JPH0855547A - ガス遮断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消弧性ガスのアークへの十分な吹き付け圧を
確保して大電流遮断性能を維持するとともに、接触子を
投入する際の衝撃を小さくしたガス遮断装置を提供す
る。 【構成】 操作ロッド１８に絶縁ノズル１５を設ける。
可動接触子部Ａの操作ロッド１８にパッファシリンダ１
４を形成する。バネ１９ｂによって可動接触子１２を対
向接触子Ｂ側に付勢する。可動接触子１２の対向接触子
１１との接触面の中心部に窪みを形成する。操作ロッド
１８の内径部に可動接触子１２に接続されたピストン１
３ｂを設ける。対向接触子部Ｂの対向接触子１１をバネ
１９ｂによって可動接触子部Ａ側に付勢する。対向接触
子１１に接続されたピストン１３ｃを摺動ケース５０内
に設ける。バネ１９ａの力をバネ１９ｂの力に比べて十
分に小さく設定する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送電系統において電流
の遮断及び投入を行うガス遮断装置に係り、特に、消弧
性ガスにより遮断時及び投入時に発生するアークを消弧
するパッファ形のガス遮断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電力需要は、今後も依然として増加する
傾向にあり、これに伴い送電系統の高電圧化が進んでい
る。高電圧の送電系統においては、優れた消弧能力を有
するガス遮断装置が用いられている。ガス遮断装置の多
くは、投入及び遮断直後に発生する急峻な過電圧を緩和
させるため、主遮断部と並列に接続された抵抗遮断部を
有している。この抵抗付きのガス遮断装置は、遮断の際
には、まず主遮断部のみを開極して抵抗に電流を流し、
遅れて抵抗遮断部を開極することによりサージ電圧を抑
制する。また、投入時には、抵抗遮断部を先に投入して
抵抗に電流を流し、遅れて主遮断部を投入することによ
りサージ電圧を抑制する。

【０００３】このような抵抗付きのガス遮断装置におけ
る抵抗遮断部の一例を、図面に従って以下に説明する。
なお、本例のガス遮断装置は、一対の摺動接触子を有す
るパッファ式遮断装置である。すなわち、図８に示すよ
うに、消弧性ガスを封入したパッファシリンダ２４の一
端に開口部が形成され、この開口部に絶縁ノズル２５が
設けられ、絶縁ノズル２５の内径には絞り部が形成され
ている。パッファシリンダ２４の内部には、その軸方向
に操作ロッド２８が設けられている。操作ロッド２８
は、駆動装置（図示せず）によって、軸方向に移動可能
に設けられている。操作ロッド２８における絶縁ノズル
２５側の端部には、可動接触子２１が設けられている。

【０００４】一方、パッファシリンダ２４の外部には、
可動接触子２１と対向する位置に配置された対向接触子
２２が設けられている。対向接触子２２の先端部は、絶
縁ノズル２５の絞り部に挿通可能に設けられ、操作ロッ
ド２８の移動により接近する可動接触子２１の先端部に
挿入可能に形成されている。

【０００５】以上のような構成を有するガス遮断装置で
は、投入状態において対向接触子２２の先端部が可動接
触子２１の先端部内に挿入される。このため、接触子２
１、２２間の電界分布を平等化することには限度があ
る。従って、絶縁回復の速度及び大きさが十分でなく、
電流遮断能力を確保することが困難となる。これに対処
するために、図９に示すように、対向接触子３２及び可
動接触子３１が、互いに突き合わせ状態で接触するよう
に構成されたガス遮断装置が提案されている。このガス
遮断装置は、バネ３９で可動接触子方向に付勢される浮
動ピストン状の対向接触子３２が設けられ、この可動接
触子３１が、開極動作時に対向接触子３２と同方向に移
動する構成となっている。可動接触子３１及び対向接触
子３２もその先端部が大きな極率を有する球形状に形成
されている。

