JPH048595Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の属する技術分野〕 この考案は、直線状に進退する棒状の可動接触
子を取り巻いてその周面に接離する複数個の接触
片と、該接触片を円周上に支持する台座と、該台
座に固定され前記接触片を外側から包囲するとと
もに前記可動接触子の外周面をリング状間隔を介
して取り囲んで該接触子を出入りさせる開口部が
形成された椀状の静電シールドとを備えてなる固
定接触子と前記可動接触子とがそれぞれ三相分、
共通の金属容器内に収容され、ループ電流遮断と
変圧器励磁電流などの小電流遮断とを行なう三相
一括形のガス開閉器において、そのループ電流遮
断時の絶縁性能を向上させるための固定接触子の
構造に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般に高電圧の変電所においては、第４図の単
線結線図に示されるように、平行に走る２組の母
線３１，３２によつて二重母線が形成され、両者
の間に母線連絡遮断器３３、断路機能付き負荷開
閉器（ここでは単に開閉器と記す）３４，３５，
３６，３７、遮断器３８，３９を備えている。４
０は変圧器、４１は送電線である。いま変圧器４
０が送電線４１からの電力を、開閉器３４、母線
３１，開閉器３６、遮断器３９を介して受けてい
るとし、開閉器３５，３７は開路しているものと
する。変電所の運転上の理由によつてこの電力を
母線３２を介して受けようとする場合にはまず開
閉器３５を投入し、つづいて３４を開路する。こ
の開閉器３５の投入時に送電線４１からの電流は
これら両開閉器に分流するが、開閉器３４の方を
流れる分流電流は開閉器３４の開路によつて開閉
器３５に転流する。この転流現象は開閉器３４の
分流電流と大きさが同じで方向が反対の電流をル
ープ４２に沿つて強制的に流通させるのに等し
い。この強制流通に要する電圧はループ４２の有
するインピーダンスと開閉器３４を流れる分流電
流との積に等しく、この電圧が開閉器３４の開路
後に回復電圧としてその遮断接点間に現われる。
つぎに開閉器３７を投入し、３６を開路する際の
転流現象も同様に、ループ４３に沿つて開閉器３
６の方の分流電流と同じ大きさの電流をこれと反
対方向に流通させるのに等しく、開閉器３６の開
路後にその断路接点間に現われる電圧は、ループ
４３のインピーダンスと開閉器３６の分流電流の
積に等しい。また送電回線においては、例えば第
５図に示すように上位変電所の母線４４と下位変
電所の母線４５との間に走つている並行２回線の
うち、電流が流れている１つの回線４６から電流
の流れていない他の回線４７に電流を移すときに
も、電流を一旦２回線に分流させた後、はじめの
回線の分流電流と大きさが同じで方向が反対の電
流をループ４８に沿つて流通させることにより、
開閉機器４９が分流電流に等しいループ電流を遮
断したのと同一の結果となり、送電回線の切換え
が行われることになる。

このようなループ電流の遮断が通常の短絡電流
の遮断と異なるところは遮断電流が小さく、回復
電圧が低いことはもちろんであるが、電流の遮断
中および遮断後において各相の遮断接点が電源
側、負荷側ともに大地に対して相電圧に等しい電
位をもち、かつ各相の遮断部相互間に線間電圧が
課電されていることである。この発明はこのよう
な電圧印加条件下でループ電流の遮断を行なうと
ともに、遮断中に小刻みに遮断と再発弧とが繰り
返され、その遮断のたびごとに高い過度回復電圧
が遮断接点間に印加されながら最終遮断に到り、
この最終遮断後に遮断接点間に現われる回復電圧
が過度回復電圧から定常回復電圧へ移行する変圧
器励磁電流などの小電流遮断を行なう、接地され
た共通の金属容器内に三相の遮断部が収容された
三相一括形開閉器であつて、前述のループ電流開
閉時に相間、および相と容器との間の耐圧の低下
をもたらさない開閉器の固定接触子構造に関する
ものであり、その従来の構造例を第６図に示す。

