JP5459283B2 - パッファ形ガス遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、パッファ形ガス遮断器に係り、特に、遮断部等で生じた導電性異物が密閉容器内を移動する場合でも絶縁性能の低下を防止することのできる信頼性の高いパッファ形ガス遮断器に関する。

電力系統の変電所等においては遮断器が不可欠であるが、特に高電圧の電力系統においては優れた遮断性能が要求されるため、パッファ形ガス遮断器が用いられる。パッファ形ガス遮断器は、ＳＦ_６ガス等の絶縁性ガスを封入した接地密閉容器内に、固定電極部と可動電極部とを接離自在に対向配置して収納し、遮断動作時に可動電極部と連動してガスを圧縮するパッファ部を備えたものである。かかる構成のパッファ形ガス遮断器は、遮断動作時に、パッファ部によって圧縮された絶縁性ガスを、固定電極部と可動電極部との間に点弧したアーク電流に強制的に吹き付けて消弧するため、高い遮断性能を得ることができる。

パッファ形ガス遮断器は、電流遮断時に遮断接点部の金属がアークによって溶融し金属異物を生じることがある。この導電性異物が密閉容器内を移動することで様々な要因から耐電性能を低下させ地絡に至ることがある。

このようなリスクを低減するために、特許文献１には、パッファ形ガス遮断器の絶縁筒内において排気ガスによる導電性異物の移動があった場合でも、絶縁性能の低下を防止することを目的としたパッファ形ガス遮断器の発明が開示されている。

特許文献１図１に示す第１の実施形態は、絶縁筒１３の内径に、パッファ部側（高電圧部側）から操作機構部側（接地電位側）に向かって広がる傾斜が設けられていることを特徴とする。そして、絶縁筒１３の内側面の変曲点１３ａは、絶縁筒１３の軸方向の中央部よりも操作機構部側に形成されている。

この構成においては、電流遮断に際して発生する熱ガス流によって、導電性異物１０がパッファ部内を通って絶縁筒１３の内部に侵入するが、絶縁筒１３の内径が操作機構部に向かって漸次拡大しているので、導電性異物１０の大部分は高電圧部側であるパッファ部側に定着することができずに、最終的に操作機構部側の変曲点１３ａに滞留することになる。

特許文献１によれば、絶縁筒１３内部においては、高電圧部側の電界は強く、接地電位側の電界は弱いため、導電性異物１０の滞留箇所が接地電位側である操作機構部側にあれば、電界条件上裕度があることになり、絶縁性能の低下を防止することができる、としている。

また、特許文献１図２に示す第２の実施形態は、絶縁筒９と絶縁筒支持台１１との間に、絶縁操作ロッド１６の電界緩和用のシールド１５が設けられ、このシールド１５の下部には絶縁性ガスが通過可能な通気孔が形成されていることを特徴とする。

この第２の実施形態の構成においては、電流遮断に際して発生する熱ガス流によって、導電性異物１０がシールド１５の下部を通過して絶縁筒支持台１１内部へ移動する。すなわち、熱ガス流によって、導電性異物１０の絶縁筒９内への滞留が防止され、絶縁筒９内部を常に清浄な状態に維持することができるので、絶縁性能の低下を防止することができる、としている。

特許文献１によれば、上記図１及び図２に示すパッファ形ガス遮断器は、導電性異物をパッファ部側から遠ざけ接地電位側である操作機構部側に移動させることで、導電性異物による絶縁性能の低下を防止することができる、としている。

特開平９−１３４６５１号公報

しかし、特許文献１図１に示すパッファ形ガス遮断器では、導電性異物１０を絶縁筒１３の内径に滞留させるため、導電性異物１０の滞留した箇所が絶縁上の弱点となるおそれがある。

また、特許文献１図２に示すパッファ形ガス遮断器では、導電性異物１０が絶縁筒支持台１１に移動して付着すると、可動側通電部と接地密閉容器との絶縁距離を十分確保できなくなり、部分放電や絶縁破壊を生じるおそれが高くなる。

