JPH0381919A

JPH0381919A - ガス絶縁開閉器

Info

Publication number: JPH0381919A
Application number: JP21756389A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Shimogawara; 下川原　直明; Atsushi Ohashi; 淳大橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1991-04-08

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、発変電所に使用されるガス絶縁開閉装置のう
ち、負荷電流相当以上の電流を開閉する責務を有するガ
ス絶縁開閉器に係り、特に電流開閉性能および機器信頼
性を改良する技術に関する。

（従来の技術）発変電所に用いられる高圧回路の開閉装置として、近年
ガス絶縁開閉装置が広く用いられている。

このガス絶縁開閉装置は、母線、遮断器、断路器を初め
とする各種機器およびその他の付属設備を接地金属容器
の中に収納し、この接地金属容器内に、安定度が高く、
不活性、不燃性、無臭、無害で、絶縁性能の優れたＳ　
Ｆ６ガスを、加圧充填し、高圧回路の開閉装置としたも
のである。このようなガス絶縁開閉装置は、発変電所の
開閉装置の単線結線図に従って配置構成される。第４図
は、２重母線方式のガス絶縁開閉装置の一例を示す単線
結線図である。

第４図において、主母線１．２のライン側およびバンク
側には、遮断器３が接続され、主母線１゜２と遮断器と
の間には、母線用断路器４，５がそれぞれ接続されてい
る。ライン側の遮断器３は、さらに、ライン用断路器６
を介してブッシング８に接続され、バンク側の遮断器３
は、バンク用断路器７を介して変圧器９に接続されてい
る。なお、図中１０．１１は、タイ用断路器である。

この回路において、遮断器３は、事故電流を開閉する責
務を有しており、また、母線用断路器４゜５は、当該回
線を停止することなく負荷電流を切換えるという、いわ
ゆるループ電流を開閉する責務を課されている。このよ
うに、負荷電流相当以上の大電流を遮断する開閉器は、
通常の閉路状態で負荷電流を通電するための主接点の他
に、開極時に発生するアークによる主接点の損傷を軽減
するためのアーク接点を有しており、アークが発生する
部分には、銅タングステンなどのアークに強い耐アーク
金属を使用している。

このような開閉器の一例として、母線用断路器として使
用され、ループ電流開閉責務を有する断路器の構造を第
５図に示す。

第５図において、金属容器１２内には、Ｓ　Ｆ６ガス１
３が加圧充填されており、絶縁スペーサ１４によって支
持された固定側接触部１５と可動側接触部１６とが、対
向配置されている。可動側接触部１６の内部には、これ
と同軸に、可動接触子１７が配置され、軸方向に往復動
することにより、固定接触部１５と可動接触部１６とを
開閉するようになっている。この可動接触子１７の内部
には、電流遮断時に、電流を転流させ、発弧・遮断を行
うためのアーク接点１８が設けられている。また、可動
接触子１７は、絶縁ロッド１９に連結され、リンク２０
、レバー２１、主軸２２を介して、断路器外部に設置し
た操作装置２３により開閉駆動するように構成されてい
る。

このような第５図の断路器において、電流を開路操作す
ると、遮断電流は、主接点（可動接触子１７）が開極す
ると同時にアーク接点１８に転流し、その後、アーク接
点１８が開極した時点でアークを発生し、最終的に遮断
される。

このような断路器の接点部の詳細を第６図に示す。この
場合、第６図は、完全閉路状態を示している。

第６図において、可動接触子１７と固定側接触部１５の
固定側導体２４とは、フィンガー２５を介して電気的に
接続されるようになっており、負荷電流Ｉを通電させる
ために必要な接触荷重は、フィンガー２５に取付けたバ
ネ２６により得ている。また、フィンガー２５の外周に
は、シールド２７が設けられている。このように構成さ
れた主接点の内側には、第５図において１８として示し
たアーク接点が構成されている。すなわち、主接触子の
内側には、可動接触子１７に固定された可動側アーク接
触子２８と、固定側導体２４に固定された固定側アーク
接触子２９とが設けられ、これらのアーク接触子２８．
２９の先端には、銅タングステンなどの耐アーク金属３
０．３１が設けられている。

