JP2013115014A - Gas breaker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、ガス遮断器に関する。 Embodiments described herein relate generally to a gas circuit breaker.
電力系統において電流開閉を行うガス遮断器としては、現在パッファ形と呼ばれるタイプのものが広く普及している。絶縁媒体及び消弧媒体としては、優れた消弧性及び電気絶縁性能を有するSF6ガス(六フッ化硫黄ガス)が主に用いられるが、SF6ガス以外のガスを用いたり、各種ガスを混合して用いたりする場合もある。 As a gas circuit breaker that performs current switching in a power system, a type called a puffer type is widely used. As the insulating medium and arc-extinguishing medium, SF6 gas (sulfur hexafluoride gas) having excellent arc-extinguishing properties and electrical insulation performance is mainly used, but gases other than SF6 gas can be used or various gases can be mixed. Sometimes used.
遮断器に要求される動作責務としては、その運用方法により、単独の開極動作(以下、「単独−O−動作と言う」)のみではなく、閉極後直ちに開極する動作(以下、「−CO−動作」と言う)や遮断の数百ms後に「−CO−動作」を行う動作(以下、「O−θ−CO動作」と言う)がある。 As the operation responsibility required for the circuit breaker, not only a single opening operation (hereinafter referred to as “single-O-operation”) but also an operation that opens immediately after closing (hereinafter referred to as “ -CO-operation ") and operation that performs" -CO-operation "after several hundreds of milliseconds (hereinafter referred to as" O-θ-CO operation ").
このうち、「−CO−動作」を行う場合には、開極状態から閉極して直ちに開極することになるが、閉極動作中、パッファ室内部には絶縁ノズルを通してしかガスが供給されない。このような場合では、「−CO−動作」のO動作開始までにパッファ室内部のガス圧が定格ガス圧まで回復できなくなる可能性がある。 Among these, in the case of performing “-CO-operation”, the electrode is closed immediately after being opened, but gas is supplied only to the inside of the puffer chamber through the insulating nozzle during the closing operation. . In such a case, there is a possibility that the gas pressure inside the puffer chamber cannot be recovered to the rated gas pressure before the start of the “-CO-operation” O operation.
また、「O−θ−CO動作」を行う場合には、1回目のO動作の際に発生し、アーク接触子間に残留したままのガスがCO動作によってパッファ室内に取り込まれる可能性がある。そのようなガスは、多くの電子・イオンを含み、遮断性能及び絶縁性能を低下すると言われており、パッファ室に多く取り込むことは好ましくない。 Further, when performing the “O-θ-CO operation”, there is a possibility that gas generated during the first O operation and remaining between the arc contacts may be taken into the puffer chamber by the CO operation. . Such a gas contains many electrons and ions, and is said to deteriorate the blocking performance and the insulating performance, and it is not preferable to take in a large amount in the puffer chamber.
そのため、ガス圧の回復不能や高温ガスの取り込みを防止するための対策としては、一般的にパッファピストンにばね式のバルブを取り付けることが行われている。 Therefore, as a measure for preventing the recovery of the gas pressure and the intake of the high temperature gas, a spring type valve is generally attached to the puffer piston.
そのように構成されたガス遮断器では、大電流を遮断する際にパッファ室内のガス圧力が著しく上昇し、パッファピストンに作用する圧力が開極駆動する際の駆動反力として作用する。そのため特に、操作機構を低駆動力化し、アークによる高温ガスを用いてパッファ室内の蓄圧を得る、いわゆる自力効果を高めたタイプの遮断器では、駆動反力を低減するためにパッファピストンを小径化することが求められている。 In the gas circuit breaker configured as described above, the gas pressure in the puffer chamber is remarkably increased when a large current is cut off, and the pressure acting on the puffer piston acts as a driving reaction force when the opening driving is performed. For this reason, especially in circuit breakers with a so-called self-efficiency type that uses a high operating force in the operating mechanism and obtains accumulated pressure in the puffer chamber using high-temperature gas from the arc, the puffer piston has a smaller diameter to reduce the driving reaction force. It is requested to do.
