JPH0799659B2 - ガス遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電力用のガス遮断器に関するものである。

［従来の技術］ SF₆ガス等の消弧性を有する絶縁ガスを消弧媒体とした
ガス遮断器として、アークを絶縁ガス中で回転させるこ
とによりアークに相対的に絶縁ガスを吹付けて消弧する
方式のものが知られている。この種のガス遮断器におい
ては、固定主接触子と、固定接触子の内側に配置された
固定アーク接触子と、固定主接触子に接離する可動主接
触子と、可動主接触子の内側に配置されて固定アーク接
触子に接離する可動アーク接触子と、固定アーク接触子
及び可動アーク接触子を通して流れる電流により励磁さ
れてアークを回転駆動するための磁束を発生するアーク
駆動コイルとを容器内に設けてあり、容器内にはSF₆ガ
ス等の消弧性を有する絶縁ガスが所定の圧力で充填され
ている。

このガス遮断器においては、電流遮断時に先ず可動主接
触子が固定主接触子から開離し、次いで可動アーク接触
子が固定アーク接触子から開離するように各接触子が設
けられている。可動主接触子が固定主接触子から開離す
ると、電流がアーク駆動コイルと固定アーク接触子と可
動アーク接触子とを通して流れるようになり、アーク駆
動コイルから磁束が発生する。次いで可動アーク接触子
が固定アーク接触子から開離すると、両アーク接触子間
にアークが発生する。この時アーク駆動コイルから発生
する磁束がアークに鎖交してアークに大きな回転力が与
えられ、アークは固定アーク接触子の端部に沿って高速
で回転する。従ってアークに相対的に絶縁ガスが吹付け
られてアークが冷却され、電流零点で消弧する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のこの種の遮断器では、アークの回転に伴ってアー
クに相対的に吹付けられるガスの冷却効果のみにより消
弧を図っていたため、全電流域で充分な消弧性能が得ら
れる遮断器を設計することが難しいという問題があっ
た。そこで、パッファシリンダを併用するアーク回転形
の遮断器も提案されたが、パッファシリンダを併用する
と遮断器の構造が複雑になるのを避けられなかった。

本発明の目的は、構造を複雑にすることなく、小電流域
から大電流域までの全域に亘って消弧性能の向上を図る
ことができるガス遮断器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の一実施例を示す第１図を参照して上記の目的を
達成するための本発明の構成を説明すると、同図におい
て１は絶縁材料からなる容器であり、該容器内には、円
筒状に形成された固定主接触子２と、固定主接触子２の
内側に配置された円筒状の固定アーク接触子３と、円筒
体の周壁部に軸線方向の延びる多数の摺り割4bを設ける
ことにより周方向に並ぶ多数の接触子片4cを形成した構
造を有して固定主接触子の先端部外周に接離するように
設けられた可動主接触子４と、可動主接触子４の内側に
配置されて固定アーク接触子３に接離する可動アーク接
触子５と、固定主接触子２と固定アーク接触子３との間
に配置されたアーク駆動コイル６とが設けられ、可動ア
ーク接触子５が固定アーク接触子３から開離するより前
に可動主接触子４が固定主接触子２から開離するように
各接触子が設けられている。アーク駆動コイル６は固定
アーク接触子３及び可動アーク接触子５を通して流れる
電流により励磁されて両アーク接触子間に発生するアー
クを回転駆動するための磁束を発生するように設けられ
ている。容器１内にはSF₆ガス等の絶縁ガスが充填され
ている。

本発明においては、固定アーク接触子３及びアーク駆動
コイル６が固定主接触子２の軸線方向寸法よりも小さい
軸線方向寸法を有するように形成されていて、固定主接
触子２の先端部側に寄った位置に配置されている。また
アーク駆動コイル６は、該アーク駆動コイルの支持部材
とともに固定主接触子２と固定アーク接触子３との間の
隙間を埋めるように設けられていて、固定主接触子２の
内側に第１の昇圧室10Aが形成されている。

