(57)【要約】【課題】ガス遮断器が新設又は既設であるかに関わらず適用可能であり、且つ的確に消耗状況を検出可能なガス遮断器の接触子及びその消耗検出方法並びにガス遮断器を提供することを目的とする。【解決手段】電流遮断した際に発生するアークを第１の絶縁ガスで消弧するガス遮断器の遮断部に設けられた一対の導体である接触子１０であって、少なくとも一方の接触子１０は内部に前記第１の絶縁ガスの圧力よりも相対的に高圧又は低圧の第２の絶縁ガスを封入するガス封入部２０を有し、接触子１０の消耗が進行した場合は、遮断部２内又はガス封入部２０内で前記第１の絶縁ガスと前記第２の絶縁ガスの圧力が平衡状態となるように構成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流遮断した際に発生するアークを第１の絶縁ガスで消弧するガス遮断器の遮断部に設けられた一対の導体である接触子であって、
少なくとも一方の前記接触子は内部に前記第１の絶縁ガスの圧力よりも相対的に高圧又は低圧の第２の絶縁ガスを封入するガス封入部を有し、
前記接触子の消耗が進行した場合は、前記遮断部内又は前記ガス封入部内で前記第１の絶縁ガスと前記第２の絶縁ガスの圧力が平衡状態となるように構成したことを特徴とする接触子。
【請求項２】
請求項１に記載する接触子において、
前記ガス封入部は、前記接触子の内部に形成された密閉空間であることを特徴とする接触子。
【請求項３】
請求項１に記載する接触子において、
前記遮断部の外部に前記第２の絶縁ガスを貯留するガス容器又は前記ガス遮断器のタンク内の一部を仕切って設けたガス室を更に備え、
前記ガス封入部は、前記ガス容器と配管を介して接続されることにより前記第２の絶縁ガスを封入することを特徴とする接触子。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載された一対の前記接触子を含む遮断部と、
前記遮断部内又は前記ガス封入部内で前記第１の絶縁ガスと前記第２の絶縁ガスの圧力が平衡状態にあることを検出することにより、前記接触子の消耗を検出する消耗検出手段とを備えることを特徴とするガス遮断器。
【請求項５】
ガス遮断器の遮断部内に充填される第１の絶縁ガスの圧力よりも相対的に高圧又は低圧の第２の絶縁ガスを接触子に封入する工程と、
前記遮断部内又は前記ガス封入部内で前記第１の絶縁ガスと前記第２の絶縁ガスの圧力の平衡状態を検出する工程からなる前記接触子の消耗を検出する消耗検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接触子及びその消耗検出方法並びにガス遮断器に関し、特に接触子の消耗を簡易に検出する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
ガス遮断器は開閉装置として電力系統などに設置されており、系統の事故時にガス遮断器を遮断することで事故による異常電流から系統を保護することを目的としている。このガス遮断器は密閉タンクを有し、密閉タンク内には絶縁性能を有する絶縁ガスが充填されると共に、固定接触子及び可動接触子（固定アーク接触子及び可動アーク接触子を含む）を有する遮断部が配設されている。ガス遮断器の遮断時には可動接触子を固定接触子から引離す動作が行われ、この動作によって電流を遮断している。
【０００３】
このような遮断動作を行う際、可動接触子と固定接触子との間にアークが発生する。発生したアークは絶縁ガスによって短時間に消弧されるものの高温であるため、可動・固定接触子の構成材料が溶解又は蒸発して消耗する。この結果、ガス遮断器の遮断動作が数十回以上繰り返されると可動・固定接触子の消耗が進行し、可動・固定接触子としての機能を十分に発揮できなくなることがある。
【０００４】
このため可動・固定接触子の消耗の程度を定期的に点検する必要があるが、この点検は保守作業員により目視点検されている。しかしながら目視点検を行うには、同作業を行う保守員を確保したり、点検を実施するための計画停電の手続きを行ったり、電気設備を停止させるといった種々の作業を伴うため、点検作業に多大な時間と労力を要している。
【０００５】
かかる問題を解決するために、接触子の消耗を検出する装置等が種々提案されている。これらの提案の一つに、接触子の消耗は遮断器が遮断動作をする際の遮断電流の量と遮断電流が流れた時間に比例するという前提の下で、遮断電流を計測して、演算処理を行い接触子の消耗の程度を求める装置がある（特許文献１、２参照）。
【０００６】