図にみられるように、固定接触子２は、直線状
に進退する棒状の可動接触子３とその１点鎖線の
位置でこの可動接触子の周面に接触する接触片６
と、主回路導体１に固定された接触片６を円周上
に支持する台座５と、この台座５と可動接触子３
とを橋絡する接触片に接触圧力を与えるガータス
プリング９と、台座５に固定され接触片６を外側
から包囲するとともに可動接触子の外周面をリン
グ状間隔ｇを介して取り囲んで該接触子を出入り
させる開口部１０ａが形成された椀状の静電シー
ルド１０とを主要構成部材として形成され、電流
遮断時には、可動接触子３が直線状に図の下方へ
駆動されて接触片６と可動接触子３との間にアー
ク１２ａを生ずる。このアークはアークまわりの
消弧媒質の熱膨張などの影響をうけて静電シール
ドの開口部１０ａの内側に接触し、接触後はより
短いアーク路を介して静電シールドに電流が流れ
る。このようにしてアーク足点が静電シールドに
転位して隣接相に近づき、これによりアークが隣
接相のアーク電流による電磁力の影響を受けやす
くなると、アークは１２ｂのように長く伸びた状
態で曲がりを生じやすくなる。一旦湾曲したアー
クはみずからをますます湾曲させようとする電磁
力Ｆを生ずるから、アークは可動接触子３の移動
方向と直角の方向に延びはじめる。このためアー
ク１２ｂは遮断条件（遮断電流、可動接触子の遮
断速度など）によつては、静電シールド１０の直
径範囲の外側に延びることが十分考えられ、第７
図のように共通の金属容器２０内に配置された三
相一括形開閉器では、相間短絡（たとえばＳ−Ｔ
相の短絡）や地絡（たとえばＲ相の地絡）などの
危険がある欠点を有していた。また、静電シール
ドにアークの足点が長く滞溜していると、静電シ
ールドを形成する金属材の蒸気が豊富にアークま
わりに供給され、相間や対地の絶縁耐力の低下を
助長するのみならず、この金属蒸気の発生によ
り、接触片間のアーク電圧が上昇せず、電流遮断
性能も低下するという欠点を有していた。

〔考案の目的〕

この考案は、共通の金属容器内に三相分の固定
接触子と可動接触子とが収容され、消弧室を持た
ない三相一括形の並切形ガス開閉器にあつて、ル
ープ電流遮断と変圧器励磁電流などの小電流遮断
を行うものにおいて、相間寸法や容器の寸法を増
すことなく、ループ電流遮断時の相間および対地
の絶縁耐力が向上されたガス開閉器を提供するこ
とを目的とする。

〔考案の要点〕

この考案は、消弧室を持たない並切り形の遮断
部では、ループ電流の遮断時に、アーク電圧の電
流零値直前の値が、電流遮断の直後に接触子間に
現われる過度回復電圧波高値に対してある割合た
とえば約1/3となつたときに電流が最終的に遮断
され、かつ、通常のループ電流遮断時の条件（電
流値が2000A以下、過度回復電圧波高値が700V
以下）では、隣接相から電磁力を受けて湾曲する
軸方向のアーク長が、電流遮断に必要なアーク長
の1/2以下では、実質的に相間および対地の絶縁
低下をもたらさないという、70KV級実器に対す
る試験結果に基づき、電流遮断に必要なアーク長
の少なくとも1/2以上を接触片と静電シールド開
口部との間に存在せしめ、開口部外に存在するア
ーク長を1/2以下とすることにより、三相接触子
の相間寸法や容器の大きさを大きくすることな
く、ループ電流遮断時の相間や対地の絶縁耐力を
確保しようとするものであり、このために、接触
片の静電シールド開口部側端面と該開口部との軸
方向間隔を少なくともループ電流遮断に必要なア
ーク長の1/2以上に設定し、この設定された間隔
寸法内に、断面がＵ字状に形成され該Ｕ字の開放
側を軸心側へ向けた環状絶縁体を配して、この間
隔寸法内に存在するアークが静電シールドの内側
に接触するのを阻止するとともに、前記開口部に
おいて前記可動接触子をほぼ密に通過せしめる内
径を有しかつループ電流遮断時の回復電圧（たと
えば波高値が前記700V）のみならず開閉器のも
う一方の責務である小電流遮断時の回復電圧（た
とえば波高値が100KV）にも耐えうる厚さの絶
縁層が形成されるような寸法に開口部のリング状
間隔ｇ（第６図）を設定し、前記環状絶縁体断面
が示すＵ字の一方の側辺を、この開口部を密に覆
つて前記寸法の絶縁層を形成させつつ静電シール
ド外側へ延在せしめることにより、可動接触子が
この開口部から脱出する際に静電シールドとの間
にかかりうるすべての電圧に耐えながら可動接触
子の開離行程を電流遮断が可能なアーク長となる
まで進め、相間や対地の絶縁低下を生じうるルー
プ電流遮断時の前記開口部外のアーク長を全アー
ク長の1/2以下として、前記の目的を達成しよう
とするものである。

