JPH10294046A - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小電流を遮断した場合に生ずる消弧室内の圧
力低下を防ぎ、優れた遮断性能を発揮するパッファ形ガ
ス遮断器を提供することにある。 【解決手段】 通電路１９に分流したアーク電流はコイ
ル部３１において磁界を発生し、その磁界との作用によ
り、金属円筒２０は電磁力を受ける。金属円筒２０が受
ける電磁力２５はアーク電流の大きさに比例し、アーク
電流が小さいときはバネ２１の力に打ち勝つことができ
ずに金属円筒２０は動かない。従って、通電路１９に設
けられた排気口２６から消弧ガスが排出され、パッファ
室１８の圧力が上がるのを防止する。一方、アーク電流
が大きいときはバネ２１の力に打ち勝ち金属円筒２０が
動き通電路１９に設けられた排気口２６を塞ぐので、パ
ッファ室１８の圧力は上昇し、大電流遮断時にも優れた
遮断性能を発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遮断動作時に接触
子間に発生するアークに消弧ガスを噴射して消弧するパ
ッファ形ガス遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、大容量電流接点を投入及び遮
断し、遮断動作時に接触子間に発生するアークに消弧ガ
スを噴射して消弧する装置として、パッファ形ガス遮断
器が知られている。

【０００３】図８は、そのようなパッファ形ガス遮断器
の断面図である。図８では、遮断動作時における遮断部
の断面図を示しており、遮断部を駆動する駆動部は省略
している。消弧ガスを充填した容器１には、第１接触子
部２及び第２接触子部３とが設けられており、第１接触
子部２と第２接触子部３とは接触及び開離が可能となっ
ている。これら第１接触子部２及び第２接触子部３に
は、それぞれ通電時に接触する通電接触子４、５と、開
離動作時に両接触子部２、３間に発生するアークを誘導
するアーク接触子６、７とが設けられている。また、第
１接触子部２には、開離動作時にアーク接触子６、７間
に発生しているアーク８に消弧ガスを噴射して消弧する
パッファビストン９及びパッファシリンダ１０が設けら
れている。

【０００４】容器１の内面には、第１接触子部２を取り
付けるためのコンタクトベース１２が絶縁筒１１を介し
て固定されている。また、このコンタクトベース１２に
は、第２接触子部３を取り付けるためのコンタクトベー
ス１４が絶縁筒１３を介して絶縁支持されている。そし
て、通電接触子５とアーク接触子７を含む第２接触子部
３はコンタクトベース１４上に固定されている。

【０００５】また、第１接触子部２はコンタクトベース
１２上に第２接触子部３に対向してスライド自在に取り
付けられ、第２接触子部３と接触及び開離可能なように
構成されている。具体的には、コンタクトベース１２に
は、第１接触子部２を駆動する操作ロッド１５がスライ
ド自在に貫通しており、第１接触子部２に含まれる通電
接触子４は、この操作ロッド１５の一端側に固定されて
いる。なお、この操作ロッド１５の他の一端は、絶縁ロ
ッド１６を介して容器１外部の駆動部に連結されてい
る。

【０００６】また、パッファピストン９はコンタクトベ
ース１２上に固定され、このパッファビストン９と共に
消弧ガスを圧縮するパッファシリンダ１０は、操作ロッ
ド１５に固定されている。また、操作ロッド１５上に
は、パッファピストン９及びパッファシリンダ１０によ
って圧縮された消弧ガスをアーク８に対して集束するた
めの絶縁性のノズル１７が固定されている。なお、パッ
ファピストン９、パッファシリンダ１０、操作ロッド１
５によって囲まれた空間は、消弧ガスを加圧するための
パッファ室１８となっている。

