JP4131926B2 - ガス遮断器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧系統に設けられるガス遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高電圧の電力系統などで多く用いられているガス遮断器は、接点開離時にＳＦ6などの消弧性能の高い絶縁ガスを絶縁物からなるノズルを介して固定接点と可動接点との間隙部に吹付け、固定及び可動接点間に発生するアークを消弧して大電流を遮断するものである。
【０００３】
図７は従来のガス遮断器の構成例を示す断面図である。
【０００４】
図７において、１は内部に接点部が設けられる円筒状の容器で、この容器１の一方の開口端部には操作筒２が、他方の開口端部には冷却筒３が同一軸線上にそれぞれ取付けられ、これらにより消弧室４が構成されている。
【０００５】
容器１内には通常の電流を流す固定接点５ａが冷却筒３の内側筒状部に取付けて設けられると共に、冷却筒３内にスペーサ６を介して支持され且つ先端部を容器１内の中心軸線上に臨ませて遮断時にアーク電流を流す固定接点７ａが設けられている。
【０００６】
また、操作筒２内にはその中心軸線上に中空操作軸８を有するパッファシリンダ９がパッファピストン１０の外周面に沿って軸方方向に摺接移動可能に設けられ、このパッファシリンダ９の先端部に固定接点５ａに対峙させて接離可能に可動接点５ｂが取付けられると共に、その内側に固定接点７ａに対峙させて接離可能に可動接点７ｂが取付けられ、さらに可動接点５ｂとアーク可動接点７ｂとの間にアーク固定接点７ｂにＳＦ6などの絶縁ガスを吹付ける絶縁物からなるノズル１１が取付けられている。
【０００７】
ここで、通常の電流を流す固定接点５ａと可動接点５ｂは、主接点５を構成し、遮断時にアーク電流を流す固定接点７ａと可動接点７ｂは、アーク接点７を構成している。
【０００８】
このような構成のガス遮断器において、図示しない操作機構により中空操作軸８が開路操作されると、まず主接点５の固定接点５ａと可動接点５ｂとが開離し、電流が主接点５からアーク接点７に移行する。
【０００９】
次にアーク接点７の固定接点７ａと可動接点７ｂとが開くと、これら接点間にアークが発生する。これと平行してパッファシリンダ９の移動によりパッファピストン１０との間に形成されるパッファ室１２が縮小され、このパッファ室１２に存在しているＳＦ6ガスが圧縮され、ノズル１１を通してアーク接点７間に吹付けられる。
【００１０】
このノズル１１から強力に吹付けられたＳＦ6ガスにより、アークは急速に冷却されて消滅し、電流が遮断される。このとき、ノズル１１の下流側に設けられた冷却筒３内では、アークによって高温となったＳＦ6ガスが徐々に冷却され、消弧室外部に排出される。
【００１１】
ところで、熱ガスは高温で密度が低いため、通常のＳＦ6に比べ絶縁性能が低い。また、電流遮断時には高い過渡回復電圧が発生するので、冷却筒３から排出される熱ガスをうまく制御して高い回復電圧に絶縁が耐えられるようにすることが設計の重要なポイントとなる。
【００１２】
近年のガス遮断器においては、小型化、高性能化が進み、同一定格の遮断器はその体格が益々小さくなる傾向にある。また、冷却筒３も小型化が進んでいるが、冷却筒２の流路断面積が小さ過ぎると、発生した熱ガスが冷却筒３の内部に充満し、下流への流れが阻害される。すると、熱ガスはアーク接点や主接点の方へ逆流を始めるが、アーク接点側はガスの圧縮があり、絶縁耐力が高いため、破壊の可能性は比較的低い。しかし、万一熱ガスが主接点の方へ流れ込んで絶縁破壊すると、主接点には電流遮断能力が全くないので、遮断不能となり、極めて重大な故障モードとなる。
【００１３】
そこで、最近のガス遮断器においては、図８に示すようにノズル１１の下流側先端を広げて冷却筒３内部の円筒部材３ａと小ギャップ１３を保ちながら摺動するような構成とし、熱ガスが主接点５に逆流しないような構成とすることが多い。
【００１４】
ここで、小ギャップ１３を設ける理由は、ノズル１１にＰＴＦＥ（テフロン）系の材料を用いる場合が多く、線膨張係数が大きいため、高温となって膨張した際に冷却筒３内部の円筒部材３ａと接触と固渋するのを避けるためである。
【００１５】
このような構成にすると、ノズル１１は開路状態でも接点間を橋絡する形で配置されるので、ノズル１１には遮断器極間の全電圧が印加されることになる。また、負荷電流や短絡電流の場合には、回復電圧は交流となるが、絶縁物であるノズル１１にとってはそれほど厳しい条件ではない。
【００１６】
一方、ガス遮断器により無負荷送電線、ケーブル充電電流、コンデンサバンクなどを開閉した後は、片側に直流電圧が残るので、極間にも直流電圧が印加されることになる。
【００１７】
従って、絶縁物が存在する交流電界は、絶縁物の誘電率で支配されるのに対して、直流電界の場合には絶縁物の抵抗率で支配される。
【００１８】
ここで、代表的な消弧室の極間の交流等電位線を図９に示し、直流等電位線を図１０に示す。
【００１９】