〔考案の実施例〕

第１図に本考案の第１の実施例を示す。固定接
触子２２の静電シールド２３は軸方向に長く形成
され、その開口部２３ａと接触片６との間には、
ループ電流遮断に必要なアーク長の少なくとも1/
２に等しい間隔寸法L₁の空間が形成されており、
ここに、断面がＵ字状に形成され、該Ｕ字の開放
側を軸心側へ向けた環状絶縁体１３が配されると
ともに開口部２３ａと可動接触子３の外周面との
間のリング状間隔ｈの寸法を、この開口部におい
て可動接触子３をほぼ密に通過せしめる内径を有
しループ電流のみならず小電流遮断時に可動接触
子と静電シールド２３との間にかかる回復電圧に
も耐え得る厚さの絶縁層が形成されるような寸法
に設定し、絶縁体１３の断面が示すＵ字の一方の
側辺を、この開口部２３ａを密に覆つて前記寸法
の絶縁層を形成させつつ静電シールド２３の外側
へ延在させている。

ループ電流の遮断時に接触片６と可動接触子３
との間に生じたアークは可動接触子の開離ストロ
ークとともに伸び、また、アークまわりの消弧媒
質の不均一な熱膨張などにより、環状絶縁体１３
が形成する環状スペース内へ押し込まれながらそ
の長さを増す。この環状絶縁体１３が配されてい
る、接触片６と開口部２３ａとの間のスペースの
軸方向寸法L₁は、少なくともループ電流の遮断
に必要なアーク長の1/2に設定されているから、
電流遮断直前の時点における開口部外のアーク長
L₂は全アーク長の1/2以下となり、隣接相から受
ける電磁力もこのアーク長に相当して小さくなつ
てアークの湾曲度も小さくなり、相間および対地
の絶縁低下を生ずることなくループ電流の遮断が
可能になる。なお、可動接触子３が開口部２３ａ
を脱出するまでは、可動接触子と静電シールドと
の間にはアーク電圧がかかつているが、静電シー
ルドの開口部は環状絶縁体の延在部１３ａによつ
て密に覆われており、かつこの延在部の絶縁層の
厚みは、小電流遮断時の回復電圧にも耐えうる厚
みを有するから、容易にこのアーク電圧には耐え
ることができアークは途中で短絡されることなく
最終アーク長まで伸ばされる。

第２図および第３図に本考案における環状絶縁
体構造の第２の実施例を示す。ここで、第２図は
正面断面図、第３図は第２図のＱ−Ｑ位置におけ
る平面断面図である。この構造は、第１図の実施
例に示される絶縁体が単なる環状スペースを形成
していたのに対し、このスペースを、放射状に配
された仕切板１４により周方向に並ぶ複数の小ス
ペースＡに分割したものである。アークがアーク
まわりの不均一な熱膨脹などにより、いずれかの
小スペースの方に寄せられると、この小スペース
内のガス圧力がアーク熱によつて上昇し、アーク
はこの圧力により再び中央部へ押し戻される。こ
のようにしてアークは小スペースに対し、接近、
反撥の運動を繰り返す。一方、環状絶縁体１３や
仕切板１４は、通常、アーク熱によつて表面に導
電層が形成されない樹脂たとえば四弗化エチレン
樹脂を用いて形成されるから、これらの樹脂がア
ーク熱を受けると表面の組織が分解してガスを発
生する。従つて、可動接触子の開離行程がすすん
で開口部を脱出すると、環状絶縁体の内面および
仕切板から生じた分解ガスが軸方向に放出され、
開口部外へ延びているアークのまわりを軸方向に
流れてアークを軸線上に保持する。しかも放出さ
れるガス量は、前述のように、小スペースに分割
された環状絶縁体へのアークの接近、反撥の繰返
しにより多量に発生されるから、アークの軸線上
への保持が確実に行なわれるとともに、このガス
の発生は、すべての小スペースにほぼ均等に分布
して行なわれるから環状絶縁体の寿命が長くな
り、特に頻繁な開閉を必要とするガス開閉器に対
し、長期にわたる絶縁耐力確保のための好適な手
段を提供することができる。

