WO2014136513A1

WO2014136513A1 - ガス遮断器

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Publication number: WO2014136513A1
Application number: PCT/JP2014/052388
Authority: WO
Inventors: 悠史金子; 柳沼　宣幸; 大翼野村; 廣瀬　誠
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2014-02-03
Publication date: 2014-09-12
Also published as: CN104981886A; TW201442051A; JP5936766B2; KR20150060861A; US9543095B2; KR101777251B1; CN104981886B; US20160005559A1; JPWO2014136513A1

Abstract

　消弧性ガスで充填されたタンク内に、開離可能な一対の固定側アーク接触子と可動側アーク接触子から成る接触子と、前記可動側アーク接触子を先端に有するパッファシリンダと固定ピストンで形成されたパッファ室と、前記可動側アーク接触子を囲んで前記パッファシリンダの先端に取り付けられた前記パッファ室からの消弧性ガスを前記接触子に導く流路を形成する絶縁ノズルとを設けてガス遮断器を構成する。パッファシリンダ１０４は遮断部側端部に筒状部１０４ａを有し、筒状部１０４ａの遮断部側先端部に中空状の可動側主接触子１０２を配する。可動側主接触子１０２の中空部にはパッファシリンダの筒状部１０４ａの遮断部側端部で絶縁ノズル１０１を係止する押え金具１０３を配する。

Description

ガス遮断器

　本発明は消弧性ガスとしてＳＦ₆ガスが用いられている電力用のガス遮断器に関し、特に、その消弧部分を構成する絶縁ノズルの固定構造に関する。

　近年、電力系統の高電圧・大電流化とともに遮断器の大容量化が進む一方、遮断部構造の最適化による低コスト、省スペース化の要求が高まっている。このことから、小型で優れた遮断性能を持つ熱パッファ形遮断器に代表される、パッファガス圧が従来と比較し高圧な遮断器の普及が進んでいる。

　熱パッファ形遮断器を含むガス遮断器の遮断部可動側の構成として、一般的にパッファシリンダ部より遮断部側に絶縁ノズルと可動側主接触子を備えている。絶縁ノズルは可動側及び固定側アーク接触子間に発生するアークに消弧性ガスを効果的に吹き付けることを目的として設けられている。

　絶縁ノズルの固定方法の代表的なものとして、絶縁ノズル後端の外周部にねじを切り、パッファシリンダ先端内周のねじ部に対し遮断部側から螺合して固定する構造がある。

　この固定方法においては、組立時に簡易に取り付け及び芯出し作業が可能となる。また、メンテナンス時にノズル交換を行う際、遮断部近傍に設けられたマンホールからの作業が可能となる。

　しかし、前述のパッファガス圧の増大に伴い、ねじによる固定構造だけではパッファガス圧力に対しての保持機能が期待できないため、遮断操作時に絶縁ノズルが脱落する事象が発生する等、事故ポテンシャルが高いという問題がある。

　このような課題に対し、特許文献１の図１に示すように、パッファシリンダ先端の内径側に絶縁ノズルをはめ込み、可動側主接触子を兼ねるノズル押えで挟み込み抜け止めする構造が提案されている。

　当該構造は、前述のねじ止めのみによる固定構造と比較して絶縁ノズルが強固に固定され、ガス圧上昇による絶縁ノズル脱落を防止しているものである。

特開平０８－１１１１５１

　しかし、この構造では遮断部のメンテナンス時にノズルを交換する際、可動側主接触子を兼ねるノズル押えを取り外す必要があり、再組立時の作業工数が増加する等、メンテナンス性に課題がある。

　本発明は、絶縁ノズルの脱落を防ぎつつノズル交換が容易であり、信頼性及びメンテナンス性の高い絶縁ノズルの固定構造を採用したガス遮断器を提供することを目的とする。

　本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、消弧性ガスで充填されたタンク内に、開離可能な一対の固定側アーク接触子と可動側アーク接触子から成る接触子と、前記可動側アーク接触子を先端に有するパッファシリンダと固定ピストンで形成されたパッファ室と、前記可動側アーク接触子を囲んで前記パッファシリンダの先端に取り付けられた前記パッファ室からの消弧性ガスを前記接触子に導く流路を形成する絶縁ノズルとを設け、前記接触子の開離動作に応じて前記パッファ室内の消弧性ガスを圧縮して前記接触子間に発生するアークに吹き付けるようにしてガス遮断器を構成する。前記パッファシリンダは遮断部側端部に筒状部を有して構成し、前記筒状部の遮断部側先端部に中空状の可動側主接触子を配する。前記絶縁ノズルの一端が前記筒状部内に配され、前記可動側主接触子の中空部には前記絶縁ノズルを係止する係止部材を配する。

