(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサ回路を開閉するためのガス開閉器において、
開閉器としてアークランナ及びコイルを有するアーク回転型ガス開閉器を使用し、
前記アークランナと可動接触子の間の距離を、開閉器の投入時に、前記可動接触子と前記アークランナの間に先行放電が発生する距離とし、
前記アークランナと固定接触子の間の距離を、開閉器の投入時の前記可動接触子のスピードと、前記コンデンサ回路に流れる突入電流の周期とに基づいて、前記固定接触子と前記可動接触子が接触する時に、前記突入電流が最大値とならないように定めた距離としたこと
を特徴とするコンデンサ開閉用ガス開閉器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ回路を開閉するためのコンデンサ開閉用ガス開閉器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンデンサ開閉用ガス開閉器としては、パッファ形ガス遮断器が使用されてきた。しかしながら、このような開閉器では、コンデンサ回路の投入時に、可動接触子と固定接触子の間に先行放電が発生するため、接触子が損耗して表面に荒れを発生させる。また、損耗量が多くなると開閉器の投入位置の変化が発生する。
【０００３】
開閉器の投入位置の変化について図１を用いて説明する。図示の右半分は開閉器の新品時を示し、左半分は接触子の損耗が進んだ状態を示す。
図において、１は固定接触子で、４は可動接触子を示す。開閉器が新品であるとき、即ち、両接触子１，４に損耗がない状態において、可動接触子４を固定接触子１に向けて移動させると、図の右半分に示す投入位置Ａで両接触子１，４が接触するとする。コンデンサ回路の開閉を繰り返して、先行放電により接触子の損耗が進行すると、図の左半分に示すように、両接触子１，４にそれぞれ損耗部５，６が発生する。
【０００４】
このような損耗部５，６が発生すると、投入時において両接触子１，４は、投入位置Ａでは接触できなくなり、図の左半分に示すように、更に可動接触子４が移動した投入位置Ｂで、初めて固定接触子１と接触する。これにより、接触子の損耗が進むと、投入位置はＡからＢへと変化する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のコンデンサ開閉用ガス開閉器では、接触子に荒れが生じ易いことと、投入位置が変化することにより、短期間で開閉器の寿命に到達するという問題があった。
本発明は、コンデンサ回路の投入時における先行放電による接触子の損耗を少なくすることにより、長寿命のコンデンサ開閉用ガス開閉器を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【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、開閉器としてアークランナ及びコイルを有するアーク回転型ガス開閉器を使用し、コンデンサ回路投入時の先行放電を、固定接触子と可動接触子の間でなく、アークランナと可動接触子の間に発生させる。そのために、可動接触子とアークランナの間の距離を、確実に先行放電が発生する距離とする。
【０００７】
これにより、コンデンサ回路の投入時に、固定接触子と可動接触子の間に先行放電が発生する前に、可動接触子とアークランナの間に先行放電が発生する。アークランナからコイルに通電がされると、磁気駆動によりアークが回転させられる。このように、アークが可動接触子上で１か所に止まらずに回転運動をすることは、可動接触子における損耗の程度を低減し、かつ、可動接触子の表面を滑らかにする。
【０００８】
また、コンデンサ回路の投入時に、可動接触子とアークランナの間で先行放電が発生すると、コンデンサ回路に突入電流が流れ始める。この突入電流が最大値になるところで、固定接触子と可動接触子が接触すると、電流のエネルギーにより両接触子の損耗が大となる。
突入電流は、コンデンサ回路におけるリアクトル容量（コンデンサ容量比）によって決まる周期で振動をし、この周期の１／４の時点で最大値を示す。また、固定接触子と可動接触子が接触する時の突入電流の値は、突入電流の振動の周期と、可動接触子のスピードと、アークランナと固定接触子との間の距離により決まる。
【０００９】
したがって、本発明においては、アークランナと固定接触子の間の距離を、突入電流の周期と可動接触子のスピードに基づいて設定することにより、固定接触子と可動接触子が接触する時、突入電流が最大値となることを防止する。
以上説明した本発明によれば、コンデンサ回路の投入時に、固定接触子と可動接触子との間で先行放電が発生するのが防止される。また、可動接触子とアークランナの間で先行放電が生じた際に、アークの回転駆動により可動接触子表面における損耗が少なくなる。さらに、固定接触子と可動接触子が接触する時の電流値が小さく抑えられる。これらのことにより、固定接触子と可動接触子の損耗が少なくり、開閉器の投入時における投入位置の変化が少なくなるため、開閉器を長寿命化することができる。
【００１０】
【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、コンデンサ開閉用ガス開閉器として使用されるアーク回転型ガス開閉器における接触部を断面で示したものである。図において、右半分は開閉器が閉の状態を示し、左半分は開閉器が開の状態を示している。
【００１１】
図において、１は固定接触子、２はコイル、３はアークランナであり、固定接触子１とアークランナ３とはコイル２により接続される。４は可動接触子である。図示の接触部は、ＳＦ６ガスなどの高圧絶縁ガス雰囲気中に配置される。Ｄは、可動接触子４とアークランナ３との間の距離である。Ｌは、アークランナ３において、先行放電が発生する位置（図では、アークランナ３の最下部）と固定接触子１との間の距離である。