〔考案の効果〕

以上に述べたように、本考案によれば、固定接
触子の接触片と、この接触片を外側から包囲する
とともに棒状の可動接触子の外周面をリング状間
隔を介して取り囲んで該接触子を出入りさせる開
口部が形成された静電シールドの該開口部との間
隔を、ループ電流の遮断に必要なアーク電圧の少
なくとも1/2以上が得られる寸法に設定し、この
間隔寸法の範囲内にあるスペースに、断面がＵ字
状に形成され該Ｕ字の開放側を軸心側へ向けた環
状絶縁体を配するとともに該Ｕ字の一方の側辺を
前記開口部を密に覆いながら小電流遮断時の高い
回復電圧にも耐えうる厚さの絶縁層を形成しつつ
静電シールド外側へ延在せしめたので、アークは
途中で短絡されることなく電流の最終遮断位置ま
で引き伸ばされうるとともに、この位置における
開口部外のアーク長は全アーク長の1/2以下に短
くなるから、隣接相のアーク電流による電磁力を
受けにくくなつて曲がりを生じにくくなり、ルー
プ電流遮断時の相間および対地の絶縁耐力の確保
が、三相接触子の相間寸法や容器を大きくするこ
となく可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による固定接触子の構造とルー
プ電流遮断時のアーク長の分布を説明するための
ガス開閉器遮断部の縦断面図、第２図および第３
図は第１図に示された環状絶縁体の第２の実施例
を示すもので、第２図は正面断面図、第３図は第
２図のＱ−Ｑ位置における平面断面図である。第
４図は変電所の母線を切り換える際の開閉器の責
務を説明するための単線結線図、第５図は送電回
線を切り換える際の開閉器の責務を説明するため
の単線結線図、第６図は従来のガス開閉器の構造
例と、この構造を用いてループ電流を遮断する際
のアーク路を説明するためのガス開閉器遮断部の
縦断面図、第７図は三相の接触子が共通の金属容
器内に収容された従来の三相一括形ガス開閉器に
おけるループ電流遮断時の相間および対地の絶縁
耐力に及ぼすアークの影響を説明するための遮断
部断面図である。 ２，２２……固定接触子、３……可動接触子、
５……台座、６……接触片、１０，２３……静電
シールド、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｒ，１２
ｓ，１２ｔ……アーク、１３……環状絶縁体、１
４……絶縁仕切板、２０……金属容器、３４，３
５，３６，３７，４９，５０……開閉器、Ａ……
小スペース、ｇ，ｈ……リング状間隔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 直線状に進退する棒状の可動接触子を取り巻
   いてその周面に接離する複数個の接触片と、該
   接触片を円周上に支持する台座と、該台座に固
   定され前記接触片を外側から包囲するとともに
   前記可動接触子の外周面をリング状間隔を介し
   て取り囲んで該接触子を出入りさせる開口部が
   形成された椀状の静電シールドとを備えてなる
   固定接触子と前記可動接触子とがそれぞれ三相
   分、共通の金属容器内に収容され、ループ電流
   遮断と変圧器励磁電流などの小電流遮断とを行
   なう三相一括形のガス開閉器において、前記接
   触片の静電シールド開口部側端面と該開口部と
   の軸方向間隔が前記ループ電流の遮断に必要な
   アーク長の少なくとも1/2以上となるように設
   定され、この設定された間隔寸法内に、断面が
   Ｕ字状に形成され該Ｕ字の開放側を軸心側へ向
   けた環状絶縁体が配されるとともに、前記開口
   部において前記可動接触子をほぼ密に通過せし
   める内径を有しかつ前記小電流遮断時の回復電
   圧に耐える厚さの絶縁層が形成されるように前
   記開口部のリング状間隔が設定され前記環状絶
   縁体断面が示すＵ字の一方の側辺が該開口部を
   密に覆つて前記寸法の絶縁層を形成しつつ静電
   シールド外側へ延在せしめられていることを特
   徴とするガス開閉器。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載のガス開
   閉器において、固定接触子の接触片と静電シー
   ルド開口部との間に配される環状絶縁体は、放
   射状に配されて前記絶縁体が形成する環状スペ
   ースを周方向に複数の小スペースに仕切る絶縁
   仕切板を備えていることを特徴とするガス開閉
   器。