JPH08264085A - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動力の低減化を実現させつつ、高圧の消弧
性ガスを長時間吹付けることができるパッファ形ガス遮
断器を提供する。 【構成】 パッファシリンダ３内は区切り板１４によっ
て圧縮室１０および蓄圧室９に区切られている。また、
区切り板１４には圧縮室１０および蓄圧室９を連通させ
る連通穴５が設けられている。さらに、遮断動作初期で
はパッファピストン４の先端面は排気穴６よりもパッフ
ァシリンダ３の基端側に位置され、遮断動作後期ではパ
ッファピストン４の先端面は排気穴６よりもパッファシ
リンダ３の先端側に位置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、アークの熱エネルギーにより加熱された
熱ガス流を有効に利用してパッファシリンダ内の圧力を
上昇させる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】近年、電力需要の増大に伴って変電所の
大規模化が進んでおり、遮断器によって遮断される電流
もこれに比例して大きくなっている。そこで優れた遮断
性能を持つパッファ形ガス遮断器が高い需要を得てお
り、また改良も進んでいる。例えば、パッファ形ガス遮
断器が持つ重要な技術的要素の１つに、駆動力を低減さ
せるという要素がある。一般的に、パッファ形ガス遮断
器では電流を遮断するために高い圧力が必要である。し
たがってパッファシリンダのほぼ全体積にわたってパッ
ファピストンを高速で動作させ、パッファシリンダ内の
消弧性ガスを圧縮しなければならない。そのため、パッ
ファピストンを駆動させるには非常に大きなエネルギー
を要することになる。すなわちパッファ形ガス遮断器に
は大きな駆動力が不可欠である。そこで、パッファ形ガ
ス遮断器の駆動力を低減させる技術的な改良が進められ
ている。

【０００３】このようなパッファ形ガス遮断器の一例と
して、アークの熱エネルギーを利用してパッファシリン
ダ内の圧力を上昇させて高い圧力を確保し、駆動力の低
減化を図ったものが提案されている。このタイプのパッ
ファ形ガス遮断器の従来例を図６を参照して具体的に説
明する。なお、図６は遮断動作の途中状態を示してい
る。

【０００４】図に示すように、消弧性ガスを封入した容
器（図示せず）内には操作機構部に連結された操作ロッ
ド１１が設けられている。この操作ロッド１１内には中
空部１８が形成されている。また、操作ロッド１１先端
部には可動アーク接触子１が支持されると共に中空部１
８内に消弧性ガスを取入れるための給気穴１９が形成さ
れている。さらに、操作ロッド１１にはこれを包囲する
ようにしてパッファシリンダ３が固定されている。な
お、パッファシリンダ３の内周面と操作ロッド１１の外
周面とで囲まれた空間によりパッファ室２１が構成され
る。

【０００５】また操作ロッド１１の側面には中空部１８
内からパッファ室２１内へ消弧性ガスを排出するための
排気穴６が設けられている。さらに、操作ロッド１１と
パッファシリンダ３との間にはパッファピストン４が摺
動自在に挿入されている。このパッファピストン４は消
弧性ガスを封入した容器内に対して絶縁物（図示せず）
により支持されている。

【０００６】パッファシリンダ３の先端面には開口部２
０が形成され、この開口部２０の外周部に可動通電接触
子２が配設されている。可動通電接触子２には可動アー
ク接触子１を包囲する絶縁ノズル７が固定されている。
また、可動通電接触子２に対向して固定通電接触子１３
が設けられ、この固定通電接触子１３内には可動アーク
接触子１に対向して固定アーク接触子１２が固定されて
いる。

