JPH01307120A - 断路器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ガス絶縁開閉装置における断路器に関するも
のである。

（従来の技術） 断路器は、機器の点検修理の際に電源から機器を切り離
す場合や、回路の接続を変更する場合、また、電路の開
閉の際等に用いられ、低電圧用から超々高電圧用まで各
種のものがある。

第６図に従来から用いられている断路器の構成を示した
。即ち、金属容器１の内部にＳＦ６ガス等の絶縁ガス２
が封入され、また、断路器の固定電極側端子に接続され
た導体４及び可動電極側端子に接続された導体５が、そ
れぞれ絶縁スペーサ３によって金属容器１に支持固定さ
れている。

また、前記固定電極側端子に接続された導体４には、固
定電極６及び固定電極側接触子１０が配設され、さらに
、前記固定電極側接触子１０を囲むように、抵抗体８を
介して固定電極側金属製シールド７が配設されている。

一方、前記可動電極側端子に接続された導体５には、可
動電極側接触子１１が接続され、その内側には可動電極
９が配設され、絶縁棒１３によつて駆動されるように構
成されている。また、前記可動電極側接触子１１の外側
には、可動電極側金属製シールド１２が前記可動電極側
接触子１１を囲むように配設されている。

なお、絶縁棒１３は操作は＠（図示せず）に接続され、
この操作機構によって断路器の開極及び投入動作が行わ
れる。

この様に構成された断路器においては、一般に、短い線
路の充電電流を開閉することが要求される。

ここで、線路、変圧器等の分布のキャパシタンス及び分
イ５のインダクタンスを、近似的にそれぞれ集中のキャ
パシタンス及び集中のインダクタンスで表し、線路の光
電電流開閉遮断回路を近似等価回路で表すと、例えば、
第７図のようになる。

図中１４は電源電圧、１５は短絡インピーダンス、１６
は電源側機器のキャパシタンス、１７は電源側線路のイ
ンダクタンス、１８は負荷側線路のキャパシタンス、１
９は負荷側線路のインダクタンス、２０は断路器でおる
。

また、第６図に示した断路器において、可動電極９の先
端部と固定電極側金属シールド７の先端部との間の絶縁
回復特性は、第８図に示した様になる。

この様な特性を有する断路器で、第７図に示す様な回路
を遮断する場合には、第９図に示した様な電圧波形が得
られる。即ち、第９図において、実線２１は第７図にお
ける“ａ”′点の電圧波形であり、破線２２は電源側の
電圧波形を示している。

そして、実線２１と破線２２の差が、断路器の）へ間型
圧である。

この関係を説明すると、例えばＡ点で可動電極９と固定
電極側接触子１０との間で開極し、その後、可動電極９
の先端部が固定電極側金属製シールド７の内部から出る
と、Ｂ点で電流遮断して負荷側のキャパシタンス１８に
はこの時の電源電圧が残り、電源電圧の変化と共に極間
電圧が大きくなる。極間電圧が絶縁回復電圧を上回ると
０点で再発弧する。しかし、電流が小さいので、すぐに
遮断して負荷側のキャパシタンス１８にはこの時の電源
電圧が残る。こうして再点弧を繰返し、絶縁回復電圧の
上昇と共に、再点弧時の極間電圧も大きくなるが、絶縁
回復電圧が極間電圧を上回れば再点弧の繰返しは停止し
て遮断が完了する。第９図の再点弧点、Ｃ，Ｄ、Ｅ、Ｆ
、Ｇ、Ｈは、第８図に示すＣ，Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの極
間距離と対応している。上記再点弧は固定電極側金属製
シールド７の先端部と可動電極９の先端部との間で発生
し、第１０図に示す様な再点弧アーク２３が形成される
。

この様にして開極が完了した時点で、可動電極９は可動
電極側金属製シールド１２の内部に収納され、固定電極
側金属製シールド７と可動電極側金属製シールド１２と
の間の極間電圧に耐えなければならない。これら両シー
ルドは、極間の電界を平等に近付けて極間耐電圧を大き
くする機能をも有している。

