(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタンク内に開極及び閉極動作を可能に対向配置した一対のアーク接触子と、
前記一対のアーク接触子の一方に同軸上に連結された中空ロッドと、
前記中空ロッドの外周に同軸上に設けられたパッファシリンダと、
前記パッファシリンダと前記中空ロッドの間の空間に設けられた固定ピストンと、
前記パッファシリンダの遮断部側に固定した絶縁ノズルと、
前記一対のアーク接触子の他方の外周に設けられた内部排気筒と、
前記内部排気筒の外周に設けられた外部排気筒と、
前記外部排気筒に設けられた排気穴部とを有し、
遮断動作で生じた熱ガスを、前記内部排気筒から前記外部排気筒を経由して前記排気穴に流出させるガス遮断器であって、
前記排気穴において、前記熱ガスの流れる上流側と下流側に熱ガスを整流する整流部材を取り付けたことを特徴とする、ガス遮断器。
【請求項２】
請求項１に記載のガス遮断器において、
前記上流側に設けられた整流部材により前記下流側に設けられた整流部材に向けて整流された熱ガスが、前記排気穴から排出されることを特徴とする、ガス遮断器。
【請求項３】
請求項２に記載のガス遮断器において、
前記それぞれの整流部材の排気穴部側端部が前記排気穴側に向かって伸びていることを特徴とする、ガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遮断器に関するものであり、特に電流遮断時に絶縁ガスを吹き付け、アークを消弧するガス遮断器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力系統の高電圧・大電流化が進んでおり、必要な遮断性能を得るためにガス遮断器の大容量化が進んでいる。一方で、コスト低減のため、遮断部構造、排気・シールド構造の最適化による小型化も進められている。
【０００３】
図１を用いて遮断動作時におけるガス遮断器の概要構造と動作について示す。ガス遮断器は絶縁ガスが充填されたガスタンク１内に収納されている。通常、操作器側の可動アーク接触子２と反対側の固定アーク接触子３および、可動側主接触子４と固定側主接触子５は電気的に接続されているが、事故時に開極指令が伝えられると中空ロッド６を介して操作器（不図示）により可動側が動作し、固定側の固定アーク接触子３と可動側の可動アーク接触子２、固定側主接触子５と可動側主接触子４がそれぞれ物理的に開離された状態に移行する。
【０００４】
接触子が開離した後も、固定アーク接触子３と可動アーク接触子２間には電流が流れ、アークが発生する。ガス遮断器はアークに高圧の絶縁ガスを吹き付け消弧するため、可動側動作の際に固定ピストン７でパッファ室９内の絶縁ガスの圧縮が行われ、アークへのガス吹付が行われ、アークの消孤が行われる。
【０００５】
ガス吹付の際に発生した熱ガスは高温で密度が低くなっており、絶縁耐力が低い状態となっている。極間の絶縁性能の低下を防ぐため消弧が成功した後に熱ガスは内部排気筒１３から外部排気筒１４を通して、外部排気筒部にある排気穴１５から速やかに排出する必要がある。
【０００６】
排気筒の役割は発生した熱ガスを電極間に滞留させず速やかに排出することと、熱ガスを効率的に冷却することである。
【０００７】
図８を用いて、外部排気筒１４とガスタンク１間での絶縁破壊の発生のメカニズムについて説明する。ガスの冷却が不十分で密度の低下したままの高温で絶縁耐力が低い熱ガスが排気穴１５端部の高電界部に達すると外部排気筒１４とガスタンク１間の絶縁耐力が低下し、外部排気筒１４とタンク１との間で絶縁破壊を生じる事故（地絡）が発生する。
【０００８】
地絡事故に対しては、ガスタンク径を拡大することにより、排気筒とタンク間の電界緩和による対地絶縁性能を得る手段や、排気筒拡大による熱ガスの冷却能力を向上させるといった手段がとられている。
【０００９】
