JPH04294020A - ガス断路器 - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、密閉容器内にＳＦ６　
ガスなどの消弧ガスを充填し、この内部に可動及び固定
接触子を接離可能にしたガス断路器に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来、この種のガス断路器の一例として
特公昭５３−３８０３１号公報、特公昭６０−４２５７
０号公報に示すものが公知である。図６及び図７は、こ
れを説明するための図である。

【０００４】図６及び図７において、１は金属製タンク
、２は金属製タンク１内に封入されたＳＦ６　ガス、３
はスペーサ、４は断路器固定側端子に通じる導体、５は
断路器可動側端子に通じる導体、６は固定電極、７は固
定電極側シールド、８は固定電極６とシールド７との間
に挿入された抵抗体、９は可動電極、１０は固定電極側
耐弧電極、１１は固定電極側通電接触子、１２は可動電
極側耐弧電極、１３は可動電極側通電接触子、１４は可
動電極側シールド、１５は可動電極９を駆動する絶縁体
である。

【０００５】図６に示す断路器で、絶縁体１５は図示さ
れていない操作機構に接続されていて、この操作機構に
より開極及び投入動作が行われる。

【０００６】一般に、断路器は短い送電線路の充電電流
を遮断することが要求される。送電線路、変圧器等の分
布キャパシタンス、分布インダクタンスを近似的に集中
のキャパシタンスや集中のインダクタンスで表わし、送
電線路の充電電流遮断回路を等価回路で表わすと、例え
ば図８のようになる。１６は電源電圧、１７は短絡イン
ピーダンス、１８は変圧器，電源側送電線路等のキャパ
シタンス、１９は電源側送電線路のインダクタンス、２
０は負荷側送電線路のキャパシタンス、２１は負荷側送
電線路のインダクタンス、２２は断路器である。

【０００７】図６における可動電極側耐弧電極１２と固
定電極側シールド７との間の絶縁回復特性は、図９に示
したような特性となる。このような特性の断路器で図８
に示すような回路を開極する場合には、図１０のような
電圧波形を得る。図１０において、２３は図８の“ａ”
点の電圧波形であり、２４は電源電圧の電圧波形を示す
。２３と２４の曲線の差が断路器の極間電圧である。

【０００８】この関係を説明すると、例えばＡ点で可動
電極側耐弧電極１２と固定電極側耐弧電極１０との間で
開極し、その後可動電極側耐弧電極１２の先端が固定電
極側シールド７の内部から出ると、電流が小さいため、
Ｂ点で電流遮断する。負荷側のキャパシタンス２０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
極が大きくなる。極間電圧が絶縁回復電圧を上まわると
、Ｃ点で再点弧する。

【０００９】しかし電流が小さいので、すぐに遮断して
負荷のキャパシタンス２０には電源電圧が残る。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、絶縁回復電圧が極間電圧を
上まわれば、再点弧の繰返しは、停止して遮断が完了す
る。図１０の再点弧点Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは、図９
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、固定電極側シールド７の先端部と可
動電極側耐弧電極１２の先端部との間で発生し、従って
図７に示すように、再点弧アーク２５が形成される。

【００１０】さて、図６の構成でもサージ抑制の必要の
ない場合、すなわち固定電極６と固定電極側シールド７
との間に挿入した抵抗体８の代わりに金属導体が設けら
れている断路器にあっては、極間、すなわち可動電極側
耐弧電極１２と固定電極側シールド７との間で再点弧が
発生すると、図８に示すキャパシタンス１８と２０、イ
ンダクタンス１９と２１の回路で高周波電圧振動が発生
し、図１１に示すように高周波過電圧が発生する。

【００１１】この過電圧は、断路器が再点弧する時の極
間電圧が大きいほど大きい。この過電圧が断路器自身ま
たはこれに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、前記
の通り図６において抵抗体８を設け、開極時における再
点弧時の電流を、導体４−固定電極６−抵抗体８−固定
電極側シールド７−可動電極９−通電接触子１３−導体
５の経路を経て流し、抵抗体８による回路の損失を利用
して、過電圧を小さく抑えようとしている。

【００１２】ところが、図６において、再点弧した時の
高周波過電圧を抑制する時には、抵抗体８に電圧がかか
る。この電圧に抵抗体８が耐えるためには、抵抗体８を
長くしなければならない。従って、固定電極６の一端部
（上端部）と固定電極側シールド７の一端部（下端部）
との間の距離Ｌを短くすることができず、断路器全体が
大きくなってしまう欠点があった。

【００１３】上記距離Ｌを短くするために、特願昭６３
ー２０３５０６号として、図１２及び図１３に示す断路
器が提案されている。この断路器は、図６の従来例とは
次の点が異なる。すなわち、この断路器は、固定電極側
シールド７として、絶縁体２７の内部に抵抗体２８を埋
設し、この固定電極側シールド７の先端部に金属電極２
９を接続したものである。

