JPH0574894B2 - - Google Patents

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JPH0574894B2
JPH0574894B2 JP60275902A JP27590285A JPH0574894B2 JP H0574894 B2 JPH0574894 B2 JP H0574894B2 JP 60275902 A JP60275902 A JP 60275902A JP 27590285 A JP27590285 A JP 27590285A JP H0574894 B2 JPH0574894 B2 JP H0574894B2
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JP60275902A
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Hirokazu Takagi
Toshiharu Yamazaki
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、電力系統の変電所或いは開閉所に用
いられる電気圧ガス吹付けしや断器のうち、パツ
フア式のガスしや断器に係り、特にしや断器のし
や断性能向上の為に消弧室に改良を施したパツフ
ア式ガスしや断器に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
電力需要の増大に伴い、発変電所は、容量増加
の一途をたどつている。しかも、電力大量消費地
である都市部における変電所の建設難の為に送電
線路は長距離化し、この送電効率を向上する為に
送電系統が高電圧化する傾向にある。
この様な送電系統の大容量化に伴い、変電所や
開閉所に用いられるしや断器に要求されるしや断
容量も増大の一途をたどり、現在、550KV系統
ではしや断電流63KAのものまで実用化されてい
る。この550KV−63KAは4点切で構成されてお
り、これをそのまま1000KV系統に適用すると8
点切で対応することになる。しや断器の信頼性を
向上させる場合、しや断点数を少なくし、部品点
数を可能な限り少なくすることが重要である為、
1しや断点当りのしや断容量を上げることが必要
となる。
ところで、168KV以上の送電電圧ではパツフ
ア式のSF6ガスしや断器が主に用いられている。
これは、SF2ガスの優れたしや断性能と絶縁性能
によるものであるが、特に、2圧式に比べパツフ
ア式は構造が簡単なので高電圧しや断器の主流と
なつている。又、変電所の機器全体をSF6ガスで
絶縁する密封形ガス開閉所においては、他の機器
との絶縁協調、或いは、機器の配置等で大きなメ
リツトを有するので特によく使用されている。
この様なパツフア式ガスしや断器のガスしや断
器の消弧室の一例を第3図に示す。この消弧室
は、SF6ガス等の消弧性ガスを封入した図示され
ていない容器に収納されるものである。
第3図において、パツフアピストン1は、図示
しない容器に絶縁物を介して固定され、このパツ
フアピストン1の周囲にピストン外周を摺動する
パツフアシリンダ2とパツフアピストン1の内周
面を摺動する操作ロツド3が取付けられている。
操作ロツド3は、その一端を図示しない操作機構
に接続され、この操作ロツド3の他端には、可動
電極4と前記パツフアシリンダ2が夫々固定され
ており、操作ロツド3が、操作機構に駆動されて
開閉動作をすると、これに伴つて、可動電極4が
これと対向する固定電極5の間で電気的開閉を行
なうものである。この時、パツフアシリンダ2
は、パツフアピストン1との間の相対運動でその
内部に圧縮ガスを生じる。この圧縮ガスは、可動
電極4の周囲に配置され、且つパツフアシリンダ
2の先端部に固定された絶縁ノズル6を通して噴
出され、高速のガス流となり、これが電流しや断
時に電極4,5間に生じたアーク7を作用してし
や断動作が行なわれる。なお、絶縁ノズル6に
は、固定電極5に対向する側に径最小部6a(ス
ロート)が形成され、これによつて、圧縮ガスを
高速のガス流としている。
第4図は、第3図に示した消弧室を用いて、
420KV級の進み小電流しや断を実施した場合の
絶縁回復特性を示した図である。進み小電流しや
断後の回復電圧のピーク値は、JEC規格では、
960KV(430×√2/√3×2×1.4=960)にも達
する。この高い回復電圧に絶える消弧室とする為
には、固定電極と可動側電極との間の電界を緩和
するか、或いは開極速度を上げることのいずれか
