JPH05250967A

JPH05250967A - パッファ形ガス遮断器

Info

Publication number: JPH05250967A
Application number: JP4671192A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Mori; 正森; Katsumi Suzuki; 克巳鈴木; Hisatoshi Ikeda; 久利池田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1993-09-28

Abstract

(57)【要約】【目的】遮断動作途中において、第２可動電極の先端
部の電界緩和を可能とし、対向するアーク電極間におけ
る再点弧現象の発生を防止可能な、信頼性の高いパッフ
ァ形ガス遮断器を提供する。【構成】操作ロッド１３の動作により、パッファ室１
７内の消弧性ガスを圧縮し、絶縁ノズル１５より高速ガ
ス流を噴出して、第１、第２アーク電極１４，３６間に
発生するアーク１６に吹き付けて消弧する。第２可動ア
ーク電極３６の周囲に、その先端部の内径が第２可動ア
ーク電極３６の外径よりも十分に大きいカバー電極３８
を同軸状に配設して、容器または容器内に固定された固
定部３２に取り付ける。第１、第２可動電極３，３０が
完全開離位置にある状態で、カバー電極３８先端部と第
２可動アーク電極３６先端部の位置がほぼ一致するよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の変電所に用
いられるパッファ形ガス遮断器に係り、特に、第２可動
電極の先端部の電界を緩和する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電力系統の変電所や開閉所に用い
られる遮断器の遮断容量が増大し、且つ高い信頼性が要
求されている。このような遮断器の信頼性を高めるため
には、部品数を少なくし、構造を簡略化することが重要
であるため、遮断器の遮断点数の減少が図られている。
つまり、遮断器の１点当たりの遮断容量を増加させるこ
とが望まれている。

【０００３】このような要求に対し、従来の遮断器にお
いては、例えば、現在５５０ｋＶ系統では、遮断電流が
６３ｋＡのものまで実用化されている。この５５０ｋＶ
−６３ｋＡ級の遮断器は、従来、４点切りで構成されて
いるが、遮断器の信頼性を向上させるためには、１遮断
点当たりの遮断容量を向上させることにより、遮断点数
を少なくすることが重要である。すなわち、具体的に、
５５０ｋＶ−６３ｋＡ級の遮断器においては、２点切り
化あるいは１点切り化することが求められている。

【０００４】このような遮断容量の向上を達成するため
に、従来、１６８ｋＶ以上の送電電圧系統においては、
パッファ形ガス遮断器が使用されている。このパッファ
形ガス遮断器は、アークに絶縁ガスを吹き付け消弧する
ことによって遮断性能の向上を図ったものであり、遮断
部の構造が簡単な上に、封入されたＳＦ₆ガスなどの消
弧性ガスにより、優れた絶縁・消弧性能を実現可能であ
る。特に、変電所の機器全体をＳＦ₆ガスなどの消弧性
ガスで絶縁する密閉形ガス絶縁開閉所においては、使用
する消弧性ガスによって遮断器と他の機器との絶縁強調
を可能とし、機器の配置の点からも効率が良いので、広
く使用されている。

【０００５】図６は、従来から用いられているパッファ
形ガス遮断器の一例を示す断面図であり、図７は、その
消弧室を示す断面図である。すなわち、まず、図６に示
すように、ガスタンク１内には、固定電極２と可動電極
３とが対向して設けられ、両電極の外側を包囲するよう
に絶縁筒４が設けられている。また、固定電極２及び可
動電極３には、それぞれ、導体５，６が接続され、さら
に、可動電極３には、可動電極３を駆動する駆動機構７
が連結されている。