直流電界の場合、絶縁物と金属の間に微小なギャップが存在すると、ギャップの低効率が高いので、等電位線がギャップに集中して部分的に極めて高い電界を発生し、場合によってはそこを起点として絶縁破壊が発生する可能性があり、大変深刻な問題となる。
【００２０】
また、磁気碍管ブッシングなどを有するガス遮断器の場合には、碍管表面の漏れ電流によって送電線などに残った電荷が次第に減衰して直流電圧も低下して行く。しかし、ケーブル接続のガス絶縁開閉装置に用いられているガス遮断器の場合、電荷が短時間のうちに逃げるルートがないため、直流電圧が減衰せず継続時間が長くなり、より一層深刻な問題となる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のガス遮断器では、ノズル下流側先端と冷却筒円筒部材の間にギャップが存在するため、直流電圧が印加される場合、そこに等電位線が集中して絶縁破壊に至るという問題がある。
【００２２】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、ギャップ部に等電位線が集中することなく、直流絶縁性能の低下の危険性もないガス絶縁遮断器を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段によりガス遮断器を構成する。
【００２４】
請求項１に対応する発明は、固定接点及びこの固定接点に接離可能な可動接点からなる主接点と、この主接点の開離時に電流を移行させてアークを発生させる固定接点及びこの固定接点に接離可能な可動接点からなるアーク接点と、前記主接点の可動接点に取付けられ、前記アーク接点の開離時に消弧性ガスを導入し前記アーク接点間に吹付けてアークを消弧する絶縁物で構成されたほぼ円筒形状のノズルと、前記主接点の固定接点及び前記アーク接点の固定接点をそれぞれの可動接点に対峙する位置に設けた内面がほぼ円筒形の導電性構造部材とを備えたガス遮断器において、前記ノズルを、その下流側先端が常時前記導電性構造部材の内面と微小ギャップを保ちつつ摺動する大きさ及び形状に構成し、且つ前記ノズルの下流側先端部の外周面に前記導電性構造部材と電気的接続を保持する接触手段を設ける。
【００２５】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明のガス遮断器において、前記接続手段は、前記接触手段は、前記ノズルの下流側先端部の外周面に設けられた円周方向の溝内に導電性オーリングを嵌め込んだ構成として、前記ノズルと前記導電性構造部材とが摺動可能で且つ常時接触するようにしたものである。
【００２６】
請求項３に対応する発明は、請求項２に対応する発明のガス遮断器において、前記導電性オーリングは、エチレン・プロピレンゴムを主成分として構成されたものである。
【００２７】
請求項４に対応する発明は、請求項２又は請求項３に対応する発明のガス遮断器において、前記ノズルに設けられた溝に前記オーリングが密閉空間に閉じ込められるように樹脂製の摺動部材を嵌め込む。
【００２８】
請求項５に対応する発明は、請求項１記載のガス遮断器において、前記接触手段は、前記ノズルの下流側先端部の外周面に設けられた円周方向の溝内に波板バネを嵌め込んだ構成として、前記ノズルと前記導電性構造部材とが摺動可能で且つ常時接触するようにしたものである。
【００２９】
請求項６に対応する発明は、請求項５に対応する発明のガス遮断器において、前記ノズルに設けられた溝に前記波板バネが密閉空間に閉じ込められるように樹脂製の摺動部材を嵌め込む。
【００３０】
請求項７に対応する発明は、請求項１に対応する発明のガス遮断器において、前記接触手段は、前記ノズルの下流側先端部に複数個の半径方向の穴を円周方向に設け、この穴に樹脂製の摺動部材からなる頭付ピンを弾性体を介して取付けた構成として、前記ノズルと前記導電性構造部材とが摺動可能で且つ常時接触するようにしたものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は本発明によるガス遮断器の第１の実施形態を示す断面図で、図７と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００３３】
第１の実施形態では、図１に示すように消弧室４の固定側、つまり冷却筒３側に内面がほぼ円筒形の導電性構造部材３ａをアーク接点７の固定接点７ｂと同心円状に配置し、可動接点５ｂに取付けられるノズル１１の下流側先端部を導電性構造部材３ａの内面と微小ギャップ１３を保ちつつ摺動する大きさ及び形状に構成し、且つノズル１１の下流側先端部外面と導電性構造部材３ａとの間に常時電気的接続を保持する導電性を有する接触部材１４を設けるものである。
【００３４】
このような構成のガス遮断器とすれば、ノズル先端は、円筒形導電性構造部材３ａとの間に微小ギャップしか存在していないので、電流遮断時に発生した高温の熱ガスが消弧室４の主接点５へ流れ込んで、主接点５を起点とする絶縁破壊を防止することができる。
【００３５】
一方、ケーブル充電電流などを遮断した後に直流電圧が残った場合でも、ノズル１１の先端部には微小ギャップ１３があるもののノズル１１と固定側は電気的に接続されているので、等電位線がギャップ部分に集中して高い電界になることはない。