本発明が解決しようとする課題は、パッファピストンを小型化するバルブ構造を実現し、小さな駆動力でも十分な遮断性能を有する遮断器を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a circuit breaker that realizes a valve structure that reduces the size of the puffer piston and that has a sufficient breaking performance even with a small driving force.
実施形態のガス遮断器は、消弧性ガスが充填された密閉容器内に可動アーク接触子と、この可動アーク接触子と接離可能な固定アーク接触子が対向配置される。中空の操作ロッドは軸方向に駆動し、端部には前記可動アーク接触子が前記固定アーク接触子側に向けて接続される。この操作ロッドと同軸状にパッファシリンダが構成され、このパッファシリンダは前記操作ロッドに連結される。 In the gas circuit breaker according to the embodiment, a movable arc contact and a fixed arc contact that can be brought into and out of contact with the movable arc contact are disposed opposite to each other in a sealed container filled with an arc extinguishing gas. The hollow operating rod is driven in the axial direction, and the movable arc contact is connected to the end portion toward the fixed arc contact. A puffer cylinder is formed coaxially with the operation rod, and the puffer cylinder is connected to the operation rod.
前記パッファシリンダ内にはパッファピストンが挿入され、パッファ室を形成する。前記パッファピストンは、前記パッファ室の内外を連通する連通穴が周方向に複数設けられた圧縮板及び、前記圧縮板の内周部に前記パッファ室側に向けて突出している突出部を有する。前記圧縮板の前記パッファ室側の面には、バルブ板が前記連通穴を閉塞するように取り付けられる。このバルブ板は前記パッファ室の圧力変化により移動可能である。 A puffer piston is inserted into the puffer cylinder to form a puffer chamber. The puffer piston has a compression plate provided with a plurality of communication holes in the circumferential direction communicating with the inside and outside of the puffer chamber, and a protruding portion that protrudes toward the puffer chamber on the inner peripheral portion of the compression plate. A valve plate is attached to the surface of the compression plate on the puffer chamber side so as to close the communication hole. This valve plate is movable by the pressure change of the puffer chamber.
前記圧縮板の前記突出部には、ばね受けが配置される。前記ばね受けと前記バルブ板の間には、小径側の内径が前記圧縮板の前記突出部の外径より大きい円錐台のコイルばねが配置される。 A spring receiver is disposed on the protruding portion of the compression plate. A conical coil spring having an inner diameter on the small diameter side larger than the outer diameter of the protruding portion of the compression plate is disposed between the spring receiver and the valve plate.
前記パッファシリンダの端部には、ノズルが前記可動アーク接触子を包囲するように接続される。 A nozzle is connected to an end of the puffer cylinder so as to surround the movable arc contact.
以下、実施形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は第1の実施形態のガス遮断器の断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the gas circuit breaker according to the first embodiment.
