JP2016143499A - Gas circuit breaker - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電力系統において電流遮断及び投入を切り換えるガス遮断器に関する。 Embodiments of the present invention relate to a gas circuit breaker that switches between current interruption and input in a power system.
電力系統において、過大な事故電流、進み小電流、リアクトル遮断等の遅れ負荷電流、又は極めて小さな事故電流等の遮断を要する場合にガス遮断器が利用される。ガス遮断器は、遮断過程で可動接触子部と対向接触子部を機械的に切り離し、切り離しの過程で発弧したアーク放電を消弧性ガスの吹き付けによって消弧する。 In an electric power system, a gas circuit breaker is used when it is necessary to interrupt an excessive accident current, a small advance current, a delayed load current such as a reactor cutoff, or an extremely small accident current. The gas circuit breaker mechanically separates the movable contact portion and the opposed contact portion in the interruption process, and extinguishes the arc discharge generated in the separation process by blowing arc-extinguishing gas.
上記のようなガス遮断器は、現在パッファ型と呼ばれるタイプが広く普及している(例えば、特許文献1参照)。このガス遮断器には、可動接触子部と対向接触子部の離反に伴って容積が減少して内部を蓄圧するパッファ室と、パッファ室に接続されてアーク放電が発生する空間を取り囲む絶縁ノズルが設けられている。パッファ室で蓄圧された消弧性ガスを絶縁ノズルによりアーク放電に案内することで、アーク放電に消弧性ガスを吹き付ける。そして、ガス遮断器には排気流路が形成されており、アーク放電により吹き付けられて高温となった消弧性ガス及びアーク放電から発生した高温のガスを排気流路によって排気する。 As the above-described gas circuit breaker, a type called a puffer type is currently widely used (see, for example, Patent Document 1). In this gas circuit breaker, there are a puffer chamber in which the volume is reduced by accumulating the movable contact portion and the opposed contact portion, and the pressure is accumulated inside, and an insulating nozzle that is connected to the puffer chamber and surrounds a space where arc discharge occurs Is provided. The arc extinguishing gas accumulated in the puffer chamber is guided to the arc discharge by the insulating nozzle, so that the arc extinguishing gas is blown to the arc discharge. An exhaust passage is formed in the gas circuit breaker, and the arc extinguishing gas blown by the arc discharge and heated to a high temperature and the high-temperature gas generated from the arc discharge are exhausted by the exhaust passage.
ガスの排気流路は、可動接触子部と対向接触子部とに分かれて形成されるが、対向接触子部においては、対向接触子部の固定支持部となる円筒形状の冷却筒の内部空間である。冷却筒は、両端が開口し、絶縁ノズルの出口から放出されたガスを一端側から受け入れ、内部を流動させて他端側から放出する(例えば、特許文献2参照)。 The gas exhaust flow path is formed by being divided into a movable contact portion and a counter contact portion. In the counter contact portion, an internal space of a cylindrical cooling cylinder that serves as a fixed support portion of the counter contact portion. It is. The cooling cylinder is open at both ends, receives the gas released from the outlet of the insulating nozzle from one end side, flows inside and discharges it from the other end side (see, for example, Patent Document 2).
近年、大電流を遮断するためにパッファ室に蓄圧するガス圧力が著しく上昇している。ガス圧力の上昇は、パッファ室を形成する一要素であるパッファピストンにも大きく作用する。このパッファピストンに作用する圧力により、駆動反力に抗して可動接触子部を駆動させるための駆動力が大きくなっている。そのため、パッファ室を小型化して駆動反力を低減したり、アーク放電による高温ガスを取り込んでパッファ室の蓄圧を得るいわゆる自力効果を用いたタイプの遮断器も開発されている。 In recent years, the gas pressure accumulated in the puffer chamber in order to cut off a large current has remarkably increased. The increase in gas pressure also greatly affects the puffer piston, which is one element forming the puffer chamber. Due to the pressure acting on the puffer piston, the driving force for driving the movable contact portion against the driving reaction force is increased. For this reason, a circuit breaker using a so-called self-effect that reduces the driving reaction force by reducing the size of the puffer chamber or obtains pressure accumulation in the puffer chamber by taking in high-temperature gas by arc discharge has been developed.
しかしながら、パッファ室の小型化に伴って吹き付け可能な消弧性ガスの質量は減少してしまう。そうすると、消弧性ガスの密度は低下し、また排気流路を通る熱ガスの温度が上昇するといった問題がある。ガス密度の低下は、排気流路内の動圧の低下につながる。熱ガスの温度の上昇は、局所的な圧力上昇を生み、排気流路内の圧力分布が単調減少とならず、流速が減少したり流れが淀んだりして、十分な熱ガスの排出が妨害される虞がある。 However, the mass of the arc extinguishing gas that can be sprayed decreases as the puffer chamber becomes smaller. If it does so, the density of arc-extinguishing gas will fall, and there exists a problem that the temperature of the hot gas which passes an exhaust flow path rises. A decrease in gas density leads to a decrease in dynamic pressure in the exhaust passage. The increase in hot gas temperature causes a local pressure increase, and the pressure distribution in the exhaust flow path does not decrease monotonously, but the flow rate decreases or the flow stagnates, preventing sufficient hot gas discharge. There is a risk of being.