【００３６】
図２は本発明によるガス遮断器の第２の実施形態を示す断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００３７】
第２の実施形態では、ノズル１１の下流側先端部外面の円周方向に溝１５を設け、この溝１５内に導電性を有するオーリング１６を嵌め込んでノズル先端と導電性構造部材１３とを常時電気的に接続するようにしたものである。この場合、オーリング１６は弾性体であり、ノズル１１が多少膨張して寸法変化しても接触と摺動を十分維持することが可能である。また、オーリング１６に微量のカーボンなどを添加することで、導電性を有する特性にすることができる。
【００３８】
このような構成のガス遮断器とすれば、簡単な構成で第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、またオーリング１６を用いることで熱ガスの主接点方向への侵入を完全に防ぐことができる。
【００３９】
ここで、上記オーリング１６としてエチレン・プロピレンゴムを主成分とした材料を用いることにより、高温条件下や分解ガス存在下でも、性能劣化を起こすことなく、前述した効果を得ることができる。
【００４０】
ガス遮断器は、電流遮断時にＳＦ6ガスを分解し、ＳＦ4、ＳＯＦ2、ＨＦなどの反応性の高いガスが発生する。オーリング１６にもこれらのガスが影響を及ぼす可能性があるので、耐薬品性の強いオーリングを選定することが好ましい。
【００４１】
また、遮断器は通常の運転状態では、周囲温度から６５度まで通電部分の温度が上昇することが許容されている。つまり、このオーリング１６には１０５度程度でも所要の性能を発揮することが要求されることになる。そこで、使用温度が高く、耐薬品性能を要求される用途としては、エチレン・プロピレンゴムが最も適していると考えられる。
【００４２】
図３は本発明によるガス遮断器の第３の実施形態を示す断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００４３】
オーリング１６としてエチレン・プロピレンゴムを用いても、極めて大きな遮断電流の場合や、極めて高い品質が要求される場合には、分解ガスに対する懸念が完全に払拭できない場合がある。
【００４４】
第３の実施形態では、図３に示すようにオーリング１６と固定側円筒形導電性構造部材３ａとの間に、帯状の樹脂製摺動リング１７を挿入するものである。ここで、もう少し詳細に述べると、オーリング１６を入れた溝１５の上からＰＴＦＥなどの樹脂により形成された帯状の樹脂製摺動リング１７を全周に亘って嵌め込む。
【００４５】
この場合、帯状の樹脂製摺動リング１７が摺動しているうちに、このリングが外れないように溝１５の中に帯板の厚み方向が半分程度入るような構成にしておく必要がある。
【００４６】
このような構成とすれば、オーリング１６はほぼ密閉空間に閉じ込められ、分解ガスに直接接しないので、分解ガスの影響を極めて受けにくくなり、オーリング接触部の信頼性を更に高めることかできる。
【００４７】
図４は本発明によるガス遮断器の第４の実施形態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００４８】
第４の実施形態では、ノズル１１の下流側先端の外表面円周方向に溝１５を設け、この溝１５内に波板バネ１８を嵌め込んでノズル１１の先端と導電性構造部材３ａとを接触させて常時電気的に接続するようにしたものである。
【００４９】
このような構成としても、第２の実施形態と同様の効果が得られることに加え、次のような作用効果を得ることができる。
【００５０】
すなわち、この波板バネ１８によるノズル１１の先端と導電性構造部材３ａとの接触方式は、オーリング１６に比べて接触荷重を自由に設定することが比較的容易で、かつバネのストロークを大きくとることが可能である。これにより、摺動抵抗の低減、かじり防止などの効果を持たせることが可能である。また、波板バネ１８にはバネ鋼を用いて構成すれば、ゴムに比べて耐分解ガス性能が遥かに高いので、分解ガスによる劣化がほとんどなくなる。
【００５１】
図５は本発明によるガス遮断器の第５の実施形態を示す断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００５２】
前述した第４の実施形態では、バネ荷重を最適値に設定することができるが、波板バネ１８の山の部分が導電性構造部材３ａの円筒部内面に当たった場合、かじりを生じる可能性がある。
【００５３】
第５の実施形態では、図５に示すように波板バネ１８と導電性構造部材３ａとの間に、第３の実施形態と同様に帯状の樹脂製摺動リング１７を挿入するようにしたものである。
【００５４】
このような構成とすれば、第１の実施形態と同様の効果が得られることに加えて、テフロンなどの帯状の樹脂製摺動リング１７を波板バネ１８と導電性構造部材３ａとの間に介在させることにより、波板バネ１８の山部のかじりを防止することができる。