【００１４】固定電極側シールド７を構成する絶縁体２
７及び抵抗体２８は、例えば炭素を含有する粉体または
可塑性体を形成して抵抗体２８を製造し、これをエポキ
シ樹脂でモールドして絶縁体２７を製造する。

【００１５】この図１２に示すガス断路器において、絶
縁体１５は、図示されていない操作機構に接続され、こ
の操作機構により開極及び投入動作を行う。すなわち、
図１２において、充電電流を遮断する時、始めに、可動
電極側耐弧電極１２と固定電極側耐弧電極１０との間が
開極し、その後可動電極側耐弧電極１２の先端が、絶縁
体２７と抵抗体２８から成る固定電極側シールド７の内
部から出ると、再点弧状態となり、図１３に示すように
可動電極側耐弧電極１２の先端部と、固定電極側シール
ド７の先端部の金属電極２９との間出再点弧アーク２５
が発生する。

【００１６】すると、再点弧時の電流は、導体４−固定
電極６−抵抗体２８−金属電極２９−再点弧ア−ク２５
−可動電極側耐弧電極１２−可動電極９−通電接触子１
３−導体５を通して流れる。従って、抵抗体２８による
回路損失のために過電圧を小さく抑えることができる。

【００１７】一方、開極が完了した時点で、可動電極９
及び可動電極側耐弧電極１２は、可動電極側シールド１
４の内部に収納され、可動電極側シールド１４と、抵抗
体２８と絶縁体２７から成る固定電極側シールド７との
間の極間電圧に耐えなければ成らない。これらの可動電
極側及び固定電極側シールド７は、極間の電界を平等に
近付けて極間耐電圧を大きくする機能も有している。

【００１８】固定電極側シールド７は、抵抗体２８と絶
縁体２７から成っているが、上記の再点弧時の過電圧抑
制のために必要される抵抗値、例えば１ｋΩ前後におい
ては、上記の極間電界を平等に近付ける作用は、金属導
体から成るシールドの場合と比べてほとんど同様に得ら
れる。

【００１９】以上述べた図１２の従来例においては、固
定電極側シールド７は絶縁体２７と抵抗体２８によって
構成されているので、図６に示す従来例の抵抗体８が不
要となる。従って、図１２における長さＬは、図６にお
ける長さＬよりもほぼ半分くらいに短くすることができ
、これにより断路器の小形化ができる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１２の断
路器において、抵抗体２８は粉体または可塑性体を成形
したものであり、製造が容易でないという欠点があった
。特に、成形体であるので不均質になりやすく、不均質
である場合は、図１３に示すように、再点弧が発生した
時に抵抗体２８に印加される電圧の分布が不均一になっ
て、抵抗体が破壊してしまう恐れがあった。

【００２１】本発明は、絶縁体の内部に抵抗体を埋設し
、しかもその抵抗体が破壊する恐れの少ない、製造容易
な固定電極側シールドを有する断路器を提供することを
目的とする。

【００２２】［発明の構成］

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、消弧ガスを充填した金属タンク内に、接触
子を有する固定電極と、この固定電極の接触子を包囲す
るように設けた固定電極側シールドと、前記固定電極と
対向して配置され且つ接離自在の可動電極とを収納した
ガス断路器において、前記固定電極側シールドを絶縁体
に金属抵抗体を埋め込んだ構成とし、開極過程において
極間放電アーク電流を前記固定電極側シールドを介して
流すことを特徴とするものである。

【００２４】

【作用】本発明によれば、固定電極側シールドに抵抗体
を埋設することにより、充電電流遮断時の再点弧過電圧
を抑制でき、しかもその抵抗体として再点弧時に破壊す
る恐れの少ない金属抵抗体を使用することで、固定電極
側シールドの耐衝撃性能の向上と、製造作業の簡易化を
可能としたものである。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１及び図２は本発明の実施例を説明する
ための半断面図であり、図１２の従来例と同一部分は同
一の符号を付し、説明を省略する。

【００２６】本実施例においては、固定電極側シールド
７が、絶縁体２７の内部に金属抵抗線３０を埋設した構
成を有し、この固定電極側シールド７の先端部に金属電
極２９が接続されている。そして、このような固定電極
側シールド７は、投入状態において前記金属電極２９と
前記可動電極９との間に間隔を設け、開極過程において
極間放電アーク電流を前記金属電極から前記固定電極側
シールド７を介して流すように構成されている。

【００２７】この金属抵抗線３０は、例えばニクロム線
から成り、その形状としては図３の格子状、図４の放射
状、図５の螺旋状などが採用できる。これらの金属抵抗
線３０は、エポキシ樹脂でモールドされ、絶縁体２７を
構成している。

