JPH02165526A - 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、ＳＦ、ガス絶縁開閉装置に使用されるもので
、特に開閉動作の際に発生するサージ電圧の抑制対策に
改良を施した断路器に関する。

（従来の技術） 変電所などの電力開閉設備においては、Ｊｇ故発生の際
に事故が発生した系統を他の健全な系統から切離すため
、系統の運用状態を変更するため。

点検に際して系統の一部を他の部分から切り放すためな
どの目的で、系統を流れる電流を遮断する場合がある。

この場合、実際に回路を流れる電流を遮断するための装
置は遮断器であり、この遮断器が電流を遮断したのち回
路の当該部分と他の部分との絶縁を確保するために使用
されるのが断路器である。

したがって、この断路器には、基本的に大電流を遮断す
る能力は要求されない。しかしながら電力設備において
は、断路器がケーブルあるいはガス絶縁母線によって変
圧器などの他の機器と接続されており、このケーブル、
ガス絶縁母線、変圧器などが持つ漂遊キャパシタンス成
分を充電する充電電流を遮断する機能が断路器に要求さ
れている。

一般に断路器は、金属容器内に固定電極と可動電極とを
配置し、その可動電極を操作機構によって投入動作又は
開極動作を行なわせるよう構成されているものである６
普通断路器が開極動作を行なう場合は、可動電極が固定
電極から開離し、その可動電極の先端が固定′１１！極
から抜は出ると、交流電流の零点で電流が′Ｒ断される
状態となる。

しかし、開極動作の初期において、電極量比・離が短い
間は、電流が遮断されたのち電極間に現われる再起電圧
に電極間の絶縁耐力が耐えきれずに電極間に絶縁破壊が
発生する。このような絶縁破壊は再点弧と呼ばれている
。この再点弧は固定電極の先端と可動電極の先端との間
で発生してアークが発生する。再点弧が発生しても電流
値は小さいので電流はすぐに再び遮断される。

このように断路器の開極過程においては、電流遮断と再
点弧とがくりかえされる。開極動作が進むにつれて断路
器電極間の距離が大きくなって絶縁耐力も上昇する。こ
のようにして開極動作の進行にともなって再点弧時の極
間電圧も大きくなるが、このようにして開極動作の絶縁
耐力が極間電圧を上回れば、再点弧のくりかえしは停止
して遮断が完了する。

しかして、断路器の開極動作時に再点弧が発生した場合
の回路現象を考えてみる。断路器に接続されている回路
は、電源、キャパシタンス、インダクタンスが存在し、
断路器に再点弧が発生すると、回路に高周波振動が発生
して高周波過電圧が発生する。このような過電圧は、再
点弧ごとに発生することになり、この高周波過電圧は断
路器が再点弧するときの極間電圧が大きいほど大きくな
り、この過電圧が断路器自身またはこれに隣接する他の
機器の絶縁を脅かす危険性もある。

断路器において、再点弧で発生する高周波過電圧からの
危険性を回避するための対策として実開昭５８−５３３
３２号公報に口承されたものがある。すなわちその断路
器は、第７図に示すように金属容器１の内部に固定接触
子９および可動電極８を相対的に動き得るように配置し
、その固定接触子９側のシールド２５を抵抗体で作り、
その抵抗体シールド２５の先端に金属電極２６を埋設し
、この抵抗体シールド２５と可動電極側合Ｒ製シールド
１１との相互対向面を円弧状にしてこの間の電界を均一
するよう構成されている。

この断路器の第７図の状態は、開極動作の途中過程を示
すもので、まず可動電極８の先端が抵抗体シールド２５
の開口部２５ａから抜は出てその先端と抵抗体シールド
２５の金属電極２６との間で再点弧が発生し、再点弧ア
ーク２８が形成されたことを表わしている。この時の再
点弧電流は、可動電極８から抵抗体シールド２５を経て
固定電極６へ流れる。