【００５５】
図６は本発明によるガス遮断器の第６の実施形態を示す断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００５６】
前述した第２の実施形態乃至第５の実施形態では、いずれもノズル１１の先端部に溝１５を設ける必要がある。ノズル１１は接点交換時の治具取付けのためにノズルの下流側先端部に切欠き１９を設ける場合があるが、円周方向に溝があるとこの切欠きが構成しにくく、しかも長手方向に冗長になる。
【００５７】
そこで、本実施形態では、図６に示すようにノズル１１の先端部に半径方向の穴２０を円周方向に沿って３〜４個設け、これらの穴内にコイルバネなどの弾性体２１を介して摺動部材で構成された頭付ピン２２をそれぞれ挿入するものである。
【００５８】
この場合、頭付ピン２２は弾性体２１に押されて導電性構造部材３ａとノズル１１との間で常に電気的接触を維持している。また、頭付ピン２２はＰＴＦＥなどの樹脂製で摺動特性に優れた材料を用いることで、かじりを防止できるようにしている。
【００５９】
このような構成とすれば、第１の実施形態と同様の効果が得られることに加え、ノズル交換治具取付用の切欠きがノズル１１の先端部に設けられていても、この切欠きによる影響を受けずに導電性構造部材３ａとノズル１１との間で常に電気的接触を維持させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によるガス遮断器によれば、ノズルの下流側先端部が固定側の円筒状導電性構造物の内面を微小なギャップを保持しつつ摺動するようにしたので、電流遮断時に発生した熱ガスが主接点方向へ流れ込むことを防止できると共に、進み電流遮断後などに発生する直流電圧が消弧室に印加された場合でも、ノズル先端の微小ギャップを起点として絶縁破壊することのない消弧室を構成することができ、また反応性の高い分解ガスへの対策もとることが可能である。
【００６１】
また、冷却筒の大きさや消弧室自体の大きさ、ガスを封入する容器の大きさ、更には遮断器としての体格を小さくできるとともに、高性能化を進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガス遮断器の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】本発明によるガス遮断器の第２の実施形態の要部を示す断面図。
【図３】本発明によるガス遮断器の第３の実施形態の要部を示す断面図。
【図４】本発明によるガス遮断器の第４の実施形態の要部を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図。
【図５】本発明によるガス遮断器の第５の実施形態の要部を示す断面図。
【図６】本発明によるガス遮断器の第６の実施形態を示すもので、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は円筒形導電性構造物とノズルの先端部との接触部を示す径方向断面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ部を拡大して示す断面図。
【図７】従来のガス遮断器の構成例を示す断面図。
【図８】従来の熱ガス逆流対策を施したガス遮断器の要部を示す断面図。
【図９】従来のガス遮断器において、代表的な消弧室の極間の交流等電位線を示す断面図。
【図１０】同じく代表的な消弧室の極間の直流等電位線を示す断面図。
【符号の説明】
１…容器
２…操作筒
３…冷却筒
４…消弧室
５…主接点（固定接点５ａ、可動接点５ｂ）
６…スペーサ
７…アーク接点（アーク固定接点７ａ、アーク可動接点７ｂ）
８…中空操作軸
９…パッファシリンダ
１０…パッファピストン
１１…ノズル
１２…パッファ室
１３…微小ギャップ
１４…接触部材
１５…溝
１６…オーリング
１７…樹脂製摺動リング
１８…波板バネ
１９…切欠き
２０…穴
２１…弾性体
２２…頭付ピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、高電圧系統に設けられるガス遮断器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高電圧の電力系統などで多く用いられているガス遮断器は、接点開離時にＳＦ6などの消弧性能の高い絶縁ガスを絶縁物からなるノズルを介して固定接点と可動接点との間隙部に吹付け、固定及び可動接点間に発生するアークを消弧して大電流を遮断するものである。
【０００３】
図７は従来のガス遮断器の構成例を示す断面図である。
【０００４】
図７において、１は内部に接点部が設けられる円筒状の容器で、この容器１の一方の開口端部には操作筒２が、他方の開口端部には冷却筒３が同一軸線上にそれぞれ取付けられ、これらにより消弧室４が構成されている。
【０００５】
容器１内には通常の電流を流す固定接点５ａが冷却筒３の内側筒状部に取付けて設けられると共に、冷却筒３内にスペーサ６を介して支持され且つ先端部を容器１内の中心軸線上に臨ませて遮断時にアーク電流を流す固定接点７ａが設けられている。