さて、第６図に示した様な断路器において、固定電極６
と固定電極側金属製シールド７との間に挿入した抵抗体
８が、金属導体であるような断路器においては、極間、
即ち、可動電極９と固定電極側金属製シールド７との間
で、再発弧が発生すると、第７図に示すキャパシタンス
１６，１８、インダクタンス１７．１９の回路で、高周
波撮動が発生し、第１１図に示す様に、高周波過電圧２
４が発生する。この高周波過電圧２４は、断路器が再点
弧する時の極間電圧が大きい程大きくなる。

また、この高周波過電圧２４が断路器自身または隣接す
る他の機器の絶縁を脅かす場合もある。従って、再点弧
時の過電圧を小さくするために、第６図に示した様に、
抵抗体８を設け、開極時における再点弧による電流を、
導体４−固定電極６−抵抗体８−固定電極側金属製シー
ルド７−可動電極９−可動電極側接触子１１−導体５の
経路で流し、抵抗体８による回路の損失を利用して、高
周波過電圧を小さく抑えようとしている。

この様な、固定電極側金属製シールドを介して抵抗体に
再点弧の際の電流を流し、抵抗体の損失によって過電圧
を抑える断路器としては、例えば、特公昭５３−３８０
３１号公報、または特公昭６０−４２５７０号公報に示
されたものがある。

また、第６図に示した断路器において、再点弧した時に
発生する高周波過電圧を抑制する場合に、抵抗体８に電
圧がかかるか、この電圧に抵抗体８か耐え１ｑるために
は、抵抗体８を長くしなければならない。従って、第６
図に示す固定電極６がら固定電極側金属製シールド７の
先端部までの長ざＬを短くすることができず、断路器全
体か大型化するといった問題点があった。

そこで、この点を改善するために、実開昭５８−５３３
３２号公報に示された様な断路器が提案されている。即
ら、第１２図に示した様に、金属容器１の内部に、固定
電極６と可動電極９が対向して配設され、固定電極６に
はその中心部に固定電極側接触子１０が、また、その周
囲には抵抗体から成る固定電極側シールド２５が設けら
れている。この固定電極側シールド２５は、その先端に
断面円弧部分を備えて円筒状に形成され、ざらに、その
先端部には金属電極２６が配設されている。

また、可動電極９の周囲には可動電極側金属製シールド
１２が配設されている。

この様に構成された断路器においては、断路器の開極完
了状態、即ち、可動電極９が可動電極側金属シールド１
２の内部に収納された状態においては、抵抗体から成る
固定電極側シールド２５の可動電極側金属製シールド１
２と対向する部分に形成された断面円弧部分によって、
両シールド２５．１２間の電界を均一化できるようにし
て、両者間の耐電圧を大きくする機能を有するように構
成されている。

なお、第１２図に示した様な断路器においては、以下に
述べる様にして開極動作が行われる。即ち、投入状態か
ら開極する際に、可動電極９が図中右方向に駆動される
と、可動電極９と抵抗体から成る固定電極側シールドの
先端部に形成された金属電極２６部分との間で放電し、
放電アーク２７が形成される。このとき、電流は可動電
極９から抵抗体から成る固定電極側シールド２５を経て
固定電極６へと流れる。

ざらに、可動電極９が駆動されて、その先端部が抵抗体
から成る固定電極側シールド２５の内部から出ると、第
１３図に示した様に、可動電極９の先端部と、抵抗体か
ら成る固定電極側シールド２５との間で再点弧し、再点
弧アーク２８が形成される。このとき、再点弧電流は可
動電極９がら抵抗体から成る固定電極側シールド２５を
経て固定電極６へ流れる。

この様に、開極途上において、電流または再点弧電流は
抵抗体を流れるので、抵抗体の損失によって過電圧が抑
制される。

また、第１３図において、再点弧の際に抵抗体から成る
固定電極側シールド２５にかかる電圧は、再点弧が発生
した部位から端部までの長ざ愛１で分担される。即ら、
抵抗体から成る固定電極側シールド２５の湾曲部でも、
電圧を分担することができるので、抵抗体から成る固定
電極側シールド２５の軸方向の長ざ愛２を短くすること
ができる。

ざらに、第６図に示した固定電極側金属製シールド７が
不要となるので、第６図における長ざＬを短くすること
ができ、断路器の小型化が可能となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第１２図及び第１３図に示した様な断路
器においては、以下に述べる様な問題点があった。