【０００６】そして、開極時には、対向接触子３２の先
端部は可動接触子方向に突き出ていて、その端部はケー
ス端４０に系合する位置で停止している。従って、投入
動作時に、可動接触子３１が主遮断部と同時に動作を開
始した場合、可動接触子３１と対向接触子３２とは主遮
断部より早く接触する。そして、可動接触子３１に押さ
れた対向接触子３２はバネ３９に抗して後退する。

【０００７】このような構成にすれば、可動接触子３１
及び対向接触子３２の先端部が大きな極率を有する球形
状に形成されているので、可動接触子３１と対向接触子
３２との間の電界分布の平等化を進めることが可能であ
る。そして、接触子間の絶縁回復の速度及び大きさを向
上させることができる。

【０００８】かかる構成のガス遮断装置においては、開
極動作時にバネ３９の力によって可動接触子３１と対向
接触子３２とが接触したまま移動するので、その移動す
る間だけ主遮断部よりも開極を遅らせることができる。
しかし、バネ３９の付勢力には限界があるため、対向接
触子３２の加速度は可動接触子３１の加速度に比べ非常
に小さくなる。そのため、開極動作の開始直後に可動接
触子３１と対向接触子３２が開離してしまい、主遮断部
に対する開極の遅れを確保することが困難となる場合が
生ずる。

【０００９】また、開極直後には、両接触子の開離距離
を十分に大きくして、遮断直後に印加される高い電圧に
対しての絶縁性能を十分確保できることが望ましい。し
かし、可動接触子３１の速度は開極動作の開始後、徐々
に大きくなるので、開極直後にはまだ両接触子の間は近
接していて、遮断性能が低い。

【００１０】これに対処するため、図１０に示すような
ガス遮断装置が提案されている。このガス遮断装置にお
いては、可動接触子４１は駆動装置に直結された操作ロ
ッド４８等とは別に移動可能に設けられていて、投入時
にはバネ４９ｂによって対向接触子４２の方向に付勢さ
れている。そして、開極動作時には、操作ロッド４８等
が動いても、可動接触子４１はバネ４９ｂの作用により
初期の位置に取り残される。従って、主遮断部に対する
開極動作の遅れを確保できる。そして、操作ロッド４８
等の速度が十分大きくなった後、対向接触子４２と可動
接触子４１とが開極し、その直後からは可動接触子４１
は操作ロッド４８等とともに動くように設定されてい
る。従って、この方式では、主遮断部よりも開極タイミ
ングを遅らせることができるとともに、開極直後に両接
触子間を十分に引き離すことができる。このため、遮断
後印加される高い電圧に対して、絶縁回復に必要十分な
大きな開極距離を得ることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような、突き合わせ型の接触子構造を有するガス遮断装
置では、可動接触子４１の先端部を包囲するように配置
された絶縁ノズル４５と可動接触子４１表面とにより、
消弧性ガスのガス流路が形成され、その先端部分の吹き
出し口からアーク４７に消弧性ガスを吹き付けることに
なる。従って、必要パッファ圧を確保するためには、ガ
ス流路の最小断面積を小さくすることが望ましい。たと
えば、図８のガス遮断装置では、投入状態において対向
接触子２２の先端部が可動接触子２１の先端部内に挿入
される構成なので、絶縁ノズル２５の内径の絞り部分が
ガス流路の最小断面積となる。そして、絶縁ノズル２５
の最小断面積部分に対応した接触子の中心部に、アーク
が発生するため、最も運動エネルギーの大きいガス流を
吹き付けることが可能となる。

【００１２】一方、図９、図１０のガス遮断装置では、
対向接触子３２及び可動接触子３１が互いに突き合わせ
状態で接触するように構成されているので、絶縁ノズル
２５の穴の口径が大きくなり、ガス流路の最小断面積部
分は可動接触子３１の円周近傍になる。すると、接触子
の中心部に発生するアークと、最小断面積部分との距離
が離れているので、最小断面積部分で加速されたガス流
がアークに到達するまでに減速されてしまい、十分な大
電流遮断性能が得られない。従って、突き合わせ型の接
触子を有するガス遮断装置では、必要パッファ圧を確保
しにくく、これに対処するためパッファシリンダ２４を
大型化する必要があった。

