JPH0439627Y2 - - Google Patents

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JPH0439627Y2
JPH0439627Y2 JP1983123178U JP12317883U JPH0439627Y2 JP H0439627 Y2 JPH0439627 Y2 JP H0439627Y2 JP 1983123178 U JP1983123178 U JP 1983123178U JP 12317883 U JP12317883 U JP 12317883U JP H0439627 Y2 JPH0439627 Y2 JP H0439627Y2
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contact
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【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 この考案は固定接触子側の端部にノズルを備え
た円筒状の可動接触子と、この可動接触子の外周
と接する接触子として形成されたノズルを前記ノ
ズルとの対向側に備えてこの可動接触子と反対方
向に延びる円筒状の固定接触子と、前記可動接触
子と共動して固定ピストンとの間で消弧性ガスを
圧縮するパツフアシリンダと、前記固定接触子を
包囲する開口を有するとともに前記可動接触子を
包囲して圧縮ガスを前記固定接触子と可動接触子
との間の開離間隙に導くフローガイドとを備えた
パツフア形ガス遮断器において、より小さい操作
エネルギにより所定の遮断性能を得るための電流
遮断部の構造に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来のパツフア形ガス遮断器の例を第1図に示
す。図において1は接地された金属容器、2,3
はこの金属容器に突設された1対のブツシング、
2a,3aは遮断器の主端子、2b,3bはそれ
ぞれブツシング導体、4は先端にノズルが形成さ
れ、かつ円周上数等分されて接触片が形成された
固定接触子5を支持する支持台、6は絶縁鞘、7
は円筒状に形成された可動接触子、8は遮断時の
開離動作によつてパツフアシリンダ9と固定ピス
トン10との間で圧縮された消弧性ガスを前記固
定接触子5と可動接触子7との間の開離間隙に導
くフローガイドであつて、この例のおいては金属
によつてつくられている。11はパツフアシリン
ダ9と固定ピストン10との間に形成されたパツ
フア室である。12は通電パイプであつて常時の
通電路を形成するとともに開閉時に可動接触子7
とフローガイド8とパツフアシリンダ9とを駆動
し、かつ遮断時にアークに触れたホツトガスの排
出路を兼ねる。13は集電子、14は絶縁操作桿
であつて図示しない駆動機構からの駆動力を前記
通電パイプ12に伝達する。
この構造においていま非常に大きい電流を遮断
する場合を考えてみる。第1図において可動部が
矢印Xの方向に駆動され、固定接触子5と可動接
触子7とが開離すると、第2図にみられるように
アーク20を生ずる。ここでアーク20は電流零
点近傍の比較的細い状態のアークを示している。
このアークの直径は電流が大きくなるにつれて大
きくなり、交流の半サイクルのうちのある電流値
以上の期間においては両接触子のノズル径以上と
なり、図の21のように膨らんでノズルの入口を
塞ぎ、いわゆる閉塞現象を発生する。電流が小さ
くなつてくるとこの閉塞が解除され、再びアーク
に対して冷たい圧縮ガスの吹付けが行なわれ遮断
されるものと推定される。この遮断過程を第3図
に示す。
第3図は固定接触子と可動接触子との開離が時
間軸の原点t=0において行なわれた場合のアー
ク電流fを示したものであつて、斜線部分が非閉
塞限界電流Yを超過した電流部分である。この非
閉塞限界電流は閉塞開始後の時間とともに小さく
なる傾向があり、閉塞が解除されるときの電流値
ic1は初期の非閉塞限界電流Y0よりも小さい。Δt1
はこの閉塞解除の時点の電流零点前の時間を示す
が、このΔt1が遮断の成否をきめる重要な要因と