【０００７】このような構成を有するパッファ形ガス遮
断器は、遮断動作時においては次のように動作する。す
なわち、図示省略の駆動部が絶縁ロッド１６及び操作ロ
ッド１５を介して、第１接触子部２を第２接触子部３と
離反する方向へ駆動すると、第１接触子部２のシリンダ
１０がピストン９方向へ移動してパッファ室１８内の消
弧ガスが圧縮される。圧縮されたガスは、ガス流となっ
てノズル１７とアーク接触子６との間の流路を通ってア
ーク８に向かって噴射され、このアーク８を冷却消弧す
る。なお、アーク８が消弧した後には、第１接触子部２
と第２接触子部３との間に過渡回復電圧と呼ばれる電圧
がかかるので、両接触子部２、３間の絶縁耐力を強くし
ておかなければならない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなパッファ形ガス遮断器では、次のような問題点があ
った。前述したように、駆動部が絶縁ロッド１６及び操
作ロッド１５を介して、第１接触子部２を第２接触子部
３と離反する方向へ駆動したとすると、第１接触子部２
のシリンダ１０がピストン９方向へ移動してパッファ室
１８内の消弧ガスが圧縮される。圧縮が進んでパッファ
室１８の圧力がある一定以上に上がると、流れが超音速
になり、ノズル１７内の圧力が容器１内に当初充填され
ていたガス圧よりも低下する。

【０００９】このことは、両接触子間の絶縁耐力が低下
することを意味しており、両接触子部２、３間で再発弧
や再点弧が起きる可能性がある。これは、遮断する電流
が比較的小さい、進み小電流遮断や遅れ小電流遮断の場
合に起きる。

【００１０】本発明の目的は、小電流を遮断した場合に
生ずる消弧室内の圧力低下を防ぎ、優れた遮断性能を発
揮するパッファ形ガス遮断器を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係わる
パッファ形ガス遮断器は、パッファシリンダ内部を区分
して設けられ消弧ガスを収納するためのパッファ室を形
成すると共にアーク電流が流れたとき磁界を発生する通
電路と、通電路の一部に設けられパッファ室内の消弧ガ
スを排気するための排気口と、通電路の外周を囲むよう
に配置され磁界との作用により通電路上を摺動しアーク
電流が所定の規定値より大きいときは排気口を塞ぐ金属
円筒と、金属円筒の一方の端に取り付けられアーク電流
が所定の規定値より小さいときは金属円筒の動作を抑制
し金属円筒が排気口を塞ぐことを阻止するためのバネと
を備えたものである。

【００１２】請求項１の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器では、通電路に分流したアーク電流は通電路のコイ
ル部において磁界を発生し、その磁界との作用により、
金属円筒は電磁力を受け通電路上を摺動する。この場
合、金属円筒が受ける電磁力はアーク電流の大きさに比
例するので、アーク電流が小さいときにはバネの力に打
ち勝つことができずに金属円筒は動かない。従って、通
電路に設けられた排気口から消弧ガスが排出され、パッ
ファ室の圧力がある一定以上に上がるのを防止する。一
方、アーク電流が大きいときはバネの力に打ち勝ち金属
円筒が動き通電路に設けられた排気口を塞ぐので、パッ
ファ室の圧力は上昇する。したがって、大電流遮断時に
も優れた遮断性能を発揮することができる。

【００１３】請求項２の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器は、請求項１の発明において、通電路の内周面及び
外周面を電気的絶縁物で覆うようにしたものである。

【００１４】請求項２の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器では、請求項１の発明の作用に加え、通電路の内周
面及び外周面が電気的絶縁物で覆われているので、通電
路のコイル部を流れる電流が金属円筒やパッファピスト
ンに転流することがなく、安定した動作が期待できる。

【００１５】請求項３の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器は、請求項１又は請求項２の発明において、パッフ
ァシリンダのフランジ部に、金属円筒が嵌合するための
同心円上の溝を設けたものである。

【００１６】請求項３の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器では、請求項１又は請求項２の発明の作用に加え、
金属円筒がパッファシリンダと接触したときに、金属円
筒の一部がパッファシリンダの溝に入り込むので、パッ
ファ室のガスがリークすることなく高い圧力を保つこと
ができ、大電流遮断時にも優れた遮断性能を発揮でき
る。

【００１７】請求項４の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器は、請求項１乃至請求項３に記載の発明において、
金属円筒の外面を電気的絶縁物で覆うようにしたもので
ある。

【００１８】請求項４の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器では、請求項１乃至請求項３に記載の発明の作用に
加え、金属円筒の外側が電気的絶縁物で覆われているの
で、通電路のコイル部を流れる電流が金属円筒やピスト
ンに転流することがなく、安定した動作が期待できる。

【００１９】請求項５の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器は、請求項４の発明において、金属円筒の外面を覆
っている絶縁物をＰＴＦＥとしたものである。

