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技術 ガス絶縁開閉装置

出願人 株式会社日立製作所
発明者 古井宏和額賀淳山根雄一郎新井淳
出願日 2018年9月14日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-172432
公開日 2020年3月26日 (8ヶ月経過) 公開番号 2020-048252
状態 未査定
技術分野 開閉器の消弧装置 ガス絶縁開閉装置
主要キーワード 外部操作器 壁面位置 巻き目 スパイラル電極 電流遮断動作 銀ろう付け 磁気駆動力 負性ガス
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図面 (17)

課題

ガス絶縁開閉装置において、スパイラル電極による磁気駆動力アーク電極全体に有効に作用させて遮断性能を確保するとともに、スパイラル電極のアークによる損傷を防止して磁気駆動力を長期間維持する。

解決手段

固定側接触子と、可動側接触子と、を備えたガス絶縁開閉装置であって、固定側接触子及び可動側接触子の少なくともいずれか一方は、ロッドと、アーク電極と、スパイラル電極と、を有し、アーク電極は、スパイラル電極と他の接触子との間に配置され、アーク電極とスパイラル電極とは、それぞれの外周部にて電気的に接続され、アーク電極は、貫通孔を有し、スパイラル電極とロッドとは、ロッド接続部にて接続され、貫通孔は、ロッド接続部に対向する位置に設けられている。

概要

背景

高電圧・大容量の電力系統設備として有する高電圧発電所変電所等の施設では、これらの設備の保護を目的として、ガス絶縁開閉装置が配置されている。近年、都市部の地下変電所への適用や経済性の向上が求められており、機器コンパクト化が必要となっている。

一般に、ガス絶縁開閉装置においては、開極の際に発生するアーク放電による通電用接触子もしくはシールドの損傷を抑制するための構成を有するアーク電極が配置されている。

アーク放電を短時間で遮断する構造としては、磁界を発生させて電磁力を利用するための構造が知られている。これには、永久磁石を用いた構造、及びアーク駆動用スパイラル電極を用いた構造が挙げられる。

永久磁石を用いたガス絶縁開閉器としては、固定接触子可動接触子との間に発生するアークを駆動させる永久磁石が、固定接触子および可動接触子の少なくともいずれか一方に設けられ、固定接触子および可動接触子の少なくともいずれか一方が、ほぼ連続した環状のアーク走行部を備えたものがある(特許文献1)。このアーク走行部は、アークの回転を容易に滑らかにするものである。

スパイラル電極を用いたガス絶縁開閉器としては、固定側接触子及び可動子の少なくとも一方の対向側先端にスパイラル電極を設け、スパイラル電極は、スパイラル溝を形成したほぼ環状のアーク走行部を有するものがある(特許文献2)。このガス絶縁開閉器は、アーク走行部の内側に位置する非接触凹部を設けることにより、効率良くアークを回転運動させるものである。

概要

ガス絶縁開閉装置において、スパイラル電極による磁気駆動力をアーク電極全体に有効に作用させて遮断性能を確保するとともに、スパイラル電極のアークによる損傷を防止して磁気駆動力を長期間維持する。固定側接触子と、可動側接触子と、を備えたガス絶縁開閉装置であって、固定側接触子及び可動側接触子の少なくともいずれか一方は、ロッドと、アーク電極と、スパイラル電極と、を有し、アーク電極は、スパイラル電極と他の接触子との間に配置され、アーク電極とスパイラル電極とは、それぞれの外周部にて電気的に接続され、アーク電極は、貫通孔を有し、スパイラル電極とロッドとは、ロッド接続部にて接続され、貫通孔は、ロッド接続部に対向する位置に設けられている。

目的

本発明の目的は、ガス絶縁開閉装置において、スパイラル電極による磁気駆動力をアーク電極全体に有効に作用させて遮断性能を確保するとともに、スパイラル電極のアークによる損傷を防止して磁気駆動力を長期間維持することにある