　本発明に係るガス遮断器は、上記記載の固定構造を採用することで、絶縁ノズルの脱落を防止しつつノズル交換が容易であり、かつノズル交換時に可動主接触子を取り外す必要がないため遮断部の芯ずれを防止することが可能である。これにより信頼性及びメンテナンス性の高いガス遮断器を提供することが可能となる。

本発明の実施例１に係る絶縁ノズルの固定構造を示す断面図である。本発明の絶縁ノズルの固定構造を適用したガス遮断器の断面図である。本発明の実施例１に係る押え金具を示す斜視図である。本発明の押え金具位置決め治具を用いた押え金具の取り付け手順を示す断面図である。押え金具で絶縁ノズルを押える前の状態を示している。図４のＡ－Ａ断面図である。本発明の押え金具位置決め治具を用いた押え金具の取り付け手順を示す断面図である。押え金具で絶縁ノズルを押えた後の状態を示している。図６のＢ－Ｂ断面図である。図６のＣ－Ｃ断面図である。実施例１の変形例を示す断面図である。図９の可動側主接触子を示す斜視図である。本発明の実施例２に係る絶縁ノズルの固定に用いる押え金具を示す斜視図である。図１１の押え金具を適用した絶縁ノズルの固定構造の断面図である。本発明の実施例３に係る絶縁ノズルの固定構造を示す断面図である。

　以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。下記はあくまでも実施の例であり、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明自体は、特許請求の範囲に記載された内容に即して種々の態様で実施することが可能である。

　図２において、本発明の絶縁ノズル１０１と可動側主接触子１０２と押え金具１０３を用いて構成したガス遮断器内部の概要を示す。絶縁ノズル１０１と可動側主接触子１０２と押え金具１０３以外の構成は従来のガス遮断器の構成と同様である。

　絶縁タンク２０１内にはＳＦ₆ガス等の絶縁性ガスが封入され、固定側通電導体２０２及び可動側通電導体１０９が引き込まれる。固定側通電導体２０２は、固定側遮断部２００を構成する固定側アーク接触子ベース２０３、固定側アーク接触子２０４及び固定側主接触子２０５に電気的に接続されている。

　可動側通電導体１０９は、パッファピストン１１０とパッファシリンダ１０４を経て可動側遮断部１００に電気的に接続されている。

　パッファシリンダ１０４の内側にはパッファシャフト１１１が同心円状に設けられ、一端をパッファシリンダ１０４に固定されている。パッファシャフト１１１の他端は絶縁ロッド１１２に連結される。この構成により絶縁ロッド１１２の他端に取り付けられた操作器（不図示）の駆動力が可動側遮断部１００に伝えられる。

　図１は、図２における可動側遮断部１００の拡大図である。パッファシリンダ１０４の先端部中央には可動側アーク接触子１０５が設けられる。可動側アーク接触子１０５の外周にはそれを取巻くように絶縁カバー１０６、絶縁ノズル１０１、及び可動側主接触子１０２がそれぞれ同心円状に配される。

　図１において、パッファシリンダ１０４はその先端が筒状に張り出しており（以下、筒状部１０４ａという。）、その先端に可動側主接触子１０２が複数の可動側主接触子固定用ボルト１０８（図５参照）により固定される。

　可動側主接触子１０２は中空状であり、この中空部内に押え金具固定用ボルト１０７及び可動側主接触子固定用ボルト１０８が固定される。可動側主接触子１０２の遮断部側先端部は電界を緩和するため湾曲形状の可動側主接触子シールド部１０２ｂで構成される。可動側主接触子シールド部１０２ｂ上には、後述の押え金具調整穴１０２ａや押え金具固定用ボルト１０７を締結するための締結用穴１０７ａ、及び可動側主接触子固定用ボルト１０８を締結するための締結用穴１０８ａが設けられる（図８参照）。

　図１に示すように、絶縁ノズル１０１は、筒状部１０４ａに嵌め込まれ、絶縁ノズルねじ部１０１ａが筒状部１０４ａに螺合される。絶縁ノズル１０１は筒状部１０４ａの先端部（遮断部側端部）と向かい合う位置に絶縁ノズル大径部１０１ｂを有する。