特に、中小電流遮断時には、消弧性ガスの吹き付けが弱い。そのため、排気流路内の動圧の低下が顕著になり、熱ガスを冷却筒の外部にまで排出しきれない場合がある。そのような場合には、冷却筒の出口付近に圧力上昇領域が出現し、熱ガスや圧力波の反射の原因となる場合がある。圧力上昇領域で反射した圧力波や熱ガスは、絶縁ノズルの出口に向けて逆流し、絶縁ノズルの出口付近に別の圧力上昇領域を生み、絶縁ノズルからの良好な熱ガス排出を妨げる虞がある。 In particular, the arc-extinguishing gas is weakly blown when a small and medium current is interrupted. For this reason, the dynamic pressure in the exhaust passage is significantly reduced, and the hot gas may not be exhausted to the outside of the cooling cylinder. In such a case, a pressure increase region appears near the outlet of the cooling cylinder, which may cause reflection of hot gas or pressure waves. The pressure wave or hot gas reflected in the pressure rise area may flow backward toward the outlet of the insulating nozzle, creating another pressure rise area near the outlet of the insulating nozzle, and hindering good hot gas discharge from the insulating nozzle. is there.
本実施形態に係るガス遮断器は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、いかなる電流領域においてもガスのスムーズな排気を実現し、小さな駆動力で優れた電流遮断性能を有するガス遮断器を提供することを目的とする。 The gas circuit breaker according to the present embodiment has been made to solve the above-described problems, achieves smooth exhaust of gas in any current region, and has excellent current interruption performance with a small driving force. It aims at providing the gas circuit breaker which has.
上記の目的を達成するために、本実施形態に係るガス遮断器は、電流遮断と投入を切り替えるガス遮断器であって、消弧性ガスが充填された密閉容器と、前記密閉容器内に対向配置され、投入又は遮断の際に互いに接触又は開離し、開離の過程でアーク放電が発弧する可動接触子部及び対向接触子部と、前記消弧性ガスを蓄圧するパッファ室と、一端が前記パッファ室に接続され、他端に出口を有し、前記アーク放電が発弧する空間を囲み、前記パッファ室から放出される前記消弧性ガスを前記アーク放電に案内するノズルと、前記ノズルの出口から放出される前記消弧性ガスを含むガス流を排気する排気流路と、前記排気流路に存在し、前記ノズルの出口へ向けてガス流の反射波を逆流させる反射箇所と、前記排気流路内で前記ノズルの出口と前記反射箇所との間に介在し、前記ノズルの出口の断面積と同面積以上で前記排気流路の断面積よりも小さく、前記反射箇所で逆流した反射波の前記ノズルの出口への到達を遮る障壁と、を備えること、を特徴とする。 In order to achieve the above object, a gas circuit breaker according to the present embodiment is a gas circuit breaker that switches between current interruption and charging, and a closed container filled with an arc-extinguishing gas, and is opposed to the closed container. A movable contact portion and an opposing contact portion which are arranged and contact or separate from each other at the time of turning on or off, and an arc discharge is generated in the separation process; a puffer chamber for accumulating the arc extinguishing gas; and one end Is connected to the puffer chamber, has an outlet at the other end, surrounds a space where the arc discharge is generated, and guides the arc extinguishing gas discharged from the puffer chamber to the arc discharge, An exhaust passage for exhausting the gas flow containing the arc-extinguishing gas discharged from the outlet of the nozzle, and a reflection location that exists in the exhaust passage and reverses the reflected wave of the gas flow toward the outlet of the nozzle; The nozzle exits in the exhaust flow path. Between the nozzle and the reflection spot, and is equal to or larger than the cross-sectional area of the outlet of the nozzle and smaller than the cross-sectional area of the exhaust passage, and the reflected wave that has flowed back at the reflection spot reaches the nozzle outlet. And a barrier for shielding.
(第1の実施形態)
以下、図1及び2を参照しつつ、第1の実施形態のガス遮断器を説明する。ガス遮断器1は、線路の地絡故障や線間短絡故障の際に送電系統や配電系統を保護すべく電流開閉を行い、電路を構成する接触子同士を接離させることで電流の投入及び遮断を切り換える。電流遮断過程では接触子間にアーク放電が発弧する。ガス遮断器1は、アーク放電に対して消弧性ガスを吹き付けて電流零点で消弧する。アーク放電に吹き付けた消弧性ガスはガス遮断器の排気流路によって、アーク放電が発弧する空間から排気される。以下では、接触子の接点に向かう側、換言するとアーク放電の側を先端と呼び、その反対側を後端と呼ぶ。
(First embodiment)
Hereinafter, the gas circuit breaker of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The gas circuit breaker 1 opens and closes a current to protect a power transmission system and a distribution system in the event of a line ground fault or a line short circuit fault, and makes contact with and separates the contacts that make up the electric circuit and Switch off. In the current interruption process, an arc discharge is generated between the contacts. The gas circuit breaker 1 is extinguished at a current zero point by blowing an arc extinguishing gas against arc discharge. The arc extinguishing gas blown to the arc discharge is exhausted from the space where the arc discharge is generated by the exhaust passage of the gas circuit breaker. Hereinafter, the side of the contact toward the contact, in other words, the arc discharge side is referred to as the front end, and the opposite side is referred to as the rear end.