可動主接触子４の内側には絶縁材料から成る筒状のバル
ブ部材21が摺動自在に嵌合されて該バルブ部材21がバネ
22により固定主接触子２側に付勢され、バルブ部材21
は、可動アーク接触子５が投入時に固定アーク接触子３
に所定の距離まで接近した時に固定主接触子２の先端に
接触するように設けられていて、開路時に可動アーク接
触子が固定アーク接触子から所定の距離離れた状態にな
るまでの間バネ22の付勢力により固定主接触子２の先端
に接触した状態を保持するようにその移動範囲が規制さ
れている。バルブ部材は、可動主接触子の多数の摺り割
4bを内側から覆うのに十分な軸線方向寸法を有してい
て、可動主接触子４の内側に第２の昇圧室10Bが形成さ
れている。

［作用］ 上記のガス遮断器において、第１図に示すように可動主
接触子４及び可動アーク接触子５がそれぞれ固定主接触
子２及び固定アーク接触子３に接触している状態では、
固定主接触子２及び可動主接触子４を通して電流が流れ
ている。この状態から遮断器を開くべく操作棒７を変位
させると、先ず可動主接触子４が固定主接触子２から開
離する。このとき電流は固定アーク接触子３及び可動ア
ーク接触子５を通して流れるようになり、アーク駆動コ
イル６が励磁される。次いで第２図に示すように可動ア
ーク接触子５が固定アーク接触子３から開離すると、可
動アーク接触子５と固定アーク接触子３との間にアーク
Ａが発生する。該アークＡにはアーク駆動コイル６から
生じる磁束が鎖交するため、アークＡは固定アーク接触
子３の端部に沿って高速で回転し、アークＡに容器１内
のガスが相対的に吹付けられる。

一方、アークＡが発生するとアーク電流がピークに達す
る過程で発生する該アークの強大なエネルギーにより昇
圧室10A,10B内のガスが加熱されて膨脹する。アークＡ
が発生した瞬間には未だバルブ部材21が固定主接触子２
の先端に接触した状態を保っていて、昇圧室10A,10Bが
閉鎖されているため、アークＡの発生により昇圧室10A,
10B内の圧力が急速に上昇する。アーク電流がピークを
過ぎて昇圧室10A,10B内の圧力上昇が止まると、昇圧室1
0A内のガスが固定アーク接触子３の内側の孔とバルブ部
材21と固定主接触子２との間の隙間とを通してアークＡ
を横切る方向に高速で流出するとともに、昇圧室10B内
のガスが固定アーク接触子３の内側の孔とバルブ部材21
と固定主接触子２との間の隙間を通して流出し、これら
のガス流がアークＡを吹き消すように作用する。従って
アークＡは、該アークの回転に伴って生じる冷却効果
と、昇圧室10A,10Bから流出するガスの吹付けによって
生じる吹き消し効果との双方により電流零点付近で確実
に消弧する。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、本実施例に
おいて容器１はエポキシ樹脂等の絶縁材料により円筒形
に形成されている。容器１の一端を気密に閉じるように
導電材料からなる蓋板11が取付けられ、該容器の他端を
気密に閉じるように導電材料からなる底板12が取付けら
れている。蓋板11の容器１内に臨む面の中央部には、容
器11と同心的に配置された円筒状の固定主接触子２の後
端部が機械的及び電気的に接続され、蓋板11の外周部に
は端子部11Aが突設されている。固定主接触子２の先端
寄りの部分の内側には円筒状の固定アーク接触子３が固
定主接触子２と同心的に配置され、該固定アーク接触子
３と固定主接触子２とは両接触子間を埋めるように設け
られた環状の樹脂モールド部13により一体化されてい
る。樹脂モールド部13内にはアーク駆動コイル６が埋設
され、該樹脂モールド部13により駆動コイル６が支持さ
れている。即ちこの例では樹脂モールド部13が駆動コイ
ル６の支持部材と、固定アーク接触子及び固定主接触子
を一体化する手段とを兼ねている。アーク駆動コイル６
は固定アーク接触子３を取囲むように配置されてその一
端が固定主接触子２に接続され、他端が固定アーク接触
子３に接続されている。固定アーク接触子３の蓋板11と
反対側の端部には耐弧メタルからなる環状のコンタクト
3Aが接合されている。