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

固定側接触子と、可動側接触子と、を備え、前記固定側接触子及び前記可動側接触子の少なくともいずれか一方は、ロッドと、アーク電極と、スパイラル電極と、を有し、前記アーク電極は、前記スパイラル電極と他の接触子との間に配置され、前記アーク電極と前記スパイラル電極とは、それぞれの外周部にて電気的に接続され、前記アーク電極は、貫通孔を有し、前記スパイラル電極と前記ロッドとは、ロッド接続部にて接続され、前記貫通孔は、前記ロッド接続部に対向する位置に設けられている、ガス絶縁開閉装置

請求項2

前記アーク電極は、耐アーク性を有する金属で形成されている、請求項1記載のガス絶縁開閉装置。

請求項3

前記スパイラル電極は、前記外周部から前記ロッド接続部に向かう平面的な渦巻き形状を有する、請求項1又は2に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項4

前記アーク電極と前記スパイラル電極との間には、空間が形成されている、請求項3記載のガス絶縁開閉装置。

請求項5

前記スパイラル電極には、その導体部分の隙間を構成するスパイラル溝が前記外周部から前記ロッド接続部に向かって形成されている、請求項3又は4に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項6

前記スパイラル電極は、前記ロッドが接続された環状部を有する、請求項3〜5のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項7

前記アーク電極の前記貫通孔の直径は、前記ロッド接続部の直径以上である、請求項3〜6のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項8

前記スパイラル電極は、前記ロッドに固定され、前記アーク電極の前記貫通孔の直径は、前記ロッドの直径以上である、請求項3〜6のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項9

前記アーク電極と前記スパイラル電極との間には、絶縁部材が配置されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項10

前記スパイラル電極は、前記固定側接触子のみに設けられている、請求項1〜9のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項11

固定側接触子と、可動側接触子と、を備え、前記固定側接触子及び前記可動側接触子の少なくともいずれか一方は、ロッドと、スパイラル電極と、を有し、前記スパイラル電極の前記固定側接触子と前記可動側接触子とが接触する側の反対側の面には、絶縁性支持部材が配置されている、ガス絶縁開閉装置。

請求項12

前記ロッドと前記スパイラル電極とを有する、前記固定側接触子及び前記可動側接触子の少なくともいずれか一方は、アーク電極を更に有し、前記アーク電極は、前記スパイラル電極と他の接触子との間に配置され、前記アーク電極と前記スパイラル電極とは、それぞれの外周部にて電気的に接続され、前記アーク電極は、貫通孔を有し、前記スパイラル電極と前記ロッドとは、ロッド接続部にて接続され、前記貫通孔は、前記ロッド接続部に対向する位置に設けられている、請求項11記載のガス絶縁開閉装置。

請求項13

前記アーク電極は、耐アーク性を有する金属で形成されている、請求項12記載のガス絶縁開閉装置。

請求項14

前記スパイラル電極は、前記外周部から前記ロッド接続部に向かう平面的な渦巻き形状を有する、請求項12又は13に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項15

前記アーク電極と前記スパイラル電極との間には、空間が形成されている、請求項14記載のガス絶縁開閉装置。

請求項16

前記スパイラル電極には、その導体部分の隙間を構成するスパイラル溝が前記外周部から前記ロッド接続部に向かって形成されている、請求項14又は15に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項17

前記スパイラル電極は、前記ロッドが接続された環状部を有する、請求項14〜16のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項18

前記アーク電極の前記貫通孔の直径は、前記ロッド接続部の直径以上である、請求項14〜17のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項19

前記スパイラル電極は、前記ロッドに固定され、前記アーク電極の前記貫通孔の直径は、前記ロッドの直径以上である、請求項14〜17のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項20

前記アーク電極と前記スパイラル電極との間には、絶縁部材が配置されている、請求項12〜19のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

請求項21

前記スパイラル電極は、前記固定側接触子のみに設けられている、請求項11〜20のいずれか一項に記載のガス絶縁開閉装置。

技術分野

0001

本発明は、ガス絶縁開閉装置に関する。

背景技術

0002

高電圧・大容量の電力系統設備として有する高電圧発電所変電所等の施設では、これらの設備の保護を目的として、ガス絶縁開閉装置が配置されている。近年、都市部の地下変電所への適用や経済性の向上が求められており、機器コンパクト化が必要となっている。