(概略構成)
このガス遮断器1は、消弧性ガスが充填された密閉容器(不図示)内に接触子を配置する。密閉容器は、接地された金属又は碍子等の円筒容器である。消弧性ガスは、例えば、六フッ化硫黄ガス(SF6ガス)、空気、二酸化炭素、酸素、窒素、またはそれらの混合ガス、その他の消弧性能及び絶縁性能に優れたガスである。望ましくは、消弧性ガスは、六フッ化硫黄ガスよりも地球温暖化係数が低く、かつ分子量が小さく、かつ少なくとも1気圧以上及び摂氏20度以下で気相であるガスの単体若しくは混合ガスである。
(Outline configuration)
This gas circuit breaker 1 arrange | positions a contactor in the airtight container (not shown) with which arc-extinguishing gas was filled. The sealed container is a cylindrical container such as a grounded metal or insulator. The arc extinguishing gas is, for example, sulfur hexafluoride gas (SF 6 gas), air, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, or a mixed gas thereof, or other gas excellent in arc extinguishing performance and insulation performance. Desirably, the arc-extinguishing gas is a single gas or a mixed gas of a gas having a global warming potential lower than that of sulfur hexafluoride gas, having a low molecular weight, and at least 1 atm and 20 degrees centigrade. is there.
図1に示すように、接触子は、対向接触子部10と可動接触子部20に大別され、密閉容器内で相対する。対向接触子部10と可動接触子部20は、内部中空の円筒又は中実の円柱を基本形とする複合体であり、各部材の全てが共通の中心軸を有する同心状配置となっており、径を合致させることで関係部材同士が対向して共働的に機能する。
As shown in FIG. 1, a contactor is divided roughly into the
対向接触子部10は、対向アーク接触子11及び対向通電接触子12を有する固定要素である。可動接触子部20は、可動アーク接触子21及び可動通電接触子22を有する可動要素である。対向通電接触子12と可動通電接触子22とが相対し、これらの接離により電流の投入及び遮断が切り換えられる。対向アーク接触子11と可動アーク接触子21とが相対し、これらの開離によりアーク放電の発弧が引き受けられる。
The
可動接触子部20は、対向接触子部10に対する開離方向及び接触方向に中心軸に沿って移動可能となっている。すなわち、可動接触子部20は、駆動装置(不図示)の操作力によって軸上を移動する操作ロッド28を備える。可動接触子部20は操作ロッド28と連係関係にある。操作ロッド28が対向接触子部10側へ押し込まれ、又は対向接触子部10側から引き離されることで、可動接触子部20が対向接触子部10に対して接離する。
The
操作ロッド28の胴回りには機械的圧縮作用をもたらすバームクーヘン形状のパッファ室23が設けられている。パッファ室23は、操作ロッド28の移動に連動して容積可変であり、電流遮断過程で容積が減少し、内部空間の蓄圧に伴って室外へ消弧性ガスを放出する。パッファ室23には、機械的に圧縮された消弧性ガスをアーク放電に導く絶縁ノズル24が接続されている。絶縁ノズル24は、パッファ室23と室外とを繋ぐ連通孔25a、及び可動アーク接触子21を先端まで包囲し、更に対向接触子部10側に延びて出口を有することで、アーク放電の発生空間を包囲し、パッファ室23から放出された消弧性ガスをアーク放電へ案内する。
A bum-kuchen-
(詳細構成)
以上のガス遮断器1の各部を更に詳述する。図1に示すように、対向接触子部10は、両端開口の円筒形状を有する冷却筒14と、冷却筒14の内周面に立設されて中心軸に向けて延びるサポート13とを支持部として、対向通電接触子12と対向アーク接触子11を固定配置している。
(Detailed configuration)
Each part of the above gas circuit breaker 1 is further explained in full detail. As shown in FIG. 1, the opposing
対向通電接触子12は円筒形状の導体である。この対向通電接触子12は、冷却筒14の可動接触子部20側の縁と同径であり、この縁に対向通電接触子12の縁を重ね合わせて、可動接触子部20側に延びる。対向通電接触子12の先端は、開口縁が内部に膨出している。対向アーク接触子11は、先端が丸みを帯びた円柱形状の導体である。この対向アーク接触子11は、後端側がサポート13に支持されて冷却筒14の内部に配置され、ガス遮断器の中心軸上を可動接触子部20側に向けて延びる。
The opposed energizing
冷却筒14の内径及び対向通電接触子12の内径は、対向アーク接触子11の外径よりも大きく、対向アーク接触子11と冷却筒14及び対向通電接触子12との間には、空間部14aが形成される。パッファ室23から噴出して絶縁ノズル24によってアーク放電に案内された消弧性ガスは、絶縁ノズル24の出口から噴出し、この空間部14aを通って冷却筒14の後端から対向接触子部10外に出る。
The inner diameter of the
冷却筒14の空間部14aには、冷却筒14の後端出口と絶縁ノズル24の出口との間に障壁30が設けられている。障壁30は、対向アーク接触子11に嵌め込まれて支持される。この障壁30は、中心軸と直交する平面を持つ円盤であり、対向アーク接触子11の外周面から放射状に拡がる。障壁30の外径は、対向アーク接触子11の外径よりも大きく、冷却筒14の内径よりも小さい。すなわち、この障壁30は、冷却筒14の後端出口側の空間と絶縁ノズル24の出口側の空間とを、空間部14aの外周側を残して断絶させている。また、障壁30の径は、絶縁ノズル24の出口の同一径以上となっている。
In the
次に、可動接触子部20において、操作ロッド28は、先端側が中空で後端側が中実の円筒であり、中空部の先端は開口し、対向接触子部10側に開口を向けて中心軸上に配設されている。この操作ロッド28は、可動接触子部20の芯であり、中実部側の後端が絶縁ロッド(不図示)を介して駆動装置に接続され、軸方向に押し出され、又は引き込まれる。操作ロッド28の中空部は、途中が壁で塞がれ、この壁よりも先端側には、操作ロッド28の内部と外部を連通する連通孔28aが側周壁に形成されている。連通孔25aは、後述するピストン26の背後であってピストン支え27の内周面と対面する位置に貫設されている。
