JPS5933927B2 - パツフア型ガスしや断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は消弧用ガスを引外し動作中にピストンおよびシ
リンダー装置によって圧縮するバッファ形ガスしゃ断器
に係り、特に可動接触子に設けられる絶縁ノズルを改良
してしゃ断時間の短縮化を計ったバッファ形ガスしゃ断
器に関するものである。

近年の系統における高電圧大容量化にともない、しゃ断
器がしゃ断すべき短絡電流は急激に増大し、かつ１点あ
たりの電圧もますます増大の傾向にある。

また、系統の安定度からしゃ断時間の短いしゃ断器が要
求されており特に超高圧以上の系統ではしゃ断時間２サ
イクルが普通となっている。

一般にガスしゃ断器では、しゃ断動作中に発生したアー
クに対してできるだけ高い圧力および密度の消弧用ガス
を吹付け、このガスがアークの部分を通過した後は、で
きるだけ速やかにアークにさらされたガスを、消弧する
空間から排気することがしゃ断性能をあげる上で重要な
ことである。

しかしながら２電圧力形ガスしゃ断器が開極と同時に強
いガス吹付力を得られる結果、わづかなストロークでし
ゃ断可能になるのに対し、バッファ形ガスしゃ断器はし
ゃ断動作時に、自身のシリンダーとピストンによりガス
を圧縮し、この圧縮ガスをアークに吹付けて消弧するも
のであるため、可動接触子部がしゃ断動作を開始してか
らしゃ断可能な位置にくるまでのストロークは２重圧力
式ガスしゃ断器と比較して、通常数倍以上必要となる。

例えば６０Ｈｚ系において定格しゃ断時間２サイクル（
３３，３ｍｓ ）のバッファ形ガスしゃ断器についてみ
ると、しゃ断器自身に必要なしゃ断可能時間幅は０．５
サイクルのため、電気的な開極指令が与えられてからし
ゃ断可能となり始めるまでの時間は、１．５サイクル以
内でなくてはならない。

この１．５サイクルの時間は、開極指令を与えてから、
アーク接触子が離れるまでの開極時間と開極後しゃ断可
能となり始める最短アーク時間の和であるが、バッファ
形ガスしゃ断器では前述のようにストロークが長くなる
ため、前記開極時間を１サイクル（約１７ｒｎＳ ）
を前記最短アーク時間を０．５サイクル（約８．３ｍ５
）以内にすることが非常に難しく、わずか２〜３ｍＳの
時間を短縮するためにも、強力な操作機構により、開極
速度を上げて、電気的な開極指令を与えてからしゃ断可
能となり始めるまでの時間を全体的に短かくするという
方法に頼らざるを得なかった。

第１図は従来のバッファ形ガスしゃ断器の断面を示す例
である。

上半分は投入状態を、下半分はしゃ断状態を示す。

１は固定接触子、２は絶縁ノズル、３は可動接触子、４
は可動シリンダー、５は固定ピストンである。

第２図に、第１図における絶縁ノズルの夫々異なる従来
使用されてきた形状を示す。

しゃ断動作時におけるガスの流れはいずれも矢印で示す
ように右方から左方へと移動する。

この場合ガスの流れは絶縁ノズル２のスロート７部を通
過した後。

第２図ａｄｅのようにスロート部から絶縁ノズルの下流
側の先端までを長く延ばした場合と、第２図すやＣのよ
うにスロート部より下流に絶縁ノズルが無いかあるいは
あったとしても短かいものとではその作用が異なってい
た。

即ちこれを第３図に従って説明する。

第３図ａは第２図ａの構造をもった従来の絶縁ノズル第
３図すに第２図すの構造をもった絶縁ノズルのしゃ所動
作中の作用例をそれぞれ示す。

バッファ形ガスしゃ断器がしゃ断動作を行ない図示して
ない右方のシリンダーよりアーク６に消弧性ガスを吹付
ける場合、第３図ａにおいては、絶縁ノズル２のスロー
ト７部と絶縁ノズル２の下流側先端の間が直線状となっ
ているので、固定接触子１の先端とスロート部７の間の
断面積を必要以上に大きくせず、圧力や密度の低下を押
えることができるかわりにしゃ断動作時にスロート７部
が固定接触子１の先端を通過した直後においては固定接
触子１の先端からすぐ後の下流部の断面積を大きくする
ことができないため、ガスの排気効果が悪くしゃ断でき
ない場合があった。

すなわち絶縁ノズル２のスロート７の断面積は、流体力
学的に下流側におけるほぼ全体のガス流を決定する意味
を持っているがしゃ断動作時に上記スロート７が固定接
触子先端部を通り過ぎた直後は、固定接触子側の流路断
面積の最もせまい部分は、上記スロート７ではなく、固
定接触子１の先端部吉絶縁ノズル２内壁との隙間部分と
なるため。

