JPH0594744A

JPH0594744A - パツフア形ガス遮断器

Info

Publication number: JPH0594744A
Application number: JP25247591A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ishikawa; 石川　　雅之; Toshiaki Inohara; 俊明猪原; Hirokazu Ohashi; 広和大橋; Iwao Oshima; 巖大島
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-09-30
Filing date: 1991-09-30
Publication date: 1993-04-16

Abstract

(57)【要約】【目的】ノズルにおいて優れた耐アーク性を確保しつ
つ比誘電率を低減して絶縁耐力及び遮断性能の低下を最
小限に抑制する。【構成】ノズルは窒化ホウ素粒子１が混入された四弗
化エチレン粒子２から構成され、更に周囲の空間へ連続
的に連挿する空孔部３を有する多孔質構造をなしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の変電所ある
いは開閉所に用いられるパッファ形ガス遮断器に係り、
特に、アークに対して消弧性ガスを吹付けるノズルの耐
アーク性を向上させたパッファ形ガス遮断器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、発電所や変電所にはガス遮断器
が使用されている。ガス遮断器とはＳＦ6 ガス等の消弧
性ガスが充填された容器内に接離可能な固定電極部及び
可動電極部が配設され、可動電極部を固定電極部から離
脱させることにより電流の遮断動作を行うものである。
また、ガス遮断器が電流の遮断動作を行う際、固定電極
部及び可動電極間にアークが発生する。従来より、この
アークを消弧するために消弧性ガスをアークに吹付けて
これを消弧するパッファ形ガス遮断器が知られている。

【０００３】パッファ形ガス遮断器とは可動電極部にパ
ッファ室及び絶縁性のノズルが設けられた遮断器であ
る。パッファ室はパッファピストンとパッファシリンダ
とから成り、消弧性ガスを圧縮する。一方ノズルは絶縁
材料である弗素樹脂等から成り、パッファ室にて圧縮さ
れた消弧性ガスをアークに噴射する。この様なパッファ
形ガス遮断器は通電電流及び遮断電流が大きく、電圧の
高い系統に使用できるため、高電圧・大容量化が容易で
ある。近年、電力需要は増大しており、ガス遮断器には
高電圧・大容量化が要求されている。パッファ形ガス遮
断器はこの要求を満たす遮断器として広く普及してい
る。

【０００４】しかし、パッファ形ガス遮断器において弗
素樹脂から構成されたノズルがアークに長時間晒されて
いると、アークから放射されたエネルギー線がノズル内
部にまで浸透・吸収される。これによりノズル内にボイ
ドが発生したり、ノズルを構成する弗素樹脂が炭化する
現象が起きたりした。その結果ノズルの絶縁性能が著し
く低下した。また、ノズルがアークに長時間晒されてい
れば、アークによる弗素樹脂の損耗も進むため、ノズル
からアークに吹付ける消弧性ガスのガス流の力が弱ま
り、消弧能力が劣化した。その結果、パッファ形ガス遮
断器の遮断性能が低下するという不具合を発生した。

【０００５】そこで上記の問題を解消するために、従来
よりノズルにおける耐アーク性の向上が図られている。
例えば、特公昭４９−１７６５４号では四弗化エチレン
樹脂にアルミナ粉末が０．１〜５０重量％均一に分散さ
れて成るノズルが提案されている。また、特公昭５３−
２８２１６号では弗素樹脂に無機充填剤が混入された樹
脂組成物という広い表現で、耐アーク性に優れたノズル
が提案されている。

【０００６】これらのノズルにおいては、アークから発
生したエネルギー線がノズルに入射されても、弗素樹脂
に混入された無機材料によりエネルギー線が遮蔽される
ため、エネルギー線が局部的に集中されない。そのた
め、ノズルの亀裂及び炭化を防止でき、ノズルの損耗を
最小限に抑えることができる。従って、ノズルの耐アー
ク性は向上し、ノズルは高い絶縁耐力を発揮できる。そ
の結果、ノズルがアークに長時間晒されていてもパッフ
ァ形ガス遮断器は優れた遮断性能を確保できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで通常、弗素樹
脂に混入される無機材料の比誘電率は弗素樹脂単体のそ
れよりも大きい。そのため、弗素樹脂に無機材料が混入
されて成るノズルの実効的な比誘電率は、どの様な材料
及び混入量をとったにせよ、弗素樹脂単体から成るノズ
ルの比誘電率よりも増大することは避けられない。

