JPH06124628A - ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス遮断器の遮断性能及び再閉路遮断の性能
を向上させる。 【構成】 シリンダー１内に設けられた固定接触子部Ｂ
の中心部には、固定接触子４が支持部材４ａを介して支
持部８に固定され、この固定接触子４の外側には固定ア
ーク接触子５が配設されている。この固定アーク接触子
５は、筒状の管台２０及び磁界を発生させる第１のコイ
ル２１を介して、前記支持部８に固定されている。ま
た、シリンダー１と前記管台２０の間にはフロートピス
トン２２が設けられ、バネ２３によってシリンダー内を
摺動できるように取り付けられている。このフロートピ
ストン２２には、後方に突出する小径の突起部２２ａが
形成され、その周囲に第２のコイル２４が配設されてい
る。なお、管台２０の後端部には、フロートピストン２
２の図中左方向への移動を係止する係止部２０ａが形成
されている。また、第１のコイル２１は、管台２０を介
して固定アーク接触子５に直列に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アークの熱エネルギー
を利用してシリンダー内のガス圧力を高めて吹き付けガ
ス流を得る自力消弧形のガス遮断器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】現在、７２ｋＶ以上の高電圧送電系統の
保護用開閉器として、ＳＦ₆ ガスを消弧絶縁媒体とした
パッファ形ガス遮断器が広く使用されている。このパッ
ファ形ガス遮断器は、構造が単純で信頼性が高く、遮断
性能が優れているという特徴を有している。

【０００３】しかしながら、可動接触子と直結したパッ
ファシリンダーによってガスを圧縮して高圧の吹き付け
ガス流を作り出しているため、大きな電流を遮断するた
めにはパッファシリンダー内のガス圧力を高めなければ
ならず、大きなエネルギーの駆動装置を必要とし、経済
性が損なわれるといった問題点があった。

【０００４】そこで、従来から上記パッファ形ガス遮断
器のように大きな駆動力を必要としないガス遮断器消弧
室の研究が行われ、一部は製品化されている。そのひと
つがアークの熱エネルギーを利用してシリンダー内のガ
ス圧力を高めて吹き付けガス流を得る自力消弧形と称さ
れる消弧方式を採用したガス遮断器である。

【０００５】図７及び図８は、自力消弧形ガス遮断器の
消弧室の構成と動作を示したものである。なお、図７は
閉極中の状態、図８は開極動作中の状態を示したもので
あり、１はシリンダー、３は絶縁ノズル、４は固定接触
子、５は固定アーク接触子、１０は可動接触子である。
図７に示した閉極状態において、可動接触子１０に開極
駆動力が働いて可動接触子１０が図中矢印の方向に移動
して、固定接触子４と可動接触子１０が開離すると、両
接触子間に第１のアーク１１ａ（点線）が発生する。さ
らに開極が進むと、固定接触子側でアークは固定アーク
接触子５に移り第２のアーク１１ｂ（実線）となる。

【０００６】この時、可動接触子１０はまだ絶縁ノズル
３から抜け出していないので、絶縁ノズル３と可動接触
子１０の隙間３ａの断面積は小さく、第２のアーク１１
ｂの熱エネルギーによって発生した高温のガスは、図中
矢印で示したガス流１２ａとなって、シリンダー方向に
膨脹して流れる。その結果、シリンダー１内の空間Ａの
圧力が高められる。その後、開極が進んで可動接触子１
０が絶縁ノズル３から抜け出すと、電流の零点付近でシ
リンダー内のガスが絶縁ノズル３から高速で吹き出し、
アーク１１ｂは冷却される。これにより、電流は零点で
遮断される。

【０００７】この様な自力消弧形の消弧室を有する遮断
器では、開極に必要な駆動力は可動接触子１０を動かす
だけの大きさで良いので、従来のパッファ形ガス遮断器
に比べれば駆動装置のエネルギーは格段に小さくて済む
という利点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た様な自力消弧形の消弧室を有するガス遮断器には、以
下に述べる様な解決すべき課題があった。即ち、可動接
触子１０が絶縁ノズル３を抜け出した直後に、シリンダ
ー１内のガスが急激に吹き出すので、シリンダー内の圧
力も急激に低下する。従って、電流零点を通過した時に
は遮断性能は高いが、遮断時間幅は短いという欠点があ
った。また、進み小電流など小さい電流を遮断する時
は、熱エネルギーの発生量が少なく、シリンダー内の圧
力が高くならないため、遮断性能が低下するという問題
もあった。さらに、７２ｋＶ以上の送電系統用の遮断器
では、近距離線路故障のように高い吹き付け圧力を必要
とする遮断責務があり、図７に示した様なガス遮断器で
は十分な時間幅、必要な圧力上昇を得ることは難しく、
遮断性能が不足していた。

