JPH07312154A - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アークを遮断しうるガス吹き付け時間幅に改
善を施し、また大電流遮断後の耐電圧性能を向上させた
パッファ形ガス遮断器を提供する。 【構成】 パッファシリンダ１７の外周側に、この外周
面と摺動接触する第２固定シリンダ２０を設ける。この
第２固定シリンダ２０はその外周側に設置された第１固
定シリンダ１９と固着されている。一方、パッファシリ
ンダ１７に外周側で固着され第１固定シリンダ１９の内
周面と摺動接触する可動ピストン１８を備え、図に示す
ような副パッファ室２１を形成する。第１固定シリンダ
１９の内周面には溝２２が形成され、可動ピストン１８
のピストン部２４が溝２２を摺動することによって密閉
されたパッファ室２１内のガスが溝２２を介して流出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置に係
り、特にパッファ形ガス遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のパッファ形ガス遮断器について、
図６及び図７を参照して説明する。図６は、遮断部が投
入状態にある場合を示している。また、遮断部は、消弧
性ガスが充填された容器（図示せず）内に収納されてい
る。

【０００３】１は固定接触子部で、４は可動接触子部で
ある。固定接触子部１は、棒状の固定アーク接触子３や
その外周に位置する固定主接触子２などから構成されて
いる。また、可動接触子部４は、可動アーク接触子６や
その外周に位置する絶縁ノズル７、絶縁ノズル７の外側
に位置する可動主接触子５などから構成されている。な
お、可動接触子部４を構成する可動アーク接触子６や可
動主接触子５は、固定接触子部１の固定アーク接触子３
や固定主接触子２とその一部が接触した状態で移動でき
るいわゆる摺動構造になっている。そして、投入状態で
は、可動アーク接触子６が固定アーク接触子３に、また
可動主接触子５が固定主接触子２にそれぞれ接触してい
る。

【０００４】また、可動接触子部４は、操作ロッド９や
その外周側に設けられたパッファシリンダ８と一体に構
成され、また操作ロッド９は操作機構部（図示せず）に
連結されている。なお、パッファシリンダ８の内部には
パッファピストン１０が設けられている。パッファピス
トン１０は、パッファシリンダ８や操作ロッド９などと
ともにパッファ室１１を形成している。そして、パッフ
ァ室１１の上部には、可動アーク接触子６と絶縁ノズル
７間に連通する開口部１３が形成されている。上記した
構成の遮断器において、遮断指令が出た時の開極動作に
ついて、図７を参照して説明する。なお、図６と同一部
分には同一符号を用い、構成についての説明は省略す
る。

【０００５】遮断指令が出ると、操作機構部（図示せ
ず）が動作し、操作ロッド９を図の下方に移動させる。
操作ロッド９が移動すると可動接触子部４が固定接触子
部１から離れる方向に動き、開極動作が始まる。可動接
触子部４が動くと、まず固定主接触子２と可動主接触子
５が離れる。この状態では、固定アーク接触子３と可動
アーク接触子６間が接続状態にあり、両者間に電流が流
れる。可動接触子部４がさらに下方に移動すると、固定
アーク接触子３と可動アーク接触子６が離れる。このと
き、両アーク接触子３、６間に例えばアーク１２が発生
すると、両アーク接触子３、６が離れても電流が遮断さ
れない状態が継続する。

