KR101604368B1 - 가스 절연 개폐기 - Google Patents

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도시아키 로쿠노헤
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 과제는, 간단한 구성으로 효율적으로 아크를 회전 운동시켜, 저조작력에 의한 소형 경량화를 도모한 가스 절연 개폐기를 제공하는 것에 있다. 본 발명은, 고정 아크 콘택트(11)와 가동 아크 콘택트(12)로 이루어지는 가스 절연 개폐기에 있어서, 적어도 일방의 아크 콘택트 선단에 대향측 선단으로부터 순서대로 중공 동축 원통형의, 직경 방향의 일부를 촌단하는 적어도 하나 이상의 슬릿을 가지는 C자형 전극(12a)과 스페이서(12b)와 원통 전극(12c)을 적층 배치하고, 스페이서(12b)가 C자형 전극(12a) 및 원통 전극(12c)보다 높은 전기 저항률을 가지며, 스페이서(12b)를 개재하여 C자형 전극(12a)과 원통 전극(12c)이 전기적으로 접합되기 위한 통전 부재(14)를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

가스 절연 개폐기{GAS INSULATED SWITCHGEAR}
본 발명은 가스 절연 개폐기에 관련된 것으로, 특히, 폐극(閉極) 상태에서는 서로 전기적으로 접촉하고 개극(開極) 시에는 아크를 점호(点弧)시키는 아크 콘택트를 가지는 가스 절연 개폐기에 관한 것이다.
일반적으로 가스 절연 개폐기에서는, 개극 시에 발생하는 아크 방전에 의해 통전용 주(主)접촉자, 또는 실드가 손상되는 것을 억제하기 위하여 아크 콘택트가 배치되어 있고, 소정의 대향 거리를 사이에 두고 고정측의 도체 및 가동측의 도체를 배치하고 있다. 고정측의 도체에는 아크 콘택트를, 가동측의 도체에는 가동자에 아크 콘택트를 각각 배치하고, 고정측, 또는 가동측의 아크 콘택트의 선단(先端)부에 탄성 접촉 부재를 설치하고, 이 탄성 접촉 부재에 의해 고정자와 가동자의 아크 콘택트 사이를 전기적으로 접속시킨 구조가 알려져 있다.
아크 방전을 단시간에 효율적으로 차단시키는 방법으로서, 자장(磁場)을 사용한 전자력을 이용하는 방법이 알려져 있고, 영구 자석을 이용한 구조, 아크 구동용 코일을 이용한 구조, 및 스파이럴 전극을 사용한 구조를 들 수 있다.
영구 자석을 이용한 예에서는, 아크 콘택트 내 중심부에 영구 자석을 배치하고, 또한 아크 콘택트 선단부에 아크의 회전을 용이하게 하는 매끄럽고 연속된 고리형의 아크 주행부를 설치하고, 개극 시에 발생하는 아크를, 아크 주행부에 점호 시킴과 함께, 아크를 영구 자석에 의해 회전 운동시켜 전류 차단 성능을 향상시킨 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조).
아크 구동용의 코일을 이용한 예에서는, 아크 콘택트와 엔드 링(도체) 사이에 절연 피복한 코일을 배치하고, 아크 콘택트와 코일과 엔드 링을 직렬로 전기적으로 접속시키고 있고, 또한 아크 콘택트 선단부에 고리형의 아크 주행부를 설치하고, 개극 시에 발생하는 아크를, 아크 주행부에 점호시킴과 함께, 코일에 유입되는 아크 전류에 의해 아크에 대한 쇄교(鎖交) 자장을 형성하고, 아크를 아크 주행부를 따라 회전 운동시켜 전류 차단 성능을 향상시킨 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2를 참조).
스파이럴 전극을 이용한 예에서는, 고정측과 가동측의 아크 콘택트 선단에,아크 주행부로서 대략 원반 형상으로 스파이럴형으로 홈을 자른 전극(스파이럴 전극)을 배치하고, 아크 전류가 전극을 따라 통전됨으로써, 아크를 회전 운동시켜 전류 차단 성능을 향상시킨 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 3을 참조). 이들의 가스 절연 개폐기는, 조작기의 소형 경량화를 도모할 수 있고, 또한, 조작기의 조작력 저감에 의해 기기의 신뢰성도 우수하다.
일본 특허 공개 제2003-346611호 공보 일본 특허 공개 제2011-142035호 공보 일본 특허 공개 제2008-176942호 공보
그러나, 종래의 전자력에 의한 아크 구동 방식의 가스 절연 개폐기에 있어서는, 다음과 같은 문제를 가지고 있었다. 예를 들면, 영구 자석을 이용한 아크 구동 방식의 경우, 운전 시에 흐르는 전류에 의해 변화되는 온도에 의한 영구 자석의 경년(經年) 열화를 고려한 설계가 필요해지거나, 영구 자석의 열화 정도의 평가에 엄청난 수고나 시간이 걸리고, 또한, 교류 전류를 차단하는 경우, 아크는 반 사이클마다 회전 방향이 반전하기 때문에 효율적으로 아크를 회전 구동하기 위해서는 원리적으로 맞지 않았다.
아크 구동용 코일을 이용한 아크 구동 방식의 경우, 아크 구동용 코일을 아크 발생부 근방에 배치하거나, 정상 운전 상태에서는 아크 구동 코일에 전류를 흘려보내지 않는 절연 구조로 해야 하고, 당해 부(部)의 구조가 복잡하여 외경도 커져 기기의 소형화에 방해가 되고 있었다.
스파이럴 전극을 사용한 아크 구동 방식의 경우, 전극면에 미소한 슬릿을 복수에 걸쳐 배치해야 하며, 슬릿 사이에 아크가 전류(轉流)하는 것을 방지하기 위한 절연 구조가 필요해지고, 또한, 고정측과 가동측에 대향하는 아크 콘택트 선단에 당해 스파이럴 전극을 배치하기 위하여, 개극 동작에 있어서, 스파이럴 전극이 물리적으로 최후에 해리하도록, 아크 콘택트에 스프링 등의 이송 기구를 설치해야 하고, 당해 부의 구조가 복잡하여, 제작 공정의 간소화에는 맞지 않았다.
본 발명은 상기 서술한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은, 간단한 구성으로 효율적으로 아크를 회전 운동시켜, 저조작력에 의한 소형 경량화를 도모한 가스 절연 개폐기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 가스 절연 개폐기는, 상기 목적을 달성하기 위하여, 절연성 가스를 봉입한 밀폐 용기 내에, 고정 아크 콘택트와, 상기 고정 아크 콘택트를 포위하여 배치한 고정측 주접촉자와, 상기 고정측 주접촉자 및 상기 고정 아크 콘택트에 대향 배치되는 가동 아크 콘택트를 가지는 가동자를 구비한 가스 절연 개폐기에 있어서, 상기 가동 아크 콘택트 및 상기 고정 아크 콘택트의 적어도 일방의 대향측 선단으로부터 순서대로 각각 중공 동축 원통형의 제1 전극과 스페이서와 제2 전극을 설치하고, 상기 제1 전극은 대략 고리형의 아크 주행부를 가지고, 또한 상기 제1 전극의 직경 방향의 일부를 촌단(寸斷)하는 하나 이상의 슬릿을 가지고, 상기 스페이서는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극보다 높은 전기 저항률을 가지며, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 전기적으로 접속되기 위한 통전 수단을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 아크 콘택트의 고정자, 또는 가동자 대향 선단의 제1 전극 표면에, 간이하게 아크가 주회 운동을 일으키기 위한 자장을 발생시킬 수 있고, 그 결과, 종래 기술에 비하여 간단한 구성으로 효율적으로 아크를 소호(消弧)할 수 있고, 저조작력으로 소형 경량화를 도모한 가스 절연 개폐기를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 가스 절연 개폐기의 폐극 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 가스 절연 개폐기의 전체 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 가스 절연 개폐기의 주요부인 아크 콘택트를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 아크 콘택트의 다른 고정 방법을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 고정 방법의 고정 주요부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 도 3에 나타낸 아크 콘택트의 다른 고정 방법을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 1에 나타낸 가스 절연 개폐기의 개극 도중 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8은 도 1에 나타낸 가스 절연 개폐기의 개극 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태를 나타내는 다른 아크 콘택트를 대향 배치시킨 도 1에 상당하는 가스 절연 개폐기의 폐극 상태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제2 실시 형태를 나타내는 도 3에 상당하는 도면이다.