充分なガスの吹付は、上記スロートの断面積より上記隙
間部分の断面積が大となるまで待たねばならず、さらに
実質的にガスの流れがスムーズに行なわれるためには、
上記隙間部分の断面積が、上記スロート断面積の２倍程
度は必要なことから、しゃ断可能な最短アーク時間が長
くなり、前述のような０．５サイクル以下にすることは
できず、その結果、しゃ断時間を短かくすることができ
ないという欠点があった。

この場合第２図ｄのように。ノズル下流側先端部にガス
の流路断面積が一定となる部分があったとしてもその作
用においては上記説明と同様の欠点があることは明白で
ある。

また、第２図ｅのようにノズル内面をノズル下流側先端
部とスロート部先端とを結ぶ接線で形成される面よりも
中心から見て外側に凸にして下流側断面積を第２図ａや
ｄよりも増大したとしても、その内面形状が非常に滑ら
かな連続曲線となっていルタめ、スロート部直後の下流
側断面積はそれほど大きくとることができず前述と同様
の欠点があった。

一方策３図すにおいては、絶縁ノズル２のスロート部７
より下流側において自由空間となり断面積が急激に増加
するため、ガスの排気効果は第３図ａに比し良いものの
、絶縁ノズル２のスロート部７と固定接触子１間に存在
するアークに対して吹付けられるガスの圧力や密度が低
下しそれがためにしゃ断性能を上げることができないと
いう欠点があった。

またスロート２より下流側にまでノズルが形成されてい
てもスロート部から下流側先端部までの長さがスロート
の直径より短かいものでは、前述と同様に下流側のガス
流における圧力や密度の低下を充分に防ぐことができず
、実質的にスロート部より下流側の絶縁ノズルが無いも
のと同じであった。

本発明の目的は絶縁ノズルのスロート部を境として、ガ
スの上流側および下流側ともに絶縁物で作られた絶縁ノ
ズルの主として下流側内面を改良してアークのついてい
る空間には高い圧力および密度の消弧性ガスを吹き付け
、又アークの部分を通りすぎたガスに対しては速やかな
排気を行なうことを可能にしてしゃ断性能の向上並びに
しゃ断時間の短絡を計るようにしたバッファ形ガスしゃ
断器を提供することにある。

本発明の絶縁ノズル原理を第４図に示す。

しゃ断時におけるガスの流れは右方から左方となる。

絶縁ノズル２はガス流路中間部にスロート部７を突き出
させ、この絶縁ノズル２の前記スロート部７を境として
しゃ断時のガス下流側となる内面に、スロート部直後に
おいては、中心軸とほぼ直角となる形状部２ａを設け、
該形状部２ａより下流側内壁部においては、下流側に向
って断面積が拡大していくほぼ直線となる形状部２ｂを
設け、かつこれら直角形状部と直線形状部とを曲線によ
り連続させた形状部２ｃを設ける。

またノズル２のスロート部７から下流側先端部までの長
さは、少なくともスロート部７の直径よりも長くするよ
うな構造とする。

ここでスロート部の直径とは、突出するスロートの最内
径部における中心点を通る直線距離を意味する。

またスロート部から下流側先端部までの長さは、前記ス
ロート部直径の中心点から、絶縁ノズル先端部に位置す
る部分までのびる距離をいう。

本発明の絶縁ノズルを用いたバッファ形ガスしゃ断器の
しゃ所動作中における作用を第５図に示す。

２０がガス下流側であり２１が上流側を示す。本発明の
絶縁ノズル２を用いたバッファ形ガスしゃ断器がしゃ断
動作を行ない第７図に示すように。

シリンダー４の移動よりシリンダー４内の消弧性ガスを
ピストン５で圧縮しアーク６に消弧性ガスを吹付ける場
合、第５図のスロート部７より下流に存在する絶縁ノズ
ル２がその圧力および密度の急激な低下を押え、かつ絶
縁ノズルスロート部直後に中心軸と直角方向に広がる形
状部２ａが存在するため、しゃ断動作時に絶縁ノズルス
ロート７部が固定接触子１の先端部を通過した直後にお
いて、該スロート部直後のガスの下流側の断面積を充分
に大きくすることができる。

このため、アーク６にさらされたカスを速やかに排気す
ることが可能となるため、しゃ断時間を短かくすること
ができ、しゃ断性能の優れたバッファ形ガスしゃ断器を
提供することができる。

この効果を詳しく説明するため、固定接触子側のガス流
における最小排気断面積の変化を、従来例である第３図
ａと１本発明の実施例である第５図について比較したも
のを第８図に示す。

