JPH035014B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、異常電圧を抑制する抵抗体を備え
たガス断路器に関する。 断路器は変電所の機内において通常しや断器に
隣接する位置に設置され、その使用例として、し
や断器で切り離された線路の開閉などに用いられ
る。このような、いわゆる断路器による無負荷線
路の開閉時には、断路器の開閉速度がしや断器に
対して比較的遅いために、断路器の極間において
再点弧を繰り返し、峻度の高いいわゆる断路器サ
ージを発生することが知られている。 従来、500kVまでの系統においては、機器の
LIWL（雷インパルス絶縁レベル）は常規対地電
圧波高値に比して４〜６倍と高く、断路器サージ
が機器の絶縁設計に影響を与えることは少なかつ
た。しかし、機器の経済性等の観点から、500kV
系統のLIWLは低減される傾向にあり、1100kV
などのいわゆるUHV系統においては、現在検討
されているLIWLと常規対地電圧との比率は、2.4
〜3.0倍である。このように、低減されたLIWLを
用いる系統においては断路器サージが機器や系統
に与える影響は無視できないものと考えられる。 このような問題点に対処するためには、機器本
体の絶縁耐力の向上や変電所各部に避雷器を設置
することによるサージの吸収などが考えられる
が、これらの方法はいづれも経済性の観点からは
有利でない。 一方、断路器の開閉時に一時的にその極間に直
列に抵抗体を挿入して発生サージそのものを抑制
することは周知であつて、経済性の観点からも有
利であることから、現在のところではこの方法に
よるサージの低減が一般的である。 従来のものは第１図に示すように、抵抗体８が
組み込まれたシールド体６１，６２が構成され、
シールド体６１，６２内に固定接触子７とアーク
接触子１０が配置されている。そして、シールド
体６１の開口部６ａを貫通した可動接触子１３が
固定接触子７とアーク接触子１０とに接離可能に
構成されている。さらに、可動接触子１３は絶縁
操作棒１５を介してリンク機構１６に連結されて
いる。なお、上記各部は、消弧性を有するガスが
充填されたタンク１に収納され、導体４，５を介
して他の機器（図示せず）と接続される。図にお
いて、駆動源（図示せず）によつてリンク機構１
６を作動させて可動接触子１３を右方に移動させ
ると、第２図に示すように可動接触子１３が開離
される。このとき、可動接触子１３とシールド体
６１との間にアーク２２が発生する。その結果、
導体５−可動接触子１３−シールド体６１−抵抗
体８−シールド体６２−導体４の回路が構成され
るので、、極間の再点弧によつて変電所各部に生
じる竣度の高い断路器サージを抵抗体８で抑制で
きる。 しかし、このような構造を用いれば、一回の投
入またはしや断中に発生する多数のアーク放電の
ために、シールド体の表面の損傷は避けられな
い。また、これを回避するためには、シールド体
の一部または全部を耐弧性導電物質で構成する必
要があるので、経済的に不利なことは言うまでも
ない。さらに、可動接触子とアーク接触子とが一
定の距離以内の位置関係にあれば、極間放電時の
アークは、アーク接触子と可動接触子との間で発
生することもある。この場合、アークで橋絡され
た電気回路には、抵抗体が挿入されないので、抵
抗体によつて断路器サージを抑制することができ
ない。さらに、極間放電時のアークが第２図のよ
うにシールド体と可動接触子間に発生した場合に
おいても、アーク柱がその運動などによつて移動
することがあり、断路器極間の電位分布が乱され
易く、その結果、タンクへの地絡に進展する場合
があり得る。 この発明は上記に鑑みてなされたもので、可動
接触子が開離したときアーク接触子がシールド体
から突出するために極間放電時のアークは常に可
動接触子とアーク接触子との間に発生しその結果
放電時の電流がシールド体内に配置された抵抗体
からシールド体に流れるようにしたガス断路器を
提供する。 以下、図について説明する。第３図及び第４図
において、１は消弧性を有するガスが充填された
タンク２，３はタンク１を密閉した絶縁スペー
サ、４，５は各絶縁スペーサ２，３に固着された