【０００６】ところで、開極動作によって可動接触子部
４が移動しても、パッファピストン１０は固定してい
る。したがって、パッファシリンダ８や操作ロッド９、
そしてパッファピストン１０の各面で囲まれたパッファ
室１１の容積は次第に減少する。この結果、パッファ室
１１に入っている消弧性ガスが圧縮される。消弧性ガス
は圧縮によって圧力が高まり、矢印で示したように開口
部１３からガス流１４となって流出する。流出したガス
は絶縁ノズル７に沿って上昇しアーク１２に吹き付けら
れ消弧する。なお、ガスは消弧した後、矢印１５のよう
に周囲空間に排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のパッフ
ァ形ガス遮断器は、通常の規格に定められている範囲で
は良好に動作する。また、規格に定められた遮断時間内
に電流を遮断する能力も有している。しかし、消弧性ガ
スがアークに吹き付けられる時間が短いため、規格で定
められていないような特殊な条件の場合、十分な遮断が
できないことがある。例えば、（１）事故直後における
直流電流の過渡成分が一時的に交流電流成分の振幅より
大きくなり、交流電流の数サイクルにわたって電流零点
が発生しない、いわゆる電流ゼロミス現象が発生した場
合、（２）事故電流を遮断できる最大アーク時間で遮断
した直後に、雷撃等の事故が発生する、いわゆる多重雷
現象が発生した場合、などである。

【０００８】このような場合、アーク電流を遮断するた
めには、通常より長い時間のガスの吹き付けが要求され
る。したがって、吹き付け時間が短いと、電流の遮断が
不十分になる恐れがある。また、大電流を遮断した場合
などに、絶縁ノズルの材料が部分的に分解して発生する
遊離カーボンの除去も十分でなくなり、絶縁ノズルの絶
縁が破壊される恐れもある。

【０００９】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、アークを遮断するガスの吹き付け時間を長くできる
パッファ形ガス遮断器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の発明
は、固定接触子部と、この固定接触子部と結合する状態
および結合が解かれる状態を持ち、前記固定接触子部に
先端が接触した状態で移動し開極動作を行う可動接触子
部と、この可動接触子部の前記先端の周囲を囲む絶縁ノ
ズルと、前記可動接触子部を、前記固定接触子部と結合
する状態から結合が解かれる状態へと移動させる操作ロ
ッドと、前記可動接触子部の移動と一緒に移動する面や
前記可動接触子部の移動とは独立して静止状態にある面
で囲まれ、かつ、前記可動接触子部の先端と前記絶縁ノ
ズル間に連結する開口を有するパッファ室と、前記可動
接触子部の移動と一緒に移動する面や前記可動接触子部
の移動とは独立して静止状態にある面で囲まれ、かつ、
前記可動接触子部が前記固定接触子部との結合が解かれ
た状態で、前記パッファ室に連通する通路が形成される
副パッファ室とを具備している。

【００１１】また、本発明の請求項２の発明は、前記パ
ッファ室と前記副パッファ室とを連通する前記通路は、
前記パッファ室と前記副パッファ室が連通した際の副パ
ッファ室の消弧性ガスの温度、圧力において、消弧性ガ
スの密度、モル数、分子量、そして音速をそれぞれρ、
ｎ、ｍ、ａとしたとき、 （９０×ｍ×ｎ）／（ρ×ａ） 以下の有効断面積を持っている。

【００１２】また、本発明の請求項３の発明は、前記パ
ッファ室と前記副パッファ室は、前記可動接触子部が開
極動作で移動する距離の２分の１以上移動した時に連通
するように構成している。

【００１３】

【作用】上記した構成によれば、開極動作が始まった後
ある時間が経過すると、圧縮されたガスがパッファ室か
ら流出し、固定アーク接触子と可動アーク接触子との間
に発生したアークに吹き付けられる。しかし、パッファ
室からガスが流出しても、パッファ室と前記副パッファ
室が連通するまで副パッファ室は密閉状態にあり、副パ
ッファ室のガスは流出しない。この間、可動ピストンの
移動によって副パッファ室のガスは圧縮される。そし
て、パッファ室からのガス流出が終了する頃に、パッフ
ァ室と前記副パッファ室が連通し、副パッファ室からガ
スが流出する。そして、アークに対する吹き付けが行わ
れる。この結果、パッファ室から流出するガスと副パッ
ファ室から流出するガスが継続するようにアークに吹き
付けられ、アークに対するガスの吹き付け時間が長くな
る。

