JPS6293823A - ガス遮断器の絶縁ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、遮断器の固定接触子と可動接触子との間に
形成された開離間隙に圧縮ガスを導くとともＫこの圧縮
ガスを噴出する開口を備えて前記開離間隙に生じたアー
クの消弧に寄与する、絶縁材料からなる絶縁ノズルの耐
アーク性を材質の面から向上させる方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

まず、この種絶縁ノズルを備えたガス遮断器として、消
弧性ガメＦ６ガズを用いたバッファ影身ス遮断器におけ
る絶縁ノズルの損傷につき説明する。

第３図は、このような絶縁ノズルを倫えたバッファ形ガ
ス遮断器の構造例を示すものであって、遮断時に、図示
されない駆動装置により、絶縁棒１６と通電筒１４とを
介して矢印方向に駆動されるバッファシリンダ１１に一
体的に取り付けられたチューリップ形可動接触子６を同
心に包囲するとともに、この可動接触子と同軸に配され
た棒状の固定接触子５が出入りする開ロアａを備えた絶
縁ノズル７は、押えリング８を用いてバッファシリンダ
１１に取り付けられ、図は遮断器の閉路状態を示してい
るが、この状態において、密閉金属容器１に突設された
一方のブッシング２の端子２ａから流入した電流は、ブ
ッシング導体２ｂ、固定台座４．固定接触子５．可動接
触子６１通電筒１４、集電子１５．ブッシング導体３ｂ
を経て他方のブッシング３の端子３ａから流出する。

バッファシリンダ１１が図の右方へ駆動されると、バッ
ファ室１３内で圧縮でれたガスが、可動接触子６と絶縁
ノズル７との間に形成されたリング状の間隙を軸方向に
通過し、固定接触子５と可動接触子６との間に形成され
た開離間隙に導かれる。開離行程がすすみ、第４図の下
半分に示すような位置に到達すると、圧縮ガスは開ロア
ａを通過して矢印Ｐのように噴出し、このときの圧縮ガ
スの断熱膨張効果によりアークの外周側が強力に冷却さ
れはじめ、一方、アークはみずからを細くして冷却表面
積を小さくして熱を奪われまいとし、この結果アーク中
の電流密度が増して弧心の温度が著しく高くなる。この
ようにして弧心の温度が上昇したアークを取り囲む絶縁
ノズルの開口近傍は、弧心から強い輻射エネルギを受け
る。輻射エネルギを構成する放射線の波長は、赤外領域
の熱線から可視領域の光線を経て遠紫外領域まで広く分
布しているから、絶縁ノズルの材料がふっ素樹脂単体の
場合には、放射線の波長により、ノズル表面から内部へ
敷部ないし十数間の深さに侵入し、この深さにある樹脂
を熱分解し、あるいは炭化し、ちるいはガス化する。一
方、絶縁ノズルはふっ素樹脂粉末を圧縮、成形し、これ
を加熱、焼成して作られるため、絶縁ノズル中には空気
が含有されてお９、この空気が前記の熱分解、炭化ある
いはガス化につづいて膨張し、これによりノズル表面に
クラックが発生し、あるいはノズル表面の一部が剥離、
脱落するに至る。このように、内部が炭化したり、表面
の剥離がおこると、絶縁ノズルの絶縁耐力が低下し、あ
るいはノズル表面のガス流に乱れを生じ、遮断器の遮断
性能が低下する。

このような、ふっ素樹脂単体で構成された絶縁ノズルの
欠点を除去するため、たとえば、特公昭５３−２８６３
９号に開示されているように、無機充填材たとえばブロ
ンズ、銅、鉄、鉛などの金属、酸化けい素、酸化チタン
、酸化アルミなどの金属酸化物、グラスファイバー、螢
石、クレー、タルクなど、それぞれの粒径が３〜２０μ
ｍのものを、充填量が容積比で１０〜８０％と多量混入
されたふっ素樹脂で構成した絶縁ノズルが知られている
。

すなわち、輻射エネルギによって容易に熱分解や炭化、
ガス化などがおこらず、放射線が透過しにくい物質を多
カニに混入することにより、ノズル内部へ侵入しようと
する放射線を遮蔽し、ノズルの内部耐アーク性を向上さ
せようとするものである。

しかし、本願発明の発明者らの実験によると、上記の金
属、または金属酸化物を多量混入してなるふっ素樹脂絶
縁物をノズル材として用いた場合は、耐電圧性能の低下
や機械的強度の低下がはげし２く、Ｍ　ＥＴ　器に用い
られる絶縁ノズルの材料としては十分な性能金示さない
という結果が得られた。これは、金属や金属酸化物を多
量に混入しているため、混入された金属や金属酸化物と
ふっ素樹脂との密着性が悪く、機械的強度の低下や耐電
圧性能の低下を招くことによるものである。

〔発明の目的〕

本発明は、前記金属や金属酸化物々どのように多量に混
入しなくても、タラツクや剥離による消耗が少なく、か
つ、機械的強度や耐電圧性能の低下も少ない充填物が混
入されたふっ素樹脂製の絶縁ノズルを提供することを目
的とする。

〔発明の要点〕

この発明は、遮断器の固定接触子と可動接触子との間に
形成された開離間隙に圧縮ガス？導くとともにこの圧縮
ガスを噴出する開口を備えて前記開離間隙に生じたアー
クの消弧に寄与する、絶縁材料からなる絶縁ノズルにお
いて、該絶縁ノズルを窒化ほう素微粒子が混入されて耐
アーク性が増大せしめられたふっ素樹脂で構成すること
により、前記の目的を達成しようとするものである。