Next, in the
可動アーク接触子21は、両端が開口した内部中空の円筒形状を有する導体である。この可動アーク接触子21は、操作ロッド28と同径であり、操作ロッド28の開口縁から連続して延び、一方の開口を対向アーク接触子11に相対させる。可動アーク接触子21の開口縁は内部に膨出する。その開口縁部分の内径は対向アーク接触子11の外径と一致する。この可動アーク接触子21は、操作ロッド28の先端に固着しており、操作ロッド28と連動して対向アーク接触子11と接離し、対向アーク接触子11が可動アーク接触子21の開口に差し込まれることで、可動アーク接触子21と対向アーク接触子11が導通状態となる。
The movable arc contactor 21 is a conductor having an internal hollow cylindrical shape that is open at both ends. The
尚、可動アーク接触子21の先端は円周方向に分割されることで、指状電極として形成されてもよい。この可動アーク接触子21は可撓性を有し、可動アーク接触子21の開口縁の内径は、対向アーク接触子11の外径より若干小さく窄められる。
In addition, the front-end | tip of the movable arc contactor 21 may be formed as a finger-like electrode by dividing | segmenting in the circumferential direction. The
パッファ室23は、可動のシリンダ25及び不動のピストン26及び操作ロッド28により画成されるガス流発生手段である。シリンダ25は、一端部が有底で他端部が開口したコップ状の導体である。シリンダ25の有底部が操作ロッド28の先端と面一になり、且つ可動アーク接触子21の基端と接続するように、操作ロッド28に連結され、操作ロッド28と共に移動する。
The
このシリンダ25は、操作ロッド28の外径よりも内径が大きく、操作ロッド28と共通の中心軸を有する。有底部は、円盤状であり、操作ロッド28の先端外周縁からフランジ状に拡がる。有底部を取り囲む側周壁は、対向接触子部10と反対方向に延びる。ピストン26は、ドーナツ状の平板である。このピストン26は、ピストン26の外径がシリンダ25の内径と一致し、ピストン26の開口に操作ロッド28を摺動可能に貫通させつつ、シリンダ25に嵌め込まれる。
The
ピストン26は、ピストン支え27と一体的に形成されている。ピストン支え27は、ピストン26から対向接触子部10と反対方向に延びる円筒である。操作ロッド28より外側に位置し、ピストン支え27の内周面が操作ロッド28の外周面と対面する。このピストン支え27は、操作ロッド28と非連結であり、密閉容器内に位置固定される。
The
シリンダ25とピストン26と操作ロッド28で画成された空間がパッファ室23である。シリンダ25が操作ロッド28の後退に伴ってピストン26に接近し、パッファ室23の全長が減少し、それに伴って容積が減少することで、パッファ室23は内部の消弧性ガスを昇圧する。シリンダ25の有底部には、可動アーク接触子21の一回り外側にシリンダ25の中空部へ通じる連通孔25aが穿設されており、パッファ室23と其の室外空間とを対向アーク接触子11側で繋ぐ。
A
絶縁ノズル24は、シリンダ25の有底部の対向アーク接触子21側の面に立設された内部中空の円筒である。絶縁ノズル24は、U字とV字の互いの屈曲部を重ね合わせた内部空間を有し、コンバージェントノズルとダイバージェントノズルとを組み合わせたラバールノズルとなっている。すなわち、絶縁ノズル24は、途中に内側へ膨出した最小内径部分であるスロート部分を有する。
The insulating
具体的には、この絶縁ノズル24は、パッファ室23との連通孔25aを包囲し、可動アーク接触子21を所定間隔隔てて包み込むようにスロート部分へ向けて窄みながら、対向アーク接触子11側へ中心軸に沿って延びる。更に、この絶縁ノズル24は、可動アーク接触子21の先端を通過後、内径が対向アーク接触子11の外径よりも若干大きい程度まで窄み、最小内径部分となるスロート部分に至ったところで先端に向けて直線的に拡がる。
Specifically, the insulating
可動通電接触子22は、端面が開口した円筒形状を有する導体である。可動通電接触子22は、絶縁ノズル24の更に外側に筒壁を有し、シリンダ25の有底部に対向通電接触子12に向けて立設される。この可動通電接触子22は、対向通電接触子12と向かい合わせになる。可動通電接触子22の外径は、対向通電接触子12の内部に膨出した開口縁部分の内径と一致する。対向通電接触子12の開口に可動通電接触子22が差し込まれることで、対向通電接触子12の内面と可動通電接触子22の外面とが接触し、電気的に導通状態となる。
The movable energizing
(作用)
(遮断動作)
通電状態では、冷却筒14、対向通電接触子12、可動通電接触子22、シリンダ25が電気的に接続されて電路を形成する。特に図示しないが、密閉容器には2本の導体がスペーサによって対向接触子部10側と可動接触子部20側に固定されている。スペーサは密閉容器と導体とを絶縁するとともに、導体を支持する。通電状態において、電流は、ブッシング(図示しない)を介してガス遮断器1に流れ込み、対向接触子部10側の導体から上記電路及び可動接触子部20側の導体とブッシング(図示しない)を介してガス遮断器1の外部へ流れ出す。
(Function)
(Blocking operation)
In the energized state, the cooling
線路の地絡故障や線間短絡故障が生じ、ガス遮断器1に対して開極指令が入力されると、ガス遮断器1は、対向接触子部10と可動接触子部20を開離させ、電流を遮断する。具体的には、操作ロッド28は、駆動装置の操作力を受けて、対向接触子部10とは反対方向に中心軸に沿って移動する。可動接触子部20は、操作ロッド28に引きずられて対向接触子部10から離れるように移動し、対向通電接触子12と可動通電接触子22とが開離する。
When a ground fault or line short-circuit fault occurs in the line and an opening command is input to the gas circuit breaker 1, the gas circuit breaker 1 opens the opposed
このとき、操作ロッド28に連結しているシリンダ25は、その有底部が位置固定のピストン26に対して接近する。そのため、パッファ室23の容積は減少し、パッファ室23内の消弧性ガスは蓄圧される。遮断動作が更に進行し、対向アーク接触子11と可動アーク接触子21とが開離すると、対向アーク接触子11と可動アーク接触子21との間にはアーク放電が発弧する。更に遮断動作が進行し、対向アーク接触子11と可動アーク接触子21間の距離が十分開き、かつパッファ室23が十分蓄圧すると、パッファ室23内の消弧性ガスが連通孔25aを通って絶縁ノズル24内に噴出する。
