JPH0797466B2

JPH0797466B2 - パッファ形ガスしゃ断器

Info

Publication number: JPH0797466B2
Application number: JP61103111A
Authority: JP
Inventors: 均溝口; 克己鈴木; 久利池田; 悟柳父; 充豊田; エドモン・チューリー
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-05-08
Filing date: 1986-05-07
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: GR861187B; KR860009453A; KR890004057B1; ES297033U; DK213786D0; EP0201430A2; ES297033Y; DK213786A; PT82542B; JPS62276717A; US4665289A; EP0201430A3; PT82542A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、パッファ形ガスしゃ断器に関するものであっ
て、特に、しゃ断時に発生するアークの熱を効果的に活
用することができるように消弧室に改良を施したもので
ある。

（従来の技術） SF₆ガス等の消弧性ガスをアークに吹き付ける高圧ガス
しゃ断器は、高い電圧に容易に耐えるので幅広く利用さ
れている。中でも接点解離時の駆動力を利用して消弧性
ガスを圧縮し、その圧縮ガスをアークに吹き付けるパッ
ファ形ガスしゃ断器は構造が簡単であるので、高圧しゃ
断器の主流となっている。

この様なパッファ形ガスしゃ断器においては、近年、送
電容量の増大による短絡容量の増加に伴って、そのしゃ
断容量も増加の一途を辿っている。その反面、機器の小
型化のため、一点当たりのしゃ断容量を増加させ、しゃ
断器の直列しゃ断点数の減少が図られている。このた
め、しゃ断器のしゃ断性能としては、しゃ断器の極間の
電界設計と共に、ガス吹き付け機構の最適化が要求され
ている。

従来の一般的なパッファ形ガスしゃ断器においては、そ
のしゃ断性能を高めるためには、パッファ室内の圧力を
高めることが必要であり、このため、大型のパツファシ
リンダを非常に早い開極スピードで動かし、パッファ室
内のガスを高圧にして、アークに吹付けるようにし、し
ゃ断性能を増加させている。

しかし、上記の様な方法では、消弧室の寸法を非常に大
きくしなければならず、また、大きな駆動装置が必要と
なり、しゃ断器の製造コストが増大するばかりでなく、
その運用にも多大な費用がかかるという欠点があった。

そこで、本出願人は、公知ではないが、パッファ室内の
ガス圧力を効果的に高める方法として、アークの熱エネ
ルギーを利用する方法を提案している。即ち、中空状の
操作ロッドの先端部に可動アーク接触子と絶縁ノズルを
同心円状に取付け、また、前記可動アーク接触子と絶縁
ノズルの間にそれらと同心の筒状の絶縁カバーを説設
し、さらに、前記操作ロッドの先端部に、前記可動アー
ク接触子と絶縁カバーとの間に圧縮室へ連なる昇圧ガス
流路を形成し、また、前記絶縁カバーと絶縁ノズルとの
間に圧縮室からノズル先端に連通する消弧ガスの吹付け
路を形成し、一方、前記操作ロッドの中空部に、バネに
よって固定アーク接触子側に付勢された絶縁棒を設け、
前記絶縁棒が、しゃ断器の開極動作時に、絶縁カバーの
先端部内に突出して、その昇圧ガス流路の入り口部の断
面積を減ずる様に構成したものである。

この様に、アークより発生する熱エネルギーを効果的に
利用すれば、パッファ室内のガス圧力を高めることによ
り、強力なアーク吹付け力を得ることができるので、そ
のしゃ断性能を高めることができる。

しかしながら、上記の様なアークの熱エネルギーの利用
効率は余り高くなく、より効果的なしゃ断性能を有する
パッファ形ガスしゃ断器の開発が切望されている。

即ち、充電線路の開閉やリアクトル回路の開閉のよう
に、しゃ断電流が小さい場合は、アークの熱エネルギー
によるパッファ室内の圧力上昇を期待することができな
いので、そのパッファ室の閉路状態における容積と開路
状態における容積の比率を最適化することが望まれてい
た。

また、アークの熱エネルギーをパッファ室内に無制限に
取込むと、パッファ室内の圧力を高め、しゃ断性能を向
上させる一方で、パッファ室内の圧力による反力のた
め、駆動エネルギーを増大させなければならず、更に、
パッファ室内にアークの熱エネルギーを取込み過ぎる
と、ガスの密度が低下し、吹付けによる消弧能力が低下
することがあり、アークの熱エネルギーのパッファ室内
への流入を適切に制御することが望まれていた。