【０００６】
また、操作筒２内にはその中心軸線上に中空操作軸８を有するパッファシリンダ９がパッファピストン１０の外周面に沿って軸方方向に摺接移動可能に設けられ、このパッファシリンダ９の先端部に固定接点５ａに対峙させて接離可能に可動接点５ｂが取付けられると共に、その内側に固定接点７ａに対峙させて接離可能に可動接点７ｂが取付けられ、さらに可動接点５ｂとアーク可動接点７ｂとの間にアーク固定接点７ｂにＳＦ6などの絶縁ガスを吹付ける絶縁物からなるノズル１１が取付けられている。
【０００７】
ここで、通常の電流を流す固定接点５ａと可動接点５ｂは、主接点５を構成し、遮断時にアーク電流を流す固定接点７ａと可動接点７ｂは、アーク接点７を構成している。
【０００８】
このような構成のガス遮断器において、図示しない操作機構により中空操作軸８が開路操作されると、まず主接点５の固定接点５ａと可動接点５ｂとが開離し、電流が主接点５からアーク接点７に移行する。
【０００９】
次にアーク接点７の固定接点７ａと可動接点７ｂとが開くと、これら接点間にアークが発生する。これと平行してパッファシリンダ９の移動によりパッファピストン１０との間に形成されるパッファ室１２が縮小され、このパッファ室１２に存在しているＳＦ6ガスが圧縮され、ノズル１１を通してアーク接点７間に吹付けられる。
【００１０】
このノズル１１から強力に吹付けられたＳＦ6ガスにより、アークは急速に冷却されて消滅し、電流が遮断される。このとき、ノズル１１の下流側に設けられた冷却筒３内では、アークによって高温となったＳＦ6ガスが徐々に冷却され、消弧室外部に排出される。
【００１１】
ところで、熱ガスは高温で密度が低いため、通常のＳＦ6に比べ絶縁性能が低い。また、電流遮断時には高い過渡回復電圧が発生するので、冷却筒３から排出される熱ガスをうまく制御して高い回復電圧に絶縁が耐えられるようにすることが設計の重要なポイントとなる。
【００１２】
近年のガス遮断器においては、小型化、高性能化が進み、同一定格の遮断器はその体格が益々小さくなる傾向にある。また、冷却筒３も小型化が進んでいるが、冷却筒２の流路断面積が小さ過ぎると、発生した熱ガスが冷却筒３の内部に充満し、下流への流れが阻害される。すると、熱ガスはアーク接点や主接点の方へ逆流を始めるが、アーク接点側はガスの圧縮があり、絶縁耐力が高いため、破壊の可能性は比較的低い。しかし、万一熱ガスが主接点の方へ流れ込んで絶縁破壊すると、主接点には電流遮断能力が全くないので、遮断不能となり、極めて重大な故障モードとなる。
【００１３】
そこで、最近のガス遮断器においては、図８に示すようにノズル１１の下流側先端を広げて冷却筒３内部の円筒部材３ａと小ギャップ１３を保ちながら摺動するような構成とし、熱ガスが主接点５に逆流しないような構成とすることが多い。
【００１４】
ここで、小ギャップ１３を設ける理由は、ノズル１１にＰＴＦＥ（テフロン）系の材料を用いる場合が多く、線膨張係数が大きいため、高温となって膨張した際に冷却筒３内部の円筒部材３ａと接触と固渋するのを避けるためである。
【００１５】
このような構成にすると、ノズル１１は開路状態でも接点間を橋絡する形で配置されるので、ノズル１１には遮断器極間の全電圧が印加されることになる。また、負荷電流や短絡電流の場合には、回復電圧は交流となるが、絶縁物であるノズル１１にとってはそれほど厳しい条件ではない。
【００１６】
一方、ガス遮断器により無負荷送電線、ケーブル充電電流、コンデンサバンクなどを開閉した後は、片側に直流電圧が残るので、極間にも直流電圧が印加されることになる。
【００１７】
従って、絶縁物が存在する交流電界は、絶縁物の誘電率で支配されるのに対して、直流電界の場合には絶縁物の抵抗率で支配される。
【００１８】
ここで、代表的な消弧室の極間の交流等電位線を図９に示し、直流等電位線を図１０に示す。
【００１９】
直流電界の場合、絶縁物と金属の間に微小なギャップが存在すると、ギャップの低効率が高いので、等電位線がギャップに集中して部分的に極めて高い電界を発生し、場合によってはそこを起点として絶縁破壊が発生する可能性があり、大変深刻な問題となる。
【００２０】
また、磁気碍管ブッシングなどを有するガス遮断器の場合には、碍管表面の漏れ電流によって送電線などに残った電荷が次第に減衰して直流電圧も低下して行く。しかし、ケーブル接続のガス絶縁開閉装置に用いられているガス遮断器の場合、電荷が短時間のうちに逃げるルートがないため、直流電圧が減衰せず継続時間が長くなり、より一層深刻な問題となる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来のガス遮断器では、ノズル下流側先端と冷却筒円筒部材の間にギャップが存在するため、直流電圧が印加される場合、そこに等電位線が集中して絶縁破壊に至るという問題がある。
【００２２】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、ギャップ部に等電位線が集中することなく、直流絶縁性能の低下の危険性もないガス絶縁遮断器を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段によりガス遮断器を構成する。
