ガス絶縁開閉装置
【課題】絶縁ガスをＳＦ６からＣＯ２に代えた場合にも絶縁性能を確保することができるガス絶縁開閉装置を提供する。
【解決手段】ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に固定側電極４、可動側電極５、パッファシリンダ６、パッファ室７、固定ピストン８、吹き出し口９、絶縁ノズル１１等を備えたパッファ形ガス遮断器１を含むガス絶縁開閉装置であって、当該接地タンク３内の導体２１の周囲をシールド２２で囲み、当該シールド２２の内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペース２３を備える。
【解決手段】ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に固定側電極４、可動側電極５、パッファシリンダ６、パッファ室７、固定ピストン８、吹き出し口９、絶縁ノズル１１等を備えたパッファ形ガス遮断器１を含むガス絶縁開閉装置であって、当該接地タンク３内の導体２１の周囲をシールド２２で囲み、当該シールド２２の内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペース２３を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力用ガス絶縁開閉装置に関する。更に詳述すると、本発明は、特にＣＯ２ガスを用いたガス遮断器の遮断性能向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス絶縁開閉装置では、ＳＦ６ガスの優れた遮断性能、絶縁性能を活用した開閉装置が基幹系統用として使用されてきた。しかし、ＳＦ６ガスは絶縁性能及び消弧性能に極めて優れているが、ＣＯ２ガスの２３，９００倍という高い地球温暖化係数を有する温暖化ガスであり、大気寿命（大気中濃度が初期の１／ｅ倍（約37％）にまで減少するのに要する時間）は３，２００年と極めて長いことから、一旦大気中に排出されると将来にわたってその影響が累積的に及ぶのでその代替技術が望まれる。
【０００３】
代替ガスの候補の一つとしては、ＣＯ２ガスが最も有力なものとして現在考えられている。しかしながら、ＣＯ２ガスはＳＦ６ガスに比べると絶縁性能及び消弧性能が劣るため、従来のガス絶縁開閉装置の構造をそのままにして絶縁ガスの置換だけで済ませることはできない。ＣＯ２ガスを用いたガス遮断器ひいてはガス絶縁開閉装置の実用化にはＣＯ２ガスの特徴にあわせた構造や導体表面処理などにより遮断性能、絶縁性能の向上が必要である。
【０００４】
そこで、遮断動作初期にアークエネルギーを積極的に利用してパッファ吹き付け圧力を高める消弧方式を採用したものが提案されている（特許文献１，非特許文献１）。このＣＯ２ガス遮断器は、パッファシリンダとパッファピストンとで仕切られた空間（パッファ室）にポリマー材料からなるアブレーション素子を配置すると共にアークの熱エネルギーを内壁の穴からパッファ室内に取り込む構造とし、電流遮断時にアーク部において発生した熱エネルギーの一部をパッファシリンダ内に取り込んで貯留されるＣＯ２ガスを加熱すると共にポリマー材料のアブレーションを発生させ、パッファ内の圧力を急激に上昇させてパッファ吹き付け圧力を上昇させるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−６３４３３号
【非特許文献１】ＩＥＥＪ Trans.PE,Vol.124,No.3,2004（電気学会論文Ｂ，124巻３号，2004年）P.476-483「環境低負荷型72ｋＶ級ＣＯ２ガス遮断器モデルの開発」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、遮断動作初期にアークエネルギーを積極的に利用してパッファ吹き付け圧力を急激に高めても、遮断初期、特に遮断開始直後（特に、遮断ストロークの１／３程度まで）はパッファシリンダからの吹きつけが弱く、ＳＦ６ガスに較べて比熱が小さく冷却能力に劣るＣＯ２ガスではアークを消弧できるまで冷却することが難しく、確実な遮断が難しい問題を有している。また、冷却ができたとしても、電極間の開離距離が小さく、ＳＦ６ガスに比べて耐電圧の低いＣＯ２ガスでは電極間に加わる過渡的な過電圧に耐えることは困難である。なお、パッファシリンダからの吹きつけを強化することと開離距離を確保することも考えられるが、操作力の大幅な増強と可動部の高速動作などが必要で遮断器の大型化、高コスト化につながる。また、アークの消弧は圧力で吹き消えるものではなく、冷却によって行われるものであることから、一度にＣＯ２を大量に流しても無駄となるばかりであり、遮断を効果的に実行するには一定時間ＣＯ２を吹きつけ続けることが必要である。特に、消弧し易いストロークの後半に大量に流すことが好ましいのであるが、遮断動作初期に全くＣＯ２ガスを流さないことも、電極周辺の絶縁物を焼損・損傷させる問題がある。
【０００７】
また、比熱の小さなＣＯ２は容易に温められ膨張する。このため、遮断時のアーク放電で生成されたホットガスは高温で大量となることから、冷却されずに温かいまま電極や電極と同電位のシールド周辺に四散して周辺に満たされると、大地電位のケースとの間の絶縁性を悪化させ、遮断性能を低下させる問題を有する。
【０００８】
さらに、ＳＦ６に較べてＣＯ２ガスは絶縁性能が劣ることから、従来のガス開閉器では問題とならなかった開閉装置の構造や微小突起などによる電界の集中、部分放電の発生などによって絶縁破壊が起こる問題を有している。これまで提案されているＣＯ２ガスを用いた開閉装置においては、絶縁ガスそのものの絶縁性能の低下の対策として導体表面の処理による絶縁特性の向上が配慮されておらず、放熱特性がよく通電性能面からも良好な表面処理技術の開発が求められている。
【０００９】
本発明は、絶縁ガスをＳＦ６からＣＯ２に代えた場合にも絶縁性能を確保することができるガス絶縁開閉装置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】
【００１０】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、接地タンク内の導体の周囲をシールドで囲み、シールドの内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペースを確保するものである。
【００１１】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによってパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガスは吹き出し口から両電極間の開離間隙部に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて両電極間の開離間隙部へと流れ、アークを冷却して消弧する。アークの冷却によって生じたホットガスは膨張して拡散するが、シールドの内側のスペースに一時的にとどめられ、シールドの外側にはすぐには拡散しない。
【００１２】
さらに、請求項２記載のガス絶縁開閉装置は、接地部材に比べて電位の高いアルミニウム製部材の表面にタフラム処理を施したものである。
【００１３】
したがって、アルミニウム製部材の表面が凹凸のない平滑面となる。ここで、接地部材、例えば接地タンクや接地シース等に比べて電位の高いアルミニウム製部材は、例えばガス絶縁された母線の導体やシールド、ガス遮断器の導体やシールド等である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載のガス絶縁開閉装置では、接地タンク内の導体の周囲を導体と電気的に接続されているシールドで囲み、シールドの内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペースを確保しているので、アークの冷却によって発生したホットガスをシールドの内側のスペースに一時的にとどめておくことができる。このため、高温のホットガスが接地タンクとシールド間（シールドの周囲）にただちに到達するのを防止することができ、遮断直後に接地タンクとシールド間のガスが高温になるのを防止することができる。絶縁ガスは高温になると抵抗率と耐電圧が低下するため、このようなホットガスが常温ガス中に混入すると著しく耐電圧が低下する。シールドの周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールドにかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、シールドの内側のスペースにホットガスを一時的にとどめておくことでホットガスがただちにシールドの周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールドの周囲が高温になるのを防止することができ、特に遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスがシールドの周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールドの周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールドの周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからもシールドと接地タンクとの間の絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００１５】
さらに、請求項２記載のガス絶縁開閉装置では、接地部材に比べて電位の高いアルミニウム製部材の表面にタフラム処理を施しているので、アルミニウム製部材の表面を凹凸のない平滑面にすることができる。表面に凹凸があると凸部から電子が放出されやすく耐絶縁性能が悪化する。本発明では、アルミニウム製部材の表面を凹凸のない平滑面にすることができるので、耐絶縁性能を向上させることができる。また、タフラム処理はアルミニウム製部材の表面を厚い皮膜で覆うものではないので、放熱性能を悪化させることもない。
【００１６】