【００１３】また、図６、図７のガス遮断装置では、投
入時において、可動接触子と対向接触子とを接触させる
ときの衝撃が１点に集中することになるため、材料の機
械的変形が大きいという問題点もあった。

【００１４】さらに、対向接触子のバネの力が強いと、
対向接触子と可動接触子とが開極した直後に、対向接触
子が可動接触子にすばやく追従することになるため、両
接触子間を十分に引き離すことができなくなる場合があ
る。かかる場合には、遮断後印加される高い電圧に対し
て、絶縁回復に必要十分な大きな開極距離を得ることが
できない。

【００１５】本発明は、上記の従来技術における課題を
解決するためになされたものであり、その目的は、消弧
性ガスのアークへの十分な吹き付け圧を確保して大電流
遮断性能を維持するとともに、投入する際の接触子間の
衝撃を小さくしたガス遮断装置を提供することである。

【００１６】第２の目的は、さらに強い消弧性ガスのア
ークへの吹き付け圧を確保することができるガス遮断装
置を提供することである。

【００１７】第３の目的は、開離直後の接触子間の距離
を十分引き離すことができるガス遮断装置を提供するこ
とである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、消弧性ガスを充填した接地
容器と、前記接地容器内に移動可能に設けられた可動接
触子と、前記可動接触子に接離可能に設けられた対向接
触子と、前記可動接触子と前記対向接触子との開離動作
に連動して消弧性ガスを圧縮するパッファ装置と、前記
パッファ装置からの消弧性ガスを、前記可動接触子及び
前記対向接触子の接触面における円周近傍まで導く絶縁
性ノズルとを有するガス遮断装置において、前記可動接
触子における前記対向接触子との接触面又は前記対向接
触子における前記可動接触子との接触面が、中心部付近
が窪んだ球面状に形成されていることを特徴とする。

【００１９】請求項２記載の発明は、消弧性ガスを充填
した接地容器と、前記接地容器内に移動可能に設けられ
た可動接触子と、前記可動接触子に接離可能に設けられ
た対向接触子と、前記可動接触子と対向接触子との開離
動作に連動して消弧性ガスを圧縮するパッファ装置と、
前記接地容器に設けられ、前記パッファ装置からの消弧
性ガスを、前記可動接触子及び前記対向接触子の接触面
における円周近傍にまで導く絶縁性ノズルとを有するガ
ス遮断装置において、前記可動接触子及び前記対向接触
子における互いの接触面が、中心部付近が窪んだ球面状
に形成されていることを特徴とする。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載のガス遮断装置において、前記対向接触子をス
ライド移動可能に支持する摺動支持部を設け、前記摺動
支持部に、前記対向接触子を前記可動接触子側に付勢す
る付勢手段を設け、前記可動接触子及び前記対向接触子
の開離時における前記可動接触子の移動速度よりも、前
記対向接触子のスライド移動が遅くなる程度に、前記付
勢手段の付勢力を弱く設定したことを特徴とする。

【００２１】

【作用】以上のような構成を有する本実施例の作用は以
下の通りである。すなわち、請求項１記載の発明では、
可動接触子または対向接触子の接触面が、中心部付近が
窪んだ球面状に形成されているので、当該接触面は円周
部分が隆起した形状となっている。従って、両接触子の
開離時に発生するアークは、一方の接触子における接触
面の中心と、他方の接触子における接触面の周囲の隆起
部分との間に生じる。従って、アークが両接触子の接触
面の中心間に発生する場合よりも、絶縁性ノズルに近い
位置に発生するので、パッファ装置からの消弧性ガス
を、その圧力が減退する前にアークに対して吹き付ける
ことができる。