【０００８】一般に、比誘電率がεｃである第１の材料
に比誘電率がεｄである第２の材料を体積分率ｖだけ混
入した場合の混合物の実効的な比誘電率εｅは、次の
（１）式にて与えられる。

【０００９】 εｅ／εｃ＝｛２εｃ＋εｄ−２（εｃ−εｄ）ｖ｝／｛２εｃ＋εｄ＋（εｃ−εｄ）ｖ｝ …（１）ここで、弗素樹脂として四弗化エチレン樹脂、無機材料
としては特公昭５７−２３３７７号、特公昭６２−６０
７８３号、特公平１−３７８２２号等に記載されている
酸化チタンを用いて具体に説明する。四弗化エチレン樹
脂の比誘電率及び密度は通常２．２及び２．１ｇ／ｃｍ
³程度である。一方酸化チタン（ＴｉＯ₂）の比誘電率
及び密度はそれぞれ９５及び４．３ｇ／ｃｍ³程度であ
る。四弗化エチレン樹脂に対して酸化チタンが１０重量
％混入された混合物を作った場合、その実効的な比誘電
率は（１）式より２．５３となる。この混合物の比誘電
率は純粋な四弗化エチレン樹脂の比誘電率よりも実効的
に約１５％上昇している。

【００１０】以上のように弗素樹脂に無機材料が混入さ
れて成るノズルは、高い耐アーク性を発揮する反面、そ
の比誘電率が増大した。ノズルの比誘電率が増大すれば
ノズル内部を通過する電気力線が相対的に減少してノズ
ル外部に電界が集中する。既に述べたようにガス遮断器
には高電圧・大容量化が要求されるが、それに伴い一遮
断点当たりの分担電圧は増加される。比誘電率の増大に
よりノズル外部に電界が集中した状態で一遮断点当たり
の分担電圧が増加すれば、ノズルの絶縁性能は著しく低
下する危険性があった。

【００１１】本発明は、上記従来技術の持つ問題点を解
決するために提案されたものであり、その目的は、ノズ
ルの絶縁耐力の低下を最小限に抑制することにより優れ
た遮断性能の確保し、且つ高価な無機材料の使用量を必
要最小限に抑えて生産コストの削減を図るパッファ形ガ
ス遮断器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明のパッファ形ガス遮断器は、消弧性ガスが封
入された容器内に消弧性ガスをアークに噴射するノズル
が設けられ、このノズルは無機材料が混入された弗素樹
脂から構成され、且つ周囲の空間へ連続的に連挿する空
孔部を有する多孔質構造をなしていることを特徴とす
る。

【００１３】

【作用】以上のような構成を有する本発明においては、
アークから発生したエネルギー線がノズルに入射しても
無機材料がこれを遮蔽する。そのため、ノズルの亀裂及
び炭化を防止でき、ノズルの損耗も最小限に抑えること
ができる。

【００１４】また、空孔部には容器内の消弧性ガスが流
れ込むため、ノズルは絶縁材料と無機材料と消弧性ガス
との三体混合物となる。消弧性ガスの比誘電率は通常、
絶縁材料のそれよりも低い。従って、ノズルにおける空
孔部の体積分率を適当に設定することにより消弧性ガス
の割合を調整することができる。そのため、所望の量だ
け無機材料を混入してもノズル全体の比誘電率を悪影響
が及ばない程度に低く抑えることができる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明によるパッファ形ガス遮断器
の一実施例を、図１を参照して具体的に説明する。本実
施例のパッファ形ガス遮断器におけるノズルは、ＳＦ6
ガスが封入された容器（図示せず）内に設けられてお
り、固定電極部及び可動電極間に発生したアークに対し
てＳＦ6 ガスを噴射するものである。図１に示すよう
に、このノズルは弗素樹脂である四弗化エチレン粒子２
に、無機材料である窒化ホウ素粒子１が混入されて成
る。更に、ノズルは連続的に周囲の空間へ連続的に連挿
する空孔部３が形成される多孔質構造をなしている。な
お、ノズルの周囲の空間には容器ないに封入されたＳＦ
6 ガスが存在する。