【００２０】請求項５の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器では、請求項４の発明の作用に加え、金属円筒の外
面がＰＴＦＥで覆われているので、電磁力によって金属
円筒が移動するときの摩擦力を低減してスムーズな動作
となり、大軍流遮断時に安定した動作が得られる。

【００２１】請求項６の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器は、請求項１乃至請求項５の発明において、バネの
外周面を電気的絶縁物で覆うようにしたものである。

【００２２】請求項６の発明に係わるパッファ形ガス遮
断器では、請求項１乃至請求項５の発明の作用に加え、
金属円筒の一端に取り付けられているバネの外周面が電
気的絶縁物で覆われているので、コイルを流れる電流が
バネに転流することがなく安定した動作が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本発明の第１の実施の形態を示すパッフ
ァ形ガス遮断器の第１接触子部の断面図である。この第
１の実施の形態は、図８に示した従来例に対し、パッフ
ァシリンダ１０内部を区分して設けられ消弧ガスを収納
するためのパッファ室１８を形成する通電路１９と、こ
の通電路１９に設けられアーク電流が流れたとき磁界を
発生するコイル部３１と、通電路１９をパッファシリン
ダ１０に支持するための支え部２２と、通電路１９の一
部に設けられパッファ室１８内の消弧ガスを排気するた
めの排気口２６と、通電路１９の外周を囲むように配置
され磁界との作用により通電路１９上を摺動しアーク電
流が所定の規定値より大きいときは排気口を塞ぐ金属円
筒２０と、金属円筒２０の一端に取り付けられアーク電
流が所定の規定値より小さいときは金属円筒２０の動作
を抑制し金属円筒２０が排気口２６を塞ぐことを阻止す
るためのバネ２２とを備えたものである。

【００２４】その他の構成は、図８に示し従来例と同一
であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省
略する。

【００２５】図１は、遮断途中の状態を示したものであ
り、第１接触子部２のアーク接触子６と第２接触子部３
のアーク接触子７とはアークで接続されており、アーク
電流（遮断電流）が流れている。この遮断電流は第１接
触子部２のアーク接触子６から通電接触子４へ流れると
きに、パッファシリンダ１０と通電路１９とは電気的に
接続されているので、パッファシリンダ１０と通電路１
９とに分流する。通電路１９にはコイル部３１が形成さ
れており、通電路１９のコイル部３１に電流が流れるこ
とによって磁界が発生する。

【００２６】例えば、図２に示すように、コイル部３１
の周辺に磁界２３が発生する。この磁界２３によって、
金属円筒２０には２次電流２４が誘起され、磁界２３と
２次電流２４の相互作用によって金属円筒２０には電磁
力２５が働く。この電磁力２５の大きさは通電路１９を
流れる電流の大きさに比例する。

【００２７】一方、金属円筒２０には、バネ２１によっ
て電磁力２５と逆向きの力が働くので、定格通電電流以
下の電流がコイル部３１に流れても金属円筒２０は移動
しないようになっている。したがって、開離動作が進ん
でもパッファ室１８の消弧ガスは、通電路１９に設けら
れた排気口２６から抜け出す、このため、パッファ室１
８の圧力は上昇しない。その結果、ノズル１７内に高速
流が生じず、圧力低下が起きることはない。

【００２８】一方、定格遮断電流に近いような大電流を
遮断する場合には、金属円筒２０に働く電磁力２５が大
きくなるので、その電磁力２５はバネ２１による力に打
ち勝つ。これにより、金属円筒２０は電磁力２５と同じ
方向に動く。この動きによって排気口２６は金属円筒２
０で閉じられ、パッファ室１８の圧力は上昇し遮断に必
要な圧力上昇を得ることができる。

【００２９】すなわち、駆動部が絶縁ロッド１６及び操
作ロッド１５を介して、第１接触子部２を第２接触子部
３と離反する方向へ駆動したとすると、第１接触子部２
のシリンダ１０がピストン９の方向へ移動してパッファ
室１８内の消弧ガスを圧縮しようとする。この場合、通
電路１９のコイル部３１を流れる電流が小さいときは、
金属円筒２０はバネ２１によりその動きを阻止される。
つまり、通電路１９の一部が開口しているので、消弧ガ
スがその排気口２６から排出される。従って、パッファ
室１８の圧力は上がらず、消弧室内は超音速流になるこ
とはなく圧力低下は起こらない。このため、小電流に対
しても優れた遮断性能を発揮するパッファ形ガス遮断器
を提供することができる。