【００２２】請求項２記載の発明では、前記可動接触子
及び前記対向接触子における互いの接触端部が、中心部
付近が窪んだ球面状に形成されているので、アークは両
接触子の周囲間に生じる。従って、アークがより一層絶
縁性ノズルに近い位置に発生するので、パッファ装置か
らの消弧性ガスを、その圧力が減退する前に、アークに
対して吹き付けることができる。

【００２３】請求項３記載の発明では、開離時における
前記可動接触子の移動速度よりも、前記可動接触子の移
動速度が遅くなる。このため、開極時における可動接触
子の移動に、対向接触子がすばやく追従することはな
い。従って、開極直後においても、両接触子間の距離を
十分に開くことができる。

【００２４】

【実施例】

（１）実施例の構成 請求項１、請求項２および請求項３記載の発明に対応す
る一実施例を図面に従って以下に説明する。なお、請求
項３記載の摺動支持部は摺動ケースとする。また、Ａは
可動接触子が設けられた可動接触子部、Ｂは対向接触子
が設けられた対向接触子部である。図１は遮断部の投入
状態、図２及び図３は開極動作中の状態、図４は開極状
態である。

【００２５】図１に示すように、可動接触子部Ａにおけ
る操作ロッド１８には、消弧性ガスを封入可能なパッフ
ァシリンダ１４が形成されている。パッファシリンダ１
４には、駆動装置に連結されたピストン１３ａが設けら
れている。パッファシリンダ１４における対向接触子部
Ｂ側の端面にはバネ１９ｂが設けられ、このバネ１９ｂ
によって可動接触子１２が対向接触子１１と接触する方
向に付勢されている。また、可動接触子１２における対
向接触子１１との接触面には、その中心部に窪みが形成
されている。

【００２６】操作ロッド１８の対向接触子Ｂ側に設けら
れた絶縁ノズル１５は、可動接触子１２とともにスライ
ド移動可能に構成されている。また、可動接触子１２の
軸部の端部（対向接触子Ｂと反対側）には、ピストン１
３ｂが設けられ、このピストン１３ｂは操作ロッド１８
の内径部をＬ1 だけ摺動可能に設けられている。さら
に、ピストン１３ｂの外径部には、通電用の接触子が装
着されている。

【００２７】また、対向接触子部Ｂの対向接触子１１は
移動可能に設けられ、バネ１９ｂによって可動接触子部
Ａ側に付勢されている。対向接触子１１の軸部の端部
（可動接触子部Ａと反対側）には、ピストン１３ｃが設
けられている。ピストン１３ｃは摺動ケース５０内をＬ
2 だけ摺動可能に設けられている。さらに、本実施例で
は、対向接触子部Ｂのバネ１９ａの力は、可動接触子部
Ａのバネ１９ｂの力に比べて十分に小さく設定されてい
る。

【００２８】（２）実施例の作用 以上のような構成を有する本実施例の作用は以下の通り
である。まず、図１に示す投入状態では、可動接触子１
２のピストン１３ｂは、操作ロッド１８内径部の端部
（対向接触子部Ｂと反対側）にある。また、対向接触子
１１のピストン１３ｃは、摺動ケース５０内における端
部（可動接触子部Ａと反対側）にある。つぎに、駆動装
置を作動させると、駆動装置に直結した操作ロッド１８
やパッファシリンダ１４が図中右方向（対向接触子部Ｂ
と反対側）に動き始め、開極動作が始まる。その時、可
動接触子１２はバネ１９ｂの作用によって、閉極状態で
の停止位置に保たれ、図２に示すように、操作ロッド１
８の内径部の端部（対向接触子部Ｂ側の端部）が可動接
触子１２のピストン１３ｂに接する位置になる。

【００２９】その後、図３、図４に示すように、可動接
触子１２は操作ロッド１８等、駆動装置直結部と一緒に
動き始め、対向接触子１１と開離する。これにより、安
定した開極タイミングの遅れ作用が得られ、両接触子の
開離直後に十分な開極速度が得られる。さらに、可動接
触子部Ａの移動と同時に、対向接触子部Ｂにおける対向
接触子１１が、バネ１９ａの作用で可動接触子１２側に
迫り出てくる。このとき、パッファシリンダ１４も同時
に圧縮され、矢印１６に示すように、ガス流が可動接触
子１２に沿って流れ、両接触子間に開極後発生するアー
クに吹き付けられる。

