JPS6260783B2

JPS6260783B2 -

Info

Publication number: JPS6260783B2
Application number: JP11908081A
Authority: JP
Inventors: Motoo Yamaguchi; Kenzo Kadotani; Isamu Sone; Kunio Hirasawa; Masao Hosokawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1981-07-31
Publication date: 1987-12-17
Also published as: JPS5823130A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕本発明はしや断器に係り、特に大電流しや断時
に可動接触子（可動電極）と固定接触子（固定電
極）との間に発生するアークにガスを吹き付け
て、短時間に消弧させるためのアーク発生部の近
傍に配置された絶縁物を備えたしや断器に関す
る。〔発明の背景〕しや断器においては、電流をしや断すると、可
動接触子と固定接触子との間に高温プラズマ状の
アークが発生し、アーク電流が流れる。このアー
クは、定格電圧が数十KV以上のしや断器の場
合、約数千〜数万度の熱エネルギーを有する。そ
して、短時間にアークを消弧し、アーク電流をし
や断するために、弗素樹脂からなる絶縁性のノズ
ルから、空気、SF₆ガスなどのガス流を、可動接
触子と固定接触子との間に生じているアークに吹
きつける、空気しや断器、ガスしや断器が開発さ
れている。しかし、弗素樹脂よりなる絶縁物で形
成したノズルは、高圧空気ないし高圧ガス中で発
生した高温プラズマ状のアークにさらされると、
アークから発生した光エネルギーが、ノズルの表
面のみならず内部まで侵入し、ノズルの内部にボ
イドやカーボンを生じさせ、絶縁性能を著しく低
下させる欠点があつた。すなわち、弗素樹脂は、高温にさらされると劣
化して透明になり、光エネルギーが弗素樹脂の内
部まで侵入する。この結果、高温、高圧下にある
弗素樹脂に不斉反応が生じ、高純度のカーボンと
分解ガスが発生してボイドを形成する。この分解
ガスは、高温下で軟下した弗素樹脂の内部から表
面に高純度カーボンを伴つて移動し、弗素樹脂の
耐圧性、すなわちノズルの絶縁性能を著しく低下
させることになる。このような欠点をなくすために、無機充填材、
例えばブロンズなどの金属、又は酸化ケイ素、酸
化チタン、酸化アルミなどの金属酸化物の粒径３
〜20μｍの粉末を、10〜80容量％と多量に混入し
てなる弗素樹脂絶縁物を前記ノズルに用いたしや
断器が提供されている。このしや断器に用いられ
ている樹脂絶縁物は、多量の無機充填材剤を混入
することによりアークにより生ずる光エネルギー
がしや蔽され、良好な内部耐アーク性を有する。しかしながら、無機充填材は、一般に弗素樹脂
より誘電率が大きい。このため、無機充填材を多
量に混入している従来のノズルは、誘電率が著し
く大きく、ガス部の電界が高くなり、ガス部が絶
縁破壊しやすくなるため、しや断性能、とりわけ
数十KV以上のしや断性能が悪いという欠点を有
している。〔発明の目的〕本発明は、しや断性能を向上できるガス吹きつ
け式のしや断器を提供することを目的とする。〔発明の概要〕本発明者らは、種々研究の結果、次のようなま
つたく新しい事実を見い出した。すなわち、顔料
は、通常粒径が極めて小さいため、高分子樹脂中
に添加すると、極めて良く分散する。従つて、顔
料を添加した樹脂は、アークにより生じた光エネ
ルギーを樹脂全体で吸収し、光エネルギーが樹脂
の深部に集中することがない。すなわち、顔料を
添加した樹脂は、光エネルギーのしや蔽効果が高
く、弗素樹脂のような高分子材料の内部で生じる
高温、高圧による不斉反応を防止でき、樹脂絶縁
物の内部耐アーク性を著しく向上させ得る。従つ
て、しや断器のノズルを構成する樹脂絶縁物中に
顔料を添加すると、アークによる劣化を低減でき
るばかりでなく、無機充填材を多量に添加するの
と異なり、ノズルの誘電率を低く抑えることがで