が必要条件である。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、従来、上記の2条件のうち、一
方のみを満たすことさえ困難であり、高い回復電
圧に耐える消弧室を得ることはできなかつた。
まず、前者の電界緩和を実施する為には、種々
の方法が存在するものの、開極速度が一定の場合
において、極間の電界緩和による絶縁回復特性の
改善には限界がある。
一方、後者の開極速度の向上の為には、駆動力
を増大することが考えられる。ここで、駆動力
F、開極ストロークl、可動部重量M、速度Vと
すると、運動エネルギーと駆動エネルギーとの関
係は、ほぼFl≒(1/2)Mv2となる。
例えば、可動部重量Mを一定とし、速度を1.5
倍上げると、運動エネルギーは、2.25倍となり、
ストロークlが一定の場合、駆動力2.25倍にしな
ければならない。また、ストロークを1.5倍にし
ても、駆動力は、1.5倍必要となる。駆動力を大
きくする為には、駆動装置を大きくしなければな
らないが、この場合、価格が高くなるばかりか、
駆動装置の重量が増大してしてしまう。更に、開
極速度を速くすると、容器の摺動部のシール、部
品の強度、衝撃力等、新たに考慮すべき現象が予
想され、従来の設計思想を超越したレベルでの各
部の機械的強度の向上、及びガスシール部の強化
等が必要である。
また、駆動力F及びストロークlを変えずに、
開極速度を1.5倍上げるとすると可動部重量を
1/2.25倍にすることが必要となる。従来の可動
部重量を1/2.25倍にするには、軽量化、並びに
強化された新材料を採用するか、肉厚を極力薄く
することが必要である。新材料の採用は、一部行
なわれているが、可動部重量を1/2.25倍にする
ことは非常に難しいことである。
〔発明の目的〕
本発明は、上述の様な従来技術の欠点を解消す
る為に提案されたものであり、特別な機械的強度
の向上、及びガスシール部の強化等を要すること
なく、従来の設定思想のレベルで、駆動力をほと
んど従来と同じにしながら開極速度を上げること
を可能にすることにより、絶縁回復特性を向上
し、定格電圧が非常に高くなつた場合でもしや断
可能にした信頼性の高いパツフア式ガスしや断器
を提供することである。
〔発明の概要〕
本発明は、操作ロツドの駆動装置側に、駆動力
を逆転させ且つ支持点を有するリンク装置を連結
し、このリンク装置に絶縁物を介し、前記可動電
極に対向する対向電極を連結し、リンク装置の支
持点により、操作ロツド側の可動電極に対向する
電極側とがリンク比l1/l2で分割され、操作ロツ
ド側可動部重量、可動電極に対向する電極側の可
動部重量m1、m2としたとき0<l2/l1<m1/m2
となる様リンク比、可動部重量を配置構成とした
ことを特徴とするものである。
以上の様な構成を有することにより、駆動装置
を駆動した際、可動電極と対向電極とが、各々逆
方向に駆動される為、可動電極と対向アーク電極
とが開離する速度及び接触する速度を相対的に速
くすることができ、従つて、駆動力を従来通りと
しながら、開極速度を向上できる。
〔発明の実施例〕
以上説明した様な本発明によるパツフア式ガス
しや断器の一実施例を第1図を用いて説明する。
なお、従来と同一部分については、同一符号を付
し説明を省略する。
第1図は、開極状態の消弧室の近傍を示す図で
あり、投入状態を示している。第1図において、
パツフアシリンダ2の外周には、パツフアシリン
ダ2と一定の間隔を保持し、且つこれと同軸に絶
縁ロツド8が配設されている。絶縁ロツド8は、
その操作機構側の端部にて、パツフアピストン1
と連結され、且つ操作ロツド3との間に設けられ
たリンク装置9を介して、操作ロツド3と連結さ
れている。リンク装置9は、リンク9aとこのリ
ンク9aの両端に夫々回動自在に連結された第
1、第2の連結棒9b,9c、及びリンク9aを
支持するリンク支持部9dより構成されている。
リンク9aは、所定のリンク比は設定されたリン
ク支持部9dの支点9eを軸にして、リンク支持
部9dに対し回動自在に支持されており、また、
第1、第2の各連結棒9b,9cは、夫々その一
端にて、操作ロツド3と絶縁ロツド8に回動自在
に連結されている。なお、リンク支持部9dは図
示していない容器に絶縁固定した絶縁筒10に固
定されている。
一方、絶縁ロツド8の操作機構と反対側の端部
には、これと同軸に通電円筒11が取付けられて
おり、この通電円筒11が、操作機構と反対側に
支持固定された通電用導体12の通電部12aを
摺動自在に動作する様になつている。そして、こ
の通電円筒11の操作機構部側軸線上には長尺な
