(57)【要約】【課題】閉極動作時のプレアーク時間を短縮し、絶縁性能を向上したガス遮断器を提供する。【解決手段】消弧性ガスが充填された密閉容器内に、固定アーク接触子３および固定通電接触子４を可動アーク接触子１０および可動通電接触子１３と同心軸上に配置する。可動アーク接触子１０および可動通電接触子１３と一体に設けられたパッファシリンダを、操作ロッド８により駆動する。パッファピストン７を固定部であるピストン支え１４に固定する。パッファシリンダ９とパッファピストン７によってアーク放電に吹き付けられる消弧性ガスを、絶縁ノズル１２によって整流する。可動アーク接触子１０の外周に絶縁カバー１１を設け、この絶縁カバー１１と絶縁ノズル１２との間にガス流路を形成する。絶縁カバー１１の先端部に、カバーの内部と外部を貫通する複数個の開口部１１ｃを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
消弧性ガスが充填された密閉容器内に、固定アーク接触子および固定通電接触子が、可動アーク接触子および可動通電接触子と同心軸上に向かい合って配置され、
前記可動アーク接触子および可動通電接触子は、操作機構と接続された操作ロッドにより軸方向に駆動可能に構成され、
前記操作ロッドにより前記可動アーク接触子および可動通電接触子と一体となって駆動するパッファシリンダと、固定部であるピストン支えに固定されたパッファピストンと、これらパッファシリンダとパッファピストンによってアーク放電に吹き付けられる消弧性ガスを整流する絶縁ノズルを備え、
前記可動アーク接触子の外周に絶縁カバーが設けられ、この絶縁カバーと絶縁ノズルとの間にガス流路が形成されたガス遮断器において、
前記絶縁カバーの先端部に、カバーの内部と外部を貫通する複数個の開口部を有することするガス遮断器。
【請求項２】
前記開口部が、絶縁カバーの中心部から外周部に向かって放射状に設けられたスリットによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【請求項３】
前記開口部が、絶縁カバーの中心部から外周部に向かって放射状に配置された複数の小径穴から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、金属容器内に封入されている絶縁ガスをアークに吹き付けて消弧するガス遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在７２ｋＶ以上の高電圧送電係統保護用の遮断器として、構造が単純で信頼性が高く、かつ優れた遮断性能を有するパッファ型ガス遮断器が広く使用されている。このガス遮断器では、可動接触子と直結したシリンダ（パッファシリンダとも称す）によって、消弧性と絶縁性に優れたＳＦ６ガスなどを圧縮して高圧にする。そして、可動接触子を包囲するノズル部にこの高圧のＳＦ６ガスを流し、可動接触子と固定接触子間に発生するアークに吹き付け、アークを冷却し消滅させる。
【０００３】
遮断器では、端子短絡故障、近距離故障、脱調故障など、主要な故障条件での１００%電圧と１００％電流での閉極−遮断の性能が要求される。特に、脱調故障の試験規格では、印加電圧は回路電圧の２倍と大きい上、電流値も、１００％端子短絡故障の１／４と大きな値である。
【０００４】
閉極−遮断責務における問題点は、閉極時にある。閉極時は、印加電圧が高いため、可動アーク接触子と固定アーク接触子が機械的に接触するより明らかな早い時間に、両アーク接触子間の絶縁が破れる。すると、両アーク接触子間が機械的に接触するまでの時間、前記脱調電流が固定接触子と可動接触子間に流れる。両アーク接触子間の絶縁が破れ電流が流れ始めてから、両アーク接触子が機械的に接触するまでの時間を一般にプレアーク時間と称する。ＩＥＣ規格では、脱調故障条件での閉局時のプレアーク時間を、適用商用電源周波数において、１／４周期以内としている。
【０００５】
脱調故障条件における閉極時には印加電圧が高いため、遮断器の可動アーク接触子と固定アーク接触子が明らかな距離をもっている状態で絶縁破壊が発生する。特に、特許文献１や特許文献２に示す従来のガス遮断器では、可動アーク接触子が絶縁カバーに覆われた構成であるため、絶縁破壊によって生じる放電がノズル内部の沿面で進展する。この現象は、高電圧的にはストリーマの進展と呼ばれる。この放電は操作ロッドの先端部まで伸び、その部分で絶縁が破壊し、アークが固定アーク接触子の先端から操作ロッドの先端部にまで伸びることが多々ある。また、ストリーマが固定アーク接触子からノズルの内部沿面を進展する途中、内側の絶縁カバーの厚さを突き破り、可動アーク接触子の周辺の金属部材に達し、そこでアークとなることもある。
【０００６】