【００１４】また、請求項２の発明によれば、前記パッ
ファ室と前記副パッファ室を連通する通路の有効断面積
が、副パッファ室からのガスの流出時間が長くなる値に
なり、ガスの吹き付け時間を長く維持できる。

【００１５】また、請求項３の発明によれば、パッファ
室からのガスの流出時間と副パッファ室からのガスの流
出時間が継続するようなタイミングに設定でき、有効な
ガス吹き付け時間を長くできる。

【００１６】

【実施例】本発明の一実施例について、図１乃至図５を
参照して説明する。なお、図６及び図７と同一の部分に
ついては同一の符号を付してある。

【００１７】図１は、遮断部が投入状態にある場合を示
している。また、遮断部は、消弧性ガスが充填された容
器（図示せず）内に収納されている。

【００１８】１は固定接触子部で、４は可動接触子部で
ある。固定接触子部１は、棒状の固定アーク接触子３や
その外周に配置される固定主接触子２などから構成され
ている。また、可動接触子部４は、可動アーク接触子６
やその外周に位置する絶縁ノズル７、絶縁ノズル７の外
側に位置する可動主接触子５などから構成されている。
なお、可動接触子部４を構成する可動アーク接触子６や
可動主接触子５は、固定接触子部１の固定アーク接触子
３や固定主接触子２とその一部が接触した状態で移動で
きるいわゆる摺動構造になっている。そして、投入状態
では、可動アーク接触子６が固定アーク接触子３に、ま
た可動主接触子５が固定主接触子２にそれぞれ接触して
いる。

【００１９】また、可動接触子部４は、操作ロッド９や
その外側を囲むパッファシリンダ１７が一体に構成され
ている。また、操作ロッド９は操作機構部（図示せず）
に連結され、パッファシリンダ１７の内部にはパッファ
ピストン１０が設けられている。なお、パッファピスト
ン１０やパッファシリンダ１７、操作ロッド９の各面は
パッファ室１１を形成している。そして、パッファ室１
１の上部には、可動アーク接触子６と絶縁ノズル７間に
連通する開口部１３が形成されている。

【００２０】また、パッファシリンダ１７の外周には、
その外側面を一端が摺動する第２固定シリンダ２０が設
けられている。第２固定シリンダ２０の他端は、その外
周に位置する第１固定シリンダ１９に連結されている。
なお、第１固定シリンダ１９や第２固定シリンダ２０
は、可動接触子部４の動きには関係がなく遮断部を収納
する容器（図示せず）に固定されている。また、パッフ
ァシリンダ１７には、可動ピストン１８の一端が連結さ
れている。可動ピストン１８の他端は鍔状に折り曲げら
れピストン部２４を形成している。ピストン部２４は、
第１固定シリンダ１９と第２固定シリンダ２０で形成さ
れる空間を図の上下方向に移動し、ピストン部２４の先
端は第１固定シリンダ１９の内面を摺動する構造になっ
ている。なお、パッファシリンダ１７や可動ピストン１
８、第一固定シリンダ１９、第二固定シリンダ２０の各
面は副パッファ室２１を形成している。

【００２１】また、可動ピストン１８とその外周に位置
する可動シリンダ２３はガス流路２５を形成し、ガス流
路２５は、パッファシリンダ１７に形成された流通孔２
７を通してパッファ室１１に連通している。また、第１
固定シリンダ１９内面の下端には、ガスの通路を形成す
る溝２２が可動接触子部４の移動方向に形成されてい
る。なお、溝２２は、後で説明するように可動接触子部
４が開極動作で移動する距離の２分の１以上移動した時
に、ピストン部２４の先端が溝２２の部分を通過するよ
うな位置に形成される。

【００２２】上記した構成で、投入状態にある場合は、
固定アーク接触子３と可動アーク接触子６が、また固定
主接触子２と可動主接触子５が接触し、固定接触子部１
と可動接触子部４間に電気が流れる。