容器１の他端を閉じる底板12の中央部に設けられた孔12
aを摺動自在に貫通させて導電材料からなる操作棒７が
設けられている。該操作棒７の容器１内に位置する部分
には、その蓋板11側の端部に開口する孔7aが設けられ、
該孔7aの開口端部に有底円筒状の可動主接触子４の底部
4aが接合されている。可動主接触子４の周壁部には、そ
の軸線方向に沿って延びる多数の摺り割4bが、該周壁部
の蓋板11寄りの略半部に亘って設けられ、これらの摺り
割により可動主接触子４の周壁部が周方向に並ぶ多数の
接触子片4cに分割されている。各接触子片の先端部内側
には、固定主接触子２の外周に接触するコンタクト部4d
が形成されている。周方向に並ぶ多数の接触子片4c,4c,
…を外側から囲むように接圧バネ15が嵌着され、該接圧
バネにより各接触子片が径方向の内側に付勢されてい
る。

可動主接触子４の底部4aの中央部に設けられた孔４a1を
摺動自在に貫通させて棒状の可動部材16が設けられ、該
可動部材16の固定アーク接触子側の端部に可動アーク接
触子５が設けられている。該可動アーク接触子５の先端
には前記固定アーク接触子のコンタクト3Aに接触する環
状のコンタクト（耐弧メタルからなる。）5Aが接合され
ている。可動部材16の孔7a内に位置する端部には該可動
部材の移動範囲を規制するストッパとしての鍔部16aが
設けられ、該鍔部16aと孔7aの底部との間に可動アーク
接触子５を固定アーク接触子３側に付勢するバネ17が配
設されている。可動主接触子４の底部の孔4aの内面に形
成された管状の溝内に、可動部材16に摺動接触して可動
部材16と可動主接触子４とを電気的に接続する集電子18
が配設されている。また底部12の孔12aの内面に設けら
れた環状の溝に集電子19が配設され、該集電子19により
操作棒７が底板12に電気的に接続されている。孔12aの
内面にはまたパッキング20が配設され、該パッキングに
より操作棒７の貫通部の気密が図られている。底板12の
外周部には端子部12Aが突設されている。

可動主接触子４の内周には、絶縁材料からなる筒状のバ
ルブ部材21が軸線方向に摺動自在に嵌合されている。こ
のバルブ部材21は可動主接触子４の摺り割が設けられた
部分を内側から覆うのに充分な軸線方向寸法を有し、バ
ルブ部材21と可動主接触子４の底部との間には該バルブ
部材を固定主接触子２側に付勢するバネ22が配設されて
いる。バルブ部材21の固定主接触子２側の端部には可動
主接触子４の各接触子片の先端のコンタクト部4dに当接
する段部21aが形成され、該段部21aとコンタクト部4dと
の係合によりバルブ部材21の固定主接触子側への移動量
が規制されている。バルブ部材21は、可動アーク接触子
５が投入時に固定アーク接触子３に所定の距離まで接近
した時に固定主接触子２の先端に接触するように設けら
れていて、開路時に可動アーク接触子が固定アーク接触
子から所定の距離離れた状態になるまでの間バネ22の付
勢力により固定主接触子２の先端に接触した状態を保持
するようにその移動範囲が規制されている。

固定アーク接触子３及びアーク駆動コイル６の軸線方向
寸法は、固定主接触子２の軸線方向寸法よりも小さく設
定されていて、固定主接触子２の内側に、該固定主接触
子２と蓋板11と樹脂モールド部13とにより囲まれた第１
の昇圧室10Aが形成されている。また可動主接触子４の
内側には第２の昇圧室10Bが形成されている。