At this time, the bottom of the
噴流となった消弧性ガスは、絶縁ノズル24と可動アーク接触子21との間をガス供給路として、アーク放電に向けて案内され、アーク放電に強力に吹き付けられる。そして、アーク放電は、電流零点を迎えたときに、強力な消弧性ガスの吹き付けと相俟って消弧に至る。これによりガス遮断器の電流遮断は完了する。
The arc-extinguishing gas that has become a jet is guided toward the arc discharge using the gas supply path between the insulating
(消弧性ガスの排気)
この電流遮断動作の過程において、アーク放電に吹き付けられた消弧性ガス及びアーク放電から発生したガスは、ガス流となって可動接触子部20側と対向接触子部10側に別れて排出される。可動接触子部20側においては、可動アーク接触子21の内部、操作ロッド28の内部、連通孔28a、及びピストン支え27の内周面と操作ロッド28の外周面とで囲まれる空間が排気流路として機能する。ガス流は、アーク放電の発生空間から当該排気流路を流れて、可動接触子部20外に排出されて、密閉容器に放散される。
(Exhaust arc extinguishing gas)
During the current interruption operation, the arc extinguishing gas blown to the arc discharge and the gas generated from the arc discharge are separated into the
一方、図2に示すように、対向接触子部10側においては冷却筒14内の空間部14aが排気流路として機能する。ガス流51は、絶縁ノズル24の出口から放出されて、冷却筒14内の空間部14aに入る。絶縁ノズル24の出口は連続的に拡経するため、ガス流51は中心軸から冷却筒14の内周面へ向けて拡散するように噴出する。そのため、ガス流51は、絶縁ノズル24の出口と同一径以上の障壁30を迂回して、冷却筒14の内壁面と障壁30との間の隙間を通り、冷却筒14の後端に開口する出口に向かう。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
ここで、中小電流の遮断時には、消弧性ガスの吹き付け力は弱く、冷却筒14内のガス流51の動圧も弱くなる。そのため、ガス流51の一部は、冷却筒14の後端から外部に脱することができず、冷却筒14の後端部に圧力上昇領域40が発生する場合がある。この圧力上昇領域40は、ガス流51の反射箇所となり、冷却筒14の後端出口から絶縁ノズル24の出口に向けて逆流するガス流や圧力波等の反射波52が発生する。
Here, when the medium and small currents are interrupted, the arc extinguishing gas blowing force is weak, and the dynamic pressure of the
但し、冷却筒14の後端出口と絶縁ノズル24の出口との間には、障壁30が介在している。障壁30は、反射波52を絶縁ノズル24の出口到達前に食い止める。そのため、反射波52は絶縁ノズル24の出口に至らず、絶縁ノズル24からの消弧性ガス排出を妨害しない。すなわち、このガス遮断器1では、冷却筒14の後端部に圧力上昇領域40が発生しても、絶縁ノズル24の出口付近に別の圧力上昇領域が発生せず、アーク放電の発生空間からの良好な高熱消弧性ガスの排出が維持される。
However, a
(効果)
以上のように、このガス遮断器1は、消弧性ガスが充填された密閉容器に可動接触子部20及び対向接触子部10を対向配置し、開離の過程でアーク放電が発弧すると、消弧性ガスを蓄圧するパッファ室23から消弧性ガスを噴出させ、一端がパッファ室23に接続されて他端に出口を有してアーク放電が発弧する空間を囲む絶縁ノズル24によって、この消弧性ガスをアーク放電に案内する。アーク放電に案内された消弧性ガスは、アーク放電から発生したガスとともにガス流51を形成して、絶縁ノズル24の出口から放出され、アーク放電から発生したガスとともにガス遮断器1の排気流路によって排気される。
(effect)
As described above, the gas circuit breaker 1 is configured such that the
このとき、絶縁ノズル24の出口へ向けて反射波52を反射させる反射箇所が排気流路に発生する場合がある。但し、このガス遮断器1は、排気流路内で絶縁ノズル24の出口と反射箇所との間に介在する障壁30を備えている。障壁30は、絶縁ノズル24の出口の断面積と同面積以上で排気流路の断面積よりも小さく、反射波52の絶縁ノズル24の出口への到達を遮る。
At this time, there may be a reflection location in the exhaust passage that reflects the reflected
第1の実施形態では、反射箇所は、冷却筒14を含み、絶縁ノズル24の出口を一端側で囲み他端側が開口する筒状部の出口に発生する圧力上昇領域40であり、障壁30は、冷却筒14の内部に立設され、絶縁ノズル24の出口と圧力上昇領域40との間に介在する。
In the first embodiment, the reflection location includes the
これによって、反射箇所からの反射波52によっても絶縁ノズル24の出口付近に別の圧力上昇領域が発生せず、アーク放電の発生空間からの良好な高熱消弧性ガスの排出が維持されるため、ガス遮断器1の良好な電流遮断性能が維持される。
As a result, a separate high pressure region does not occur near the exit of the insulating
(第2の実施形態)
以下、図3を参照しつつ、第2の実施形態のガス遮断器を説明する。第1の実施形態に係るガス遮断器と同一の構成及び同一の機能については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the gas circuit breaker of the second embodiment will be described with reference to FIG. The same configurations and the same functions as those of the gas circuit breaker according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
(構成)
図3に示すように、このガス遮断器1は、冷却筒14の空間部14aに円錐台部材32を配置している。円錐台部材32は対向アーク接触子11に嵌め込まれている。小径平面は、対向アーク接触子11の径と同一であり、絶縁ノズル24の出口に向く。この円錐台部材32の後端面は障壁30であり、周面はフローガイド31となる。すなわち、フローガイド31は、障壁30と絶縁ノズル24との間に介在し、障壁30の同一径以上となるまで絶縁ノズル24の出口側から冷却筒14の後端に向けて連続的に拡径している。