0003

一般に、ガス絶縁開閉装置においては、開極の際に発生するアーク放電による通電用接触子もしくはシールドの損傷を抑制するための構成を有するアーク電極が配置されている。

0004

アーク放電を短時間で遮断する構造としては、磁界を発生させて電磁力を利用するための構造が知られている。これには、永久磁石を用いた構造、及びアーク駆動用スパイラル電極を用いた構造が挙げられる。

0005

永久磁石を用いたガス絶縁開閉器としては、固定接触子可動接触子との間に発生するアークを駆動させる永久磁石が、固定接触子および可動接触子の少なくともいずれか一方に設けられ、固定接触子および可動接触子の少なくともいずれか一方が、ほぼ連続した環状のアーク走行部を備えたものがある(特許文献1)。このアーク走行部は、アークの回転を容易に滑らかにするものである。

0006

スパイラル電極を用いたガス絶縁開閉器としては、固定側接触子及び可動子の少なくとも一方の対向側先端にスパイラル電極を設け、スパイラル電極は、スパイラル溝を形成したほぼ環状のアーク走行部を有するものがある(特許文献2)。このガス絶縁開閉器は、アーク走行部の内側に位置する非接触凹部を設けることにより、効率良くアークを回転運動させるものである。

先行技術

0007

特開2003−346611号公報
特開2008−176942号公報

発明が解決しようとする課題

0008

従来の電磁力によるアーク駆動方式のガス絶縁開閉器にあっては、アーク電極間の中心軸付近では半径方向の磁場が弱くなる。このため、中心軸付近にアークが発生した場合には、アークに対する磁力の作用が不十分となり、アークが停滞し、遮断性能が低下する。

0009

また、スパイラル電極でアークが発生した場合、スパイラル電極のアーク発生箇所が損傷する。複雑な形状を有するスパイラル電極は、作製時に切削加工などが必要であり、耐アーク性を有する高硬度の金属を用いることは困難である。このため、スパイラル電極は、アークの発生により損傷しやすい金属で構成せざるを得ない。よって、スパイラル電極におけるアークの発生は、スパイラル電極の寿命の観点からも極力避けることが望ましい。

0010

本発明の目的は、ガス絶縁開閉装置において、スパイラル電極による磁気駆動力をアーク電極全体に有効に作用させて遮断性能を確保するとともに、スパイラル電極のアークによる損傷を防止して磁気駆動力を長期間維持することにある。

課題を解決するための手段

0011

本発明のガス絶縁開閉装置は、固定側接触子と、可動側接触子と、を備え、固定側接触子及び可動側接触子の少なくともいずれか一方は、ロッドと、アーク電極と、スパイラル電極と、を有し、アーク電極は、スパイラル電極と他の接触子との間に配置され、アーク電極とスパイラル電極とは、それぞれの外周部にて電気的に接続され、アーク電極は、貫通孔を有し、スパイラル電極とロッドとは、ロッド接続部にて接続され、貫通孔は、ロッド接続部に対向する位置に設けられている。

発明の効果

0012

本発明によれば、ガス絶縁開閉装置において、スパイラル電極による磁気駆動力をアーク電極全体に有効に作用させて遮断性能を確保するとともに、スパイラル電極のアークによる損傷を防止して磁気駆動力を長期間維持することができる。

図面の簡単な説明

0013

実施例1の接触子の要部を示す分解斜視図である。
図1のアーク電極を示す正面図である。
図1のアーク電極を示す断面図である。
図1のスパイラル電極を示す断面図である。
図1のスパイラル電極を示す正面図である。
実施例1の接触子を組み立てた状態を示す要部断面図である。
実施例1のガス絶縁開閉器の閉極状態を示す概略断面図である。
図5の主要部拡大図である。
図6のガス絶縁開閉器を開極する途中の状態を示す概略断面図である。
実施例1の接触子にアークが生じている状態における電流を示す分解斜視図である。
実施例1の接触子にアークが生じている状態における電流及び磁場を示す模式断面図である。
実施例1の接触子のスパイラル電極における電流により生じる半径方向の磁場の分布を示すグラフである。
実施例1のガス絶縁開閉器の開極状態を示す要部断面図である。
実施例2の接触子を示す要部断面図である。
実施例3のガス絶縁開閉器の開極状態を示す要部断面図である。
実施例4のガス絶縁開閉器の開極状態を示す要部断面図である。

