JPH1125819A - 磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮断器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮断器におい
て、遮断器自体に電気回路を電圧的に完全に切り離す機
能を持たせる。 【解決手段】 磁気駆動効果と熱パッファ型効果を併用
した磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮断器において、固
定接触子側の電極１と可動接触子側の電極２をそれぞれ
別の絶縁支持台１５，１６により接地電位部分１７に支
持する。これにより、両電極の間には、固体絶縁物が存
在せずガス絶縁体が存在することとなるため、電源電圧
が印加されても、ガス絶縁体を通して極間に充電電流は
流れない。したがって、遮断器のみで電極間を電圧的に
も完全に切り離すことができ、断路器を設ける必要がな
くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、電力用遮断器で
ある磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮断器に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気駆動効果による消弧作用と熱パッフ
ァ効果による消弧作用を併用した磁気駆動併用熱パッフ
ァ型ガス遮断器は、従来の、機械的ガス圧縮機構を持ち
優れた遮断性能を有するパッファタイプのガス遮断器に
比べて、画期的に小型化を実現している。なお、以下の
説明においては、「磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮断
器」を単に「遮断器」と称することがある。

【０００３】図１に、従来の磁気駆動併用熱パッファ型
ガス遮断器の構成例を示す。図１において、１は上部電
極、２は下部電極、３は上部電極１と下部電極２の間に
配置された絶縁筒、４は、下部電極２に取り付けられて
遮断部分を支持する絶縁筒である。上記ガス遮断器の内
部には、ＳＦ６ガスが封入される。上部電極１には、昇
圧室５が取り付けられ、この昇圧室５内には、固定アー
ク接触子６とコイル７とアークランナ２０が配置され
る。昇圧室５の外部に固定主接触子８が配置される。

【０００４】固定アーク接触子６及び固定主接触子８と
接触又は開離する可動アーク接触子９と可動主接触子１
０が一体に形成されて絶縁操作棒１１に取り付けられ
る。下部電極２は、摺動接触子１２を有し、この摺動接
触子１２を介して可動アーク接触子９と可動主接触子１
０と電気的に接続される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記磁気駆動併用熱パ
ッファ型ガス遮断器は、小型、高性能であるので、ガス
絶縁開閉装置（以下、「ＧＩＳ」という。）に使用する
のに適した遮断器である。このＧＩＳは、遮断器などの
開閉器を中心に、ＳＦ６ガスを封入した金属容器中に機
器を収納したもので、それまでにあった、単体機器を組
み合わせたオープンタイプの受変電設備に比べると、画
期的な設備の縮小化を実現している。しかしながら、近
年は更なるＧＩＳの縮小化と低価格化が求められ、その
主要機器であるガス遮断器にも対応が求められている。

【０００６】そこで、上記磁気駆動併用熱パッファ型ガ
ス遮断器の構成について検討した結果、次の点が判明し
た。上部電極１と下部電極２間にある絶縁筒３はエポキ
シ樹脂などを一体モールド加工しており、比較的高価格
である。さらに誘電率の高い固体絶縁物であるため、電
源電圧が上部電極１に印加されると、両電極１，２間に
充電電流が流れる。したがって、従来の遮断器では、遮
断状態にしても電気回路を電圧的に完全に切り離すこと
ができないため、電圧的切り離し用に遮断器と直列に断
路器を必要としていた。

【０００７】この断路器は、使用条件によっては、励磁
電流又は充電電流の開閉以外にループ電流などの数千Ａ
の電流を遮断する責務が要求される。このような電流遮
断の責務を持たせるためには、吸い込みパッファなどの
機械的に絶縁ガスを吹きつける装置を付加するなどの措
置が取られている。このような断路器は、機構が複雑で
大型化するとともに断路器の操作に大きな操作力が必要
であるため断路器の操作機構も大型化する。

