JPH0982187A

JPH0982187A - 自力消弧形ガス遮断器

Info

Publication number: JPH0982187A
Application number: JP23540195A
Authority: JP
Inventors: Norimitsu Kato; 紀光加藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】自力形消弧室の圧縮室に高温のガス等が侵入し
ても、遮断性能に悪影響を及ぼさないようにした自力消
弧形ガス遮断器を提供すること。【解決手段】一対の主接触子と、この一対の主接触子よ
りも遅れて解離する一対のアーク接触子と、この一対の
アーク接触子のどちらか一方に開口部を接続された消弧
ガスを収容するアルミニウム製の圧縮室と、前記アーク
接触子の周囲に取り付けられたノズルと、前記圧縮室内
面に取り付けられた耐熱性絶縁物とを備えた自力消弧形
ガス遮断器であって、前記圧縮室が前記主接触子の一方
の接触子を兼ねているので、アルミニウム蒸気が高温ガ
ス中に混入することを防止することができ、遮断に不利
な影響を与えることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自力消弧形ガス遮断
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ガス遮断器の主流となっているパ
ッファー形ガス遮断器は、パッファー室を構成するシリ
ンダを遮断側に駆動して、パッファー室内部のＳＦ6 ガ
スをノズルから急速に吹き付けることによって電流遮断
を行っている。このパッファー形ガス遮断器はすぐれた
遮断性能を持っているが、粘性の大きなＳＦ6 ガスの圧
縮・吹付けを行うため大出力で高速の駆動装置を必要と
する。また、この駆動装置の大出力に耐えるため、各部
の構造物が大型化する傾向にある。

【０００３】この対策として自力消弧形ガス遮断器が提
案されている。この自力消弧形ガス遮断器は図５に示す
ように、可動側にパッファー室がなく、固定側アーク接
触子２の付近に圧縮室３を設けており、固定側アーク接
触子２は可動側のアーク接触子５と接離可能な構成とな
っている。固定側アーク接触子２の周囲にはノズル１が
取り付けてあり、圧縮室３から吹き出したＳＦ6 ガスを
案内してアークに有効に吹き付けるようにしてある。可
動側にはアーク接触子５に主接触子６が取り付けてあ
り、これらを一括して操作ロッド８によって入・切操作
できるようになっている。入状態では可動側主接触子６
は、固定側の主接触子を兼ねる圧縮室３の外面に接する
ようになっている。固定側と可動側は、極間支持絶縁物
１３によって固定され、一つの消弧室を形成している。

【０００４】電流遮断時には可動側アーク接触子５と固
定側アーク接触子２との間に発生したアーク１１の熱ガ
ス１２によって圧縮室３内部の圧力が上昇する。電流零
点に近づくにつれてアークの径が細くなり、ノズル１の
閉塞がなくなり、圧縮室３の高圧ガスをノズル１を通し
てアークに吹き付けることによって電流を遮断する。な
お、９は固定側の口出し導体、１０は可動側の口出し導
体、１７はアルミニウムの金属蒸気である。

【０００５】この方式では駆動装置は可動電極を開極さ
せるだけの出力だけでよく、消弧室の構成も大幅に簡略
化できる。また、自力消弧形ガス遮断器は一般にアーク
エネルギの大きい定格遮断電流での遮断性能に優れてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遮断電
流が８０ｋＡ〜１００ｋＡのような一層の大電流となる
と、圧縮室内に流入する熱ガスが更に高温化し、場合に
よってはアークそのものが、圧縮室内部まで侵入する可
能性がある。圧縮室は通常閉路時の負荷電流の通電経路
を兼ねていることが多く、導電性の良いアルミニウムで
形成されている。アルミニウムは融点が低く高温のアー
クにさらされると、金属蒸気をアーク中に容易に供給し
てしまう。アークの中にアルミニウムの金属蒸気が混入
すると、重い粒子が加わることになり、高温ガスの熱交
換の効率が悪くなって、ガス吹き付けによるアークの冷
却が有効に作用しなくなる。