本発明は、上記の問題に鑑み、遮断部で生じた熱ガス流により導電性異物が移動する場合でも、導電性異物が接地密閉容器内の絶縁物に付着することを防いで絶縁性能の低下を防止し、信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載のパッファ形ガス遮断器は、絶縁ガスを充填する密閉容器と、前記密閉容器内に対向配置された固定側主接触子及び可動側主接触子と、前記固定側主接触子及び前記可動側主接触子の内側にそれぞれ同心円状に設けられた固定側アーク接触子及び可動側アーク接触子と、前記固定側主接触子及び前記固定側アーク接触子が電気的に接続する固定側中心導体と、前記可動側アーク接触子が先端に設けられたパッファシリンダと、前記パッファシリンダの内側に同心円状に設けられたパッファシャフトと、前記パッファシャフトと操作レバーを連結する操作ロッドと、前記パッファシリンダの外側に同心円状に設けられ、前記パッファシリンダと電気的に接続され、前記操作ロッドが貫通する貫通孔を有する可動側中心導体と、前記可動側中心導体を前記密閉容器内に固定し、前記可動側中心導体とほぼ同軸上に設けられた絶縁支持部材と、前記パッファシリンダと前記パッファシャフトで形成される空間の内面を摺動するパッファピストンとで構成され、前記可動側中心導体に、前記貫通孔よりも大きい形状を有し、前記操作ロッドを遊挿しつつ遮断動作により生じる前記操作ロッドの上下動に応じて上下動する封止部材を設けることにより、前記操作ロッドの周囲に形成される前記貫通孔の間隙を塞ぐようにしたことを特徴とする。

ここで、上記記載の「封止部材」とは、上記パッファ形ガス遮断器でアークが発生した時点において、遮断部で生じたガス流により上記貫通孔に押し付けられた場合にその貫通孔を塞ぐことができるように上記貫通孔よりも大きなものであれば、特にその形状は限定されない。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のパッファ形ガス遮断器において、前記封止部材は、前記操作ロッドが遊挿される中心孔と、前記中心孔の両側に垂直方向に楕円形状のボルト遊嵌孔を有し、ボルトにより前記可動側中心導体に取り付けられることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載のパッファ形ガス遮断器において、前記封止部材は、前記操作ロッドが遊挿される中心孔を有し、前記可動側中心導体の操作レバー側端部に設けられた円筒状のガイド内に設けられることを特徴とする。

本発明のカバーを上記の通り貫通孔を塞ぐように上下方向に移動自在に構成することで、アーク発生時に遮断部で生ずる導電性異物が絶縁筒１１へ入り込むことを防止することができる。これにより、簡易な構成を用いて絶縁性能の低下を防止し、信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を提供することができる。

本発明のパッファ形ガス遮断器の投入状態を示す側面断面図である。 本発明のパッファ形ガス遮断器の遮断途中状態（アーク発生時）を示す側面断面図である。 本発明のパッファ形ガス遮断器の遮断終了状態を示す側面断面図である。 本発明の実施例１の要部拡大断面図である。 本発明の実施例２の要部拡大断面図である。 図４に示すカバー１０の一実施例である。図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は側面図である。 図４に示すカバー１０の他の実施例である。図７（ａ）は平面図であり、図７（ｂ）は側面図である。 本発明の実施例２の操作ロッド側端部を示す側面断面図である。

以下、本発明のパッファ式ガス遮断器を図面に基づいて説明する。図１は、本発明によるパッファ式ガス遮断器の一実施例の遮断部投入状態を示す。

ＳＦ_６ガス等の絶縁ガスを充填した密閉容器１内にそれぞれ環状の固定側主接触子５及び可動側主接触子４が対向して同一軸上に設けられる。固定側主接触子５の内側には同心円状に固定側アーク接触子２が設けられる。可動側主接触子４の内側には同心円状に可動側アーク接触子３が設けられる。