【０００６】そして、固定電極２は、図６に示すよう
に、導体５に対して支持されると共に、図７に示すよう
に、その中央に設けられた固定アーク電極８とその外側
に設けられた円筒状の固定通電電極９を備えている。一
方、可動電極３は、図６に示すように、支持絶縁筒１０
を介してガスタンク１に対して支持されると共に、図７
に示すように、パッファピストン１１と、パッファシリ
ンダ１２と、中空状の操作ロッド１３と、可動アーク電
極１４、及び絶縁ノズル１５を備えている。この場合、
パッファピストン１１は、図６に示す支持絶縁筒１０に
固定されており、操作ロッド１３は、図６に示す駆動機
構７に連結されている。そして、パッファシリンダ１２
と可動アーク電極１４、及び絶縁ノズル１５は、操作ロ
ッド１３に一体に固定されており、駆動機構７によっ
て、操作ロッド１３と共に軸方向に往復運動するように
なってる。なお、図中１６は、固定アーク電極８と可動
アーク電極１４との間に発生するアークであり、１７
は、パッファピストン１１とパッファシリンダ１２によ
って形成されるパッファ室である。

【０００７】以上のように構成された図６及び図７のパ
ッファ形ガス遮断器においては、駆動機構７によって操
作ロッド１３をその軸方向（図中左右方向）に往復運動
させることにより、可動電極３が、対向する固定電極２
との間で開閉動作を行い、電流を遮断または投入する。
ここで、図６は、遮断動作途中状態を示しており、この
状態になると、固定アーク電極８と可動アーク電極１４
との間にアーク１６が発生する。そして、パッファシリ
ンダ１２の移動によりパッファ室１７内の消弧性ガスが
圧縮され、この消弧性ガスが絶縁ノズル１５によって導
かれ、アーク１６に吹き付けられ、これを消弧する。

【０００８】ところで、１遮断点当たりの電圧が高電圧
化している中で、上記のような構成を有する図６及び図
７のパッファ形ガス遮断器において、その消弧性能を向
上させるためには、開極速度を速くする必要がある。こ
のように、開極速度を速くするためには、単純に駆動機
構７の駆動力を大きくすることが考えられるが、この場
合には、機器全体が大型化し、コスト高になってしま
う。

【０００９】そこで、近年、駆動機構の駆動力を大きく
することなく、開極速度を速くするための構成として、
可動電極に対向する電極をも可動構成として、これを第
２可動電極とし、第１可動電極の移動方向とは反対方向
に移動させることにより、相対的な開極速度を増大させ
た、いわゆるダブルモーション方式のパッファ形ガス遮
断器が提案されている。図８及び図９は、このようなダ
ブルモーション方式のパッファ形ガス遮断器の一例を示
す断面図であり、図８は投入状態、図９は遮断状態であ
る。

【００１０】まず、図８に示すように、第１可動電極３
を駆動する操作ロッド１３は、リンク装置１８及び絶縁
ロッド１９を介して、第２可動電極２０に接続されてい
る。すなわち、パッファシリンダ１２の周囲には、一定
の間隔を保持する形で複数本の絶縁ロッド１９が配設さ
れており、この絶縁ロッド１９は、その図示していない
駆動機構側（図中右側）の端部において、操作ロッド１
３との間に設けられたリンク装置１８を介して操作ロッ
ド１３と連結されている。

【００１１】そして、リンク装置１８は、リンク１８ａ
と、リンク１８ａの両端にそれぞれ回転自在に連結され
た第１、第２の連結棒１８ｂ，１８ｃ、及びリンク１８
ａを支持するリンク支持部１８ｄより構成されている。
また、リンク１８ａは、所定のリンク比に設定されたリ
ンク支持部１８ｄの支点１８ｅを軸にして、リンク支持
部１８ｄに回動自在に支持されている。さらに、第１、
第２の各連結棒１８ｂ，１８ｃは、その一端において、
それぞれ操作ロッド１３及び絶縁ロッド１９に回動自在
に連結されている。なお、リンク支持部１８ｄは、図示
していない容器の駆動機構側に絶縁固定された支持絶縁
筒１０に固定されている。