【０００７】また、アルミニウムはイオン化エネルギが
低いことから容易にイオン化し、イオン粒子と共に電子
を供給する。イオン及び電子が大量に供給されるとアー
クを構成する高温ガス（プラズマ）の電子密度及び電気
伝導度が上昇し、これもアーク遮断に対して不利に作用
する。圧縮室の容積を大きくすれば、高温ガスの過度の
温度上昇を防ぐことができるが、低い電流レベル、例え
ば数千アンペア程度の負荷電流等の遮断時に十分な吹き
付け力を得ることができなくなってしまう。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は自力形消弧室の圧縮室に過度に高温のガ
ス又はアークが侵入しても、遮断性能に悪影響を及ぼす
ようなアルミニウム金属蒸気が高温ガス中に混入しない
ようにした自力消弧形ガス遮断器を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の自力消弧形ガス遮断器は、一対
の主接触子と、この一対の主接触子よりも遅れて解離す
る一対のアーク接触子と、この一対のアーク接触子のど
ちらか一方に開口部を接続された消弧ガスを収容するア
ルミニウム製の圧縮室と、前記アーク接触子の周囲に取
り付けられたノズルと、前記圧縮室内面に取り付けられ
た耐熱性絶縁物とを備え、前記圧縮室が前記主接触子の
一方の接触子を兼ねていることを特徴とする。

【００１０】本発明の請求項２は、請求項１記載の自力
消弧形ガス遮断器において、融点及びイオン化エネルギ
がアルミニウムよりも高い材質で構成されたカバーを圧
縮室内面に取り付けたことを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項３は、一対の主接触子と、
この一対の主接触子よりも遅れて解離する一対のアーク
接触子と、この一対のアーク接触子の周囲に取り付けら
れたノズルと、前記主接触子とは独立した融点及びイオ
ン化エネルギがアルミニウムよりも高い材質で構成され
た消弧ガスを収容する圧縮室の開口部をアーク接触子に
接続し、かつ主接触子と圧縮室との間に絶縁層を設けた
ことを特徴とする。

【００１２】本発明の請求項４は、請求項１記載の自力
消弧形ガス遮断器において、補助パッファー室を前記圧
縮室に接続して設け、圧縮圧の圧力が上昇すると閉じる
第１のチェック弁をパッファー室と圧縮室の間に設け、
第１のチェック弁が閉じるのと連動して開くように調整
された第２のチェック弁をパッファー室と消弧室外部と
の間に設けたことを特徴とする。

【００１３】本発明の請求項５は、請求項２又は請求項
３記載の自力消弧形ガス遮断器において、融点及びイオ
ン化エネルギがアルミニウムよりも高い材料は鉄又は鋼
であることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
ついて説明する。図１は本発明の第１実施例（請求項
１、請求項２及び請求項５対応）である自力消弧形ガス
遮断器の閉路状態の構成図であり、図２開極途中の状態
を示す図である。

【００１５】図１及び図２に示すように、固定側にアル
ミニウム製の圧縮室３を設け、内面にテフロン製の耐熱
性絶縁物４を取り付けてある。圧縮室３の出口には固定
側アーク接触子２が取り付けてあり、可動側のアーク接
触子５と接離可能な構成となっている。固定側アーク接
触子２の周囲にはノズル１が取り付けてあり、圧縮室３
から吹き出したＳＦ6 ガスを案内してアークに有効に吹
き付けるように構成されている。可動側にはアーク接触
子５に主接触子６が取り付けてあり、これらを一括して
操作ロッド８によって入・切操作できるように構成され
ている。入状態では可動側主接触子６は、固定側の主接
触子を兼ねる圧縮室３の外面に接するようになってい
る。固定側と可動側は、極間支持絶縁物１３によって固
定され、一つの消弧室を形成している。

【００１６】次に、本実施例の作用について説明する。
図１の閉路状態では、電流は、口出し導体９−固定側主
接触子（圧縮室）３−可動側主接触子６−可動支え７−
口出し導体１０の順に流れている。開閉操作機構（図示
せず）によって操作ロッド８が開路側へ動き出すと、ま
ず主接触子３，６が離れて、アーク接触子２，５へ電流
を転流する。更に操作ロッド８が開路側に移動すると、
図２に示すように可動側アーク接触子５と固定側アーク
接触子２が離れて、この間にアーク１１が発生する。電
流の波高値付近ではアーク１１の径は、ノズル１内径を
閉塞するくらい太く、アークエネルギで熱せられたガス
は、圧縮室３内に貯えられ、その圧力及び温度を増して
ゆく。この時圧縮室３内面にはテフロン製のカバー４が
取り付けられているので、圧縮室３のアルミニウムが高
温ガスによって金属蒸気となって噴出することを防止し
ている。従って、電流のエネルギが圧力上昇に有効に使
われ、かつ金属蒸気による悪影響を受けることがない。