固定側主接触子５及び固定側アーク接触子２は、固定側中心導体１７と電気的に接続される。可動側主接触子４及び可動側アーク接触子３は、パッファシリンダ７を介して可動側中心導体１８と電気的に接続される。

可動側アーク接触子３はパッファシリンダ７の先端に設けられる。パッファシリンダ７の内側にはパッファシャフト８が同心円状に設けられ、その間をパッファピストン９が摺動するように構成する。パッファシャフト８の一端はパッファシリンダ７に固定され、パッファシャフト８の他端は絶縁性の操作ロッド１３に連結される。操作ロッド１３は操作レバー１２を介して操作器（不図示）に連結される。これにより操作器（不図示）の駆動力が可動側に伝えられる。

絶縁ノズル６は、可動側主接触子４と可動側アーク接触子３の間にこれらと同心円状に設けられ、パッファ室１９内で圧縮された絶縁ガスを固定側アーク接触子２及び可動側アーク接触子３間に生じたアークに吹き付けるように構成される。パッファ室１９は、パッファシャフト８、パッファシリンダ７及びパッファピストン９により囲まれた空間として構成される。

図４は実施例１の要部拡大断面図である。これは、可動側中心導体１８の操作レバー側端部を上側から見たものである。可動側中心導体１８は絶縁筒１１により密閉容器１内に保持される。可動側中心導体１８と絶縁筒１１は同心円状に構成するのが好ましい。操作ロッド１３はカバー１０に遊挿される。カバー１０は貫通孔１８ａよりも大きい形状を有し、ボルト１４とナット１５によって操作ロッド１３の周囲に形成される貫通孔１８ａの間隙を塞ぐように可動側中心導体１８の操作レバー側端部に取り付けられる。

カバー１０は、フッ素樹脂製が好ましく、特に４フッ化エチレン樹脂製が好ましい。また、カバー１０は、例えば図６及び図７に示すように、中心孔１０ａ及びその両側のボルト遊嵌孔１０ｂにより構成される。

図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、中心孔１０ａは、軸方向に移動を繰り返す操作ロッド１３が遊挿されるため、破損しないように操作ロッド１３の断面よりも若干大きめに構成する。但し、中心孔１０ａと操作ロッド１３の隙間は、アーク発生時に遮断部で生じる高温高圧のガスがその隙間から絶縁筒１１側に流出するのを最小限に抑えるため、できる限り狭く構成する。なお、図６（ａ）は操作ロッド１３の断面形状が矩形の例を示し、図７（ａ）は操作ロッド１３の断面形状が円形の例を示している。操作ロッド１３の断面形状がその他の形状であっても同様である。

図６（ａ）及び図７（ａ）に示すボルト遊嵌孔１０ｂは、例えば、縦方向に楕円状であって、図４に示すように、２組のボルトとナットによって可動側中心導体１８の操作レバー側端部に取り付ける。可動側中心導体１８の操作レバー側端部にはねじ切りを施したボルト締結用孔が２つ設けられており、ボルト１４をボルト締結用孔に操作器側から遮断部側に向けてねじ込む。次に、ボルト１４にカバー１０のボルト遊嵌孔１０ｂを通し、ボルト１４の先端部にナット１５を螺合する。

ナット１５とカバー１０の間には若干遊びを持たせることで操作ロッド１３の動きに伴うカバー１０の動きを吸収する。また、ボルト遊嵌孔１０ｂは、操作ロッド１３の上下動に伴うカバー１０の上下動により、カバー１０がボルト１４と接触して破損しないよう、適宜軸方向の長さを調整する。このように構成することで、カバー１０はボルト遊嵌孔１０ｂの軸方向、すなわち遮断器の上下方向に移動自在となる。

次に、図１〜図３を参照して、本発明に係るパッファ形ガス遮断器の遮断動作との関係でカバー１０を説明する。図１は遮断器の投入状態を示す。この状態では、操作ロッドと操作レバーの接続点１３ａが最も低位置にある。カバー１０は上下方向に移動自在に取り付けられているので、カバー１０も最も低位置に移動する。