従来技術では、このノズルの内部沿面と絶縁カバー外面との間の空間に発生したアークに対しては、消弧ガスを吹き付けることができない。そのため、ノズルの内部沿面に大きな電流のアークが吹き付け冷却の無い状態で、１／４周期以上の長い時間存在すると、素材がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）であるノズルの内部沿面からカーボンが遊離する。このカーボンはノズル内部沿面に付着して、開極状態でのノズル内面の絶縁を低下させる。その状態で、脱調故障条件での閉極動作を複数回行うと、プレアーク時間が次第に長くなる問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３８３４号公報
【特許文献２】特開２０１０−６１８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上述べたように、従来技術によるガス遮断器では、脱調故障時の複数回閉極動作では、プレアーク時間が長くなり、ノズル内部沿面のカーボン付着量が増大し、絶縁性能が低下する傾向があった。
【０００９】
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、脱調故障条件での閉極時縁破壊後のアークがノズル内部沿面に留まる時間を短くして、カーボンの発生量を減らし、複数回の閉極動作を行った場合おけるプレアーク時間を短縮し、絶縁性能を向上したガス遮断器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態のガス遮断器は、次の特徴を有する。
（１）消弧性ガスが充填された密閉容器内に、固定アーク接触子および固定通電接触子が、可動アーク接触子および可動通電接触子と同心軸上に向かい合って配置されている。
（２）前記可動アーク接触子および可動通電接触子は、操作機構と接続された操作ロッドにより軸方向に駆動可能に構成されている。
（３）前記操作ロッドにより前記可動アーク接触子および可動通電接触子と一体となって駆動するパッファシリンダと、固定部であるピストン支えに固定されたパッファピストンと、これらパッファシリンダとパッファピストンによってアーク放電に吹き付けられる消弧性ガスを整流する絶縁ノズルを備える。
（４）前記可動アーク接触子の外周に絶縁カバーが設けられ、この絶縁カバーと絶縁ノズルとの間にガス流路が形成されている。
（５）前記絶縁カバーの先端部に、カバーの内部と外部を貫通する複数個の開口部を有する。
【００１１】
本実施形態において、前記開口部は、絶縁カバーの中心部から外周部に向かって放射状に設けられたスリットや、絶縁カバーの中心部から外周部に向かって放射状に配置された複数の小径穴から構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のガス遮断器を示す断面図。
【図２】図１のガス遮断器における絶縁カバーの拡大正面図。
【図３】図１のガス遮断器の閉極動作時のプレアークの発生と存在位置を示す断面図。
【図４】本発明の他の実施形態における絶縁カバーの詳細を示す拡大正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［１−１．構成］
以下、本発明の実施形態を図１に従って具体的に説明する。図１は、本実施形態によるガス遮断器の消弧室の断面図である。中心線より下半分が閉極中（閉極動作終了時）、上半分が開極中（開極動作終了時）の状態である。
【００１４】
図１において、固定接触子部１と可動接触子部２は、消弧性のガスが封入された金属性や碍管など、図示されていない密閉容器内に対向配置される。固定接触子部１は、固定アーク接触子３とその周囲に配置された固定通電接触子４、それを包囲するシールド５、それらが取り付けられる金属性の固定支え６から構成される。なお、６ａは、固定支え６の内径部に設けられるリブ部であり、固定接触子部内部でのガス流れを可能としつつ、固定アーク接触子３を固定支持する。
【００１５】
ピストン７は、ピストン支え１４に取り付けられている。ピストン７のフランジ部７ａには、逆止弁部７ｂが設けられている。この逆止弁部７ｂは、フランジ部７ａに加工される円形溝７ｂ１、円形溝の底部に同心状に複数個加工される連通孔７ｂ２、円形溝７ｂ１の底部に設置されるバルブ７ｂ３、及びバルブの前方移動位置を規制する止め輪７ｂ４で構成される。
【００１６】
可動接触子部２は、中空の操作ロッド８を有する。この操作ロッド８は、前部のフランジ部８ａと、フランジ部８ａに設けられる複数個のガス流通孔８ｂ、前端部にアーク接触子支え部８ｄ、後部にガス排出孔８ｃを有する。操作ロッド８先端部にはアーク接触子支え部８ｄが設けられ、その円周上に複数個の可動アーク接触子片１０ａが互いに僅かな間隙を有して連続的に取り付けられている（図１の拡大部分参照）。この複数個の可動アーク接触子片１０ａによって可動アーク接触子１０が構成される。
【００１７】
前記可動アーク接触子片１０ａは、図示していない板バネなどにより、軸中心向きの荷重を与えられる。可動アーク接触子１０を包囲して、ＰＴＦＥなどによる絶縁カバー１１が設けられている。図２に示すように、本実施形態の特徴として、絶縁カバー１１の先端部に、内部と外部を貫通し放射状に加工された複数のスリット１１ｃを有する。すなわち、絶縁カバー１１は、筒形のカバー本体の基部にフランジ部１１ａを一体に設け、このフランジ部１１ａに圧縮空間Ａとの連通孔１１ｂを備えている。絶縁カバー１１の先端には、遮断器の投入時に固定アーク接触子３が挿入される開口部を備え、この開口部から外方に向かって放射状に一例として４本のスリット１１ｃが設けられている。
