JPS60195825A - 真空バルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、真空パルプに係り、特に大電流しゃ断後の耐
電圧特性の向上を計かったシールド構成の改良に関する
。

〔発明の技術的背景とその間融点３ 同知のように、真空バルブは、絶縁円筒の両端に端板な
設けて構成した真空容器の内部）二、接離自在とした一
対の電極を配設し、短絡やその他の事故で電力系統に大
電流が流れた場合に、操作装置からの駆動力で電極を開
離させ、このとき電極間に発生するアークを、真空の優
れた絶縁回復特性で速かに消滅させることにより、電流
をしゃ断するものである。

このような真空バルブの構造をさらに詳しく説明すれば
、第１図において、真空容器１は、絶縁円筒２とこの両
端に設けられた端板３ａ、３ｂで構成されており、この
真空容器１の内部に接離自在とした一対の電極４ａ、４
ｂが配設されている。ここで、電極４ａ、４ｂは、銅−
ビスマス合金のような溶解系金属から形成される。しか
して、電極４ａには、端板３ａを気密に貫通して取付け
られた固定通電軸５が接続されており、電極４ｂには、
端板３ｂにベローズ６を介して気密でかつ軸方向の移動
自在に取付けられた可動通電軸７が接続されている。な
お、固定通電軸５の端板３ａからの突出部や可動通電軸
７の端板３ｂからの突出部は、それぞれ図示しない電路
系統に接続される。また、真空容器１の内部には、電極
４ａ、４ｂの外側を囲み金属材から形成されたシールド
８が設けられ、しゃ断したときに電極４ｍ、４ｂから発
生する金属蒸気が付着して絶縁円筒２の絶縁耐力が低下
するのを防止している。

次に、上記構成の真空バルブのしゃ新現象について説明
する。

一般に、しゃ断器が電流しゃ断に成功するか否かは、電
流零点後の電極間の絶縁回復が電極間に印加される電圧
の上昇より早いか否かによってきまる。この点真空バル
ブは、アーク期間中に電＆より発生した金属蒸気、電子
イオンが、極めて早い時間で真空中に拡散して電極また
はシールド表面に付着し補捉されるため、優れた絶縁回
復性能、即ち高いしゃ断性能が得られるという特徴があ
る。

このように、電流をしゃ断できるか否かは電極から発生
される金属蒸気等がいかに電極自身の表面、またはシー
ルド面に補捉されるかによってきまることから、金属蒸
気等の発生する度合、即ち電極を構成する材料、そして
電極ならびにシールドの構造が大きな役割を持っている
。

近年、操作性の向上や設置空間の縮小を計がるため、真
空バルブの小形、軽量化が強く要求され。

これに伴って、小さい真空容器を用いて従来と同等の電
流をしゃ断できる性能が必要となってきた。

これを実現するには、小さいシールドで且つより小さい
電極で従来と同等のしゃ断性能を発揮させなければなら
ない。一方、一般に真空バルブのしゃ断性能は、電極径
に比例して増加する傾向にあり、また、電極材料がしゃ
断性能を大きく左右することは既によく知られている。

そこで、より直径の小さい電極で従来と同等のしゃ断性
能を発揮させるには、より性能のよい電極材料を用いる
のが有利となる。

しかして、真空バルブ用電極材料としては、純金属を単
独で用いる場合以外にタングステンその他に銅や銀など
の良導電材料を含浸させたいわゆる焼結系合金、さらに
は銅に種々の材料を溶かして作った溶解系合金がある。

通常、タングステンと銅もしくは銀などからなる焼結系
合金よりは、銅を主成分として微量の他の全島、特に低
融点且つ高蒸気圧材料を溶解した溶解系合金の方が、し
ゃ断性能が優れている。

しかしながら、溶解系合金を小形化された真空バルブ用
電極材料として用いると、次のような問題があることが
判った。即ち、溶解系合金を電極として用いた場合、電
流しゃ断時、金属蒸気が発生し易い。これはアークの熱
により低融点成分が容易に蒸発するからと考えられてい
る。