【００２３】次に、ガス遮断器の開極動作について図２
を参照して説明する。図２は、開極動作が始まった初期
の状態を示している。遮断指令が出ると、操作機構部
（図示せず）が動作し操作ロッド９を図の下方に下げ
る。そして、操作ロッド９は、可動接触子部４を固定接
触子部１から離れる方向に動かす。可動接触子部４が移
動を始めると、固定主接触子２と可動主接触子５が最初
に離れる。次に、固定アーク接触子３と可動アーク接触
子６が離れる。可動アーク接触子６が固定アーク接触子
３から離れた際に、両アーク接触子６、３間にアーク１
２が発生すると、両アーク接触子６、３が機械的に離れ
ていても電流が遮断されない状態が継続する。

【００２４】ところで、開極動作の際、操作ロッド９と
一緒にパッファシリンダ１７も下方に移動する。このと
き、パッファピストン１０は容器（図示せず）に固定さ
れているため静止している。したがって操作ロッド９や
パッファシリンダ１７、パッファピストン１０の各面で
囲まれたパッファ室１１の容積が小さくなる。この結
果、パッファ室１１のガス圧が高くなり、パッファ室１
１のガスは開口部１３から流出し、アーク１２に吹き付
けられる。なお、パッファ室１１は、流通孔２７を通し
てガス流路２５に連通しているが、ガス流路２５を構成
する空間は閉じているため、パッファ室１１のガスがガ
ス流路２５に流れるようなことはない。図３は、図２の
場合より開極動作が進んだ状態を示し、可動接触子部４
はさらに下方まで下がっている。このとき、パッファ室
１１は小さくなり、パッファ室１１からのガスの流出は
ほぼ完了する。このとき、可動接触子部４の移動によっ
て可動ピストン１８が下がり、副パッファ室２１の容積
は小さくなっている。したがって、副パッファ室２１の
ガスは高い圧力状態にあり、この状態で、ピストン部２
４が溝２２の部分に到達すると、ピストン部２４の先端
に間隙が生れ、副パッファ室２１がガス流路２５に連通
する。この結果、副パッファ室２１のガスは、ガス流路
２５、そして流通孔２７を経てパッファ室１１に入り、
開口部１３から流出する。そして、アークに吹き付けら
れる。

【００２５】ここで、アークに吹き付けられるガス圧力
の時間変化について、図４を参照して説明する。図４の
縦軸は有効吹き付けガス圧力、また横軸は時間である。

【００２６】曲線Ａはパッファ室１１のガス圧の時間変
化を示し、曲線Ｂは副パッファ室２１のガス圧の時間変
化を示している。パッファ室１１のガス圧が低下しパッ
ファ室１１からの吹き付けが少なくなった時点で、副パ
ッファ室２１のガス圧が上昇し吹き付けが始まる。した
がって、アークに対する実効的なガス吹き付け時間は実
線Ｃのように長くなる。

【００２７】また、上記した実施例において、ピストン
部２４の先端が溝２２部分に到達し、副パッファ室２１
がパッファ室１１と連通した際の副パッファ室の消弧性
ガスの温度、圧力において、ガスの密度、モル数、分子
量、そして音速をそれぞれ、ρ、ｎ、ｍ、ａとし、また
ガス流路の有効断面積をＳとし、また両パッファ室が連
通してから１０ｍｓｅｃ経過した後において、副パッフ
ァ室２１のガス圧力と容器に封入されたガス圧力の差と
容器に封入されたガス圧力との比（Ｈ）と、｛（ρ×ａ
×Ｓ）／（ｍ×ｎ）｝の値との関係を、計算によって求
めると図５に示すようになる。

【００２８】ところで、上記の比（Ｈ）が１０％以上で
あれば副パッファ室２１の吹き付けが有効であるため、
図５の関係から、両パッファ室が連通した後に、吹き付
けを１０ｍｓｅｃ以上延長する場合は、次の（１）式が
成立すればよく、これは実験的にも確認されている。