도 11은 도 10에 나타낸 아크 콘택트의 다른 소호용 자기(自己) 자장 슬릿을 나타내는 사시도이다.
도 12는 도 10에 나타낸 아크 콘택트의 다른 소호용 자기 자장 슬릿을 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제2 실시 형태를 나타내는 다른 슬릿 배치 방법의 도 3에 상당하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제3 실시 형태를 나타내는 도 3에 상당하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제4 실시 형태를 나타내는 도 3에 상당하는 도면이다.
도 16은 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제5 실시 형태를 나타내는 도 3에 상당하는 도면이다.
도 17은 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제6 실시 형태를 나타내는 도 3에 상당하는 도면이다.
도 18은 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제7 실시 형태를 나타내는 도 3에 상당하는 도면이다.
도 19는 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제8 실시 형태를 나타내는 도 1에 상당하는 도면이다.
도 20은 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제9 실시 형태를 나타내는 도 1에 상당하는 도면이다.
도 21은 도 20에 나타낸 가스 절연 개폐기의 주요부인 아크 콘택트를 나타내는 단면도이다.
도 22는 도 21에 나타낸 아크 콘택트의 구성 주요부인 아크 주행부를 가지는 전극을 나타내는 사시도이다.
도 23은 본 발명의 제9 실시 형태를 나타내는 다른 아크 콘택트의 도 22에 상당하는 도면이다.
도 24는 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제10 실시 형태를 나타내는 도 22에 상당하는 도면이다.
도 25는 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제11 실시 형태를 나타내는 도 22에 상당하는 도면이다.
도 26은 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제12 실시 형태를 나타내는 도 22에 상당하는 도면이다.
도 27은 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제13 실시 형태를 나타내는 도 21에 상당하는 도면이다.
도 28은 도 27에 나타낸 아크 콘택트의 구성 주요부인 스페이서를 나타내는 사시도이다.
도 29는 본 발명의 가스 절연 개폐기의 제14 실시 형태를 나타내는 도 1에 상당하는 도면이다.
도 30은 도 29에 나타낸 가스 절연 개폐기의 개극 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
[실시예 1]
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의 개극 상태를 나타내는 단면도면이다. 밀폐 용기(1) 내에는 지지 애자(碍子)(3)에 의해 가스 구획이 형성되고, 이 가스 구획 내에는 SF6 가스 등의 부성(負性) 가스, 건조 공기, 질소, 이산화탄소, 부성 가스를 포함한 SF6/N2 혼합 가스, 부성 가스를 포함하지 않는 N2/02 혼합 가스 등이 절연성 가스로서 봉입되어 있다.
지지 애자(3)는 주위에 절연물(3a), 중심부에 매립 도체(3b)가 배치되어 있고, 매립 도체(3b)에는, 밀폐 용기(1)로부터 전기적으로 절연한 상태에서 소정의 절연 거리를 사이에 두고 대향한 고정자 도체(4), 및 가동자 도체(9)가 각각 지지 고정되고, 그들 고정자 도체(4), 및 가동자 도체(9)의 대향부는, 각각 만곡 형상을 이루고, 전계 완화 실드 효과를 가지고 있다.
가동자 도체(9) 측에 배치한 가동자(6)는, 도시 생략한 외부 조작기에 의해 절연 조작 로드(13)를 개재하여 그 축선 상을 이동할 수 있게 구성되어 있다. 또 가동자 도체(9)의 내부에는, 가동자 도체 통전부(8), 및 가동측 주접촉자(7)가 배치되고, 이 가동측 주접촉자(7)에 의해 가동자(6)는 상시, 가동자 도체(9)와 전기적인 접속 상태를 유지하고 있다.
한편, 고정자 도체(4)의 내부에는, 고정측 주접촉자(5)가 배치되고, 폐극 시에는, 이 고정측 주접촉자(5)가 가동자(6)와 접촉되고, 또한, 이들을 지지하는 매립 도체(3b)에 접속 배치된 고정측 도체(2), 및 가동측 도체(10)를 개재하여, 상시, 고정측과 가동측은 전기적인 접속 상태를 유지하고 있다.
도 1은 도 2에 나타낸 가스 절연 개폐기의 주요부 확대도이다. 가동측에 대향하는 대략 중공 원통형의 고정자 도체(4)의 내부에는 고정 아크 콘택트(11)가 배치되어 있다. 고정 아크 콘택트(11)는 선단에 반구형의 집전자를 가진 대략 중공 원통형으로 이루어지고, 또한 축선에 대하여 복수의 슬릿을 배치함으로써 직경 방향에 대하여 탄성을 가지고 있다.
이 고정 아크 콘택트(11)의 탄성 작용에 의해, 폐극 상태에 있어서 가동자(6), 및 중공 원통형의 가동 아크 콘택트(12)가 고정자 도체(4)에 삽입 고정되어, 가동 아크 콘택트(12)의 내면과 고정 아크 콘택트(11)의 반구(半球)형의 집전자가 전기적인 접속 상태를 유지하고 있다.
가동 아크 콘택트(12)는, 상세한 것은 후술하지만, 고정측 대향 선단에 C자형 전극(12a), 스페이서(12b)가 적층 배치되고, 원통 전극(12c)에 의해 지지 고정되어 있다. C자형 전극(12a), 스페이서(12b)는 원통 전극(12c)과 동일한 직경이며, C자형 전극(12a)과 원통 전극(12c)은 전기적으로 접속되어 있다.
가스 절연 개폐기의 폐극 상태에서 가동자(6)의 대향측 선단에 배치된 가동 아크 콘택트(12)는 고정자 도체(4)에 삽입 배치되고, 고정자 도체(4)∼고정측 주접촉자(5)∼가동자(6)∼가동측 주접촉자(7)∼가동자 도체 통전부(8)∼가동측 도체(9)와 같은 전류 경로와, 고정자 도체(4)∼고정 아크 콘택트(11)∼가동 아크 콘택트(12)∼가동자(6)∼가동측 주접촉자(7)∼가동자 도체 통전부(8)∼가동측 도체(9)와 같은 전류 경로가 형성되어 있다.
따라서, 고정 아크 콘택트(11), 및 가동 아크 콘택트(12)를 구비하지 않는 경우보다 접촉 저항에 의한 통전 시의 온도 상승을 억제할 수 있기 때문에, 가스 절연 개폐기 자체의 소형화에 기여할 수 있다.
다음으로, 가동 아크 콘택트(12)의 구체적인 구조에 대하여 설명한다. 도 3은, 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단 방향으로부터 본 사시도이다. 대향측 선단으로부터 C자형 전극(12a), 스페이서(12b), 원통 전극(12c)의 순으로 적층 배치되어 있다. C자형 전극(12a)은 링이 일부 촌단되어 있다. 스페이서(12b), 및 원통 전극(12c)은, C자형 전극(12a)과 동일 내외경을 가지는 원통 링 형상이지만 촌단되어 있지 않다.
C자형 전극(12a)과 원통 전극(12c) 사이에는, 스페이서(12b)에 설치된 관통 구멍을 통하여 C자형 전극(12a)의 링 단부와 원통 전극(12c)을 접속시키는 통전 부재(14)가 배치되어 있고, 양자는 전기적으로 도통되어 있다.
도 3에는, 가스 절연 개폐기의 개극 시에 생기는 아크(15)의 모식도도 함께 나타내고 있다. 아크(15)는 도시 생략한 고정 아크 콘택트(11)의 선단부와 가동 아크 콘택트(12) 사이에 형성된다.
여기서, 아크(15)는 아크 주행부인 C자형 전극(12a)의 둘레 방향으로 회전 구동된다. 즉, 아크(15)에 의해 C자형 전극(12a)의 둘레 방향으로 전류(I)가 흐르고, 전류(I)에 의해 자장(B)이 형성됨으로써, 아크(15)에는 C자형 전극(12a)의 둘레 방향을 따른 전자 구동력(F)이 생겨, 아크(15)가 회전 구동되는 것이다.
또한, 전류(I)는 통전 부재(14)를 개재하여 원통 전극(12c)으로 흐르는 경로를 따라간다. 여기서, 스페이서(12b)는, C자형 전극(12a), 및 원통 전극(12c)보다 도전율이 낮은(전기 저항률이 높은) 비자성 재료가 바람직하고, 예를 들면, PTFE와 같은 절연 재료나, 스테인리스와 같은 재료가 바람직하다.