【００１２】一方、第２可動電極２０は、次のように構
成されている。すなわち、絶縁ロッド１９の駆動機構と
反対側（図中左側）の端部には、通電用導体２１が絶縁
ロッド１９と同軸状に配設され、図示されていない容器
内に固定された固定部に支持固定されており、この通電
用導体２１の駆動機構側の端部には通電部２１ａが設け
られている。そして、通電用導体２１の駆動機構側に
は、その通電部２１ａ内を摺動する通電円筒２２及び第
１可動アーク電極１４と接離する第２可動アーク電極２
３が同軸状に配設され、絶縁ロッド１９に一体に固定さ
れている。

【００１３】以上のような構成を有する図８及び図９の
パッファ形ガス遮断器においては、次のようにして遮断
動作が行われる。すなわち、図８に示した投入状態にお
いて、駆動機構が操作されると、操作ロッド１３が所定
の速度で駆動機構側の図中右方向に駆動され、その先端
に固定された第１可動電極３が図中右方向に移動し、第
２可動電極２０との間で遮断動作が開始される。

【００１４】一方、この操作ロッド１３の動作に伴なっ
て、操作ロッド１３に連結された第１の連結棒１８ｂも
同方向へ移動する。また、リンク１８ａの一端にも同方
向への力が加わるため、リンク１８ａは支点１８ｅを中
心に反時計方向に回動する。その結果、リンク１８ａの
他端は、図中左方向へ移動するため、同部に連結されて
いる第２の連結棒１８ｃが図中左方向へ移動し、これに
連結された絶縁ロッド１９も図中左方向へ移動する。

【００１５】従って、絶縁ロッド１９に固定された第２
可動電極２０も図中左方向へ移動して、第１可動電極３
から開離し、図９に示すような遮断状態に移行する。す
なわち、操作ロッド１３の動作に伴なって、第１可動電
極３及び第２可動電極２０の両方が、互いに反対方向
（開離方向）に移動して遮断動作がなされるものであ
る。

【００１６】また、投入動作は、操作ロッド１３を、前
述した遮断動作と逆方向に駆動することで同様に行われ
る。すなわち、図８の遮断完了状態において、操作ロッ
ド１３を所定の速度で図中左方向へ移動すると、これに
固定された第１可動電極３が第２可動電極２０との接触
方向である図中左方向へ移動する一方、第１の連結棒１
８ｂを介してリンク１８ａが時計方向に回動する。これ
により、第２の連結棒１８ｃが図中右方向に移動し、絶
縁ロッド１９及び第２可動電極２０が第１可動電極３と
の接触方向である図中右方向へ移動し、投入状態とな
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな、図８及び図９のダブルモーション方式のパッファ
形ガス遮断器において、特に、進み小電流遮断時のよう
に、比較的電流が少なく、アーク時間が非常に短い開極
位置で遮断する場合には、一旦電流遮断した後の遮断動
作途中に、電極間に非常に高い回復電圧が発生すると共
に、電界的に最も厳しい状態となり、再点弧を起こし、
遮断不能になることがある。このような再点弧現象の原
因としては、開極速度が遅く、電極間の絶縁回復特性が
回復電圧より低くなるということが考えられる。

【００１８】そして、このような再点弧現象を解決する
ためには、遮断動作途中において、開極速度を上げて電
界的に厳しい位置を速めに通過することが必要である
が、現在達成されている速度以上の開極速度を実現する
ことは機械的な面で極めて困難である。そのため、開極
速度は従来のままで、第１及び第２可動電極の先端部、
特に、電界的に最も厳しい第２可動電極先端部における
電界強度を緩和することが求められている。