【０００８】これに対して、磁気駆動併用熱パッファ型
ガス遮断器が電気回路を電圧的に完全に遮断できれば、
断路器を省略することも可能となり、ＧＩＳのような、
遮断器を使用する装置全体を小型化、低価格化すること
ができる。本発明は、磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮
断器において、遮断部絶縁筒を廃止することによる価格
低減及び遮断器自体に電気回路を電圧的に完全に切り離
す機能を持たせることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたものである。本発明においては、
電流遮断時に発生するアークを磁力により回転駆動して
アークを消弧する磁気駆動効果と、アークエネルギーに
より膨張したガスを蓄圧し、この蓄圧力によりアークに
ガスを吹き付けてアークを消弧する熱パッファ効果を併
用した磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮断器において、
固定接触子側の電極と可動接触子側の電極をそれぞれ別
の絶縁支持台又は接地電位に対して等価的に個別支持と
見なせる絶縁支持台により接地電位部分に支持し、絶縁
筒３を廃止する。

【００１０】これにより、固定接触子側の電極と可動接
触子側の電極の間には、直接連結する固体絶縁物が存在
せず、ＳＦ６ガスなどのガス絶縁体が存在することとな
る。ガス絶縁体は、固体絶縁物と比較して誘電率がはる
かに低いから、電源電圧が印加されても、ガス絶縁体を
通して電極間に充電電流は流れない。つまり、本発明の
磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮断器によれば、遮断器
のみで電極間を電圧的にも完全に切り離すことができ
る。したがって、電気回路を電圧的に切り離すための断
路器を遮断器と直列に接続する必要がなくなる。また、
断路器を不要とすることにより、遮断器を組み込む装置
全体を小型化、低価格化することができる。

【００１１】なお、遮断器の遮断状態において、電源電
圧が印加されている電極からは、固体絶縁物である絶縁
支持台を通してアースに対して充電電流が流れる。しか
しながら、この充電電流が他方の電極に対して流れるこ
とはないから、遮断器の電極間は電圧的に完全に切り離
されることとなる。また、各電極を支持する絶縁支持台
は、接地電位の部分に直接支持される必要はなく、接地
電位部分と絶縁支持台の間に他の介在物があっても良
い。要は、電極間が、直接固体絶縁物により連結される
ことがなければ良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について図を用
いて説明する。図２は、ＧＩＳ内に収納された状態の磁
気駆動併用熱パッファ型ガス遮断器を示す。図におい
て、１は上部電極、２は下部電極である。上部電極１は
第１の絶縁支持台１５により、下部電極２は第２の絶縁
支持台１６により、接地電位にあるＧＩＳ容器１７に取
り付けられる。ＧＩＳ容器１７内には、絶縁ガスのＳＦ
６ガスが封入されている。

【００１３】上部電極１には、昇圧室５が取り付けら
れ、この昇圧室５内には、固定接触子１３とコイル７と
アークランナ２０が配置される。また、図示は省略する
が、上部電極１には、遮断器と他の機器とを接続する部
分が形成される。下部電極２は、中央に可動接触子１４
が通る開口を有し、その内周に摺動接触子１２が設けら
れる。この摺動接触子１２と摺動接触するように可動接
触子１４が配置される。可動接触子１４に絶縁操作棒１
１が取り付けられ、この絶縁操作棒１１は、図示しない
操作機構により図示上下方向に駆動される。更に、下部
電極２には、遮断部の電界を緩和するためのシールド１
８が設けられる。また、図示は省略するが、下部電極２
には遮断器と他の機器とを接続する部分が形成される。

【００１４】図２は遮断器の遮断状態を示しており、固
定接触子１３と可動接触子１４が開離している。この状
態では、電源電圧が上部電極１と下部電極２の間に印加
されることとなるが、両電極１，２間には、ＳＦ６ガス
が介在するだけであるので、充電電流は流れない。した
がって、両電極間１，２は、電圧的に完全に遮断され
る。これにより、遮断器に直列に接続される断路器を省
略することができる。

【００１５】なお、両電極１，２は固体絶縁物である絶
縁支持台１５，１６により支持されているが、ここに流
れる充電電流は、接地側に流れるだけであり、電極１，
２間に流れることはない。したがって、従来電気回路を
電圧的に切り離すために断路器を遮断器と直列に設ける
ことが必要であったが、この断路器を必要としない遮断
器とすることができる。また、断路器を省略することに
より、ＧＩＳ内に収納する機器の数を低減して、ＧＩＳ
を小型化、低価格化することができる。

