JP3000735B2 - ガス遮断器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アーク回転式自力消弧
形のガス遮断器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自力消弧形のガス遮断器においては、電
流を遮断した際に生じるアークにより圧力が上昇させら
れる昇圧室を設けて、該昇圧室内から噴出させたガスを
アークに吹き付けることによりアークを消滅させるよう
にしている。

【０００３】この種のガス遮断器は、遮断電流が大きく
アークエネルギーが大きいときには優れた消弧性能を有
するが、遮断電流が小さい場合には、昇圧室内の圧力上
昇が十分でないため、十分な消弧性能を期待できない。

【０００４】そこで、アーク電流により励磁されるアー
ク駆動コイルを設けて、該コイルから発生する磁束をア
ークと鎖交させることにより、アークを高速回転させて
消弧するアーク回転式の消弧機構を併用した自力消弧形
のガス遮断器が提案された。図３はこの種のガス遮断器
の要部の構成を示したもので、同図において１は導電材
料または絶縁材料からなる円筒状の昇圧室構成部材、２
は昇圧室構成部材１の一端の開口部を気密に閉じるよう
に設けられた固定接触子側の主回路導体で、昇圧室構成
部材１と主回路導体２とにより昇圧室３が構成されてい
る。昇圧室構成部材１の底部１ａには主回路導体１側に
向かって径が小さくなる向きのテーパが付けられてい
て、該底部１ａの中央部に孔１ｂが形成され、底部１ａ
と孔１ｂとによりガス噴出用のノズル部３ｎが形成され
ている。主回路導体２には端子部２ａが設けられ、この
端子部が外部端子に接続される。

【０００５】昇圧室３内には、主回路導体２に接続され
た支持台４と、支持台４に支持されたチューリップ形の
固定アーク接触子５と、支持台４にコイル支持体６を介
して支持されたアーク駆動コイル７と、アーク駆動コイ
ル７の端部に配置された環状のアーク走行板８とから成
る固定側エレメント９が配置されている。アーク駆動コ
イル７の一端はコイル支持体６と支持台４とを通して主
回路導体２に電気的に接続され、他端はアーク走行板８
に電気的に接続されている。

【０００６】１０は図示しない絶縁操作棒を介して操作
器に連結された棒状または管状の可動アーク接触子で、
この可動アーク接触子は、昇圧室３のノズル部３ｎを通
して固定アーク接触子５に接触する投入位置と昇圧室３
から脱して固定アーク接触子との間に所定の絶縁距離を
隔てた状態になる遮断位置との間を直線駆動される。可
動アーク接触子１０は、図示しない集電接触子を介して
可動接触子側の主回路導体に接続されている。上記の各
部はＳＦ₆ ガスを封入した遮断器容器内に配置されてい
る。

【０００７】上記の遮断器において可動アーク接触子１
０が固定アーク接触子５から離れると両アーク接触子間
にアークが発生する。このアークがアーク走行板８に接
触すると、アーク駆動コイル７にアーク電流が流れるた
め、該コイルから磁束が発生し、この磁束がアークと鎖
交する。アークはこの磁束により駆動力を受けてアーク
走行板８に沿って高速回転する。またアークのエネルギ
ーにより昇圧室３内のガスが膨脹させられ、昇圧室内の
圧力が上昇する。アークが高速回転しているため、アー
クから昇圧室３内のガスへのエネルギーの供給は能率良
く行われ、昇圧室内の圧力は急激に上昇する。またアー
クの回転により相対的にアークにガスが吹き付けられる
ため、アークが冷却される。

【０００８】可動アーク接触子が昇圧室３から脱する
と、ノズル部３ｎから昇圧室内のガスが噴出し、このガ
スがアークに吹き付けられる。このガスが吹き付けられ
る時点が電流の零点に一致するように可動アーク接触子
の動作タイミングが設定されているため、アークは昇圧
室３からのガスの吹き付けにより電流の零点で消滅させ
られる。

【０００９】遮断電流が小さい場合には、アークエネル
ギーが不足し、昇圧室内の圧力が十分に上昇しないた
め、昇圧室から噴出するガスの吹き付けによる自力消弧
効果を余り期待できないことがあるが、この場合には、
アークの高速回転により相対的にアークに吹き付けられ
るガスの冷却効果によりアークを消滅させることを期待
している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のガス遮断器にお
いては、遮断電流が大きいときには、昇圧室からのガス
の吹き付けとアークの回転により生じる相対的なガス吹
き付けによる冷却効果により高い消弧性能を得ることが
できる。しかしながら、遮断電流が小さいときには、ア
ーク駆動コイルに流れる電流が小さくなってアークの回
転駆動力が弱くなる上に、昇圧室内の圧力上昇も弱くな
るため、消弧性能が低下する。消弧性能が低下し、アー
ク時間が長くなるとアークが長くなるため、アークの回
転による相対的なガスの吹き付け効果がますます弱くな
っていく。