이것에 의해, 전류(I)가 확실하게 C자형 전극(12a)을 둘레 방향으로 흐름과 함께, 통전 부재(14)가 스페이서(12b)에 의해 덮힌 상태이기 때문에, 아크(15)가 통전 부재(14)의 측면에 생기는 것도 방지할 수 있고, 또한 스페이서(12b)에 의해 아크가 회전 구동력을 얻기 위한 자장(B)을 변형 왜곡시키지도 않는다.
다음으로, 가동 아크 콘택트(12)의 제작 방법의 일례에 대하여 설명한다. C자형 전극(12a)은 직접 아크(15)가 주행하는 부분이기 때문에, 아크(15)에 의한 용손(溶損)에 대한 내성이 높고, 또한 전기 도전성이 높은 재료가 바람직하고, 일반적으로 내호(耐弧) 메탈이라고 불리는 구리-텅스텐이 바람직하다. 또, 원통 전극(12c)에 대해서는, 직접 아크(15)에 노출되는 것은 아니므로, 전기 도전성이 높은 재료가 바람직하며, 구리나 알루미늄 등이 바람직하다.
중공 원통형으로 성형한 원통 전극(12c) 상에, 상기 서술한 스페이서(12b), 및 C자형 전극(12a)을 순서대로 적층 배치한다. C자형 전극(12a), 스페이서(12b), 및 원통 전극(12c)에는 미리 도전 부재(14)를 고정할 수 있는 구멍이 뚫려 있고, 적층 배치 후에, 도전 부재(14)에 의해 코킹하여 끼워 부착되어 있다.
또한, C자형 전극(12a)에 도전 부재(14)용 관통 구멍이 형성되는 경우에는, 도전 부재(14)는 내호 메탈 등의 용손 내성이 높고, 또한 전기 도전성이 높은 재료인 것이 바람직하고, 또한, 당해 구멍이 C자형 전극(12a)의 아크 주행면에 도달하지 않는 경우에는, 구리 등의 도전성이 높은 재료이어도 된다.
이와 같이 코킹하여 고정함으로써, C자형 전극(12a) 및 스페이서(12b)를 원통 전극(12c) 상에 강고하게 고정하는 것이 가능해진다. 또한, 더욱 강고하게 고정하고 싶은 경우에는, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 통전 부재(14)의 배치 방법과 마찬가지로, 절연성의 고정 지그(19)로 C자형 전극(12a)을 둘레 형상으로 코킹하여 고정하는 등 하면 된다.
또, 도 6에 나타내는 바와 같이, C자형 전극(12a)을 분할하여, 각각을 통전 부재(14)로 코킹하여 고정하면, 도 4와 마찬가지로 C자형 전극(12a), 및 스페이서(12b)를 원통 전극(12c) 상에 강고하게 고정하는 것이 가능해진다.
또, 다른 제작 방법으로서는 스프레이, 디핑, 또는 증착 등의 퇴적 방법을 이용해도 된다. 예를 들면, 스프레이에 대해서 나타내면, 금속, 또는 절연 재료를 분사하여 퇴적시키는 방법이다.
우선, 원통 전극(12c)을 상기와 마찬가지로 전기 도전성이 높은 재료로 제작하고, 도전 부재(14)를 배치 후, 스페이서(12b)와 C자형 전극(12a)의 적층면을 타깃으로 하여, 스프레이에 의해 퇴적시키면 된다. 도전 부재(14) 대향 선단에는 미리 마스크 하는 등 하여, 퇴적하는데 불필요한 부분은 제거하면 된다.
또한, 도전 부재(14)는 퇴적 후에 배치해도 되고, 그 경우에는 스페이서(12b)와 C자형 전극(12a)을 관통하여 원통 전극(12c)의 일부에 도달하는 관통 구멍을 형성하고, 도전 부재(14)를 코킹하여 고정하거나, 또는 나무나사 형태의 도전 부재(14)로 조임 고정하면 된다.
다음으로, 상기 서술한 가스 절연 개폐기의 개극 시에 있어서의 전류 차단 동작에 대하여 설명한다. 도 2의 폐극 상태로부터 도시 생략한 외부 조작기에 의해 절연 조작 로드(13)를 시계 방향으로 회전시켜 개극 조작력을 주면, 가동자(6)는 우측 방향의 개극 방향으로 축선 상을 이동하게 된다. 우선, 도 1에 나타낸 고정측 주접촉자(5)로부터 가동자(6)가 개리하여, 동(同) 접촉부를 통하여 흐르고 있던 전류 통로는 차단된다. 그러나, 그 상태에서는 고정 아크 콘택트(11)와 가동 아크 콘택트(12)는 접촉 상태에 있기 때문에, 양자를 경유하는 전류 경로는 확보되어 있다.
그 후, 도 7에 나타낸 바와 같이 가동 아크 콘택트(12)가 더 우측 방향으로 이동하여 고정 아크 콘택트(11)와 개리하면 양 아크 콘택트(11, 12)의 대향 선단에는 아크(15)가 발생한다.
이 아크(15)는 가동 아크 콘택트(12)의 구성과 차단 전류(아크의 전류)에 의하여 전자 구동력(F)을 받고, C자형의 아크 주행부를 회전하면서 절연성 가스에 의해 냉각 작용을 받음으로서, 전류 영점에서 아크 소멸되어 전류 차단이 완료된다.
개극 동작 완료 상태에서 가동자(6)는, 도 8에 나타낸 바와 같이 대향 선단에 전계 완화 실드 작용을 가지는 가동측의 가동자 도체(9)의 내부로 이동하는 위치 관계가 된다. 고정 아크 콘택트(11) 및 가동 아크 콘택트(12)의 각각의 대향 선단은, 모두 전계가 집중하기 쉬운 형상이지만, 개극 상태에서는, 고정 아크 콘택트(11), 및 가동 아크 콘택트(12)는 각각 고정자 도체(4), 및 가동자 도체(9)의 내측에 위치하기 때문에, 양 아크 콘택트(11, 12)의 전계는 낮게 억제되어, 극간은 양호하게 절연 유지된다.
상기 서술한 설명은 가동 아크 콘택트(12)를 C자형 전극(12a), 스페이서(12b), 및 원통 전극(12c)의 구성으로 하고, 고정 아크 콘택트(11)를 선단에 반구형의 집전자를 가지고, 축선에 대하여 복수의 슬릿을 배치한 대략 중공 원통형의 구성으로 이루어지는 가스 절연 개폐기에 대하여 서술하였으나, 도 9에 나타낸 바와 같이, 고정 아크 콘택트(16)를 가동 아크 콘택트(12)와 동일한 구성으로 해도 되고, 이 경우에는 대항 선단의 양 C자형 전극(12a, 16a)이 대략 선대칭이 되는 위치 관계로 하면 각각의 C자형 전극(12a, 16a)이 전자 구동력(F)을 가지고, 아크(15)를 더욱 단시간에 소호할 수 있다.
또한, 도 9에서는 일례로서, 가동 아크 콘택트(12)의 내경 측에 고정 아크 콘택트(16)가 삽입 배치되는 구성을 나타내었지만, 이뿐만 아니라, 고정 아크 콘택트(16)의 내경 측에 가동 아크 콘택트(12)가 배치되어도 된다. 이 경우에는, 가동자(6)의 대향 선단 길이를 조정하여, 개극 상태에서, 고정 아크 콘택트(16)와 가동 아크 콘택트(12)의 전류 경로가 마지막에 개리하도록 하면 된다.
이상의 구성에 의해, 종래에 비하여 간단한 구성으로 효율적으로 아크(15)를 회전 운동시킬 수 있고, 저조작력으로 소형 경량화를 도모한 가스 절연 개폐기를 실현할 수 있다.
[실시예 2]
도 10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의, 아크(15)에 전자 구동력(F)을 부여하는 가동 아크 콘택트(12)를 나타내는 사시도이다.
본 실시 형태는, 본 발명의 제1 실시 형태에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는 제1 실시 형태로부터의 변경점에 대하여 서술한다.
본 실시 형태에서는, 원통 전극(12c)에 있어서, 상기 C자형 전극(12a)의 대략 고리형의 아크 주행부의 직경 방향의 일부를 촌단하는 슬릿의 일방의 단부 근방에 통전 부재(14)가 배치되어 있고, 또한 원통 전극(12c)은 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)을 가지고, 자기 자장 발생 슬릿(17)은 스페이서(12b)와의 연결 단면을 기점으로 하여, 상기 아크 주행부의 직경 방향의 일부를 촌단하는 슬릿의 일방의 단부와 자기 자장 발생 슬릿(17)의 사이에 통전 부재(14)가 위치하도록 연장되고, 또한 통전 부재(14)를 둘러싸며 연장하는 종단부를 가지고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
도 10에는, 일례로서 상기를 구체화하는 원통 전극(12c)에 새로이 대략 L자 형의 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)을 설치한 구성을 나타내고 있다.