発生した熱ガスを冷却する排気構造として特許文献１に記載の発明がある。この発明は、排気構造部が、第一排気筒と、第一排気筒の外形より大きな内径を有する第二排気筒で構成され、大電流遮断時に発生する熱ガスを、第一排気筒の内部から第一、第二排気筒間の間隙部に至る流路に導くことにより、排気構造部を直線的に長くすることなく、タンクへの排気流路を長くするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−３５５１８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の発明では、遮断器の小型化で処理しきれなくなった熱ガスが、従来構造の排気筒の排気穴からガスタンク内に排気される際に、排気穴端部の高電界部に到達することにより絶縁性能が低下するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のガス遮断器は、ガスタンク内に開極及び閉極動作を可能に対向配置した一対のアーク接触子と、前記一対のアーク接触子の一方に同軸上に連結された中空ロッド（６）と、前記中空ロッド（６）の外周に同軸上に設けられたパッファシリンダ（８）と、前記パッファシリンダの遮断部側に固定した絶縁ノズル（１０）と、前記一対のアーク接触子の他方の外周に設けられた内部排気筒（１３）と、内部排気筒（１３）の外周に設けられた外部排気筒（１４）と、外部排気筒（１４）に設けられた排気穴（１５）とを有し、遮断動作で生じた熱ガスを、内部排気筒（１３）から外部排気筒（１４）を経由して排気穴（１５）に流出させるガス遮断器であって、排気穴（１５）において、前記熱ガスの流れる上流側と下流側に熱ガスを整流する部材（１７、１８）を取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、電流遮断時に発生した熱ガスをガスタンク内に排出する外部排気筒の排気穴部分に、ガス流を変える構造物を配置することにより、ガス流れを変化させ、排気穴端部の高電界部に絶縁性能が低下した熱ガスが到達しないようにすることが可能となり絶縁性能が向上する。
【００１４】
また、熱ガス流れを変えることによりガスタンクへの熱ガスの到達を遅らせ、高圧側の排気筒と接地側のタンク間において、地絡の起点となるような熱ガスの経路をなくすことができ、熱ガスを冷却するための時間も得られることができ、対地絶縁性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１にかかるガス遮断器の断面図である。
【図２】実施例１にかかる排気筒部分の拡大図及びガス流の説明図である。
【図３】実施例１にかかる整流部材Ａ１７、Ｂ１８の拡大断面図である。
【図４】実施例１にかかる整流部材Ａ１７、Ｂ１８の斜視図である。
【図５】図３におけるＸ方向から見た図である。
【図６】本発明を双駆動方式のガス遮断器に適用した場合の概略図である。
【図７】本発明を熱パッファ形のガス遮断器に適用した場合の概略図である。
【図８】従来のガス遮断器における排気筒の排気穴部の高電界部における拡大図とガス流の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。下記はあくまでも実施の例であり、発明の内容を下記具体的態様に限定することを意図する趣旨ではない。発明自体は、特許請求の範囲に記載された内容に即した限りにおいて種々の態様で実施することが可能である。
【実施例１】
【００１７】
図１において省略しているが、遮断器は中空ロッド６が絶縁ロッドを介して操作器と接続されており、遮断器全体はＳＦ6ガスが充填されたガスタンク１内に配置される。
【００１８】
図１に示されるように、本実施例における遮断器は固定アーク接触子３と可動アーク接触子２と、パッファシリンダ８と、パッファシリンダ８とパッファピストン７と中空ロッド６と可動子カバー１１と絶縁ノズル１０によって囲まれた空間で構成されるパッファ室９と、可動側主接触子４と固定側主接触子５と内部排気筒１３と外部排気筒１４とから概略構成される。
【００１９】