（発明が解決しようとする問題点）上記の様に、従来のパッファ形ガスしゃ断器において
は、パッファ室内のガス圧力を高めるために、アークの
熱エネルギーが効率的に利用されていなかった。

そこで、本発明は以上の欠点を除去するもので、しゃ断
時のアークの熱エネルギーを有効に利用することによ
り、小形でしかも小さな駆動エネルギーで、高いしゃ断
性能が得られるパッファ形ガスしゃ断器を提供すること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明のパッファ形ガスしゃ断器は、固定アーク接触子
を中実状に構成し、パッファシリンダを駆動する操作ロ
ッドを中空状に構成し、その側面に連通孔を設け、その
連通孔が、しゃ断動作初期においては、操作ロッドの中
空部と前記パッファ室とを連通し、しゃ断動作後期にお
いては、操作ロッドの中空部と前記容器とを連通するよ
うに構成したものである。

（作用）本発明のパッファ形ガスしゃ断器において、しゃ断動作
初期のアークの熱エネルギーを操作ロッドの中空部側面
に形成された連通孔を通して、パッファ室内に送り込
み、パッファ室内の圧力を高めるために利用し、また、
しゃ断動作後期は操作ロッドの連通孔をアークの熱エネ
ルギーの排出路として利用するものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して、具体的に説
明する。

＊実施例の構成＊本実施例において、第１図に示した様に、固定接触子部
１は、固定アーク接触子４及び固定通電接触子３とから
構成されている。この固定アーク接触子４は中実に構成
されている。

また、２は可動接触子部であり、中空の操作ロッド５の
パッファシリンダ６、可動アーク接触子８、可動通電接
触子９及び絶縁ノズル10が固定されている。このパッフ
ァシリンダ６は、固定部（図示せず）に固定されている
パッファピストン７とで、パッファ室11を形成してい
る。

更に、操作ロッド５には、複数個の連通孔5aが形成さ
れ、操作ロッド５の中空部5bの外部とを連通している。
また、この連通孔5aの後端部には、操作ロッド５の中空
部5b内の軸方向のガス流を、連通孔5aにスムーズに導く
ための凸部5cが設けられている。

なお、前記連通孔5aは、第１図に示した閉極時及び第２
図に示したしゃ断動作初期においては、操作ロッド５の
中空部5bとパッファ室11内を連通するように、また、第
３図に示したしゃ断動作後期において、パッファピスト
ン７の内径端部7aを通り過ぎると、操作ロッド５の中空
部5bと周囲ガス空間とを連通するように構成されてい
る。即ち、操作ロッド５に形成される連通孔5aの位置
は、開極位置から開極位置に移動する操作ロッド５の全
ストロークの30〜80％の範囲に設けることが望ましい。

また、連通孔5aの軸方向の長さｌは、パッファピストン
７の先端部の厚さＬの２倍より小さくなるように設定さ
れている。

更に、前記複数個の連通孔5aの断面積の合計S₂が、第２
図に示したアークフィンガースロート部の断面積S₁より
大きくなるように設定されている。

また、第１図に示した閉路状態におけるパッファ室11の
容積V₁と第３図に示した開路状態における容積V₂との比
V₂/V₁が30％以下になるように設定されている。即ち、
パッファ室容積V₁の70％以上を消弧に利用できるように
構成されている。

なお、本実施例のパッファ形ガスしゃ断器において、操
作ロッド５に形成される連通孔5aの配設位置を、閉極位
置から開極位置に移動する操作ロッドの全ストロークの
30〜80％の範囲に定めたのは、第４図及び第５図に示し
たデータに基づくものである。

即ち、第４図は、ハイブリッド・フロー、シングル・フ
ロー、ダブル・フローのストロークとパッファ室圧上昇
ΔＰの関係を示したものである。ここで、前記操作ロッ
ド５に設けた連通孔5aの切換位置が、全ストロークに対
して０％の時はダブル・フロー、100％の時はシングル
・フローと同じになり、その中間がハイブッド・フロー
である。また、第５図は、第４図をもとに、連通孔の切
換位置に対するΔＰの変化を示したものである。