【００１２】
ここで、図２に示したアーク回転型ガス開閉器の動作について説明する。
最初に、開閉器の遮断動作について説明する。なお、この遮断動作は、通常のアーク回転型ガス開閉器の動作と変わるところがない。
開閉器の遮断時には、可動接触子４は、図示右半分の閉の状態から図示下方へ駆動される。可動接触子４が固定接触子１から離れると、両接触子１，４間にアークが発生する。可動接触子４が更に移動をすると、アークは固定接触子１からアークランナ３へ移動し、コイル２による磁界が発生する。この磁界は、アークを、コイル２の中心軸を中心として回転駆動する。この回転によりアークは相対的に絶縁ガスが吹きつけられることとなり消弧される。
【００１３】
次に、開閉器の投入動作について説明する。
開閉器の投入時には、可動接触子４は、図示左半分の開の状態から図示上方へ駆動される。本実施形態においては、可動接触子４と固定接触子１の間で先行放電が発生する前に、可動接触子４とアークランナ３の間に先行放電が発生する。この先行放電を確実に発生させるために、可動接触子４とアークランナ３との間の距離Ｄが以下のように設定される。
【００１４】
ＳＦ６ガス中でのギャップ放電電圧Ｅは、一般的に、
Ｅ＝８．６１×Ｐ0.8 （ｋＶ／ｍｍ）で表される。ただし、Ｐはガス圧力（ｋｇｆ／ｃｍ2 ａｂｓ）である。
ここで、ガス圧力Ｐを５とした場合、Ｅ＝３１．２（ｋＶ／ｍｍ）となる。なお、実際には、接触子先端における放電電圧値は上記値の７５％程度（実験値）となるので、可動接触子４とアークランナ３との間の放電電圧Ｅ’は、
Ｅ’＝３１．２×０．７５＝２３．４（ｋＶ／ｍｍ）程度となる。したがって、１６８（ｋＶ）の回路に適用する場合、ギャップ長Ｇは、
Ｇ＝１６８／√３÷２３．４＝４．１５ｍｍとなる。したがって、距離Ｄを４ｍｍ以下にすれば、コンデンサ回路の投入時に、固定接触子１と可動接触子４の間に先行放電が発生する前に、確実に可動接触子４とアークランナ３の間に先行放電が発生するようになる。
【００１５】
この先行放電により、コンデンサ回路に突入電流が、可動接触子４→アーク→アークランナ３→コイル２→固定接触子１という経路で流れ始める。コイル２に電流が流れることにより磁界が発生し、この磁界は、アークを、コイル２の中心軸を中心として回転駆動する。
また、可動接触子４は、先行放電が発生してからも、その軸方向への移動を継続している。したがって、アークが回転移動をすることと、可動接触子４が軸方向へ移動することから、可動接触子４に発生するアークは、可動接触子４の特定箇所に止まらず、広い範囲に渡って発生する。これにより、可動接触子４におけるアークによる損耗の程度は低減され、可動接触子４の表面が荒れることなく滑らかなものとなる。
【００１６】
可動接触子４が更に図示上方に進むと、可動接触子４は固定接触子１と接触する。この接触時に、コンデンサ回路の突入電流が最大値となっていると、電流のエネルギーにより、両接触子の損耗が大となる。本実施形態においては、アークランナ３と固定接触子１との間の距離Ｌを以下に説明する方法で設定することにより、突入電流の最大時に構成１と可動接触子４とが接触するのを回避する。
【００１７】
図３は、コンデンサ回路の投入時におけるコンデンサ電流（突入電流Ｉ）の波形を示す。時点ｔ1 において可動接触子４とアークランナ３との間に先行放電が発生すると、コンデンサ回路のリアクトル値により決まる周期ｔで振動をする突入電流Ｉが流れる始める。そして、ｔ／４経過後の時点ｔ2 において突入電流Ｉは最大値を示す。この最大の突入電流Ｉが流れるときに固定接触子１と可動接触子４が接触する条件は、
Ｌ＝ｖ×ｔ／４となる。ただし、ｖは投入瞬時の可動接触子４のスピード、ｔはコンデンサ突入電流Ｉの１周期である。
【００１８】
なお、突入電流Ｉの振動周期ｔは、ｔ＝√ｎ／ｆで与えられる。ここで、ｎはコンデンサ回路のリアクトル容量（コンデンサ容量比）であり、ｆは商用周波数である。通常、コンデンサには、コンデンサ容量の６％の直列リアクトルが接続されるので、ｎ＝０．０６となる。
したがって、固定接触子１と可動接触子４とが突入電流Ｉの最大時に接触をしないようにするには、Ｌ＞ｖ×ｔ／４とすれば良い。これにより、固定接触子１と可動接触子４が接触する際の電流エネルギーによる両接触子の損耗を小さくすることができる。
【００１９】
以上、本実施形態について説明してきたように、コンデンサ回路の投入時に、固定接触子１と可動接触子４の間で先行放電が発生するのが防止される。また、可動接触子４とアークランナ３の間で先行放電が生じた際に、アークの回転駆動により可動接触子４の表面における損耗が少なくなる。さらに、固定接触子１と可動接触子４が接触する時の電流値が小さくなる。これらのことにより、固定接触子１と可動接触子４の損耗が少なくなる。
【００２０】
したがって、前述の図１に示したような、開閉器の投入時における投入位置の変化が少なくなるため、開閉器を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のコンデンサ開閉用ガス開閉器において投入位置の変化が生じる理由を説明する図。
【図２】本発明の実施形態におけるコンデンサ開閉用ガス開閉器の構成を示す図。
【図３】図２における距離Ｌの設定方法を説明するための図。
【符号の説明】
１…固定接触子
２…コイル
３…アークランナ
４…可動接触子
５，６…損耗部
Ｌ…可動接触子とアークランナとの間の距離
Ｄ…固定接触子とアークランナとの間の距離
【図１】
0003644170.tif 000002
【図２】
0003644170.tif 000003
【図３】
0003644170.tif 000004