　絶縁ノズル大径部１０１ｂは、アークが生じたときに熱膨張することを考慮して、パッファシリンダ１０４の筒状部１０４ａの内面との間に若干の隙間を設けて嵌め込まれている。

　押え金具１０３と可動側主接触子１０２は押え金具固定用ボルト１０７により共締めされる（図５参照）。これにより、図１に示すように、絶縁ノズル大径部１０１ｂは押え金具１０３により係止され、パッファシリンダ１０４の筒状部１０４ａの内周面に固定される。

　図３に押え金具１０３の一例を示す。絶縁ノズル１０１の絶縁ノズル大径部１０１ｂを係止する係止部１０３ｃは、絶縁ノズル１０１の外周とほぼ同じ曲率の湾曲形状で構成される。押え金具１０３のほぼ中央には押え金具位置決め穴１０３ａ、その両端にはねじ止め用長穴１０３ｂが設けられる。

　ねじ止め用長穴１０３ｂは、押え金具１０３を可動側主接触子１０２の中空部内で絶縁ノズル１０１に対して固定するときに絶縁ノズル１０１の径方向に固定位置を調整することが可能な長穴になっている。

　押え金具１０３は強度の高い鋼材で構成するのが好ましい。押え金具１０３は、遮断部の大きさに応じて十分な強度を有するように絶縁ノズル１０１の外周に沿って複数個設ける。一例として、図７に示すように、押え金具１０３を等間隔で３か所に設ける構成が考えられる。

　次に、実施例１に係る押え金具１０３を用いた絶縁ノズル１０１の取り付け方法について説明する。まず、筒状部１０４ａの先端に可動側主接触子１０２を固定用ボルト１０８（図１、５参照）により固定し、絶縁ノズル１０１を筒状部１０４ａの内周面にねじ込んで押え金具１０３を押え金具固定用ボルト１０７（図５参照）で仮止めする。

　図４、５は押え金具１０３を絶縁ノズル１０１の絶縁ノズル大径部１０１ｂに係止する前の状態であり、図６、７は係止後の状態である。図４、８に示すように可動側主接触子１０２の遮断部側先端には、押え金具調整穴１０２ａが複数設けられている。図４に示すように、押え金具位置決め治具４０１を、押え金具調整穴１０２ａを介して押え金具位置決め穴１０３ａに挿入する。

　図４のＡ－Ａ断面を遮断部側からみた状態を図５に示す。この状態では押え金具固定用ボルト１０７は仮止め状態であり、押え金具１０３はねじ止め用長穴１０３ｂの長手方向に沿って位置調整が可能である。

　次に、図６に示すように、押え金具１０３の係止部１０３ｃが絶縁ノズル１０１の外周に接触するよう、押え金具調整穴１０２ａをてこの支点として押え金具１０３の位置をずらす。こうすることで絶縁ノズル大径部１０１ｂを係止した状態として押え金具固定用ボルト１０７を締結する。

　押え金具固定用ボルト１０７の締結は絶縁ノズル１０１と可動側主接触子１０２の隙間から行うことができるが、締結作業を容易にするためには、後述のように、可動側主接触子シールド部１０２ｂに押え金具固定用ボルト１０７を締結するための締結穴１０７ａ（図８参照）を複数設け、その穴を介してボルト１０７を締結するのがよい。

　図８は図６のＣ－Ｃ断面図であり、遮断部側から可動側主接触子１０２の正面を見た図である。可動側主接触子１０２の正面には可動側主接触子固定用ボルト１０８を遮断部側から締結するための締結用穴１０８ａが可動側主接触子の周方向に複数設けられている。

　また、押え金具調整穴１０２ａが押え金具１０３と同数設けられ、押え金具固定用ボルト１０７を遮断部側から締結するための締結用穴１０７ａが押え金具調整穴１０２ａの両脇に設けられている。なお、図８では、押え金具１０３は可動側主接触子シールド部１０２ｂの内部に固定されていてその大部分がシールド部１０２ｂに隠れているので、係止部１０３ｃ側の端部しか見えない。

　図８では、可動側主接触子固定用ボルト１０８が締結用穴１０８ａから見えるように、また、押え金具固定用ボルト１０７が締結用穴１０７ａから見えるように描かれている。実際には、前述のとおり、可動側主接触子固定用ボルト１０８及び押え金具固定用ボルト１０７は可動側主接触子１０２の中空部で固定されている（図１参照）。