0014

本発明のガス絶縁開閉装置は、スパイラル電極による磁気駆動力をアーク電極全体に有効に作用させるとともに、スパイラル電極のアークによる損傷を防止するため、アーク電極によりスパイラル電極を覆う構成と、スパイラル電極の外周部をアーク電極の外周部に接続した構成と、を有する。

0015

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

0016

図1は、実施例1の接触子の要部を示す分解斜視図である。

0017

本図に示す接触子は、固定側及び可動側のいずれに用いてもよいものである。

0018

本図に示すように、接触子の端部は、アーク電極1と、スパイラル電極2と、スパイラル電極2を固定するロッド3と、を含む。アーク電極1は、貫通孔51を有する。

0019

アーク電極1は、耐アーク性を有する金属で形成されている。具体的には、アークの熱に強い、銅及びタングステンを主成分とする合金、銅及びクロムを主成分とする合金、又は銅及びアルミナを主成分とする合金が望ましい。また、アーク電極1は、スパイラル電極2の電流により発生する磁界がアークに及ぶようにするため、透磁率も低い方がよい。

0020

スパイラル電極2は、複雑な形状を有するため、加工しやすい合金が望ましい。アークによる熱が伝わるため、ある程度の耐熱性も必要である。このような観点から、真鍮その他の銅合金ステンレス鋼等が望ましい。

0021

ロッド3は、金属からなる円柱状の棒であり、電極開閉操作による衝撃に耐えられる強度を有する。また、ロッド3は、スパイラル電極2と電気的に接続されるものである。

0022

図2Aは、図1のアーク電極を示す正面図である。

0023

図2Bは、このアーク電極の断面図である。

0024

アーク電極1は、円板状であり、その中心には、直径aの貫通孔51を有する。また、アーク電極1は、つば部52を有し、直径bの側面部53を有する。つば部52は、アーク電極1の外周部を構成する。よって、アーク電極1の断面形状は、凸形となっている。

0025

図3Aは、図1のスパイラル電極を示す断面図である。

0026

図3Bは、このスパイラル電極の正面図である。

0027

スパイラル電極2は、外周部61と、環状部62と、外周部61と環状部62とを接続する平面的な渦巻き形状電流通路26と、を含む。環状部62は、閉じた形状であり、直径cの貫通孔63を有する。渦巻き形状の電流通路26は、外周部61から環状部62に向かって、一本のスパイラル溝4で隔てられている。言い換えると、スパイラル溝4は、スパイラル電極2の導体部分である電流通路26の隙間を構成している。

0028

外周部61は、環状部62及び電流通路26に比べ、厚くしてある。よって、スパイラル電極2の断面形状は、全体として凹形となっている。

0029

電流通路26は、スパイラル電極2の開始点21とスパイラル電極2の終点22を含む外周部61との間で、渦巻き状の電流が流れるように構成されている。

0030

図4は、図1のアーク電極1、スパイラル電極2及びロッド3を組み立てた状態を示す要部断面図である。

0031

図4に示すように、アーク電極1の凸面とスパイラル電極2の凹面とは、はめ合わせとなっている。これらは、ねじ、銀ろう付け、又はねじ及び銀ろう付けの併用により固定されている。また、溶接により固定してもよい。

0032

アーク電極1とスパイラル電極2との間には、空間5が形成されている。このような構成により、アーク電極1とスパイラル電極2とは、それぞれの外周部にて電気的に接続されている。言い換えると、アーク電極1のつば部52及び側面部53(これらは図2Bに示す。)とスパイラル電極2の外周部61とが電気的に接続されている。

