TW201442051A - 氣體斷路器 - Google Patents

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TW201442051A
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Yuji Kaneko
Noriyuki Yaginuma
Daisuke Nomura
Makoto Hirose
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Hitachi Ltd
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Abstract

提供一種氣體斷路器，其防止絕緣噴嘴的脫落且採用了噴嘴更換容易之絕緣噴嘴的固定構造。在充填著消弧性氣體之槽內，設置：接點，由可開離的一對固定側電弧接點以及可動側電弧接點所構成；及吹弧室，由先端具有前述可動側電弧接點之吹弧唧筒以及固定活塞所形成；及絕緣噴嘴，包圍前述可動側電弧接點而被安裝於前述吹弧唧筒的先端，形成將來自前述吹弧室的消弧性氣體導引至前述接點之通路；來構成氣體斷路器。吹弧唧筒(104)於斷路部側端部具有筒狀部(104a)，在筒狀部(104a)的斷路部側先端部配置中空狀的可動側主接點(102)。在可動側主接點(102)的中空部，配置在吹弧唧筒的筒狀部(104a)的斷路部側端部將絕緣噴嘴(101)卡止之推壓金屬件(103)。

Description

氣體斷路器
本發明係有關使用SF6氣體來作為消弧性氣體(arc extinguishing gas)之電力用的氣體斷路器，特別是有關構成其消弧部分之絕緣噴嘴的固定構造。
近年來，隨著電力系統的高電壓/大電流化，斷路器的大容量化不斷進展，但另一方面藉由斷路部構造的最佳化來達成低成本、省空間化的需求也增高。因此，以小型且具有優良斷路性能之熱吹弧型(thermal puffer type)斷路器為首，吹弧氣體壓較以往更為高壓的斷路器逐漸普及。
包括熱吹弧式斷路器在內的氣體斷路器，其斷路部可動側的構成，一般而言是在比吹弧唧筒(puffer cylinder)部還朝斷路部側具備絕緣噴嘴與可動側主接點。絕緣噴嘴設置之目的，在於對可動側及固定側電弧接點間發生的電弧有效地噴吹消弧性氣體。
絕緣噴嘴的代表性固定方法，是在絕緣噴嘴後端的外周部刻劃螺紋，而相對於吹弧唧筒先端內周的螺 紋部從斷路部側加以螺合固定之構造。
此一固定方法，於組立時可簡易地安裝及進行定芯(centering)作業。此外，於維護時當進行噴嘴更換時，可從設於斷路部附近之檢修孔進行作業。
但，伴隨前述吹弧氣體壓的增大，若僅依靠螺紋之固定構造，無法指望其相對於吹弧氣體壓力的保持功能，故在斷路操作時會有絕緣噴嘴脫落的情況發生等意外風險高之問題。
對於這樣的課題，專利文獻1中如圖1所示，提出一種在吹弧唧筒先端的內徑側嵌入絕緣噴嘴，並藉由兼作為可動側主接點之噴嘴座來予以夾持並防拔之構造。
該構造相較於前述僅依靠螺固之固定構造，絕緣噴嘴會被穩固地固定，而防止氣體壓上昇造成之絕緣噴嘴脫落。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開平08-111151
然而，若依該構造，則於斷路部的維護時當更換噴嘴時，必須將兼作為可動側主接點之噴嘴座拆卸， 再組立時會增加作業工時等，在維護性上留下課題。
本發明之目的在於提供一種氣體斷路器，其防止絕緣噴嘴的脫落且噴嘴更換容易，採用了可靠性及維護性高之絕緣噴嘴的固定構造。