【００１７】交流電流が電流零点に近づいてゆくにつれ
て、アークの径が少しずつ細くなり、ノズルの閉塞が開
いてゆく。すると、圧縮室３内の高圧ガスがノズル１に
ガイドされてアークに強力に吹き付け、電流零点でアー
ク電流を消弧する。

【００１８】圧縮室３内面に取り付けた耐熱性絶縁物、
例えばテフロン４によって８０ｋＡ〜１００ｋＡのよう
な大電流遮断時でもアルミニウムの金属蒸気が高温ガス
中に混入することを防止することができる。従って、圧
縮室の体積を大きくして、負荷電流及び小電流の遮断性
を低下させることなく、８０ｋＡ〜１００ｋＡといった
大電流のエネルギを圧縮室のガス圧上昇に有効に利用で
き、大電流の遮断が可能となる。

【００１９】また、テフロン製の絶縁物が高温ガスによ
って分解し蒸気となったとしても、テフロンを構成する
原子は炭素原子Ｃとフッ素Ｆであり、特に問題とはなら
ない。ＦはＳＦ6 ガスを構成する原子であり、混入して
も遮断性能を低下させない。反ってＦ原子は電子を付着
してＦ^-イオンとなって電子密度を低下させるので、Ｆ
原子が増えることは遮断には有利に作用する。Ｃ原子
は、アルミニウムに比べてイオン化エネルギが高くイオ
ン化しにくいのでアルミニウム蒸気の混入ほど問題とは
ならない。

【００２０】また、金属蒸気の混入によるアルミニウム
イオン及び電子の増加，熱交換効率の低下といった電流
遮断に不利に作用する要因を排除することが可能とな
り、大電流のエネルギを圧縮室３の圧力上昇に有効に使
用することができる。

【００２１】なお、本実施例では圧縮室内の高温ガスに
アルミニウム蒸気が混入することを防止するために、テ
フロン等の耐熱性の絶縁物を用いているが、この絶縁物
の代りに、イオン化エネルギが高く、イオン化しにくい
材料で作られたカバーを圧縮室内面に取り付けた場合で
も、本実施例と同様の効果を得ることができる。工業的
に最も実施容易な材料として鉄があげられる。

【００２２】図３は本発明の第２実施例（請求項３及び
請求項５対応）である自力消弧形ガス遮断器（開極途中
の状態）の構成図である。同図において、本実施例が図
１の実施例と異なる点は、固定側の主接触子と圧縮室を
全く別の部品で構成し、圧縮室１５そのものを鉄のよう
なイオン化しにくい材料で製作する。通電用の主接触子
１４はアルミニウム等の導電性のよい材料で作られ、圧
縮室１５との間には薄い絶縁物１６を挟み込んだ構成と
した点のみである。その他の構成は同一であるので、同
一部分には同一符号を付して重複説明は省略する。

【００２３】本実施例によると、通電用の主接触子１４
と圧縮室１５との間には薄い絶縁物１６を挟み込んであ
るので、鉄製圧縮室１５に負荷電流が流れて異常高温と
なることが避けられる。その他の効果は図１と同様であ
る。

【００２４】図４は本発明の第３実施例（請求項４対
応）である自力消弧形ガス遮断器（開極途中の状態）の
構成図である。同図に示すように、本実施例では、小電
流遮断時にも、アークエネルギによる圧縮室の圧力上昇
を十分に得られるように、補助パッファー室２６と圧縮
室２４の両方を可動側に設けた構成としている。操作ロ
ッド２９の先端部には可動側アーク接触子２３を設けて
おり、その外側にはノズル２１を取付けた可動側主接触
子２２が配置され、この可動側主接触子２２の内側に耐
熱性絶縁物２５を張り付けて圧縮室２４を形成してい
る。この圧縮室２４の後方には第１チェック弁２７を介
して補助パッファー室２６を設けている。２８は第２チ
ェック弁、３０は固定側主接触子、３１は固定側アーク
接触子である。