(Constitution)
As shown in FIG. 3, the gas circuit breaker 1 has a truncated
(作用)
図3に示すように、このガス遮断器1では、絶縁ノズル24の出口から放出されたガス流51がフローガイド31に案内されて、冷却筒14の半径方向の速度成分を加速させ、冷却筒14の中心軸から内周面側に向かう。冷却筒14の内周面側は障壁30によって遮られておらず、絶縁ノズル24の出口側の空間と冷却筒14の出口側の空間とが連通している。そのため、絶縁ノズル24の出口から放出されて冷却筒14の後端へ向かうガス流51までもが障壁30によって其の移動を妨害されることを抑制でき、障壁30によって絶縁ノズル24の出口付近に圧力上昇領域が形成されてしまうことを抑制できる。また、フローガイド31によりガス流51は速度を増加させるため、中小電流遮断時の動圧が低い場合であっても円滑な排気が実現される。
(Function)
As shown in FIG. 3, in this gas circuit breaker 1, the
(効果)
以上のように、このガス遮断器1は、障壁30と絶縁ノズル24の出口側との間にフローガイド31を備えるようにした。フローガイド31は、障壁30の径と同一以上となるまで絶縁ノズル24の出口側から連続的に拡径する。これにより、障壁30によって絶縁ノズル24の出口付近に圧力上昇領域が形成されてしまうことを抑制できる。また、中小電流遮断時の動圧が低い場合であっても円滑な排気が実現される。
(effect)
As described above, the gas circuit breaker 1 includes the
(第3の実施形態)
図4を参照しつつ、第3の実施形態のガス遮断器を説明する。第1又は2の実施形態に係るガス遮断器と同一の構成及び同一の機能については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
A gas circuit breaker according to a third embodiment will be described with reference to FIG. The same configurations and the same functions as those of the gas circuit breaker according to the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
(構成)
図4に示すように、このガス遮断器1は、2重の冷却筒14、15を備えている。すなわち、冷却筒14を囲むように第2の冷却筒15が密閉容器内に設置されている。第2の冷却筒15は、一端面が有底で他端面が開口したコップ形状の円筒であり、内径が冷却筒14よりも大きく、有底面15aを冷却筒14の後端出口に対向させて、内部に冷却筒14を収容している。
(Constitution)
As shown in FIG. 4, the gas circuit breaker 1 includes
第2の冷却筒15の有底面15aと冷却筒14の後端出口とは離間して第1の離間部15bが形成され、第2の冷却筒15の側周壁内面と冷却筒14の側周壁外面も離間して第2の離間部15cが形成されている。このガス遮断器1において、対向接触子部10側のガス流51の排気流路は、冷却筒14の空間部14aと第1の離間部15bと第2の離間部15cとによりなる。
The bottomed
(作用)
反射波52が発生する反射箇所は、圧力上昇領域のみならず、ガス遮断器1の構成によっても生じ得る。このガス遮断器1では、冷却筒14の空間部14a内のガス流51の流れ方向が第2の冷却筒15の有底面15aによって閉塞している。そのため、この有底面15aが反射波52を絶縁ノズル24の出口へ向けて逆流させる反射箇所となる。
(Function)
The reflection location where the reflected
但し、このガス遮断器1においても、障壁30、又は障壁30とフローガイド31を併せ持つ円錐台部材32を第2の冷却筒15の有底面15aと絶縁ノズル24の出口との間に介在させることによって、第2の冷却筒15の有底面15aで反射した反射波52が絶縁ノズル24の出口に至るのを抑制し、絶縁ノズル24の出口付近に圧力上昇領域を新たに発生させることを防止することができる。
However, also in this gas circuit breaker 1, the
以上より、このガス遮断器1は、絶縁ノズル24の出口を一端側で囲み、他端側が開口した第1の筒状部である冷却筒14と、この冷却筒14を囲み、冷却筒14の後端に形成される開口と対向する有底面15aを有するコップ状の筒状部である第2の冷却筒15を備えている。このガス遮断器1において、排気流路は、冷却筒14の内部と、冷却筒14の後端側の開口と連通し、冷却筒14の外周面と第2の冷却筒15の内周面とで画成される内部とにより形成されることとなる。
As described above, the gas circuit breaker 1 surrounds the
このとき、反射箇所は、第2の冷却筒15の有底面15aであるが、障壁30を冷却筒14の内部に立設し、絶縁ノズル24の出口と第2の冷却筒15の有底面15aとの間に介在させることで、アーク放電の発生空間からの良好な高熱消弧性ガスの排出が維持されるため、ガス遮断器1の良好な電流遮断性能が維持される。
At this time, the reflection location is the bottomed
(第4の実施形態)
図5を参照しつつ、第4の実施形態のガス遮断器を説明する。第1又は2の実施形態に係るガス遮断器と同一の構成及び同一の機能については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
A gas circuit breaker according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. The same configurations and the same functions as those of the gas circuit breaker according to the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図5に示すように、このガス遮断器1は、冷却筒14の後端が閉塞している。すなわち、冷却筒14の後端は有底面14bとなっている。この冷却筒14には、内外を連通させる複数の孔部が形成されており、冷却筒14内では中心軸方向を流れるガス流51の向きを変換させて複数の孔部が対向接触子部10外へ放出するようになっている。
As shown in FIG. 5, the gas circuit breaker 1 is closed at the rear end of the