【０００７】以上のような構成を有するパッファ形ガス
遮断器では次のような遮断動作を行う。すなわち、遮断
動作を開始すると、パッファピストン４がパッファシリ
ンダ３先端側に摺動動作を行い、パッファ室２１内の消
弧性ガスを圧縮する。そのため、遮断動作が進むにつれ
てパッファ室２１内の圧力は上昇していく。また、可動
アーク接触子１および固定アーク接触子１２間ではアー
ク８が発生している。このアーク８が周囲の消弧性ガス
を加熱し、消弧性ガスは熱ガス流となる。熱ガス流は開
口部２０、給気穴１９、中空部１８および排気穴６を通
過してパッファ室２１に入り、パッファ室２１内の圧力
が高まる。このような状態で遮断動作が進むにつれてパ
ッファピストン４の摺動動作が進行し、高圧の消弧性ガ
スが絶縁ノズル７からアーク８に向かって吹き付けら
れ、アーク８が消弧される。

【０００８】以上述べたように、上記パッファ形ガス遮
断器によれば、アーク接触子１，１２間に発生したアー
ク８の熱エネルギーを利用して熱ガス流をパッファ室２
１に送り込み、パッファ室２１内の圧力を上昇させて高
いガス圧を確保することができる。これにより、パッフ
ァ形ガス遮断器における駆動力の低減を図ることができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、変電
所の大規模化に比例して遮断すべき電流は増大する傾向
にある。このような状況下では、パッファ形ガス遮断器
に対して、一層の信頼性と遮断性能が要求されてくる。
そこで従来より、少ない駆動力を効率的に使うことによ
り、高いガス圧と長い吹付け時間を持つパッファ形ガス
遮断器が求められている。

【００１０】本発明は、以上のような状況を鑑み提案さ
れたものであり、その目的は、アークの熱エネルギーに
より加熱された熱ガス流をパッファシリンダ内の圧力上
昇に有効に利用することによって、駆動力の低減化を実
現させつつ、高圧の消弧性ガスを長時間吹付けることが
できるパッファ形ガス遮断器を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、消弧性ガスを封入した容
器内には操作機構部に連結された操作ロッドが設けら
れ、前記操作ロッド内には中空部が形成され、前記操作
ロッドの先端部には可動アーク接触子が支持されると共
に前記中空部内に前記消弧性ガスを取入れるための給気
穴が形成され、前記操作ロッドにはこれを包囲するパッ
ファシリンダが固定され、さらに前記操作ロッドの側面
には前記中空部内から前記パッファシリンダ内へ前記消
弧性ガスを排出するための排気穴が設けられ、前記操作
ロッドと前記パッファシリンダとの間にはパッファピス
トンが摺動自在に挿入され、前記パッファシリンダの先
端面には開口部が形成され、前記開口部の外周部には可
動通電接触子が配設され、前記可動通電接触子には前記
可動アーク接触子を包囲する絶縁ノズルが固定され、前
記可動通電接触子に対向して固定通電接触子が設けら
れ、前記固定通電接触子には前記可動アーク接触子に対
向して固定アーク接触子が固定されるパッファ形ガス遮
断器において、前記パッファシリンダ内には前記パッフ
ァシリンダ内を先端側と基端側とに２分割する区切り部
材が設けられ、前記区切り部材によって区切られる前記
パッファシリンダ内の空間のうち、基端側の空間は前記
パッファピストンの先端面を含む圧縮室から構成され、
先端側の空間は前記前記パッファシリンダ先端面の開口
部を含む蓄圧室から構成され、前記区切り部材には前記
圧縮室および前記蓄圧室を連通させる連通穴が設けら
れ、前記パッファピストンが前記パッファシリンダの先
端方向へ摺動動作を開始する遮断動作初期では、前記パ
ッファピストンの先端面は前記排気穴よりも前記パッフ
ァシリンダの基端側に位置され、前記パッファピストン
による前記パッファシリンダの先端方向への摺動動作が
後半となる遮断動作後期では、前記パッファピストンの
先端面は前記排気穴よりも前記パッファシリンダの先端
側に位置されることを特徴とする。

【００１２】請求項２記載の発明は、前記パッファピス
トンの先端面には、第２のパッファピストンが取付けら
れ、この第２のパッファピストンは前記操作ロッドと前
記パッファシリンダとの間に摺動自在に挿入されてお
り、さらに前記第２のパッファピストンの先端面に前記
区切り部材が設けられることを特徴とする。