本発明においては、アーク駆動コイル６及びその支持部
材である樹脂モールド部13が昇圧室10Aの壁部の一部を
兼ねているため、固定接触子側の構造の簡素化を図るこ
とができる。

操作棒７は図示しない絶縁操作棒を介して遮断器用操作
器に連結されていて、遮断器を投入する際には該操作棒
７が第１図において上方に駆動され、遮断器を開く際に
は、該操作棒７が下方に駆動されるようになっている。

上記のガス遮断器においては、遮断器を投入するために
操作棒７を上方に移動させた際に、先ずバルブ部材21の
先端が固定主接触子２の下端に接触し、次いで可動アー
ク接触子５のコンタクト5Aが固定アーク接触子３のコン
タクト3Aに接触してから、可動主接触子４が固定主接触
子２に接触するようになっている。また遮断器を開くた
めに操作棒７を下方に変位させた際には、先ず可動主接
触子４が固定主接触子２から開離し、次いで可動アーク
接触子５が固定アーク接触子３から開離した後にバルブ
部材21が固定主接触子２の下端から離れるようになって
いる。

次に上記実施例の遮断器の動作を説明する。第１図に示
すように可動主接触子４及び可動アーク接触子５がそれ
ぞれ固定主接触子２及び固定アーク接触子３に接触して
いる状態では、端子11A−蓋板11−固定主接触子２−可
動主接触子４−操作棒７−底板12−端子12Aの経路で電
流が流れている。この状態から遮断器を開くべく操作棒
７を第１図において下方に変位させると、先ず可動主接
触子４が固定主接触子２から開離する。この時電流は固
定アーク接触子３及び可動アーク接触子５を通して流れ
るようになり、アーク駆動コイル６が励磁される。次い
で第２図に示すように可動アーク接触子５が固定アーク
接触子３から開離すると、可動アーク接触子５と固定ア
ーク接触子３との間にアークＡが発生する。アークＡ
は、アーク駆動コイル６から生じる磁束と鎖交するた
め、固定アーク接触子３のコンタクト3Aに沿って高速で
回転する。このアークの回転により、アークＡに容器１
内のガスが相対的に吹付けられてアークが冷却される。
一方、アークＡが発生するとアーク電流がピークに達す
る過程で発生する該アークの強大なエネルギーにより昇
圧室10A、10B内のガスが瞬時に加熱されて、該昇圧室10
内の圧力が略瞬時に上昇する。本実施例においては、ア
ークＡが発生したときにバルブ部材21が固定主接触子４
の摺り割りを内側から覆うとともに、固定主接触子２の
先端に接触するように設けられているため、アーク電流
がピーク値に達する過程で昇圧室10A及び10B内を閉じた
状態に保持することができ、昇圧室10A及び10B内の圧力
を十分高めることができる。その後可動アーク接触子が
固定アーク接触子から所定の距離離れた状態になってバ
ルブ部材21が固定主接触子２から離れると、昇圧室10A
内のガスが第２図に矢印で示したように固定アーク接触
子３の内側の孔と、固定主接触子２とバルブ部材21との
間の隙間とを通してアークＡを横切る方向に高速で流出
し、このガス流がアークＡを吹き消す作用をする。また
このとき昇圧室10B内のガスがバルブ部材21と固定主接
触子２との間の間隙を通して固定主接触子２及び可動主
接触子４の外側の空間に流出してアークＡに接触するの
で、アークＡの冷却は一層促進される。従ってアークＡ
は、該アークの回転により生じる相対的なガスの吹付け
による冷却効果と、昇圧室10Bから流出するガスとアー
クとの接触とにより生じるアークの冷却効果とにより急
速に冷却されると共に、昇圧室10Aから流出するガスに
より吹き消されるので消弧性能が向上する。

