場合に、可動接触子４と固定側接触部２やタ
ンク１とが絶縁破壊を起こすことのないように、絶縁協
調面からの検討を行って決定される。さらに、このシー
ルド６は、断路器サージを十分に抑制できる値の抵抗体
５を通して固定側接触部２に接続されている。ガス断路
器の開閉操作途中には可動接触子４と抵抗接点７との間
で再点弧が複数回発生するが、この時の断路器サージレ
ベルは、抵抗体５によって十分抑制される。現在、材料
面、構造面などから抵抗体５の検討がなされており、例
えばこの抵抗体５を、巻線形抵抗線を用いて構成するこ
とが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
な断路器サージは、電圧の立ち上がり時間が数ナノセカ
ントで数メガヘルツの高周波成分を含むことが知られて
いる。そのため、前述のようなガス断路器の抵抗体５と
して、巻線形抵抗線などを用いた場合には、この抵抗線
自体がもつ内部インダクタンス、抵抗体と周囲の導体、
タンクなどとの間の漂遊のキャパシタンスによって、抵
抗体内部におけるサージ電圧の電圧分担が不均一とな
り、抵抗体自身の耐電圧特性が部分的に低下して絶縁破
壊を生じる可能性が大きくなってしまう。これを避ける
ために、抵抗体の絶縁長さを伸ばすと、ガス断路器全体
が大きくなってしまう。

【０００６】このような大型化を防ぐため、図１３に示
すように、抵抗体５の構成を改良したガス断路器が提案
されている。図１３に示す抵抗体５は、棒状絶縁物８に
被覆抵抗線９ａ，９ｂを等間隔で交互に巻き付けて無誘
導巻きとしたものである。

【０００７】しかしながら、抵抗体５を図１３に示すよ
うに構成した場合、被覆抵抗線９ａ，９ｂを等間隔で巻
き付ける作業が困難であり、間隔にばらつきを生じやす
く、ばらつきが生じると再点弧の際に電位分布が不均一
になるという問題がある。また、この様な被覆抵抗線９
ａ，９ｂを互いに密着させて巻き付けることも考えられ
るが、この場合には、絶縁距離が短くなってしまい、絶
縁特性が低下するという問題がある。

【０００８】さらに、ガス断路器は、機械的操作を行う
機器であるため、開閉操作に伴って大きな振動が発生
し、さらにその操作が多頻度に及ぶ。そのため、今まで
に提案されている巻線形抵抗線などをガス断路器の抵抗
体として用いた場合、抵抗体自身の長期使用における機
械的強度や電気的絶縁性能が必ずしも十分であるとは言
い難い。

【０００９】以上説明したように、従来提案されている
ガス断路器には、抵抗体の電位分布を均一に保ちながら
抵抗線間の絶縁信頼性を維持するのが困難であり、機械
的強度を向上させるのも難しいという問題がある。本発
明は、このような従来技術の問題を解決するために提案
されたものであり、その目的は、抵抗体内部の電位分担
を均一化し、しかも機械的強度と電気的絶縁性能を十分
に確保したガス断路器を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、絶縁
性ガスを充填した密閉容器内に、対向する固定側接触部
と可動側接触部、およびこの可動側接触部と摺動可能に
接続されかつ前記固定接触部と接離する可動接触子が収
納され、前記固定側接触部の周囲に棒状または円筒状絶
縁物と抵抗線とを備えた抵抗体が配設され、この抵抗体
の前記可動側接触部と対向する端部にシールドが配設さ
れているガス断路器において、前記抵抗体は前記棒状ま
たは円筒状絶縁物の表面に繊維により絶縁被覆された第
１の抵抗線が巻き付けられ、この巻き付けられた第１の
抵抗線の上層に第１の抵抗線の巻き方向と逆に、繊維に
より絶縁被覆された第２の抵抗線が巻き付けられて形成
されていることを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明は、前記絶縁被覆は複数の
繊維束を交差して編んで形成した請求項１記載のガス断
路器である。請求項３の発明は、前記絶縁被覆は複数の
繊維束を平行に巻回して形成した請求項１記載のガス断
路器である。

【００１２】請求項４の発明は、前記絶縁被覆抵抗線の
外径は抵抗素線径の２倍以上である請求項１記載のガス
絶縁断路器である。請求項５の発明は、絶縁被覆した第
１の抵抗線と第２の抵抗線間にシート状またはテープ状
繊維を巻回してある請求項１記載のガス絶縁器である。

【００１３】請求項６の発明は、前記絶縁被覆された第
２の抵抗線の外側にシート状またはテープ状繊維を巻回
して絶縁被覆層を形成しこの絶縁被覆層厚さが巻き線ピ
ッチとほぼ同じである請求項１記載のガス断路器であ
る。