対向アーク電極13が設けられ、可動電極4と開
閉絢作を行なう対向電極14を構成している。な
お、第1図の投入状態において、可動電極4と対
向アーク電極13とは接触状態にある。
以上の様な構成を有する本実施例の動作を次に
説明する。なお、第2図は、第1図の消弧室の開
極状態を示す図であり、可動電極4と対向電極1
4とは開離状態にある。
まず、第1図に示した投入状態において、図示
しない操作機構を操作すると、操作ロツド3が所
定の速度で操作機構方向(図中右方向)に駆動さ
れ、その先端に固定された可動電極4が右方向に
移動し、対向電極14とのしや断動作が行なわれ
る。一方、この操作ロツド3の動作に伴つて、操
作ロツド3に連結された第1連結棒9bにも同方
向へ力が加わり、その力が第1連結棒9bと連結
されているリンク9aの一端を図中右方向へ移動
させる様に加わる。この場合、リンク9aの支点
9eが固定されている為、リンク9aの一端に加
わる前記の力は、リンク9aを支点9eを軸とし
て反時計方向に回動させるモーメント力となり、
リンク9aが同方向に回動する。すると、リンク
9aの他端は、図中右方向に回動する為、同部に
連結している第2連結棒9cが左方向へ移動し、
これに連結された絶縁ロツド8及びパツフアピス
トン1も右方向へ移動する。従つて、絶縁ロツド
8に固定された対向電極14が左方向へ移動して
可動電極4から開離し、第2図に示す様な開極状
態に移行する。即ち、操作ロツド3の動作に従つ
て、可動電極4及び対向電極14の両方が各々し
や断動作方向に移動するものである。
また、投入動作は、操作ロツド3を上述の様な
しや断動作と逆方向に駆動することで同様に行な
われる。即ち、第2図のした断完了状態におい
て、操作ロツド3を所定の速度で左方向へ駆動す
ると、これに固定された可動電極4が、対向電極
14との接触方向である左方向へ移動する一方、
第1連結棒9bを介してリンク9aが時計方向に
回動する。これにより、第2連結棒9cが右方向
に移動し、絶縁ロツド8及び対向電極14が可動
電極4との接触方向である右方向へ移動する。
従つて、投入状態においても、しや断動作と同
様、操作ロツド3の動作に従つて、両電極が各々
投入動作方向に移動する。
以上の様に、本実施例では、投入及びしや断動
作において、操作ロツド3の動作に従い、可動電
極4と対向電極14とが、各々逆方向に駆動され
る為、可動電極と対向電極とが開離する速度(し
や断速度)、及び接触する速度(投入速度)を相
対的に速くすることができる。
この機構の運動は第1図を引用して次式で表わ
される。
m1x¨=F+F1 m2x¨=−S2 (1) ここで、 m1:操作ロツドと同一方向に運動する可動部重
量 m1:操作ロツド逆方向に運動する可動部重量 x1:操作ロツド側変位 x2:対向電極側変位 F1:リンクに加わる操作ロツド側反力 F2:リンクに加わる対向電極側反力 F:駆動力(一定) リンクの回転による構成要素の相対位置関係を
無視し、リンク長をl1,l2とすると、次式が成立
する。
F1・l1=F2・l2 (2) x1/l1=x2/l2 (3) ここで、操作ロツド側対向電極側の相対変位を
xとすると x=x1+x2 (4) 式(1)〜(4)をxについてまとめると、次式とな
る。
m1・(1+β・λ2/1+λ)・x¨=F (5) ここで、 β=m2/m1:重量比 λ=l2/l1:リンク比 (6) 以下 f=(1+β・λ2/1+λ) (7) とおく。
式(5)は、m1・fを可動部重量とみなした単体
の運動方程式である。λ=0のときは対向電極を
動かさない(対向電極を固定電極とした)場合
で、従来例に相当する。
これに対し、対向電極を移動させる本実施例が
従来例に比べて有利となる範囲は式(5)より特定で
きる。即ち、 f<1 (8) のとき可動部重量m1fが従来例に比べ小さくな
り、開極速度x¨が速くなる。
式(8)の成立条件は、次式になる。
0<λ<1/β (9) 例えば、β=0.75のとき 0<λ<1/0.75=1.33 で本実施例のメリツトがあり、λ=0.5のとき、
f=0.792従つてx¨は1.26倍となり、26%の速度増
加が期待できる。
一方、本発明の様に、対向電極を動作させる場
合、リンク比を変えることにより、ストロークを
従来使用してきた駆動装置に合せることができ
る。そして、操作ロツドの駆動装置側にリンク装
置を連結し、このリンク装置に絶縁ロツドを介し
対向電極に連結したことにより、電極投入時に発
生する衝撃を長尺の絶縁ロツドは引張応力で受け
ることができるので、この衝撃による絶縁ロツド