即ら、第１４図に示した様に、可動電極９と固定電極側
シールド２５との間に発生する再点弧は、両者間の電界
強度が最も大ぎくなる、最短距離部分（Ｑ−Ｒ間）に発
生し、再点弧アーク２８が形成される。

そして、再点弧電流は再点弧アーク２８の発生点Ｑから
、抵抗体から成る固定電極側シールド２５の内部を拡散
して、電流経路Ｐのように流れる。

従って、抵抗体から成る固定電極側シールド２５におい
て、その電流密度は、再点弧アーク電流の流入点Ｑが最
も大きく、電流経路に沿って次第に小さくなる。

この様に、抵抗体から成る固定電極側シールド２５にお
ける電位分担が均一でなく、再点弧アーク電流の流入点
近傍における電位弁、担が大ぎくなってしまうため、抵
抗体から成る固定電極側シールド２５が破壊してしまう
といった問題点があった。

ざらに、固定電極側シールド２５を構成する抵抗体の材
質が均一でない場合にも、固定電極側シールド２５の電
位分担は均一なものとならない。

ところが、第１２図及び第１３図に示した様な円筒形状
の固定電極側シールド２５を、一体でしかも均質に製造
することは非常に困難であった。

本発明は以上の欠点を解消するために提案されたもので
、その目的は、抵抗体から成る固定電極側シールドの電
位分担を均一化し、また、固定電極側シールドの小型化
を計り、それによって機器全体の小型化を可能とした断
路器を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、絶縁ガスを充填した金属容器内に、接触子を
有する固定電極と、前記接触子を包囲するように配設し
た抵抗体から成る固定電極側シールドと、前記接触子と
対向して配置され、且つ、前記接触子と接離自在の可動
電極を備え、開ｉか及び閉極過程において、再点弧放電
電流を前記固定電極側シールドを介して流すように構成
した断路器において、前記抵抗体から成る固定電極側シ
ールドを複数個に分割して構成し・、分割された各々の
固定電極側シールドの一端を、前記固定電極に電気的に
接続し、他端にリング状の金属電極を配設したものであ
る。

（作用） 本発明の断路器によれば、固定電極側シールドを分割し
て構成することにより、個々の抵抗体を均質に製造する
ことができ、また、分割して構成された固定電極側シー
ルドの先端部に、リング状の金属電極を配設することに
より、再点弧電流流入点近傍の電流密度を均一化するこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて
具体的に説明する。なお、第６図乃至第１４図に示した
従来型と同一の部材には同一の符号を付して説明は省略
する。

本実施例の構成＊ 本実施例においては、第１図に示した様に、固定電極６
に、固定電極側接触子１０の周囲を囲むように、抵抗体
から成る固定電極側シールド３０が配設されている。こ
の固定電極側シールド３０は、第２図（Ａ＞に示した様
に、その円周方向に複数個に分割されて構成され、分割
された各々の固定電極側シールドの一端が、固定電極６
に電気的に接続され、また、その他端側の先端部には、
第２図（Ｂ）に示した様に、リング状の金属電極３１が
配設されている。

本実施例の作用＊ この様な構成を有する本実施例の断路器においては、以
下の様にして、抵抗体から成る固定電極側シールドにお
ける再点弧時の電位分布を均一化することができる。

即ち、第３図に示した様に、充電電流遮断時に可動電極
９と固定電極側接触子１０との間で開極し、ざらに、可
動電極９の先端が、複数個に分割されて構成された抵抗
体から成る固定電極側シールド３０の内部から出ると、
可動電極９と固定電極側シールド３０の先端に配設され
た金属電極３１との間で再点弧し、再点弧アーク３２が
形成される。

この再点弧アーク３２による再点弧電流は、金属電極３
１の周囲から、分割された抵抗体に均一に流入するので
、従来の様に再点弧アークの発生点のみから流入する場
合に比べて、再点弧電流流入点近傍の電流密度を均一化
することができる。

また、固定電極側シールド３０が複数個に分割されて構
成されているので、個々の抵抗体は従来のものと比べて
小さくなり、それらを均質に製造することは容易なもの
となる。その結果、再点弧時において、分割されて構成
された固定電極側シールド３０における電位分布は、従
来に比べ均一化できる。