【００２９】 （ρ×ａ×Ｓ）＜（９０×ｍ×ｎ） ……（１） 上記した実施例によれば、パッファ室の他に副パッファ
室を設け、パッファ室から消弧性ガスが吹き付けられた
後、ある時間が経過してから副パッファ室から消弧性ガ
スが吹き付られる。したがって、消弧性ガスの有効吹き
付け時間が長くなる。このため、電流ゼロミス現象や多
重雷現象など規格外の厳しい条件の場合でも電流を遮断
できる。また、大電流を遮断した際に絶縁ノズル材料が
部分的に分解して発生する遊離カーボンを吹き飛ばしこ
ともでき、大電流遮断後の耐電圧性能を向上できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、消弧性ガスの吹き付け
時間の長いパッファ形ガス遮断器を実現できる。

【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
を示す投入状態の断面図。

【図２】図１に示すパッファ形ガス遮断器の開極初期状
態を示す断面図。

【図３】図１に示すパッファ形ガス遮断器の開極後期状
態を示す断面図。

【図４】有効吹き付けガス圧力に対する時間変化を示し
た図。

【図５】開極直後、１０ｍｓｅｃ経過後における、ガス
吹き付け特性に関する図。

【図６】従来のパッファ形ガス遮断器の投入状態を示す
断面図。

【図７】図６に示すパッファ形ガス遮断器の開極途上の
状態を示す断面図。

【符号の説明】

１…固定接触子部、 ２…固定主接触子、 ３…固定アーク接触子、 ４…可動接触子部、 ５…可動主接触子、 ６…可動アーク接触子、 ７…絶縁ノズル、 ９…操作ロッド、 １０…パッファピストン、 １１…パッファ室、 １３…開口部、 １７…パッファシリンダ、 １８…可動ピストン、 １９…第１固定シリンダ、 ２０…第２固定シリンダ、 ２１…副パッファ室、 ２２…連通部、 ２３…可動シリンダ、 ２４…ピストン部、 ２５…ガス流路、 ２７…流通孔。

フロントページの続き (72)発明者 溝口 均 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 (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定接触子部と、この固定接触子部と結
   合する状態および結合が解かれる状態を持ち、前記固定
   接触子部に先端が接触した状態で移動し開極動作を行う
   可動接触子部と、この可動接触子部の前記先端の周囲を
   囲む絶縁ノズルと、前記可動接触子部を、前記固定接触
   子部と結合する状態から結合が解かれる状態へと移動さ
   せる操作ロッドと、前記可動接触子部の移動と一緒に移
   動する面や前記可動接触子部の移動とは独立して静止状
   態にある面で囲まれ、かつ、前記可動接触子部の先端と
   前記絶縁ノズル間に連結する開口を有するパッファ室
   と、前記可動接触子部の移動と一緒に移動する面や前記
   可動接触子部の移動とは独立して静止状態にある面で囲
   まれ、かつ、前記可動接触子部が前記固定接触子部との
   結合が解かれた状態で、前記パッファ室に連通する通路
   が形成される副パッファ室とを具備したパッファ形ガス
   遮断器。
2. 【請求項２】 前記パッファ室と前記副パッファ室とを
   連通する前記通路は、前記パッファ室と前記副パッファ
   室が連通した際の副パッファ室の消弧性ガスの温度、圧
   力において、消弧性ガスの密度、モル数、分子量、そし
   て音速をそれぞれρ、ｎ、ｍ、ａとしたとき、 （９０×ｍ×ｎ）／（ρ×ａ） 以下の有効断面積を持つことを特徴とする請求項１記載
   のパッファ形ガス遮断器。
3. 【請求項３】 前記パッファ室と前記副パッファ室は、
   前記可動接触子部が開極動作で移動する距離の２分の１
   以上移動した時に連通するように構成したことを特徴と
   する請求項１記載のパッファ形ガス遮断器。