導体、６は導体４と固着され開口部６ａを有する
シールド体で、導電材で構成されている。７はシ
ールド体６内に開口部６ａと対向して配置された
シールド体６に固着された固定接触子で、シール
ド体６と電気的に接続されている。８は一端がシ
ールド体６と固着された抵抗体で、絶縁棒８ａと
抵抗素子８ｂとで構成されている。９は抵抗体８
の他端に固着されたばねケース、１０は固定接触
子７内に配置されケース９に移動自在に支承され
先端に耐弧片１０ａが固着されたアーク接触子
で、シールド体６から先端が突出する位置まで移
動可能である。なお、アーク接触子１０はケース
９を介して抵抗体８の他端に接続されている。１
１はアーク接触子１０がシールド体６から突出す
る方向に押圧するばね、１２は導体５と固着され
開口部１２ａを有するシールド体で、導電材で構
成されている。１３はシールド体１２に移動自在
に支承され先端に耐弧片１３ａが固着された可動
接触子で、第３図の状態から右方に移動すると
き、固定接触子７から開離した後にアーク接触子
１０から開離する。１４は可動接触子１３と摺動
可能な通電接触子で、シールド体１２と接続され
ている。１５は可動接触子１３と連結された絶縁
操作棒、１６は駆動源（図示せず）の駆動力を絶
縁操作棒１５を介して可動接触子１３に伝達する
リンク機構、１７はアークである。 次に動作について説明する。第３図において、
絶縁操作棒１５が右方に移動されると、可動接触
子１３は固定接触子７から開離する。そして、ア
ーク接触子１０はばね１１の作用によつて、可動
接触子１３に追従し、耐弧片１０ａの先端の電界
強度がシールド体６の各部の電界強度よりも強く
なるまで前進した位置、即ち、シールド体６の外
部に突出した位置で停止する。可動接触子１３は
この後もさらに開離動作を続けるため、両耐弧片
１０ａ，１３ａ間でアーク１７を発生するが、耐
弧片１０ａの先端部の電界強度はシールド体６の
各部の電界強度よりも強くなるような位置で停止
しているため、開閉動作中に発生する多数のアー
ク放電（再点弧）のいづれもが、両耐弧片１０
ａ，１３ａ間で発生することになる。その結果、
従来の構造の欠点であつたシールド体の損傷を防
ぐことが可能になるとともに、アーク放電そのも
のが、従来構造のそれに比べてより中心部に集中
するため、アーク放電による極間電界の擾乱が少
なく、タンクへの地絡に進展する可能性が低減さ
れる。 また、アーク放電が、常にアーク接触子の先端
部に設けられた耐弧片に対して生じるために、極
間放電時の断路器において形成される電気的回路
には、常に抵抗体が直列に挿入されることとな
り、開閉動作中のすべての放電による断路器サー
ジに対して抵抗体のサージ抑制効果が得られる。 このとき、回路に挿入された抵抗体の両端に発
生する電位差の最大値VRmaxは放電時の極間電
位差をＶ、挿入する抵抗体の抵抗値をＲ、断路器
に接続された無負荷母線部のサージインピーダン
スをＺとして既ね次の式で近似できる。 VRmaxＲ／Ｒ＋Ｚ・Ｖ ……(1) この式から明らかなように、挿入する抵抗体の
抵抗値によつて抵抗体の両端に発生する電位差は
変化する。そこで、想定される電圧条件として最
も厳しいUHVクラスについてもモデル変電所
（６回線、４バンク、２重母線方式）を想定し、
デジタル計算機を用いて断路器開閉時における過
渡現象を解析した結果の一部を表に示す。 この解析においては、放電時の極間電位差Ｖを
想定し得る最大値2E

【式】と し、無負荷母線部のサージインピーダンスＺを60
Ωとした。また、解析は挿入する抵抗値をパラメ
ータとして行つた。

【表】 表に示した解析の結果から明らかなように、挿
入する抵抗値は数10Ωで十分サージの抑制に対し
ては有効である。また、式(1)からも明らかなよう
に、挿入する抵抗値が低いほど抵抗体の両端に加
わる電圧は低く、数10Ωの抵抗値に対して数
100kV程度である。 このような、抵抗体の両端に加わる電圧
VRmaxは、第４図に示す、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ等の
空隙部にも加わるが、これらの各部には、例えば
SF₆ガス等の絶縁性ガスを充満させているため、