【００３０】一方、大電流遮断の場合には、コイル部３
１に流れる電流によって生じた磁界により金属円筒２０
に渦電流が生起される。その渦電流によって生じた２次
磁界とコイル部３１の磁界との相互作用により、金属円
筒２０にはパッファシリンダ１０方向の力が働く。この
金属円筒２０の動きによってパッファ室１８は密閉され
パッファ室１８の圧力は上昇する。したがって、大電流
遮断時にも優れた遮断性能を発揮できる。

【００３１】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第２の実施の形態におけるパッファ
形ガス遮断器の第１接触子部の断面図である。この第２
の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対
し、通電路１９の内周面及び外周面を電気的絶縁物２７
で覆うようにしたものである。その他の構成は、図１に
示した第１の実施の形態と同一であるので、同一要素に
は同一符号を付しその説明は省略する。

【００３２】図３に示すように、第２の実施の形態にお
ける通電路１９は、その外周面及び内周面が電気的絶縁
物２７によって覆われている。従って、第２の実施の形
態では、通電路１９に分流した電流がパッファピストン
９や金属円筒２０に転流することがなくなるため、金属
円筒２０の動きが安定し、優れた遮断性能を発揮するパ
ッファ形ガス遮断器を提供することができる。

【００３３】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。図４は、本発明の第３の実施の形態におけるパッフ
ァ形ガス遮断器の第１接触子部の断面図である。この第
３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対
し、パッファシリンダ１０のフランジ部に、金属円筒２
０が嵌合するための同心円上の溝２８を設けたものであ
る。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態と
同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明
は省略する。

【００３４】図４に示すように、第３の実施の形態で
は、パッファシリンダ１０のフランジ部に溝２８が設け
られている。この溝２８は、金属円筒２０が電磁力２５
により移動したときに、嵌り込むことができるような大
きさになっている。この第３の実施の形態では、大電流
を遮断する時に金属円筒２０が移動すると、図５に示す
ように、金属円筒２０が溝２８に入るため密閉度が高く
パッファ室１８の消弧ガスが抜け出ることなく有効に利
用され、優れた遮断性能を発揮するパッファ形ガス遮断
器を提供することができる。

【００３５】なお、以上の説明では、第１の実施の形態
に対し溝２８を設けたものを示したが、第２の実施の形
態に対し溝２８を設けるようにしても良いことは言うま
でもない。

【００３６】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。図６は、本発明の第４の実施の形態におけるパッフ
ァ形ガス遮断器の第１接触子部の断面図である。この第
４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対
し、金属円筒２０の外面を電気的絶縁物２９で覆うよう
にしたものである。その他の構成は、図１に示した第１
の実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号
を付しその説明は省略する。

【００３７】図６に示すように、第４の実施の形態で
は、金属円筒２０の外面が電気的絶縁物２９で覆われて
いる。この第４の実施の形態では、通電路１９に分流し
た電流が金属円筒２０に転流することがなくなるため、
金属円筒２０の動きが安定し、優れた遮断性能を発揮す
るパッファ形ガス遮断器を提供することができる。

【００３８】さらに、電気的絶縁物２９としてＰＴＦＥ
を用いれば、表面の摩擦係数が小さいので金属円筒２０
の動きがスムーズになり、より安定した動作が得られ
る。

【００３９】なお、以上の説明では、第１の実施の形態
に対し、金属円筒２０の外面が電気的絶縁物２９で覆わ
れたものを示したが、第２の実施の形態及び第３の実施
の形態に対して、金属円筒２０の外面を電気的絶縁物２
９で覆うようにしても良いことは言うまでもない。

【００４０】次に、本発明の第５の実施の形態を説明す
る。図７は、本発明の第５の実施の形態におけるパッフ
ァ形ガス遮断器の第１接触子部の断面図である。この第
５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対
し、バネ２１の外周面を電気的絶縁物３０で覆うように
したものである。その他の構成は、図１に示した第１の
実施の形態と同一であるので、同一要素には同一符号を
付しその説明は省略する。