【００１４】

【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。まず、請求項１の構成においては、抵抗線
が繊維によって絶縁被覆されているため、円筒状絶縁物
の表面に巻き付けられた被覆抵抗線間の絶縁間隔を確保
するのが製造上容易である。すなわち、抵抗素線の絶縁
間隔は被覆繊維の厚さで決まるため、巻き付け作業が単
純になり、製作が容易である。金属を直接に樹脂内に注
形したり、純樹脂だけの部分が大きい場合には、注形
後、樹脂内にクラックが発生し易いが、予め繊維で抵抗
線を繊維で覆い、緻密に繊維で被覆されているため、ク
ラックが発生し難く、機械的に強固となる。又、抵抗体
各部の電界分布が均一化され、絶縁信頼性も向上する。

【００１５】請求項２の構成においては、２束以上の繊
維の束を編組編みとして被覆を構成しているため、被覆
繊維層が緻密になり、絶縁強度が低下し難い。また、編
組編みであるため、繊維束がほぐれて抵抗素線がむき出
しの状態になり難く、絶縁強度が低下することがない。

【００１６】請求項３の構成においては、繊維の束を横
巻に抵抗線に巻き付けるため、製作が容易であり、長い
抵抗線を繊維束を用いて被覆する際の製作に適してい
る。請求項４の構成においては、被覆抵抗線の繊維被覆
の厚さを厚くして、被覆抵抗線の外径を抵抗線素線径の
２倍以上としているため、抵抗素線表面の電界値が最小
値に近くなる。このため、抵抗素線間の絶縁信頼性を確
保し易くなる。

【００１７】請求項５の構成においては、第１と第２の
被覆抵抗線の層と層との間にシート状またはテープ状繊
維を巻き込んで、絶縁厚さを厚くしているため、異なる
層の抵抗線間の絶縁強度を確保し易い。

【００１８】請求項６の構成においては、棒状または円
筒状絶縁物に巻かれた被覆抵抗線の外側にシート状また
はテープ状繊維を巻いて絶縁厚さを厚くし、この厚さを
抵抗素線の巻ピッチと同程度の厚さとしているため、抵
抗素線と抵抗体表面のガス空間との距離が長くなり、抵
抗体表面の沿面方向電界強度が平等電界分布時の電界強
度に近くなる。この結果、抵抗体沿面のガス絶縁の信頼
性を確保し易くなる。

【００１９】

【実施例】以下には、本発明を、図11および図12に示す
様なガス断路器に適用した一実施例について、図１乃至
図８を参照して説明する。まず、本実施例のガス断路器
は、基本的に、図11および図12に示すような構成を有す
る。すなわち、これらの図に示すように、ＳＦ6 ガスを
充填したタンク１内には、対向して配置された固定側接
触部２と可動側接触部３が収納されるとともに、可動側
接触部３と摺動可能に接続されかつ固定側接触部２と接
離する可動接触子４とが収納されている。固定側接触部
２の周囲には、棒状絶縁物に抵抗線を巻いて形成した抵
抗体５が配置され、この抵抗体５の一端は固定側接触部
２に固定されている。また、抵抗体５の他端、すわち、
可動側接触部３と対向する側の端部にはシールド６が配
設されている。

【００２０】このシールド６は、シールド６の抵抗接点
７と可動接触子４との間にギャップｇを有するように配
設されている。このギャップｇは、ガス断路器の開閉操
作途中、可動接触子４の先端が抵抗接点７と可動接触子
４がフラッシオーバによって通電して、可動接触子４と
固定側接触部２やタンク１とが絶縁破壊を起こすことの
ないように、絶縁協調面からの検討を行って決定され
る。

