JPH01307121A - 断路器 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ガス絶縁開閉装置における断路器に関するも
のである。

（従来の技術） 断路器は、機器の点検修理の際に電源から機器を切り離
す場合や、回路の接続を変更する場合、また、電路の開
閉の際等に用いられ、低電圧用がら超々高電圧用まで各
種のものがある。

第６図に従来から用いられている断路器の構成を示した
。即ち、金属容器１の内部にＳＦ６ガス等の絶縁ガス２
が封入され、また、断路器の固定電極側端子に接続され
た導体４及び可動電極側端子に接続された導体５が、そ
れぞれ絶縁スペーサ３によって金属容器１に支持固定さ
れている。

また、前記固定電極側端子に接続された導体４には、固
定電極６及び固定電極側接触子１０が配設され、さらに
、前記固定電極側接触子１０を囲むように、抵抗体８を
介して固定電極側金属製シールド７が配設されている。

一方、前記可動電極側端子に接続された導体５には、可
動電極側接触子１１が接続され、その内側には可動電極
９が配設され、絶縁棒１３によって駆動されるように構
成されている。また、前記可動電極側接触子１１の外側
には、可動電（へ側金属製シールド１２が前記可動電極
側接触子１１を囲むように配設されている。

なお、絶縁棒１３は操作機構（図示せず）に接続され、
この操作機構によって断路器の開極及び投入動作が行わ
れる。

この様に構成された断路器においては、一般に、短い線
路の充電電流を開閉することが要求される。

ここで、線路、変圧器等の分布のキャパシタンス及び分
布のインダクタンスを、近似的にそれぞれ集中のキャパ
シタンス及び集中のインダクタンスで表し、線路の充電
電流開閉遮断回路を近似等ＩＩＩＩｉ回路で表すと、例
えば、第７図のようになる。

図中１４は電源電圧、１５は短絡インピーダンス、１６
は電源側機器のキャパシタンス、１７は電源側線路のイ
ンダクタンス、１８は負荷側線路のキャパシタンス、１
９は負荷側線路のインダクタンス、２０は断路器である
。

また、第６図に示した断路器において、可動電極９の先
端部と固定電極側金属シールド７の先端部との間の絶縁
回復特性は、第８図に示した様になる。

この様な特性を有する断路器で、第７図に示す様な回路
を遮断する場合には、第９図に示した様な電圧波形が得
ら熟る。即ち、第９図において、実線２１は第７図にお
ける“ａ″点の電圧波形であり、破Ｉ！２２は電源側の
電圧波形を示している。

そして、実線２１と破線２２の差が、断路器の極間電圧
である。

この関係を説明すると、例えばＡ点で可動電極９と固定
電極側接触子１０との間で開極し、その後、可動電極９
の先端部が固定電極側金属製シールド７の内部から出る
と、８点で電流遮断して負荷側のキャパシタンス１８に
はこの時の電源電圧が残り、電源電圧の変化と共に極間
電圧が大きくなる。極間電圧が絶縁回復電圧を上回ると
０点で再発弧する。しかし、電流が小さいので、すぐに
遮断して負荷側の＋ヤパシタンス１８にはこの時の電源
電圧が残る。こうして再点弧を繰返し、絶縁回復電圧の
上昇と共に、再点弧時の極間電圧も大きくなるが、絶縁
口１（電圧が極間電圧を上回れば再点弧の繰返しは停止
して遮断が完了する。第９図の再点弧点、Ｃ，Ｄ、Ｅ、
Ｆ、Ｇ、Ｈは、第８図に示すＣ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの
極間距離と対応している。上記再点弧は固定電極側金属
製シールド７の先端部と可動電極９の先端部との間で発
生し、第１０図に示す様な再点弧アーク２３が形成され
る。