なお、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、パッファ室は第１のパッファ室と第２のパッファ室との少なくとも２室に直列に区画され、第１のパッファ室と第２のパッファ室との間の仕切壁に、常時開口している第１の連通口と、固定側電極と可動側電極との開離が進んだときに開口する第２の連通口とが設けられ、第２のパッファ室から第１パッファ室に噴出されたＣＯ２ガスを絶縁ノズルの内方に吹き出し口から噴出させるものとすることができる。
【００１７】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによって第２のパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。
【００１８】
第１のパッファ室と第２のパッファ室との間の仕切壁には２つの連通口が設けられているが、固定側電極と可動側電極との開離が開始された直後（遮断開始直後）は第２の連通口は閉じており、第２のパッファ室内の圧縮されたＣＯ２ガスは第１の連通口から第１のパッファ室へと流れ込み、吹き出し口から吹きつけられて電極周辺の絶縁物を冷却する。
【００１９】
可動側電極及びパッファシリンダがさらに移動して固定側電極と可動側電極との開離が進むと、第２の連通口が開口し、第１の連通口に加えて第２の連通口からもＣＯ２ガスが第１のパッファ室に流れ込む。このため、第２のパッファ室から第１のパッファ室へと流れ込むＣＯ２ガスの量が増加し、多量のＣＯ２ガスが吹き出し口から吹きつけられる。吹きつけられた多量のＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部へと流れ、長く成長したアークを冷却して消弧する。
【００２０】
このガス絶縁開閉装置では、パッファ室は第１のパッファ室と第２のパッファ室との少なくとも２室に直列に区画され、第１のパッファ室と第２のパッファ室との間の仕切壁に、常時開口している第１の連通口と、固定側電極と可動側電極との開離が進んだときに開口する第２の連通口とが設けられ、第２のパッファ室から第１パッファ室に噴出されたＣＯ２ガスを絶縁ノズルの内方に吹き出し口から噴出させるので、吹き出し口から吹きつけるＣＯ２ガスの量を、消弧し難い遮断初期には少なく、アーク生成からある程度時間が経過してアークが消弧し易くなった後には多くすることができる。即ち、吹き出し口からＣＯ２ガスを２段階吹きつけすることができる。このため、パッファシリンダ内のＣＯ２ガスを効率良く使用することができ、電極間に発生したアークをより確実に消弧することができる。この結果、ＳＦ６ガスに比べて比熱が小さく冷却能力に劣るＣＯ２ガスを絶縁ガスとして使用しても遮断の信頼性を向上させることができる。また、遮断初期にもアークを電極軸上に安定に維持するのに必要で、かつ電極周辺の絶縁物を冷却可能な程度の量のＣＯ２ガスを噴出させているので、遮断後期のアーク冷却に効率的にでき、かつ電極周辺の絶縁物の焼損・損傷を防止することができる。同時に、遮断初期にはＣＯ２ガスの吹きつけ量を必要最低限に抑えているので、遮断初期のホットガスの生成を抑えて遮断開始後の早い段階で導体の周辺が高温になるのを防止して対地過渡回復電圧に対する絶縁性をより確実に確保することができる。
【００２１】
また、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、絶縁ノズルの先端に、可動側電極が最も固定側電極から離れても固定側電極のアーク接触子の先端部を囲む延長部を設けたものとすることができる。
【００２２】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによってパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガスは吹き出し口から両電極間の開離間隙部に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて両電極間の開離間隙部へと流れ、アークを冷却して消弧する。絶縁ノズルの先端には延長部が設けられているので、ＣＯ２ガスや発生したホットガスは延長部の内側を通って長時間にわたりアークに沿って流れる。
【００２３】
このガス絶縁開閉装置では、絶縁ノズルの先端に、可動側電極が最も固定側電極から離れても固定側電極のアーク接触子の先端部を囲む延長部を設けているので、ＣＯ２ガスは延長部の内側を通り長い時間アークに沿って流れる。このため、遮断工程中の両電極間の開離間隙部の圧力を上昇させることができ、アークの消弧性能を向上させることができる。また、アークの冷却によって発生したホットガスが両電極間の開離間隙部からそのまま拡散するのを防止することができる。このため、高温のホットガスが電極間の周囲にただちに到達するのを防止することができ、遮断直後に電極間の周囲が高温になるのを防止することができる。絶縁ガスは高温になると抵抗率と耐電圧が低下するため、このようなホットガスが常温ガス中に混入すると著しく耐電圧が低下する。電極間の周囲が高温になるのを防止することで絶縁破壊の発生を抑えることができる。特に、遮断開始直後はシールドにかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、絶縁ノズルの先端に延長部を設けることで高温のホットガスがただちにシールドの周囲（シールドと接地タンクの間）に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールドの周囲が高温になるのを防止することができるので、特に、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスがシールドの周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールドの周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールドの周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからもシールドと接地タンクとの間の絶縁破壊の発生をより確実に抑えることができる。
【００２４】
また、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、接地タンクに固定されて導体を支持する中空絶縁支持筒の内部にアーク冷却後のＣＯ２ガスが通り抜ける流路を設けたものとすることができる。
【００２５】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによってパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガスは吹き出し口から両電極間の開離間隙部に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて両電極間の開離間隙部へと流れ、アークを冷却して消弧する。アークの周囲を流れるＣＯ２ガスの進行方向前方には導体を支持する中空絶縁支持筒が設置されている。中空絶縁支持筒内には流路が形成されているので、アークを冷却して高温になったＣＯ２ガス（ホットガス）の一部は中空絶縁支持筒内の流路に流入し、導体から離れた位置に導かれる。
【００２６】
このガス絶縁開閉装置では、接地タンクに固定されて導体を支持する中空絶縁支持筒の内部にアーク冷却後のＣＯ２ガスが通り抜ける流路を設けているので、アークの冷却によって発生したホットガスを中空絶縁支持筒内に導くことができ、高温のホットガスが直ちにシールドと接地タンク間に到達するのを防止することができる。このため、遮断直後に接地タンクとシールド間のガスが高温になるのを防止することができる。絶縁ガスは高温になると抵抗率と耐電圧が低下するため、このようなホットガスが常温ガス中に混入すると著しく耐電圧が低下する。シールドの周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールドにかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、中空絶縁支持筒の内部を流路としてホットガスの流入を可能にすることで、ホットガスをシールドから離れた位置に導くことができ、これによってホットガスがただちにシールドの周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールドの周囲が高温になるのを防止することができ、特に、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスがシールドの周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールドの周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールドの周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからもシールドと接地タンクとの間の絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００２７】
また、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、絶縁ノズルの周りにパッファ室からＣＯ２ガスを吹きつけて絶縁ノズルを囲む流れを発生させる補助吹きつけ口を設けたものとすることができる。
【００２８】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによってパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガスは吹き出し口と補助吹きつけ口から吹きつけられる。吹き出し口から吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて両電極間の開離間隙部へと流れ、アークを冷却し消弧する。また、補助吹きつけ口から吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルの周囲を囲むエアーカーテンを形成する。
【００２９】