【０００９】また、通常７２ｋＶ以上の遮断器では再閉
路遮断の責務が要求される。この責務では、１回目の遮
断の後、わずかな時間で投入して再び遮断する必要があ
る。前記図７の例では、大電流遮断の間シリンダー内の
ガスが熱されて流出し、その間ガスは補給されない。ま
た、投入動作の時に、パッファ形ガス遮断器の様にガス
が吸い込まれることもない。従って、大電流の遮断後、
シリンダー内のガス密度は低くなる。

【００１０】このガス密度はシリンダー内のガス温度の
低下によって回復するが、再閉路遮断で１回目から２回
目の遮断までの短い時間に回復させることは困難であ
る。しかし、２回目の遮断までにシリンダー内のガス密
度がほぼ初期の値まで回復していないと、２回目の遮断
性能は１回目よりも著しく低くなり、再閉路遮断に失敗
するという事態を引き起こすといった欠点があった。

【００１１】本発明は、上述した従来技術の欠点を解決
するために提案されたもので、その目的は、遮断性能を
向上させ、且つ、電流遮断後のシリンダー内のガス密度
の回復を速くして、再閉路遮断の性能を向上させること
のできる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】本発明は、消弧性ガスが
充填された容器内に対向配置された固定接触子部及び可
動接触子を備え、前記固定接触子部にシリンダーとその
先端に取り付けられる絶縁ノズルを有し、前記シリンダ
ーと絶縁ノズルによって形成される空間内の最内部に前
記可動接触子と接触する固定接触子を有し、その外側に
固定接触子を包囲し、固定接触子とは直接接触しない固
定アーク接触子を備えて成るガス遮断器において、前記
固定アーク接触子に管台を介して第１のコイルを接続
し、また、バネによって前記第１のコイルの方向に付勢
され、それ自体に第２のコイルを備えたフロートピスト
ンを前記シリンダーと管台との間に配設し、このフロー
トピストンを、前記第１のコイルに電流が流れた時にバ
ネに反発して移動し、電流が遮断された後には前記バネ
によって元の位置に戻るように構成したことを特徴とす
るものである。

【００１３】

【作用】本発明のガス遮断器においては、電流遮断時、
遮断電流が第１のコイルに流れる際に作られる磁界によ
り、フロートピストンが動いてシリンダー内のガスを圧
縮し、シリンダー内の圧力を高め、アークへの吹き付け
圧力を増大させる。

【００１４】また、電流が遮断された後、フロートピス
トンがバネによって元の位置に復帰する際に、ガスをシ
リンダー内に吸い込み、シリンダー内のガス密度は初期
の値に速やかに復帰するので、再閉路遮断性能が格段に
向上する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図６に基
づいて具体的に説明する。なお、図７及び図８に示した
従来型と同一の部材には同一の符号を付して、説明は省
略する。

【００１６】本実施例においては、図１に示した様に、
シリンダー１内に設けられた固定接触子部Ｂの中心部に
は、固定接触子４が支持部材４ａを介して支持部８に固
定されている。また、この固定接触子４の外側には、そ
の先端部５ａに耐アーク材料を取り付けた固定アーク接
触子５が配設されている。この固定アーク接触子５は、
筒状の管台２０及び磁界を発生させる第１のコイル２１
を介して、前記支持部８に固定されている。

【００１７】なお、前記管台２０の後端部には、後述す
るフロートピストン２２の図中左方向への移動を係止す
る係止部２０ａが形成されている。また、前記第１のコ
イル２１は、管台２０を介して固定アーク接触子５に直
列に接続されている。

【００１８】また、シリンダー１と前記管台２０の間に
はフロートピストン２２が設けられ、それを第１のコイ
ル２１の方向に押圧するバネ２３によってシリンダー内
を摺動できるように取り付けられている。このフロート
ピストン２２には、後方に突出する小径の突起部２２ａ
が形成され、その周囲に第２のコイル２４が配設されて
いる。