【００１６】図示の遮断状態から遮断器の投入をする際
には、図示しない操作機構により絶縁操作棒１１が図示
上方へ駆動され、可動接触子１４はノズル１９を通して
昇圧室５内に入り込み、固定接触子１３と接触する。こ
の投入状態から遮断器を遮断する際には、図示しない操
作機構により絶縁操作棒１１が図示下方に急速に移動さ
せられる。すると、可動接触子１４が固定接触子１３か
ら開離し、両接触子１３，１４間にアークが発生する。

【００１７】可動接触子１４が更に下方へ移動すると、
アークは、固定接触子１３からコイル７に設けられたア
ークランナ２０に移る。すると、コイル７に電流が流
れ、アークが磁気駆動される。これにより、アークはガ
ス雰囲気中を高速回転運動し、相対的に、ガスがアーク
に吹き付けられることとなり、磁気駆動効果によるアー
クの消弧作用が発生する。

【００１８】また、アークは、昇圧室５内を高速回転運
動して、周囲のＳＦ６ガスを熱により膨張させる。昇圧
室５のノズル１９が可動接触子１４により封鎖されてい
るので、膨張させられたガスは昇圧室５内に蓄圧され
る。可動接触子１４が更に下方へ移動して、その先端が
昇圧室５のノズル１９から外れると、昇圧室５内に蓄圧
されていた高圧ガスは、ノズル１９から昇圧室５外部へ
放出される。昇圧室５の外部へ放出されるガスはアーク
に対して吹き付けられるので、熱パッファ効果によるア
ークの消弧作用が発生する。

【００１９】このように、図２に示した遮断器は、遮断
動作時に接触子１３，１４間に発生するアークが、磁気
駆動効果による消弧作用と熱パッファ効果による消弧作
用の両方を受けて消弧される。なお、熱パッファ効果に
よる消弧作用は、昇圧室５からガスが放出される際ノズ
ル１９により制御されてアークに絶縁ガスが吹き付けら
れるが、ガスの放出される空間が従来（図１）の遮断器
のように絶縁筒により囲われていないので、より広い空
間に向けて放出されることとなる。したがって、放出さ
れるガス速度が高くなって、より高い熱パッファ効果に
よる消弧作用が行われる。

【００２０】以上説明した磁気駆動併用熱パッファ型ガ
ス遮断器によれば、ガスを圧縮するためのシリンダ、ピ
ストンが不要であるので、遮断器の投入及び遮断時に要
する操作力は小さくて済む。また、この遮断器は小型で
もあるので、遮断器として使用するだけでなく、電流開
閉能力を必要とする断路器として使用することもでき
る。

【００２１】図３に、本発明の異なる実施形態を示す。
本例は、磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮断器に大きな
通電電流を流すための主接触子を設けたものであり、そ
の他の点についてはほぼ前述の図２のものと同様の構成
を有し、同様の作用・効果を有するものである。したが
って、本例については、図２と異なる部分についてのみ
説明し、重複する説明を省略する。

【００２２】上部電極１には、図２に示した構成に加え
て、昇圧室５の外側に固定主接触子８が設けられる。下
部電極２は円筒状に形成される。このため、下部電極２
自体がシールド効果を有する形状となるので、図２の遮
断器にあったシールド１８は不要となる。下部電極２の
内周に摺動接触子１２が設けられる。この摺動接触子１
２と摺動接触する可動主接触子１０は、円筒状に形成さ
れ、その中心部に可動アーク接触子９を支持する。これ
ら可動接触子９，１０は１体とされて絶縁操作棒１１に
取り付けられる。

【００２３】遮断器の投入状態においては、固定主接触
子８に可動主接触子１０が接触し、固定アーク接触子６
に可動アーク接触子９が接触する。遮断器投入時の通電
電流は、専ら、固定主接触子８と可動主接触子１０を通
して流れる。遮断器の遮断動作時には、絶縁操作棒１１
が下方へ移動させられることにより、可動主接触子１０
が最初に固定主接触子８から開離し、その後に、可動ア
ーク接触子９が固定アーク接触子６から開離する。この
とき、可動主接触子９が固定主接触子８から開離する
と、電流は可動アーク接触子９と固定アーク接触子６側
に移り、可動主接触子９と固定主接触子８との間にはア
ークが発生しない。このように、固定主接触子８と可動
主接触子９は、耐アーク性である必要はなく、通電の機
能のみを備えていれば良い。