このガス絶縁開閉装置では、絶縁ノズルの周りにパッファ室からＣＯ２ガスを吹きつけて絶縁ノズルを囲む流れを発生させる補助吹きつけ口を設けているので、絶縁ノズルの周囲にエアーカーテンを形成することができる。このため、アークの冷却によって発生したホットガスが絶縁ノズルの周囲に滞留するのを防止することができ、この部分の温度が上昇して固定側電極と可動側電極の主接触子間に絶縁破壊が生じるのを防止することができる。また、エアーカーテンは、ホットガスが両電極間の開離間隙部からそのまま拡散して直ちにシールドの周囲に到達することも防止するので、遮断直後に接地タンクとシールド間のガスが高温になるのを防止することができる。絶縁ガスは高温になると抵抗率と耐電圧が低下するため、このようなホットガスが常温ガス中に混入すると著しく耐電圧が低下する。シールドの周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールドにかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、絶縁ノズルの周囲にエアーカーテンを設けることでホットガスがただちにシールドの周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールドの周囲が高温になるのを防止し、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のガス絶縁開閉装置の第１の実施形態を示し、そのパッファ形ガス遮断器の要部を示す断面図である。
【図２】本発明のガス絶縁開閉装置の第１の実施形態を一部切り欠いて示す概略構成図である。
【図３】図１のパッファ形ガス遮断器のガス噴出特性を示す図である。
【図４】本発明のガス絶縁開閉装置の第２の実施形態を示し、そのパッファ形ガス遮断器の断面図である。
【図５】本発明のガス絶縁開閉装置の第３の実施形態を示し、そのパッファ形ガス遮断器の腰部を示す断面図である。
【図６】本発明のガス絶縁開閉装置の第４の実施形態を示し、そのパッファ形ガス遮断器の腰部を示す断面図である。
【図７】本発明のガス絶縁開閉装置の第５の実施形態を示し、そのガス絶縁母線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１及び図２に本発明のガス絶縁開閉装置の第１の実施形態を示す。ガス絶縁開閉装置は、例えばガス遮断器１、母線断路器３６、線路側遮断器３７、線路側接地装置３８、接地装置３９、計器用変圧器４０、ケーブル接続器４１、変流器４２、母線４３を含んでいる。なお、図１では図２のガス遮断器１を横にして示している。また、図１の上側半部は遮断前の様子を、下側半部は遮断開始直後の様子をそれぞれ示している。
【００３３】
ガス絶縁開閉装置は、ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に、固定側電極４と、これと接離可能な可動側電極５と、この可動側電極５に連動するパッファシリンダ６と、パッファシリンダ６との間にパッファ室７を形成する固定ピストン８と、可動側電極５を包囲しパッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられた吹き出し口９から噴出されたＣＯ２ガス２を固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０に導く絶縁ノズル１１とを備えるパッファ形ガス遮断器１を含むものであって、パッファ室７は第１のパッファ室７ａと第２のパッファ室７ｂとの少なくとも２室に直列に区画され、第１のパッファ室７ａと第２のパッファ室７ｂとの間の仕切壁１２に、常時開口している第１の連通口１３と、固定側電極４と可動側電極５との開離が進んだときに開口する第２の連通口１４とが設けられ、第２のパッファ室７ｂから第１のパッファ室７ａに噴出されたＣＯ２ガス２を絶縁ノズル１１の内方に吹き出し口９から噴出させるものである。
【００３４】
第１のパッファ室７ａは、第１の連通口１３及び第２の連通口１４から流れ込んだＣＯ２ガス２を吹き出し口９に案内するものであり、それ程広くはない。これに対し、第２のパッファ室７ｂはある程度広く、消弧を行うのに十分な量のＣＯ２ガス２を貯えておくことができる。第１の連通口１３は小径に、第２の連通口１４は大径にそれぞれ形成されている。例えば、第１の連通口１３の口径は第２の連通口１４の開口面積が１／５以下になっている。
【００３５】
第２の連通口１４には開口機構１５が設けられている。開口機構１５は、例えば第２の連通口１４を第１のパッファ室７ａ側から塞ぐ弁体１６と、第２のパッファ室７ｂ側から弁体１６に接続されたシャフト１７と、シャフト１７の後端に設けられたばね座１８と、ばね座１８と仕切壁１２との間に縮められた状態で設けられたスプリング１９より構成されている。パッファシリンダ６の移動によって仕切壁１２が固定ピストン８に近づくと、固定ピストン８によってシャフト１７が第１のパッファ室７ａ側へと押し込まれる。これにより、第２の連通口１４を塞いでいた弁体１６が仕切壁１２から離れるので第２の連通口１４が開口する。例えば、遮断時にパッファシリンダ６が移動する全行程の約１／３の移動によって第２の連通口１４が開口する。
【００３６】
正常時には、図１の上側半部に示すように、固定側電極４と可動側電極５とが接触しており、これらの電極４，５やパッファシリンダ６を例えば高圧電流が流れている。接地タンク３内にはＣＯ２ガス２が充填されており、各電極４，５やパッファシリンダ６と接地タンク３との間が絶縁されている。
【００３７】
遮断指令により可動側電極５が移動して固定側電極４から離れると、図１の下側半部に示すように、各電極４，５間にはアーク２０が発生する。このアーク２０は固定側電極４から可動側電極５が離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極５の移動に連動してパッファシリンダ６も移動し、固定ピストン８によって第２のパッファ室７ｂ内のＣＯ２ガス２が圧縮される。この状態では、第２の連通口１４は開口機構１５によって塞がれているので、第２のパッファ室７ｂ内の圧縮されたＣＯ２ガス２は第１の連通口１３から第１のパッファ室７ａへと流れ込み、さらに吹き出し口９から吹きつけられて電極４，５等を冷却する。第１の連通口１３は比較的小径であり、第２のパッファ室７ｂから第１のパッファ室７ａに流れ込み、吹き出し口９から吹きつけられるＣＯ２ガス２の流量は比較的少ない。
【００３８】
可動側電極５及びパッファシリンダ６がさらに移動して固定側電極４と可動側電極５との開離が進むと、開口機構１５のシャフト１７の後端が固定ピストン８に当たって押し込まれ第２の連通口１４が開口する。このため、第２のパッファ室７ｂから第１のパッファ室７ａへと流れ込むＣＯ２ガス２の量が増加し、多量のＣＯ２ガス２が吹き出し口９から吹きつけられる。吹きつけられた多量のＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１に導かれて固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０へと流れ、長く成長したアーク２０を冷却して消弧する。
【００３９】
図３に、吹き出し口９から吹きつけられるＣＯ２ガス２の流量の時間的変化の一例を示す。遮断開始によって可動側電極５及びパッファシリンダ６が移動すると、第２のパッファ室７ｂ内のＣＯ２ガス２が圧縮されて第１の連通口１３から第１のパッファ室７ａに流れ込み吹き出し口９から吹きつけられるが、この段階（第１段階）では吹きつけ量は僅かである。第１段階の吹きつけは、例えば１０〜１５ｍｓの間継続される。
【００４０】
そして、第２の連通口１４が開口すると、第２のパッファ室７ｂ内のＣＯ２ガス２が２つの連通口１３，１４から第１のパッファ室７ａに流れ込むので、吹きつけ量は増加する。第２の連通口１４は第１の連通口１３に比べて流路面積が大きいので、この段階（第２段階）の吹きつけ量は大きく増加する。第１段階の吹きつけ量に比べて第２段階の吹きつけ量は例えば５倍以上である。
【００４１】
遮断時に生成されるアーク２０は、遮断初期にはパッファ吹きつけ圧力と開離距離が不足しＣＯ２ガス２を多量に吹き付けても消弧し難い。一方、生成からある程度時間が経過すると、例えば１０〜１５ｍｓ経過すると、アーク２０は消弧し易くなる。図３に示すように、多量のＣＯ２ガス２を吹き付けても消弧が困難な遮断初期には第１段階の吹きつけを行ってＣＯ２ガス２を節約し、消弧が可能になってからＣＯ２ガス２の吹きつけ量を増やした第２段階の吹きつけを行うことで、ＣＯ２ガス２の吹きつけ時間を長くすることができる。例えば４０ｍｓ以上の時間、高い圧力の吹きつけを維持することができる。このため、アーク２０をより確実に消弧することができて、信頼性を向上させることができる。しかも、アーク２０の消弧が困難な遮断初期にもＣＯ２ガス２を噴出させているので、電極４，５等を冷却することができ、アーク２０の熱による焼損・損傷を防止することができる。即ち、２段階吹きつけを行うことで、パッファ室７内のＣＯ２ガス２を効率良く使用することができる。
【００４２】
また、アーク２０の消弧が困難な遮断初期にはＣＯ２ガス２の吹きつけ量を減らしているので、その分だけホットガスの発生を抑えることができる。例えば、消弧までに発生するホットガス量の１／３近くを低減可能である。しかも遮断初期におけるホットガスの発生を抑えるので、遮断開始後の早い段階で導体の周囲が高温になるのを防止することができ、対地過渡回復電圧との関係でより絶縁破壊が生じやすくなる遮断直後の絶縁耐力の低下防止に大変効果的である。
【００４３】
なお、上述の説明では、パッファ室７として２つのパッファ室７ａ，７ｂを有し、これらの仕切壁１２に常時開口している第１の連通口１３と、固定側電極４と可動側電極５との開離が進んだときに開口する第２の連通口１４とを設けることで、ＣＯ２ガス２の２段階吹きつけを行っていたが、２段階吹きつけを行うことができる構造であれば、上述の構造に限るものではない。例えば、パッファ室７を１室とすると共にパッファ室７内のＣＯ２ガス２を吹きつける吹き出し口９を２種類設け、片方の吹き出し口９を常時開口とし、もう片方の吹き出し口９の開口を時間制御することで２段吹きつけを行うようにしても良く、その他の構造でも良い。
【００４４】
また、上述の説明では、開口機構１５を弁体１６、シャフト１７、ばね座１８、スプリング１９より構成していたが、固定側電極４と可動側電極５との開離が進んだときに第２の連通口１４を開口させることができるものであれば、この構成に限るものではない。
【００４５】