【００２５】次に、本実施例の作用について説明する。
小電流遮断の場合は、パッファー室２６から送り出され
たガスは圧縮室２４を経由して、その先に設けられたノ
ズル２１を通ってアーク接触子３１間に吹き付けられ電
流遮断を行う。また、大電流遮断の場合は、アーク３２
による熱ガス３３によって圧縮室２４内の圧力が上昇す
ると、第１チェック弁２７が閉じて、パッファー室２６
からのガス流入を止めると同時に第２チェック弁２８が
開いてパッファー室２６の圧力を開放する。その後の動
作は補助パッファー室２６がない場合と同様であるが、
この場合も、圧縮室２４の内面に耐熱性の絶縁物２５を
取り付けているので、アルミニウム蒸気が高温ガス中に
混入することを防止することができ、遮断に不利な影響
を与えることがない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
乃至請求項５によると、自力形消弧室の圧縮室内面にテ
フロン等の耐熱性絶縁物を取り付ける等の構造を採用す
ることで、アルミニウム蒸気が高温ガス中に混入するこ
とを防止することが可能となる。

【００２７】また、本発明の請求項２、請求項３及び請
求項５によれば、従来のような電流遮断に不利に作用す
るアルミニウム蒸気の混入を抑えることができ、アーク
電流のエネルギを有効に圧縮室の圧力上昇に使用するこ
とができ、遮断性能の向上に寄与することができる。こ
のように、本発明によると、自力消弧形ガス遮断器の小
電流及び負荷電流の遮断性能を低下させることなく、大
電流遮断性能を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である自力消弧形ガス遮断
器（閉路状態）の構成図。

【図２】図１の自力消弧形ガス遮断器の開極途中の状態
を示す図。

【図３】本発明の第２実施例である自力消弧形ガス遮断
器（開極途中の状態）の構成図。

【図４】本発明の第３実施例である自力消弧形ガス遮断
器（開極途中の状態）の構成図。

【図５】従来の自力消弧形ガス遮断器の構成図。

【符号の説明】

１，２１…ノズル、２…固定側アーク接触子、３…圧縮
室兼固定側主接触子、４，２５…耐熱性絶縁物、５…可
動側アーク接触子、６，２２…可動側主接触子、７…可
動支え、８，２９…操作ロッド、９，１０…口出し導
体、１１，３２…アーク、１２，３３…熱ガス、１３…
極間支持絶縁物、１４，３０…固定側主接触子、１５…
鉄製圧縮室、１６…絶縁物、１７…アルミニウム蒸気の
噴出、２３…可動側アーク接触子、２４…圧縮室、２６
…補助パッファー室、２７…第１チェック弁、２８…第
２チェック弁、３１…固定側アーク接触子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の主接触子と、この一対の主接触子
よりも遅れて解離する一対のアーク接触子と、この一対
のアーク接触子のどちらか一方に開口部を接続された消
弧ガスを収容するアルミニウム製の圧縮室と、前記アー
ク接触子の周囲に取り付けられたノズルと、前記圧縮室
内面に取り付けられた耐熱性絶縁物とを備え、前記圧縮
室が前記主接触子の一方の接触子を兼ねていることを特
徴とする自力消弧形ガス遮断器。
【請求項２】請求項１記載の自力消弧形ガス遮断器に
おいて、融点及びイオン化エネルギがアルミニウムより
も高い材質で構成されたカバーを圧縮室内面に取り付け
たことを特徴とする自力消弧形ガス遮断器。
【請求項３】一対の主接触子と、この一対の主接触子
よりも遅れて解離する一対のアーク接触子と、この一対
のアーク接触子の周囲に取り付けられたノズルと、前記
主接触子とは独立した融点及びイオン化エネルギがアル
ミニウムよりも高い材質で構成された消弧ガスを収容す
る圧縮室の開口部をアーク接触子に接続し、かつ主接触
子と圧縮室との間に絶縁層を設けたことを特徴とする自
力消弧形ガス遮断器。
【請求項４】請求項１記載の自力消弧形ガス遮断器に
おいて、補助パッファー室を前記圧縮室に接続して設
け、圧縮圧の圧力が上昇すると閉じる第１のチェック弁
をパッファー室と圧縮室の間に設け、第１のチェック弁
が閉じるのと連動して開くように調整された第２のチェ
ック弁をパッファー室と消弧室外部との間に設けたこと
を特徴とする自力消弧形ガス遮断器。
【請求項５】請求項２又は請求項３記載の自力消弧形
ガス遮断器において、融点及びイオン化エネルギがアル
ミニウムよりも高い材料は鉄又は鋼であることを特徴と
する自力消弧形ガス遮断器。