以上のように構成された断路器を開路操作すると、第６
図の状態から、可動接触子１７が図中上方の開路方向に
高速移動し、まず、主接点が開離する。このときの状態
を第７図に示す。第７図のＰ点を主接点開離点として、
主接点は開離し、その直後、フィンガー２５を介して流
れていた電流は、まだ接触しているアーク接触子２８．
２９間に転流する。可動接触子１７がさらに開路方向に
移動すると、やがて、第８図に示すように、アーク接触
子２８．２９間が開離し、アーク接触子２８．２つの耐
アーク金属３０．３１間にアーク３２が発生する。可動
接触子１７が、さらに開路方向に高速移動すると、アー
ク３２が伸ばされると同時に、周囲のＳ　Ｆ６ガスによ
り冷却され、最終的に遮断される。

従来、２００ＯＡ級程度の大電流用開閉器は、概して上
述のような接触部構成を有しているが、ガス絶縁開閉装
置の大容量化が進み、負荷電流が２００ＯＡ級からさら
に、４００ＯＡ、８００ＯＡ級ともなると、格段に大き
な負荷電流を遮断する責務を課されることになる。上述
のような開閉器でこのような大電流を遮断しようとする
と、主接触子開離時における主接点からアーク接点への
転流をスムーズに行うことが困難となり、主接点開離点
（第７図Ｐ点）で開離時、主接点間には、アーク接点側
のインピーダンスと転流電流の積の電圧が発生し、これ
が、負荷電流の増大に伴って大きくなり、Ｐ点で発弧す
るようになる。すなわち、アーク接点への転流の瞬間、
主接点間、つまり可動接触子１７とフィンガー２５間の
Ｐ点でアークが発生することになる。主接点は、負荷電
流を流すため、通常、銅、アルミニウムなどの高い導電
性を有する材質を使用するが、これらの材質は、アーク
には極めて弱いため、主接点アークにより損傷を受ける
ことになる。損傷を受けた状態で開閉操作を行うと、荒
れた損傷部分が健全部分を摺動し、その表面をも荒して
しまう。この結果、完全開路状態での主接点接触点（第
６図Ａ点）をも損傷させ、負荷電流通電性能の低下をも
たらすことになる。また、損傷部分は、アークによって
溶融凝固し、非常に荒れているため、開閉操作による摺
動の際、通常の予想以上の大量の摺動金属粉を発生する
ことになり、これらの金属粉が、断路器内に飛散し、第
５図に示す絶縁スペーサ１４上に堆積することにより、
絶縁性能が低下してしまう恐れも生じる。さらに、以上
のような通電性能および絶縁性能の低下により、開閉器
の寿命が短縮化され、保守・点検を高頻度に行なわなけ
ればならなくなる問題もある。

一方、開閉器の負荷電流が大きくなると、第６図に示し
たように、単にアーク接触子２８．２９を設けただけで
は、遮断性能が悪く、アーク時間が長くなる上、これに
よって、アーク接触子の消耗が助長され、その芳容器内
に金属粉が飛散し、さらに絶縁性能の低下の恐れが高ま
る。場合によっては、負荷電流が遮断性能の限界を越え
、遮断不能となってしまう恐れもある。このような不都
合を防止し、遮断性能を改善するために、アーク接触子
部に直列に抵抗を挿入して、大きい負荷電流に対し、遮
断電流を低減する技術が採用されている。このような構
成を有する断路器の一例を第９図および第１０図に示す
。第９図および第１０図において、固定側アーク接触子
２つには、直列に抵抗体３３が接続されている。ここで
、８０００Ａのループ電流開閉責務を考えると、回復電
圧が約３００ｖであることから、回路のインピーダンス
は約３８ｍΩとなる。この電流を、アーク接点に転流し
た際、約２０００Ａ程度に低減試用とする場合、回路全
体のインピーダンスとして、約１５０ｍΩのインピーダ
ンスが必要となり、これは、抵抗体としては、概略１０
０ｍΩに相当する。

このような抵抗体を挿入することにより、遮断性能の大
幅改良が期待できるが、アーク接点の回路のインピーダ
ンスが極めて大きくなる結果、前述したような転流時の
主接点発弧が不可避となるばかりか、損傷程度も非常に
大きくなってしまう。

（発明が解決しようとする課題）ガス絶縁開閉装置は、今や電力系統を構成する機器とし
て不可欠のものとなっており、その大容量化における社
会的使命も増大している。このようなガス絶縁開閉装置
の中で重要な機能の一部を占める電流開閉責務を課せら
れた開閉器の性能確保、信頼性確保は重要なことであり
、また、長寿命化、保守・点検期間の長期化も強く要望
されている。これに対し、上述の通り、従来の開閉器に
おいては、アーク接点部に抵抗体を挿入して遮断性能を
向上させたとしても、大電流遮断時における主接点発弧
が不可避的であり、この発弧に伴う損傷による通電性能
および絶縁性能の低下の恐れが高い。