【００３０】アーク１７は可動接触子１２の先端の電界
強度が最大となる位置に発生するため、本実施例におい
ては、アークは対向接触子１１における接触面の中心と
可動接触子１２における接触面の円周近傍との間に発生
する。このアーク発生箇所は、ガス流路最小断面積部と
なるノズル１５先端の吹き出し口近傍でもあるので、ガ
ス流の運動エネルギーをほとんど失わずに有効に消弧性
ガスをアークに吹き付けることができる。

【００３１】なお、本実施例ではバネ１９ａは力を弱く
設定してあるため、図３の状態における対向接触子１１
の移動速度は遅い。従って、駆動装置に直結した操作ロ
ッド１８が停止した後、しばらくしてから対向接触子１
１が停止して、図４に示すような開極状態に至る。この
とき、対向接触子１１と可動接触子１２との距離は十分
な大きさとなり、必要な絶縁性能が確保される。

【００３２】さらに、投入時には駆動装置により操作ロ
ッド１８を対向接触子部Ｂ側に移動させる。すると、可
動接触子１２が対向接触子１１と接触する。このとき、
可動接触子１２の接触面には中心部付近に窪みが設けら
れているので、接触時の衝撃は分散する。そして、図２
に示すように、対向接触子１１がバネ１９ａに抗して移
動するので、ピストン１３ｃが摺動ケース５０の端部
（可動接触子部Ａと反対側）に移動する。さらに、操作
ロッド１８が移動することにより、ピストン１３ｂがバ
ネ１９ｂに抗して操作ロッド１８の内径部の端部（対向
接触子部Ｂと反対側）に移動し、投入が完了する。

【００３３】（３）実施例の効果 以上のような本実施例の効果は以下の通りである。すな
わち、ガス流の運動エネルギーをほとんど失わずに有効
に消弧性ガスをアークに吹き付けることができるので、
大電流遮断性能を向上させることができる。また、パッ
ファシリンダ１４によって発生させるパッファ圧は低く
ても、十分な遮断性能を確保できるので、パッファシリ
ンダ１４の小型化が可能となる。従って、可動接触子部
Ａを軽量化し、開極速度を上昇させることができ、絶縁
回復性能を向上させることが可能となる。

【００３４】また、投入時における対向接触子１１と可
動接触子１２との接触による衝撃は、円周状の接触面に
分散される。従って、衝撃による機械的変形を小さく抑
えることができる。

【００３５】さらに、対向接触子１１の移動速度は、操
作ロッド１８の移動速度に比べて遅いので、開極直後に
両接触子の間隔が十分に開き、遮断後印加される高い電
圧に対して、優れた絶縁回復性能を持つことができる。

【００３６】（４）その他の実施例 なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
接触子表面の曲率や動作機構等は適宜選択可能である。
たとえば、請求項２記載の発明に対応する一実施例とし
て、図５に示すように、可動接触子１２には窪みを設け
ず、対向接触子１１における接触面の中心に窪みを設け
る構成としてもよい。かかる構成にすると、アークが対
向接触子１１の接触面の円周近傍と可動接触子の接触面
の中心との間に発生する。従って、アークが両接触子の
接触面の中心間に発生する場合よりも、ノズル１５先端
の吹き出し口に近い位置に発生することになるので、上
記実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３７】また、請求項３記載の発明に対応する一実
施例として、図６に示すように、可動接触子１２及び対
向接触子１１の双方の接触面の中心に窪みを設ける構成
としてもよい。このような構成にすると、アークが対向
接触子１１の接触面の円周近傍と可動接触子の接触面の
円周近傍との間に発生する。従って、アークが、上記実
施例よりもノズル１５先端の吹き出し口に近い位置に発
生することになるので、さらに大電流遮断性能を向上さ
せることができる。また、両接触子の円周部分が接触す
るので、さらに衝撃が分散され、機械的変形を小さく抑
えることができる。