本發明係有鑑於上述問題而研發，在充填著消弧性氣體之槽內，設置：接點，由可開離的一對固定側電弧接點以及可動側電弧接點所構成；及吹弧室，由先端具有前述可動側電弧接點之吹弧唧筒以及固定活塞所形成；及絕緣噴嘴，包圍前述可動側電弧接點而被安裝於前述吹弧唧筒的先端，形成將來自前述吹弧室的消弧性氣體導引至前述接點之通路；設計成因應前述接點的開離動作而將前述吹弧室內的消弧性氣體予以壓縮並噴吹至前述接點間發生之電弧，來構成氣體斷路器。前述吹弧唧筒構成為於斷路部側端部具有筒狀部，在前述筒狀部的斷路部側先端部配置中空狀的可動側主接點。前述絕緣噴嘴的一端配置於前述筒狀部內，在前述可動側主接點的中空部，配置將前述絕緣噴嘴卡止之卡止構件。
本發明之氣體斷路器，藉由採用上述記載之固定構造，可防止絕緣噴嘴脫落且噴嘴更換容易，且噴嘴更換時不必將可動主接點拆卸，故可防止斷路部的偏芯。 如此一來，可提供可靠性及維護性高之氣體斷路器。
101‧‧‧絕緣噴嘴
101a‧‧‧絕緣噴嘴螺紋部
101b‧‧‧絕緣噴嘴大徑部
102‧‧‧可動側主接點
102a‧‧‧推壓金屬件調整孔
102b‧‧‧可動側主接點屏蔽部
103‧‧‧推壓金屬件
103a‧‧‧推壓金屬件定位孔
103b‧‧‧螺固用長孔
103c‧‧‧卡止部
104‧‧‧吹弧唧筒
104a‧‧‧筒狀部
105‧‧‧可動側電弧接點
106‧‧‧絕緣蓋
107‧‧‧推壓金屬件固定用螺栓
108‧‧‧可動側主接點固定用螺栓
109‧‧‧可動側通電導體
110‧‧‧吹弧活塞
111‧‧‧吹弧軸
112‧‧‧絕緣桿(來自操作器機構)
201‧‧‧絕緣槽
202‧‧‧固定側通電導體
203‧‧‧固定側電弧接點基座
204‧‧‧固定側電弧接點
205‧‧‧固定側主接點
401‧‧‧推壓金屬件定位治具
501‧‧‧推壓金屬件(實施例2)
501a‧‧‧推壓金屬件圓弧部(實施例2)
602‧‧‧可動側主接點(實施例3)
604‧‧‧吹弧唧筒(實施例3)
[圖1]本發明實施例1之絕緣噴嘴的固定構造示意截面圖。
[圖2]運用了本發明絕緣噴嘴的固定構造之氣體斷路器截面圖。
[圖3]本發明實施例1之推壓金屬件示意立體圖。
[圖4]使用本發明的推壓金屬件定位治具來安裝推壓金屬件之手續示意截面圖。揭示藉由推壓金屬件推壓絕緣噴嘴前之狀態。
[圖5]圖4的A-A截面圖。
[圖6]使用本發明的推壓金屬件定位治具來安裝推壓金屬件之手續示意截面圖。揭示藉由推壓金屬件推壓絕緣噴嘴後之狀態。
[圖7]圖6的B-B截面圖。
[圖8]圖6的C-C截面圖。
[圖9]實施例1之變形例示意截面圖。
[圖10]圖9的可動側主接點示意立體圖。
[圖11]用來固定本發明實施例2之絕緣噴嘴的推壓金屬件示意立體圖。
[圖12]運用了圖11之推壓金屬件的絕緣噴嘴的固定構造截面圖。
[圖13]本發明實施例3之絕緣噴嘴的固定構造示意截面圖。
以下利用圖面，說明本發明之實施例。下述僅為實施的例子，並非旨在將發明內容限定於下述具體態樣。發明本身可依循申請專利範圍記載之內容而以各種態樣實施。
〔實施例1〕
圖2中，揭示利用本發明的絕緣噴嘴101與可動側主接點102與推壓金屬件103而構成之氣體斷路器內部概要。絕緣噴嘴101與可動側主接點102與推壓金屬件103以外之構成，與習知之氣體斷路器的構成相同。
在絕緣槽201內封入SF6氣體等絕緣性氣體，且固定側通電導體202及可動側通電導體109被拉入於此。固定側通電導體202，係與構成固定側斷路部200之固定側電弧接點基座203、固定側電弧接點204及固定側主接點205電性連接。
可動側通電導體109，係經由吹弧活塞110和吹弧唧筒104而與可動側斷路部100電性連接。
在吹弧唧筒104的內側，吹弧軸(puffer shaft)111係設置成同心圓狀，一端固定於吹弧唧筒104。吹弧軸111的另一端與絕緣桿112連結。藉由此一 構成，安裝在絕緣桿112另一端之操作器(未圖示)的驅動力便能傳遞至可動側斷路部100。
圖1為圖2中可動側斷路部100之放大圖。在吹弧唧筒104的先端部中央，設有可動側電弧接點105。在可動側電弧接點105的外周，以圍繞其之方式分別同心圓狀地配置有絕緣蓋106、絕緣噴嘴101、及可動側主接點102。
圖1中，吹弧唧筒104的先端係伸出成筒狀(以下稱為筒狀部104a)，在其先端藉由複數個可動側主接點固定用螺栓108(參照圖5)而固定著可動側主接點102。