本発明は、このような従来技術の課題を解決するために
提案されたものであり、その目的は、主接点開離時に、
主接点で発弧しても、この主接点部の損傷を極めて軽微
な損傷に抑制可能とすることにより、高い遮断性能を有
すると同時に、初期の通電性能を維持でき、且つ機器の
絶縁性能上の信頼性を確保し得るような、優れたガス絶
縁開閉器を提供することである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明によるガス絶縁開閉器は、主接点とアーク接点と
を備えたガス絶縁開閉器において、アーク接点を、主接
点が開極した後に開極するように配置すると共に、主接
点を構成する両側の接触子の先端部に耐アーク金属を設
け、それぞれの耐アーク金属を、開極時の主接点開離点
およびその周囲を覆う範囲で、且つ完全閉路状態におい
て対向接触子と接触しない範囲に配置したことを特徴と
している。

また、アーク接点を構成するアーク接触子の一方に、直
列に抵抗を接続することも可能である。

（作用）以上のような構成を有する本発明のガス絶縁開閉器にお
いては、主接点開離時に、主接点で発弧しても、この発
弧部に耐アーク金属が設けられているため、アークによ
る損傷を格段に低減できる。

この場合、耐アーク金属の導電性は、主接点本体を構成
する材質よりも低いが、完全閉路状態においては、耐ア
ーク金属ではなく、主接点本体を構成する高導電性材質
部分が接触点となるため、本来の通電性能を確保できる
。それどころか、本発明においては、上記のように、ア
ークによる損傷を格段に低減できるため、多数の遮断を
繰返した後にも、長期に渡って初期の通電性能を維持で
き、また、損傷の低減に伴い摺動金属粉の発生量を格段
に低減できるため、絶縁性能上の信頼性を確保できる。

さらに、アーク接点に抵抗を接続した場合には、インピ
ーダンスが増大して主接点発弧を回避できなくなるもの
の、上述の通り、主接点発弧部に耐アーク金属を設けて
いるため、通電性能を維持し、また、絶縁性能上の信頼
性を確保できることに加えて、接続した抵抗により遮断
電流を低減して、遮断性能を向上できる。

（実施例）以下に、本発明を断路器に適用した一実施例を、第１図
乃至第３図を参照して具体的に説明する。

この場合、第１図は完全閉路状態、第２図は主接点が開
離する瞬間の状態、第３図はアーク接点での発弧状態を
示している。なお、第４図乃至第１０図に示した従来技
術と同一部分については、同一符号を付し、説明を省略
する。

第１図において、可動接触子１７およびフィンガー２５
の先端部には、銅タングステンなどの耐アーク金属３４
．３５がそれぞれ設けられている。

この場合、耐アーク金属３４．３５は、第２図に示すよ
うに、開極時の主接点開離点（Ｑ点）およびその周囲を
覆う範囲に設けられている。また、第１図に示す完全閉
路状態では、負荷電流Ｉは、フィンガー２５と可動接触
子１７の接触点（Ｂ点）を通って流れるが、この通常通
電時の接触点部分の材質は、耐アーク金属ではなく、可
動接触子１７或いはフィンガー２５を構成する本来の材
質、すなわち、銅やアルミニウムなどの高導電性材質と
なるように構成されている。従って、負荷電流の通電性
能としては、従来の開閉器と同等の通電性能が確保され
ている。さらに、固定側アーク接触子２つには、抵抗体
３３が直列に接続されている。

このように構成された接点において、開路操作を行うと
、第２図に示すように、主接点は、その開離点Ｑ点で開
離し、この時主接点に流れていた負荷電流は、アーク接
点側に転流しようとするが、固定側アーク接触子２９に
抵抗体３３が直列に接続されており、この部分のインピ
ーダンスが大きくなっているため、開離点（Ｑ点）にて
主接点発弧を生じる。この場合、開離点（Ｑ点）は、フ
ィンガー２５側も可動接触子１７側も、共に耐アーク金
属３４．３５の中央部に位置しているため、アークが生
じても、その損傷を極めて軽微にとどめられる。また、
銅タングステンなどの耐アーク金属において損傷を生じ
た場合、その損傷は、極めて微細な凹みを生じる程度で
あるため、この損傷部分で健全部分をさらに損傷させる
といった損傷の拡大の心配はほとんどない。この後、さ
らに開極すると、第３図に示すように、アーク接触子２
８．２９間で開離し、アーク３２が発生するが、この場
合、負荷電流は、抵抗体３３により減流されているため
、遮断電流は小さくなっており、容易に、且つ短いアー
ク時間で遮断することが可能である。