横軸は、固定接触子１の外周部と絶縁ノズル２のスロー
ト７の内壁との隙間が、しゃ断動作の際に増大し始める
位置を零としてそれ以後のストロークを示したものであ
る。

一方縦軸は、絶縁ノズル２のスロート７より下流側にお
ける固定接触子先端部からみた最少排気断面積である。

従来例と本発明実施例を比較するため、絶縁ノズル２の
スロート７と固定接触子１の断面積比が同一になるよう
にした。

ストロークの単位は、絶縁ノズル２のスロート径を１．
０とし、最少排気断面積の単位は、前記絶縁ノズル２の
スロート７の断面積を１．０とした。

Ａは従来例、Ｂは本発明の実施例である。

第８図から明らかなように、従来例Ａは、絶縁ノズル２
のスロート部７と同一の断面積になるのに０．７３，２
倍になるのに１．２のストロークを要しているのに対し
て、本発明Ｂは各々、０．３と０．５５Ｌか要していな
い。

例えば絶縁ノズルスロートの直径を３５ｍｍと仮定し、
しゃ断器の開極速度を８ｍ／ｓとすると、本発明による
Ｂによれば、最少排気断面積が絶縁ノズル２のスロート
断面積の２倍になるのが従来例Ａより２．８ｍＳも早い
。

本発明の実施例並びに従来例の第３図ａのノズルを組み
こんで第７図の構成としたしゃ断器のしゃ断性能の検証
を行なった１６回の端子短絡故障しゃ断試験結果の例を
第９図に示す。

ここで○はしゃ断成功を、また×はしゃ断失敗を示して
いる。

従来例Ａでは、開極後のしゃ断可能となる最短アーク時
間が０．７サイクルであるのに対し、本発明Ｂでは、０
．４サイクルまで短縮できることが判明し１本発明の優
れていることが立証できた。

すなわち前述の２サイクルしゃ断器にとって必要なしゃ
断可能となる最短アーク時間０．５サイクル以内という
条件を満たしている。

第６図に本発明を応用した絶縁ノズルの形状例を示す。

ａは本発明の基本形、ｂはしゃ断時におけるスロート直
後の下流部において、中心軸とほぼ直角をなす形状部の
直角部分の長さを最少にした例、Ｃはａの形状に、スロ
ート部より上流側の内壁のうちスロート直前の上流側の
面を中心軸とほぼ直角にしたものに代えた例を示す。

第７図は前述したように本発明の絶縁ノズルを組込んだ
バッファ形ガスしゃ断器の実施例を示す。

この図で上半分は投入状態、下半分はしゃ断状態である
。

以上説明したように本発明によれば、絶縁ノズル形状を
特に絶縁ノズル中間部内面に突出するスロート部のガス
下流側の内面に中心軸とほぼ直角となる形状部を設け、
るとともに、前記絶縁ノズルのスロート部から下流側先
端部までの長さを、少なくとも前記スロート部の直径よ
りも長くしたことによって、アークにさらされたガスを
速やかに排気でき、かつガスの急激な圧力低下を起さな
いためしゃ断性能が優れ、かつしゃ断時間の短かいバッ
ファ形ガスしゃ断器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバッファ形ガスしゃ断器を示す説明図、
第２図ａｂｃｄ及びｅは夫々従来の絶縁ノズル形状の異
なる実施例を示す断面図、第３図は従来の絶縁ノズルの
作用を説明する図、第４図は本発明の詳細な説明する絶
縁ノズルの断面図、第５図は本発明の詳細な説明する図
、第６図ａｂＣは本発明の夫々異なる絶縁ノズル形状を
示す断面図、第７図は本発明の実施例を示す説明図、第
８図及び第９図は本発明の効果を従来構造と比較して示
す説明図である。 １・・・・・・固定接触子、２・・・・・・絶縁ノズル
、計・・・・・可動接触子、４・・・・・・可動シリン
ダー、５・・・・・・固定ピストン、６・・・・・・ア
ーク、７・・・・・・スロート部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動接触子のしゃ断動作により可動シリンダー内の
   消弧性ガスを圧縮してこのガスを固定接触子との間に生
   ずるアークに絶縁ノズルにより案内して吹付けるように
   し、前記絶縁ノズルのガス流路中間部にスロート部を突
   出するとともにこのスロート部からガス下流側先端部ま
   での長さを、スロート部の直径よりも長くして設けて成
   り、この絶縁ノズルの前記スロート部を境としてしゃ断
   時のガス下流側となる内面は、スロート部直後において
   は中心軸とほぼ直角となる形状部を設け、この形状部よ
   り下流側内壁部においては、下流側に向ってガス流路断
   面積が拡大していくほぼ直線の形状部を設け、これら直
   角形状部と直線形状部とを曲線により連続させた形状部
   を設けたバッファ形ガスしゃ断器。 ２ スロート部のしゃ断時における上流側直前部が中心
   軸と直角の形状部を持っている絶縁ノズル構成の特許請
   求の範囲第１項記載のバッファ形ガスしゃ断器。