この様にして開極が完了した時点で、可動電極９は可動
電極側金属製シールド１２の内部に収納され、固定電極
側金属製シールド７と可動電極側金属製シールド１２と
の間の極間電圧に耐えなければならない。これら両シー
ルドは、極間の電界を平等に近付けて極間耐電圧を大ぎ
くする機能をも有している。

さて、第６図に示した様な断路器にＪ３いて、固定電極
６と固定電極側金属製シールド７との間に挿入した抵抗
体８が、金属導体であるような断路器においては、極間
、即ち、可動電極９と固定電極側金属製シールド７との
間で、再発弧が発生すると、第７図に示すキャパシタン
ス１６．１８、インダクタンス１７．１９の回路で、高
周波撮動が発生し、第１１図に示す様に、高周波過電圧
２４が発生する。この高周波過電圧２４は、断路器が再
点弧する時の極間電圧が大きい程大きくなる。

また、この高周波過電圧２４が断路器自身または隣接す
る他の機器の絶縁を脅かす場合もある。従って、再点弧
時の過電圧を小さくするために、第６図に示した様に、
抵抗体８を設け、開極時における再点弧による電流を、
導体４−固定電極６−抵抗体８−固定電極側金属製シー
ルド７−可動電極９−可動電極側接触子１１−導体５の
経路で流し、抵抗体８による回路の損失を利用して、高
周波過電圧を小さく抑えようとしている。

この様な、固定電極側接触子シールドを介して抵抗体に
再点弧の際の電流を流し、抵抗体の損失によって過電圧
を抑える断路器としては、例えば、特公昭５３−３８０
３１号公報、または特公昭６０−４．２５７０号公報に
示されたものかある。

また、第６図に示した断路器において、再点弧した時に
発生する高周波過電圧を抑制する場合に、抵抗体８に電
圧がかかるが、この電圧に抵抗体８が耐え得るためには
、抵抗体８を長くしなければならない。従って、第６図
に示す固定電極６から固定電極側金属製シールド７の先
端部までの長ざ［を短くすることができず、断路器全体
が大型化するといった問題点があった。

そこで、この点を改善するために、実開昭５８−５３３
３２号公報に示された様な断路器か提案されている。即
ち、第１２図に示した様に、金属容器１の内部に、固定
電ｒＭ６と可動電極９が対向して配設され、固定電極６
にはその中心部に固定電極側接触子１０が、また、その
周囲には抵抗体から成る固定電極側シールド２５が設け
られている。この固定電極側シールド２５は、その先端
に断面円弧部分を倫えて円筒状に形成され、ざらに、そ
の先端部には金属電）木２６が配設されている。

また、可動電極９の周囲には可動電極側金属製シールド
１２が配設されている。

この様に構成された断路器においては、断路器の開極完
了状態、即ち、可動電極９が可動電極側金属シールド１
２の内部に収納された状態においては、抵抗体から成る
固定電極側シールド２５の可動電極側金属製シールド１
２と対向する部分に形成された断面円弧部分によって、
両シールド２５．１２間の電界を均一化できるようにし
て、両者間の耐電圧を大きくする機能を有するように構
成されている。

なお、第１２図に示した様な断路器においては、以下に
述べる様にして開極動作が行われる。即ち、投入状態か
ら開極する際に、可動電極９が図中右方向に駆動される
と、可動電極９と抵抗体から成る固定電極側シールドの
先端部に形成された金属電極２６部分との間で放電し、
放電アーク２７が形成される。このとぎ、電流は可動電
極９から抵抗体から成る固定電極側シールド２５を経て
固定電極６へと流れる。

さらに、可動電極９が駆動されて、その先端部が抵抗体
から成る固定電極側シールド２５の内部から出ると、第
１３図に示した様に、可動電極９の先端部と、抵抗体か
ら成る固定電極側シールド２５との間で再点弧し、再点
弧アーク２８が形成される。このとき、再点弧電流は可
動電極９から抵抗体から成る固定電極側シールド２５を
経て固定電極６へ流れる。