次に、本発明のガス絶縁開閉装置の第２の実施形態について説明する。本実施形態のガス絶縁開閉装置は第１の実施形態のガス絶縁開閉装置に対しパッファ形ガス遮断器が異なっている。本実施形態のガス絶縁開閉装置を図２及び図４に示す。なお、図４では図２のガス遮断器１を横にして示している。また、図４の上側半部は遮断前の様子を、下側半部は遮断後の様子をそれぞれ示している。
【００４６】
ガス絶縁開閉装置は、ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に、固定側電極４と、これと接離可能な可動側電極５と、この可動側電極５に連動するパッファシリンダ６と、パッファシリンダ６との間にパッファ室７を形成する固定ピストン８と、可動側電極５を包囲しパッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられた吹き出し口９から噴出されたＣＯ２ガス２を固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０に導く絶縁ノズル１１とを備えるパッファ形ガス遮断器１を含むものであって、接地タンク３内の導体２１の周囲をシールド２２で囲み、シールド２２の内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペース２３を確保するものである。
【００４７】
正常時には、図４の上側半部に示すように、固定側電極４と可動側電極５とが接触しており、これらの電極４，５やパッファシリンダ６を例えば高圧電流が流れている。接地タンク３内にはＣＯ２ガス２が充填されており、各電極４，５やパッファシリンダ６と接地タンク３との間が絶縁されている。
【００４８】
遮断指令により可動側電極５が移動して固定側電極４から離れると、図４の下側半部に示すように、各電極４，５のアーク接触子４ａ，５ａ間にはアーク２０が発生する。このアーク２０は可動側電極５が固定側電極４から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極５の移動に連動してパッファシリンダ６も移動し、固定ピストン８によってパッファ室７内のＣＯ２ガス２が圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガス２は吹き出し口９から各電極４，５間の開離間隙部１０に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１に導かれて各電極４，５間の開離間隙部１０へと流れ、アーク２０を冷却して消弧する。
【００４９】
アーク２０の冷却によって発生したホットガスはシールド２２の内側のスペース（一時貯留スペース）２３に一時的にとどまり、すぐには拡散しない。このため、高温のホットガスが直ちに導体２１の周囲に到達するのを防止することができ、遮断開始後の早い段階で導体２１の周囲が高温になるのを防止することができる。
【００５０】
シールド２２は接地タンク３との電位差が最も大きく絶縁破壊が生じやすい部位である。絶縁性は温度上昇によって悪化するので、シールド２２の周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールド２２にかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、シールド２２の内側の一時貯留スペース２３にホットガスを一時的にとどめておくことでホットガスがただちにシールド２２の周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールド２２の周囲が高温になるのを防止することができ、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスの拡散がシールド２２によって邪魔される分だけホットガスがシールド２２の周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールド２２の周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールド２２の周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからも絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００５１】
シールド２２内の空きスペース２３の容積は、例えば遮断時に生成されるホットガスの量との関係で決定される。即ち、遮断開始直後の導体２１の過渡回復電圧が十分に減衰するまでの間ホットガスをシールド２２内に保持できるだけの容積を少なくともシールド２２内に確保する。
【００５２】
また、本実施形態のガス絶縁開閉装置は、接地タンク３に固定されて導体２１を支持する中空絶縁支持筒２４の内部にアーク２０冷却後のＣＯ２ガス２が通り抜ける流路２５を設けている。中空絶縁支持筒２４は円筒形状を成しており、アーク２０の周囲を流れるＣＯ２ガス２の進行方向前方に配置されている。中空絶縁支持筒２４の一端は取付金具２６よって接地タンク３の側板３ａに固定されている。また、中空絶縁支持筒２４の他端には導体２１が取り付けられている。取付金具２６には中空絶縁支持筒２４の内部空間を外部空間に連通させるスリット２７が設けられている。このため、中空絶縁支持筒２４の内部空間を気体が通り抜けることが可能になり、流路２５が形成される。
【００５３】
本実施形態では、中空絶縁支持筒２４のガス吹付け口２４ａに熱交換器を兼ねた流量制御部２９を設けている。流量制御部２９によってホットガスの流れが中空絶縁支持筒２４の中心部を主に流れる。流量制御部２９は例えばスワラーであり、ホットガスの流れを旋回流にして中空絶縁支持筒２４の中心部を主に流れるようにしている。また、中空絶縁支持筒２４の内部壁面には複数のひだ３０が設けられており、沿面距離が長くなっている。
【００５４】
従来、中空絶縁支持筒２４の内部空間の奥側は塞がれており、気体が通り抜けることができる構造ではなかったので、遮断によって生成されたホットガスは中空絶縁支持筒２４内に侵入することはなかった。即ち、中空絶縁支持筒２４内は利用されていない空きスペースとなっていた。
【００５５】
本発明では、スリット２７を設けることで中空絶縁支持筒２４内を通り抜けることができる流路２５にし、ホットガスの侵入を可能にしている。流路２５に侵入したホットガスはここを通ってスリット２７から中空絶縁支持筒２４の外に流出する。ホットガスの流出位置は導体２１から十分に離れた位置である。このため、高温のホットガスが直ちに導体２１の周囲に到達するのを防止することができ、遮断開始後の早い段階で導体２１の周囲が高温になるのを防止することができる。このため、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる点は、上述の場合と同様である。
【００５６】
また、中空絶縁支持筒２４の内部にホットガスが侵入することになるので、中空絶縁支持筒２４内の空間が上述の一時貯留スペース２３の容積拡大に寄与することにもなる。即ち、シールド２２の内側の空間に加えて中空絶縁支持筒２４内の空間もホットガスを一時的にとどめておくスペースになり、その分だけシールド２２の内側の空間を狭くすることができる。このため、接地タンク３を小型化することができ、パッファ形ガス遮断器１やガス絶縁開閉装置を小型化することができる。
【００５７】
また、ホットガスがシールド２２の周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールド２２の周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。特に、本実施形態では流量制御部２９が熱交換器を兼ねると共に、中空絶縁支持筒２４の内部壁面には複数のひだ３０が設けられているので、ホットガスの温度を良好に下げることができる。このため、シールド２２の周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからもシールド２２と接地タンク３との間の絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００５８】
なお、上述の説明では、中空絶縁支持筒２４のガス吹付け口２４ａに流量制御部２９を設けていたが、流量制御部２９を省略しても良い。また、中空絶縁支持筒２４の内部壁面に複数のひだ３０が設けていたが、ひだ３０を省略しても良い。さらに、取付金具２６にスリット２７を設ける代わりに、中空絶縁支持筒２４に小孔を設けることで中空絶縁支持筒２４の内部をアーク２０冷却後のＣＯ２ガス２が通り抜ける流路２５としても良い。
【００５９】
また、上述のガス絶縁開閉装置では、シールド２２の内側に一時貯留スペース２３を確保することと、中空絶縁支持筒２４内に流路２５を設けることの両方を実施していたが、いずれか一方のみを実施しても良い。
【００６０】
次に、本発明のガス絶縁開閉装置の第３の実施形態について説明する。本実施形態のガス絶縁開閉装置は第１の実施形態のガス絶縁開閉装置に対しパッファ形ガス遮断器が異なっている。本実施形態のガス絶縁開閉装置を図２及び図５に示す。なお、図５では図２のガス遮断器１を横にして示している。また、図５の上側半部は遮断前の様子を、下側半部は遮断後の様子をそれぞれ示している。
【００６１】
ガス絶縁開閉装置は、ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に、固定側電極４と、これと接離可能な可動側電極５と、この可動側電極５に連動するパッファシリンダ６と、パッファシリンダ６との間にパッファ室７を形成する固定ピストン８と、可動側電極５を包囲しパッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられた吹き出し口９から噴出されたＣＯ２ガス２を固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０に導く絶縁ノズル１１とを備えるパッファ形ガス遮断器１を含むものであって、絶縁ノズル１１の先端に、可動側電極５が最も固定側電極４から離れても固定側電極４のアーク接触子４ａの先端部を囲む延長部３１を設けたものである。
【００６２】
正常時には、図５の上側半部に示すように、固定側電極４と可動側電極５とが接触しており、これらの電極４，５やパッファシリンダ６を例えば高圧電流が流れている。接地タンク３内にはＣＯ２ガス２が充填されており、各電極４，５やパッファシリンダ６と接地タンク３との間が絶縁されている。