以上のように、本実施例においては、主接点の開極点に
耐アーク金属を使用することにより、大電流遮断時に伴
う主接点発弧、或いは、電流遮断性能改良の目的でアー
ク接点に抵抗体を挿入したために不可避的に主接点発弧
が生じたとしても、従来と異なり、主接点部の損傷を極
めて軽微に抑制することができ、開閉器としての重要な
使命である負荷電流通電性能を確保することができる。

また、従来の開閉器においては、前述の通り、主接点発
弧による接触子の荒れに基因する摺動金属粉の発生、或
いは不十分な遮断性能によるアーク時間の長時間化に基
因する金属粉の飛散量増大の結果としての絶縁性能の低
下という欠点が存在していたが、本実施例においては、
主接点発弧を生じても接触子表面が荒れないため、摺動
金属粉の発生をほぼ皆無にできると共に、抵抗体を挿入
することにより、遮断性能を向上してアーク時間を短縮
できるため、アークによる金属粉の飛散量を大幅に低減
でき、絶縁性能上の信頼性を確保できる。

なお、本発明は、アーク接点に抵抗体を設けない断路器
にも同様に適用可能である。また、断路器に限らず、遮
断器など、電力系統に使用される開閉器一般に適用可能
である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明においては、開極時の主接
点開離点およびその周囲を覆う範囲に耐アーク金属を設
け、且つ完全閉路状態においては、耐アーク金属以外の
導体部分を接触部として通電を行なうように構成するこ
とにより、主接点開離時に、主接点で発弧しても、この
主接点部の損傷を極めて軽微な損傷に抑制可能とするこ
とができるため、高い遮断性能、通電性能、および絶縁
性能を確保し、これらの初期の性能を長期に渡って維持
し得るような、優れたガス絶縁開閉器を提供することが
できる。

また、このような開閉器の大容量・高性能化および長寿
命化によって、電力系統の運転における保守・点検期間
の長期化を実現できると共に、大容量電流の供給という
社会的責務の遂行に大きく貢献できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明を適用した断路器の接点部の
一実施例を示す断面図であり、第１図は完全閉路状態、
第２図は主接点開極時、第３図はアーク接点発弧時を示
している。第４図はガス絶縁開閉装置の一例を示す単線結線図、第
５図は従来の断路器の一例を示す断面図、第６図乃至第
８図は第５図の断路器の接点部を示す断面図であり、第
６図は完全閉路状態、第７図は主接点開極時、第８図は
アーク接点発弧時を示している。第９図はアーク接点に抵抗を設けてなる従来の断路器の
一例を示す断面図、第１０図は第９図の断路器の接点部
（完全閉路状態）を示す断面図である。１．２・・・主母線、３・・・遮断器、４，５・・・母
線用断路器、６・・・ライン用断路器、７・・・バンク
用断路器、８・・・ブッシング、９・・・変圧器、１０
．１１・・・タイ用断路器。１２・・・金属容器、１３・・・Ｓ　Ｆ６ガス、１４・
・・絶縁スペーサ、１５・・・固定側接触部、１６・・
・可動側接触部、１７・・・可動接触子、１８・・・ア
ーク接点、１９・・・絶縁ロッド、２０・・・リンク、
２１・・・レバー２２・・・主軸、２３・・・操作装置
。２４・・・固定側導体、２５・・・フィンガー、２６・
・・バネ、２７・・・シールド、２８・・・可動側アー
ク接触子、２つ・・・固定側アーク接触子、３０．３１
，３４．３５・・・耐アーク金属、３２・・・アーク、
３３・・・抵抗体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）常時の負荷電流を通電するための主接点の他に、
開極時の負荷電流相当以上の電流を遮断する際にアーク
を発生させ、且つ消弧するアーク接点を有するガス絶縁
開閉器において、前記アーク接点を、主接点が開極した後に開極するよう
に配置すると共に、主接点を構成する両側の接触子の先
端部に耐アーク金属を設け、それぞれの耐アーク金属を
、開極時の主接点開離点およびその周囲を覆う範囲で、
且つ完全閉路状態において対向接触子と接触しない範囲
に配置したことを特徴とするガス絶縁開閉器。
（２）アーク接点を構成するアーク接触子の一方に、直
列に抵抗を接続したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のガス絶縁開閉装置。