図1に示すように、消弧性ガス1が充填された密閉容器(図示せず)には、密閉容器に対して軸方向に動作する可動部2、密閉容器に対して定位置に固定された固定部3が対向して配置される。可動部2の位置関係については、固定部3側の方向を前方、その反対方向を後方と定義して説明する。
As shown in FIG. 1, a hermetic container (not shown) filled with an
可動部2は、可動アーク接触子4、絶縁ノズル5、可動通電接触子6、操作ロッド7、パッファシリンダ8、パッファピストン9、バルブ板10、ばね受け11、コイルばね12を有する。また、ばね受け11は止め輪13とばね受け部14を有する。
The
固定部3は、固定アーク接触子15、固定通電接触子16を有する。
The
可動部2に関して、中空の操作ロッド7の前端部には可動アーク接触子4が固定アーク接触子15側に向けて連結される。なお、操作ロッド7は図示しない絶縁ロッドを介して、操作機構(図示せず)と接続され、軸方向に往復運動するように構成される。
With respect to the
パッファシリンダ8は操作ロッド7と同軸状に構成され、前端部で操作ロッド7に連結されるとともに一体となって駆動する。
The
また、パッファシリンダ8には、パッファピストン9が摺動自在に挿入され、パッファ室17が形成される。パッファシリンダ8前方側の中心軸に垂直な面(以下シリンダの端部と呼ぶ)には、絶縁ノズル5及び可動通電接触子6が連結される。絶縁ノズル5は可動アーク接触子4を包囲するように配置され、絶縁ノズル5の周囲に可動通電接触子6が配置される。
A
なお、パッファピストン9は図示しないピストン支えによって密閉容器に対して定位置に固定される。
The
一方、固定部3に関して、固定アーク接触子15は可動アーク接触子4と接離可能なように対向配置され、固定アーク接触子15の周囲には固定通電接触子16が配置される。
On the other hand, with respect to the fixed
次に第1の実施形態のガス遮断器におけるバルブ構造について、図2及び図3を用いて説明する。図2は第1の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、バルブが閉じた状態を示す断面図、図3は第1の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、バルブが開いた状態を示す断面図である。 Next, the valve structure in the gas circuit breaker according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 is a cross-sectional view showing a closed state of the valve in the valve structure of the gas circuit breaker according to the first embodiment. FIG. 3 is a view showing a state in which the valve is opened in the valve structure of the gas circuit breaker according to the first embodiment. It is sectional drawing shown.
図2、図3に示すように、パッファピストン9の円盤状の圧縮板18には、パッファ室17の内外を連通する連通穴19が周方向に複数個設けられ、圧縮板18のパッファ室17側には、連通穴19を塞ぐことの可能な円盤状のバルブ板10が配置される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the disk-
また、圧縮板18は内周部分がパッファ室17側に突出しており、その突出部に設けた溝に止め輪13が固定される。止め輪13とバルブ板10との間にはばね受け部14が配置され、ばね受け部11とバルブ板10の間に、円錐台のコイルばね12が配置される。なお、バルブ板10、コイルばね12、止め輪13、ばね受け部14は操作ロッド7と同軸状に配置される。また、バルブ板10はコイルばね12によって保持されており、コイルばね12の材料としては例えば、ステンレス線やピアノ線が挙げられる。
Further, the inner peripheral portion of the
また、コイルばね12の最もばね受け部14に近い素線の内径(以下、小径側の内径という)は圧縮板18の突出部の外径より大きい構成となっており、ばね受け部14の外径は止め輪13の外径より大きい構成となっている。
In addition, the inner diameter of the wire closest to the
以上のように構成される第1の実施形態のガス遮断器において、開極動作時には、可動部2はパッファピストン9を除き、後方に移動する。図1に示すような遮断過程途中では、可動アーク接触子4と固定アーク接触子15が開離し、可動アーク接触子4と固定アーク接触子15との間にアーク20が発生する。このアーク20は非常に高温であるため、アーク20から高温のガスが発生するとともに、加熱された周りの消弧性ガス1も高温となる。
In the gas circuit breaker of the first embodiment configured as described above, the