上記の各実施例では、可動主接触子及び可動アーク接触
子の動作に時間差を持たせるために、可動アーク接触子
５を可動主接触子４に対して変位し得るように設けた
が、可動主接触子と可動アーク接触子との位置関係のみ
により両可動接触子の動作に時間差を持たせるようにし
た遮断器にも同様に本発明を適用することができる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、固定主接触子の内側に
昇圧室を形成したので、回転しているアークの内側から
該アークを横切る方向にガスを吹付けることができ、ア
ークの回転に伴う冷却効果と、ガスの吹付けによる吹き
消し効果との双方により消弧することができる。

特に本発明においては、可動主接触子の内側に、該可動
主接触子の摺り割を内側から覆うバルブ部材を設けて、
アーク発生時に該バルブ部材を固定主接触子の先端に接
触させた状態に保つことにより昇圧室を閉鎖し、アーク
が発生した後に該バルブ部材を固定主接触子から離して
昇圧室を開放するようにしたので、アーク発生時に昇圧
室内の圧力を十分に高くして、アークに対するガスの吹
き消し効果を高めることができる。従ってパッファシリ
ンダを用いる場合のように構造を複雑にすることなく、
小電流域から大電流域までの全域に亘って遮断性能の向
上を図ることができる利点がある。

また本発明によれば、アーク駆動コイルをモールドする
樹脂が第１の昇圧室の壁部の一部を兼ねるようにしたの
で、固定接触子側の構造の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の投入状態を示す断面図、第
２図は同実施例の遮断器が遮断する過程を示す断面図で
ある。 １……容器、２……固定主接触子、３……固定アーク接
触子、４……可動主接触子、５……可動アーク接触子、
６……アーク駆動コイル、10A……第１の昇圧室、10B…
…第２の昇圧室、13……モールド樹脂、21……バルブ部
材、22……バネ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状に形成された固定主接触子と、前記
   固定主接触子の内側に配置された円筒状の固定アーク接
   触子と、円筒体の周壁部に軸線方向の延びる多数の摺り
   割を設けることにより周方向に並ぶ多数の接触子片を形
   成した構造を有して前記固定主接触子の先端部外周に接
   離するように設けられた可動主接触子と、前記可動主接
   触子の内側に配置されて前記固定アーク接触子に接離す
   る可動アーク接触子と、前記固定主接触子と固定アーク
   接触子との間に配置されたアーク駆動コイルとを備え、
   前記可動アーク接触子が固定アーク接触子から開離する
   より前に前記可動主接触子が前記固定主接触子から開離
   するように設けられ、前記アーク駆動コイルは前記固定
   アーク接触子及び可動アーク接触子を通して流れる電流
   により励磁されて両アーク接触子間に発生するアークを
   回転駆動するための磁束を発生するように設けられてい
   るガス遮断器において、 前記固定アーク接触子及びアーク駆動コイルは固定主接
   触子の軸線方向寸法よりも小さい軸線方向寸法を有する
   ように形成されていて、前記固定主接触子の先端部側に
   寄った位置に配置され、 前記アーク駆動コイルは、該駆動コイルの支持部材とと
   もに前記固定主接触子と固定アーク接触子との間の隙間
   を埋めるように設けられていて、前記固定主接触子の内
   側に第１の昇圧室が形成され、 前記可動主接触子の内側には絶縁材料から成る筒状のバ
   ルブ部材が摺動自在に嵌合されて該バルブ部材がバネに
   より固定主接触子側に付勢され、 前記バルブ部材は、前記可動アーク接触子が投入時に固
   定アーク接触子に所定の距離まで接近した時に前記固定
   主接触子の先端に接触するように設けられていて、開路
   時に可動アーク接触子が固定アーク接触子から所定の距
   離離れた状態になるまでの間前記バネの付勢力により固
   定主接触子の先端に接触した状態を保持するようにその
   移動範囲が規制され、 前記バルブ部材は、前記可動主接触子の多数の摺り割を
   内側から覆うのに十分な軸線方向寸法を有していて該可
   動主接触子の内側に第２の昇圧室が形成されていること
   を特徴とするガス遮断器。