【００１９】なお、前記固定接触子４及び支持部材４ａ
の外径部と、前記固定アーク接触子５、管台２０及び第
１のコイル２１の内径部とは、確実なギャップを有して
保たれ、直接接することはない。また、可動接触子１０
の先端部１０ａにも、耐アーク材料が取り付けられてい
る。

【００２０】ここで、前記フロートピストン２２の構成
について説明する。即ち、フロートピストン２２は、全
体が非磁性体金属から構成され、図５（Ａ）（Ｂ）に示
した様に、ドーナツ状円盤部２２ｂに小径の突起部２２
ａが設けられたものである。また、このフロートピスト
ン２２には、その軸方向に１本のスリット１８が形成さ
れ、短絡管とならないように構成されている。

【００２１】さらに、フロートピストン２２の小径部２
２ａの周囲には、図６（Ａ）（Ｂ）に示した様に、第２
のコイル２４が巻回されている。この第２のコイル２４
は、その両端部２４ａ及び２４ｂにおいてフロートピス
トン２２と電気的に接続され、その他の部分は絶縁被覆
２５によって、フロートピストン２２と電気的に充分な
絶縁がなされている。この様に構成することにより、第
２のコイル２４とフロートピストン２２から成る閉じた
電気回路が短絡コイルを形成している。

【００２２】なお、図６（Ａ）に示した実施例では、第
２のコイル２４とフロートピストン２２との電気的絶縁
を確保するために絶縁被覆２５が用いられているが、ギ
ャップによって電気的絶縁を確保しても良い。また、図
６（Ａ）においては、便宜上、コイルの両端２４ａ，２
４ｂが同一面上にあるが、必ずしも同一面上にある必要
はない。

【００２３】この様な構成を有する本実施例のガス遮断
器は、以下に述べる様に作用する。即ち、図１に示した
遮断器の閉極状態においては、電流は遮断器の一方の端
子へ接続される支持部８から支持部材４ａを通って固定
接触子４に導かれ、さらに可動接触子１０を通って、遮
断器の他の一方の端子へと導かれる。この時、前記フロ
ートピストン２２はバネ２３によって図中左方向に押圧
され、管台２０の係止部２０ａに当接して停止してい
る。また、フロートピストン２２に形成された小径の突
起部２２ａの周囲に配設された第２のコイル２４は、そ
の一部が第１のコイル２１と軸方向上で重なりあってい
る。

【００２４】次に、図に示していない駆動装置によっ
て、可動接触子１０が矢印方向（図中、右方向）に動く
と、図２に示した様に、固定接触子４と可動接触子１０
が開離する。両接触子が開離した当初は、アーク１１ａ
は固定接触子４と可動接触子１０の間に発生する。さら
に開極が進み、固定アーク接触子５と可動接触子１０の
間に軸方向のギャップができると、固定接触子４のアー
クはアーク接触子５に移る（図中１１ｂ）。すると、ア
ーク接触子５に接続された第１のコイル２１に遮断電流
が流れ、磁界３０が発生する。この時、高温ガスの一部
はガス流１２ｂとなって可動接触子１０の中空部を通
り、穴部１０ｂから充気雰囲気中に吹き出す。 一方、
第２のコイル２４には、前記磁界３０との相互作用によ
って誘導電流３１が流れるが、この誘導電流３１によっ
てフロートピストン２２が作る磁界と前記第１のコイル
が作る磁界３０との間に反発力が生じる。その結果、フ
ロートピストン２２は矢印Ｃ方向に動かされ、シリンダ
ー１内のＡ部の容積が縮小され、これによってシリンダ
ー内の圧力が高められる。

【００２５】なお、上述した様に、第２のコイル２４に
は、第１のコイル２１による磁界３０との相互作用によ
って誘導電流３１が流れるが、第２のコイル２４はこれ
に対する通電性能とその時に働く電磁力に充分耐え得る
機械的強度を有するように構成されている。

【００２６】さらに開極が進み、可動接触子１０が絶縁
ノズル３の外に出た時の状態を図３に示した。即ち、シ
リンダー内で圧縮されたガスは絶縁ノズル３から吹き出
し、固定アーク接触子５と可動接触子１０の間に発生し
たアーク１１ｂを冷却する。このガス流は強力であるた
め、冷却力は強く、アーク１１ｂは電流の零点で消滅さ
せられ、遮断が成功する。この場合、フロートピストン
２２は電流がコイルに流れている間、空間Ａを圧縮する
方向に押され続けるが、シリンダーの内壁に形成された
係止部１ａで停止させられる。このため、シリンダー内
の空間Ａは、遮断動作中極端に小さくなることはなく、
一定の容積以上に維持される。

