JPH0770279B2

JPH0770279B2 - パッファ式ガスしゃ断器

Info

Publication number: JPH0770279B2
Application number: JP60031596A
Authority: JP
Inventors: 克巳鈴木; 均溝口; 悟柳父; 弘和高木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-02-21
Filing date: 1985-02-21
Publication date: 1995-07-31
Anticipated expiration: 2010-07-31
Also published as: JPS61193321A

Description

【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
高気圧ガス吹付けしゃ断器のうち、パッファ式のガスし
ゃ断器に係り、特にしゃ断器のしゃ断性能向上の為に消
弧室に改良を施したパッファ式ガスしゃ断器に関するも
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
たどっている。しかも、電力大量消費地である都市部に
おける発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
用いられるしゃ断器に要求されるしゃ断容量も増大の一
途をたどり、現在、550KV系統ではしゃ断電流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。しゃ断器の信頼性を向
上させる場合、しゃ断点数を少なくし、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しゃ断点当た
りのしゃ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ッファ式のSF₆ガ
スしゃ断器が主に用いられている。これは、SF₆ガスの
優れたしゃ断性能と絶縁性能によるものであるが、特
に、２圧式に比べパッファ式は構造が簡単なので高電圧
しゃ断器の主流となっている。又、変電所の機器全体を
SF₆ガスで絶縁する密閉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
ットを有するので特によく使用されている。

この様なパッファ式ガスしゃ断器のガスしゃ断器の消弧
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容され
るものである。

第３図において、パッファピストン１は、図示しない容
器に絶縁物を介して固定され、このパッファピストン１
の周囲にピストン外周を摺動するパッファシリンダ２と
パッファピストン１の内周面を摺動する操作ロッド３が
取付けられている。操作ロッド３は、その一端を図示し
ない操作機構に接続され、この操作ロッド３の他端に
は、可動電極４と前記パッファシリンダ２が夫々固定さ
れており、操作ロッド３が、操作機構に駆動されて開閉
動作をすると、これに伴って、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、パッファシリンダ２は、パッファピストン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、且つパッファ
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、これが電流しゃ断時に
電極4,5間に生じたアーク７に作用してしゃ断動作が行
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
って、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
進み小電流しゃ断を実施した場合の絶縁回復特性を示し
た図である。進み小電流しゃ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＝96
0）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、高い回復電圧に絶える消弧
室を得ることはできなかった。

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、駆動力を2.25倍にしなければならない。ま
た、ストロークを1.5部にしても、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まう。更に、開極速
度を速くすると、容器と摺動部のシール、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った場合でもし
ゃ断可能にした信頼性の高いパッファ式ガスしゃ断器を
提供することである。

［発明の概要］本発明は、操作ロッドの駆動装置側に、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備え、このリ
ンク装置の一端を操作ロッドに連結し、このリンク装置
の他端と可動電極に対向する対向電極とを絶縁ロッドで
連結し、パッファピストンを絶縁ロッドに連結したパッ
ファ式ガスしゃ断器を提供する。

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、従って、
駆動力を従来通りとしながら、開極速度を向上でき、さ
らにパッファピストンを絶縁ロッドに連結することによ
り、パッファパストンがパッファシリンダの移動方向と
反対方向に動作する為、パッファピストンとパッファシ
リンダとによって形成される空間のガう圧縮効率を向上
させることができる。

［発明の実施例］以上説明した様な本発明によるパッファ式ガスしゃ断器
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、閉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、パッファシリン
ダ２の外周には、パッファシリンダ２と一定の間隔を保
持し、且つこれと同軸に絶縁ロッド８が配設されてい
る。絶縁ロッド８は、その操作機構側の端部にて、パッ
ファピストン１と連結され、且つ操作ロッド３の駆動装
置側近傍に設けられたリンク装置９を介して、操作ロッ
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
に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
ロッド３と絶縁ロッド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、絶縁ロッド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は、容器より絶縁支持固定された通電用の通電導体
12の内側に形成された通電部12a摺動自在に動作する様
になっている。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と開閉動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14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、ロッド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とのしゃ
断動作が行なわれる。一方、この操作ロッド３の動作に
伴って、操作ロッド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、図中左方向に回動する為、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
ロッド８及びパッファピストン１も左方向へ移動する。
従って、絶縁ロッド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、操作ロッド３の動作に従っ
て、可動電極４及び対向電極14の両方が各々しゃ断動作
方向に移動するものである。

また、投入動作は、操作ロッド３を上述の様なしゃ断動
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図のしゃ断完了状態において、操作ロッド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
縁ロッド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。