소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)은, 통전 부재(14)보다 C자형 전극(12a)의 촌단 위치로부터 떨어진, 통전 부재(14)의 근방에 위치하고, 원통 전극(12c)을 두께 방향으로 관통하여 배치되어 있다. 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)에 의해 통전 부재(14)를 경유하여 흐르는 아크의 전류는, 도 10의 화살표로 나타낸 바와 같이 둘레 방향으로 구부려지고, 아크(15)를 구동시키기 위한 자장(B)을 증가시킬 수 있다.
그 결과, 아크(15)를 구동시키는 전자 구동력(F)이 증가하고, 본 발명의 제1 실시 형태와 동등 이상으로 효율적으로 아크(15)를 회전 운동시킬 수 있어, 더욱 전류 차단 성능을 향상시키는 가스 절연 개폐기를 실현할 수 있다.
또한, 여기서는 대략 L자형으로서 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)을 배치하였지만, 그뿐만 아니라, 자장(B)과 동일한 방향 성분에 원하는 자계를 발생시키기 위하여, 예를 들면 원통 전극(12c)에 대한 가공의 용이함이나 기계적 강도를 고려하여, 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)의 전체가 다각형이나 원호로 이루어지는 슬릿이어도 된다.
또, 도 13은, 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)을 C자형 전극(12a)의 분할수, 및 통전 부재(14)의 개수에 맞추어 복수 개 배치한 도 10의 변화형이다. 이 구성에 의하면, 복수 개의 C자형 전극(12a) 및 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)의 발생 자장(B)에 의해 아크(15)에 대한 전자 구동력(F)이 얻어지고, 본 발명의 제1 실시 형태와 동등 이상으로 효율적으로 아크(15)를 회전 구동시킬 수 있어, 더욱 전류 차단 성능을 향상시키는 가스 절연 개폐기를 실현할 수 있다.
도 14는, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의, 아크(15)에 전자 구동력(F)을 부여하는 가동 아크 콘택트(12)를 나타내는 사시도이다.
본 실시 형태는, 본 발명의 제1 및 제2 실시 형태에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는 제1 및 제2 실시 형태로부터의 변경점에 대하여 서술한다.
본 실시 형태에서는, C자형 전극(12a)과 스페이서(12b)에 더하여 C자형 전극(12d) 및 스페이서(12e)를 다층 배치시키고, 다층 배치와 함께 제1 통전부재(14a)에 더하여 제2 통전 부재(14b)를 추가시킨 것을 특징으로 하고 있다.
즉, C자형 전극 12a 및 12d를 전기적으로 직렬로 접속시킴으로써, 동일 둘레 방향으로 흐르는 아크(15)의 고리형 전류, 및 고리형 전류에 따른 아크(15)를 구동시키기 위한 자장(B)을 증가시키고 있다.
그 결과, 아크(15)를 구동시키기 위한 전자 구동력(F)은, 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)에 더하여, C자형 전극을 다층화한 만큼 증분하여, 본 발명의 제1 및 제2 실시 형태와 동등 이상으로, 아크(15)를 구동시키는 전자 구동력(F)이 증가하기 때문에, 효율적으로 아크(15)를 회전 운동시킬 수 있어, 더욱 전류 차단 성능을 향상시키는 가스 절연 개폐기를 실현할 수 있다.
또한, 여기서는, 일례로서 C자형 전극을 12a 및 12d로 하는 다층화의 최소 구성(2층 구성)을 나타내었지만, 이뿐만 아니라, 더 다층화하면 효과는 증대시킬 수 있기 때문에, 아크(15) 소멸까지의 원하는 시간에 맞추어 적층 수를 증가시키면 되는 것은 물론이다.
[실시예 4]
도 15는, 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의, 아크(15)에 전자 구동력(F)을 부여하는 가동 아크 콘택트(12)를 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제1∼제3 실시 형태에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는 제1∼제3 실시 형태로부터의 변경점에 대하여 서술한다.
본 실시 형태에서는, 원통 전극(12c)에 설치한 대략 L자형의 소호용 자기 자장 발생용의 제1 슬릿(17a)에 더하여, 대략 일문자(一文字)의 제2 슬릿(17b)으로부터 n번째의 슬릿(17n)에 나타내는 바와 같이, 복수의 슬릿을 배치한 것을 특징으로 한다.
원통 전극(12c)에 흘러들어오는 아크의 전류는, 제1 슬릿(17a)에 의해 둘레 방향으로 구부러지고, 둘레 방향의 제1 슬릿(17a)의 θ1이 길수록 아크를 구동시키기 위한 전자 구동력(F)이 증가하지만, 그 만큼, 원통 전극(12c) 자체의 기계적 강도가 저하하게 된다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 원통 전극(12c)의 둘레 방향으로 복수의 슬릿(17b∼17n)을 대략 계단 형상으로 설치함으로써 θ1의 신장과 마찬가지로 둘레 방향으로 흐르는 전류 패스를 대략 θ1+θ2…+θn으로 연장시켜, 기계적 강도를 크게 저하시키지 않고, 전자 구동력(F)을 증가시킨 것이다.
또한, 본 실시 형태에서는, C자형 전극(12a)이 단층화되어 있는 경우에 대하여 나타내고 있지만, 제3 실시 형태에 나타낸 바와 같이 다층화시켜도 되고, 다층화시키는 쪽이, 더욱 전자 구동력(F)을 증가시킬 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 복수의 슬릿(17a∼17n)을 17a…17n의 순으로 C자형 전극(12a)으로부터 멀어지도록 하행 계단 형상으로 배치하였지만, 이뿐만 아니라, 제1 슬릿(17a)을 기준으로 하여 상하하도록, 또는 C자형 전극(12a)에 접근하도록 오름 계단 형상으로 배치해도 된다.
이상의 구성에 의해, 아크(15)를 구동시키기 위한 전자 구동력(F)은, 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)을 복수 개 구비함으로써, 원통 전극(12c)의 기계적 강도를 크게 저하시키지 않고, 아크(15)를 구동시키는 전자 구동력(F)을 증가시킬 수 있기 때문에, 제1∼제3 실시 형태와 동등 이상으로 효율적으로 아크(15)를 회전 운동시킬 수 있어, 전류 차단 성능을 향상시키는 가스 절연 개폐기를 실현시킬 수 있다.
[실시예 5]
도 16은, 본 발명의 제5 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의, 아크(15)에 전자 구동력(F)을 부여하는 가동 아크 콘택트(12)를 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제1∼제4 실시 형태에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는 제1∼제4 실시 형태로부터의 변경점에 대해서 서술한다.
본 실시 형태에서는, C자형 전극(12a)의 아크 주행면에 볼록 형상의 아크 접촉부(18)를 설치한 것을 특징으로 하고 있다. 아크(15)는 시계 방향의 전자 구동력(F)을 받아 주회 운동을 일으키지만, C자형 전극(12a)에 상당하는 종래의 아크 콘택트를 가지는 가스 절연 개폐기의 선단부에서는 전극면 높이가 대략 동일하기 때문에, 아크(15)의 기점 위치가 랜덤이 되는 경향이 있었다.
한편, 본 실시 형태에서는, C자형 전극(12a)의 아크 주행면에 아크 접촉부(18)를 설치함으로써, 개극 상태에 있어서 아크 접촉부(18)의 선단과 고정 아크 콘택트(11)가 최종적인 기계적 접촉 위치(슬라이딩 위치)가 되어, 아크 접촉부(18)와 고정 아크 콘택트(11)에 아크의 기점을 발생시키도록 하였다.
이것에 의해, 확실하게 고정 아크 콘택트(11)와 가동 아크 콘택트(12)에 아크(15)를 발생시킬 수 있게 되고, 제1∼제4 실시 형태와 마찬가지로 아크(15)를 효율적으로 회전 구동시킬 뿐만 아니라, 아크(15)의 발생 위치에 대한 신뢰성을 높이는 것이 가능해졌다.
또한, 여기서는, 일례로서 C자형 전극을 12a로 하는 최소 구성(1층 구성), 및 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)을 1개 설치한 경우를 나타내었지만, 이에 한정되는 것이 아니라, C자형 전극(12a)의 다층화, 및 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17) 다중화를 도모하면 효과를 증대시킬 수 있는 것은, 앞에 서술한 바와 같다.