可動側主接點102為中空狀，在其中空部內固定著推壓金屬件固定用螺栓107及可動側主接點固定用螺栓108。可動側主接點102的斷路部側先端部，係由彎曲形狀的可動側主接點屏蔽部102b所構成，以便減緩電場。在可動側主接點屏蔽部102b上，設有用來將後述推壓金屬件調整孔102a或推壓金屬件固定用螺栓107予以緊固之緊固用孔107a、及用來將可動側主接點固定用螺栓108予以緊固之緊固用孔108a(參照圖8)。
如圖1所示，絕緣噴嘴101嵌入至筒狀部104a，絕緣噴嘴螺紋部101a與筒狀部104a螺合。絕緣噴嘴101在與筒狀部104a的先端部(斷路部側端部)面對面的位置，具有絕緣噴嘴大徑部101b。
絕緣噴嘴大徑部101b，考量當電弧產生時會 熱膨脹，故與吹弧唧筒104的筒狀部104a的內面之間設置若干間隙而嵌入。
推壓金屬件103與可動側主接點102藉由推壓金屬件固定用螺栓107而共同緊固(參照圖5)。如此一來，如圖1所示，絕緣噴嘴大徑部101b會被推壓金屬件103卡止，而固定於吹弧唧筒104的筒狀部104a的內周面。
圖3揭示推壓金屬件103之一例。將絕緣噴嘴101的絕緣噴嘴大徑部101b予以卡止之卡止部103c，係由與絕緣噴嘴101外周幾乎相同曲率之彎曲形狀所構成。在推壓金屬件103的幾乎中央設有推壓金屬件定位孔103a、於其兩端設有螺固用長孔103b。
螺固用長孔103b係為長孔，當將推壓金屬件103在可動側主接點102的中空部內相對於絕緣噴嘴101固定時，可於絕緣噴嘴101的徑方向調整固定位置。
推壓金屬件103較佳是以強度高的鋼材來構成。推壓金屬件103係沿著絕緣噴嘴101的外周而設置複數個，以便因應斷路部的大小而具有足夠的強度。作為一例，如圖7所示，可考慮將推壓金屬件103以等間隔設置於3處。
接著，說明使用實施例1的推壓金屬件103來安裝絕緣噴嘴101之方法。首先，在筒狀部104a的先端藉由固定用螺栓108(參照圖1、5)將可動側主接點102固定，然後將絕緣噴嘴101鎖入筒狀部104a的內周 面，以推壓金屬件固定用螺栓107(參照圖5)將推壓金屬件103臨時固定。
圖4、5為將推壓金屬件103卡止於絕緣噴嘴101的絕緣噴嘴大徑部101b之前的狀態，圖6、7為卡止後的狀態。如圖4、8所示，在可動側主接點102的斷路部側先端，設有複數個推壓金屬件調整孔102a。如圖4所示，將推壓金屬件定位治具401透過推壓金屬件調整孔102a而插入至推壓金屬件定位孔103a。
圖5揭示從斷路部側觀察圖4的A-A截面時之狀態。在此狀態下，推壓金屬件固定用螺栓107為臨時固定狀態，推壓金屬件103可沿著螺固用長孔103b的長邊來調整位置。
接著，如圖6所示，以推壓金屬件調整孔102a作為槓桿支點，挪動推壓金屬件103的位置，使得推壓金屬件103的卡止部103c與絕緣噴嘴101的外周接觸。藉此，以卡止絕緣噴嘴大徑部101b的狀態，將推壓金屬件固定用螺栓107緊固。
推壓金屬件固定用螺栓107之緊固，雖能從絕緣噴嘴101與可動側主接點102的間隙來進行，但為了便於緊固作業，可如後述般在可動側主接點屏蔽部102b上設置複數個用來將推壓金屬件固定用螺栓107緊固之緊固孔107a(參照圖8)，並透過該孔來將螺栓107緊固。
圖8為圖6的C-C截面圖，係為從斷路部側觀察可動側主接點102的正面時之圖。在可動側主接點 102的正面，於可動側主接點的圓周方向，設有複數個用來將可動側主接點固定用螺栓108從斷路部側緊固之緊固用孔108a。
此外，推壓金屬件調整孔102a與推壓金屬件103設置相同數量，而用來將推壓金屬件固定用螺栓107從斷路部側緊固之緊固用孔107a，係設於推壓金屬件調整孔102a的兩旁。另，圖8中，推壓金屬件103被固定於可動側主接點屏蔽部102b的內部，其大部分均被屏蔽部102b隱藏，故僅看得見卡止部103c側的端部。