【００６３】
遮断指令により可動側電極５が移動して固定側電極４から離れると、図５の下側半部に示すように、各電極４，５のアーク接触子４ａ，５ａ間にはアーク２０が発生する。このアーク２０は可動側電極５が固定側電極４から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極５の移動に連動してパッファシリンダ６も移動し、固定ピストン８によってパッファ室７内のＣＯ２ガス２が圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガス２は吹き出し口９から各電極間の開離間隙部１０に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１に導かれて各電極間の開離間隙部１０へと流れ、アーク２０を冷却して消弧する。
【００６４】
絶縁ノズル１１の先端には延長部３１が設けられているので、ＣＯ２ガス２は拡散せずにアーク２０の周囲をアーク２０の長さ方向に流れてそのまま固定側電極４の方へと通り抜ける。即ち、アーク２０の冷却によって加熱されたホットガスが拡散せずにアーク２０の周囲をその長さ方向に流れてそのまま固定側電極４の方へと通り抜ける。このため、アーク２０の冷却によって発生したホットガスが各電極４，５間の開離間隙部１０からそのまま拡散するのを防止することができ、高温のホットガスがシールド２２の周囲にただちに到達するのを防止して、遮断開始後の早い段階でシールド２２の周囲が高温になるのを防止することができる。シールド２２は接地タンク３との電位差が最も大きく絶縁破壊が生じやすい部位である。温度上昇によって絶縁破壊が生じやすくなるので、シールド２２の周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールド２２にかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、絶縁ノズル１１の先端に延長部３１を設けることで高温のホットガスがただちにシールド２２の周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールド２２の周囲が高温になるのを防止することができ、特に、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスがシールド２２の周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールド２２の周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールド２２の周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからも絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００６５】
また、延長部３１によって絶縁ノズル１１から固定側電極４のアーク接触端子４ａの先端までを覆うことができるので、遮断工程中のＣＯ２ガス２の流れを長時間にわたってアーク１０に沿うものとし、延長部３１内の圧力を上昇させることができる。このため、アーク１０の消弧をより確実なものとし、遮断性能を向上させることができる。
【００６６】
次に、本発明のガス絶縁開閉装置の第４の実施形態について説明する。本実施形態のガス絶縁開閉装置は第１の実施形態のガス絶縁開閉装置に対しパッファ形ガス遮断器が異なっている。本実施形態のガス絶縁開閉装置を図２及び図６に示す。なお、図６では図２のガス遮断器１を横にして示している。また、図６の上側半部は遮断前の様子を、下側半部は遮断後の様子をそれぞれ示している。
【００６７】
ガス絶縁開閉装置は、ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に、固定側電極４と、これと接離可能な可動側電極５と、この可動側電極５に連動するパッファシリンダ６と、パッファシリンダ６との間にパッファ室７を形成する固定ピストン８と、可動側電極５を包囲しパッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられた吹き出し口９から噴出されたＣＯ２ガス２を固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０に導く絶縁ノズル１１とを備えるパッファ形ガス遮断器１を含むものであって、絶縁ノズル１１の周りにパッファ室７からＣＯ２ガス２を吹きつけて絶縁ノズル１１を囲む流れを発生させる補助吹きつけ口３２を設けたものである。
【００６８】
補助吹きつけ口３２は、パッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられており、吹き出し口９の外側に配置されている。補助吹きつけ口３２は絶縁ノズル１１を囲むように周方向に並んで複数設けられている。
【００６９】
正常時には、図６の上側半部に示すように、固定側電極４と可動側電極５とが接触しており、これらの電極４，５やパッファシリンダ６を例えば高圧電流が流れている。接地タンク３内にはＣＯ２ガス２が充填されており、各電極４，５やパッファシリンダ６と接地タンク３との間が絶縁されている。
【００７０】
遮断指令により可動側電極５が移動して固定側電極４から離れると、図６の下側半部に示すように、各電極４，５のアーク接触子４ａ，５ｂ間にはアーク２０が発生する。このアーク２０は可動側電極５が固定側電極４から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極５の移動に連動してパッファシリンダ６も移動し、固定ピストン８によってパッファ室７内のＣＯ２ガス２が圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガス２は吹き出し口９と補助吹きつけ口３２から吹きつけられる。吹き出し口９から吹きつけられたＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１に導かれて各電極４，５間の開離間隙部１０へと流れ、アーク２０を冷却して消弧する。また、補助吹きつけ口３２から吹きつけられたＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１の周囲に囲むエアーカーテン３３を形成する。このため、高温のホットガスが各電極４，５の主接触子４ｂ，５ｂ間に滞留するのを防止することができ、この部分の温度が上昇して主接触子４ｂ，５ｂ間に絶縁破壊が生じるのを防止することができる。
【００７１】
また、エアーカーテン３３は、ホットガスが各電極４，５間の開離間隙部１０からそのまま拡散して直ちに導体２１の周囲に到達することも防止するので、遮断開始後の早い段階で導体２１の周囲が高温になるのを防止することができる。このため、絶縁破壊が生じやすい導体２１周囲の絶縁性の悪化を防止することができ、特に、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、エアーカーテン３３の流れはアーク２０を冷却するＣＯ２ガス２の流れと同じ方向であり、ホットガスの停滞を防止してアーク２０の冷却性能を向上させることができる。
【００７２】
次に、本発明のガス絶縁開閉装置の第５の実施形態について説明する。このガス絶縁開閉装置は、接地部材に比べて電位の高いアルミニウム製部材の表面にタフラム処理を施したものである。このガス絶縁開閉装置のガス絶縁母線を図７に示す。接地部材は、例えば接地シース３４である。ただし、接地部材は図７の接地シース３４に限るものではなく、例えば第１〜第４の実施形態の接地タンク３や、その他、ガス絶縁開閉装置を構成する機器類の接地部材等でも良い。また、アルミニウム製部材は、例えばガス絶縁された母線の導体４３である。ただし、アルミニウム製部材は母線の導体４３に限るものではなく、例えば第１〜第４の実施形態の導体２１や図４のシールド２２、その他、ガス絶縁開閉装置を構成する機器類のアルミニウム製部材等でも良い。
【００７３】
母線の導体４３はＣＯ２ガス２が充填されている接地シース３４内に収容されている。導体４３の表面はタフラム処理（アルバックテクノ株式会社の登録商標）が施されたコーティング層３５となっている。タフラム処理は、アルミニウムおよびアルミニウム合金に対して硬質アルマイトをベースとし、この硬質アルマイトにフッ素樹脂を含浸させたものであり、非常に滑らかでしかも硬い表面を持ち、母剤と一体化した高機能複合化膜を得ることができる表面処理技術である。このため、導体４３の表面が緻密化し、導体４３表面の電界を緩和すると共に、部分放電や電子放出を抑制することができる。このため、導体４３の耐絶縁性能を向上させることができる。また、タフラム処理は導体４３の表面を厚い皮膜で覆うものではないので、コーティング層３５が薄くなり、放熱性能の悪化を抑制することができる。例えば、導体４３の表面に例えば数十μｍの厚みのタフラム処理を施すことにより、電極４，５間の開離間隙部１０の絶縁耐力を例えば２０％程度向上させることができる。
【００７４】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、（１）図１の実施形態に関する２段吹きつけを行う機構、（２）接地タンク３内の導体２１の周囲をシールド２２で囲み、シールド２２の内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペース２３を確保する構成、（３）絶縁ノズル１１の先端に、可動側電極５が最も固定側電極４から離れても固定側電極４のアーク接触子４ａの先端部を囲む延長部３１を設けた構成、（４）接地タンク３に固定されて導２１体を支持する中空絶縁支持筒２４の内部にアーク冷却後のＣＯ２ガスが通り抜ける流路２５を設けた構成、（５）絶縁ノズル１１の周りにパッファ室７からＣＯ２ガスを吹きつけて絶縁ノズル１１を囲む流れを発生させる補助吹きつけ口３２を設けた構成、（６）接地部材（例えば接地シース３４）に比べて電位の高いアルミニウム製部材（母線の導体４３）の表面にタフラム処理を施した構成、のうちいずれか一つを単独で行っても良く、二つ以上を組み合わせて行っても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１ パッファ形ガス遮断器
２ ＣＯ２ガス
３ 接地タンク
４ 固定側電極