このようにアーク20によって発生した高温ガスは、絶縁ノズル5を通してパッファ室17に流入するため、パッファ室17内のガス圧力は高められる。そのため図2に示すように、コイルばね12の反力に加え、パッファ室17内の圧力がバルブ板10に対して図2中の矢印X方向にかかる。このため、バルブ板10はパッファピストン9の圧縮板18に密着し、パッファ室17内部の気密が保持される。
Since the high-temperature gas generated by the
さらに、可動部2の移動によってパッファ室17の容積が縮小されるため、このことによってもパッファ室17内のガス圧力は高められる。一般に、パッファ室17内のガス圧力が高くなるほど遮断性能が上昇する傾向にある。
Furthermore, since the volume of the
その後、遮断過程後半で電流零点に向けてアーク20が小さくなり、高圧力となった消弧性ガス1がパッファ室17から絶縁ノズル5を介してアーク20に強力に吹き付けられて消弧に至り、電流遮断が完了する。
Thereafter, the
次に閉極動作について説明する。閉極動作時には、可動部2はパッファピストン9を除き前方に移動する。そのためパッファ室17の体積が増加するのに伴ってパッファ室17内の圧力が低下する。すると、図3に示すようにパッファピストン9の圧縮板18において連通穴19の部分には図3中の矢印Y方向の差圧が生じることになり、コイルばね12に圧縮方向の力が加わる。差圧による力がコイルばね12の力より大きくなるとバルブ板10が図3中の矢印Y方向に移動し、パッファピストン9の圧縮板18から離れて連通穴19が開放され、ガス流路21が形成される。
Next, the closing operation will be described. During the closing operation, the
このため、絶縁ノズル5を通して供給される消弧性ガス1に加えて、パッファ室17内にはガス流路21を通して、図示しない密閉容器内の常温の消弧性ガス1が供給される。
For this reason, in addition to the arc-extinguishing
最終的に、閉極動作が完了してパッファ室17内の圧力が初期状態まで回復すると、バルブ板10は再び元の位置に戻る。
Finally, when the closing operation is completed and the pressure in the
このように絶縁ノズル5からの供給に加えて、連通穴19を通して密閉容器内の常温の消弧性ガス1が供給されることによって、「−CO−動作」を行う場合においても、O動作開始までにパッファ室17内部のガス圧を定格ガス圧まで回復することが可能である。
In this way, in addition to the supply from the insulating nozzle 5, the normal temperature
また、「O−θ−CO動作」を行う場合において、1回目のO動作の際に発生し、アーク接触子4,15間に残留したままのガスを必要以上にパッファ室17内に取り込むことを防ぐことができる。
Further, in the case of performing the “O-θ-CO operation”, the gas generated during the first O operation and remaining between the
この第1の実施形態のガス遮断器では、複数の小径コイルばねを設けるのではなく、1つの大径コイルばね12によってバルブ板10を保持する。そのためバルブ板10の外径が、コイルばね12の最もバルブ板10に近い素線の外径(以下、大径側の外径という)より大きければ構成可能であり、パッファピストン9を小径化することができる。よって、電流遮断時におけるパッファ室17の圧力上昇による駆動反力が低減され、より小さな操作駆動力にて電流遮断性能を満足することができる。
In the gas circuit breaker of the first embodiment, the
また、1つの大径コイルばね12を用いることで、バルブ板10を保持するためのコイルばねやばね受けの部品点数を削減し、コストを削減することが可能である。
In addition, by using one large-
この第1の実施形態のガス遮断器において、閉極動作時のパッファ室17内の圧力変化が小さい場合には、図4に示すように、線径の小さいコイルばね22を用いることが可能である。コイルばね22の線径が小さいことで、止め輪13がばね受け部14の役割を果たすことができるため、さらに部品点数の削減に貢献することができる。
In the gas circuit breaker of the first embodiment, when the pressure change in the
(第2の実施形態)
第2の実施形態について図5を用いて説明する。なお、図1乃至図4に示した第1の実施形態のガス遮断器の各部と同一部分は同一符号で示す。図5は第2の実施形態のガス遮断器のバルブ構造において、バルブが閉じた状態を示す断面図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same part as each part of the gas circuit breaker of 1st Embodiment shown in FIG. 1 thru | or FIG. 4 is shown with the same code | symbol. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which the valve is closed in the valve structure of the gas circuit breaker according to the second embodiment.