の座屈や破損を防止でき信頼性が高く、また、可
動部の開極速度も遅くでき、従来の設計思想で設
計できる為、機械的強度を向上させたり、ガスシ
ール部を強化したりする必要がなくなる。
更に、前記実施例では特に、絶縁ロツド8とパ
ツフアピストン1を連結していることにより、パ
ツフアピストン1がパツフアシリンダ2の移動方
向と反対方向に動作する為、パツフアピストン1
とパツフアシリンダ2とによつて構成される空間
のガス圧縮効率も向上し、パツフアシリンダ2の
径が小さくても、相対速度Vと同じ圧力上昇を期
待することができる。
なお、本発明は、前記実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、可動電極側と対向電極側との
リンク比は自由に選択でき、また、対向電極の構
成も自由に選択できる。更に、絶縁物とパツフア
ピストンを必ずしも連結しなくても充分な効果が
得られる。
〔発明の効果〕
以上説明した様に本発明によれば、可動電極と
対向電極を逆方向に駆動する構成としたことによ
り、従来の設計思想のレベルで、駆動力をほとん
ど従来と同じにしながら開極速度を向上可能にし
た為、絶縁回復特性を向上し、定格電圧が非常に
高くなつた場合でもしや断可能にした信頼性の高
いパツフア式ガスしや断器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々本発明によるパツフア
式ガスしや断器の一実施例を示す消弧室の断面図
で、第1図は投入状態、第2図は開極状態であ
り、第3図は従来のパツフア式ガスしや断器の消
弧室の一例を示す断面図、第4図は420KV級の
進み小電流しや断後の絶縁回復特性を示す図であ
る。 1……パツフアピストン、2……パツフアシリ
ンダ、3……絶縁ロツド、4……可動電極、5…
…固定電極、6……絶縁ノズル、7……アーク、
8……絶縁ロツド、9……リンク装置、9a……
リンク、9b,9c……連結棒、9d……リンク
支持部、9e……リンク支点、10……絶縁棒、
11……通電円筒、12……通電導体、13……
対向アーク電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 SF6ガス等の消弧性ガスを密封した容器内
    に、接離自在な電極を対向して配置し、この対向
    する電極の一方である可動電極とパツフアシリン
    ダとを、駆動装置に連結された操作ロツドの一端
    に固定し、前記パツフアシリンダと、このパツフ
    アシリンダ内に収納し摺動するパツフアピストン
    とにより、パツフア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ツフアシリンダに固
    着された絶縁ノズルより高速ガス流として噴出し
    て、前記対向する電極間に発生するアークに吹付
    け消弧するパツフア式ガスしや断器において、 前記操作ロツドの駆動装置側に、駆動力の方向
    を逆転させ且つ支持点を有するリンク装置を連結
    し、このリンク装置に絶縁ロツドを介し、前記可
    動電極に対向する対向電極を連結し、リンク装置
    の支持点により、操作ロツド側と可動電極に対向
    する電極側とがリンク比l1/l2で分割され、操作
    ロツド側可動部重量、可動電極に対向する電極側
    の可動部重量m1、m2としたとき 0<l2/l1<m1/m2 となる様リンク比、可動部重量を配置構成したこ
    とを特徴とするパツフア式ガスしや断器。 2 可動電極に対向する対向電極が、アーク電極
    を同軸円筒状の可動導体に取付けられたものとさ
    れ、この可動導体が、容器より絶縁支持した固定
    導体の内側を摺動し、且つこの固定導体との間に
    通電部が設けられている特許請求の範囲第1項記
    載のパツフア式ガスしや断器。 3 パツフアピストンが、対向電極を連結する絶
    縁ロツドに連結されたものである特許請求の範囲
    第1項記載のパツフア式ガスしや断器。
JP27590285A 1985-12-10 1985-12-10 パツフア式ガスしや断器 Granted JPS62136728A (ja)

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JPH0770279B2 (ja) * 1985-02-21 1995-07-31 株式会社東芝 パッファ式ガスしゃ断器

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