この抵抗体シールド２５の存在により、開極途中におい
て発生する電流又は再点弧電流は、この抵抗体を流れる
ので、この抵抗体の損失によって過電圧が有効に抑制さ
れる。

この第７図の電極構造においては、再点弧の際に抵抗体
シールド２５にかかる電圧は、その円弧面も含む沿面長
さＬｌで分担される。すなわち、抵抗体シールド２５の
可動側金属シールド１１と対向する部分も電圧を分担す
る。この部分は電界緩和効果を持たせるために円弧状と
なっており、電圧は曲面で分担されることになる。した
がって抵抗体シールド２５の全長し２は比較的短くでき
て断路器全体を小形化できることが期待される６しかし
ながら、第７図に示す断路器の電極構造では、次のよう
な問題が潜在している。すなわち第７図のようなシール
ド２５を構成した場合は、シールド２５の各部の電流密
度を均一になるよう構成する必要がある。

第７図の抵抗体シールド２５を拡大して示す第８図にお
いて、電流によって抵抗体の単位体積中に発生する熱量
は、ρｉ２（ρは抵抗体の体積抵抗率。

λは電流密度）である。抵抗体単位体積当たりの温度上
昇は、発生熱量には一′比例すると考えてよいから、電
流密度の自乗にはゾ比例する。連続する抵抗体の各部で
電流密度が異なると、各部に温度差が生ずることになる
。抵抗体の温度が上昇すれば、抵抗体は熱膨張するが、
各部で温度が異なれば異なった比率で膨張しようとする
。この結果。

抵抗体の内部に歪み力が生じ、抵抗体が破損する危険が
ある。

したがって、この種の抵抗体で作ったシールド２５は、
第８図に詳細構造を示すように抵抗体シールド２５の先
端の円周にリング状の金属製電極２６を設けている。こ
のリング状の金属製電極２６は、可動電極８に対向して
おり、再点弧アーク２８は必ず可動電極８と金属電極２
６との間に発生するよう構成されている。金属の体積抵
抗率は、抵抗体のそれに比べて無視し得るほど小さいか
ら、アーク電流は金属電極２６の円周上の各部から周囲
の抵抗体からなるシールド２５へ均一に流出する。この
ような構造をとらずに、再点弧アークが可動電極８から
直接抵抗体のシールド２５へ発生した場合は、抵抗体の
シールド２５のアークが発生した部分に電流が集中し、
その部分の温度が局所的に急上昇して抵抗体からなるシ
ールド２５が破壊してしまう危険が大きい。

次に抵抗体のシールド２５は、第８図に示すように外周
部へ行くにしたがって肉厚を薄くシ１１重部の断面積を
一定としなければならない。これも前述のように電流密
度を一様にするための一つの方策である。

（発明が解決しようとするＡＩＭ） しかして、このように抵抗体で作ったシールド２５は、
再点弧が発生した際に電圧を分担するものであるから、
この電圧に耐えるだけの長さを有する必要がある。した
がって、近年の超高圧、超超高圧送電系統においては、
非常に長い形状とならざるを得ない、このような長い抵
抗体を単一の部品として形成し、かつ体積抵抗率が一様
となるように各部の成分を均一に制御することは、非常
に高度の製造技術を要し１価格的にも高価なものとなっ
てしまうという問題がある。

本発明の目的は、再点弧にともなって発生するサージ電
圧を抑制するための抵抗体を電極構造内に有効的に配置
することにより、抵抗体を含めた全体の製造が容易で小
形化できる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） 本発明の断路器は、固定電極の固定接触子の外側を開口
部にリング状電極を有する抵抗体で作った低抗体シール
ドで囲こみ、その抵抗体シールドの開口部を通って固定
接触子と投入・開極動作を行なう可動電極を有する断路
器において、前記可動電極に連接してその投入状態で回
路的に短絡状態におかれ、再点弧時に回路に挿入される
抵抗体を設けたことを特徴とするものである。