さらに、第２図に示した様に、固定電極側シールド３０
を構成する複数に分割された抵抗体間の距離を小さくす
ることができるので、可動電極９が可動電極側金属シー
ルド１２内に収納された状態において、両シールド３０
．１２間の電界の分布の乱れを小さくすることができる
。即ち、両シールド３０．１２間の耐電圧を保持するこ
とができる。

＊他の実施例ニド なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、第４図及び第５図（Ａ＞（Ｂ）に示した様に、複数
個に分割された抵抗体から構成された固定電極側シール
ド４０の周囲を、絶縁体４１で一体に被覆しても良い。

この場合も上述した実施例と同様の効果が１ｑられるだ
けでなく、固定電極側シールド４０が絶縁体４１によっ
て補強されるので、その強度が大幅に向上される。

「発明の効果」 以上述べた様に、本発明によれば、抵抗体から成る固定
電極側シールドを複数個に分割して構成し、分割された
各々の固定電極側シールドの一端を、前記固定電極に電
気的に接続し、他端にリング状の金属電極を配設すると
いう簡単な手段によって、抵抗体から成る固定電極側シ
ールドの電位分担を均一化し、また、固定電極側シール
ドの小型化を計り、それによって機器全体の小型化を可
能とした断路器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の断路器の一実施例を示す断面図、第２
図（Ａ）は第１図に示した断路器に用いられる固定電極
側シールドのＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）はそのＢ−Ｂ矢
視図、第３図は第１図に示した断路器の作用を示す断面
図、第４図は本発明の他の実施例を示す断面図、第５図
（Ａ＞は第４図に示した固定電極側シールドのＣ−Ｃ矢
視断面図、（Ｂ）はそのＤ−Ｄ矢視図、第６図は従来の
断路器の構成を示す一部断面図、第７図は断路器による
充電電流遮断近似等価回路、第８図は断路器極間の絶縁
回復特性を示す図、第９図は充電電流遮断時の再点弧に
よる電圧波形、第１０図は従来の断路器における再点弧
の発生状態を示す一部断面図、第１１図は再点弧サージ
電圧を示す図、第１２図は従来の断路器の弛の例を示す
断面図、第１３図は第１２図の断路器における再点弧発
生状態を示す断面図、第１４図は第１３図における作用
を示す断面図である。 １・・・金属容器、２・・・絶縁ガス、３・・・絶縁ス
ペーサ、４・・・導体、５・・・導体、６・・・固定電
極、７・・・固定電極側金属製シールド、８・・・抵抗
体、９・・・可動電極、１０・・・固定電極側接触子、
１１・・・可動電極側接触子、１２・・・可動電極側金
属製シールド、１３・・・絶縁体、１４・・・電源電圧
、１５・・・短絡インピーダンス、１６・・・電源側機
器のキャパシタンス、１７・・・電源側線路のインダク
タンス、１８・・・負荷線路のキャパシタンス、１９・
・・負荷側線路のインダクタンス、２０・・・断路器、
２１・・・負荷側電圧波形、２２・・・電源側電圧波形
、２３・・・再点弧アーク、２４・・・高周波過電圧、
２５・・・抵抗体から成る固定電極側シールド、２６・
・・金属電極、２７・・・放電アーク、２８・・・再点
弧アーク、３０・・・複数に分割された抵抗体から成る
固定電極側シールド、３１・・・金属電極、３２・・・
再点弧アーク、４０・・・複数に分割された抵抗体から
成る固定電極側シールド、４１・・・絶縁体。 （Ａ） ５２　図 第　３　＝ 笛　４　箇 ／−４０ （Ａ） （Ｂ） １５　′： 第　６　＝ １７　図 ４８　＝ 答　９　＝ り＝１０： ５１１　　図 薯１２− 第　１３　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁ガスを充填した金属容器内に、接触子を有する固定
   電極と、前記接触子を包囲するように配設した抵抗体か
   ら成る固定電極側シールドと、前記接触子と対向して配
   置され、且つ、前記接触子と接離自在の可動電極を備え
   、開極及び閉極過程において、再点弧放電電流を前記固
   定電極側シールドを介して流すように構成した断路器に
   おいて、前記抵抗体から成る固定電極側シールドを複数
   個に分割して構成し、分割された各々の固定電極側シー
   ルドの一端を、前記固定電極に電気的に接続し、他端に
   リング状の金属電極を配設したことを特徴とする断路器
   。