【００１３】請求項３記載の発明は、前記パッファシリ
ンダ内には前記操作ロッドを包囲するようにして円筒部
材が固定され、この円筒部材の先端付近に前記区切り部
材が設けられ、前記パッファピストンは前記円筒部材の
内周部に配置されることを特徴とする。

【００１４】請求項４記載の発明は、前記操作ロッドの
内周面および外周面、前記可動アーク接触子の外周面、
前記蓄圧室および圧縮室の内面のうち、少なくとも一箇
所には、高温時に表面が蒸発する蒸発部材が形成される
ことを特徴とする。

【００１５】

【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。すなわち、請求項１記載の発明において、
遮断動作を開始すると、パッファピストンがパッファシ
リンダ先端側に摺動動作を行い、圧縮室内の消弧性ガス
を圧縮する。そのため、遮断動作が進むにつれて圧縮室
内の圧力が徐々に高まる。そして圧縮室内の圧力上昇と
共に、圧縮室内の消弧性ガスは、区切り部材の連通穴を
通って蓄圧室内に入る。このとき、可動アーク接触子お
よび固定アーク接触子間ではアークが発生しており、ア
ークが周囲の消弧性ガスを加熱して消弧性ガスが熱ガス
流となる。この熱ガス流は開口部を通過して蓄圧室に入
る。また、遮断動作初期では、パッファピストンの先端
面が排気穴よりもパッファシリンダの基端側に位置して
いる。したがって、前記熱ガス流は給気穴から操作ロッ
ドの中空部を通って排気穴から圧縮室に入る。このよう
にして内部に入った熱ガス流の作用により蓄圧室および
圧縮室の圧力が高まる。

【００１６】遮断動作が進み、その動作が後期に至る
と、パッファピストンの先端面は排気穴よりもパッファ
シリンダの先端側に位置する。そのため、前記熱ガス流
は給気穴から操作ロッドの中空部を通って排気穴からパ
ッファピストン先端面の背後に抜けていき、圧縮室内に
入ることはない。つまり、遮断動作後期では、圧縮室に
対する熱ガス流の供給がなく、圧縮室から蓄圧室側へ消
弧性ガスを供給する一方となる。したがって、圧縮室内
の圧力は必要以上に上昇することはなく、パッファピス
トンを駆動させるエネルギーは少なくて済む。

【００１７】そして遮断動作の進行に伴い、蓄圧室内の
圧力は圧縮室側からの消弧性ガスの供給とアーク接触子
側からの熱ガス流の供給とによって高まっていく。最終
的に、この蓄圧室内の高圧の消弧性ガスが絶縁ノズルか
らアークに吹き付けられて消弧にいたる。なお、本発明
では、パッファピストンによる圧縮室の圧縮が完了した
後も蓄圧室に高圧の消弧性ガスが残っている。そのた
め、アークへのガス吹付け時間は長く続くことになる。

【００１８】請求項２記載の発明においては、遮断動作
の初期段階から第２のパッファピストンが蓄圧室内の消
弧性ガスを圧縮するため、蓄圧室内の圧力を一層高める
ことができ、より高圧の消弧性ガスをアークに吹き付け
ることができる。

【００１９】また請求項３記載の発明では、円筒部材の
内部を圧縮室とすることができるので、円筒部材の大き
さを変えるだけで圧縮室の体積を容易に調整することが
可能である。

【００２０】さらに請求項４記載の発明においては、遮
断動作時、アークの熱によって蒸発部材が蒸発する。こ
の蒸発作用により、蒸発部材付近の消弧性ガスを一層高
圧にすることができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例に関して図面を参照し
て具体的に説明する。なお、下記に示す実施例はいずれ
も、アークの熱エネルギーにより加熱された熱ガス流を
有効に利用するパッファ形ガス遮断器であり、前記図６
に示した従来例の改良例である。そのため、従来例と同
一の部材については同一符号を付し、説明は省略する。

【００２２】（１）第１実施例の構成 図１〜図３を用いて、請求項１記載の発明を含む第１実
施例について具体的に説明する。なお、図１は遮断動作
の初期状態、図２は遮断動作の後期状態、図３は投入状
態を示している。