５ 可動側電極
６ パッファシリンダ
７ パッファ室
７ａ 第１のパッファ室
７ｂ 第２のパッファ室
８ 固定ピストン
９ 吹き出し口
１０ 開離間隙部
１１ 絶縁ノズル
１２ 仕切壁
１３ 第１の連通口
１４ 第２の連通口
２１ 導体
２２ シールド
２３ 遮断時に生じるホットガスを閉じ込めるに必要なスペース
２４ 中空絶縁支持筒
２５ 流路
３１ 延長部
３２ 補助吹きつけ口
３４ 母線部シース
３５ タフラム処理によるコーティング（被膜）
４３ 母線部導体
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力用ガス絶縁開閉装置に関する。更に詳述すると、本発明は、特にＣＯ２ガスを用いたガス遮断器の遮断性能向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガス絶縁開閉装置では、ＳＦ６ガスの優れた遮断性能、絶縁性能を活用した開閉装置が基幹系統用として使用されてきた。しかし、ＳＦ６ガスは絶縁性能及び消弧性能に極めて優れているが、ＣＯ２ガスの２３，９００倍という高い地球温暖化係数を有する温暖化ガスであり、大気寿命（大気中濃度が初期の１／ｅ倍（約37％）にまで減少するのに要する時間）は３，２００年と極めて長いことから、一旦大気中に排出されると将来にわたってその影響が累積的に及ぶのでその代替技術が望まれる。
【０００３】
代替ガスの候補の一つとしては、ＣＯ２ガスが最も有力なものとして現在考えられている。しかしながら、ＣＯ２ガスはＳＦ６ガスに比べると絶縁性能及び消弧性能が劣るため、従来のガス絶縁開閉装置の構造をそのままにして絶縁ガスの置換だけで済ませることはできない。ＣＯ２ガスを用いたガス遮断器ひいてはガス絶縁開閉装置の実用化にはＣＯ２ガスの特徴にあわせた構造や導体表面処理などにより遮断性能、絶縁性能の向上が必要である。
【０００４】
そこで、遮断動作初期にアークエネルギーを積極的に利用してパッファ吹き付け圧力を高める消弧方式を採用したものが提案されている（特許文献１，非特許文献１）。このＣＯ２ガス遮断器は、パッファシリンダとパッファピストンとで仕切られた空間（パッファ室）にポリマー材料からなるアブレーション素子を配置すると共にアークの熱エネルギーを内壁の穴からパッファ室内に取り込む構造とし、電流遮断時にアーク部において発生した熱エネルギーの一部をパッファシリンダ内に取り込んで貯留されるＣＯ２ガスを加熱すると共にポリマー材料のアブレーションを発生させ、パッファ内の圧力を急激に上昇させてパッファ吹き付け圧力を上昇させるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−６３４３３号
【非特許文献１】ＩＥＥＪ Trans.PE,Vol.124,No.3,2004（電気学会論文Ｂ，124巻３号，2004年）P.476-483「環境低負荷型72ｋＶ級ＣＯ２ガス遮断器モデルの開発」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、遮断動作初期にアークエネルギーを積極的に利用してパッファ吹き付け圧力を急激に高めても、遮断初期、特に遮断開始直後（特に、遮断ストロークの１／３程度まで）はパッファシリンダからの吹きつけが弱く、ＳＦ６ガスに較べて比熱が小さく冷却能力に劣るＣＯ２ガスではアークを消弧できるまで冷却することが難しく、確実な遮断が難しい問題を有している。また、冷却ができたとしても、電極間の開離距離が小さく、ＳＦ６ガスに比べて耐電圧の低いＣＯ２ガスでは電極間に加わる過渡的な過電圧に耐えることは困難である。なお、パッファシリンダからの吹きつけを強化することと開離距離を確保することも考えられるが、操作力の大幅な増強と可動部の高速動作などが必要で遮断器の大型化、高コスト化につながる。また、アークの消弧は圧力で吹き消えるものではなく、冷却によって行われるものであることから、一度にＣＯ２を大量に流しても無駄となるばかりであり、遮断を効果的に実行するには一定時間ＣＯ２を吹きつけ続けることが必要である。特に、消弧し易いストロークの後半に大量に流すことが好ましいのであるが、遮断動作初期に全くＣＯ２ガスを流さないことも、電極周辺の絶縁物を焼損・損傷させる問題がある。
【０００７】
また、比熱の小さなＣＯ２は容易に温められ膨張する。このため、遮断時のアーク放電で生成されたホットガスは高温で大量となることから、冷却されずに温かいまま電極や電極と同電位のシールド周辺に四散して周辺に満たされると、大地電位のケースとの間の絶縁性を悪化させ、遮断性能を低下させる問題を有する。
【０００８】
さらに、ＳＦ６に較べてＣＯ２ガスは絶縁性能が劣ることから、従来のガス開閉器では問題とならなかった開閉装置の構造や微小突起などによる電界の集中、部分放電の発生などによって絶縁破壊が起こる問題を有している。これまで提案されているＣＯ２ガスを用いた開閉装置においては、絶縁ガスそのものの絶縁性能の低下の対策として導体表面の処理による絶縁特性の向上が配慮されておらず、放熱特性がよく通電性能面からも良好な表面処理技術の開発が求められている。
【０００９】
本発明は、絶縁ガスをＳＦ６からＣＯ２に代えた場合にも絶縁性能を確保することができるガス絶縁開閉装置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】
【００１０】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、接地タンク内の導体の周囲をシールドで囲み、シールドの内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペースを確保するものである。
【００１１】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによってパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガスは吹き出し口から両電極間の開離間隙部に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて両電極間の開離間隙部へと流れ、アークを冷却して消弧する。アークの冷却によって生じたホットガスは膨張して拡散するが、シールドの内側のスペースに一時的にとどめられ、シールドの外側にはすぐには拡散しない。
【００１２】
さらに、請求項２記載のガス絶縁開閉装置は、接地部材に比べて電位の高いアルミニウム製部材の表面にタフラム処理を施したものである。
【００１３】
したがって、アルミニウム製部材の表面が凹凸のない平滑面となる。ここで、接地部材、例えば接地タンクや接地シース等に比べて電位の高いアルミニウム製部材は、例えばガス絶縁された母線の導体やシールド、ガス遮断器の導体やシールド等である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載のガス絶縁開閉装置では、接地タンク内の導体の周囲を導体と電気的に接続されているシールドで囲み、シールドの内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペースを確保しているので、アークの冷却によって発生したホットガスをシールドの内側のスペースに一時的にとどめておくことができる。このため、高温のホットガスが接地タンクとシールド間（シールドの周囲）にただちに到達するのを防止することができ、遮断直後に接地タンクとシールド間のガスが高温になるのを防止することができる。絶縁ガスは高温になると抵抗率と耐電圧が低下するため、このようなホットガスが常温ガス中に混入すると著しく耐電圧が低下する。シールドの周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールドにかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、シールドの内側のスペースにホットガスを一時的にとどめておくことでホットガスがただちにシールドの周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールドの周囲が高温になるのを防止することができ、特に遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスがシールドの周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールドの周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールドの周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからもシールドと接地タンクとの間の絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００１５】
さらに、請求項２記載のガス絶縁開閉装置では、接地部材に比べて電位の高いアルミニウム製部材の表面にタフラム処理を施しているので、アルミニウム製部材の表面を凹凸のない平滑面にすることができる。表面に凹凸があると凸部から電子が放出されやすく耐絶縁性能が悪化する。本発明では、アルミニウム製部材の表面を凹凸のない平滑面にすることができるので、耐絶縁性能を向上させることができる。また、タフラム処理はアルミニウム製部材の表面を厚い皮膜で覆うものではないので、放熱性能を悪化させることもない。
【００１６】
なお、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、パッファ室は第１のパッファ室と第２のパッファ室との少なくとも２室に直列に区画され、第１のパッファ室と第２のパッファ室との間の仕切壁に、常時開口している第１の連通口と、固定側電極と可動側電極との開離が進んだときに開口する第２の連通口とが設けられ、第２のパッファ室から第１パッファ室に噴出されたＣＯ２ガスを絶縁ノズルの内方に吹き出し口から噴出させるものとすることができる。
【００１７】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによって第２のパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。
【００１８】