【００２４】
請求項１に対応する発明は、固定接点及びこの固定接点に接離可能な可動接点からなる主接点と、この主接点の開離時に電流を移行させてアークを発生させる固定接点及びこの固定接点に接離可能な可動接点からなるアーク接点と、前記主接点の可動接点に取付けられ、前記アーク接点の開離時に消弧性ガスを導入し前記アーク接点間に吹付けてアークを消弧する絶縁物で構成されたほぼ円筒形状のノズルと、前記主接点の固定接点及び前記アーク接点の固定接点をそれぞれの可動接点に対峙する位置に設けた内面がほぼ円筒形の導電性構造部材とを備えたガス遮断器において、前記ノズルを、その下流側先端が常時前記導電性構造部材の内面と微小ギャップを保ちつつ摺動する大きさ及び形状に構成し、且つ前記ノズルの下流側先端部の外周面に前記導電性構造部材と電気的接続を保持する接触手段を設ける。
【００２５】
請求項２に対応する発明は、請求項１に対応する発明のガス遮断器において、前記接続手段は、前記接触手段は、前記ノズルの下流側先端部の外周面に設けられた円周方向の溝内に導電性オーリングを嵌め込んだ構成として、前記ノズルと前記導電性構造部材とが摺動可能で且つ常時接触するようにしたものである。
【００２６】
請求項３に対応する発明は、請求項２に対応する発明のガス遮断器において、前記導電性オーリングは、エチレン・プロピレンゴムを主成分として構成されたものである。
【００２７】
請求項４に対応する発明は、請求項２又は請求項３に対応する発明のガス遮断器において、前記ノズルに設けられた溝に前記オーリングが密閉空間に閉じ込められるように樹脂製の摺動部材を嵌め込む。
【００２８】
請求項５に対応する発明は、請求項１記載のガス遮断器において、前記接触手段は、前記ノズルの下流側先端部の外周面に設けられた円周方向の溝内に波板バネを嵌め込んだ構成として、前記ノズルと前記導電性構造部材とが摺動可能で且つ常時接触するようにしたものである。
【００２９】
請求項６に対応する発明は、請求項５に対応する発明のガス遮断器において、前記ノズルに設けられた溝に前記波板バネが密閉空間に閉じ込められるように樹脂製の摺動部材を嵌め込む。
【００３０】
請求項７に対応する発明は、請求項１に対応する発明のガス遮断器において、前記接触手段は、前記ノズルの下流側先端部に複数個の半径方向の穴を円周方向に設け、この穴に樹脂製の摺動部材からなる頭付ピンを弾性体を介して取付けた構成として、前記ノズルと前記導電性構造部材とが摺動可能で且つ常時接触するようにしたものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３２】
図１は本発明によるガス遮断器の第１の実施形態を示す断面図で、図７と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００３３】
第１の実施形態では、図１に示すように消弧室４の固定側、つまり冷却筒３側に内面がほぼ円筒形の導電性構造部材３ａをアーク接点７の固定接点７ｂと同心円状に配置し、可動接点５ｂに取付けられるノズル１１の下流側先端部を導電性構造部材３ａの内面と微小ギャップ１３を保ちつつ摺動する大きさ及び形状に構成し、且つノズル１１の下流側先端部外面と導電性構造部材３ａとの間に常時電気的接続を保持する導電性を有する接触部材１４を設けるものである。
【００３４】
このような構成のガス遮断器とすれば、ノズル先端は、円筒形導電性構造部材３ａとの間に微小ギャップしか存在していないので、電流遮断時に発生した高温の熱ガスが消弧室４の主接点５へ流れ込んで、主接点５を起点とする絶縁破壊を防止することができる。
【００３５】
一方、ケーブル充電電流などを遮断した後に直流電圧が残った場合でも、ノズル１１の先端部には微小ギャップ１３があるもののノズル１１と固定側は電気的に接続されているので、等電位線がギャップ部分に集中して高い電界になることはない。
【００３６】
図２は本発明によるガス遮断器の第２の実施形態を示す断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００３７】
第２の実施形態では、ノズル１１の下流側先端部外面の円周方向に溝１５を設け、この溝１５内に導電性を有するオーリング１６を嵌め込んでノズル先端と導電性構造部材１３とを常時電気的に接続するようにしたものである。この場合、オーリング１６は弾性体であり、ノズル１１が多少膨張して寸法変化しても接触と摺動を十分維持することが可能である。また、オーリング１６に微量のカーボンなどを添加することで、導電性を有する特性にすることができる。
【００３８】
このような構成のガス遮断器とすれば、簡単な構成で第１の実施形態と同様の効果を得ることができ、またオーリング１６を用いることで熱ガスの主接点方向への侵入を完全に防ぐことができる。
【００３９】
ここで、上記オーリング１６としてエチレン・プロピレンゴムを主成分とした材料を用いることにより、高温条件下や分解ガス存在下でも、性能劣化を起こすことなく、前述した効果を得ることができる。