【００１９】本発明は、上述したような従来技術の課題
を解決するために提案されたもので、その目的は、遮断
動作途中において、第２可動電極の先端部の電界緩和を
可能とし、対向するアーク電極間における再点弧現象の
発生を防止可能な、信頼性の高いパッファ形ガス遮断器
を提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明のパッファ形ガス
遮断器は、消弧性ガスを封入した容器内に、接離自在な
第１、第２可動電極を対向して配置し、第１可動電極と
パッファシリンダとを、駆動装置に連結した操作ロッド
の一端に固定し、前記パッファシリンダ内に配設された
パッファピストンによりパッファシリンダ内の消弧性ガ
スを圧縮し、この圧縮ガスを前記パッファシリンダに固
定された絶縁ノズルより高速ガス流として噴出して、前
記第１、第２可動電極を構成する第１、第２アーク電極
間に発生するアークに吹き付けて消弧するパッファ形ガ
ス遮断器において、前記第２可動電極を構成する前記第
２可動アーク電極の周囲に、その先端部の内径が第２可
動アーク電極の外径よりも十分に大きいカバー電極を同
軸状に配設して、前記容器または容器内に固定された固
定部に取り付け、且つ、前記第１可動電極及び前記第２
可動電極が完全開離位置にある状態で、前記カバー電極
の先端部と前記第２可動アーク電極の先端部の位置がほ
ぼ一致するように構成したことを特徴としている。

【００２１】

【作用】以上のような構成を有する本発明のパッファ形
ガス遮断器の作用は次の通りである。すなわち、遮断時
には、第１可動電極及び第２可動電極が完全開離位置に
ある状態で、カバー電極の先端部と第２可動アーク電極
の先端部の位置がほぼ一致するため、遮断動作が進み、
第２可動アーク電極の先端部がカバー電極の先端部に接
近するのに伴ない、第２可動アーク電極の先端部の電界
が緩和される。従って、進み小電流遮断時のように、非
常に高い回復電圧が電極間に加わった場合でも、再点弧
現象の発生を確実に防止することができる。

【００２２】

【実施例】以下には、本発明によるパッファ形ガス遮断
器の一実施例を、図１乃至図３を参照して説明する。こ
の場合、図１は、投入状態を示す断面図、図２は、遮断
動作途中状態を示す断面図、図３は、図２のＡ矢視図で
ある。なお、図６乃至図９に示した従来技術と同一部分
には同一符号を付し、説明を省略する。

【００２３】まず、図１に示すように、本実施例におい
ては、第２可動電極３０が、次のように構成されてい
る。すなわち、絶縁ロッド１９の駆動機構と反対側（図
中左側）の端部には、通電用導体３１が同軸状に配設さ
れ、図示されていない容器内に固定された固定部３２に
支持固定されている。この通電用導体３１の駆動機構側
には、固定フランジ３３を介して通電部３１ａが同軸状
に支持固定され、通電用導体３１と電気的に接続されて
いる。また、この固定フランジ３３には、図３に示すよ
うに、絶縁ロッド１９に対応した位置に貫通孔３３ａが
設けられており、絶縁ロッド１９は、この貫通孔３３ａ
に挿入されることにより、通電用導体３１及び固定フラ
ンジ３３に対して自由に移動可能に構成されている。

【００２４】一方、絶縁ロッド１９の駆動機構と反対側
の端部の内側には、可動フランジ３４を介して第２可動
シールド３５が同軸状に支持固定され、その外面に通電
部３１ａが接触するように構成されている。そして、こ
の可動フランジ３４の中央部に、第２可動アーク電極３
６が配設され、複数本のリブ３７を介して可動フランジ
３４に対して支持固定されている。なお、第２可動アー
ク電極３６の先端は、耐アーク性の材料によって構成さ
れている。

【００２５】さらに、第２可動アーク電極３６の外周に
は、同軸状にカバー電極３８が配設されており、固定部
３２に支持固定されている。このカバー電極３８の先端
部は、十分な曲率を持って形成されていると共に、その
先端部の内径は、第２可動アーク電極３６の外径よりも
十分に大きい値に設定されている。そして、このカバー
電極３８は、第１可動電極３及び第２可動電極３０が図
２に示す状態よりもさらに離れた完全開離位置にある状
態で、その先端部と第２可動アーク電極３６の先端部の
位置がほぼ一致するように構成されている。また、この
カバー電極３８の先端は、第２可動アーク電極３６の先
端と同様、耐アーク性の材料によって構成されており、
カバー電極３８の側面には、排気孔３８ａが設けられて
いる。なお、図中３９は、通電用導体３１の外周に同軸
状に配設された固定シールドである。