固定側導体１２と外部排気筒１４は支持構造物１６を通して内部排気筒１３と固定アーク接触子３に電気的に接続されており、電気的に接続された可動側アーク接触子２と中空ロッド６とパッファピストン７とパッファシリンダ８と可動側主接触子４は、通電状態(閉極状態)において固定側とそれぞれ電気的に接続される。
【００２０】
パッファ室９は、上記パッファシリンダ８と、パッファシリンダ８の内周に同軸上に配置されて、内部が中空となっており、該中空内に絶縁ガスが流入する中空ロッド６と、パッファシリンダ８と中空ロッド６の間に形成された空間を摺動するパッファピストン７で形成される。
【００２１】
パッファピストン７はガスタンク１の内周面に設けられた取り付け座に固定されている。アークに吹付けられる絶縁ガスのパッファ室内における圧力形成は、可動するパッファシリンダ８が固定されたパッファピストン７に対し相対的に移動することにより行われる。より詳細には、図示されていない操作器と接続された絶縁ロッドから中空ロッド６を通じてパッファシリンダ８に操作器の駆動力が伝達され、パッファシリンダ８が紙面右側に動くことでパッファ室９内の絶縁ガスが圧縮される。
【００２２】
パッファ室９内で圧縮された高圧の絶縁ガスは固定アーク接触子３と可動アーク接触子２間に、遮断動作時に発生したアークに対して吹付けられる。アークに吹き付けられた後に発生する高温の熱ガスは、絶縁ノズル１０を通り、内部排気筒１３の内部を通り、内部排気筒１３と外部排気筒１４の間を通り冷却されながら排気穴１５からガスタンク１内に排出される。
【００２３】
排気穴１５には内部排気筒１３と、内部排気筒１３と外部排気筒１４の間に形成された空間を通って熱ガスが排出される。この際、熱ガスが排気穴１５の端部の高電界部Ｂに到達する可能性や、回り込んで高電界部Ａに到達する可能性がある。
【００２４】
図３の排気筒への固定方法の説明図で説明されるように外部排気筒１４の排気穴１５の固定側に熱ガスの流れを変える整流部材Ａ１７と排気穴１５の可動側に整流部材Ｂ１８を設置する。図５は図３におけるＸ方向から見た図である。
【００２５】
整流部材Ａ１７は外部排気筒１４の内側で高電界部Ａ近傍に外部排気筒１４に設けた整流部材Ａ固定穴１４ａと整流部材Ａ１７に設けた整流部材Ａ固定用ボルト穴１７ｃを用いて整流部材Ａ固定用ボルト１７aと整流部材Ａ固定用ナット17ｂで固定され、その排気穴１５側の一端が排気穴１５側に向かうように傾斜して配置する。
【００２６】
整流部材Ｂ１８は外部排気筒１４の内側で高電界部Ｂを覆うように外部排気筒１４に設けた整流部材Ｂ固定穴１４ｂと整流部材Ｂ１８に設けた整流部材Ｂ固定用ボルト穴１８ｃを用いて整流部材Ｂ固定用ボルト１８ａと整流部材Ｂ固定用ナット1８ｂで固定され、その排気穴１５側の一端が排気穴１５側に向かうように傾斜して配置する。
【００２７】
熱ガスは、まず整流部材Ａの傾斜部分に沿って流れが変えられる。これにより、高電界部Ａ（図２参照）に熱ガスが直接到達せず、整流部材Ｂ１８に向かって流れる。
【００２８】
図４は整流部材Ａ１７と整流部材Ｂ１８の斜視図である。図４では整流部材Ａ１７の排気穴１５側に向かって傾斜する角度θ1は整流部材Ｂ１８の排気穴１５側に向かって傾斜する角度θ2より大きくしているが、熱ガスを整流部材Ａ１７に沿って整流部材Ｂ１８に向かわせ、整流部材Ｂ１８の角度θ2の傾斜部分によって熱ガスの流れが排気穴１５方向に変更させることができれば角度θ1及び角度θ2は特に限定されない。こうすることで、熱ガスを排気穴１５の弱点部である高電界部Ａ及びＢに到達せずにガスタンク１内に排出させることが可能となる。
【００２９】
整流部材Ｂによって排出方向を変えられた熱ガスはガスタンクに対して鉛直方向ではなく、整流部材Ｂに沿った角度θ2を持って排出される。こうすることで、熱ガスがガスタンク１の内壁に到達する距離を長くすることが可能となる。このことにより、熱ガスがガスタンク１内壁へ到達するまでの時間が延長され、絶縁性能を向上することができる。
【００３０】