【００４０】
ガス遮断器は、電流遮断時にＳＦ6ガスを分解し、ＳＦ4、ＳＯＦ2、ＨＦなどの反応性の高いガスが発生する。オーリング１６にもこれらのガスが影響を及ぼす可能性があるので、耐薬品性の強いオーリングを選定することが好ましい。
【００４１】
また、遮断器は通常の運転状態では、周囲温度から６５度まで通電部分の温度が上昇することが許容されている。つまり、このオーリング１６には１０５度程度でも所要の性能を発揮することが要求されることになる。そこで、使用温度が高く、耐薬品性能を要求される用途としては、エチレン・プロピレンゴムが最も適していると考えられる。
【００４２】
図３は本発明によるガス遮断器の第３の実施形態を示す断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００４３】
オーリング１６としてエチレン・プロピレンゴムを用いても、極めて大きな遮断電流の場合や、極めて高い品質が要求される場合には、分解ガスに対する懸念が完全に払拭できない場合がある。
【００４４】
第３の実施形態では、図３に示すようにオーリング１６と固定側円筒形導電性構造部材３ａとの間に、帯状の樹脂製摺動リング１７を挿入するものである。ここで、もう少し詳細に述べると、オーリング１６を入れた溝１５の上からＰＴＦＥなどの樹脂により形成された帯状の樹脂製摺動リング１７を全周に亘って嵌め込む。
【００４５】
この場合、帯状の樹脂製摺動リング１７が摺動しているうちに、このリングが外れないように溝１５の中に帯板の厚み方向が半分程度入るような構成にしておく必要がある。
【００４６】
このような構成とすれば、オーリング１６はほぼ密閉空間に閉じ込められ、分解ガスに直接接しないので、分解ガスの影響を極めて受けにくくなり、オーリング接触部の信頼性を更に高めることかできる。
【００４７】
図４は本発明によるガス遮断器の第４の実施形態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００４８】
第４の実施形態では、ノズル１１の下流側先端の外表面円周方向に溝１５を設け、この溝１５内に波板バネ１８を嵌め込んでノズル１１の先端と導電性構造部材３ａとを接触させて常時電気的に接続するようにしたものである。
【００４９】
このような構成としても、第２の実施形態と同様の効果が得られることに加え、次のような作用効果を得ることができる。
【００５０】
すなわち、この波板バネ１８によるノズル１１の先端と導電性構造部材３ａとの接触方式は、オーリング１６に比べて接触荷重を自由に設定することが比較的容易で、かつバネのストロークを大きくとることが可能である。これにより、摺動抵抗の低減、かじり防止などの効果を持たせることが可能である。また、波板バネ１８にはバネ鋼を用いて構成すれば、ゴムに比べて耐分解ガス性能が遥かに高いので、分解ガスによる劣化がほとんどなくなる。
【００５１】
図５は本発明によるガス遮断器の第５の実施形態を示す断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００５２】
前述した第４の実施形態では、バネ荷重を最適値に設定することができるが、波板バネ１８の山の部分が導電性構造部材３ａの円筒部内面に当たった場合、かじりを生じる可能性がある。
【００５３】
第５の実施形態では、図５に示すように波板バネ１８と導電性構造部材３ａとの間に、第３の実施形態と同様に帯状の樹脂製摺動リング１７を挿入するようにしたものである。
【００５４】
このような構成とすれば、第１の実施形態と同様の効果が得られることに加えて、テフロンなどの帯状の樹脂製摺動リング１７を波板バネ１８と導電性構造部材３ａとの間に介在させることにより、波板バネ１８の山部のかじりを防止することができる。
【００５５】
図６は本発明によるガス遮断器の第６の実施形態を示す断面図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について述べる。
【００５６】
前述した第２の実施形態乃至第５の実施形態では、いずれもノズル１１の先端部に溝１５を設ける必要がある。ノズル１１は接点交換時の治具取付けのためにノズルの下流側先端部に切欠き１９を設ける場合があるが、円周方向に溝があるとこの切欠きが構成しにくく、しかも長手方向に冗長になる。
【００５７】
そこで、本実施形態では、図６に示すようにノズル１１の先端部に半径方向の穴２０を円周方向に沿って３〜４個設け、これらの穴内にコイルバネなどの弾性体２１を介して摺動部材で構成された頭付ピン２２をそれぞれ挿入するものである。
【００５８】
この場合、頭付ピン２２は弾性体２１に押されて導電性構造部材３ａとノズル１１との間で常に電気的接触を維持している。また、頭付ピン２２はＰＴＦＥなどの樹脂製で摺動特性に優れた材料を用いることで、かじりを防止できるようにしている。
【００５９】