この状態から操作器（不図示）の駆動力により操作レバー１２が時計回りに回転し、操作ロッド１３が右方向に移動する。遮断動作が進み図２に示すアーク発生時に至ると、操作ロッドと操作レバーの接続点１３ａは最も高位置に移動する。カバー１０は上下方向に移動自在に取り付けられているので、カバー１０も最も高位置に移動する。

遮断部でアークが生じることにより、高温高圧のガスが遮断部からパッファシャフト８、排気孔８ａを介して操作レバー１３沿いに貫通孔１８ａに向かって移動する。このガス流によりカバー１０は可動側中心導体１８の操作レバー側端部に設けられた貫通孔１８ａに押し付けられる。この状態においてカバー１０は貫通孔１８ａを塞ぐ大きさに設計する。こうすることで、アークの発生により遮断部で生じた導電性異物が絶縁筒１１まで移動して付着するのを防ぐことが可能となる。

更に動作が進み図３の遮断完了状態に至ると、操作ロッドと操作レバーの接続点１３ａは、図１に示す状態と同様に、最も低位置に移動する。これに応じてカバー１０も最も低位置に移動する。なお、以上は操作レバーが等振分けの場合であるが、操作レバーが不等振分けの場合においても同様に、カバー１０は、アークが発生した時点において遮断部で生じたガス流により貫通孔１８ａに押し付けられた場合に貫通孔１８ａを塞ぐことができる寸法に設計すればよい。

とりわけ、パッファ形ガス遮断器の遮断時にアークにより生じた高温高圧のガス流がパッファシャフト８の排気孔８ａを流れ、操作ロッド１３沿いに絶縁筒１１に排出されると、遮断部で生じた導電性異物が絶縁筒１１に付着して短絡事故につながるおそれがある。

そのため、本発明では、アーク発生時に可動側中心導体１８の貫通孔１８ａをカバー１０で塞ぐ構造とすることで、アーク発生時に遮断部で生じる高温高圧のガスが、パッファシャフト８内を通過して排気孔８ａから貫通孔１８ａを経て絶縁筒１１内に流入することを防止する。一方、遮断部で生じた高温高圧のガスの抜け道を確保するために、可動側中心導体１８の径方向に排気孔１８ｂを別途設ける。

本発明のカバー１０を、上記の通り、アーク発生時において貫通孔１８ａを塞ぐように上下方向に移動自在に構成することで、アークの発生により遮断部で生ずる導電性異物が絶縁筒１１へ入り込むことを効果的に防止することができる。これにより、簡易な構成を用いて耐電圧性能の低下による地絡等を防止し、信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を提供することができる。

図５に本発明の実施例２を示す。これは、可動側中心導体１８の操作レバー側端部を上側から見たものである。なお、第１の実施例と同様の部分については同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。実施例２においては、図５に示すように、可動側中心導体１８の操作レバー側端部に円筒状のガイド１６をボルト等で固定する。ガイド１６と可動側中心導体１８の操作レバー側端部で形成する空間にカバー１０を配置する。円筒状のガイド１６の中空部１６ａはカバー１０より小径にしてカバー１０がこの空間から外に出ないように構成する。

次に、図８に基づいて、操作ロッド１３が上下動するときのカバー１０とガイド１６の関係を説明する。前提として、操作レバー１２は等振分けとする。まず、遮断器の投入時においては、操作ロッド１３は１３_lowで示す状態にある。遮断動作が開始すると操作レバー１２が反時計回りに回転し、遮断途中状態（アーク発生時）において、操作ロッド１３は１３_highで示す状態に移行する。さらに遮断動作が進み遮断動作が完了すると、閉極時と同様に、操作ロッド１３は１３_lowで示す状態に移行する（不図示）。