なり、これが大きいほど遮断が容易となる。この
Δt1はアークに吹き付けられる圧縮ガスの条件や
遮断器の構造例えばパツフア圧力が同じであれば
ノズル径が大きいほど大きくなり、また第3図の
2半波目の閉塞解除時点の電流零点前時間Δt2
みられるように、アーク時間とともに小さくなる
傾向を有する。なお第2図においてフローガイド
8は開路位置において図の1点鎖線の位置にあ
り、固定接触子5との間の絶縁は絶縁鞘6によつ
て行なわれる。
上述のアーク特性からみて前述のような従来の
遮断器においては次の欠点がある。すなわち固定
接触子5と可動接触子7とが開離する時間を起点
として電流が遮断されるまでの時間の最小値であ
る最小アーク時間をtaminとすると、この最小ア
ーク時間以後商用周波の半サイクルの期間すなわ
ち50Hzの商用周波数のときには、10msの間も遮
断できなければならない。しかし、この10ms中
の後期領域で遮断可能となるΔt2が得られるよう
に固定、可動両接触子のノズル径を選定すると、
taminに対しては過大なノズル径となり、ガスが
無駄に消費され、また操作エネルギが無駄に増大
する。またtaminに対して最適なΔt1となるよう
にノズル径を設計すると、tamin+10msに対し
てはΔt2が過小となり遮断ができない。
〔考案の目的〕
この考案は前記の欠点を除去し、最小のガス消
費量すなわち最小の操作エネルギによつて所定の
遮断性能を得ることを目的とする。
〔考案の要点〕
この考案は固定接触子側の端部にノズルを備え
た円筒状の可動接触子と、この可動接触子の外周
と接する接触子として形成されたノズルを前記ノ
ズルとの対向側に備えてこの可動接触子と反対方
向に延びる円筒状の固定接触子と、前記可動接触
子と共動して固定ピストンとの間で消弧性ガスを
圧縮するパツフアシリンダと、前記固定接触子を
包囲する開口を有するとともに前記可動接触子を
包囲して圧縮ガスを前記固定接触子と可動接触子
との間の開離間隙に導くフローガイドとを備えた
パツフア形ガス遮断器において、前記フローガイ
ドをその開口から固定接触子が抜け出たときに圧
縮ガスを噴出する絶縁ノズルとして形成するとと
もに、電流の遮断が可能となる時間領域におい
て、前記所要遮断可能時間中の初期領域の遮断時
に前記フローガイド内に固定接触子が配され、後
期領域の遮断時に前記フローガイドの開口部と固
定接触子が開離し、かつ前記可動接触子および固
定接触子のノズル径d0およびd1と前記フローガイ
ドの開口部の内径d2を、 √0 22 2/√0 21 2が1.2ないし1.4の範囲とな
るように構成することにより、最小のガス消費量
すなわち最小の操作エネルギによつて所定の遮断
性能を得ようとするものである。すなわちアーク
時間の短い初期領域においては小さいノズル径を
有するノズル間の開離間隙により、またアーク時
間の長い領域では大きいノズル径を有する開離間
隙によつて遮断できるように、ノズル径をアーク
時間に対して可変しようとするものであつて、ア
ーク時間に対して必要となるノズル径を決定する
ためには以下の式による。ここでガス遮断中の固
定接触子と可動接触子のそれぞれのノズル間で発
生するアーク中での圧縮ガスが得るエネルギの総
和はアークが発生するエネルギに等しく、またア
ーク中の温度は一定とすると、前記ガス遮断中に
発生するアークは運動エネルギに比べてエンタル
ピーが十分大きくなるため、一般にアークをエン
タルピーフローとして模型化できる。
(Composition and Transport Properties of
Sf6 and Their Use in a Simplified
Enthalpy Flow Arc Model PROCEEDINGS OF THE LEEE,VOL.59,
NO.4APRIL 1971 P.474〜485) このアークモデルにおいては次式が成立する。
A∝i・ua/Pu (1) ua∝√・ (2) ここでAは任意個所におけるアーク断面積であ
る。後記の第4図aにおいては、ガスが固定、可
動両接触子のそれぞれのノズル部のみを通じて流
出し、ガスの得るエネルギの全てが該ノズル部か
ら外部に流出するものであるので、固定、可動接