この様に、開極途上において、電流または再点弧電流は
抵抗体を流れるので、抵抗体の損失によって過電圧が抑
制される。

また、第１３図において、再点弧の際に抵抗体から成る
固定電極側シールド２５にかかる電圧は、再点弧が発生
した部位から端部までの長ざ愛１で分担される。即ら、
抵抗体から成る固定電極側シールド２５の湾曲部でも、
電圧を分担することができるので、抵抗体から成る固定
電極側シールド２５の軸方向の長さ斐２を短くすること
ができる。

さらに、第６図に示した固定電極側接触子シールド７が
不要となるので、第６図における長ざＬを短くすること
ができ、断路器の小梨化が可能となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第１２図及び第１３図に示した様な断路
器においては、以下に述べる様な問題点があった。

即ち、第１４図に示した様に、可動電極９と固定電極側
シールド２５との間に発生する放電アーク２７を介して
、可動電極９からの電流は金属電極２６の周囲から、抵
抗体から成る固定電極側シールド２５の内部を、電流経
路Ｐ、Ｐ−のように流れる。

しかし、このとき、抵抗体から成る固定電極側シールド
２５の厚さｔは一定であるから、電流経路Ｐ、Ｐ−に沿
って金属電極２６の外周面からそれぞれ一定の距離にあ
る固定電極側シールド２５のＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄ面の断面積
は、固定電極側シールド２５の径が大きい部分程、大き
くなる。即ち、各面の断面積は、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄとなっ
ている。

一方、抵抗体から成る固定電極側シールド２５内を流れ
る電流値はこれらの断面において一定であるから、断面
積が大きい程、その電流密度は小さくなる。即ち、各面
における電流密度は、Ａ〉Ｂ＞Ｃ＞Ｄとなっている。

従って、抵抗体から成る固定電極側シールド２５の電位
分担は、断面への部分が一番人きく、以下、Ｂ、Ｃ，Ｄ
の順に小ざくなり、電流流入点近傍の電位分担が大きく
なってしまう。その結果、抵抗体から成る固定電極側シ
ールド２５が破壊する恐れがあった。

また、第１５図に示した様に、可動電極９と固定電極側
シールド２５との間に発生する再点弧は、両者間の電界
強度が最も大ぎくなるところ、即ら最短距離部分くＱ〜
Ｒ間）に発生し、再点弧アーク２８が形成される。

そして、再点弧電流は再点弧アーク２Ｂの発生点Ｑから
、抵抗体から成る固定電極側シールド２５の内部を拡散
して、電流経路Ｐのように流れる。

従って、抵抗体から成る固定電極側シールド２５におい
て、その電流密度は、再点弧アーク電流の流入点Ｑが最
も大きく、電流経路に沿って次第に小さくなる。

口の様に、抵抗体から成る固定電極側シールド′２５に
おＣノる電位分担が均一でなく、再点弧アーク電流の流
入点近傍における電位分担が大きくなってしまうため、
抵抗体から成る固定電極側シールド２５が破壊してしま
うといった問題点があった。

本発明は以上の欠点を解消するために提案されたもので
、その目的は、抵抗体から成る固定電極側シールドの電
位分担を均一化し、抵抗体から成る固定電極側シールド
の耐電圧、耐ψを向上させ、また、固定電極側シールド
の小型化を計り、それによって機器全体の小型化を可能
とした断路器を提供することにある。

し発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、絶縁ガスを充填した金属容器内に、接触子を
有する固定電極と、前記接触子を包囲するように配設し
た抵抗体から成る固定電極側シールドと、前記接触子と
対向して配置され、且つ、前記接触子と接離自在の可動
電極を係え、開極及び閉極過程において、再点弧放電電
流を前記固定電極側シールドを介して流すように構成し
た断路器において、前記抵抗体から成る固定電極側シー
ルドの先端部にリング状の金属電極を配設し、極間に電
圧が印加された場合に、前記金属電極表面の電界強度が
、抵抗体から成る固定電極側シールドの表面における電
界強度よりも大きくなるように構成したものである。

