JPH10106408A - ガス開閉器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】楔状ガス空間が生じず、したがって、絶縁強度
を確保する上で寸法を縮小して製品の小型化、価格低減
に寄与することのできる静電シールドの構成を提供す
る。 【解決手段】固定部１とこの固定部１のリング状の固定
コンタクト１２に挿入、接触可能に設けられた可動コン
タクト２とを備え、固定コンタクト１２を覆って絶縁材
からなる絶縁ノズル１４が設けられてこの絶縁ノズル１
４の内部が消弧室１７を形成するとともに、可動コンタ
クト２が挿入される側が絞られて突出部１４１が形成さ
れこの突出部１４１に囲まれた可動コンタクト２が貫通
するノズル穴１４３を形成し、突出部１４１を含む絶縁
ノズル１４の内面形状を静電シールドに適した形状にす
るとともに、この面に金属メッキして静電シールド１５
を形成して、従来の静電シールドと絶縁ノズルとの間に
生じるような楔状のガス空間が生じないようにしてあ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＳＦ₆ ガスが充
填されたガス絶縁開閉装置に用いられる断路器や接地開
閉器などの、遮断器に比べればはるかに小さな電流の遮
断性能が要求されるガス開閉器に関する。

【従来の技術】ガス開閉器は遮断器と異なり要求される
遮断容量が例えば数千ボルト、数百アンペアである。図
３は従来のガス開閉器の断面図であり、主に固定部を図
示してある。この図において、ガス開閉器の固定部１Ａ
は、台座１１、これに取付けられた固定コンタクト１
２、この固定コンタクト１２を覆うように設けられた静
電シールド１５Ａ、及び更にその外側に設けられた絶縁
ノズル１４Ａからなっていて、それぞれは同軸配置にな
っている。ただ、固定コンタクト１２は周方向に重ねら
れた図の断面を持つ多数のセグメントからなっていて、
それらがばね１２１で束ねられて一体になったものであ
る。このリング状をした固定コンタクト１２の内穴を貫
通して可動コンタクト２が挿入されている。この図では
固定コンタクト１２と可動コンタクト２とが接触状態に
あって開閉器として「閉」の状態となっている。可動コ
ンタクト２は同軸配置の固定部１Ａの軸中心を共有する
丸棒状をしており、その先端部に消弧穴２１が設けられ
ている。消弧穴２１は可動コンタクト２の中心軸に一致
して設けられた軸方向消弧穴２２とこの消弧穴２１の反
先端部で連通している半径方向消弧穴２３とからなって
いる。この消弧穴２１の機能については後述する。静電
シールド１５Ａは可動コンタクト２が図の下方に矢印で
示す駆動方向２０の方向に駆動されて下の方に移動した
「開」の状態のときに、固定コンタクト１２の接地電極
又は可動コンタクト２との間の絶縁強度を確保するため
に電界の集中を緩和するために設けられているものであ
る。絶縁ノズル１４Ａは名称の通り耐熱性、耐アーク性
の優れた例えばフッ化樹脂などの絶縁物からなってい
て、その内側空間が消弧室１７を形成している。この図
では可動コンタクト２が消弧室１７の多くの空間を占め
ている状態になっている。台座１１には図の上の方に凹
部１６が形成されており、この凹部１６は消弧室１７の
一部を形成している。絶縁ノズル１４Ａには内径側に突
出する第１と第２の突出部１４１，１４２が設けられて
いて、それぞれの突出部１４１，１４２に構成される第
１と第２のノズル穴１４３，１４４は後述するように電
流遮断動作の際に、機械的に離れた固定コンタクト１２
と可動コンタクト２とを電気的に短絡した状態を維持す
るアークが消える、いわゆる消弧がより効果的に行われ
るように設けられている。図４は図３の「閉」の状態か
ら「開」の状態、すなわち、電流遮断の過程を示すガス
開閉器の断面図であり、可動コンタクト２が移動してい
るだけでガス開閉器の構成要素は全て図３と同じであ
る。この図は可動コンタクト２が図示しない駆動装置に
よって矢印２０の方向に駆動されて固定コンタクト１２
から機械的に離れた直後の状態を示してあり、固定コン
タクト１２の符号を付けないアーク接点と可動コンタク
ト２のアーク接点との間にアーク３が発生していて電気
的にはまだ「閉」の状態を維持している。アーク３が発
生することによって周囲の空間のガスが加熱されて圧力
が上昇する。遮断電流が小さいときには図に破線と矢印
で示すガス流４によってアーク３が消滅して消弧が成立
する。このガス流４は第１の突出部１４１、固定コンタ
クト１２及び可動コンタクト２によって構成される空間
と、第１と第２の突出部と可動コンタクト２で囲まれた
空間との間の圧力差によって生ずるもので、半径方向消
弧穴２３が第１の突出部１４１を通過した後に生ずる。
図５は図４から更に進んだ時点で、消弧が成立する直前
の状態を示すガス開閉器の断面図である。半径方向消弧
穴２３は第２のノズル穴１４４から更に下の位置になっ
て広い空間に位置して消弧室１７とこの空間を連通す
る。一方、遮断電流が大きいためにこの時点でも消弧せ
ずアークは長く延びておりそのために図４の場合よりも
はるかに消弧室１７のガスを加熱してより高く圧力が上
昇している。消弧穴２１はこの消弧室１７と外部空間と
を連通するので図に矢印で示すガス流４０が生じる。こ
のガス流４０は前述のガス流４よりも強力なのでアーク
３を軸方向消弧穴２１の中に引っ張り込んで長さを長く
するとともに冷却してアーク３を消滅させる。