【００２７】さらに開極が進み、ストロークエンドで可
動接触子１０が停止した状態を図４に示した。この状態
では、固定接触子部Ｂと可動接触子１０との距離は、遮
断器の定格電圧に対して十分な大きさとなっている。ま
た、コイルに電流は流れていないから、この状態で可動
接触子１０が停止している間に、フロートピストン２２
はバネ２３の復帰力によって、第１のコイル２１の方向
に押し戻され、図１に示した元の位置まで戻る。このフ
ロートピストン２２の移動により、矢印１２ｄに示すよ
うに、ガスが絶縁ノズル３からシリンダー１内に吸入さ
れる。従って、シリンダー内のガス密度は初期の値に速
やかに復帰するので、再閉路して遮断を行う時の遮断性
能は第１回目の性能と同じになる。この様にして再閉路
遮断性能を向上させることができる。

【００２８】この様に、本実施例の消弧室では、電流遮
断時にフロートピストン２２によるガス圧縮の効果が加
わるので、シリンダー内の圧力が効果的に高められる。
また、シリンダー内の容積は一定以上に保たれるので、
圧力は急激に低下することはなく、あらゆる機会の遮断
に対して、必要な時間だけ圧力上昇が保たれる。従っ
て、遮断性能は従来に比べ格段に優れたものとなる。ま
た、電流遮断後、シリンダー内のガス密度を初期の値に
速やかに復帰させることができるので、再閉路遮断性能
を大幅に向上させることができ、小さい駆動エネルギー
で７２ｋＶ以上の高電圧大容量の遮断器を得ることがで
きる。

【００２９】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではなく、可動接触子として中実の接触子を用い
ることも可能である。この場合、図２に示した様な開極
初期に可動接触子の中空部を通って吹き出すガス流が生
じないため、シリンダー内の圧力は一層高くなる。

【００３０】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、固定
アーク接触子に管台を介して第１のコイルを接続し、ま
た、バネによって前記第１のコイルの方向に付勢され、
それ自体に第２のコイルを備えたフロートピストンをシ
リンダーと管台との間に配設し、このフロートピストン
を、第１のコイルに電流が流れた時にバネに反発して移
動し、電流が遮断された後にはバネによって元の位置に
戻るように構成することにより、遮断性能を向上させ、
且つ、電流遮断後のシリンダー内のガス密度の回復を速
くして、再閉路遮断の性能を向上させることのできるガ
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】本発明のガス遮断器の一実施例の閉極状態を示
す断面図

【図２】図１に示した実施例の開極初期の状態を示す断
面図

【図３】図１に示した実施例の開極状態を示す断面図

【図４】図１に示した実施例の開極完了状態を示す断面
図

【図５】本発明に用いられるフロートピストンの一例を
示したもので、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図

【図６】図５に示したフロートピストンにコイルを装着
した状態を示したもので、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平
面図

【図７】従来の自力消弧形ガス遮断器の消弧室の一例を
示す断面図

【図８】図７に示した従来型の開極初期の状態を示す断
面図

【符号の説明】

１…シリンダー ３…絶縁ノズル ４…固定接触子 ５…固定アーク接触子 １０…可動接触子 １１ａ，１１ｂ…アーク ２０…管台 ２１…第１のコイル ２２…フロートピストン ２３…バネ ２４…第２のコイル ２５…絶縁被覆 ３０…磁界 ３１…誘導電流

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 消弧性ガスが充填された容器内に対向配
   置された固定接触子部及び可動接触子を備え、前記固定
   接触子部にシリンダーとその先端に取り付けられる絶縁
   ノズルを有し、前記シリンダーと絶縁ノズルによって形
   成される空間内の最内部に前記可動接触子と接触する固
   定接触子を有し、その外側に固定接触子を包囲し、固定
   接触子とは直接接触しない固定アーク接触子を備えて成
   るガス遮断器において、 前記固定アーク接触子に管台を介して第１のコイルを接
   続し、また、バネによって前記第１のコイルの方向に付
   勢され、それ自体に第２のコイルを備えたフロートピス
   トンを前記シリンダーと管台との間に配設し、このフロ
   ートピストンを、前記第１のコイルに電流が流れた時に
   バネに反発して移動し、電流が遮断された後には前記バ
   ネによって元の位置に戻るように構成したことを特徴と
   するガス遮断器。