[실시예 6]
도 17은, 본 발명의 제6 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의, 아크(15)에 전자 구동력(F)을 부여하는 가동 아크 콘택트(12)를 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제5 실시 형태에서 나타낸 아크 접촉부(18)의 변화형이다.
즉, 본 실시 형태에서는, C자형 전극(12a)의 아크 주행면에 실시예 5의 아크 접촉부(18)로서, C자형 전극(12a)의 둘레 방향 표면의 면 높이에 구배를 만들어, h1>h2의 형태로 하고, h1을 가지는 전극 단부를 아크의 기점 위치로 한 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명의 제5 실시 형태와 마찬가지로, 확실하게 고정 아크 콘택트(11)와 가동 아크 콘택트(12)에 아크(15)를 발생시킬 수 있게 되어, 제1∼제5의 실시 형태와 마찬가지로 아크(15)를 효율적으로 회전 구동시킬 뿐만 아니라, 아크(15)의 발생 위치에 대한 신뢰성을 높이는 것이 가능해졌다.
또한, 여기서는, 일례로서 C자형 전극을 12a로 하는 최소 구성(1층 구성), 및 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)을 1개 설치한 경우를 나타내었으나, 이에 한정되는 것이 아니라, C자형 전극(12a)의 다층화, 및 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17) 다중화를 도모하면 효과를 증대시킬 수 있는 것은, 앞에 서술한 바와 같다.
[실시예 7]
도 18은, 본 발명의 제7 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의, 아크(15)에 전자 구동력(F)을 부여하는 가동 아크 콘택트(12)를 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제6 실시 형태의 변화형이다.
즉, 본 실시 형태에서는, C자형 전극(12a)의 아크 주행면에 아크 접촉부(18)로서, 두께 방향의 면 높이에 구배를 만든 형태로 한 것을 특징으로 한다. 즉, h3>h4의 형태로 하여, 개극 시에 있어서 h3측 단부가 고정 아크 콘택트와의 최종적인 기계적 접촉 위치로 하고, h3측의 C자형 전극(12a)과 고정 아크 콘택트(11)에 아크(15)의 기점을 발생시키도록 하였다.
이것에 의해, 본 발명의 제5, 및 제6 실시 형태와 마찬가지로, 확실하게 고정 아크 콘택트(11)와 가동 아크 콘택트(12)에 아크(15)를 발생시킬 수 있게 되어, 제1∼제5 실시 형태와 마찬가지로 아크(15)를 효율적으로 회전 구동시킬 뿐만 아니라, 아크(15)의 발생 위치에 대한 신뢰성을 높이는 것이 가능해졌다.
또한, 여기서는, 일례로서 C자형 전극을 12a로 하는 최소 구성(1층 구성), 및 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17)을 1개 설치한 경우를 나타냈지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, C자형 전극(12a)의 다층화, 및 소호용 자기 자장 발생 슬릿(17) 다중화를 도모하면 효과를 증대할 수 있는 것은, 앞에 서술한 바와 같다.
또, 본 실시 형태는, 본 발명의 제5, 또는 제6 실시 형태와 합한 구성으로 하는 것도 가능하고, 제5 실시 형태를 병용할 때에는, 아크 접촉부(18)의 높이를 h3보다 높게 하면 되고, 또 제6 실시 형태를 병용할 때에는, h1=h3으로 하고, h1>h2, h3>h4의 관계를 만족하면 된다. 이것에 의해, 제5 및 제6 실시 형태를 단일로 사용한 경우보다, 더 확실하게 C자형 전극(12a)과 고정 아크 콘택트(11) 사이에 아크(15)를 발생시키는 것이 가능해진다.
[실시예 8]
도 19는, 본 발명의 제8 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의 도 1에 상당하는 도면이다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제1∼제7 실시 형태에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는, 제11∼제7 실시 형태로부터의 변경점에 대하여 서술한다.
본 실시 형태에서는, C자형 전극(12a), 스페이서(12b), 및 원통 전극(12c)의 전극의 모서리부가 모따기 가공되어 있다.
이것에 의해, 가스 절연 개폐기의 개폐 시의 축선 상의 이동 동작을 저해하는 슬라이딩에 따른 고정자와 가동자의 아크 콘택트(11, 12)끼리 맞물려 들어가는 것을 방지할 수 있음과 함께, 개극 시에 있어서는, 상기 맞물려 들어감에 기인하는 부품 탈락이나 가동 아크 콘택트(12) 자체의 흔들림을 억제할 수 있기 때문에, 제1∼제7에 나타내는 가스 절연 개폐기를 고신뢰도화 할 수 있다.
이상에서 나타낸 각 실시 형태에 있어서는, 주로, C자형 전극(12a), 스페이서(12b), 및 원통 전극(12c)을 가동 아크 콘택트(12)로 하고, 한편, 선단에 반구형의 집전자를 가지고, 대략 중공 원통형이며 축선에 대하여 슬릿을 복수 배치한 아크 콘택트를 고정 아크 콘택트(11)로서 나타내지만, 가동자, 고정자의 아크 콘택트의 배치가 반대가 되어도 되고, 이 경우도 각 실시 형태에서 설명한 효과가 얻어진다.
[실시예 9]
도 20은, 본 발명의 제9 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의 도 1에 상당하는 도면이다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제1∼제8 실시 형태에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는 제1∼제8 실시 형태로부터의 변경점에 대해서 서술한다.
본 실시 형태에서는, 상기 C자형 전극(12a)을 중공 원통형의 원통 C자형 전극(12f)으로 하고, 원통 전극(12c)에, 원통 C자형 전극(12f)이 삽입 배치되어 있다. 또, 원통 C자형 전극(12f)의 원통 내 바닥면에는 고정 지그(20)에 의해 원통 C자형 전극(12f)과 원통 전극(12c)이 고정되어 있다. 고정 아크 콘택트(11)는, 원통 C자형 전극(12f)의 내경면에 맞닿아, 가스 절연 개폐기의 개폐 시에 있어서의 가동 아크 콘택트(12)와의 슬라이딩을 담당하고 있다.
본 실시 형태에 있어서의 가동 아크 콘택트(12)의 구체적인 구성에 대하여 서술한다. 도 21은, 도 20에 나타낸 가스 절연 개폐기의 가동 아크 콘택트(12)의 확대 단면도이다. 가동 아크 콘택트(12)의 대향측 선단으로부터 원통 C자형 전극(12f), 스페이서(12b), 원통 전극(12c)의 순으로 적층 배치되어 있다.
도 21에는, 도시 생략한 고정 아크 콘택트(11)와 가동 아크 콘택트(12)의 개리에 의해 생기는 아크(15)의, 원통 C자형 전극(12f) 내에서의 전류를 병기한다.
원통 C자형 전극(12f)의 둘레 방향으로 흐르고, 통전 부재(14)를 개재하여 원통 전극(12c)에 유입하는 전류 성분을 I로, 원통 C자형 전극(12f)의 가동 아크 콘택트(12)의 고정 아크 콘택트(11)에 대향하는 선단면으로부터 원통 축 방향으로 흐르는 전류 성분을 IV로 각각 나타내고 있다. 여기서, 효율적으로 아크(15)를 구동시키는 전자 구동력(F)을 얻기 위해서는, 상기 전류 성분 IV를 저감시키는 것이 필요해진다.
본 실시 형태에서 고정 지그(20)는, 원통 C자형 전극(12f)을 통하여, 고정 지그(20)를 개재하여 원통 전극(12c)으로 유입되는 전류, 즉 상기 전류 성분 IV를 억제하기 위하여 원통 C자형 전극(12f)보다 높은 저항률을 가지는 재료로 구성되어 있다.
또, 고정 지그(20)는 가동 아크 콘택트(12)의 축선(중심선) 상으로부터 벗어난 지점에 배치된다. 더 상세하게는, 고정 지그(20)는 원통 전극(12c)과 원통 C자형 전극(12f)의 바닥면의 원심으로부터 떨어진 위치에 배치된다. 이와 같이 함으로써, 가스 절연 개폐기의 개폐 시에 있어서의 기계적 진동 등에 의해, 원통 C자형 전극(12f)이 회전, 탈락할 가능성을 저감시키고 있다. 본 실시 형태에서는, 절연성을 가지는 나사 형상의 2개의 고정 지그(20)가 중심축선으로부터 일정한 간격 떨어져 배치되어 있는 구성을 일례로서 나타내고 있다.