0033

スパイラル電極2とロッド3とは、ロッド接続部101にて接続されている。ロッド接続部101は、スパイラル電極2の貫通孔63(図3B)にロッド3の先端部を挿入することにより形成されている。この場合に、スパイラル電極2の貫通孔63(図3B)の内壁面とロッド3の先端部の側面とにねじを切ることにより固定する。なお、固定の方法は、ねじに限定されるものではなく、銀ろう付け、溶接等を用いてもよい。貫通孔51は、ロッド接続部101に対向する位置に設けられている。

0034

上記の構成により、アーク電極1とロッド3との間において生じる電流は、アーク電極1及びスパイラル電極2の外周部を通過し、スパイラル電極2の電流通路26及び環状部62並びにロッド接続部101を通過するようになっている。アーク電極1は、電流通路26の途中には接していないため、電流通路26の全領域に電流が流れ、電流通路26の全領域から磁場が発生する。また、スパイラル電極2は、貫通孔51の部分を除き、アーク電極1で覆われた構成となっているため、アークが直接スパイラル電極2に達することを防止することができる。

0035

なお、図4においては、ロッド3の直径とロッド接続部101の直径とが等しくなっているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの直径が異なっていてもよい。ロッド3の直径がロッド接続部101の直径よりも大きい方が、固定側接触子と可動側接触子とを開閉する際(特に閉じる際)の衝撃に対して強いため望ましい。

0036

図5は、ガス絶縁開閉器の全体構成を示す概略断面図である。

0037

本図は、ガス絶縁開閉器の固定側接触子と可動側接触子とが接触した状態すなわち閉極状態を示したものである。

0038

本図においては、固定側接触子及び可動側接触子はともに、ロッドと、アーク電極と、スパイラル電極と、を有する。固定側接触子のアーク電極は、固定側接触子のスパイラル電極と可動側接触子(他の接触子)との間に配置されている。可動側接触子のアーク電極は、可動側接触子のスパイラル電極と固定側接触子(他の接触子)との間に配置されている。

0039

固定側接触子及び可動側接触子は、密閉容器6内に設置されている。密閉容器6内は、絶縁スペーサ7によってガス区画が形成されている。ガス区画内には、絶縁性ガス封入されている。絶縁性ガスとしては、SF6などの負性ガス乾燥空気窒素二酸化炭素、負性ガスを含むSF6/N2混合ガス、負性ガスを含まないN2/O2混合ガスなどが用いられる。

0040

絶縁スペーサ7の中心部には、埋め込み導体8が密閉容器6から電気的に絶縁した状態で設置されている。埋め込み導体8には、所定の絶縁距離を隔てた状態で、高電圧導体9、10が対向配置されている。高電圧導体9、10の対向部には、それぞれ電界緩和用シールド11、12が設けられている。高電圧導体10側に配置した可動子13は、図示していない外部操作器によって絶縁操作ロッド14を介してその軸線上を移動可能に構成されている。また、高電圧導体9には、固定側主接触子15が設けられている。高電圧導体10側の電界緩和用シールド12の内部には、可動側主接触子16が設けられている。

0041

固定側接触子の高電圧導体9側には、ロッド3を固定するための架台17が配置されている。架台17は、金属製であり、固定側主接触子15の内周面摺動可能に接触している。このため、固定側主接触子15は、架台17を介してロッド3と電気的に接続されている。また、架台17と高電圧導体9との間には、ばね18が設置されている。

0042

本図においては、閉極状態であるため、高電圧導体9、固定側主接触子15、可動子13及び可動側主接触子16の電気的な接続状態が維持されている。

0043

図6は、図5の主要部拡大図である。

0044

図6において、架台17に固定されたロッド3の端部には、固定側アーク電極1a及び固定側スパイラル電極2aが設置されている。一方、可動子13の先端部には、可動側アーク電極1b及び可動側スパイラル電極2bが設置されている。本図に示す閉極状態においては、固定側アーク電極1aと可動側アーク電極1bとが接触し、電気的に接続される。この場合において、可動子13の先端部は、電界緩和用シールド11の内部まで進入し、固定側主接触子15と接触する。これにより、高電圧導体9、固定側主接触子15、可動子13、可動側主接触子16及び高電圧導体10の電流通路が形成される。また、ばね18は、圧縮されて付勢された状態となっている。