また、前記抵抗体から成る固定電極側シールドを、金属
電極の外周面から一定の距離にある面における断面積が
均一となるように構成したものである。

（作用） 本発明の断路器によれば、抵抗体から成る固定電極側シ
ールドの先端部に、リング状の金属電極を配設し、その
表面における電界強度を、抵抗体から成る固定電極側シ
ールドの表面における電界強度より大きくしたことによ
り、極間放電をリング状の金属電極上で発生させること
ができる。

また、抵抗体から成る固定電４※側シールドの厚さを、
金属電極に近い部分はど厚くなるように構成したことに
より、金属電極の外周面から固定電極側シールドへ流入
する再点弧電流の電流密度を均一化できる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
具体的に説明する。なお、第６図乃至第１５図に示した
従来型と同一の部材には同一の符号を付して説明は省略
する。

本実施例の構成＊ 本実施例においては、第１図に示した様に、固定電極６
に、固定電極側接触子１０の周囲を囲むように、抵抗体
から成る固定電極側シールド３０が配設されている。ま
た、その先端部にはリング状の金属電極３１が配設され
ている。

なお、この金属型４ｆ！３１は、可動電極９か駆動され
て、可動型）※９の先端部が抵抗体から成る固定電極側
シールド３０の内部から出て、電圧が極間に印加された
時に、抵抗体から成る固定電極側シールド３０の表面に
おける電界強度よりも大さな電界強度を、ぞの表面に生
じるように構成されている。

本実施例の作用＊ この様な構成を有する本実施例の断路器においては、以
下の様にして、抵抗体から成る固定電極側シールドにお
ける再点弧時の電位弁イ「を均一化することができる。

即ら、第２図に示した様に、充電電流遮断時に可動電極
９と固定電極側接触子１０との間で開極し、さらに、可
動型４へ９の先端か、抵抗体から成る固定電極側シール
ド３０の内部から出ると、極間の電圧は抵抗体から成る
固定電極側シールド３０、金属電極３１と可動電極９の
先端部との間にＦｌｌ　７Ｊｌされる。

このとき、低抗体から成る固定電極側シールド３０表面
における電界強度よりも、金属電極３１の表面における
電界強度の方が大きいので、再点弧は金属電極３１の表
面で発生し、再点弧アーク３２が形成される。

この再点弧う７−り３２による再点弧電流は、金属電極
３１の外周面Ｓ全面から、抵抗体から成る固定電極側シ
ールド３０へ流入する。従って、従来の様に再点弧アー
クの発生点のみから流入する場合に比べて、再点弧電流
流入点近傍の電流密度を小さく、また、均一化すること
ができる。

＊他の実施例＊ なお、本発明は上）ホした実施例に限定されるものでは
なく、第３図及び第４図に示した様に、抵抗体から構成
された固定電極側シールド４０の厚さを、金属電極４１
に近い部分はど厚くなるように構成しても良い。即ち、
第４図に示した様に、金属型（÷４１の外周面Ｓから一
定の距離にある而Ｈ，Ｉ、Ｊ、Ｋにおける断面積か均一
になるように、その厚さを変えて構成されている。

この場合も上述した実施例と同様の効果か（υられるだ
けでなく、金属電極４１の外周面Ｓから流入した再点弧
電流の電流密度を、固定電極側シールド４０の各断面に
おいて均一化できるので、より効果的である。

また、第５図に示した様に、抵抗体から成る固定電極側
シールド５０の周囲を、！！１８縁体５２で被覆しても
良い。この場合は、固定電極側シールド５０が絶縁体５
２によって補強されるので、その強度が大幅に向上され
る。