도 22는, 가동 아크 콘택트(12)의 대향측 선단 방향으로부터 본 원통 C자형 전극(12f)의 사시도이다.
C자형 원통 전극(12f)은, 중공 원통 내경이 h5, 중공 원통 외경이 h7, 최외경이 h6이며, h5<h7<h6의 관계를 가지고 있다. (h6-h7)/2가 스페이서(12b), 및 원통 전극(12c)의 두께에 상당한다.
원통 C자형 전극(12f) 선단은 상기 C자형 전극(12a)과 마찬가지로 링 단부가 촌단되어 있다. 링 단부 근방에는 스페이서(12b)에 설치된 관통 구멍을 통하여 원통 C자형 전극(12f)과 원통 전극(12c)을 접속하는 통전 부재(14)가 고정되기 위한 통전 부재 고정 구멍(14c)이 배치되어 있다. 또한, 통전 부재 고정 구멍(14c)은 아크(15) 주행부인 가동 아크 콘택트(12)의 대향측 선단면까지 도달하지 않은 것이어도 된다. 원통 C자형 전극(12f)의 재질로서는, 원통 C자형 전극(12f)의 대향측 선단면이, 직접 아크(15)가 주행하는 부분이기 때문에, C자형 전극(12a)과 마찬가지로 용손 내성이 높은 일반적으로 내호 메탈이라고 불리는 구리-텅스텐이 바람직하다.
또는, 도 23에 나타내는 바와 같이 원통 C자형 전극(12f) 중, 아크(15)가 주행하는 원통 C자형 전극(12f)의 대향측 단면만을 내호 메탈(12g)로 덮고, 그 이외를 구리나 알루미늄 등 가공 용이성을 배려한 재질로 구성되어도 된다. 이 경우, 내호 메탈과 구리나 알루미늄은 은 납땜이나 앞에 서술한 스프레이나 디핑, 또는 증착 등의 퇴적 방법을 사용하여 접속 배치하면 된다.
이상의 구성에 의해, 본 실시 형태에 의하면, 스페이서(12b)와 원통 전극(12c)이 원통 C자형 전극(12f)에 의해 직접 고정 아크 콘택트(11)와 접하지 않도록 보호되어, 더욱 원활한 개폐 동작에 기여할 수 있다.
또, 원통 C자형 전극(12f) 자체가 고정 지그(20)에 의해 원통 전극(12c)과 강고하게 고정되어, 가스 절연 개폐기의 개폐 시의 충격에 따른 부품 탈락에 대하여 고신뢰성화할 수 있다.
또한, 원통 C자형 전극(12f) 및 원통 전극(12c)보다 높은 전기 저항률을 가지는 고정 지그(20)에 의해, 아크(15)의 전류가 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단면으로부터 원통 C자형 전극(12f)의 축 방향으로 분산되는 전류 성분 IV를 최대한 저감시켜, 가동 아크 콘택트(12)의 대향선 단면을 따라 둘레 방향으로 효율적으로 아크(15)의 전류를 통전시킬 수 있어, 아크(15)의 회전 구동력을 향상시킬 수 있다.
[실시예 10]
도 24는, 본 발명의 제10 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의 도 22에 상당하는 도면이다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제9 실시 형태에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는 제9 실시 형태로부터의 변경점에 대하여 서술한다.
본 실시 형태에서는, 원통 전극(12c)에 삽입 배치되는 원통 C자형 전극(12f)의 원통 외경면의 일부에, 외경면을 따라 원고리형의 박육부(薄肉部)(21)를 설치한 것을 특징으로 한다.
가스 절연 개폐기의 개극 시에 아크(15)를 회전 운동시키기 위해서는, 아크(15)의 전류를 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단면을 따라 둘레 방향으로 통전시켜야 한다. 즉, 도 21에서 설명한 바와 같이, 아크(15)에 의한 전류 중, 원통 C자형 전극(12f)의 둘레 방향 전류 성분 I와, 축방향 전류 성분 IV의 관계를 1>>IV로 할 필요가 있다.
그래서, 실시예 9에서는 고정 지그(20)에 원통 C자형 전극(12f) 이상의 저항률을 가지는 재료를 사용하고 있지만, 더욱 효율적으로 아크(15)를 아크 소멸시키기 위하여 본 실시 형태에서는, 실시예 9의 형태에 더하여, 원통 C자형 전극(12f)의 원통면의 일부에 원고리형의 박육부(21)를 배치한 것이다. 이것에 의해, 원고리형의 박육부(21)를 통과하는 전류 성분 IV를, 더 저감시킬 수 있다.
이상의 구성에 의하면, 스페이서(12b)와 원통 전극(12c)이 원통 C자형 전극(12f)에 의해 직접 고정 아크 콘택트(11)와 접하지 않도록 보호되어, 더욱 원활한 개폐 동작에 기여할 수 있어, 원통 C자형 전극(12f) 자체가 고정 지그(20)에 의해 원통 전극(12c)과 강고하게 고정되어, 가스 절연 개폐기의 개폐 시의 부품 탈락에 대하여 고신뢰성화 할 수 있음과 함께, 원고리형의 박육부(21)에 의해 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단면을 따라 둘레 방향으로 효율적으로 아크(15)의 전류를 통전시킬 수 있어, 아크(15)의 회전 구동력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 일례로서 도 22에 나타내는 원통 C자형 전극(12f)에 원고리형의 박육부(21)를 설치한 구성을 나타냈지만, 이뿐만 아니라, 도 23에 나타낸 원통 C자형 전극(12f)의 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단측이 내호 메탈(12g)로 덮인 구성에, 원고리형의 박육부(21)를 설치해도 동일한 효과가 얻어진다.
[실시예 11]
도 25는, 본 발명의 제11 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의 도 22에 상당하는 도면이다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제9 및 제10 실시 형태에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는 제10 실시 형태로부터의 변경점에 대하여 서술한다.
본 실시 형태에서는, 원통 전극(12c)에 삽입 배치되는 원통 C자형 전극(12f)의 원통 외경면의 일부에 슬릿(22)을 배치한 것을 특징으로 한다. 슬릿(22)은 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단측 근방에, 원통 C자형 전극(12f)의 원통 외경면을 관통하여 복수 지점 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 일례로서 복수의 슬릿(22)을, 개폐 동작 시의 원통 C자형 전극(12f)의 강도를 저하시키지 않도록, 상하 방향으로 번갈아 배치하고 있다.
이것에 의해, 실시예 10과 마찬가지로, 원통 C자형 전극(12f)의 축 방향으로 분산되는 전류 성분 IV를 저감시켜, 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단면을 따라 둘레 방향으로 효율적으로 아크(15)의 전류를 통전시킬 수 있어, 아크(15)의 회전 운동을 향상시킬 수 있다. 또, 스페이서(12b)와 원통 전극(12c)이 원통 C자형 전극(12f)에 의해 직접 고정 아크 콘택트(11)와 접하지 않도록 보호되어, 더 원활한 개폐 동작에 기여할 수 있고, 원통 C자형 전극(12f) 자체가 고정 지그(20)에 의해 원통 전극(12c)과 강고하게 고정되어, 가스 절연 개폐기의 개폐시의 부품 탈락에 대하여 고신뢰성화 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 일례로서 도 22에 나타내는 원통 C자형 전극(12f)에 슬릿(22)을 설치한 구성을 나타내었지만, 이뿐만 아니라, 도 23에 나타낸 원통 C자형 전극(12f)의 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단측이 내호 메탈(12g)로 덮인 구성에, 슬릿(22)을 설치해도 동일한 효과가 얻어진다.
[실시예 12]
도 26은, 본 발명의 제12 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의 도 22에 상당하는 도면이다. 여기서는, 설명의 편의상, 통전 부재(14)를 파선으로 나타낸다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제9 실시예에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는 제9 실시 형태로부터의 변경점에 대하여 서술한다.
본 실시 형태에서는, 원통 전극(12c)에 삽입 배치되는 원통 C자형 전극(12f)의 원통 외경면의 일부에 축방향 슬릿(23)을 설치한 것을 특징으로 한다.
가스 절연 개폐기의 개극 시에 아크(15)를 회전 운동시키기 위해서는, 아크(15)의 전류를 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단면을 따라 둘레 방향으로 통전시켜야 한다. 그래서, 실시예 9에서는 도 21에서 설명한 바와 같이, 아크(15)에 의한 전류 중, 원통 C자형 전극(12f)의 둘레 방향 전류 성분 I와, 축방향 전류 성분 IV의 관계가 1>>IV가 되도록 고정 지그(20)에 원통 C자형 전극(12f) 이상의 저항률을 가지는 재료를 사용하고 있다. 한편, 통전 부재(14) 근방에서는 둘레 방향 전류 성분 I의 일부가 아크 주행부를 통하지 않고, 원통 C자형 전극(12f)의 원통부를 바이패스하여 통전 부재(14)로 유입될 가능성이 있어, 아크(15)의 회전 구동력을 손상시킬 가능성이 있다.