従って、投入動作においても、しゃ断動作と同様、操作
ロッド３の動作に従って、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、投入及びしゃ断動作におい
て、操作ロッド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（しゃ断速度）、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。

例えば、駆動力をＦとしてこれを一定とし、対向電極を
動かさない場合（即ち、対向電極を固定電極とした場
合）、駆動装置のストロークをｌ、可動部重量をＭ、開
極速度をｖとすると、前述の様に、Fl≒（1/2）Mv²とな
る。

これに対し、対向電極を移動させる本実施例の場合、リ
ンク比を１対２とすると、駆動装置のストロークは、
（2/3）ｌでよい。また、駆動装置側における対向電極
及び可動電極を加えた重量は、Ｍの1.5倍程度になる。
更に、対向する電極の相対速度がｖであればよい為、対
向電極の速度を（1/3）ｖ、可動電極の速度を（2/3）ｖ
となる様に振分けることができる。従って、駆動力をＦ
とした場合、運動エネルギーは、Ｆ×（2/3）×ｌ≒ （1/2）×（1.5M）×｛（2/3）ｖ｝^２＝（2/3）×｛（1/2）×Mv²｝となる為、運動エネルギーは、対向電極を動かさない場
合に速度をｖ出すのに対し、約2/3となる。

即ち、対向電極を動かさない場合には、結局ストローク
が長くなり、開極速度が速くなることは回避できない
為、従来と同一の設計思想による駆動装置では、高速に
対して耐えられない為、機械的強度を向上させなければ
ならない。また、ガスシール部も高速化によって劣化が
速くなる為、強化する必要が生じる。

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。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、絶縁ロッド８とパッファピ
ストン１を連結していることより、パッファピストン１
がパッファシリンダ２の移動方向と反対方向に動作する
為、パッファピストン１とシリンダピストン２とによっ
て構成される空間のガス圧縮効率も向上し、パッファシ
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、絶縁物とパッファピストンを必ずしも連結し
なくても十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、さらにパッファピストン
を絶縁ロッドに連結してパッファピストンも駆動させる
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、及びガ
ス圧縮効率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った場合でもしゃ断可能に
した信頼性の高いパッファ式ガスしゃ断器を提供でき
る。特に、本発明は、操作ロッ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ッドを介し、可動電極に対
向する対向電極を連結したため、電極の投入時に可動電
極と絶縁ロッドとは反対方向に移動する。そのため、電
極の接触時に、絶縁ロッドには引っ張り応力が加わるこ
とになる。一般に、絶縁ロッドのような細長い棒状のも
のは、引っ張り応力に比べ、軸方向の圧縮応力には非常
に弱く、挫屈、破壊の恐れがあるが、本発明のように引
っ張り応力応力が加わるように構成されていると、絶縁
ロッドの破壊などの恐れがなくなり、機器の信頼性が向
上する。

【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ッファ式ガスし
ゃ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図は従来のパッ
ファ式ガスしゃ断器の消弧室の一例を示す断面図、第４
図は420KV級の進み小電流しゃ断後の絶縁回復特性を示
す図である。１……パッファピストン、２……パッファシリンダ、３
……絶縁ロッド、４……可動電極、５……固定電極、６
……絶縁ノズル、７……アーク、８……絶縁ロッド、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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柳父悟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 (72)発明者高木弘和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 (56)参考文献特開昭51−89157（ＪＰ，Ａ) 特公昭50−7269（ＪＰ，Ｂ１) 実公昭26−14626（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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ッファシリンダとを、駆動
装置に連結された操作ロッドの一端に固定し、前記パッ
ファシリンダと、このパッファシリンダ内を摺動し、前
記操作ロッドが摺動する孔を有するパッファピストンと
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の外側に同心的に固
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ッ
ファ式ガスしゃ断器において、前記操作ロッドの駆動装置側に、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備え、このリンク装
置の一端を前記操作ロッドに連結し、このリンク装置の
他端と前記可動電極に対向する対向電極とを絶縁ロッド
で連結し、前記パッファピストンを前記絶縁ロッドに連
結したことを特徴とするパッファ式ガスしゃ断器。
【請求項２】リンク装置の支持点が、操作ロッド側と可
動電極に対向する対向電極側とのリンク比を２対１以上
にする位置に配置されたものである特許請求の範囲第１
項記載のパッファ式ガスしゃ断器。
【請求項３】可動電極に対向する対向電極は、対向アー
ク電極を同軸の通電円筒に取り付けた構造であって、こ
の通電円筒は、容器より絶縁支持固定され内側に通電部
を有する通電導体と摺動することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のパッファ式ガスしゃ断器。