第１のパッファ室と第２のパッファ室との間の仕切壁には２つの連通口が設けられているが、固定側電極と可動側電極との開離が開始された直後（遮断開始直後）は第２の連通口は閉じており、第２のパッファ室内の圧縮されたＣＯ２ガスは第１の連通口から第１のパッファ室へと流れ込み、吹き出し口から吹きつけられて電極周辺の絶縁物を冷却する。
【００１９】
可動側電極及びパッファシリンダがさらに移動して固定側電極と可動側電極との開離が進むと、第２の連通口が開口し、第１の連通口に加えて第２の連通口からもＣＯ２ガスが第１のパッファ室に流れ込む。このため、第２のパッファ室から第１のパッファ室へと流れ込むＣＯ２ガスの量が増加し、多量のＣＯ２ガスが吹き出し口から吹きつけられる。吹きつけられた多量のＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部へと流れ、長く成長したアークを冷却して消弧する。
【００２０】
このガス絶縁開閉装置では、パッファ室は第１のパッファ室と第２のパッファ室との少なくとも２室に直列に区画され、第１のパッファ室と第２のパッファ室との間の仕切壁に、常時開口している第１の連通口と、固定側電極と可動側電極との開離が進んだときに開口する第２の連通口とが設けられ、第２のパッファ室から第１パッファ室に噴出されたＣＯ２ガスを絶縁ノズルの内方に吹き出し口から噴出させるので、吹き出し口から吹きつけるＣＯ２ガスの量を、消弧し難い遮断初期には少なく、アーク生成からある程度時間が経過してアークが消弧し易くなった後には多くすることができる。即ち、吹き出し口からＣＯ２ガスを２段階吹きつけすることができる。このため、パッファシリンダ内のＣＯ２ガスを効率良く使用することができ、電極間に発生したアークをより確実に消弧することができる。この結果、ＳＦ６ガスに比べて比熱が小さく冷却能力に劣るＣＯ２ガスを絶縁ガスとして使用しても遮断の信頼性を向上させることができる。また、遮断初期にもアークを電極軸上に安定に維持するのに必要で、かつ電極周辺の絶縁物を冷却可能な程度の量のＣＯ２ガスを噴出させているので、遮断後期のアーク冷却に効率的にでき、かつ電極周辺の絶縁物の焼損・損傷を防止することができる。同時に、遮断初期にはＣＯ２ガスの吹きつけ量を必要最低限に抑えているので、遮断初期のホットガスの生成を抑えて遮断開始後の早い段階で導体の周辺が高温になるのを防止して対地過渡回復電圧に対する絶縁性をより確実に確保することができる。
【００２１】
また、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、絶縁ノズルの先端に、可動側電極が最も固定側電極から離れても固定側電極のアーク接触子の先端部を囲む延長部を設けたものとすることができる。
【００２２】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによってパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガスは吹き出し口から両電極間の開離間隙部に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて両電極間の開離間隙部へと流れ、アークを冷却して消弧する。絶縁ノズルの先端には延長部が設けられているので、ＣＯ２ガスや発生したホットガスは延長部の内側を通って長時間にわたりアークに沿って流れる。
【００２３】
このガス絶縁開閉装置では、絶縁ノズルの先端に、可動側電極が最も固定側電極から離れても固定側電極のアーク接触子の先端部を囲む延長部を設けているので、ＣＯ２ガスは延長部の内側を通り長い時間アークに沿って流れる。このため、遮断工程中の両電極間の開離間隙部の圧力を上昇させることができ、アークの消弧性能を向上させることができる。また、アークの冷却によって発生したホットガスが両電極間の開離間隙部からそのまま拡散するのを防止することができる。このため、高温のホットガスが電極間の周囲にただちに到達するのを防止することができ、遮断直後に電極間の周囲が高温になるのを防止することができる。絶縁ガスは高温になると抵抗率と耐電圧が低下するため、このようなホットガスが常温ガス中に混入すると著しく耐電圧が低下する。電極間の周囲が高温になるのを防止することで絶縁破壊の発生を抑えることができる。特に、遮断開始直後はシールドにかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、絶縁ノズルの先端に延長部を設けることで高温のホットガスがただちにシールドの周囲（シールドと接地タンクの間）に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールドの周囲が高温になるのを防止することができるので、特に、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスがシールドの周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールドの周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールドの周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからもシールドと接地タンクとの間の絶縁破壊の発生をより確実に抑えることができる。
【００２４】
また、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、接地タンクに固定されて導体を支持する中空絶縁支持筒の内部にアーク冷却後のＣＯ２ガスが通り抜ける流路を設けたものとすることができる。
【００２５】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによってパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガスは吹き出し口から両電極間の開離間隙部に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて両電極間の開離間隙部へと流れ、アークを冷却して消弧する。アークの周囲を流れるＣＯ２ガスの進行方向前方には導体を支持する中空絶縁支持筒が設置されている。中空絶縁支持筒内には流路が形成されているので、アークを冷却して高温になったＣＯ２ガス（ホットガス）の一部は中空絶縁支持筒内の流路に流入し、導体から離れた位置に導かれる。
【００２６】
このガス絶縁開閉装置では、接地タンクに固定されて導体を支持する中空絶縁支持筒の内部にアーク冷却後のＣＯ２ガスが通り抜ける流路を設けているので、アークの冷却によって発生したホットガスを中空絶縁支持筒内に導くことができ、高温のホットガスが直ちにシールドと接地タンク間に到達するのを防止することができる。このため、遮断直後に接地タンクとシールド間のガスが高温になるのを防止することができる。絶縁ガスは高温になると抵抗率と耐電圧が低下するため、このようなホットガスが常温ガス中に混入すると著しく耐電圧が低下する。シールドの周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールドにかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、中空絶縁支持筒の内部を流路としてホットガスの流入を可能にすることで、ホットガスをシールドから離れた位置に導くことができ、これによってホットガスがただちにシールドの周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールドの周囲が高温になるのを防止することができ、特に、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスがシールドの周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールドの周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールドの周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからもシールドと接地タンクとの間の絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００２７】
また、ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、可動側電極を包囲しパッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを固定側電極と可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、絶縁ノズルの周りにパッファ室からＣＯ２ガスを吹きつけて絶縁ノズルを囲む流れを発生させる補助吹きつけ口を設けたものとすることができる。
【００２８】
したがって、パッファ形ガス遮断器において、正常時には固定側電極と可動側電極とが接触し、これらの電極及び導体と接地タンクとの間はＣＯ２ガスによって絶縁されている。遮断指令により可動側電極が移動して固定側電極から離れると、両電極間にはアークが発生する。このアークは可動側電極が固定側電極から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極の移動に連動してパッファシリンダも移動し、固定ピストンによってパッファ室内のＣＯ２ガスが圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガスは吹き出し口と補助吹きつけ口から吹きつけられる。吹き出し口から吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルに導かれて両電極間の開離間隙部へと流れ、アークを冷却し消弧する。また、補助吹きつけ口から吹きつけられたＣＯ２ガスは絶縁ノズルの周囲を囲むエアーカーテンを形成する。
【００２９】