0045

次に、ガス絶縁開閉器の電流遮断動作について説明する。

0046

図5の閉極状態から、図示しない外部操作器によって絶縁操作ロッド14を図中時計方向に回転して開極操作力を与えると、可動子13は、右方の開極方向に移動する。これに伴い、固定側主接触子15から可動子13が離れる。

0047

しかし、可動子13が離れても、ばね18とともに架台17が移動する。これに伴い、架台17に固定されているロッド3、固定側スパイラル電極2a及び固定側アーク電極1aは、可動子13の動作に追従して移動する。このため、固定側アーク電極1aは、可動子13の先端部に取り付けられた可動側アーク電極1bに接触し続ける。これにより、可動子13が離れても、固定側アーク電極1aと可動側アーク電極1bとの接触が維持される。よって、固定側主接触子15と可動子13とが離れる際には、アークが発生することはない。このため、固定側主接触子15及び可動子13においては、アーク熱による影響を防ぐための特段対策は必要ない。

0048

図7は、図6のガス絶縁開閉器を開極する途中でアークが発生した状態を示したものである。

0049

図7に示すように、架台17が固定側主接触子15のストッパにより停止するように構成されているため、固定側アーク電極1aは、電界緩和用シールド11の開口部付近まで移動すると、停止する。その後も可動子13の開極動作が続くため、固定側アーク電極1aと可動側アーク電極1bとが離れ、両者の間にアーク19が発生する。

0050

図8は、本実施例の接触子にアークが生じている状態における電流を示す分解斜視図である。

0051

本図においては、固定側アーク電極1a、固定側スパイラル電極2a及びロッド3を示している。

0052

本図に示すように、電流Iは、ロッド3から、固定側スパイラル電極2aの開始点21、電流通路26及び終点22を介して固定側アーク電極1aに流れる。固定側アーク電極1aにおいては、アーク19が発生する。アーク19は、固定側アーク電極1aの表面に対してほぼ垂直に電流Iとして流れる。

0053

この時、固定側スパイラル電極2aには、電流通路26に沿って電流Iが流れるため、固定側アーク電極1aの図中上方のアーク19が発生している領域においては、固定側アーク電極1aの半径方向に外周部に向かう磁場Bが形成される。これにより、アーク19には、磁気駆動力F(=I×B)が働く。これにより、アーク19は、固定側アーク電極1aの中心軸を中心として回転する。

0054

なお、電流Iの向きが図8に示す方向と反対になった場合では、電流通路26を流れる電流Iの向きも反対となる。この場合、磁場Bも反対向きとなるため、磁気駆動力Fの方向は変わらない。

0055

図9は、本実施例の接触子にアークが生じている状態における電流及び磁場を模式的に示したものである。

0056

本図を用いて、アークの磁気駆動原理について更に詳細に説明する。

0057

本図において、軸Zは、固定側アーク電極1a及び可動側アーク電極1bの共通の中心軸であり、軸Rは、軸Zに直交する、固定側アーク電極1a及び可動側アーク電極1bの半径方向の軸である。固定側スパイラル電極2a及び可動側スパイラル電極2bの凹面を構成する電流通路26は、軸Zの原点から見た場合、同じ方向の渦巻き形状を有する。よって、固定側スパイラル電極2a及び可動側スパイラル電極2bの電流により発生する磁場Bは、同じ方向となる。

0058

本図においては、固定側アーク電極1aと可動側アーク電極1bとは、軸Zを中心として対向するように配置されている。電流Iは、ロッド3から固定側スパイラル電極2aの電流通路26を経由して固定側アーク電極1aまで流れ、固定側アーク電極1aと可動側アーク電極1bとの間は、アーク19となって流れる。そして、電流Iは、可動側アーク電極1bから可動側スパイラル電極2bの電流通路26を経由して可動子13に流れる。