【００１６】以上のような構成を有する本実施例におい
ては、アークのエネルギー線がノズル内に入射しても窒
化ホウ素粒子１によって遮蔽されるため、ノズルは亀裂
及び炭化を防止でき、ノズルの損耗も最小限に抑えるこ
とができる。従って、ノズルの耐アーク性は向上する。

【００１７】また、空孔部３には周囲の空間に存在する
ＳＦ6 ガスが流れ込むため、ノズルは窒化ホウ素粒子
１、四弗化エチレン粒子２及びＳＦ6 ガスの三体混合物
となる。この三体混合物の実効的な比誘電率すなわちノ
ズル全体の比誘電率は前記（１）式を繰り返して用いる
ことにより求めることができる。

【００１８】ノズル全体の比誘電率は四弗化エチレン樹
脂単体から成るノズルの比誘電率より１０％未満に抑え
れば、ノズル外部での電界集中による絶縁性能の低下等
の悪影響が発生しないとされている。従来例にて述べた
ように四弗化エチレン樹脂単体の比誘電率は２．２であ
るため、本実施例のノズルの比誘電率は２．４以下に設
定されることが必要となる。この様な値の比誘電率を導
く場合、窒化ホウ素粒子１の比誘電率が高くともＳＦ6
ガスの比誘電率がほぼ１．０と低いため、ノズル全体の
比誘電率を低く抑えることが可能である。しかも、窒化
ホウ素粒子１の混入量が応じて、空孔部３の体積分率を
適当に設定することによりＳＦ6 ガス量を調整できるた
め、ノズル全体における比誘電率は常に理想的な値を得
ることができる。

【００１９】上述したように本実施例においては、ノズ
ルの耐アーク性が向上すると共に、ノズルの比誘電率が
低減してノズル外部での電界集中を緩和する。その結
果、ノズルにおける絶縁耐力の低下を最小限に抑制する
ことができる。従って、本実施例のパッファ形ガス遮断
器は高い遮断性能を確保できる。

【００２０】なお、以上の実施例においては無機材料と
して窒化ホウ素粒子を使用したが、窒化アルミニウム、
酸化アルミニウム、窒化ケイ素のうち、一種類乃至複数
の材料を無機材料ととして用いても、上記と同一の効果
を奏することは言うまでもない。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のパッファ形
ガス遮断器によれば、無機材料が混入された弗素樹脂か
ら成るノズルが周囲空間へ連続的に連挿する空孔部を有
する多孔質構造をとることにより、ノズルの耐アーク性
が向上しつつノズルの比誘電率が低減するため、ノズル
における絶縁耐力の低下を最小限に抑制することが可能
となり、高い遮断性能を確保できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のノズル内部の粒子構成を説
明する模式図。

【符号の説明】

１窒化ホウ素粒子２四弗化エチレン粒子３空孔部

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】しかし、パッファ形ガス遮断器において弗
素樹脂から構成されたノズルがアークに長時間晒されて
いると、アークから放射されたエネルギー線がノズル内
部にまで浸透・吸収される。これによりノズル内にボイ
ドが発生したり、ノズルを構成する弗素樹脂が炭化する
現象が起き、その結果ノズルの絶縁性能が著しく低下す
る可能性があった。また、ノズルがアークに長時間晒さ
れていれば、アークによる弗素樹脂の損耗も進むため、
ノズルからアークに吹付ける消弧性ガスのガス流の力が
弱まり、消弧能力が劣化し、その結果、パッファ形ガス
遮断器が将来さらに高電圧化された場合、その遮断性能
が低下する可能性がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大島巖神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】消弧性ガスが封入された容器内に接離可
能な固定電極部及び可動電極部が配設され、該可動電極
部にパッファピストンとパッファシリンダとから成り消
弧性ガスを圧縮するパッファ室と、該パッファ室にて圧
縮された消弧性ガスを噴射する絶縁性のノズルとが設け
られ、前記固定電極部・可動電極部間に発生したアーク
に対して前記ノズルが消弧性ガスを吹付けて該アークを
消弧するパッファ形ガス遮断器において、前記ノズルは無機材料が混入された弗素樹脂から構成さ
れ、且つ周囲の空間へ連続的に連挿する空孔部を有する
多孔質構造をなしていることを特徴とするパッファ形ガ
ス遮断器。