【発明が解決しようとする課題】静電シールド１５Ａは
前述のように電流遮断のための消弧作用には何ら関係せ
ず、前述のように消弧が成立して開閉器として「開」の
状態になったときの絶縁強度を確保するためのものであ
る。ところで、絶縁ノズル１４Ａに使用される固体絶縁
物は一般にガスに比べて比誘電率が大きい。このような
固体絶縁物と高電圧金属とに挟まれた楔状のガス空間に
電界が集中して電界強度が高くなり部分放電が発生しや
すいことが知られている。例えば、図５の場合、絶縁ノ
ズル１４Ａの直線部と静電シールド１５Ａの湾曲部との
接触部に楔状のガス空間が形成されている。この楔状ガ
ス空間の電界強度が高くなることから、所定の絶縁強度
を確保するために種々の工夫が採用されるが、その結
果、部品点数の増加、加工工数の増大などによる製品の
価格上昇及び製品の寸法の増大の要因になるという問題
がある。この発明の目的はこのような問題を解決し、楔
状ガス空間が生じず、したがって、絶縁強度を確保する
上で寸法を縮小して製品の小型化、価格低減に寄与する
ことのできる静電シールドの構成を備えたガス開閉器を
提供することにある。

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明によれば、絶縁ガスが充填された容器内に、
固定部とこの固定部のリング状の固定コンタクトに挿
入、接触可能に設けられた可動コンタクトとを備え、固
定コンタクトを覆って絶縁ノズルが設けられてその内部
に消弧室を形成し、この絶縁ノズルの可動コンタクトが
挿入される側が絞られて内径側に突出する突出部を形成
し、この突出部に囲まれて可動コンタクトが貫通するノ
ズル穴が形成されてなるガス開閉器において、絶縁ノズ
ルの内側表面が金属メッキされて静電シールドを形成す
ることによって、従来の静電シールドと絶縁ノズルとの
間に生じるような楔状のガス空間が生じない。また、ノ
ズル穴を囲む突出部の静電シールドの表面に保護層を設
けることによって、ガス開閉器が電流遮断動作に入った
ときに発生するアークがこの部分の静電シールドに直接
接触して損傷を与えるのを防止する。この保護層を絶縁
物で構成すれば、アークと静電シールドとの間の電位差
を負担してアークが静電シールドに接触するのを防止す
る。また、絶縁ノズルの内側形状を、曲率半径を持った
断面形状に成形することによって角部をなくし、電界強
度の集中を防止する。

【発明の実施の形態】

【実施例１】以下この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１はこの発明の第１の実施例を示すガス開閉器の
断面図であり、図３と同じ部材には同じ符号を付けて重
複する説明を省く。図１の図３に対する違いは、図３に
設けられている静電シールド１５Ａを省略し、その代わ
り絶縁ノズル１４の内表面の形状を変え金属メッキして
その表面上に静電シールド１５を形成した点である。静
電シールド１５は電界強度の集中を防止するために外径
側を向いた角部には一定の曲率半径を持たせる必要があ
るので、絶縁ノズル１４をこの曲率半径を持った断面形
状にして、その表面に金属メッキしたときに静電シール
ド１５の機能を果たすようにしてある。実際の金属メッ
キの方法の例としては、最初に下地としてニッケルをメ
ッキしその上に更に銅をメッキするという方法があり、
メッキは蒸着によって行われる。図では静電シールド１
５の厚み寸法を大きく記載してあるが、実際には１０μ
ｍ程度の極薄い層である。静電シールド１５は絶縁ノズ
ル１４の内側表面に密着しているので前述のような楔状
のガス空間が生じず、したがって、絶縁強度を確保する
ために絶縁寸法を増やしたりすることが不要になる。