0059

固定側スパイラル電極2aの電流通路26には、図中、軸Zの上方においては図面の読者に向かう方向、軸Zの下方においては図面の読者から離れる方向に電流Iが流れる。一方、可動側スパイラル電極2bの電流通路26には、図中、軸Zの上方においては図面の読者から離れるに向かう方向、軸Zの下方においては図面の読者に向かう方向に電流Iが流れる。

0060

固定側スパイラル電極2a及び可動側スパイラル電極2bを流れる電流Iにより、軸Zから固定側アーク電極1aの半径方向に外周部に向かう磁場Bが形成される。アーク19は、固定側アーク電極1aから可動側アーク電極1bに向かう電流Iであるため、アーク19には、磁気駆動力Fが働く。

0061

本図の構成により、アーク19に対しては、固定側スパイラル電極2aを固定側アーク電極1aが覆い、可動側スパイラル電極2bを可動側アーク電極1bが覆っているため、固定側スパイラル電極2a及び可動側スパイラル電極2bにおける直接的なアークの発生は防止することができる。また、固定側スパイラル電極2a及び可動側スパイラル電極2bにおいては、固定側アーク電極1a及び可動側アーク電極1bによりアーク熱が遮られるため、アーク熱による損傷を防ぐことができる。これにより、長期にわたって安定した通電性能及び磁気駆動力を維持することができる。

0062

図10は、本実施例の接触子のスパイラル電極における電流により生じる半径方向の磁場の分布を示すグラフである。横軸には、図9の軸Rを、縦軸には、図9のZ=0すなわち固定側アーク電極1aまでの距離と可動側アーク電極1bまでの距離とが等しくなる位置(中間位置)における半径方向の磁場Bをとっている。なお、横軸に対応する実際の位置を明瞭にするため、接触子の断面図を合わせて示している。

0063

断面図に示すスパイラル電極2は、開始点21から終点22まで渦巻き形状の電流通路26を有し、これに沿って電流Iが流れる。

0064

図10に示すように、中心軸(R=0)では磁場Bはゼロとなるが、アーク電極1の貫通孔51の壁面位置23よりもアーク電極1の外周寄りの領域24においては磁場Bが発生する。

0065

開極動作においては、接触していた2つのアーク電極が離れ始める際の電界は、接触していた部分の近傍に集中し、この近傍の領域にアークが発生しやすい。これに対して、貫通孔51の領域においては、電界が弱く、アークが発生しにくい。このため、アークが発生しやすい領域に磁場Bを発生させることができ、アークに対する磁気駆動力を確保することができる。また、磁場Bが弱い領域にアークが発生しないため、アークの停滞を防ぐことができ、遮断性能を高めることができる。

0066

なお、磁場Bの強度は、電流通路26の巻き数に依存するため、電流通路26の巻き数を増やすことにより、磁気駆動力を大きくすることができる。

0067

貫通孔51の直径は、渦巻き形状の電流通路26の開始点21に対応する、電流通路26の渦巻きの最も内側の部分の中心軸からの距離(渦巻きの最小半径)の2倍以上とすることが好ましい。アーク電極1において磁場Bが弱い領域にアークが発生することを防ぐためである。ただし、貫通孔51の直径が大きすぎると、スパイラル電極2の電流通路26に向かってアークが発生する可能性が高まるため、貫通孔51の直径は、電流通路26の渦巻きの内側から1巻き目の外周寄りの端部(中心軸から最も離れている部位)の中心軸からの距離の2倍以下とすることが好ましい。

0068

このように、本実施例においては、接触子のスパイラル電極2の大部分をアーク電極1で覆うとともに、アーク電極1とスパイラル電極2とを、それぞれの外周部にて電気的に接続することにより、アークが発生した場合に、アークがスパイラル電極2に接することを防止するとともに、スパイラル電極2の電流通路26の全体に電流を流すことができる。また、貫通孔51を設けたことにより、磁場Bが弱い領域にアークが発生しないようにすることができ、発生したアークに磁気駆動力を作用させ、アークを回転させることができる。これにより、アークの消滅を促進し、安定した電流遮断性能を維持することができる。