このような構成とすれば、第１の実施形態と同様の効果が得られることに加え、ノズル交換治具取付用の切欠きがノズル１１の先端部に設けられていても、この切欠きによる影響を受けずに導電性構造部材３ａとノズル１１との間で常に電気的接触を維持させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によるガス遮断器によれば、ノズルの下流側先端部が固定側の円筒状導電性構造物の内面を微小なギャップを保持しつつ摺動するようにしたので、電流遮断時に発生した熱ガスが主接点方向へ流れ込むことを防止できると共に、進み電流遮断後などに発生する直流電圧が消弧室に印加された場合でも、ノズル先端の微小ギャップを起点として絶縁破壊することのない消弧室を構成することができ、また反応性の高い分解ガスへの対策もとることが可能である。
【００６１】
また、冷却筒の大きさや消弧室自体の大きさ、ガスを封入する容器の大きさ、更には遮断器としての体格を小さくできるとともに、高性能化を進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガス遮断器の第１の実施形態を示す断面図。
【図２】本発明によるガス遮断器の第２の実施形態の要部を示す断面図。
【図３】本発明によるガス遮断器の第３の実施形態の要部を示す断面図。
【図４】本発明によるガス遮断器の第４の実施形態の要部を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図。
【図５】本発明によるガス遮断器の第５の実施形態の要部を示す断面図。
【図６】本発明によるガス遮断器の第６の実施形態を示すもので、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は円筒形導電性構造物とノズルの先端部との接触部を示す径方向断面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ部を拡大して示す断面図。
【図７】従来のガス遮断器の構成例を示す断面図。
【図８】従来の熱ガス逆流対策を施したガス遮断器の要部を示す断面図。
【図９】従来のガス遮断器において、代表的な消弧室の極間の交流等電位線を示す断面図。
【図１０】同じく代表的な消弧室の極間の直流等電位線を示す断面図。
【符号の説明】
１…容器
２…操作筒
３…冷却筒
４…消弧室
５…主接点（固定接点５ａ、可動接点５ｂ）
６…スペーサ
７…アーク接点（アーク固定接点７ａ、アーク可動接点７ｂ）
８…中空操作軸
９…パッファシリンダ
１０…パッファピストン
１１…ノズル
１２…パッファ室
１３…微小ギャップ
１４…接触部材
１５…溝
１６…オーリング
１７…樹脂製摺動リング
１８…波板バネ
１９…切欠き
２０…穴
２１…弾性体
２２…頭付ピン
Claims (7)
- 固定接点及びこの固定接点に接離可能な可動接点からなる主接点と、この主接点の開離時に電流を移行させてアークを発生させる固定接点及びこの固定接点に接離可能な可動接点からなるアーク接点と、前記主接点の可動接点に取付けられ、前記アーク接点の開離時に消弧性ガスを導入し前記アーク接点間に吹付けてアークを消弧する絶縁物で構成されたほぼ円筒形状のノズルと、前記主接点の固定接点及び前記アーク接点の固定接点をそれぞれの可動接点に対峙する位置に設けた内面がほぼ円筒形の導電性構造部材とを備えたガス遮断器において、
前記ノズルを、その下流側先端が常時前記導電性構造部材の内面と微小ギャップを保ちつつ摺動する大きさ及び形状に構成し、且つ前記ノズルの下流側先端部の外周面に前記導電性構造部材と電気的接続を保持する接触手段を設けたことを特徴とするガス遮断器。 - 請求項１記載のガス遮断器において、前記接触手段は、前記ノズルの下流側先端部の外周面に設けられた円周方向の溝内に導電性オーリングを嵌め込んだ構成として、前記ノズルと前記導電性構造部材とが摺動可能で且つ常時接触するようにしたことを特徴とするガス遮断器。
- 請求項２記載のガス遮断器において、前記導電性オーリングは、エチレン・プロピレンゴムを主成分として構成されたことを特徴とするガス遮断器。
- 請求項２又は請求項３記載のガス遮断器において、前記ノズルに設けられた溝に前記オーリングが密閉空間に閉じ込められるように樹脂製の摺動部材を嵌め込んだことを特徴とするガス遮断器。
- 請求項１記載のガス遮断器において、前記接触手段は、前記ノズルの下流側先端部の外周面に設けられた円周方向の溝内に波板バネを嵌め込んだ構成として、前記ノズルと前記導電性構造部材とが摺動可能で且つ常時接触するようにしたことを特徴とするガス遮断器。
- 請求項５記載のガス遮断器において、前記ノズルに設けられた溝に前記波板バネが密閉空間に閉じ込められるように樹脂製の摺動部材を嵌め込んだことを特徴とするガス遮断器。
- 請求項１記載のガス遮断器において、前記接触手段は、前記ノズルの下流側先端部に複数個の半径方向の穴を円周方向に設け、この穴に樹脂製の摺動部材からなる頭付ピンを弾性体を介して取付けた構成として、前記ノズルと前記導電性構造部材とが摺動可能で且つ常時接触するようにしたことを特徴とするガス遮断器。
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