このガス遮断器1の反射箇所は、冷却筒14の有底面14bであり、この有底面14b付近に下流排気が滞りやすくなり、反射波52を絶縁ノズル24の出口へ向けて逆流させ易くなる。但し、このガス遮断器1においても、障壁30、又は障壁30とフローガイド31を併せ持つ円錐台部材32を冷却筒14の有底面14bと絶縁ノズル24の出口との間に介在させることによって、冷却筒14の有底面14bで反射した反射波52が絶縁ノズル24の出口に至るのを抑制し、絶縁ノズル24の出口付近に圧力上昇領域を新たに発生させることを防止することができる。
The reflection location of the gas circuit breaker 1 is the bottomed
以上より、このガス遮断器1は、絶縁ノズル24の出口を一端側で囲み、他端側が有底となった筒状部である冷却筒14を備え、反射箇所は冷却筒14の有底面14bとなる。この場合であって、障壁30を冷却筒14の内部に立設し、絶縁ノズル24の出口と冷却筒14の有底面14bとの間に介在させることで、アーク放電の発生空間からの良好な高熱消弧性ガスの排出が維持されるため、ガス遮断器1の良好な電流遮断性能が維持される。
As described above, the gas circuit breaker 1 includes the
(その他の実施形態)
本明細書においては、本発明に係る実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態で開示の構成の全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。この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ものである。
(Other embodiments)
In the present specification, an embodiment according to the present invention has been described. However, this embodiment is presented as an example, and is not intended to limit the scope of the invention. Combinations of all or any of the configurations disclosed in the embodiments are also included. The above embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
例えば、本実施形態や変形例のガス遮断器は、対向接触子部10を固定して、可動接触子部20のみ軸方向に移動させるよう構成したが、対向接触子部10に対して可動接触子部20が相対的に移動するように、対向接触子部10も軸方向に移動させ、相対的開極速度を向上させようとするいわゆるデュアルモーション機構にしても良い。
For example, the gas circuit breaker according to this embodiment or the modification is configured to fix the
更に、ガス流発生手段としては、パッファ室23に代えて熱パッファ室を採用し、或いはパッファ室23と熱パッファ室とを併用する直列パッファ型を採用することもできる。熱パッファ室は、アーク放電により高熱となった消弧性ガスの熱エネルギーを利用して室内の消弧性ガスを蓄圧するガス流発生手段である。
Further, as the gas flow generating means, a heat puffer chamber may be employed instead of the
1 ガス遮断器
10 対向接触子部
11 対向アーク接触子
12 対向通電接触子
13 サポート
14 冷却筒
14a 空間部
14b 有底面
15 第2の冷却筒
15a 有底面
15b 第1の離間部
15c 第2の離間部
20 可動接触子部
21 可動アーク接触子
22 可動通電接触子
23 パッファ室
24 絶縁ノズル
25 シリンダ
25a 連通孔
26 ピストン
27 ピストン支え
28 操作ロッド
28a 連通孔
30 障壁
31 フローガイド
32 円錐台部材
40 圧力上昇領域
51 ガス流
52 反射波
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
消弧性ガスが充填された密閉容器と、
前記密閉容器内に対向配置され、投入又は遮断の際に互いに接触又は開離し、開離の過程でアーク放電が発弧する可動接触子部及び対向接触子部と、
前記消弧性ガスを蓄圧するパッファ室と、
一端が前記パッファ室に接続され、他端に出口を有し、前記アーク放電が発弧する空間を囲み、前記パッファ室から放出される前記消弧性ガスを前記アーク放電に案内するノズルと、
前記ノズルの出口から放出される前記消弧性ガスを含むガス流を排気する排気流路と、
前記排気流路に存在し、前記ノズルの出口へ向けてガス流の反射波を逆流させる反射箇所と、
前記排気流路内で前記ノズルの出口と前記反射箇所との間に介在し、前記ノズルの出口の断面積と同面積以上で前記排気流路の断面積よりも小さく、前記反射箇所で逆流した反射波の前記ノズルの出口への到達を遮る障壁と、
を備えること、
を特徴とするガス遮断器。 A gas circuit breaker that switches between current interruption and input,
A sealed container filled with arc-extinguishing gas;
A movable contact portion and an opposing contact portion, which are disposed opposite to each other in the closed container, contact or separate from each other at the time of charging or shutting off, and arc discharge is generated in the process of separation;
A puffer chamber for accumulating the arc extinguishing gas;
A nozzle having one end connected to the puffer chamber and having an outlet at the other end, surrounding a space where the arc discharge is generated, and guiding the arc-extinguishing gas discharged from the puffer chamber to the arc discharge;
An exhaust passage for exhausting a gas flow containing the arc-extinguishing gas discharged from the outlet of the nozzle;