圖8中，係描繪成可從緊固用孔108a看見可動側主接點固定用螺栓108，又，可從緊固用孔107a看見推壓金屬件固定用螺栓107。實際上，如前述般，可動側主接點固定用螺栓108及推壓金屬件固定用螺栓107是被固定於可動側主接點102的中空部(參照圖1)。
像這樣，構成為推壓金屬件固定用螺栓107及可動側主接點固定用螺栓108是配置於可動側主接點屏蔽部102b的內部，故該些螺栓不會有成為電場上脆弱部位之虞，亦能有益於提升可靠性。
如上所述，絕緣噴嘴101是藉由推壓金屬件103而被卡止並穩固地固定，故相較於習知僅依靠螺固來固定之構成，絕緣噴嘴脫落的可能性明顯降低，有助於提升可靠性。
當為了維護斷路部而更換絕緣噴嘴101的情形下，藉由反過來進行上述手續來拆卸絕緣噴嘴101，便 能安裝新的絕緣噴嘴101。
按照此手續，便不需要從通常設於斷路部附近之斷路部作業用檢修孔來拆卸可動側主接點102，即可更換絕緣噴嘴101，故相較於習知拆卸可動側主接點之作業，能夠明顯提升作業性。
如圖6、7所示，可動側主接點102係藉由可動側主接點固定用螺栓108而被固定於吹弧唧筒104先端的筒狀部104a。因此，在維護作業時欲更換絕緣噴嘴101時即使卸下推壓金屬件固定用螺栓107，可動側主接點固定用螺栓108仍會保持固定，故不影響可動側主接點102之固定，而能夠防止斷路部的偏芯(可動側主接點與固定側主接點的中心軸偏差)。
另，亦可將可動側主接點102做成圖10所示之構成。此構成為，將上述可動側主接點102中供推壓金屬件103緊固之部分切除，而推壓金屬件103嵌於該部分。
藉此，如圖9所示，便能直接將推壓金屬件103鎖緊於吹弧唧筒104的筒狀部104a，同時將絕緣噴嘴101卡止。如此一來，能夠使一般而言以鉻銅合金為主成分而構成之可動側主接點102輕量化，減低可動側的重量，故有益於提升斷路速度。
〔實施例2〕
以下依據圖11及12說明實施例2。針對與實 施例1相同部分則標記同一符號並省略其說明。
本實施例中，其特徵在於，運用了圖11所示之推壓金屬件501，來取代實施例1的推壓金屬件103。推壓金屬件501，在將噴嘴大徑部101b卡止之部分，具有沿著噴嘴的外周方向而伸出之圓弧部501a。
其他點與實施例1的推壓金屬件103相同，裝卸作業的手續亦相同。圖12揭示安裝推壓金屬件501後之構成。
由本圖亦可知，相較於實施例1，可更穩定地保持及卡止絕緣噴嘴101，有助於提升斷路器的可靠性。
〔實施例3〕
以下依據圖13說明實施例3。針對與實施例1相同部分則標記同一符號並省略其說明。
實施例1中，係將絕緣噴嘴101鎖入並固定於吹弧唧筒104的筒狀部104a的內周面，相對於此，本實施例中則是鎖入並固定於可動側主接點602的內周面。
可動側接點602，係藉由推壓金屬件固定用螺栓107(比實施例1還長之螺栓)而和推壓金屬件103一起固定於吹弧唧筒604的斷路部側先端。其他點與實施例1相同，裝卸作業的手續亦相同。如此一來，便不必在吹弧唧筒的斷路部側端部設置筒狀部，故有加工容易之優點。
另，亦可將實施例2所示構成之推壓金屬件 501運用於實施例3。
101‧‧‧絕緣噴嘴
101a‧‧‧絕緣噴嘴螺紋部
101b‧‧‧絕緣噴嘴大徑部
102‧‧‧可動側主接點
102a‧‧‧推壓金屬件調整孔
102b‧‧‧可動側主接點屏蔽部
103‧‧‧推壓金屬件
103a‧‧‧推壓金屬件定位孔
104‧‧‧吹弧唧筒
104a‧‧‧筒狀部
105‧‧‧可動側電弧接點
106‧‧‧絕緣蓋
107‧‧‧推壓金屬件固定用螺栓
108‧‧‧可動側主接點固定用螺栓
108a‧‧‧緊固用孔

Claims (13)

  1. 一種氣體斷路器，在充填著消弧性氣體之槽內，設有：接點，由可開離的一對固定側電弧接點以及可動側電弧接點所構成；及吹弧室，由先端具有前述可動側電弧接點之吹弧唧筒以及固定活塞所形成；及絕緣噴嘴，包圍前述可動側電弧接點而被安裝於前述吹弧唧筒的先端，形成將來自前述吹弧室的消弧性氣體導引至前述接點之通路；設計成因應前述接點的開離動作而將前述吹弧室內的消弧性氣體予以壓縮並噴吹至前述接點間發生之電弧，該氣體斷路器，其特徵為：前述吹弧唧筒，於斷路部側端部具有筒狀部，在前述筒狀部的斷路部側先端部，具有中空狀的可動側主接點，前述絕緣噴嘴的一端配置於前述筒狀部內，在前述可動側主接點的中空部，具有將前述絕緣噴嘴卡止之卡止構件。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件具有螺固用長孔，可於前述絕緣噴嘴的徑方向調整前述可動側主接點在中空部內的位置。