【００２３】図に示すように、パッファシリンダ３内に
はパッファシリンダ３内を先端側と基端側とに２分割す
る区切り板１４が固定されている。この区切り板１４に
よって区切られるパッファシリンダ３内の空間のうち、
基端側の空間はパッファピストン４先端面を含む圧縮室
１０から構成され、先端側の空間はパッファシリンダ先
端面４の開口部２０を含む蓄圧室９から構成される。

【００２４】また、区切り板１４には圧縮室１０および
蓄圧室９を連通させる連通穴５が設けられている。さら
にパッファピストン４の先端面と操作ロッド１１側面の
排気穴６との位置関係は次のように設定されている。す
なわちパッファピストン４がパッファシリンダ３の先端
方向へ摺動動作を開始する遮断動作初期では、パッファ
ピストン４の先端面は排気穴６よりもパッファシリンダ
３の基端側に位置され、パッファピストン４によるパッ
ファシリンダ３の先端方向への摺動動作が後半となる遮
断動作後期では、パッファピストン４の先端面は排気穴
６よりもパッファシリンダ３の先端側に位置されてい
る。

【００２５】（２）第１実施例の作用効果 以上のような構成を有する第１実施例の作用は次の通り
である。まず遮断動作を開始すると、パッファピストン
４がパッファシリンダ３先端側に摺動動作を行い、圧縮
室１０を縮小させて、内部の消弧性ガスを圧縮する。そ
のため、遮断動作が進むにつれて圧縮室１０内の圧力が
徐々に高まる。圧縮室１０内の圧力が上昇していくと、
圧縮室１０内の消弧性ガスは、区切り板１４の連通穴５
を通って蓄圧室９内に入る。このとき、可動アーク接触
子１および固定アーク接触子１２間ではアークが発生し
ており、アークが周囲の消弧性ガスを加熱して消弧性ガ
スが熱ガス流となる。この熱ガス流は開口部２０を通っ
て蓄圧室９に入る。また、遮断動作初期では、パッファ
ピストン４先端面が排気穴６よりもパッファシリンダ３
基端側に位置している。そのため、アークによる熱ガス
流は給気穴１９から操作ロッド１１の中空部１８を通っ
て排気穴６から圧縮室１０に入る。このようにして蓄圧
室９および圧縮室１０内に入った熱ガス流の作用により
蓄圧室９および圧縮室１０の圧力が上昇する。

【００２６】さらに遮断動作が後期に至ると、パッファ
ピストン４先端面は排気穴６よりもパッファシリンダ３
先端側に位置するため、前記熱ガス流は給気穴１９から
操作ロッド１１の中空部１８を通って排気穴６からパッ
ファピストン４先端面の背後に抜けていき、圧縮室１０
内に入ることはない。つまり、遮断動作後期では、圧縮
室１０に対する熱ガス流の供給がなく、圧縮室１０から
蓄圧室９側への消弧性ガスの流出のみとなる。したがっ
て、圧縮室１０内の圧力は必要以上に上昇することはな
く、パッファピストン４を駆動させるエネルギーは少な
くて済む。

【００２７】そして遮断動作の進行に伴い、圧縮室１０
側からの消弧性ガスの供給とアーク８側からの熱ガス流
の供給とによって蓄圧室９内の圧力が高まっていき、最
終的に、この蓄圧室９内の高圧の消弧性ガスが絶縁ノズ
ル７からアーク８に吹き付けられて消弧にいたる。

【００２８】以上のような第１実施例によれば、アーク
８によって生じた熱ガス流をパッファシリンダ内にて有
効に利用することによって、少ないエネルギーでパッフ
ァピストン４を駆動させることができ、パッファ形ガス
遮断器における駆動力の低減を図ることができる。ま
た、パッファピストン４による圧縮室１０の圧縮が完了
した後も蓄圧室９に高圧の消弧性ガスが残っているた
め、アーク８へのガス吹付け時間は長く続くことにな
る。