A reflection location that exists in the exhaust flow path and reverses the reflected wave of the gas flow toward the outlet of the nozzle;
In the exhaust passage, it is interposed between the outlet of the nozzle and the reflection portion, and is equal to or larger than the sectional area of the outlet of the nozzle and smaller than the sectional area of the exhaust passage, and flows backward at the reflection portion. A barrier that blocks the reflected wave from reaching the outlet of the nozzle;
Providing
A gas circuit breaker characterized by
前記反射箇所は、前記筒状部の前記他端側出口に発生する圧力上昇領域であり、
前記障壁は、前記筒状部の内部に立設され、前記ノズルの出口と前記圧力上昇領域との間に介在すること、
を特徴とする請求項1記載のガス遮断器。 The outlet of the nozzle is surrounded on one end side, the other end side is open, and includes a cylindrical portion that forms the exhaust passage inside.
The reflection spot is a pressure increase region generated at the other end side outlet of the cylindrical portion,
The barrier is erected inside the cylindrical portion and interposed between the outlet of the nozzle and the pressure increase region;
The gas circuit breaker according to claim 1.
前記反射箇所は、前記筒状部の前記他端側の有底部であり、
前記障壁は、前記筒状部の内部に立設され、前記ノズルの出口と前記有底部との間に介在すること、
を特徴とする請求項1記載のガス遮断器。 Surrounding the outlet of the nozzle on one end side, the other end side is bottomed, and includes a cylindrical portion that forms the exhaust passage inside,
The reflection portion is a bottomed portion on the other end side of the cylindrical portion,
The barrier is erected inside the cylindrical portion and interposed between the outlet of the nozzle and the bottomed portion;
The gas circuit breaker according to claim 1.
前記第1の筒状部を囲み、前記第1の筒状部の前記開口と対向する有底部を有するコップ状の第2の筒状部を備え、
前記排気流路は、
前記第1の筒状部の内部と、
前記第1の筒状部の開口と連通し、前記第1の筒状部の外周面と前記第2の筒状部の内周面とで画成される内部と、
で形成され、
前記反射箇所は、前記第2の筒状部の前記有底部であり、
前記障壁は、第1の筒状部の内部に立設され、前記ノズルの出口と前記有底部との間に介在すること、
を特徴とする請求項1記載のガス遮断器。 A first cylindrical portion surrounding the nozzle outlet at one end and having the other end open;
A cup-shaped second tubular portion that surrounds the first tubular portion and has a bottomed portion facing the opening of the first tubular portion;
The exhaust passage is
The inside of the first tubular portion;
Communicating with the opening of the first cylindrical portion, and an interior defined by an outer peripheral surface of the first cylindrical portion and an inner peripheral surface of the second cylindrical portion;
Formed with
The reflection portion is the bottomed portion of the second cylindrical portion;
The barrier is erected inside the first cylindrical portion and interposed between the outlet of the nozzle and the bottomed portion;
The gas circuit breaker according to claim 1.
前記フローガイドは、前記障壁の径と同一以上となるまで前記ノズルの出口側から連続的に拡径すること、
を特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のガス遮断器。 A flow guide is provided between the barrier and the outlet side of the nozzle,
The flow guide is continuously expanded from the outlet side of the nozzle until it is equal to or larger than the diameter of the barrier,
The gas circuit breaker according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015016935A JP2016143499A (en) | 2015-01-30 | 2015-01-30 | Gas circuit breaker |
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