【００２６】以上のような構成を有する本実施例のパッ
ファ形ガス遮断器の作用は次の通りである。すなわち、
まず、図１に示すような投入状態において、遮断指令を
受けて図示しない駆動機構が操作されると、操作ロッド
１３が所定の速度で駆動機構側の図中右方向に駆動され
る。そして、この操作ロッド１３の移動により、第１可
動電極３が図中右方向に移動し、第２可動電極３０との
間で遮断動作が開始されると同時に、パッファシリンダ
１２が同方向に移動してパッファ室１７を圧縮し始め
る。

【００２７】一方、操作ロッド１３の移動に伴なって、
リンク１８ａが反時計方向に回動し、絶縁ロッド１９が
図中左方向へ移動する。この結果、第２可動電極３０の
可動部、すなわち、絶縁ロッド１９の他端側に固定され
た可動フランジ３４と第２可動シールド３５及び第２可
動アーク電極３６も図中左方向へ移動する。このうち、
第２可動アーク電極３６は、その周囲に配設された固定
側のカバー電極３８内を図中左方向へ移動することにな
る。

【００２８】そして、以上のような第１可動電極３及び
第２可動電極３０の相対的な移動により、遮断動作が行
われ、図２に示すような遮断動作途中においては、第１
可動電極３及び第２可動電極３０間が開離し、第１可動
アーク電極１４及び第２可動アーク電極３６間にアーク
１６が発生する。このアーク１６は、パッファ室１７内
で圧縮された消弧性ガスが絶縁ノズル１５を介して吹き
付けられることにより、消弧される。

【００２９】この場合、本実施例においては、前述のよ
うに、第１可動電極３及び第２可動電極３０が完全開離
位置にある状態で、カバー電極３８の先端部と第２可動
アーク電極３６の先端部の位置がほぼ一致するように構
成しているため、第２可動アーク電極３６の先端部がカ
バー電極３８の先端部に接近するのに伴ない、第２可動
アーク電極３６の先端部の電界が緩和される。これによ
って、同部の電界強度を許容電界強度よりも大幅に低い
値にすることができる。

【００３０】ここで、図４は、完全開離距離に対する電
極の移動距離における第２可動アーク電極先端部の電界
強度を、図８の従来例と、本実施例とで比較して示す特
性図である。この図４に示すように、従来例において
は、遮断動作後期でも、その電界強度が許容電界強度に
近い値までしか低下しないのに対し、本実施例において
は、遮断動作後期の電界強度は、許容電界強度に比べて
はるかに低くなっており、カバー電極３８を設けたこと
による電界強度の低下効果は明らかである。

【００３１】そして、本実施例においては、このよう
に、電界強度を大幅に低下できる結果、第２可動アーク
電極３６の先端の破壊電圧を、カバー電極３８を設けな
い場合に比べて格段に向上できる。従って、遮断動作時
における第２可動アーク電極３６先端部の電界強度を確
実に低下させることができるため、進み小電流遮断時の
ように、非常に高い回復電圧がアーク電極間に加わった
場合でも、再点弧現象の発生を確実に防止することがで
きる。

【００３２】また、本実施例においては、以上のよう
に、第２可動アーク電極３６の外周に、カバー電極３８
を配設していることにより、第２可動シールド３５と第
２可動アーク電極３６の間の先端部の電界を緩和するこ
とができるため、遮断器の小型化に貢献できる利点もあ
る。さらに、カバー電極３８の先端部の内径は、第２可
動アーク電極３６の外径よりも十分に大きい値に設定さ
れており、従って、カバー電極３８と第２可動アーク電
極３６との間には、有効なガス流路が形成されていると
共に、カバー電極３８の側面には排気孔３８ａが設けら
れているため、カバー電極３８と第２可動アーク電極３
６との間に、熱ガスを効率良く流し、排気することがで
き、これによって絶縁回復特性を向上できるという利点
もある。