【実施例２】図２はこの発明の第２の実施例を示すガス
開閉器の断面図であり、図１と同じ部材には同じ符号を
付けて重複する説明を省く。図２の図１に対する違い
は、静電シールド１５の表面の一部に保護層１５１を設
けた点である。図５に示したようにアークが長く延びた
ときに時としてこのアークが静電シールド１５Ａに接触
してアークの高温によって蒸発したり、アーク電流が流
れることによるジュール損によって蒸発したりして損傷
することが考えられる。図５の場合には静電シールド１
５Ａは図のように厚みの大きなアルミ製なのでたとえア
ークに接触したり電流が流れたとしても静電シールド１
５Ａがその機能を阻害するほどに損傷するというような
ことはない。図２で保護層１５１を設けたのはこのよう
な静電シールド１５にアークが接触したりアーク電流が
流れるのを防止するためである。保護層１５１は絶縁物
であり、図ではかなり厚い寸法であるが、アーク３と静
電シールド１５の電位差はアーク３の電圧降下分を上回
ることはないので薄い絶縁層でもアーク電流を遮断する
機能を充分果たすことができる。実際の保護層１５１の
製作は、耐熱性の良いエポキシ樹脂又はフッ化樹脂の液
状のものを流し込んで硬化させて形成する。この他にガ
ラス繊維強化プラスティックを必要部分に張り付ける構
成を採用することもできる。この場合、プラスティック
としては当然エポキシ樹脂のように耐熱性の優れたもの
が採用される。保護層１５１を絶縁物ではなく金属で構
成することも可能である。この場合、保護層１５１の断
面構造は図２とは異なるが、この部分に例えば厚みがmm
単位のリング状の金属を接着剤で張り付ける構成を採用
すれば、アークが接触したときにはこの金属製のリング
に接触しアーク電流が流れることになって静電シールド
１５はアークから保護される。しかし、このようなリン
グ状の金属を設けて固定するために接着剤を塗布する必
要があるから、それならば絶縁物を塗布するだけに止め
ても保護層の機能を果たすのであるから金属製の保護層
を設ける意義はないことになる。いずれにしてもその機
能、製作方法などの点から保護層としては前述のような
絶縁材からなる保護層１５１とするのが妥当である。

【発明の効果】この発明は前述のように、絶縁ノズルの
内周表面に金属メッキして静電シールドを形成すること
によって、従来の静電シールドと絶縁ノズルとの間に生
ずるような楔状のガス空間が生じないので、楔状ガス空
間に電界が集中して絶縁上の弱点になることがないこと
から、絶縁信頼性が向上し、また、絶縁強度も向上する
ことからその分絶縁寸法を縮小してガス開閉器そのもの
の縮小化に寄与するという効果が得られる。また、突出
部に設けられた静電シールドの表面に保護層を設ける
と、ガス開閉器が電流遮断動作に入ったときに発生する
アークがこの部分の静電シールドに直接接触して損傷を
与えるのを防止することができるので、長期にわたって
静電シールドの機能を維持して装置の信頼性を確保する
ことができる。この保護層を絶縁材で構成すれば、アー
クと静電シールドとの間の電位差を負担してアークが静
電シールドに接触するのを防止し、かつ硬化性の液体絶
縁物を流し込む方法、あるいは絶縁層を張り付ける方法
などによって容易に保護層を形成することが可能であ
る。また、絶縁ノズルの内側形状を、曲率半径を持った
断面形状に成形すれば、角部がなくなるので、電界強度
の集中を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示すガス開閉器の断
面図

【図２】この発明の第２の実施例を示すガス開閉器の断
面図

【図３】従来のガス開閉器が「閉」のときの断面図

【図４】従来のガス開閉器の遮断動作開始直後ときの断
面図

【図５】従来のガス開閉器の遮断動作終了直前のときの
断面図

【符号の説明】

１，１Ａ…固定部、１１…台座、１２…固定コンタク
ト、１４，１４Ａ…絶縁ノズル、１４１…第１の突出
部、１４２…第２の突出部、１４３，１４４…ノズル
穴、１５，１５Ａ…静電シールド、１５１…保護層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁ガスが充填された容器内に、固定部と
   この固定部のリング状の固定コンタクトに挿入、接触可
   能に設けられた可動コンタクトとを備え、固定コンタク
   トを覆って絶縁ノズルが設けられてその内部に消弧室を
   形成し、この絶縁ノズルの可動コンタクトが挿入される
   側が絞られて内径側に突出する突出部を形成し、この突
   出部に囲まれて可動コンタクトが貫通するノズル穴が形
   成されてなるガス開閉器において、絶縁ノズルの内側表
   面が金属メッキされて静電シールドが形成されてなるこ
   とを特徴とするガス開閉器。
2. 【請求項２】ノズル穴を囲む突出部の静電シールドの表
   面に保護層が設けられてなることを特徴とする請求項１
   記載のガス開閉器。
3. 【請求項３】保護層が絶縁物からなることを特徴とする
   請求項２記載のガス開閉器。
4. 【請求項４】絶縁ノズルの内側形状が曲率半径を持った
   断面形状に成形されてなることを特徴とする請求項１記
   載のガス開閉器。