【００２１】そして、本実施例において、抵抗体５は、
図１乃至図４に示す様に構成されている。すなわち、ま
ず、図１に示すように、円形断面を有する棒状絶縁物８
の周囲には、第１の繊維被覆抵抗線10ａがターン間を接
触させる様にして密に巻き付けられており、これによっ
て、第１の巻線11ａが形成されている。繊維被覆抵抗線
10ａの繊維被覆は、２束以上の繊維の束を、図２に示す
ように、交互に巻いて編組編みして構成しており、適当
な空間があり、樹脂が含浸しやすくなっている。この繊
維被覆は、被覆抵抗線の外径が抵抗線素線径の２倍以上
となるよう、厚く巻付けられている。第１の巻き線11ａ
の巻きピッチｐは抵抗素線の半径ａに対してｐ＞２ａな
る関係を保っている。抵抗素線としては、ニッケルクロ
ム、鉄クロム、タングステンなどの断面が円である抵抗
線が適用できる。また、この第１の巻線11ａの上には、
第２の被覆抵抗線10ｂが、第１の被覆抵抗線10ａとは逆
方向に、かつ、ターン間にシート状またはテープ状の繊
維12を巻き込んで絶縁層を厚くして密に巻き付けられて
おり、これによって、第２の巻線11ｂが形成されてい
る。第２の巻き線11ｂの巻きピッチｐは、やはり抵抗素
線の半径ａに対してｐ＞２ａなる関係を保っている。そ
して、このように、２層の巻線11ａ，11ｂが形成された
状態で、第２の巻線11ｂの外側にさらにシート状または
テープ状の繊維13を、11ｂの巻線の抵抗素線と抵抗体の
外側のガス空間との間の繊維絶縁層の厚さｄが抵抗線の
巻ピッチと同程度となる様に、巻いてある。この抵抗体
５全体が、図４に示すように、エポキシ樹脂14でモール
ドされており、エポキシ樹脂14は被覆抵抗線10ａ，10ｂ
の被覆繊維の隙間に充填されている。エポキシ樹脂14は
他の樹脂でも同様の効果が得られる。被覆抵抗線10ａ，
10ｂの被覆繊維、巻き線11ａ，11ｂ間の繊維、巻き線11
ｂ外側の繊維はポリエステル、ガラスなどが適用でき
る。

【００２２】次に、以上の様な構成を有する本実施例の
作用および効果について説明する。すなわち、本実施例
のガス断路器においては、抵抗体５を構成する棒状絶縁
物の８の周囲に、繊維被覆抵抗線10ａ，10ｂを密に巻き
付けて巻線11ａ，11ｂを形成しているため、棒状絶縁物
８の長さに比べて十分に長い抵抗線を抵抗線間の絶縁を
確保しながら配置することができ、大きな抵抗値をコン
パクトに得ることができる。したがって、抵抗体５の長
さを短縮でき、ガス断路器全体の小型化に貢献できる。
この場合、抵抗線間の絶縁間隔は繊維被覆によって確保
されるため、巻き付け作業は容易である。したがって、
製作時間が短くなり、製造コストを低減できる。

【００２３】また、繊維被覆抵抗線が複数層巻かれてい
るため、抵抗体５に含まれる抵抗線10ａ，10ｂの質量が
大きくなり、この結果、抵抗を電流が流れることによっ
て発生する熱による抵抗体の温度上昇を小さく抑えるこ
とができる。したがって、抵抗体５全体をモールドして
いる樹脂の温度上昇も少なく、樹脂の絶縁耐力が低下す
ることがない。さらに、第１の繊維被覆抵抗線10ａと第
２の繊維被覆抵抗線10ｂが互いに逆向きに巻かれている
ため、インダクタンス成分が打ち消されあい、抵抗体５
全体として低インダクタンス化を実現しており、これに
ともない抵抗体５の電位分担の均一化を実現し易くなっ
ている。

【００２４】本実施例の抵抗線の被覆は、繊維の束を抵
抗線に交互に編組編みしながら抵抗線に巻き付けられて
いる。このため、繊維の束がずれて片寄ってしまって抵
抗線がむき出しになることがない。したがって、抵抗線
間の絶縁層が確実に確保され、高い絶縁信頼性が得られ
る。

【００２５】本実施例では、繊維被覆の厚さを厚くし
て、被覆抵抗線の巻きピッチを抵抗素線の半径の２倍程
度としているため、抵抗線表面の電界値が低くなり、抵
抗線素線間の絶縁信頼性が増している。図５乃至図６
に、巻きピッチｐと素線半径ａと、素線間の電界の最大
値との関係を示す。図６中の斜線の領域はｐ＞２ａなる
関係を満たす領域を示す。斜線のないｐ＜２ａなる領域
では電界の最大値が大きいが、ｐ＞２ａなる斜線の領域
では、電界が十分小さくなることが分かる。ピッチｐが
大きくなるほど抵抗体５全体の長さが長くなってしま
う。そこで、本実施例ではｐ＝２ａ程度となる様に被覆
の厚さを調節した。第１の繊維被覆抵抗線10ａと第２の
被覆抵抗線10ｂは、各々 100〜 300ｍの均質な抵抗線で
ある。両端は同電位となるよう電気的に接続されている
が、中間での電位差は、製造上、周囲の電極形状等によ
りいくらか発生することを考慮する必要がある。

【００２６】本実施例では、多層巻かれた繊維被覆抵抗
線の間に、シート状またはテープ状の繊維12が巻き込ま
れて絶縁層が厚くなっている。このため、第１の繊維被
覆抵抗線10ａと第２の繊維被覆抵抗線10ｂの電位差に応
じて絶縁厚さを設定することができ、巻線間の絶縁信頼
性が増している。