【００１８】
この絶縁カバー１１の外周には、絶縁カバー１１の外径との間にガスが流入可能な大きさの流路を有する絶縁ノズル１２が設けられている。この絶縁ノズル１２は、その外側に設けられる可動通電接触子１３により、前記シリンダ９に挟み込み固定される。前記絶縁カバー１１の後端部に、絶縁カバー１１を挟み込んで固定するためのフランジ部１１ａが設けられている。このフランジ部１１ａには、複数個の同心状ガス流通孔１１ｂが設けられている。
【００１９】
[１−２．作用]
図３により本実施形態の作用を説明する。図３は、閉極動作時において、操作ロッド８、シリンダ９などの可動部に閉極駆動力が働き、可動部が矢印１８の向きに移動し、固定接触子部１と可動接触子部２の距離が近くなった状態である。脱調故障条件のもとで、この閉極動作時には、固定アーク接触子３からストリーマが進展して絶縁破壊し、アーク１５がノズル１２の内部沿面に存在する。
【００２０】
このとき、ピストン７の前部にあるフランジ部７ａに設けられた逆止弁部７ｂ内のバルブ７ｂ３は前方に移動した状態となり、吸入ガス流１６が圧縮空間Ａに流入するので、圧縮空間Ａ内は封入力圧力より僅かに低い状態となる。また、操作ロッド８内の空間Ｂは、圧縮空間Ａと同じ圧力か、または封入圧力と同じ圧力となっている。従って、アーク１５に対するガス吹き付けは無く、アーク１５が、長くノズル１２と絶縁カバーの間の空間に留まると、カーボンの発生量が大きくなる。アーク１５は、通常、固定アーク接触子３と可動アーク接触子１０が機械的に接触するまで、存在している。
【００２１】
本実施形態では、絶縁カバー１１の先端に放射状設けられる複数のスリット１１ｃが設けられている。図３の状態では、アーク周辺はアークにより圧力が高まっているのに対し、操作ロッド内空間Ｂの圧力は封入圧力であるので、アーク１８の周囲にできる高温ガス部１５ａは、絶縁カバー１１の先端に放射状設けられる複数のスリット内に入り込む。
【００２２】
すなわち、脱調故障の試験電流は１００%端子故障の１／４と大きく、アークの周囲に高温ガス部ができる。この高温ガス部は、電流が流れているアーク中心部よりやや温度が低いものの、常温ガスよりもはるかに導電性が高い状態となっている。従って、この高温ガス部が可動アーク接触子１０に近接して、固定アーク接触子３と可動アーク接触子１０の間に充満すると、両アーク接触子間の導電性が飛躍的に上昇し、アークは固定アーク接触子３と可動アーク接触子１０の間に移行し、図３において、ノズル内部沿面に存在するアーク１５は消滅する。
【００２３】
このような作用により、ノズル内部沿面からのカーボンの発生量が少なく、絶縁性能の低下が抑えられ、脱調故障条件での閉極を繰り返しても、プレアーク時間は長くなることはない。一方、絶縁カバー１１の先端へのスリットの加工により、遮断動作のとき圧縮空間Ａから操作ロッド内空間Ｂに流れるガス流が変化し、遮断性能を低下することが懸念されるが、スリットの幅が１〜２ｍｍと狭ければ、そのような心配は無い。また、スリットによる絶縁性能へ影響も小さく、絶縁性能低下の懸念は無い。
【００２４】
[１−３．効果]
以上のように、本実施形態では、脱調故障条件の閉極時において、アークがノズル内部沿面に存在する時間が短縮され、ノズル内面からのカーボンの発生量が効果的に減少し、プレアーク時間が短くなる。そのため、閉極動作を繰り返しても、プレアーク時間が長くなることは無い。従って、本実施形態により、小型で製造コストが低く、閉極性能、及び遮断性能が優れるガス遮断器を提供できる。
【００２５】
［２．他の実施形態］
本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、次のような他の実施形態も包含する。図４に示すように、図１の実施形態のスリットに代えて、同心円上に複数列に加工される小径穴を設けることができる。この場合、小径穴の加工は、図１の実施形態におけるスリット加工に比べ容易である。
【００２６】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…固定接触子部
２…可動接触子部
３…固定アーク接触子
４…固定通電接触子
５…シールド
６…固定支え
７…ピストン
７ａ…フランジ部
７ｂ…逆止弁部
８…操作ロッド
９…シリンダ
１０…可動アーク接触子
１１…絶縁カバー
１１ａ…フランジ部
１１ｂ…同心状ガス流通孔
１１ｃ…スリット
１２…絶縁ノズル
１３…可動通電接触子
１４…ピストン支え
１５…アーク
１５ａ…高温ガス部
Ａ…圧縮空間
Ｂ…操作ロッド内空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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