【００２８】このような構成の本実施例のガス断路器は
、絶縁体１５が図示されていない操作機構に接続されて
いて、この操作機構により開極及び投入動作が行われる
。

【００２９】すなわち、図１において、充電電流を遮断
する時、始めに可動電極側耐弧電極１２と固定電極側耐
弧電極１０との間が開極する。その後、可動電極側耐弧
電極１２の先端が、金属抵抗線３０と絶縁体２７から成
る固定電極側シールド７の内部から出ると、再点弧状態
となり、図２に示すように可動電極側耐弧電極１２の先
端部と、固定電極側シールド７の先端部の金属電極２９
との間で再点弧アーク２５が発生する。

【００３０】すると、再点弧時の電流は、導体４−固定
電極６−金属抵抗線３０−金属電極２９−再点弧アーク
２５−可動電極側耐弧電極１２−可動電極９−通電接触
子１３−導体５を通して流れる。従って、金属抵抗線３
０による回路損失のために過電圧を小さく抑えることが
できる。

【００３１】断路器は投入、遮断動作時に機械的衝撃を
受ける。特に、固定電極６においては、投入時に可動電
極９の先端及び可動電極側耐弧電極１２が、それぞれ固
定電極側通電接触子１１及び固定電極側耐弧電極１０に
突当たるために衝撃が大きい。しかし、本実施例では、
金属抵抗線３０は絶縁体２７に埋め込まれているので、
容易に衝撃に耐えるようにすることができる。

【００３２】また、固定電極側シールド７は、固定電極
の接触子１１を包囲して、固定電極周囲の電界強度を緩
和する役割を持っている。本実施例では、金属抵抗線３
０を図３乃至図５に示すような固定電極の接触子１１を
包囲する形状にすることによって、この役割を果せるこ
とができる。

【００３３】また、再点弧時の過電圧抑制のために必要
とされる抵抗値、例えば１ｋΩ前後においては、上記の
電界緩和の効果は、抵抗値が０に近い金属線から成るシ
ールドの場合と比べて、ほぼ同様に得られる。

【００３４】以上述べた本発明の実施例においては、固
定電極側シールド７は絶縁体２７と金属抵抗線３０とか
ら構成されている。この場合、金属抵抗線３０は、例え
ば、ニクロム線から構成されているので、図１２に示す
従来例の粉体または可塑性体を成形して得られる抵抗体
２８よりも、再点弧時に破壊する恐れが少なくて製造が
容易である。

【００３５】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、図１において固定電極側耐弧電極１０が
存在せず、通電と発弧の両者が固定電極側通電接触子１
１においてなされる場合、更に可動電極側耐弧電極１２
が存在しない場合にも、適用可能で、前記の実施例の作
用効果は同様に得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、充電電流遮
断時の再点弧過電圧を抑制するための製造容易な固定電
極側シールドを有する小形のガス断路器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガス断路器の一実施例を説明する
ための半断面図。

【図２】図１のガス断路器の開極状態を示す半断面図。

【図３】本発明によるガス断路器の固定電極側シールド
の金属抵抗線の構成例を示すもので、（Ａ）が正面図、
（Ｂ）が側面図。

【図４】本発明によるガス断路器の固定電極側シールド
の金属抵抗線の他の構成例を示すもので、（Ａ）が正面
図、（Ｂ）が側面図。

【図５】本発明によるガス断路器の固定電極側シールド
の金属抵抗線の更に他の構成例を示すもので、（Ａ）が
正面図、（Ｂ）が側面図。

【図６】従来のガス断路器の一例を説明するための半断
面図。

【図７】図６のガス断路器の開極途上を示す半断面図。

【図８】充電電流遮断近似等価回路図。

【図９】図６のガス断路器極間の絶縁回復特性図。

【図１０】図６のガス断路器の充電電流遮断時の再点弧
による電圧波形図。

【図１１】図６のガス断路器において抵抗体８が金属で
ある場合の再点弧サージ電圧の説明図。

【図１２】従来のガス断路器の他の例を説明するための
半断面図。

【図１３】図１２のガス断路器の開極途上を示す半断面
図。

【符号の説明】

１…金属性タンク ２…ＳＦ６　ガス ６…固定電極 ７…固定電極側シールド ９…可動電極 ２９…金属電極 ３０…金属抵抗線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】消弧ガスを充填した金属タンク内に、接触
   子を有する固定電極と、この固定電極の接触子を包囲す
   るように設けた固定電極側シールドと、前記固定電極と
   対向して配置され且つ接離自在の可動電極とを収納して
   成るガス断路器において、前記固定電極側シールドを、
   絶縁体に金属抵抗線を埋め込んだ構成とし、前記固定電
   極側シールドの可動電極と対向する側に金属電極を設け
   、この金属電極と前記金属抵抗線とを接続し、投入状態
   において前記金属電極と前記可動電極との間に間隔を設
   け、開極過程において極間放電アーク電流を前記金属電
   極から前記固定電極側シールドを介して流すことを特徴
   とするガス断路器。