一方、パッファ室容積はストロークに従い小さくなる
が、パッファ室への平均エネルギーの取込み量は各瞬間
において一定と考えられるから、パッファ室内の温度上
昇は、切換位置がストロークの後半へ行く程大きくな
る。これに伴い、しゃ断器極間に吹付けられたガスの密
度ρは逆に低下し、第５図のようになり、極間絶縁が低
下してしまう。また、しゃ断性能は、パッファ室圧上昇
ΔＰとガス密度ρの関数と考えられるので、連通孔の位
置に対して第５図のように変化する。従って、前記操作
ロッド上に形成する連通孔5aの位置を全ストロークの30
〜80％にすることが望ましい。

次に、連通孔5aの軸方向の長さｌを、ｌ≦2Lと定めたの
は、第６図に示した結果に基づくものである。即ち、第
６図は、操作ロッド上に形成された連通孔5aの長さｌと
パッファ室圧上昇ΔＰの関係を示すものであるが、連通
孔5aの長さが短いと、アークエネルギーのパッファ室へ
の取込み量が少なく、ΔＰが上がらない。一方、パッフ
ァピストン７の先端部の厚さＬより、連通孔5aの長さが
長いと、電流零点付近でアークエネルギーが小さくなっ
た時点で、パッファ室内よりこの連通孔を通して、高圧
ガスが吹出す際、ノズル・スロートと逆方向へも多くの
ガスが流出する。しかし、このガス流はしゃ断には寄与
せず、パッファ室内の圧力低下が早まる。従って、前記
連通孔5aの長さｌをパッファピストン７の先端部の厚さ
Ｌの２倍以内に設定するのが望ましい。

また、前記複数個の連通孔5aの断面積の合計S₂は、その
連通孔がパッファピストンの先端部を通過し、ダブル・
フローとなった時、パッファ室よりの高圧ガスのノズル
スロートと逆方向への吹付けがよどみなく流れるように
するため、前記可動アーク接触子のスロート部の断面積
S₁より大きく設定する必要がある。

＊実施例の作用＊この様な構成を有する本実施例のパッファ形ガスしゃ断
器の作用について説明する。即ち、第２図に示したしゃ
断動作初期の状態において、固定アーク接触子４とアー
ク接触子８との間に発生したアーク13は大きな熱を発生
しており、また、このとき、操作ロッド５に形成された
連通孔5aはパッファピストン７の内径端部7aを過ぎてい
ないので、連通孔5aはパッファ室11内と連通している。

一方、この様なしゃ断動作初期においては、パッファ室
11内の圧力は、パッファピストン７の圧縮作用によって
は余り上昇していないので、アーク13からのガスの膨脹
流は、操作ロッド５の中空部5bを通った流れ12bとな
り、急激にパッファ室11内に流れ込む。また、アーク13
から可動アーク接触子８と絶縁ノズル10との間を流れる
膨脹流12cは、従来のパッファ形ガスしゃ断器において
も生じていたが、熱による流れ12bは非常に大きく、従
って、パッファ室11内のガスに有効に熱を与えることが
できる。この熱が、パッファピストン７とパッファシリ
ンダ６の圧縮動作に加わるので、パッファ室11内の圧力
は非常に高くなる。

また、固定アーク接触子４が中実であるので、固定アー
ク接触子４と可動アーク接触子８との間に生じたアーク
13の熱エネルギーは、絶縁ノズル10のスロート部が固定
アーク接触子４を抜けるまでの間、固定アーク接触子４
側には流れず、パッファシリンダ11内に有効に取込まれ
る。

その後、しゃ断動作が進むにつれて、第３図に示した様
に、連通孔5aはパッファピストン７の内径端部7aを通過
して周囲のガス空間に連通する。従って、操作ロッド５
の中空部5bは、周囲のガス空間に開放され、アーク13よ
りの熱が外部に放出される。この様な状態においては、
すでに絶縁ノズル10は固定アーク接触子４と離れ、充分
に開口しているので、電流をしゃ断できる状態となって
いる。また、パッファ室11内に取込まれた熱は、パッフ
ァシリンダ内において、ほぼ均一に分散されるので、高
い圧力上昇はしゃ断動作が終了するまで持続する。従っ
て、高速のガス流が長時間アークに吹付けられるので、
高いしゃ断性能を得ることができる。