（作用） 本発明においては、断路器の投入状態では可動側に設け
た抵抗体が短絡状態にあって回路に挿入されない。可動
電極が再点弧状態になると抵抗体は短絡状態が解かれて
回路に挿入される。したがって再点弧にともなって発生
するサージ電圧は。

固定側の抵抗体シールドとこの抵抗体とによって有効に
抑制される。

（実施例） 以下、本発明を第１図ないし第６図に示す各実施例を参
照して説明する。まず本発明の断路器の電極構造を示す
第１図および第２図において、固定電極６は固定側接触
子９を有し、この接触子９の周りを抵抗体で作った抵抗
体シールド２５で包囲し、この開口部に金属製のリング
状電極２６を埋設して構成されている。

しかして１本発明においては、固定側接触子９に投入、
開極する可動電極８に連接してその投入、開離動作に連
動して投入状態で回路的に短絡状態におかれ、再点弧時
に回路に挿入される抵抗体Ｒを設けたことを特徴とする
ものである。第１図に示す実施例では、可動電極８を軸
方向に金属部分８ａ、抵抗体Ｒおよび金属部分８ｂの三
部分の連結体で構成し、この抵抗体Ｒは可動電極８の投
入状態で短絡電極３２で短絡されるよう構成したことを
特徴とするものである。そしてその短絡電極３２は絶縁
物３３で可動側シールド１１に支持されている。

次にこのように構成された本発明の断路器の作動を説明
する。第１図に示す断路器の投入状態にあっては、電流
は固定電極６−固定接触子９−可動電極８の金属部分８
ａ−短絡電極３２−可動ｆｆｉ極８の金属部分８ｂを経
て流れるため、抵抗体Ｒは回路に挿入されることなく、
断路器は回路へ何等悪い影響を及ぼさない。

一方所路器が開極動作を行い、可動電極８が図示右方へ
駆動されると、第２図に示すように可動電極８の抵抗体
Ｒは、短絡電極３２の短絡範囲から離脱する。この結果
１回路に抵抗体Ｒが直列に挿入されることになる。

さらに第２図のように可動電極８と抵抗体シールド２５
の金属製のリング状電極２６との間に再点弧アーク２８
が発生すると、その再点弧電流は固定側の抵抗体シール
ド２５−リング状電極２６−可動電極８の金属部分８ａ
−抵抗体Ｒ−金属部分８ｂを経て流れる。したがって再
点弧電流は固定側の抵抗体シールド２５と可動電極８の
抵抗体Ｒとの二個所の合成抵抗によって有効に抑制され
ることになる。

このように第１図に示す実施例においては、再点弧後の
電圧は、抵抗体シールド２５および抵抗体Ｒの二つの抵
抗に分担されるため、個々の抵抗体の形状をこれを一体
として製作する場合よりも小形化でき、製造が容易で安
価な抵抗体を持った断路器に構成することができる。

第３図に示す他の実施例においては、可動電極８に構成
する抵抗体部分Ｒを改良したものである。

すなわち、複数個の抵抗体Ｒと複数の絶縁支持物８ｃと
を並行して装置することにより、可動電極８の全体の力
学的強度を補強したことを特徴とするものである。

次に第４図および第５図に示す他の実施例においては、
可動電極８を図示のように金属部分８ａ。

金属部分の狭隘部８ｄおよび金属部分８ｂの一体成形で
あり、この可動電極に連接する抵抗体Ｒを筒状に形成し
、その両端の摺動接触子３６．３７と接続するとともに
、摺動接触子３７を可動側シールドｌｌに接続して構成
したものである。