【００３８】さらに、本発明は、図７に示すように、可
動接触子１２を操作ロッド３８と一体化させた装置（図
９と同種）にも適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、対向接触
子または可動接触子との接触面の中心に窪みを設けると
いう簡単な構成によって、消弧性ガスのアークへの十分
な吹き付け圧を確保して大電流遮断性能を維持するとと
もに、接触子が接触する際の衝撃を小さくしたガス遮断
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス遮断装置の一実施例における投入
状態を示す断面図である。

【図２】図１の開極動作初期状態を示す断面図である。

【図３】図１の開極動作中期状態を示す断面図である。

【図４】図１の開極状態を示す断面図である。

【図５】本発明のガス遮断装置の他の実施例における開
極状態を示す断面図である。

【図６】本発明のガス遮断装置の他の実施例における開
極状態を示す断面図である。

【図７】本発明のガス遮断装置の他の実施例における開
極状態を示す断面図である。

【図８】従来のガス遮断装置の一例における開極動作途
中の状態を示す断面図である。

【図９】従来のガス遮断装置の一例における開極動作途
中の状態を示す断面図である。

【図１０】従来のガス遮断装置の一例における開極動作
途中の状態を示す断面図である。

【符号の説明】

Ａ…可動接触子部 Ｂ…固定接触子部 １１，２１，３１，４１…可動接触子 １２，２２，３２，４２…対向接触子 １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，２３，３３，４３ａ，４３ｂ
…ピストン １４，２４，３４，４４…パッファシリンダ １５，２５，３５，４５…絶縁ノズル １６，２６，３６，４６…ガス流 １７，２７，３７，４７…アーク １８，２８，３８，４８…操作ロッド １９ａ，１９ｂ，３９，４９ａ，４９ｂ…バネ ４０…ケース端 ５０…摺動ケース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西脇 進 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 鈴木 克巳 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消弧性ガスを充填した接地容器と、前記
   接地容器内に移動可能に設けられた可動接触子と、前記
   可動接触子に接離可能に設けられた対向接触子と、前記
   可動接触子と前記対向接触子との開離動作に連動して消
   弧性ガスを圧縮するパッファ装置と、前記パッファ装置
   からの消弧性ガスを、前記可動接触子及び前記対向接触
   子の接触面における円周近傍まで導く絶縁性ノズルとを
   有するガス遮断装置において、 前記可動接触子における前記対向接触子との接触面又は
   前記対向接触子における前記可動接触子との接触面が、
   中心部付近が窪んだ球面状に形成されていることを特徴
   とするガス遮断装置。
2. 【請求項２】 消弧性ガスを充填した接地容器と、前記
   接地容器内に移動可能に設けられた可動接触子と、前記
   可動接触子に接離可能に設けられた対向接触子と、前記
   可動接触子と対向接触子との開離動作に連動して消弧性
   ガスを圧縮するパッファ装置と、前記接地容器に設けら
   れ、前記パッファ装置からの消弧性ガスを、前記可動接
   触子及び前記対向接触子の接触面における円周近傍にま
   で導く絶縁性ノズルとを有するガス遮断装置において、 前記可動接触子及び前記対向接触子における互いの接触
   面が、中心部付近が窪んだ球面状に形成されていること
   を特徴とするガス遮断装置。
3. 【請求項３】 前記対向接触子をスライド移動可能に支
   持する摺動支持部を設け、 前記摺動支持部に、前記対向接触子を前記可動接触子側
   に付勢する付勢手段を設け、 前記可動接触子及び前記対向接触子の開離時における前
   記可動接触子の移動速度よりも、前記対向接触子のスラ
   イド移動が遅くなる程度に、前記付勢手段の付勢力を弱
   く設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載
   のガス遮断装置。