触子のそれぞれのノズル部におけるアーク断面積
の合計をAの値として用いられる。
従つて、第4図aにおいて可動接触子のノズル
の径をd0、固定接触子のノズルの径をd1とすると
A=π(d0 2+d1 2)/4となる、uaは固定、可動
両接触子のそれぞれのノズルの間のアークの電位
差、Puはパツフア室11の圧力、laは同じく両
ノズル間の距離である。
(1),(2)式より次式が得られる。
ここで可動接触子の開離速度と、対象とする時
間範囲の圧力Puとをそれぞれ一定とし、可動接
触子の開離後の時間をtaとすると、 A∝i√ (4) が得られる。この式からアークの断面積は時間の
平方根に比例して増加することがわかる。一方、
(1)式のアーク断面積Aに対応するノズルの断面
積、すなわち固定、可動接触子のそれぞれのノズ
ルの断面積の和に等しい断面積を考え、この断面
積を持つ等価ノズルを想定する。そしてこのノズ
ルの直径をDnとすると(4)式におけるアーク断面
積Aは電流あるいはアーク時間の増加とともに増
加するが等価ノズルの断面積π/4・Dn2に対し
てある割合以上とはならず、その割合に到達した
ときに閉塞が発生し、また電流の減少とともに閉
塞は解除される。このときの電流をicとすると(4)
式は次式に変形される。
Dn∝ic1/2・ta1/4 (5) 他方、電流を遮断する場合、遮断可能な全てのア
ーク時間領域において、必要な閉塞解除の電流零
点前時間Δtを確保するためには、閉塞が解除さ
れるときの電流icをtaと無関係に一定とすればよ
い。このためには(5)式から、等価ノズル径Dnを
ta1/4に比例して大きくすればよいことがわかる。
しかし、連続的にノズル径を変化させることは
具体的な構造として実現が容易ではないから、最
小アーク時間taminに対してDn1、(tamin+1/
2f)に対してDn2が得られるようにし、次式が満
足されるようにDn2とDn1との比をきめる。
Dn2/Dn1=(1+1/tamin・1/2f)1/4 (6) ここでfは商用周波数である。これによつて第3
図においてic1≒ic2およびΔt1≒Δt2とすることが
できるので遮断可能なアーク時間の短い領域は、
固定、可動両接触子のそれぞれのノズルのみによ
り遮断を行ない、アーク時間の長い領域はさらに
ノズル径の大きい絶縁ノズルを用いて遮断しよう
とするものである。通常taminは5ないし10ms
の範囲にあり、またfは50または60Hzであるから
Dn2/Dn1は1.2ないし1.3の範囲にあるが、固定接
触子の機械的強度やアークによる消耗量を考慮し
て1.2ないし1.4の範囲が実用上の最適範囲であ
る。
〔考案の実施例〕
第4図にこの考案の実施例を示し、aは短いア
ーク時間にて遮断される場合を、またbは長いア
ーク時間にて遮断が行なわれる場合を示す。図に
おいて25がアーク時間の長い領域において遮断
を可能ならしめるための絶縁ノズルであつて、軸
方向の長さが第1図、第2図におけるフローガイ
ド8よりも短く形成され、第2図の21のように
固定、可動両接触子のノズルが閉塞されても第4
図bに示すように絶縁ノズルの大きいノズル径d2
と、この背後に連なる自由空間とによつて閉塞は
急速に解除され、圧縮ガスは自由にアークの周囲
を下流方向に流れることができて遮断が成功す
る。ここで(6)式のDn1とDn2とは第4図における
ノズル径を使用してそれぞれ次式のように表わさ
れる。
Dn1=√21 2,Dn2=√22 2 (7) 従つてd0,d1,d2をDn2/Dn1は1.2ないし1.4の
範囲にあるように選ぶことによりこの考案の目的
を達することができる。なおこの考案における
d0,d1,d2の大小関係は次の通りである。
d2>d1>d0 (8) 以上に説明においては圧縮ガスがアーク軸の両
方向に流れるダブルフロー消弧方式の遮断器を対
象としたが、d0=0すなわちシーグルフロー消弧
方式のものに対してもDn2/Dn1を1.2ないし1.4の
範囲とすることは容易である。しかしながら従来
の別の遮断器にみられるようにd1<d0の構造のも
の、すなわち固定接触子の外周が可動接触子のノ
ズルの内面に接する構造のものにおいてd1=0と
したシングルフロー方式の場合には実用的ノズル