操作ロッド１３が１３_lowで示す状態にあるときに操作レバー１３が最も低い位置にあるので、カバー１０も最も低い位置に移行する。一方、操作ロッド１３が１３_highで示す状態にあるときに操作レバー１３が最も高い位置にあるので、カバー１０も最も高い位置に移行する。カバー１０の破損を防ぐため、カバー１０の位置が最も高位置と最も低位置にあるときにカバー１０の外周がガイド１６の内周面に接触しないように構成する。

また、カバー１０の外周面とガイド１６の内周面は互いに接触しない範囲でその間隔がなるべく狭くなるように適宜構成する。こうすることでアーク発生時に遮断部で生じる導電性異物が貫通孔１８ａを通して絶縁筒１１に進入するおそれを低減することができる。

なお、実施例１同様、アーク発生時においてカバー１０が最も高位置に移行するので、この状態でカバー１０が貫通孔１８ａを封止するように構成する。こうすることで、アークの発生により遮断部で生ずる導電性異物が絶縁筒１１へ入り込むことを効果的に防止することができる。これにより、簡易な構成を用いて耐電圧性能の低下による地絡等を防止し、信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を提供することができる。

さらに、実施例２の構成では、カバー１０には実施例１に示すようなボルト１４とナット１５による保持が不要となるため、カバー１０の動きに起因するボルトの緩みや脱落のおそれがなくなる。これにより、実施例１の構成より信頼性の高いパッファ形ガス遮断器を提供することができる。

１ 密閉容器
２ 固定側アーク接触子
３ 可動側アーク接触子
４ 可動側主接触子
５ 固定側主接触子
６ 絶縁ノズル
７ パッファシリンダ
８ パッファシャフト
８ａ 排気孔
９ パッファピストン
１０ カバー
１０ａ 中心孔
１０ｂ ボルト遊嵌孔
１１ 絶縁筒
１２ 操作レバー
１３ 操作ロッド
１３ａ 操作ロッドと操作レバーの接続点
１４ ボルト
１５ ナット
１６ ガイド
１７ 固定側中心導体
１８ 可動側中心導体
１８ａ 貫通孔
１８ｂ 排気孔

Claims (3)

1. 絶縁ガスを充填する密閉容器と、
   前記密閉容器内に対向配置された固定側主接触子及び可動側主接触子と、
   前記固定側主接触子及び前記可動側主接触子の内側にそれぞれ同心円状に設けられた固定側アーク接触子及び可動側アーク接触子と、
   前記固定側主接触子及び前記固定側アーク接触子が電気的に接続する固定側中心導体と、
   前記可動側アーク接触子が先端に設けられたパッファシリンダと、
   前記パッファシリンダの内側に同心円状に設けられたパッファシャフトと、
   前記パッファシャフトと操作レバーを連結する操作ロッドと、
   前記パッファシリンダの外側に同心円状に設けられ、前記パッファシリンダと電気的に接続され、前記操作ロッドが貫通する貫通孔を有する可動側中心導体と、
   前記可動側中心導体を前記密閉容器内に固定し、前記可動側中心導体とほぼ同軸上に設けられた絶縁支持部材と、
   前記パッファシリンダと前記パッファシャフトで形成される空間の内面を摺動するパッファピストンとで構成され、
   前記可動側中心導体に、前記貫通孔よりも大きい形状を有し、前記操作ロッドを遊挿しつつ遮断動作により生じる前記操作ロッドの上下動に応じて上下動する封止部材を設けることにより、前記操作ロッドの周囲に形成される前記貫通孔の間隙を塞ぐようにしたことを特徴とする、パッファ形ガス遮断器。
2. 前記封止部材は、前記操作ロッドが遊挿される中心孔と、前記中心孔の両側に垂直方向に楕円形状のボルト遊嵌孔を有し、ボルトにより前記可動側中心導体に取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のパッファ形ガス遮断器。
3. 前記封止部材は、前記操作ロッドが遊挿される中心孔を有し、前記可動側中心導体の操作レバー側端部に設けられた円筒状のガイド内に設けられることを特徴とする、請求項１に記載のパッファ形ガス遮断器。