【００３３】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、具体的な各部の構成は適宜選択可能であ
る。例えば、図５に示すように、カバー電極３８を、網
目状の金属部材によって構成することも可能であり、こ
の場合には、絶縁ノズル１５から吹き付けられる熱ガス
を効率良く排気し、絶縁回復特性を向上することができ
る。この図５のように構成した場合には、カバー電極３
８の先端部の内径を、前記実施例よりも第２可動アーク
電極３６の外径に近い値にすることが可能となる上、排
気孔３８ａを特に設けることなく熱ガスを排気できると
いう利点がある。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第２可動電極を構成する第２可動アーク電極の周囲にカ
バー電極を配設して固定部に取り付け、且つ、第１と第
２の可動電極が完全開離位置にある状態でカバー電極の
先端部と第２可動アーク電極の先端部の位置がほぼ一致
するように構成することにより、遮断動作途中におい
て、第２可動電極の先端部の電界緩和を可能とし、対向
するアーク電極間における再点弧現象の発生を防止可能
な、信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるパッファ形ガス遮断器の一実施例
における投入状態を示す断面図。

【図２】図１のパッファ形ガス遮断器における遮断動作
途中状態を示す断面図。

【図３】図２のＡ矢視断面図。

【図４】完全開離距離に対する電極の移動距離における
第２可動アーク電極先端部の電界強度を、図８の従来例
と図１の実施例とで比較して示す特性図。

【図５】本発明によるパッファ形ガス遮断器の図１とは
異なる実施例における遮断動作途中状態を示す断面図。

【図６】従来のパッファ形ガス遮断器の一例を示す断面
図。

【図７】図６のパッファ形ガス遮断器の消弧室における
遮断動作途中状態を示す断面図。

【図８】従来のダブルモーション方式のパッファ形ガス
遮断器の一例における投入状態を示す断面図。

【図９】図８のパッファ形ガス遮断器の一例における遮
断状態を示す断面図。

【符号の説明】

１…ガスタンク２…固定電極３…第１可動電極４…絶縁筒５，６…導体７…駆動機構８…固定アーク電極９…固定通電電極１０…支持絶縁筒１１…パッファピストン１２…パッファシリンダ１３…操作ロッド１４…第１可動アーク電極１５…絶縁ノズル１６…アーク１７…パッファ室１８…リンク装置１８ａ…リンク１８ｂ…第１の連結棒１８ｃ…第２の連結棒１８ｄ…リンク支持部１８ｅ…支点１９…絶縁ロッド２０，３０…第２可動電極２１，３１…通電用導体２１ａ，３１ａ…通電部２２…通電円筒２３，３６…第２可動アーク電極３２…固定部３３…固定フランジ３３ａ…貫通孔３４…可動フランジ３５…第２可動シールド３７…リブ３８…カバー電極３８ａ…排気孔３９…固定シールド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】消弧性ガスを封入した容器内に、接離自
在な第１、第２可動電極を対向して配置し、第１可動電
極とパッファシリンダとを、駆動装置に連結した操作ロ
ッドの一端に固定し、前記パッファシリンダ内に配設さ
れたパッファピストンによりパッファシリンダ内の消弧
性ガスを圧縮し、この圧縮ガスを前記パッファシリンダ
に固定された絶縁ノズルより高速ガス流として噴出し
て、前記第１、第２可動電極を構成する第１、第２アー
ク電極間に発生するアークに吹き付けて消弧するパッフ
ァ形ガス遮断器において、前記第２可動電極を構成する前記第２可動アーク電極の
周囲に、その先端部の内径が第２可動アーク電極の外径
よりも十分に大きいカバー電極を同軸状に配設して、前
記容器または容器内に固定された固定部に取り付け、且
つ、前記第１可動電極及び前記第２可動電極が完全開離
位置にある状態で、前記カバー電極の先端部と前記第２
可動アーク電極の先端部の位置がほぼ一致するように構
成したことを特徴とするパッファ形ガス遮断器。