また、高温のアークにより絶縁ガスが加熱されるため絶縁ガスの圧力が上昇するが、その圧力上昇と接触子の消耗の程度に相関があることを前提として、上昇した圧力値を累積的に記録することで、接触子の消耗を監視・検出する装置がある（特許文献３、４参照）。
【０００７】
さらに、遮断部の外部から遮断部内の接触子の方向にＸ線を照射し、透過したＸ線を観測及び分析することで接触子の形状を把握し、消耗の程度を判定する装置がある（特許文献５、６参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１２０９４５号公報
【特許文献２】特開２００３−２８１９７５号公報
【特許文献３】特開平１１−３２６４２７号公報
【特許文献４】特開２００３−２８１９７６号公報
【特許文献５】特開２００４−７７２０３号公報
【特許文献６】特開２００５−９１１６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１〜４に示す装置は、遮断電流又は遮断部内のガス圧力によって接触子の消耗状況を間接的に測定するものであり、消耗状況の測定精度は遮断電流やガス圧力の測定精度に依存するため、必ずしも的確な消耗状況を得られるとは限らない。また既設のガス遮断器に対して遮断電流やガス圧力を測定するための機器を取付ける必要があるため、機器設置のために停電を計画する他、設置費用が生じるといった問題がある。
【００１０】
さらに、特許文献５〜６に示す装置は、Ｘ線を照射するものであるが、Ｘ線照射機材は一般的に大掛かりであり、且つその機材を利用する費用が新たに発生するため、定期点検に用いるのに好適とはいえない。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑み、新設又は既設のガス遮断器に適用可能であり、且つ的確に消耗状況を検出可能な接触子及びその消耗検出方法並びにガス遮断器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
電流遮断した際に発生するアークを第１の絶縁ガスで消弧するガス遮断器の遮断部に設けられた一対の導体である接触子であって、
少なくとも一方の前記接触子は内部に前記第１の絶縁ガスの圧力よりも相対的に高圧又は低圧の第２の絶縁ガスを封入するガス封入部を有し、
前記接触子の消耗が進行した場合は、前記遮断部内又は前記ガス封入部内で前記第１の絶縁ガスと前記第２の絶縁ガスの圧力が平衡状態となるように構成したことを特徴とする接触子にある。
【００１３】
かかる第１の態様では、ガス封入部内の第２の絶縁ガスと遮断部内の第１の絶縁ガスが平衡状態となることは、すなわち接触子の消耗を示していることとなるため、直接的に接触子の消耗を検出することが可能となる。
【００１４】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する接触子において、
前記ガス封入部は、前記接触子の内部に形成された密閉空間であることを特徴とする接触子にある。
【００１５】
かかる第２の態様では、接触子の内部に密閉空間を設けた構成であり、他に複雑な機器等を要さないため、特に既設のガス遮断器にも適用することが可能となる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、第１の態様に記載する接触子において、
前記遮断部の外部に前記第２の絶縁ガスを貯留するガス容器又は前記ガス遮断器のタンク内の一部を仕切って設けたガス室を更に備え、
前記ガス封入部は、前記ガス容器と配管を介して接続されることにより前記第２の絶縁ガスを封入することを特徴とする接触子にある。
【００１７】
かかる第３の態様では、小容量のガス封入部にガス容器又はガス室を接続することで、より多くの第１の絶縁ガスがガス封入部、ガス容器又はガス室に流入するため、第１の絶縁ガスの圧力はより大きく降下する。このことにより、圧力変化の検出が容易となることで、接触子の消耗の検出も容易となる効果を奏する。
【００１８】
本発明の第４の態様は、請求項１〜３の何れか一つに記載された一対の前記接触子を含む遮断部と、
前記遮断部内又は前記ガス封入部内で前記第１の絶縁ガスと前記第２の絶縁ガスの圧力が平衡状態にあることを検出することにより、前記接触子の消耗を検出する消耗検出手段とを備えることを特徴とするガス遮断器にある。
【００１９】
かかる第４の態様では、ガス遮断器は遮断部内の第１又は第２の絶縁ガスの圧力変化を検出し、この結果をもって接触子の消耗を判定することが可能となる。
【００２０】
本発明の第５の態様は、ガス遮断器の遮断部内に充填される第１の絶縁ガスの圧力よりも相対的に高圧又は低圧の第２の絶縁ガスを接触子に封入する工程と、