本実施例では整流部材Ａ１７と整流部材Ｂ１８の材料に絶縁ノズル１０や可動子カバー１１の材質としてよく用いられるＰＴＦＥを一例として記述している。本発明において整流部材Ａ１７と整流部材Ｂ１８は熱ガスの流れを変えることが求められるためＰＴＦＥ以外の強度、耐熱性、絶縁性能に優れた樹脂材を用いてもよい。また、整流部材Ａ１７と整流部材Ｂ１８を樹脂材料で形成した場合、熱ガスにより構造物のアブレーションが発生する。このときの気化熱により熱ガスを冷却することが出来る。
【００３１】
また、本発明は、熱ガスの流れを変えることで熱ガス到達によるガスタンク１との絶縁性能向上を目的としているため、熱ガス到達による絶縁性能の低下が整流部材の効果による絶縁性能向上が上回る場合、整流部材Ａ１７と整流部材Ｂ１８の材質は金属にしてもよい。
【００３２】
また整流部材の材質に金属を用いた場合、整流部材Ａ１７と整流部材Ｂ１８に設けた固定用ボルト穴の代わりにねじ穴を切って、ナットを使わずに固定してもよい。なお、本発明の整流部材Ａ１７、Ｂ１８に熱伝導率の高い金属材料や樹脂材料を用いることで、より効果的に熱ガスの冷却を行うことができる。
【００３３】
上記実施例では固定アーク接触子３は固定されているが、可動側の可動アーク接触子２に対向するアーク接触子が相対的に可動する、いわゆる双駆動型遮断器に本発明を適用することも可能である。
【００３４】
以下、双駆動型遮断器に適用した実施例について図６を参照して説明する。絶縁ノズル１０の先端を連結ロッド２１の一端に固定し、連結ロッド２１の他端と連結レバー２２の一端を回動自在に連結する。連結レバー２２のほぼ中央を支持軸２３で回動自在に内部排気筒１３の内周面に固定し、連結レバー２２の他端と固定アーク接触子３の終端部を回動自在に連結する。このような構成により、可動側が遮断動作を開始すると固定アーク接触子３は可動側と離れる方向に動作する。
【００３５】
このような双駆動型遮断器の外部排気筒１４の排気穴１５に、上記各実施例で説明した整流部材Ａ１７、Ｂ１８を配置することで、上記実施例と同様の効果を奏することができる。
【００３６】
上記実施例ではパッファピストン７の機械圧縮で吹付ガス圧力を得るパッファタイプの遮断器での例だが、容積固定の熱パッファ室２６内にアーク熱を取り込むことで吹付ガス圧力を得る熱パッファタイプの遮断器に本発明を適用することも可能である。上記遮断器について図７を参照して説明する。熱パッファ室２６と機械パッファ室２７の間には逆止弁２４が設けられている。また機械パッファ室２７には放圧弁２５が設けられており、必要以上に圧力は上がらず、操作力の増加を抑えられる構造となっている。
【００３７】
本実施例では絶縁ガスとしてＳＦ6を使用したが、絶縁ガスの種類はＳＦ6に限られるものでなく、乾燥空気・窒素ガス等他の絶縁ガスを使用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・ガスタンク、２・・・可動アーク接触子、３・・・固定アーク接触子、４・・・可動側主接触子、５・・・固定側主接触子、６・・・中空ロッド、７・・・パッファピストン、８・・・パッファシリンダ、９・・・パッファ室、１０・・・絶縁ノズル、１１・・・可動子カバー、１２・・・固定側導体、１３・・・内部排気筒、１４・・・外部排気筒、１４ａ・・・整流部材Ａ固定穴、１４ｂ・・・整流部材Ｂ固定穴、１５・・・排気穴、１６・・・支持構造物、１７・・・整流部材Ａ、１７a・・・整流部材Ａ固定用ボルト、１７b・・・整流部材Ａ固定用ナット、１７c・・・整流部材Ａ固定用ボルト穴、１８・・・整流部材Ｂ、１８a・・・整流部材Ｂ固定用ボルト、１８b・・・整流部材Ｂ固定用ナット、１８c・・・整流部材Ｂ固定用ボルト穴、２１・・・連結ロッド、２２・・・連結レバー、２３・・・支持軸、２４・・・逆止弁、２５・・・放圧弁、２６・・・熱パッファ室、２７・・・機械パッファ室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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