　このように、押え金具固定用ボルト１０７及び可動側主接触子固定用ボルト１０８が可動側主接触子シールド部１０２ｂの内部に配置される構成となっているため、これらのボルトが電界上脆弱な部位となるおそれがなく、信頼性の向上にも寄与できる。

　上述のとおり、絶縁ノズル１０１は、押え金具１０３により係止され強固に固定されるので、従来のねじ込みのみにより固定された構成と比べ絶縁ノズルの脱落のおそれが格段に低下し、信頼性の向上につながる。

　遮断部のメンテナンスのため絶縁ノズル１０１を交換する場合には、上記手順の逆を行うことで絶縁ノズル１０１を取り外し、新たな絶縁ノズル１０１を取り付けることができる。

　この手順によれば、遮断部近傍に通常設けられている遮断部作業用のマンホールから、可動側主接触子１０２を取り外すことなく絶縁ノズル１０１を交換することが可能となるため、従来の可動側主接触子を取り外しての作業と比べ作業性を格段に向上することができる。

　図６、７に示すように、可動側主接触子１０２は可動側主接触子固定用ボルト１０８によりパッファシリンダ１０４先端の筒状部１０４ａに固定されている。このため、メンテナンス作業時に絶縁ノズル１０１を交換する際に押え金具固定用ボルト１０７を外しても、可動側主接触子固定用ボルト１０８は固定されたままなので、可動側主接触子１０２の固定に影響することはなく、遮断部の芯ずれ（可動側主接触子と固定側主接触子の中心軸のずれ）を防止することができる。

　なお、可動側主接触子１０２を図１０に示す構成にしてもよい。これは、上述の可動側主接触子１０２の押え金具１０３が締結される部分を切り取り、押え金具１０３がその部分に嵌るようにした構成である。

　こうすることで、図９に示すように、押え金具１０３をパッファシリンダ１０４の筒状部１０４ａに直接締め付けつつ、絶縁ノズル１０１を係止することができる。これにより、一般にクロム銅合金を主成分として構成される可動側主接触子１０２を軽量化し、可動側の重量を低減することができるので、遮断速度の向上に貢献できる。

　以下、実施例２を図１１及び１２に基づいて説明する。実施例１と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

　本実施例では、実施例１の押え金具１０３に代えて図１１に示す押え金具５０１を適用した点に特徴がある。押え金具５０１は、ノズル大径部１０１ｂを係止する部分にノズルの外周方向に沿って張り出した円弧部５０１ａを有する。

　その他の点は実施例１の押え金具１０３と同様であり、着脱作業の手順も同様である。図１２に押え金具５０１取り付け後の構成を示す。

　この図からも解るように、実施例１と比べ、より安定して絶縁ノズル１０１を保持及び係止することが可能となり、遮断器の信頼性の向上につながる。

　以下、実施例３を図１３に基づいて説明する。実施例１と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

　実施例１では絶縁ノズル１０１をパッファシリンダ１０４の筒状部１０４ａの内周面にねじ込んで固定するのに対し、本実施例では可動側主接触子６０２の内周面にねじ込んで固定する。

　可動側接触子６０２は、押え金具固定用ボルト１０７（実施例１のものよりも長いボルトである。）によって押え金具１０３とともにパッファシリンダ６０４の遮断部側先端に固定される。その他の点は実施例１と同様であり、着脱作業の手順も同様である。これにより、パッファシリンダの遮断部側端部に筒状部を設ける必要がなくなるので加工が容易になるというメリットがある。

　なお、実施例２に示す構成の押え金具５０１を実施例３に適用することも可能である。

１０１　　　絶縁ノズル
１０１ａ　　絶縁ノズルねじ部
１０１ｂ　　絶縁ノズル大径部
１０２　　　可動側主接触子
１０２ａ　　押え金具調整穴
１０２ｂ　　可動側主接触子シールド部
１０３　　　押え金具
１０３ａ　　押え金具位置決め穴
１０３ｂ　　ねじ止め用長穴
１０３ｃ　　係止部
１０４　　　パッファシリンダ
１０４ａ　　筒状部
１０５　　　可動側アーク接触子
１０６　　　絶縁カバー
１０７　　　押え金具固定用ボルト
１０８　　　可動側主接触子固定用ボルト
１０９　　　可動側通電導体
１１０　　　パッファピストン
１１１　　　パッファシャフト
１１２　　　絶縁ロッド（操作器機構より）
２０１　　　絶縁タンク
２０２　　　固定側通電導体
２０３　　　固定側アーク接触子ベース
２０４　　　固定側アーク接触子
２０５　　　固定側主接触子
４０１　　　押え金具位置決め治具
５０１　　　押え金具（実施例２）
５０１ａ　　押え金具円弧部（実施例２）
６０２　　　可動側主接触子（実施例３）
６０４　　　パッファシリンダ（実施例３）