この第2の実施形態では、ばね受け部23と止め輪13を有するばね受け24において、図5に示すように、ばね受け部23の外径がコイルばね12の大径側の外径より大きく、その外周部にコイルばね12側に突出した突起部を設けた点が第1の実施形態と異なる。
In the second embodiment, in the
この第2の実施形態によれば、基本的には第1の実施形態と同様の効果が得られる。これに加えて、第2の実施形態では、コイルばね12が圧縮された際にばね受け部23の内側に収納される。また、ばね受け部23に形成された突出部によって、バルブ板10の可動範囲が制限され、必要以上にコイルばね12を圧縮することを防ぐことができる。したがって、コイルばね12の損傷が抑えられ、機械的耐久性が向上する。
According to the second embodiment, basically the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In addition to this, in the second embodiment, when the
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、パッファピストンを小型化するバルブ構造を実現し、小さな駆動力でも十分な遮断性能を有する遮断器を提供することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to provide a circuit breaker that realizes a valve structure that reduces the size of the puffer piston and that has sufficient breaking performance even with a small driving force.
上記の実施形態では、ばね受け11,24について、ばね受け部14,23と止め輪13に分けて記載しているが、一体成形される場合など必ずしも分かれていなくてもよい。
In the above embodiment, the
本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof in the same manner as included in the scope and gist of the invention.
1…消弧性ガス
2…可動部
3…固定部
4…可動アーク接触子
5…絶縁ノズル
6…可動通電接触子
7…操作ロッド
8…パッファシリンダ
9…パッファピストン
10…バルブ板
11,24…ばね受け
12,22…コイルばね
13…止め輪
14,23…ばね受け部
15…固定アーク接触子
16…固定通電接触子
17…パッファ室
18…圧縮板
19…連通穴
20…アーク
21…ガス流路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記密閉容器内に配置された可動アーク接触子と、
前記可動アーク接触子に対向配置され、この可動アーク接触子と接離可能な固定アーク接触子と、
端部に前記可動アーク接触子が前記固定アーク接触子側に向けて接続され、軸方向に駆動する中空の操作ロッドと、
前記操作ロッドと同軸状に構成され、この操作ロッドに連結されパッファシリンダと、
前記パッファシリンダ内に挿入され、このパッファシリンダとともにパッファ室を形成し、前記パッファ室の内外を連通する連通穴が周方向に複数設けられた圧縮板及び、前記圧縮板の内周部に前記パッファ室側に向けて突出している突出部を有するパッファピストンと、
前記連通穴を閉塞するように、前記圧縮板の前記パッファ室側の面に取り付けられ、前記パッファ室の圧力変化により移動可能なバルブ板と、
前記圧縮板の前記突出部に配置されたばね受けと、
前記ばね受けと前記バルブ板の間に配置され、小径側の内径が前記圧縮板の前記突出部の外径より大きい円錐台のコイルばねと、
前記パッファシリンダの端部に接続されるとともに、前記可動アーク接触子を包囲するように配置されたノズルと
を備えるガス遮断器。 A sealed container filled with arc-extinguishing gas;
A movable arc contact disposed in the sealed container;
A fixed arc contact that is disposed opposite the movable arc contact and is capable of contacting and leaving the movable arc contact;
A hollow operating rod that is connected to an end of the movable arc contact toward the fixed arc contact, and is driven in an axial direction;
A puffer cylinder configured coaxially with the operation rod and connected to the operation rod;
A compression plate that is inserted into the puffer cylinder, forms a puffer chamber together with the puffer cylinder, and has a plurality of communication holes in the circumferential direction communicating with the inside and the outside of the puffer chamber, and the puffer on the inner peripheral portion of the compression plate A puffer piston having a protruding portion protruding toward the chamber side;
A valve plate attached to a surface of the compression plate on the puffer chamber side so as to close the communication hole, and movable by a pressure change in the puffer chamber;
A spring receiver disposed on the protruding portion of the compression plate;
A coil spring of a truncated cone disposed between the spring receiver and the valve plate, wherein the inner diameter of the small diameter side is larger than the outer diameter of the protruding portion of the compression plate;
A gas circuit breaker comprising: a nozzle connected to an end of the puffer cylinder and arranged to surround the movable arc contact.
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