き、しや断性能の向上と、しや断器の寿命を延ば
すことができる。本発明は、上記知見に基づいてなされたもの
で、固定電極と可動電極とこれらの電極間を絶縁
する高分子絶縁物とを備え、電流しや断時に発生
するアークを前記高分子絶縁物とガス吹き付けと
により消弧するしや断器において、前記高分子絶
縁物は、粒径が１μｍ以下の無機顔料又は／及び
粒径が0.5μｍ以下の有機顔料を0.2〜５重量％含
有していることを特徴とする。〔発明の実施例〕本発明において、高分子絶縁物としては、高密
度ポリエチレン、超高密度ポリエチレン、ナイロ
ン樹脂、ポリカーポネート、ポリプロピレン、弗
素化樹脂等を挙げることができる。弗素化樹脂と
しては、四弗化エチレン樹脂、四弗化エチレンと
六弗化プロピレンとの共重合体、パーフロロアル
コキシ基を有する四弗化エチレン樹脂等を挙げる
ことができる。これらの高分子絶縁物に含有される顔料には、
無機顔料及び有機顔料を含む。無機顔料とチタン
ホワイト、亜鉛華、酸化クロム、コバルトグリー
ンカドミウム赤、弁柄、群青、コバルトブルー、
カドミウム黄、バリウムイエローなどを例示する
ことができる。有機顔料の好適な例として、パーマネントレツ
ドAG、パーマネントレツドF2R、パーマネント
レツドF4R、パーマネントレツドF4RH、パーマ
ネントオレンジ、パーマネントオレンジＧ、パー
マネントイエローNCG、パーマネントポルドー
F3R、ウオチングレツド、ハンザイエローＧ、ハ
ンザイエロー10G、ベンジジンイエローGR、ベ
ンジジンオレンジ、ボルドー5B、ピグメントグ
リーンＢ、フタロシアニングリーン、フアストス
カイブルー、フタロシアニンブルー、等を挙げる
ことができる。これらの無機顔料および有機顔料は、高分子絶
縁物中に１種のみならず、２種以上混合して添加
することができる。高分子絶縁物中に含有される無機顔料は、１μ
ｍ以下の平均粒径を有するものであればよく、細
かいもの程分散性がよく、しかも粒子が細かい程
光エネルギーを吸収して発熱しても、その熱を容
易に高分子絶縁物に伝達でき、ノズルの劣化を防
止するために効果的である。このことは、有機顔
料についても同様である。そして、無機顔料の粉
末は、通常0.3〜0.8μｍが一般的であるので本発
明に有効である。また、有機顔料は、通常粒径が
0.5μｍ以下であるので、本発明に有効である。一般に、弗化樹脂等の高分子絶縁物素材の粒子
径は、約10〜100μｍ程度である。これに３〜20
μｍの無機充填材を混入し、シンタリングした場
合、大きい粒子が樹脂内部に完全に包み込まれ
ず、樹脂と粒子間に一部空気が介在するととも
に、素材粉末間に微視的な亀裂が生じ易くなる。
この結果、従来のノズルは、無機充填材がアーク
の光エネルギーを吸収して高温となり、近傍の空
気を膨張せしめ、この空気が前記の亀裂同志を相
互につながらせながらノズル表面から放出され、
結果的にノズルには多数の穴があき、絶縁低下を
ひきおこしていた。しかし、本発明のように粒径の極めて小さい顔
料を用いると、空気層を残さず、顔料は高分子絶
縁物に包み込まれるので、素材紛末間の微視的な
亀劣が生じにくく、さらに顔料がアークの光エネ
ルギーを吸収して高温になつても、その熱は前記
したように直ちに周囲の素材に伝達されるため、
局部的な熱分解もおこりにくいと推定される。本発明において、高分子絶縁物中に含有される
顔料の量は、顔料の種類によつて異なるが、無機
顔料の場合、0.2〜５重量％が望ましい。無機顔
料の含有量が0.2重量％よりも少ないと、無機顔
料を高分子絶縁物に均一に分散させる量が少なす
ぎ、好ましいしや光性を期待できなくなる。一
方、無機顔料の含有量が５重量％を超えると、誘
電率が高くなり電気的性質、特に絶縁特性の著し
い低下が起る。高分子絶縁物の有機顔料の含有量は、0.1重量
％〜10重量％程度が望ましい。有機顔料の含有量
が0.1重量％よりも少ないと、高分子絶縁物中に
均一に分散される有機顔料の量が少なすぎるた
め、高分子絶縁物の内部劣化を完全に防止するこ
とができない。一方、有機顔料の含有量が10重量
％を超えるとアークによる光エネルギーの吸収量
が多くなるため、高分子絶縁物からなるノズルの