径を対象として設計するとDn2/Dn11.4以上とな
り、定格遮断電流が比較的小さく、このためにシ
ングルフロー消弧方式が適用される遮断器にあつ
てはガス消費量が最小となる経済設計を行なうこ
とが困難となる。
〔考案の効果〕
この考案によれば、電流遮断が可能となる最小
アーク時間以後の所要遮断可能時間中の初期領域
においては等価ノズル径の小さいDn1により、ま
た後記領域においては等価ノズル径の大きいDn2
により遮断を行なうとともに、固定・可動両接触
子のそれぞれのノズル径と絶縁ノズルの開口の内
径とをDn2/Dn1が1.2ないし1.4の範囲にあるよう
に選定したのでガスの無駄吹きがなく、最小の操
作エネルギによつて所定の遮断性能を得ることが
できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のパツフア形ガス遮断器の構造例
を示す縦断面図、第2図は遮断時のアークによる
ノズルの閉塞現象を説明する図、第3図は閉塞の
継続する時間範囲を電流の波形上で説明する図、
第4図は本考案の実施例の構造によつて電流を遮
断するときのアークの状態を示すもので、aは遮
断可能なアーク時間中の初期領域において遮断さ
れる場合を示し、bは後期領域において遮断され
る場合を示す。 5……固定接触子、7……可動接触子、8……
フローガイド、9……パツフアシリンダ、10…
…固定ピストン、11……パツフア室、25……
絶縁ノズル。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 固定接触子側の端部にノズルを備えた円筒状の
    可動接触子と、この可動接触子の外周と接する接
    触子として形成されたノズルを前記ノズルとの対
    向側に備えてこの可動接触子と反対方向に延びる
    円筒状の固定接触子と、前記可動接触子と共動し
    て固定ピストンとの間で消弧性ガスを圧縮するパ
    ツフアシリンダと、前記固定接触子を包囲する開
    口部を有するとともに前記可動接触子を包囲しか
    つこれと一体となつて圧縮ガスを前記固定接触子
    と可動接触子との間の開離間隙に導くフローガイ
    ドとを備えたパツフア形ガス遮断器において、前
    記フローガイドがその開口部から固定接触子が抜
    け出たときに圧縮ガスを噴出する絶縁ノズルとし
    て形成されるとともに、電流の遮断が可能となる
    時間領域において、所要遮断可能時間中の初期領
    域の遮断時に前記フローガイド内に固定接触子が
    配され、後期領域の遮断時に前記フローガイドの
    開口部と固定接触子が開離し、かつ前記可動接触
    子および固定接触子のノズル径d0およびd1と前記
    フローガイドの開口部の内径d2を、 √0 22 2/√0 21 2が1.2ないし1.4の範囲と
    なるように構成したことを特徴とするパツフア形
    ガス遮断器。
JP12317883U 1983-08-08 1983-08-08 パッファ形ガス遮断器 Granted JPS6031042U (ja)

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JP12317883U JPS6031042U (ja) 1983-08-08 1983-08-08 パッファ形ガス遮断器

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JPS6031042U JPS6031042U (ja) 1985-03-02
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JPS5856924B2 (ja) * 1976-06-10 1983-12-17 株式会社日立製作所 流体吹付型しや断器

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JPS6031042U (ja) 1985-03-02

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