【００２７】本実施例の抵抗体では、第２の巻線11ｂの
外側に、シート状またはテープ状の繊維13を巻く事によ
って厚さｄの絶縁層を形成している。絶縁層の厚さｄ
と、ガス空間沿面の電界の沿面方向成分Ｅｙとの関係
を、図７乃至図８に示す。ｄ＞２ｐの領域でＥｙはほぼ
一様分布となり電界の集中がなくなることが分かる。こ
のとき、Ｅｙは平等電界分布時の電界値に近づく。ここ
では、ｄをあまり大きくすると抵抗体５全体の太さが大
きくなってしまうので絶縁層の厚さｄは巻線のピッチｐ
と同程度とした。この結果、抵抗体５のガス中沿面電界
強度が平等電界分布時の電界に近づき、コンパクトで絶
縁信頼性の高い抵抗体を得る事ができた。

【００２８】前記実施例では、繊維の束を抵抗素線に巻
き付ける方法を編組巻きとしたが、図９乃至図10に示す
ように横巻き15ｃとしても良い。この様に製作した繊維
被覆抵抗線を用いて、前記実施例に示したのと同様の抵
抗体を作成しても、同様の性能を持つ抵抗体を得る事が
できる。

【００２９】

【発明の効果】以上に示したように、本発明によれば、
棒状または円筒状絶縁物の表面に、繊維によって被覆さ
れた抵抗線を互いに逆方向に巻き付けて抵抗体を構成し
たことにより、抵抗素線間の絶縁を確実に確保する事が
できる。又、抵抗体各部の電界分布が均一化され、この
為コンパクトで絶縁信頼性の高い、ガス断路器を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のガス断路器に係る抵抗体の構
成図

【図２】図１に示した抵抗体の全体構成図

【図３】図１に示した抵抗体の端部平面図

【図４】図１に示した抵抗体の軸方向断面図

【図５】抵抗素線径と線巻ピッチｐとの関係図

【図６】抵抗素線径と線線ピッチｐと電界最大値との関
係図

【図７】抵抗巻線とガス空間との距離関係図

【図８】抵抗巻線とガス空間との距離とガス沿面電界分
布との関係図

【図９】本発明の他の実施例に係る抵抗体の全体構成図

【図１０】図９に示した抵抗体の端部平面図

【図１１】ガス断路器の構成断面図

【図１２】図11に示したガス断路器の原理図

【図１３】従来の抵抗体の構成を示す例解図

【符号の説明】

１…タンク ２…固定側接触部 ３…可動側接触部 ４…可動側接触子 ５…抵抗体 ６…シールド ７…抵抗接点 ８…棒状絶縁物 ９ａ，９ｂ…被覆抵抗線 10ａ…第１の被覆抵抗線 10ｂ…第２の被覆抵抗線 11ａ…第１の巻線 11ｂ…第２の巻線 12…線き線間絶縁層 13…ガス空間との絶縁層 14…エポキシ樹脂

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性ガスを充填した密閉容器内に、対
   向する固定側接触部と可動側接触部、およびこの可動側
   接触部と摺動可能に接続されかつ前記固定接触部と接離
   する可動接触子が収納され、前記固定側接触部の周囲に
   棒状または円筒状絶縁物と抵抗線とを備えた抵抗体が配
   設され、この抵抗体の前記可動側接触部と対向する端部
   にシールドが配設されているガス断路器において、前記
   抵抗体は前記棒状または円筒状絶縁物の表面に繊維によ
   り絶縁被覆された第１の抵抗線が巻き付けられ、この巻
   き付けられた第１の抵抗線の上層に第１の抵抗線の巻き
   方向と逆に、繊維により絶縁被覆された第２の抵抗線が
   巻き付けられて形成されていることを特徴とするガス断
   路器。
2. 【請求項２】 前記絶縁被覆は複数の繊維束を交差して
   編んで形成した請求項１記載のガス断路器。
3. 【請求項３】 前記絶縁被覆は複数の繊維束を平行に巻
   回して形成した請求項１記載のガス断路器。
4. 【請求項４】 前記絶縁被覆抵抗線の外径は抵抗素線径
   の２倍以上である請求項１記載のガス絶縁断路器。
5. 【請求項５】 絶縁被覆した第１の抵抗線と第２の抵抗
   線間にシート状またはテープ状繊維を巻回してある請求
   項１記載のガス絶縁器。
6. 【請求項６】 前記絶縁被覆された第２の抵抗線の外側
   にシート状またはテープ状繊維を巻回して絶縁被覆層を
   形成しこの絶縁被覆層厚さが巻き線ピッチとほぼ同じで
   ある請求項１記載のガス断路器。