［発明の効果］ 以上述べた様に、本発明によれば、抵抗体から成る固定
電極側シールドの先端部にリング状の金属電極を配設し
、極間に電圧が印加された場合に、前記金属電極表面の
電界強度が、抵抗体から成る固定電極側シールドの表面
における電界強度よりも大ぎくなるように構成するとい
う簡単な手段によって、抵抗体から成る固定電極側シー
ルドの電位分担を均一化し、抵抗体から成る固定電極側
シールドの耐電圧、耐量を向上させ、また、固定電極側
シールドの小型化を計り、それによって機器全体の小型
化を可能とした断路器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の断路器の一実施例を示す断面図、第２
図は第１図に示した断路器の作用を示す断面図、第３図
は本発明σ也の実施例を示す断面図、第４図は第３図に
示した断路器の作用を示す断面図、第５図は本発明の他
の実施例を示す断面図、第６図は従来の断路器の構成を
示す一部断面図、第７図は断路器による充電電流遮断近
１以等価回路、第８図は断路器極間の絶縁回復特性を示
す図、第９図は充電電流遮断時の再点弧による電圧波形
、第１０図は従来の断路器にお（）る再点弧の発生状態
を示す一部断面図、第１１図は再点弧サージ電圧を示す
図、第１２図は従来の断路器の他の例を示ず断面図、第
１３図は第１２図の断路器における再点弧発生状態を示
す断面図、第１４図は第１２図における作用を示″ｇ断
面図、第１５図は第１３図における作用を示す断面図で
ある。 １・・・金属容器、２・・・絶縁ガス、３・・・絶縁ス
ペーサ、４・・・導体、５・・・導体、６・・・固定電
極、７・・・固定電極側金属製シールド、８・・・抵抗
体、９・・・可動電極、１０・・・固定電極側接触子、
１１・・・可動電位側接触子、１２・・・可動型）東側
金属製シールド、１３・・・絶縁棒、１４・・・電源電
圧、１５・・・短絡インピーダンス、１６・・・電源側
機器のキＸ・パシタンス、１７・・・電源側線路のイン
ダクタンス、１Ｂ・・・ｎ伺線路のキャパシタンス、１
９・・・負荷側線路のインダクタンス、２０・・・断路
器、２１・・・負荷側電圧波形、２２・・・電源側電圧
波形、２３・・・再点弧アーク、２４・・・高周波過電
圧、２５・・・低抗体から成る固定電極側シールド、２
６・・・金属電極、２７・・・放電アーク、２８・・・
再点弧アーク、３０・・・抵抗体から成る固定電極側シ
ールド、３１・・・金属電極、３２・・・再点弧アーク
、４０・・・抵抗体から成る固定電極側シールド、４１
・・・金属電極、５０・・・抵抗体から成る固定電極側
シールド、５１・・・金属電極、５２・・・ｉ角縁１本
。 出１９ｎ人　株式会社　東芝 代理人　弁理士　水内光を一＼１ 、゛） ・ぜピノ ３３　云 ＋５−、、　　　＋７−１２０八　Δ９；Ｃ′第　７　
図 第　８　刃 第９図 第１０　　図 第１１　　図 第１２　　図 第　１３　　図 端　１４　コ ）１５　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁ガスを充填した金属容器内に、接触子を有する固定
   電極と、前記接触子を包囲するように配設した抵抗体か
   ら成る固定電極側シールドと、前記接触子と対向して配
   置され、且つ、前記接触子と接離自在の可動電極を備え
   、開極及び閉極過程において、再点弧放電電流を前記固
   定電極側シールドを介して流すように構成した断路器に
   おいて、前記抵抗体から成る固定電極側シールドの先端
   部にリング状の金属電極を配設し、極間に電圧が印加さ
   れた場合に、前記金属電極表面の電界強度が、抵抗体か
   ら成る固定電極側シールドの表面における電界強度より
   も大きくなるように構成したことを特徴とする断路器。