その結果、金属蒸気が電極自身あるいはシールドに付着
する割合が増し、極端な場合溶融物のかたまりとして付
着することがある。

このようにして電極から発生した金属蒸気がシールド内
面に溶融物のかたまりとして付着すると、次のような不
具合が生じる。即ち、この溶融物のかたまりが電極間な
らびに電極とシールド間の電界分布を不整にして絶縁耐
力を低下させる。これは、しゃ断性能を低下させる原因
となるはかりでなく、シゃ断だけはしても、その後の耐
電圧特性が著しく悪化し、使用上極めて危険な状態にな
る。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、電流しゃ
断後の耐電圧特性の低下を防止し、小形化を計った真空
バルブを提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、絶縁円筒の両端に端板な設けた真空容器の内
部に、接離自在とし溶解系金属から形成された一対の電
極ならびにこの電極の外側を囲むシールドを配設した真
空バルブにおいて、１ｉｉＪ記電極の外径なｄｌとした
とき、前記シールドの内径ｄ２が ａ、　〉１．１５　ａ。

となるように形成し、電流しゃ断後の耐電圧特性の低下
を防止し、小形化を実現しようとするものである。

〔発明の実施例〕

本発明者らは、上述した事情に４みて、しゃ断性能に優
れている溶解系金属から形成された電極４ｎ、４ｂを備
えた真空バルブのしゃ断後の耐電Ｈ特性の劣下が、電極
４ａ、４ｂ、シールド８、電極間距離り等に関連するも
のとして、これらの相関関係を見出すべく種々の研究を
行なった。

即ち、第２図に示すシールド８、電極４ａ１４ｂ。

電極間距離り等が耐電圧特性に及を丁す影響を把握する
ため、電極径ｄ、を一定として複数の電極間距離のもと
で、シールド内径を変化させ、電流しゃ新前後の耐電圧
特性の変化を調査した。

ここで 電極材料；銅＋１ｗｔ％ビスマス 電極外径；７５關 電極間距離；８１１．１０１ｍ、１２１１電流しゃ断条
件；亀圧７．２ＫＶ、電流２０ＫＡまた、耐電圧値は、
電極間に交流電圧を加え、連続放電が始まる値を読みと
り、その値をこの稲のしゃ断器に要求される商用周波耐
電位を１００％とする百分率で示すが、この研究では２
８ＫＶを１００％とする。

上記研究結果を第３図および第４図に示す。なお、第３
図は、しゃ新前の耐電圧特性、第４図はしゃ断後の耐電
圧特性を示し、それぞれ横軸はシールド内径ｄ、と電極
外径ｄ、の比、縦軸は耐電圧値を示す。

この結果から耐電圧値の低下は、電極間距離りがいずれ
の場合にも共通して、シールド内径ｄ、と電極外径ｄ１
の比が１．１５未満では著しいことが判る。

即ち、耐電圧値の低下に大きな影響を与えるのは、電極
間距離よりもシールド内径と電極外径の関係であること
が判る。しゃ断後の状態を観察するとシールド内径ｄ２
と電極外径ｄ、の比が１，１５以上の場合、金属蒸気の
溶融物は電極表面ならびにシールド内面に、はぼ均一に
付着しているのに対し、前記比が１．１５未満の場合は
、電極外径部およびそれと最短距離のシールド内面部に
集中して溶融物がかたまりとなし、実質的にはシールド
内径なせはめている状態にあり、その結果耐電圧値の低
下を著しくしているものである。

また、耐電圧値の低下は、前記したｄ、／ｄ、の値が１
．４以上になると、はぼ横ばいとなる。これは、この領
域では耐電圧値はシールド内面に付着した溶融物よりも
、むしろ電極表面の状態に左右される為である。

〔発明の効果〕

本発明は、以上のように構成されているから、溶解糸合
金から形成された電極を備えた真空バルブの、しゃ断後
の耐電圧特性の劣下を防止し、小形化を実現できる真室
バルブを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

ｆｌｓ　１図は従来の真？どバルブの断面図、第２図は
本発明の一実施例を説明する断面図、第３図は本発明に
係る真空バルブの電流しゃ新前耐電圧試験結果を示す図
、第４図は′に３．流しゃ断後の耐電圧試験結果を示す
図である。 １・・・真室容器、　３ａ、３ｂ・・端板４ａ　、　４
ｂ・・・”ｔ’ｌｌ極、　５・・固定通電軸７　・可動
通電軸、６・・ベローズ ８・・シールド。 第　１　図 第　２　図 第　３　図 イ、Ｉ　Ｌｌど゛　Ｌ３　仏　（５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁円筒の両端に端板な設けた真空容器の内部に、接離
   自在とし溶解系金属から形成された一対の電極ならびに
   この電極の外側を囲むシールドを配設した真空バルブに
   おいて、前記電極の外径をｄ、としたとき、前記シール
   ドの内径ｄ、がｄｘ　２１．１５　ｄ。 となるように形成されたことを特徴とする真空パルプ。