【００２９】（３）第２実施例の構成 図４を用いて、請求項２記載の発明を含む第２実施例に
ついて具体的に説明する。なお、図４は遮断動作の初期
状態を示している。

【００３０】第２実施例は、第１のパッファピストン１
６および第２のパッファピストン１５という２つのパッ
ファピストンを持つことが構成上の特徴である。但し、
第１のパッファピストン１６は前記パッファピストン４
と同様の構成である。一方、第２のパッファピストン１
５は、第１のパッファピストン１６先端面に取付けられ
ており、パッファシリンダ３の先端側に延びて構成され
ている。また第１のパッファピストン１６および第２の
パッファピストン１５は、操作ロッド１１とパッファシ
リンダ３との間に摺動自在に挿入されている。さらに第
２のパッファピストン１５の先端面はパッファシリンダ
３を２分割する区切り板としての働きを有している。そ
のため、第２のパッファピストン１５の先端面には連通
穴５が設けられている。

【００３１】（４）第２実施例の作用効果 以上のような構成を持つ第２実施例は、上記第１実施例
の作用効果に加えて、次のような作用効果を有する。す
なわち、遮断動作初期の段階から第２のパッファピスト
ン１５が蓄圧室９内の消弧性ガスを圧縮するため、蓄圧
室９内の圧力を一層高めることができる。その結果、極
めて高圧の消弧性ガスをアークに吹き付けることが可能
となる。

【００３２】（５）第３実施例の構成 図５を用いて、請求項３記載の発明を含む第３実施例に
ついて具体的に説明する。なお、図５は遮断動作の初期
状態を示している。

【００３３】図に示すように、パッファシリンダ３内に
は操作ロッド１１を包囲するようにして区切り円筒部材
１７が固定されている。区切り円筒部材１７は先端面が
塞がれた円筒形の部材から構成されており、その内周部
にパッファピストン４が摺動自在に配置されている。す
なわち、区切り円筒部材１７の内部が圧縮室１０とな
り、区切り円筒部材１７とパッファシリンダ３との間が
先端面は蓄圧室９となる。また、区切り円筒部材１７先
端面近傍の側面部には連通穴５が形成されている。

【００３４】（６）第３実施例の作用効果 以上のような構成を有する第３実施例においては、区切
り円筒部材１７内を圧縮室１０とすることができる。そ
のため、この区切り円筒部材１７の大きさを変えるだけ
で、圧縮室１０の体積が容易に調整可能であるという利
点がある。

【００３５】（７）他の実施例 なお、本発明のパッファ形ガス遮断器は、上記の実施例
に限定されるものではなく、請求項４記載の発明を含む
実施例として次のようなものがある。すなわち、操作ロ
ッド１１の内周面および外周面、可動アーク接触子１の
外周面、蓄圧室９および圧縮室１０の内面のうち、少な
くとも一箇所に、ＰＴＦＥ等の高温時に表面が蒸発する
部材を用いる。このような実施例によれば、アークの熱
によってＰＴＦＥが蒸発する作用により、蓄圧室９また
は圧縮室１０、あるいは蓄圧室９および圧縮室１０内の
圧力を一層高めることができる。

【００３６】また、各構成部材や構成部材同士の取付手
段の形状や位置および大きさなどは適宜変更可能であ
り、たとえば、上記第３実施例の変形例として区切り円
筒部材１７の先端面上に連通穴５を形成しても良い。ま
た、連通穴は区切り部材に複数設けても良い。なお、連
通穴の総面積はパッファシリンダに面する区切り部材の
総面積の６０％以下が好適である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパッファ
形ガス遮断器によれば、アークの熱エネルギーにより加
熱された熱ガス流を有効に利用してパッファシリンダ内
の圧力を上昇させることができ、駆動力の低減化を実現
させつつ、高圧の消弧性ガスを長時間吹付けることがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の遮断動作における初期状
態を示す側面断面図。