前記遮断部内又は前記ガス封入部内で前記第１の絶縁ガスと前記第２の絶縁ガスの圧力の平衡状態を検出する工程からなる前記接触子の消耗を検出する消耗検出方法にある。
【００２１】
かかる第５の態様では、接触子に第２の絶縁ガスを内包させて、第１又は第２の絶縁ガスの圧力変化を計測することで接触子の消耗を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、接触子は簡易な構造であるため、接触子を交換する作業を行うことで新設又は既設のガス遮断器に適用可能であるという効果を奏する。また遮断部内、ガス封入部内又はタンク内の圧力を計測し、圧力が平衡状態となっていることを検出した場合は、直ちに接触子は消耗していると判断できるため、簡易に且つ確実に接触子の消耗を判断できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００２４】
＜実施形態１＞
図１は本発明の実施形態１に係るガス遮断器の概略図である。図２は本発明の実施形態１に係るガス遮断器の遮断部の断面図である。図３は本発明の実施形態１に係る接触子の断面図である。
【００２５】
図１に示すようにガス遮断器１はタンク３の密閉された空間の内部に遮断部２を備え、遮断部２の両端はそれぞれ主回路端子取付部５，６へ接続されている。さらに遮断部２の外部には遮断部２内に設けられた固定アーク接触子１０の空間２０内の圧力を計測するための圧力計４が設けられている。
【００２６】
タンク３内には第１の絶縁ガスとしてＳＦ６（６フッ化硫黄）が充填されている。ＳＦ６は絶縁性能に優れた気体であり、ＳＦ６を充填することによって遮断部２で発生するアークを消弧する。
【００２７】
遮断部２は電力系統の故障などにより発生する異常電流を遮断するための機能を実現する。これによって、異常電流から電力設備を保護する。
【００２８】
圧力計４は固定アーク接触子１０内の空間２０に設けられた圧力センサー２２に接続されていて、空間２０内に充填されている第２の絶縁ガスの圧力を計測する。ここで第２の絶縁ガスとは絶縁性能を有する気体であって、ＣＯ２（二酸化炭素）、Ｎ２（窒素）、Ｈｅ２（ヘリウム）などの気体をいう。また第２の絶縁ガスは第１の絶縁ガスと同じＳＦ６でもよい。さらに空間２０内を真空状態とすることで、空間２０内の圧力がタンク３内の第１の絶縁ガスの圧力よりも低圧となるようにしてもよい。以降、本実施形態においては第２の絶縁ガスにＳＦ６を用いるとする。
【００２９】
図２に示すように遮断部２の構成を詳細に説明すると以下のとおりである。
【００３０】
図２（ａ）は遮断部２が遮断動作を行う前の状態であり、固定アーク接触子１０が可動アーク接触子１１に接触している。同様に固定主接触子１２が可動主接触子１３に接触している。また可動アーク接触子１１及び可動主接触子１３は主回路端子取付部５に、固定アーク接触子１０及び固定主接触子１２は主回路端子取付部６にそれぞれ接続されている。
【００３１】
ここで固定主接触子１２及び可動主接触子１３は主に電気を導通させることを目的として設けられる導体であって、銅などの導電率の高い材質から構成されるものである。また固定アーク接触子１０は、遮断動作の際に発生するアークに対して耐性のある銅―タングステン合金などの耐弧金属で覆われていてもよい。このように２種類の接触子を設けることで、アークを主に固定アーク接触子１０及び可動アーク接触子１１の間に発生させるよう構成すれば、耐弧性のない固定主接触子１２及び可動主接触子１３はアークによる消耗から保護されるという効果が得られる。
【００３２】
また、固定アーク接触子１０には圧力計４が接続されており、固定アーク接触子１０内に設けられた圧力センサー２２によって検出された値が圧力計４に伝達される。
【００３３】
図２（ｂ）は遮断部２が遮断動作を行った後の状態であり、固定アーク接触子１０と可動アーク接触子１１及び固定主接触子１２と可動主接触子１３が切り離されている。このように物理的に接触子１０〜１３を切り離すことで遮断動作が可能となっている。切り離しの瞬間はアークが発生するが、直ちにタンク３内に充填されているＳＦ６によって消弧される。
【００３４】
図３（ａ）に示すように固定アーク接触子１０は、内部に密閉された空間２０を有するように構成され、且つ空間２０内には第２の絶縁ガスとしてＳＦ６が充填されている。さらに空間２０内には圧力センサー２２が設けられ、ＳＦ６の圧力値を計測するよう構成されている。なお、既設のガス遮断器に用いられる接触子の形状を考慮した場合、固定アーク接触子１０にＳＦ６を充填させ、圧力センサー２２を設けるのが最適であるが、固定アーク接触子１０に限定されない。