Claims

　消弧性ガスで充填されたタンク内に、開離可能な一対の固定側アーク接触子と可動側アーク接触子から成る接触子と、前記可動側アーク接触子を先端に有するパッファシリンダと固定ピストンで形成されたパッファ室と、前記可動側アーク接触子を囲んで前記パッファシリンダの先端に取り付けられた前記パッファ室からの消弧性ガスを前記接触子に導く流路を形成する絶縁ノズルとが設けられ、前記接触子の開離動作に応じて前記パッファ室内の消弧性ガスを圧縮して前記接触子間に発生するアークに吹き付けるようにしたガス遮断器であって、
　前記パッファシリンダは遮断部側端部に筒状部を有し、
　前記筒状部の遮断部側先端部に中空状の可動側主接触子を有し、
　前記絶縁ノズルの一端が前記筒状部内に配され、
　前記可動側主接触子の中空部に前記絶縁ノズルを係止する係止部材を有する、
　ガス遮断器。
　前記係止部材は、前記可動側主接触子の中空部内での位置を前記絶縁ノズルの径方向に調整可能なねじ止め用長穴を有する、
　請求項１に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は位置決め穴を有し、
　前記可動側主接触子は前記係止部材の位置調整穴を有し、
　位置決め用治具を前記位置調整穴を通して前記位置決め穴に挿入し、前記係止部材の位置を前記絶縁ノズルの径方向に調整することで位置決めする、
　請求項２に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は、前記可動側主接触子と異なる位置で前記筒状部の先端に固定される、
　請求項１に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は、前記可動側主接触子の中空部内での位置を前記絶縁ノズルの径方向に調整可能なねじ止め用長穴を有する、
　請求項４に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は位置決め穴を有し、
　前記可動側主接触子は前記係止部材の位置調整穴を有し、
　位置決め用治具を前記位置調整穴を通して前記位置決め穴に挿入し、前記係止部材の位置を前記絶縁ノズルの径方向に調整することで位置決めする、
　請求項５に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は、前記可動側主接触子と前記パッファシリンダの筒状部先端にボルトで共締めされる、
　請求項１に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は、前記可動側主接触子の中空部内での位置を前記絶縁ノズルの径方向に調整可能なねじ止め用長穴を有する、
　請求項７に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は位置決め穴を有し、
　前記可動側主接触子は前記係止部材の位置調整穴を有し、
　位置決め用治具を前記位置調整穴を通して前記位置決め穴に挿入し、前記係止部材の位置を前記絶縁ノズルの径方向に調整することで位置決めする、
　請求項８に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は、内径側に前記絶縁ノズルの外周を固定する円弧部を有する、
　請求項１に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は、内径側に前記絶縁ノズルの外周を固定する円弧部を有する、
　請求項４に記載のガス遮断器。
　前記係止部材は、内径側に前記絶縁ノズルの外周を固定する円弧部を有する、
　請求項７に記載のガス遮断器。
　消弧性ガスで充填されたタンク内に、開離可能な一対の固定側アーク接触子と可動側アーク接触子から成る接触子と、前記可動側アーク接触子を先端に有するパッファシリンダと固定ピストンで形成されたパッファ室と、前記可動側アーク接触子を囲んで前記パッファシリンダの先端に取り付けられ、前記パッファ室からの消弧性ガスを前記接触子に導く流路を形成する絶縁ノズルとが設けられ、前記接触子の開離動作に応じて前記パッファ室内の消弧性ガスを圧縮して前記接触子間に発生するアークに吹き付けるようにしたガス遮断器であって、
　前記パッファシリンダの遮断部側端部に、中空筒状の可動側主接触子を有し、
　前記中空筒状の可動側主接触子の遮断部側端部には中空部が設けられ、
　前記可動側主接触子の中空筒状内に前記絶縁ノズルの一端が配され、
　前記可動側主接触子の中空部には前記絶縁ノズルを係止する係止部材を有する、
　ガス遮断器。