【００１１】本発明の目的は、小電流遮断時の消弧性能
を高めたアーク回転式自力消弧形のガス遮断器を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガス噴出用の
ノズル部を有する昇圧室と、固定アーク接触子と該固定
アーク接触子を囲むように設けられてアーク電流により
励磁されるアーク駆動コイルと該アーク駆動コイルの端
部に配置されたアーク回転板とを備えて昇圧室内に配置
された固定側エレメントと、昇圧室のノズル部を通して
固定アーク接触子に接触する投入位置と昇圧室から脱し
て固定アーク接触子との間に所定の絶縁距離を隔てた状
態になる遮断位置との間を直線駆動される可動アーク接
触子とを備えたガス遮断器に係わるものである。

【００１３】本発明においては、昇圧室から離れた位置
に、非磁性材料からなる環状のアークランナを、可動ア
ーク接触子と同心的に配置する。アークランナの内側に
アーク回転駆動用の永久磁石を配置し、該磁石からアー
クとほぼ直角に鎖交する磁束を生じさせる。

【００１４】尚非磁性材料とは、強磁性材料以外の導電
性金属材料（例えば銅等）を意味する。

【００１５】

【作用】上記のように昇圧室の外部にアーク回転駆動用
の永久磁石を配置しておくと、小電流遮断時にアーク時
間が長くなり、アークが長くなった際に、永久磁石から
生じる磁束がアークに鎖交するため、アークはアークラ
ンナに接触しつつ高速回転する。このアークの回転によ
りアークに相対的にガスが吹き付けられるため、小電流
域においても、安定した消弧性能を得ることができる。

【００１６】上記のように構成すると、アークランナの
表面にアークが接触するが、アークはアークランナの特
定の箇所に集中するのではなく、アークランナの周方向
に沿って高速回転するため、アークランナの表面に電界
を乱す原因となるような凹凸が生じることはない。従っ
てアークランナに、永久磁石を固定側エレメントに対し
て遮蔽するシールドとしての機能を持たせることができ
る。

【００１７】

【実施例】図１は本発明の実施例を示したもので、同図
において１は導電材料からなる円筒状の昇圧室構成部
材、２は昇圧室構成部材１の一端の開口部を気密に閉じ
る固定接触子側の主回路導体で、これら昇圧室構成部材
１及び主回路導体２とにより昇圧室３が構成されてい
る。従来のものと同様に、昇圧室構成部材１の底部１ａ
にテーパが付けられてその中央部に孔１ｂが形成され、
底部１ａと孔１ｂとによりガス噴出用のノズル部３ｎが
形成されている。

【００１８】昇圧室３内には、支持台４と、固定アーク
接触子５と、コイル支持体６と、アーク駆動コイル７
と、環状のアーク走行板８とから成る固定側エレメント
９が配置されている。この固定側エレメントの構成も従
来のものと同様であり、アーク駆動コイル７の一端はコ
イル支持体６と支持台４とを通して主回路導体２に電気
的に接続され、他端はアーク走行板８に電気的に接続さ
れている。

【００１９】１０は従来のものと同様な可動アーク接触
子で、この可動アーク接触子は図示しない操作器によ
り、昇圧室３のノズル部３ｎを通して固定アーク接触子
５に接触する投入位置と、昇圧室３から脱して固定アー
ク接触子との間に所定の絶縁距離を隔てた状態になる遮
断位置との間を直線駆動される。

【００２０】本発明においては、昇圧室３から所定の絶
縁距離を隔てた位置に強磁性材料以外の良導電性材料
（例えば銅）からなる環状の筒体１１を配置する。図示
の筒体１１は、全体が円筒状に形成されて、その昇圧室
側の端部に、内周寄りの部分が内側に折り曲げられた内
鍔部が設けられ、該内鍔部を含む筒体の先端部によりア
ークランナ１１ａが構成されている。アークランナ１１
ａの内側には磁石保持用の環状の凹部１１ｂが形成さ
れ、該凹部１１ｂ内にアーク回転駆動用の永久磁石１２
が適宜の手段により固定されている。磁石１２は、図２
に示したようにリング状に形成されたフェライト磁石か
らなり、アークと直交する磁束を発生させるため、その
内周面及び外周面に異なる磁極が現れるように径方向着
磁されている。図示の例では、磁石１２の内周面がＮ極
に、外周面がＳ極になるように着磁されている。尚図示
の例と反対に、磁石１２の内周面がＳ極に、外周面がＮ
極になるように着磁しても良い。

【００２１】筒体１１の電位は、可動接触子に集電接触
子を介して電気的に接続されている図示しない主回路導
体の電位に固定されている。

【００２２】上記の各部は、図示しない遮断部容器内に
収納され、該容器内にはＳＦ₆ ガスが所定の圧力で封入
されている。

【００２３】上記の実施例において、遮断器の投入時に
は可動アーク接触子１０が昇圧室３のノズル部３ｎを通
して固定アーク接触子５に内側から接触する。この状態
では、主回路導体２→支持台４→固定アーク接触子５→
可動アーク接触子１０→図示しない主回路導体の経路で
主回路電流が流れる。