【００４１】図７に示すように、第５の実施の形態で
は、バネ２１が電気的絶縁物３０で覆われている。この
第５の実施の形態では、通電路１９に分流した電流がバ
ネ２１に転流することがなくなるため、金属円筒２０の
動きが安定し、優れた遮断性能を発揮するパッファ形ガ
ス遮断器を提供することができる。

【００４２】なお、以上の説明では、第１の実施の形態
に対し、バネ２１が電気的絶縁物３０で覆われたものを
示したが、第２の実施の形態乃至第４の実施の形態に対
して、バネ２１を電気的絶縁物３０で覆うようにしても
良いことは言うまでもない。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、小電流
及び大電流に対して優れた遮断性能の発揮するパッファ
形ガス遮断器を提供することかできるので、より一層信
頼性の高い電力設備の構築が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態におけるパッファ形
ガス遮断器の第１接触子部の断面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態におけるパッファ形
ガス遮断器の通電路付近の断面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態におけるパッファ形
ガス遮断器の第１接触子部の断面図。

【図４】本発明の第３の実施の形態におけるパッファ形
ガス遮断器の第１接触子部の断面図。

【図５】図４における金属円筒が溝に嵌合した状態の説
明図。

【図６】本発明の第４の実施の形態におけるパッファ形
ガス遮断器の第１接触子部の断面図。

【図７】本発明の第５の実施の形態におけるパッファ形
ガス遮断器の第１接触子部の断面図。

【図８】従来のパッファ形ガス遮断器の断面図。

【符号の説明】

１ 容器 ２ 第１接触子部 ３ 第２接触子部 ４、５ 通電接触子 ６、７ アーク接触子 ８ アーク ９ パッファピストン １０ パッファシリンダ １１、１３ 絶縁筒 １２、１４ コンタクトべース １５ 操作ロッド １６ 絶縁ロッド １７ ノズル １８ パッファ室 １９ 通電路 ２０ 金属円筒 ２１ バネ ２２ 支え部 ２３ 磁界 ２４ ２次電流 ２５ 電磁力 ２６ 排気口 ２７、２９、３０ 電気的絶縁物 ２８ 溝 ３１ コイル部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消弧ガスを充填した容器内に設けられ通
   電時には接触し遮断時には開離する第１接触子部及び第
   ２接触子部と、前記第１接触子部の接触方向及び開離方
   向の動作に連動するパッファシリンダと、前記パッファ
   シリンダに収納され消弧ガスを圧縮するためのパッファ
   ピストンと、前記第１接触子部が開離方向に動作したと
   き前記第１接触子部と前記第２接触子部間に発生するア
   ークに対して前記消弧ガスを誘導するノズルとを備えた
   パッファ形ガス遮断器において、前記パッファシリンダ
   内部を区分して設けられ消弧ガスを収納するためのパッ
   ファ室を形成すると共にアーク電流が流れたとき磁界を
   発生する通電路と、前記通電路の一部に設けられ前記パ
   ッファ室内の消弧ガスを排気するための排気口と、前記
   通電路の外周を囲むように配置され前記磁界との作用に
   より前記通電路上を摺動し前記アーク電流が所定の規定
   値より大きいときは前記排気口を塞ぐ金属円筒と、前記
   金属円筒の一方の端に取り付けられ前記アーク電流が所
   定の規定値より小さいときは前記金属円筒の動作を抑制
   し前記金属円筒が前記排気口を塞ぐことを阻止するため
   のバネとを備えたことを特徴とするパッファ形ガス遮断
   器。
2. 【請求項２】 前記通電路の内周面及び外周面は、電気
   的絶縁物で覆われていることを特徴とする請求項１に記
   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のフランジ部に、
   前記金属円筒が嵌合するための同心円上の溝を設けたこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパッファ
   形ガス遮断器。
4. 【請求項４】 前記金属円筒の外面は、電気的絶縁物で
   覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に
   記載のパッファ形ガス遮断器。
5. 【請求項５】 前記金属円筒の外面を覆っている絶縁物
   は、ＰＴＦＥであることを特徴とする請求項４に記載の
   パッファ形ガス遮断器。
6. 【請求項６】 前記バネの外周面は、電気的絶縁物で覆
   われていることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記
   載のパッファ形ガス遮断器。