消耗が大きく、しや断性能が低下する。本発明者
らの実験によれば、高分子絶縁物に対し、有機顔
料を0.1重量％〜10重量％含有させた場合、この
高分子絶縁物をノズル等の絶縁部に囲いて
300KV、40KVで10回しや断しても何ら異常が認
められなかつた。本発明において、顔料は必ずしも高分子絶縁物
全体に混入させる必要はなく、アークおよびSF₆
ガス絶縁物に曝される部分、すなわち表層部の
み、望ましくは表面から２mm程度の高分子絶縁物
中に顔料を混入してもよい。第１図は、本発明の一例を示すガスしや断器の
断面図である。第１図において、接地タンク１０の内部には、
ガス圧縮装置１２が配設してある。このガス圧縮
装置１２は、中空のピストン１４とシリンダ１６
とからなつている。シリンダ１６は、ピストン１
４に対し摺動自在であつて、中心部に可動接触子
１８が一体に形成されている。そして、可動接触
子１８の周囲は、SF₆ガス絶縁物が充満している
ガス圧縮室２０となつている。また可動接触子１
８は、後端部（第１図の左側端部）がピストン１
４の中心部に挿入した絶縁材からなるロツド２２
に連結している。さらに、可動接触子１８の先端
側には、中心孔が形成してあり、固定接触子２４
を受け入れることができるようになつている。前記したシリンダ１６の先端面には、ガス噴射
口２６が形成されるとともに、絶縁ノズル２８が
装着してある。この絶縁ノズル２８は、可動接触
子１８と固定接触子２４との間に生じたアーク
に、ガス圧縮室２０からのSF₆ガス絶縁物を導く
ものであり、前記した弗素樹脂等の高分子絶縁物
に前記した顔料の一種類または数種類が添加して
ある。なお、第１図に示した符号２８，３０は、
それぞれ接地タンク１０に絶縁物３２を介して支
持した端子である。上記の如く構成してあるしや断器の作用は、次
のとおりである。例えば、しや断器が第１図の如く閉成されてい
て、電流が端子２８から端子３０に流れる場合、
電流は端子２８→ピストン１４→可動接触子１８
→固定接触子２４→端子３０のように流れる。一方、電流をしや断する場合、図示しない駆動
装置によりロツド２２を図の左方向に、高速で移
動させる。ロツド２２が左方向に移動すると可動
接触子１８、シリンダ１６、絶縁ノズル２４がロ
ツド２２に引かれて、左方向に移動する。このた
め、固定接触子２４は可動接触子１８から抜け、
さらに絶縁ノズル２８からも抜け出る。このと
き、固定接触子１８と可動接触子２４との間に
は、電流のしや断に伴ないアークが発生する。ま
た、シリンダ１６のガス圧縮室２０内に充満して
いるSF₆ガス絶縁物は、シリンダ１６の左方向へ
の移動により圧縮され、ガス噴出口２６から絶縁
ノズル２８内に入つた後、絶縁ノズル２６の先端
から噴出し、アークを発生している高温プラズマ
状の気体分子を吹き飛ばし、消弧する。次の表１および表２は、第１図に示したしや断
器の絶縁ノズル２８に無機充填材、無機顔料およ
び有機顔料を添加し、しや断試験を実施した結果
である。なお、表１の実施例１、実施例５は、従
来の無機充填材である酸化チタン（TiO₂）を、よ
り細粒化して添加した例を示したものであり、各
実施例の各種顔料は市販のものを使用した。

【表】

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、40KAという大
電流をしや断しても絶縁部の耐久性が優れ、初期
のしや断性能を長時間持続できるしや断器を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一例を示すしや断器の断面図
である。１２……ガス圧縮装置、１４……ピストン、１
６……シリンダ、１８……可動接触子、２０……
ガス圧縮室、２４……固定接触子、２６……ガス
噴出口、２８……絶縁ノズル。

Claims

【特許請求の範囲】

１固定電極と可動電極とこれらの電極間を絶縁
する高分子絶縁物とを備え、電流しや断時に発生
するアークを前記高分子絶縁物とガス吹き付けと
により消弧するしや断器において、前記高分子絶
縁物は、粒径が１μｍ以下の無機顔料又は／及び
粒径が0.5μｍ以下の有機顔料を0.2〜５重量％含
有していることを特徴とするしや断器。