【図２】第１実施例の遮断動作における後期状態を示す
側面断面図。

【図３】第１実施例の投入状態を示す側面断面図。

【図４】本発明の第２実施例の遮断動作における初期状
態を示す側面断面図。

【図５】本発明の第３実施例の遮断動作における初期状
態を示す側面断面図。

【図６】従来のパッファ形ガス遮断器の遮断動作におけ
る初期状態を示す側面断面図。

【符号の説明】

１…可動アーク接触子 ２…可動通電接触子 ３…パッファシリンダ ４…パッファピストン ５…連通穴 ６…排気穴 ７…絶縁ノズル ８…アーク ９…蓄圧室 １０…圧縮室 １１…操作ロッド １２…固定アーク接触子 １３…固定通電接触子 １４…区切り板 １５…第２のパッファピストン １６…第１のパッファピストン １７…区切り円筒部材 １８…中空部 １９…給気穴 ２０…開口部 ２１…パッファ室

───────────────────────────────────────────────────── 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消弧性ガスを封入した容器内には操作機
   構部に連結された操作ロッドが設けられ、前記操作ロッ
   ド内には中空部が形成され、前記操作ロッドの先端部に
   は可動アーク接触子が支持されると共に前記中空部内に
   前記消弧性ガスを取入れるための給気穴が形成され、前
   記操作ロッドにはこれを包囲するパッファシリンダが固
   定され、さらに前記操作ロッドの側面には前記中空部内
   から前記パッファシリンダ内へ前記消弧性ガスを排出す
   るための排気穴が設けられ、前記操作ロッドと前記パッ
   ファシリンダとの間にはパッファピストンが摺動自在に
   挿入され、 前記パッファシリンダの先端面には開口部が形成され、
   前記開口部の外周部には可動通電接触子が配設され、前
   記可動通電接触子には前記可動アーク接触子を包囲する
   絶縁ノズルが固定され、前記可動通電接触子に対向して
   固定通電接触子が設けられ、前記固定通電接触子には前
   記可動アーク接触子に対向して固定アーク接触子が固定
   されるパッファ形ガス遮断器において、 前記パッファシリンダ内には前記パッファシリンダ内を
   先端側と基端側とに２分割する区切り部材が設けられ、 前記区切り部材によって区切られる前記パッファシリン
   ダ内の空間のうち、基端側の空間は前記パッファピスト
   ンの先端面を含む圧縮室から構成され、先端側の空間は
   前記パッファシリンダ先端面の開口部を含む蓄圧室から
   構成され、 前記区切り部材には前記圧縮室および前記蓄圧室を連通
   させる連通穴が設けられ、 前記パッファピストンが前記パッファシリンダの先端方
   向へ摺動動作を開始する遮断動作初期では、前記パッフ
   ァピストンの先端面は前記排気穴よりも前記パッファシ
   リンダの基端側に位置され、前記パッファピストンによ
   る前記パッファシリンダの先端方向への摺動動作が後半
   となる遮断動作後期では、前記パッファピストンの先端
   面は前記排気穴よりも前記パッファシリンダの先端側に
   位置されることを特徴とするパッファ形ガス遮断器。
2. 【請求項２】 前記パッファピストンの先端面には、第
   ２のパッファピストンが取付けられ、 この第２のパッファピストンは前記操作ロッドと前記パ
   ッファシリンダとの間に摺動自在に挿入されており、 さらに前記第２のパッファピストンの先端面に前記区切
   り部材が設けられることを特徴とする請求項１記載のパ
   ッファ形ガス遮断器。
3. 【請求項３】 前記パッファシリンダ内には前記操作ロ
   ッドを包囲するようにして円筒部材が固定され、 この円筒部材の先端付近に前記区切り部材が設けられ、 前記パッファピストンは前記円筒部材の内周部に配置さ
   れることを特徴とする請求項１または２記載のパッファ
   形ガス遮断器。
4. 【請求項４】 前記操作ロッドの内周面および外周面、
   前記可動アーク接触子の外周面、前記蓄圧室および圧縮
   室の内面のうち、少なくとも一箇所には、高温時に表面
   が蒸発する蒸発部材が形成されることを特徴とする請求
   項１、２または３記載のパッファ形ガス遮断器。