この第４図および第５図に示す断路器においても、断路
器が第４図の投入状態にあっては電流は固定電極６−固
定接触子９−可動電極８の全屈部分８ａ−金屓部分の狭
隘部８ｄ−金属部分８ｂ−摺動接触子３７−通電接触子
３８を経て流れ、断路器を通して外部回路に流れる回路
には抵抗体シールド２５および抵抗体Ｒが挿入されず、
断路器は何等影響を及ぼさない。

一方所路器が開極動作を行なって可動？Ｉ！極８が図示
右方へ駆動されると、可動電極８の狭隘部８ｄが第５図
に示すように抵抗体Ｒの摺動接触子３７へ到り、狭隘部
８ｄの両端が摺動接触子３６．３７とそれぞれ接触しな
くなり、抵抗体部分Ｒの短絡状態が解かれて抵抗体Ｒは
回路に直列に挿入される。

この第５図の状態において、再点弧アーク２８による再
点弧電流は、固定電極６−抵抗体シールド２５−リング
状電極２６−再点弧アーク２８−可動電極８の金属部分
８ａ−摺動接触子３６−抵抗体Ｒ−摺動接触子３７−通
電接触子３８を経て流れる６したがって、再点弧電流が
流れる抵抗体は、固定側の抵抗体シールド２５と可動電
極側の抵抗体Ｒとの合成となり、再点弧後のサージ電圧
は有効に抑制される。

さらに第６図に示す他の実施例においては、可動電極８
に連接して設けられる抵抗体Ｒを改良したものである。

すなわち、抵抗体部分Ｒをロンド状に構成し、このロッ
ド状抵抗体Ｒの複数本と絶縁ロッド３４の複数本とを配
置して全体の機械的強度を補強したものである。

〔発明の効果〕

以−ヒのように本発明においては、固定電極の固定接触
子を開口部にリング状電極を有する抵抗体シールドで囲
み、その抵抗体シールドの開口部を通って固定接触子と
投入・開離動作を行なう可動電極を有し、この可動電極
に連接してその投入状態で回路的に短絡状態におかれ、
再点弧時に回路に挿入される抵抗体を設けたことにより
、断路器の投入状態では抵抗体が短絡状態にあるがら回
路的に何ら影響を与えることなく、再点弧時はその抵抗
体が固定側の抵抗体シールドと相加わって再点弧にとも
なって発生するサージ電圧を有効に抑制することになる
。またサージ電圧を抑制するための抵抗体を固定電極シ
ールド側と可動電極側との二個所に分割して設置する構
成により、抵抗体を一体として作る場合よりも小形化で
きる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の断路器の投入状態および
開極状態の断路部の一実施例を示す断面図、第３図は本
発明に使泪する抵抗体部分の他の実施例を示す断面斜視
図、第４図および第５図は本発明の断路器における投入
状態および開極状態の断路部の他の実施例を示す断面図
、第６図は本発明に使用する抵抗体部分のさらに他の実
施例を示す斜視図、第７図は従来の断路器の断路部を示
す断面図、第８図はその抵抗体シールドと可動電極との
関係を示す断面図である。 ６・・・固定電極　　　　８・・・可動電極８ａ、　８
ｂ・・・金属部分　　８ｄ・・・狭隘部分９・・・固定
接触子　　　１１・・・可動側シールド２５・・・固定
側抵抗体シールド ２６・・・リング状電極　　Ｒ・・・抵抗体２８・・再
点弧アーク　　３２・・・短絡電極３３、３４・・・絶
縁支持物　３６．３７・・・摺動接触子３８・・・通電
接触子 代理人　弁理士　猪股祥晃（ばか１名）第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固定電極の固定接触子の外側を開口部にリング状電極を
   有する抵抗体で作った抵抗体シールドで囲こみ、その抵
   抗体シールドの開口部を通って固定接触子と投入・開極
   動作を行なう可動電極を有する断路器において、前記可
   動電極に連接してその投入状態で回路的に短絡的状態に
   おかれ、再点弧時に回路に挿入される抵抗体を設けたこ
   とを特徴とする断路器。