【００２４】可動アーク接触子１０を固定アーク接触子
５から開離させると、両アーク接触子間にアークが発生
する。このアークがアーク走行板８に接触すると、主回
路導体２→支持台４→コイル支持体６→アーク駆動コイ
ル７→アーク走行板８→アーク→可動アーク接触子１０
の経路でアーク電流が流れ、アーク駆動コイル７が励磁
される。アーク駆動コイル７から生じる磁束がアークに
鎖交するため、アークはアーク走行板８に沿って高速回
転し、アークに相対的にガスが吹き付けられる。これに
よりアークが冷却されるとともに、アークエネルギーが
効率良く昇圧室３内のガスに与えられ、昇圧室内の圧力
が急激に上昇する。

【００２５】可動アーク接触子がノズル部３ｎから脱す
ると、昇圧室３内のガスがノズル部３ｎから噴出し、こ
のガスがアークに吹き付けられるため、電流零点でアー
クが消滅させられる。

【００２６】遮断電流が小さい場合には、昇圧室３内の
圧力が不足し、消弧性能が低下するため、アーク時間が
長くなり、アークが長くなる。このときアークがアーク
ランナ１１ａ付近に達していると、アーク回転駆動用永
久磁石１２から生じている磁束がアークに鎖交するた
め、アークはアークランナ１１ａの表面に沿って周方向
に高速回転する。これによりアークに相対的にガスが吹
き付けられてアークが冷却されるため、電流零点でアー
クが消滅させられる。従って遮断電流値が小さい領域で
も優れた消弧性能を得ることができる。

【００２７】永久磁石から生じる磁束によりアークが回
転駆動される際には、アークランナの表面にアークが接
触するが、この場合アークはアークランナの特定の箇所
に集中するのではなく、アークランナの周方向に沿って
高速回転するため、アークランナの表面に電界を乱す原
因となるような凹凸が生じることはない。従ってアーク
ランナ（筒体１１）にシールドとしての機能を保持させ
ることができる。

【００２８】上記の例では、固定アーク接触子及び可動
アーク接触子のみを設けているが、これらの接触子の他
に、固定主接触子と可動主接触子とを設けて、投入時に
は可動アーク接触子が固定アーク接触子に接触してから
可動主接触子が固定主接触子に接触し、遮断時には、可
動主接触子が固定主接触子から離れた後に可動アーク接
触子が固定アーク接触子から離れるように各接触子が配
置される場合もあり、このような場合にも本発明を適用
できるのはもちろんである。

【００２９】上記の実施例では、アーク回転駆動用永久
磁石１２として、単一のリング状磁石を用いたが、円弧
状の磁石を複数個並べることによりリング状磁石を構成
しても良く、また多数の円弧状磁石を間隔をあけて配置
するようにしても良い。いずれの磁石配置をとる場合で
も、アークと直角に鎖交する磁束を生じるように磁石を
着磁する必要がある。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、昇圧室
の外部にアークランナとアーク回転駆動用の永久磁石と
を配置して、アークが長くなった際に、永久磁石から生
じる磁束をアークに鎖交させてアークを回転駆動するよ
うにしたため、小電流域においても、安定した消弧性能
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部を示す縦断面図である。

【図２】図１の実施例で用いる永久磁石の斜視図であ
る。

【図３】従来のガス遮断器の要部の構造を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

３…昇圧室、３ｎ…ノズル部、５…固定アーク接触子、
７…アーク駆動コイル、８…アーク走行板、９…固定側
エレメント、１０…可動アーク接触子、１１…筒体、１
１ａ…アークランナ、１２…アーク回転駆動用永久磁
石。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01H 33/18 H01H 33/70

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス噴出用のノズル部を有する昇圧室
   と、固定アーク接触子と該固定アーク接触子を囲むよう
   に設けられてアーク電流により励磁されるアーク駆動コ
   イルと該アーク駆動コイルの端部に配置されたアーク回
   転板とを備えて前記昇圧室内に配置された固定側エレメ
   ントと、前記昇圧室のノズル部を通して前記固定アーク
   接触子に接触する投入位置と前記昇圧室から脱して前記
   固定アーク接触子との間に所定の絶縁距離を隔てた状態
   になる遮断位置との間を直線駆動される可動アーク接触
   子とを備えたガス遮断器において、 前記昇圧室から離れた位置に前記可動アーク接触子と同
   心的に配置された環状の、非磁性材料からなるアークラ
   ンナと、 前記アークランナの内側に配置されてアークとほぼ直角
   に鎖交する磁束を生じるアーク回転駆動用永久磁石とを
   具備したことを特徴とするガス遮断器。