〔発明の実施例〕

第１図および第２図に、窒化はう素の微粒子が混入され
たふっ素樹脂で構成された絶縁ノズルと、従来の、金属
酸化物その他の微粒子が混入されたふっ素樹脂で構成さ
れた絶縁ノズルと、充填材が混入されない、ふっ素樹脂
単体で構成された絶縁ノズルとに対する比較試験の結果
を示す。

第１図に示されるように、窒化はう素像粒子が混入され
たふっ素樹脂における窒化はり素像粒子の混入割合の実
施例として、混入割合を重量比で５チの少ｔとし、これ
と比較される金属酸化物その他の微粒子が混入されたも
のでは、充填材の種類をそれぞれ酸化アルミならびに炭
酸カルシウムと炭酸マグネシウムとからなる複塩とする
とともに、混入割合をともに前記実施例の４倍と長短に
し、ふっ素樹脂の種類はすべて四ふつ化エチレン樹脂と
している。充填材が混入されないふっ素樹脂の場合もぶ
つ素樹脂の種類は四ふつ化エチレン樹脂として＠３者に
合わせている。また、焼成条件も、実施例、比較例とも
すべて同一条件としている。

第２図は、前４者に対する比較試験の結果を示すもので
あり、内圧をうける絶縁ノズルにとって最も重要な機械
的強度すなわち引張り強さは、実施例のものは比較例１
，２の５０チ増しの強さを示す。実施例における窒化は
う素の混入量はわずかに５％と少量のため、当然のこと
ながら、ふっ素樹脂単体（比較例３）とは同等の強さを
示す。

また、貫通破壊電圧については、実施例のものは比較例
１の３倍、比較例２の１，６倍の強さを示した。しかも
、短絡電流１０ｋＡをアーク時間１０　ｍｓのもとに５
０回遮断したときのノズル開口内径の広が９を見せたの
に対し、実施例と比較例３とは広がシがみられず、比較
例１．２とは顕著な差異を示した。また、アーク熱を受
けたノズル表面を目視で観察した結果、実施例と比較例
１．２とは異常がみられず、充填材の効果が端的に現わ
れておシ、比較例３ではノズル開口近傍の表面および内
部に炭化された導電路やクランクや脱落直前の剥離など
がみられた。

本発明に用いられる窒化はう素像粒子の粒径は、試験の
結果によれば、混入率が同一でちれば、小さいほどふっ
素樹脂の熱分解、炭化あるいはガス化が少なくなり、粒
径が５μｍ以下でこの効果が顕著になる。また、機械的
強度と耐電圧特性とは、混入率が大きいほどふっ素樹脂
単体の値から低下して行くが、この値を実質的に維持す
ることのできる混入率の上限は重量比で約３０％である
。また、第２図に示される遮断条件において、熱分解。

炭化あるいはガス化を有効に低減しうる混入率の下限は
平均粒径が５μｍのとき約３係であることを確認した。

従って、遮断器の定格に基づいて遮断器が要求する熱的
２機械的、電気的特性に従って粒径と混入率とをそれぞ
れ独立に、あるいは関連させて変化させることにより、
遮断器の特性に応じた最適ノズルを得ることが可能に々
る。

また、本発明に用いられるふっ素樹脂としては、四ふつ
化エチレン樹脂のほか、四ふっ化エチレン樹脂と六ふつ
化エチレン樹脂との共重合体やフルオロエチレンプロピ
レンなどのふっ素樹脂をあげることかできる。

〔発明の効果〕

以上に述べたようにガス遮断器の絶縁ノズルを、窒化は
う素像粒子が混入されたふっ素樹脂で？＝　５すれば、
窒化はう素像粒子の混入率が／」−さくても、ノズル内
部の熱分解や炭化やガス化を有効に低減させることがで
き、しかも、混入率が小脇くてすむことから、ふっ素樹
脂単体か有する高い絶縁特性と機械的強度とを実質的に
維持することかできるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の効果をみるために供試された絶縁ノズ
ルを、充填材の種類、混入率とふっ素樹脂の種類とによ
って分類した、材質面からの比較表、第２図は供試され
たそれぞれの絶縁ノズルの機械的、電気的ならびに熱的
特性を示す性能比較表、第３図は本発明が適用される絶
縁ノズルを有するガス遮断器の構造レリを示す断面図、
第４恥はアークが絶縁ノズルに与える熱的影響を説明す
る絶縁ノズル開口近傍の拡大断面図でちる。 ５・・・・・・固定接触子、６・・・・・・可動接触子
、７・・・・・・絶縁ノズル、７ａ・・・・・・開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）遮断器の固定接触子と可動接触子との間に形成され
   た開離間隙に圧縮ガスを導くとともにこの圧縮ガスを噴
   出する開口を備えて前記開離間隙に生じたアークの消弧
   に寄与する、絶縁材料からなる絶縁ノズルにおいて、該
   絶縁ノズルが窒化ほう素微粒子が混入されて耐アーク性
   が増大せしめられたふつ素樹脂で構成されたことを特徴
   とするガス遮断器の絶縁ノズル。 ２）特許請求の範囲第１項記載の絶縁ノズルにおいてふ
   つ素樹脂に混入される窒化ほう素微粒子の量がふつ素樹
   脂を含む重量の３ないし３０％であることを特徴とする
   ガス遮断器の絶縁ノズル。 ３）特許請求の範囲第１項記載の絶縁ノズルにおいて、
   ふつ素樹脂に混入される窒化ほう素微粒子の粒径が５μ
   ｍ以下であることを特徴とするガス遮断器の絶縁ノズル
   。