【００３５】
また、遮断部２の外部にガス容器を設けるか、タンク３の一部を仕切ってガス室を設けると共に、ガス容器又はガス室と空間２０を配管等で接続することで空間２０の容量を拡張してもよい。このことによって、固定アーク接触子１０の消耗時には、より多くの第１の絶縁ガスがガス封入部、ガス容器又はガス室に流入するため、空間２０の容量を拡張しない場合に比べて、第１の絶縁ガスの圧力はより大きく降下する。このことは、特にタンク３内の圧力変化を検出して固定アーク接触子１０の消耗を判断する場合に有用である。
【００３６】
上述の構成を有する本実施形態にかかるガス遮断器１において、固定アーク接触子１０の消耗が進行していない状態、すなわち正常状態は次に説明するとおりである。
【００３７】
まず、タンク３内のＳＦ６の圧力と空間２０内のＳＦ６の圧力との間に相対的な圧力差が生じている。本実施形態においては、例えばタンク３内の圧力を５気圧、空間２０内のＳＦ６の圧力を３気圧とする。
【００３８】
固定アーク接触子１０が正常状態にある場合は、図３（ａ）に示すように空間２０は密閉された状態を保っており、空間２０内とタンク３内のＳＦ６の圧力が平衡状態となることはない。
【００３９】
したがって、圧力センサー２２によって検出される圧力値に変化が生じないため、圧力計４で読取る圧力値が３気圧である場合は、固定アーク接触子１０が消耗していないと判断する。
【００４０】
一方、固定アーク接触子１０の消耗が進行した状態、すなわち異常状態は次に説明するとおりである。
【００４１】
ガス遮断器１の遮断動作により発生するアークによって固定アーク接触子１０の外周部は僅かずつながら消耗する。このような遮断動作が繰り返される結果、図３（ｂ）のように開口部２１が生じて空間２０内とタンク３内のＳＦ６の圧力が平衡状態となる。
【００４２】
したがって、固定アーク接触子１０が異常状態である時に、圧力計４で測定される圧力値は少なくとも元の３気圧よりも高い気圧となる。すなわち、圧力計４でＳＦ６の圧力値が元の３気圧よりも上昇した場合は、固定アーク接触子１０が消耗していると判断する。
【００４３】
なお、圧力計４は空間２０内の気体を分析するのものに限定されず、タンク３内のＳＦ６の圧力を分析してもよい。すなわちタンク３内のＳＦ６が５気圧の場合は、固定アーク接触子１０は消耗していないと判断し、一方ＳＦ６が開口部２１からタンク３内に漏洩し、圧力が平衡状態となった結果、タンク３内のＳＦ６の圧力値が５気圧よりも下降した場合は、固定アーク接触子１０が消耗したと判断することも可能である。
【００４４】
また、タンク３内のＳＦ６が外気へ漏洩したことによりタンク内のＳＦ６の圧力が低下することが想定される場合は、点検時に計測したタンク内のＳＦ６の圧力値を時系列的に記録すると共に、その記録されたタンク内のＳＦ６の圧力値の傾向から接触子の消耗を判断する。例えば、時系列に記録された圧力値の急激な低下が計測された場合に接触子が消耗したと判断する。
【００４５】
また、上述の構成を有する固定アーク接触子１０と圧力計４をガス遮断器１に取付けるに際し、圧力センサー２２が圧力計４に圧力値を伝達する代替手段として、圧力値が上昇又は下降した場合に警報を鳴らして固定アーク接触子１０の消耗を告知する手段を採ることも可能である。この代替手段は、特に既設のガス遮断器に取付ける際に、圧力センサー２２と圧力計４を接続する作業が容易でない場合に有効なものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は電力系統にガス遮断器を用いる場合に関連する産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態１に係るガス遮断器の概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るガス遮断器の遮断部の断面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る接触子の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  ガス遮断器
２  遮断部
３  タンク
４  圧力計
５，６  主回路端子取付部
１０  固定アーク接触子
１１  可動アーク接触子
１２  固定主接触子
１３  可動主接触子
２２  圧力センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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