그래서, 실시예 12에서는 원통 C자형 전극(12f)의 링 단부에 있어서, 원통을 따라 축 방향으로 축방향 슬릿(23)을 설치한 것이다. 이것에 의해, 축방향 슬릿(23)을 사이에 두고, 통전 부재(14)에 대향하는 원통 C자형 전극(12f)의 링 단부로부터 둘레 방향 전류 성분 I와는 역방향으로 흘러 통전 부재(14)로 유입하는 전류를 억제하는 것이 가능해진다. 즉, 축방향 슬릿(23)에 의해 둘레 방향 전류 성분 I와는 역방향의 전류에 대한 통전 패스를 촌단할 수 있고, 그 결과, 실시예 9에 비하여 더 확실하게 아크(15)의 회전 운동을 향상시킬 수 있다.
또, 스페이서(12b)와 원통 전극(12c)이 원통 C자형 전극(12f)에 의해 직접 고정 아크 콘택트(11)와 접하지 않도록 보호되어, 더 원활한 개폐 동작에 기여할 수 있고, 원통 C자형 전극(12f) 자체가 고정 지그(20)에 의해 원통 전극(12c)과 강고하게 고정되어, 가스 절연 개폐기의 개폐 시의 부품 탈락에 대하여 고신뢰성화 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 일례로서 도 22에 나타내는 원통 C자형 전극(12f)에 축 방향 슬릿(23)을 하나 설치하였으나, 이뿐만 아니라, 둘레 방향을 따라 복수 개 배치해도 되고, 또한 도 23에 나타낸 원통 C자형 전극(12f)의 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단 측이 내호 메탈(12f)로 덮인 구성에, 축 방향 슬릿(23)을 설치해도 동일한 효과가 얻어진다
또, 실시예 11 및 12에서 나타낸 원통 C자형 전극(12f)의 원통면의 일부에 원고리형의 박육부(21)를 설치한 구성, 및 원통 C자형 전극(12f)의 원통 외경면의 일부에 슬릿(22)을 설치한 구성과 병용해도 되고, 그 경우, 축 방향 전류 성분 IV를 저감시킬 수 있어, 더욱 아크(15)의 회전 운동을 향상시킬 수 있다.
[실시예 13]
도 27은, 본 발명의 제13 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의 도 21에 상당하는 도면이다. 본 실시 형태는, 본 발명의 제9∼제12 실시예에서 나타낸 가동 아크 콘택트(12)의 변화형이며, 여기서는 제9 실시 형태로부터의 변경점에 대하여 서술한다.
본 실시 형태에서는, 상기 스페이서(12b)를 중공의 원통형 스페이서(12h)로 하고, 원통 전극(12c)에, 원통형 스페이서(12h), 원통 C자형 전극(12f)이 순서대로 삽입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 실시 형태에서의 원통 C자형 전극(12f)에는, 일례로서 실시예 10에서 나타낸 원고리형의 박육부(21)를 배치한 구성을 사용하고 있지만, 실시예 9, 실시예 11 및 실시예 12에서 설명한 원통 C자형 전극(12f)만의 구성, 및 원통 C자형 전극(12f)에 슬릿(22)을 설치한 구성, 및 원통 C자형 전극(12f)에 축 방향 슬릿(23)을, 단독 또는 복합적으로 설치한 구성이어도 된다. 또, 원통 C자형 전극(12f) 자체를 도 23에 나타낸 원통 C자형 전극(12f)과 내호 메탈(12g)의 구성으로 하여도 된다.
원통형 스페이서(12h)의 원통 내 바닥면에는 고정 지그(20)를 삽입·고정 하기 위한 관통 구멍이 배치되어 있고, 고정 지그(20)에 의해, 원통 C자형 전극(12f), 원통형 스페이서(12h), 원통 전극(12c)은 강고하게 고정되어 있다.
고정 지그(20)는, 앞에 서술한 바와 같이 I>>IV의 관계를 얻기 위하여 원통 C자형 전극(12f) 이상의 저항률을 가지는 재료로 구성되어 있다. 또, 고정 지그(20)는 가동 아크 콘택트(12)를 이분하는 가스 절연 개폐기의 축선(중심선) 상으로부터 벗어난 지점에 배치되고, 가스 절연 개폐기의 개폐시에 있어서의 기계적 진동 등에 의해, 원통 C자형 전극(12f)이 회전, 탈락할 가능성을 저감시키고 있다. 본 실시 형태에서는, 절연성을 가지는 나사 형상의 2개의 고정 지그(20)가 중심축선으로부터 일정한 간격 떨어져 배치되어 있는 구성을 일례로서 나타내고 있다.
도 28은, 가동 아크 콘택트(12)의 대향측 선단 방향으로부터 본 원통형 스페이서(12h)의 사시도이다.
원통형 스페이서(12h)는, 중공 원통 내경이 h7, 중공 원통 외경이 h8, 최외경이 h6이며, h7<h8<h6의 관계를 가지고 있다. (h6-h8)/2가 원통 전극(12c)의 두께에 상당한다.
원통형 스페이서(12h)에는, 통전 부재(14)가 삽입되기 위한 통전 부재 관통 구멍(14d)이 배치되어 있다. 원통형 스페이서(12h)는, 원통 전극(12c)보다 도전율이 낮은(저항률이 높은) 비자성 재료가 바람직하고, 예를 들면, PTFE와 같은 절연 재료나, 스테인리스와 같은 재료가 바람직하다.
이상의 구성에 의하면, 원통형 스페이서(12h)가 원통 C자형 전극(12f)과 원통 전극(12c) 사이에 개재되기 때문에, 원통 C자형 전극(12f)과 원통 전극(12c) 사이의 통전 패스는 통전 부재(14)에만 한정되고, 실시예 9∼11에서 나타낸 구성 이상으로 가동 아크 콘택트(12)의 대향 선단면을 따라 둘레 방향으로 효율적으로 아크(15)의 전류를 통전시킬 수 있어, 아크(15)의 회전 운동을 향상시킬 수 있다.
또, 원통형 스페이서(12h)와 원통 전극(12c)이 원통 C자형 전극(12f)에 의해 직접 고정 아크 콘택트(11)와 접하지 않도록 보호되어, 더욱 원활한 개폐 동작에 기여할 수 있고, 원통 C자형 전극(12f)과 원통형 스페이서(12h)가 고정 지그(20)에 의해 원통 전극(12c)과 강고하게 고정되어, 가스 절연 개폐기의 개폐 시의 부품 탈락에 대하여 고신뢰성화 할 수 있다.
[실시예 14]
본 실시 형태는, 본 발명의 제1∼제13 실시 형태에서 나타낸 고정 아크 콘택트(11)의 변화형이며, 여기서는 제1∼제13 실시 형태로부터의 변경점에 대하여 서술한다.
도 29 및 도 30은, 본 발명의 제14 실시 형태에 의한 가스 절연 개폐기의 도1 및 도 8에 상당하는 도면이며, 각각 폐극 시 및 개극 시의 양상을 나타내고 있다.
본 실시 형태에서는, 상기 고정 아크 콘택트(11) 대신, 가동 아크 콘택트(12)에 대향하는 선단에 평판 형상의 접촉부를 가지는 고정 아크 콘택트(24), 금속제의 지지 부재(25), 스프링(26), 및 금속제의 가이드(27)의 구성으로 하고 있다. 즉, 가스 절연 개폐기의 개극 동작에 있어서, 가동 아크 콘택트(12)의 고정 아크 콘택트(24)에 대향하는 선단면이, 지지 부재(25)에 고정된 고정 아크 콘택트(24)와 물리적으로 마지막에 개리하도록, 스프링(26) 및 가이드(27)에 의해 고정 아크 콘택트(24)를 축선 상에 이동할 수 있는 기구를 가지고 있다.