【００２４】その後、更に絶縁操作棒１１が下方に移動
すると、可動アーク接触子９が固定アーク接触子６から
離れ、両接触子６，９間にアークが発生する。このアー
クに対する消弧作用は前述の図２の例と同様に行われ
る。図４は、１つの絶縁支持台により上部電極と下部電
極を支持する例を示す。図４は、絶縁支持台の構成を除
くと前述の図３のものとほぼ同様の構成を有し、同様の
作用・効果を有するものである。したがって、本例につ
いては、図３と異なる部分についてのみ説明し、重複す
る説明を省略する。

【００２５】絶縁支持台２１は、基部２２と、基部２２
から斜め上方に延びる第１の支持部２３と、基部２２か
ら斜め下方に延びる第２の支持部２４とが一体的に形成
される。第１の支持部２３は上部電極１を支持し、第２
の支持部２４は下部電極２を支持する。絶縁支持台２１
は、基部２２において接地電位にあるＧＩＳ容器１７に
取り付けられる。

【００２６】前述の図２及び図３に示した例では、上部
電極１と下部電極２は別の絶縁支持台１５，１６により
ＧＩＳ容器１７に取り付けられる。そのため、ＧＩＳ容
器１７に取り付けた状態で遮断部の調整を行う必要があ
る。これに対して、本例では、上部電極１と下部電極２
が１つの絶縁支持台２１により支持される。したがっ
て、遮断部を絶縁支持台２１に取り付けた状態で遮断部
の組み立て及び調整を行い、その後にＧＩＳ容器１７に
取り付けることができるので、組み立て及び調整作業を
容易にすることができる。

【００２７】なお、図３に示した絶縁支持台２１は構造
上は上部電極１と下部電極２とを連結しているが、その
中間にある基部２２が接地電位部（ＧＩＳ容器１７）に
取り付けられているため、上部電極１と下部電極２は、
等価的に、接地電位部に個別支持されていると見なせ
る。したがって、両電極１，２間に充電電流が流れるこ
とはないので、図４に示した例においても遮断器と直列
に接続する断路器を省略することができる。

【００２８】以上説明した実施形態においては、磁気駆
動併用熱パッファ型ガス遮断器はＧＩＳ内に収納される
ものとして説明してきたが、この遮断器は、単体として
も使用でき、また、ＧＩＳ以外の他の装置に組み込んで
使用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮断器の
構成を示す断面図。

【図２】本発明を適用した磁気駆動併用熱パッファ型ガ
ス遮断器の第１の構成例を示す断面図。

【図３】本発明を適用した磁気駆動併用熱パッファ型ガ
ス遮断器の第２の構成例を示す断面図。

【図４】本発明を適用した磁気駆動併用熱パッファ形ガ
ス遮断器の第３の構成例を示す断面図。

【符号の説明】

１…上部電極 ２…下部電極 ３，４…絶縁筒 ５…昇圧室 ６…固定アーク接触子 ７…コイル ８…固定主接触子 ９…可動アーク接触子 １０…可動主接触子 １１…絶縁操作棒 １２…摺動接触子 １３…固定接触子 １４…可動接触子 １５，１６…絶縁支持台 １７…接地電位部分 １８…シールド １９…ノズル ２０…アークランナ ２１…絶縁支持台 ２２…基部 ２３，２４…支持部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電流遮断時に発生するアークを磁力によ
   り回転駆動してアークを消弧する磁気駆動効果と、アー
   クエネルギーにより膨張したガスを蓄圧し、この蓄圧力
   によりアークにガスを吹き付けてアークを消弧する熱パ
   ッファ効果を併用した磁気駆動併用熱パッファ型ガス遮
   断器において、磁気駆動効果部材と熱パッファ効果部材
   を一体的に固定接触子側電極に配置すると共に固定接触
   子側の電極と可動接触子側の電極をそれぞれ別の絶縁支
   持台又は接地電位部に対して等価的に個別支持と見なせ
   る絶縁支持台により接地電位部分に支持し、前記固定接
   触子側の電極と前記可動接触子側の電極の間を固体絶縁
   物で直接的に連結させないことを特徴とする磁気駆動併
   用熱パッファ型ガス遮断器。