このような電圧に耐えることの出来る寸法や形状
を得ることは容易である。 また、この電圧値VRmaxは、放電時の極間電
位差Ｖにほぼ比例する値であるから、UHVクラ
スに限らず他の電圧階級のガス断路器においても
これと相似な形状を用いて同様の性能を得ること
は容易である。 第５図〜第８図は本発明に係る他の実施例の要
部を示すものである。第５図においては、抵抗体
８と独立した位置に少くとも１つ以上の絶縁支柱
１８を設け、この絶縁支柱８のみによるか、また
は、絶縁棒８ａを併用することによつて、アーク
接触子１０やケース９をシールド体６に固着して
いる。このような構造を用いれば、抵抗体８の設
置本数を任意に選択することができるため、同一
の抵抗値を有する抵抗体の組合せのみによつて各
種の抵抗値を実現することができる利点がある。 第６図は、開閉時に発生するアーク接触子１０
の移動に伴う機械的振動などを安定して保持する
ための絶縁支持体１９が設けられた例である。こ
のような絶縁支持体１９は第４図〜第８図に示す
実施例においても併用可能なものである。 第７図は、抵抗体に金属線を用いた一実施例で
ある。断路器が１回の開または閉動作の間に発生
する多数回の放電で抵抗体が消費する全エネルギ
ーは、表に対したように比較的小さな値であるか
ら、金属線抵抗などの熱容量の十分に得にくい抵
抗物質を用いても、所期の目的にかなつた抵抗体
を得ることは容易である。例えば、10Ωの抵抗体
は直径約1.3mm、長さ約12ｍのニクロム線によつ
て実現できる。そして、この抵抗体の熱容量は、
10ミリ秒の間に9.3キロジユールのエネルギーを
吸収するのに十分である。 このような解析によつて、図においては、アー
ク接触子１０やケース９をシールド体６に固着す
ることを目的として絶縁支柱１８，２０が設けら
れている。そして、絶縁支柱２０は金属線抵抗２
１を取り付け易くし、巻線相互の絶縁を確保する
ために第８図に示すような構造を用いるのが簡便
である。なお、らせん溝の逆転は、金属線抵抗２
１を無誘導巻とするためのものである。 第８図はシールド体６の固定接触子７と反対側
に抵抗体８を固着し、固定接触子７側でケース９
を支持したものである。このような配置は、第４
図から第７図に示す実施例についても使用可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス断路器の投入状態を示す断
面図、第２図は第１図の開極途中の状態を示す要
部の断面図、第３図は本発明に係るガス断路器の
投入状態を示す断面図、第４図は第３図の開極途
中の状態を示す要部の断面図、第５図〜第９図は
本発明に係るガス断路器の他の実施例の要部の断
面図である。図において、１はタンク、６はシー
ルド体、７は固定接触子、８は抵抗体、１０はア
ーク接触子、１３は可動接触子、１８は絶縁支
柱、１９は絶縁支持体である。なお各図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 消弧性を有するガスが充填されたタンク、こ
   のタンクに収納され開口部を有するシールド体、
   このシールド体内に上記開口部と対向して配置さ
   れ、上記シールド体と電気的に接続された固定接
   触子、上記タンクに収納され上記固定接触子と接
   離可能で上記固定接触子から開離したとき上記シ
   ールド体の外部で上記シールド体と所定の距離を
   有する可動接触子、上記固定接触子と所定の距離
   をあけて上記固定接触子内に配置され、上記両接
   触子間が開離されるより遅く開離して上記開口部
   から突出し、上記可動接触子と所定の距離をあけ
   て対向するアーク接触子、上記アーク接触子と上
   記シールド体との間に電気的に接続されて上記シ
   ールド体内に配置され、かつ上記シールド体に固
   着されて上記アーク接触子を支持した抵抗体を備
   え、上記抵抗体は抵抗値が10Ω〜60Ωの範囲であ
   ることを特徴とするガス断路器。 ２ 抵抗体は絶縁棒とこの絶縁棒に嵌挿された中
   空円板状の抵抗素子とで構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のガス断路
   器。