0069

図11は、本実施例のガス絶縁開閉器の開極状態を示す要部断面図である。

0070

本図においては、開極動作が完了した状態で、可動子13は、電界緩和用シールド12内に収納され、可動側アーク電極1bは、電界緩和用シールド12の開口部の位置で停止している。固定側アーク電極1a及び可動側アーク電極1bは、可動子13の先端部に比べると、電界が集中し易い形状であるが、開極状態における固定側アーク電極1a及び可動側アーク電極1bの停止位置をそれぞれ、電界緩和用シールド11、12の開口部の位置に合わせることにより、固定側アーク電極1a及び可動側アーク電極1bの周囲の電界が低く抑えられ、アーク電極間の絶縁を保持することができる。

0071

図12は、実施例2の接触子を示す要部断面図である。

0072

以下では、本実施例が実施例1と異なる点についてのみ説明する。

0073

本図においては、アーク電極1とスパイラル電極2との間に絶縁部材25が設けられている。アーク電極1の外周部とスパイラル電極2の外周部との電気的な接続は保たれている。絶縁部材25は、ポリテトラフルオロエチレンPTFE)等で構成されていることが望ましい。

0074

これにより、スパイラル電極2の中心部であるロッド接続部101が絶縁部材25で覆われ、スパイラル電極2(ロッド接続部101)に向かうアークの発生を確実に防止することができる。また、ガス絶縁開閉装置を開極状態から閉極状態にする投入時に、アーク電極1からスパイラル電極2に伝播する衝撃を緩和することができ、耐久性を向上することができる。

0075

図13は、実施例3のガス絶縁開閉器の開極状態を示す要部断面図である。

0076

以下では、本実施例が実施例1と異なる点についてのみ説明する。

0077

本図においては、可動子13の先端部には、可動側アーク電極1bが取り付けられている。図11に示す可動側スパイラル電極2bは、設けられていない。

0078

このような構成であっても、アークは、固定側スパイラル電極2aの電流により生じる磁場から磁気駆動力を受けるため、アークの回転を生じさせることができる。磁気駆動力が不足する場合には、固定側スパイラル電極2aの電流通路26(図4)の巻き数を増やすことにより、磁気駆動力を大きくすることができる。

0079

図14は、実施例4のガス絶縁開閉器の開極状態を示す要部断面図である。

0080

以下では、本実施例が実施例1と異なる点についてのみ説明する。

0081

本図においては、固定側スパイラル電極2aと架台17との間に絶縁性支持部材71が設けられている。言い換えると、支持部材71は、固定側スパイラル電極2aの固定側接触子と可動側接触子とが接触する側の反対側の面に配置されている。支持部材71は、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等で構成されていることが望ましい。本実施例においては、固定側スパイラル電極2aが十分な耐アーク性を有するものであれば、固定側アーク電極1aは必須ではない。

0082

これにより、ガス絶縁開閉装置を開極状態から閉極状態にする投入時に、固定側アーク電極1aからの衝撃による固定側スパイラル電極2aの変形を防止することができ、耐久性を向上することができる。

0083

なお、図示していないが、可動側スパイラル電極2bと可動子13との間に絶縁部材を設けてもよい。これにより、可動側スパイラル電極2bの変形を防止することができ、耐久性を向上することができる。

実施例

0084

なお、上記の実施例においては、アーク電極及びスパイラル電極の概略形状が円板状の場合について説明したが、アーク電極及びスパイラル電極の形状は、これに限定されるものではなく、正方形状、長方形状楕円形状等の板状部材であってもよい。

0085

1:アーク電極、1a:固定側アーク電極、1b:可動側アーク電極、2:スパイラル電極、2a:固定側スパイラル電極、2b:可動側スパイラル電極、3:ロッド、4:スパイラル溝、5:空間、6:密閉容器、7:絶縁スペーサ、8:埋め込み導体、9、10:高電圧導体、11、12:電界緩和用シールド、13:可動子、14:絶縁操作ロッド、15:固定側主接触子、16:可動側主接触子、17:架台、18:ばね、19:アーク、21:開始点、22:終点、25:絶縁部材、26:電流通路、71:支持部材。

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