  3. 如申請專利範圍第2項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件具有定位孔，前述可動側主接點具有前述卡止構件的位置調整孔，將定位用治具通過前述位置調整孔而插入前述定位孔，於前述絕緣噴嘴的徑方向調整前述卡止構件的位置， 藉此定位。
  4. 如申請專利範圍第1項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件，係在與前述可動側主接點不同之位置，固定於前述筒狀部的先端。
  5. 如申請專利範圍第4項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件具有螺固用長孔，可於前述絕緣噴嘴的徑方向調整前述可動側主接點在中空部內的位置。
  6. 如申請專利範圍第5項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件具有定位孔，前述可動側主接點具有前述卡止構件的位置調整孔，將定位用治具通過前述位置調整孔而插入前述定位孔，於前述絕緣噴嘴的徑方向調整前述卡止構件的位置，藉此定位。
  7. 如申請專利範圍第1項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件，係和前述可動側主接點藉由螺栓共同緊固於前述吹弧唧筒的筒狀部先端。
  8. 如申請專利範圍第7項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件具有螺固用長孔，可於前述絕緣噴嘴的徑方向調整前述可動側主接點在中空部內的位置。
  9. 如申請專利範圍第8項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件具有定位孔，前述可動側主接點具有前述卡止構件的位置調整孔，將定位用治具通過前述位置調整孔而插入前述定位孔，於前述絕緣噴嘴的徑方向調整前述卡止構件的位置， 藉此定位。
  10. 如申請專利範圍第1項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件，於內徑側具有固定前述絕緣噴嘴的外周之圓弧部。
  11. 如申請專利範圍第4項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件，於內徑側具有固定前述絕緣噴嘴的外周之圓弧部。
  12. 如申請專利範圍第7項之氣體斷路器，其中，前述卡止構件，於內徑側具有固定前述絕緣噴嘴的外周之圓弧部。
  13. 一種氣體斷路器，在充填著消弧性氣體之槽內，設有：接點，由可開離的一對固定側電弧接點以及可動側電弧接點所構成；及吹弧室，由先端具有前述可動側電弧接點之吹弧唧筒以及固定活塞所形成；及絕緣噴嘴，包圍前述可動側電弧接點而被安裝於前述吹弧唧筒的先端，形成將來自前述吹弧室的消弧性氣體導引至前述接點之通路；設計成因應前述接點的開離動作而將前述吹弧室內的消弧性氣體予以壓縮並噴吹至前述接點間發生之電弧，該氣體斷路器，其特徵為：在前述吹弧唧筒的斷路部側端部，具有中空筒狀的可動側主接點，在前述中空筒狀的可動側主接點的斷路部側端部，設有中空部，在前述可動側主接點的中空筒狀內，配置前述絕緣噴 嘴的一端，在前述可動側主接點的中空部，具有將前述絕緣噴嘴卡止之卡止構件。
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