また、充電線路の開閉やリアクトル開路の開閉のよう
に、しゃ断電流が小さい場合、アークの熱エネルギーを
利用してパッファ室11内の圧力を上昇させることがほと
んど期待できなかったが、本実施例においては、開路状
態におけるパッファ室の容積V₂を閉路状態におけるパッ
ファ室の容積V₁の30％以下になるよう構成したことによ
り効率良くパッファ室11内の圧力を上昇させることがで
きる。

更に、本実施例においては、アークの熱エネルギーのパ
ッファ室11内への流入を適切に制御するために、操作ロ
ッド５に形成する連通孔5aの位置を、閉極位置から開極
位置に移動する操作ロッド５の全ストロークの30〜80％
の範囲に設けたことにより、操作ロッド５を駆動する駆
動エネルギーを増大しなくても、高いしゃ断性能を得る
ことができる。

また、連通孔5aの軸方向の長さｌをパッファピストン７
の先端部の厚さＬの２倍より小さくなるように構成した
ので、連通孔5aが、パッファピストン７の内径端部7aを
通過する際に、パッファシリンダ内より吹き出したガス
流が、アークの発生している接点方向に行かず、後方に
排気されてしまい、しゃ断動作のために利用されないと
いった問題点を解消することができる。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明によれば、しゃ断時のアークの
熱エネルギーを有効に利用することにより、小形でしか
も小さな駆動エネルギーで、高いしゃ断性能が得られる
パッファ形ガスしゃ断器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本発明のパッファ形ガスしゃ断器
の一実施例を示す断面図であり、第１図はしゃ断器の閉
極中、第２図はしゃ断器の開極動作初期、第３図は開極
動作後期を示し、第４図は、ダブル・フロー、ハイブリ
ッド・フロー、シングル・フロー各方式のストロークに
対するパッファ室圧上昇の一例を示すグラフ、第５図
は、操作ロッドの連通孔の配設位置の、全ストロークに
対する割合と、パッファ室圧上昇、極間のガス密度及び
しゃ断性能の関係を示すグラフ、第６図は、操作ロッド
の連通孔の長さとパッファ室内の圧力上昇の関係を示す
グラフである。１……固定接触子部、２……可動接触子部、３……固定通電接触子、４……固定アーク接触子、５……操作ロッド、5a……連通孔、 5b……操作ロッド中空部、5c……凸部、６……パッファシリンダ、７……パッファピストン、 7a……パッファピストン端部、８……可動アーク接触子、９……可動通電接触子、 10……絶縁ノズル、11……パッファ室、 12a,12b,12c……熱ガス流、 13……アーク。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者柳父悟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 (72)発明者豊田充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 (72)発明者エドモン・チューリーフランス国ビレンバーン（69611）リュ・レオン・ブルム130 (56)参考文献特開昭50−74171（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−159950（ＪＰ，Ｕ) 特公昭48−44308（ＪＰ，Ｂ１) 西独国特許公開2948622（ＤＥ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【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、固定アーク接触子と可動アーク接触
子間に発生しているアークを冷却して消去するパッファ
形ガスしゃ断器において、前記可動アーク接触子を前記可動接触子部に設けられた
絶縁ノズル内に設置してこの絶縁ノズルの内周面と前記
可動アーク接触子の外周面とによりガス流路を形成し、
前記固定アーク接触子を中実状に構成し、前記パッファ
シリンダを駆動する操作ロッドを中空状に構成し、その
側面に連通孔を設け、その連通孔が、しゃ断動作初期に
おいては、操作ロッドの中空部と前記パッファ室とを連
通し、しゃ断動作後期においては、操作ロッドの中空部
と前記容器とを連通する構成としたことを特徴とするパ
ッファ形ガスしゃ断器。
【請求項２】パッファ室は開路状態における容積を閉路
状態における容積の30％以下とした特許請求の範囲第１
項記載のパッファ形ガスしゃ断器。
【請求項３】連通孔の取付位置を操作ロッドの閉極時か
ら開極時における全ストロークの30〜80％の範囲とした
特許請求の範囲第１項または第２項記載のパッファ形ガ
スしゃ断器。
【請求項４】連通孔の断面積合計を可動アーク接触子の
開路状態におけるストローク部分の断面積より大きく構
成した特許請求の範囲第１構乃至第３項のいづれかに記
載のパッファ形ガスしゃ断器。
【請求項５】連通孔の軸方向長をパッファピストンの先
端部の厚さの２倍以下とした特許請求の範囲第１構乃至
第４項のいづれかに記載のパッファ形ガスしゃ断器。