다음으로, 상기 서술한 가스 절연 개폐기의 개극 시에 있어서의 전류 차단 동작에 대하여 설명한다. 도 29의 폐극 상태로부터 도시 생략한 외부 조작기에 의해 도시 생략한 절연 조작 로드를 시계 방향으로 회전시켜 폐극 조작력을 부여하면, 가동자(6)는 우측 방향의 개극 방향으로 축선 상을 이동하게 된다. 우선, 도 29에 나타낸 고정측 주접촉자(5)로부터 가동자(6)가 개리하여, 동접촉부를 개재하여 흐르고 있던 전류 통로는 차단된다.
그러나, 그 상태에서는 고정 아크 콘택트(24)는 스프링(26)의 반력에 의해 개극 동작에 추종하여 도 29의 우측 방향으로 이동하기 때문에, 고정 아크 콘택트(24)와 가동 아크 콘택트(12)의 접촉 상태는 유지되고, 가동 아크 콘택트(12)∼고정 아크 콘택트(24)∼금속제의 지지 부재(25)∼금속제의 가이드(27)∼고정자 도체(4)의 전류 경로가 확보되어 있다.
그 후, 가동 아크 콘택트(12)가 더 이동하여 고정 아크 콘택트(24)가 고정측 주접촉자(5)보다 우측 방향에 도달하면, 고정 아크 콘택트(24)는, 가이드(27)에 의해 제동되어, 고정 아크 콘택트(24)와 가동 아크 콘택트(12)는 개리한다.
당해 개리 후에는, 실시예 1에서 나타낸 도 7과 마찬가지로, 고정 아크 콘택트(24)와 가동 아크 콘택트(12)의 양 선단부에 아크가 발생한다.
이 아크는 가동 아크 콘택트(12)의 구성과 차단 전류(아크의 전류)에 의하여 전자 구동력(F)을 받고, C자형의 아크 주행부를 회전하면서 절연성 가스에 의해 냉각 작용을 받음으로써, 전류 영점에서 아크 소멸되어 전류 차단이 완료된다.
개극 동작 완료 상태에서 가동자(6)는, 도 30에 나타낸 바와 같이 대향선단에 전계 완화 실드 효과를 가지는 가동자측의 가동 도체(9)의 내부로 이동하는 위치 관계가 된다. 고정 아크 콘택트(24), 및 가동 아크 콘택트(12)의 각각의 대향선단은, 모두 전계가 집중하기 쉬운 형상이지만, 개극 상태에서는, 고정 아크 콘택트(24), 및 가동 아크 콘택트(12)는 각각 고정자 도체(4), 및 가동자 도체(9)의 내측에 위치하기 때문에, 양 아크 콘택트(24, 12)의 전계는 낮게 억제되어, 극간은 양호하게 절연 유지된다.
상기 서술한 설명에서는, 일례로서 가동 아크 콘택트(12)에 실시예 11에서 나타낸 슬릿(22)을 배치한 원통 C자형 전극(12f)을 사용하고 있지만, 이뿐만 아니라, 그 외의 실시예 1∼10, 12, 13에서 나타낸 구성이어도 된다.
또, 고정 아크 콘택트(24)에 대해서도, 본 실시 형태에서는 일례로서 원통 평판 형상의 구성으로 하였으나, 이뿐만 아니라, 가동 아크 콘택트(12)를 고정 아크 콘택트(24)로서 선대칭 배치해도 된다. 그 경우에는 고정 아크 콘택트(24)가 가동 아크 콘택트(12)의 개극에 선행하여 고정측 주접촉자(5)로부터 가동 아크 콘택트(12)가 개리됨과 함께 개극 후의 고정 아크 콘택트(24)가 고정자 도체(4)의 내측에 머무르도록, 고정자 도체(4)의 축방향 길이를 조정하면 된다.
이상의 구성에 의해, 상기 고정 아크 콘택트(11)와 가동 아크 콘택트(12)와 같은 슬라이딩 통전부가 불필요해지고, 슬라이딩 통전에 따른 가동 아크 콘택트(12)의 부품 탈락 방지에 기여할 수 있어, 가스 절연 개폐기를 고신뢰도화 할 수 있다.
1: 밀폐 용기 2: 고정측 도체
3: 지지 애자 3a: 절연물
3b: 매립 도체 4: 고정자 도체
5: 고정측 주접촉자 6: 가동자
7: 가동측 주접촉자 8: 가동자 도체 통전부
9: 가동자 도체 10: 가동측 도체
11: 고정 아크 콘택트 12: 가동 아크 콘택트
12a: C자형 전극 12b: 스페이서
12c: 원통 전극 12d: C자형 전극
12e: 스페이서 12f: 원통 C자형 전극
12g: 내호 메탈 12h: 원통형 스페이서
13: 절연 조작 로드 14: 통전 부재
14a: 제1 통전 부재 14b: 제2 통전 부재
14c: 통전 부재 고정 구멍 14d: 통전 부재 관통 구멍
15: 아크 16: 고정 아크 콘택트
16a: C자형 전극 16b: 스페이서
16c: 원통 전극 17: 소호용 자기 자장 발생 슬릿
17a: 제1 슬릿 17b: 제2 슬릿
17n: n번째 슬릿 18: 아크 접촉부
19: 고정 지그 20: 고정 지그
21: 원고리형의 박육부 22: 슬릿
23: 축방향 슬릿 24: 고정 아크 콘택트
25: 지지 부재 26: 스프링
27: 가이드

Claims (15)

  1. 절연성 가스를 봉입한 밀폐 용기 내에, 고정 아크 콘택트와, 상기 고정 아크 콘택트를 포위하여 배치한 고정측 주접촉자와, 상기 고정측 주접촉자 및 상기 고정 아크 콘택트에 대향 배치되는 가동 아크 콘택트를 가지는 가동자를 구비한 가스절연 개폐기에 있어서,
    상기 가동 아크 콘택트 및 상기 고정 아크 콘택트의 적어도 일방의 대향측 선단으로부터 순서대로 각각 중공 원통형의 제1 전극과 스페이서와 제2 전극을 설치하고,
    상기 제1 전극은 고리형의 아크 주행부를 가지고, 또한 상기 제1 전극의 직경 방향의 일부를 촌단하는 하나 이상의 슬릿을 가지며,
    상기 스페이서는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극보다 높은 전기 저항률을 가지고,
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극이 전기적으로 접속하기 위한 통전 수단을 가지며,
    상기 통전 수단은, 상기 스페이서를 관통하는 도전 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극의 고리형의 아크 주행부의 직경 방향의 일부를 촌단하는 슬릿의 일방의 단부 근방에, 상기 통전 수단을 가지고,
    상기 제2 전극은 제2 슬릿을 가지며,
    상기 제2 슬릿은, 상기 스페이서와의 연결 단면을 기점으로 하여, 상기 아크 주행부의 직경 방향의 일부를 촌단하는 슬릿의 일방의 단부와 상기 제2 슬릿의 사이에 상기 통전 수단가 위치하도록 연장되고, 상기 제2 슬릿으로 상기 통전 수단를 둘러싸며 연장되는 종단부를 가지는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극과 상기 스페이서가 번갈아 배치된 다층 구조로 이루어지고,
    각 층의 상기 제1 전극이 전기적으로 직렬로 접속되고, 또한 상기 제2 전극과도 전기적으로 직렬로 접속되는 통전 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 전극의 둘레 방향으로 복수의 슬릿을 설치한 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극에 아크 접촉부를 가지는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 스페이서, 및 상기 제2 전극의 모서리부가 모따기 가공된 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은, 상기 고리형의 아크 주행부에 연결하여 상기 제2 전극의 중공 원통 내부에 삽입 배치되는 중공 원통을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 전극에 삽입 배치된 상기 제1 전극은 중공 원통에 바닥면을 가지고,
    상기 제1 전극의 중공 원통의 바닥면과, 당해 바닥면에 맞닿는 상기 제2 전극의 중공 원통의 바닥면이 고정 지그에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고정 지그는, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 중공 원통의 바닥면에, 당해 바닥면의 원심으로부터 벗어난 위치에 고정되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 고정 지그는, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극보다 높은 전기 저항률을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극의 상기 제2 전극과의 대향면의 둘레 방향으로, 원고리형의 박육부를 설치한 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극의 중공 원통의 둘레 방향으로 복수의 슬릿을 설치한 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극의 직경 방향의 일부를 촌단하는 하나 이상의 슬릿이 상기 제1 전극의 중공 원통의 축 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전극의 고리형의 아크 주행부 바로 아래에 적층 배치되는 상기 스페이서는 상기 제1 전극의 중공 원통 및 상기 제2 전극의 중공 원통의 사이에 삽입 배치되는 중공 원통을 가지는 것을 특징으로 하는 가스 절연 개폐기.
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