このガス絶縁開閉装置では、絶縁ノズルの周りにパッファ室からＣＯ２ガスを吹きつけて絶縁ノズルを囲む流れを発生させる補助吹きつけ口を設けているので、絶縁ノズルの周囲にエアーカーテンを形成することができる。このため、アークの冷却によって発生したホットガスが絶縁ノズルの周囲に滞留するのを防止することができ、この部分の温度が上昇して固定側電極と可動側電極の主接触子間に絶縁破壊が生じるのを防止することができる。また、エアーカーテンは、ホットガスが両電極間の開離間隙部からそのまま拡散して直ちにシールドの周囲に到達することも防止するので、遮断直後に接地タンクとシールド間のガスが高温になるのを防止することができる。絶縁ガスは高温になると抵抗率と耐電圧が低下するため、このようなホットガスが常温ガス中に混入すると著しく耐電圧が低下する。シールドの周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールドにかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、絶縁ノズルの周囲にエアーカーテンを設けることでホットガスがただちにシールドの周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールドの周囲が高温になるのを防止し、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明のガス絶縁開閉装置の第１の実施形態を示し、そのパッファ形ガス遮断器の要部を示す断面図である。
【図２】本発明のガス絶縁開閉装置の第１の実施形態を一部切り欠いて示す概略構成図である。
【図３】図１のパッファ形ガス遮断器のガス噴出特性を示す図である。
【図４】本発明のガス絶縁開閉装置の第２の実施形態を示し、そのパッファ形ガス遮断器の断面図である。
【図５】本発明のガス絶縁開閉装置の第３の実施形態を示し、そのパッファ形ガス遮断器の腰部を示す断面図である。
【図６】本発明のガス絶縁開閉装置の第４の実施形態を示し、そのパッファ形ガス遮断器の腰部を示す断面図である。
【図７】本発明のガス絶縁開閉装置の第５の実施形態を示し、そのガス絶縁母線の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３２】
図１及び図２に本発明のガス絶縁開閉装置の第１の実施形態を示す。ガス絶縁開閉装置は、例えばガス遮断器１、母線断路器３６、線路側遮断器３７、線路側接地装置３８、接地装置３９、計器用変圧器４０、ケーブル接続器４１、変流器４２、母線４３を含んでいる。なお、図１では図２のガス遮断器１を横にして示している。また、図１の上側半部は遮断前の様子を、下側半部は遮断開始直後の様子をそれぞれ示している。
【００３３】
ガス絶縁開閉装置は、ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に、固定側電極４と、これと接離可能な可動側電極５と、この可動側電極５に連動するパッファシリンダ６と、パッファシリンダ６との間にパッファ室７を形成する固定ピストン８と、可動側電極５を包囲しパッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられた吹き出し口９から噴出されたＣＯ２ガス２を固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０に導く絶縁ノズル１１とを備えるパッファ形ガス遮断器１を含むものであって、パッファ室７は第１のパッファ室７ａと第２のパッファ室７ｂとの少なくとも２室に直列に区画され、第１のパッファ室７ａと第２のパッファ室７ｂとの間の仕切壁１２に、常時開口している第１の連通口１３と、固定側電極４と可動側電極５との開離が進んだときに開口する第２の連通口１４とが設けられ、第２のパッファ室７ｂから第１のパッファ室７ａに噴出されたＣＯ２ガス２を絶縁ノズル１１の内方に吹き出し口９から噴出させるものである。
【００３４】
第１のパッファ室７ａは、第１の連通口１３及び第２の連通口１４から流れ込んだＣＯ２ガス２を吹き出し口９に案内するものであり、それ程広くはない。これに対し、第２のパッファ室７ｂはある程度広く、消弧を行うのに十分な量のＣＯ２ガス２を貯えておくことができる。第１の連通口１３は小径に、第２の連通口１４は大径にそれぞれ形成されている。例えば、第１の連通口１３の口径は第２の連通口１４の開口面積が１／５以下になっている。
【００３５】
第２の連通口１４には開口機構１５が設けられている。開口機構１５は、例えば第２の連通口１４を第１のパッファ室７ａ側から塞ぐ弁体１６と、第２のパッファ室７ｂ側から弁体１６に接続されたシャフト１７と、シャフト１７の後端に設けられたばね座１８と、ばね座１８と仕切壁１２との間に縮められた状態で設けられたスプリング１９より構成されている。パッファシリンダ６の移動によって仕切壁１２が固定ピストン８に近づくと、固定ピストン８によってシャフト１７が第１のパッファ室７ａ側へと押し込まれる。これにより、第２の連通口１４を塞いでいた弁体１６が仕切壁１２から離れるので第２の連通口１４が開口する。例えば、遮断時にパッファシリンダ６が移動する全行程の約１／３の移動によって第２の連通口１４が開口する。
【００３６】
正常時には、図１の上側半部に示すように、固定側電極４と可動側電極５とが接触しており、これらの電極４，５やパッファシリンダ６を例えば高圧電流が流れている。接地タンク３内にはＣＯ２ガス２が充填されており、各電極４，５やパッファシリンダ６と接地タンク３との間が絶縁されている。
【００３７】
遮断指令により可動側電極５が移動して固定側電極４から離れると、図１の下側半部に示すように、各電極４，５間にはアーク２０が発生する。このアーク２０は固定側電極４から可動側電極５が離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極５の移動に連動してパッファシリンダ６も移動し、固定ピストン８によって第２のパッファ室７ｂ内のＣＯ２ガス２が圧縮される。この状態では、第２の連通口１４は開口機構１５によって塞がれているので、第２のパッファ室７ｂ内の圧縮されたＣＯ２ガス２は第１の連通口１３から第１のパッファ室７ａへと流れ込み、さらに吹き出し口９から吹きつけられて電極４，５等を冷却する。第１の連通口１３は比較的小径であり、第２のパッファ室７ｂから第１のパッファ室７ａに流れ込み、吹き出し口９から吹きつけられるＣＯ２ガス２の流量は比較的少ない。
【００３８】
可動側電極５及びパッファシリンダ６がさらに移動して固定側電極４と可動側電極５との開離が進むと、開口機構１５のシャフト１７の後端が固定ピストン８に当たって押し込まれ第２の連通口１４が開口する。このため、第２のパッファ室７ｂから第１のパッファ室７ａへと流れ込むＣＯ２ガス２の量が増加し、多量のＣＯ２ガス２が吹き出し口９から吹きつけられる。吹きつけられた多量のＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１に導かれて固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０へと流れ、長く成長したアーク２０を冷却して消弧する。
【００３９】
図３に、吹き出し口９から吹きつけられるＣＯ２ガス２の流量の時間的変化の一例を示す。遮断開始によって可動側電極５及びパッファシリンダ６が移動すると、第２のパッファ室７ｂ内のＣＯ２ガス２が圧縮されて第１の連通口１３から第１のパッファ室７ａに流れ込み吹き出し口９から吹きつけられるが、この段階（第１段階）では吹きつけ量は僅かである。第１段階の吹きつけは、例えば１０〜１５ｍｓの間継続される。
【００４０】
そして、第２の連通口１４が開口すると、第２のパッファ室７ｂ内のＣＯ２ガス２が２つの連通口１３，１４から第１のパッファ室７ａに流れ込むので、吹きつけ量は増加する。第２の連通口１４は第１の連通口１３に比べて流路面積が大きいので、この段階（第２段階）の吹きつけ量は大きく増加する。第１段階の吹きつけ量に比べて第２段階の吹きつけ量は例えば５倍以上である。
【００４１】
遮断時に生成されるアーク２０は、遮断初期にはパッファ吹きつけ圧力と開離距離が不足しＣＯ２ガス２を多量に吹き付けても消弧し難い。一方、生成からある程度時間が経過すると、例えば１０〜１５ｍｓ経過すると、アーク２０は消弧し易くなる。図３に示すように、多量のＣＯ２ガス２を吹き付けても消弧が困難な遮断初期には第１段階の吹きつけを行ってＣＯ２ガス２を節約し、消弧が可能になってからＣＯ２ガス２の吹きつけ量を増やした第２段階の吹きつけを行うことで、ＣＯ２ガス２の吹きつけ時間を長くすることができる。例えば４０ｍｓ以上の時間、高い圧力の吹きつけを維持することができる。このため、アーク２０をより確実に消弧することができて、信頼性を向上させることができる。しかも、アーク２０の消弧が困難な遮断初期にもＣＯ２ガス２を噴出させているので、電極４，５等を冷却することができ、アーク２０の熱による焼損・損傷を防止することができる。即ち、２段階吹きつけを行うことで、パッファ室７内のＣＯ２ガス２を効率良く使用することができる。
【００４２】
また、アーク２０の消弧が困難な遮断初期にはＣＯ２ガス２の吹きつけ量を減らしているので、その分だけホットガスの発生を抑えることができる。例えば、消弧までに発生するホットガス量の１／３近くを低減可能である。しかも遮断初期におけるホットガスの発生を抑えるので、遮断開始後の早い段階で導体の周囲が高温になるのを防止することができ、対地過渡回復電圧との関係でより絶縁破壊が生じやすくなる遮断直後の絶縁耐力の低下防止に大変効果的である。
【００４３】
なお、上述の説明では、パッファ室７として２つのパッファ室７ａ，７ｂを有し、これらの仕切壁１２に常時開口している第１の連通口１３と、固定側電極４と可動側電極５との開離が進んだときに開口する第２の連通口１４とを設けることで、ＣＯ２ガス２の２段階吹きつけを行っていたが、２段階吹きつけを行うことができる構造であれば、上述の構造に限るものではない。例えば、パッファ室７を１室とすると共にパッファ室７内のＣＯ２ガス２を吹きつける吹き出し口９を２種類設け、片方の吹き出し口９を常時開口とし、もう片方の吹き出し口９の開口を時間制御することで２段吹きつけを行うようにしても良く、その他の構造でも良い。
【００４４】
また、上述の説明では、開口機構１５を弁体１６、シャフト１７、ばね座１８、スプリング１９より構成していたが、固定側電極４と可動側電極５との開離が進んだときに第２の連通口１４を開口させることができるものであれば、この構成に限るものではない。
【００４５】
次に、本発明のガス絶縁開閉装置の第２の実施形態について説明する。本実施形態のガス絶縁開閉装置は第１の実施形態のガス絶縁開閉装置に対しパッファ形ガス遮断器が異なっている。本実施形態のガス絶縁開閉装置を図２及び図４に示す。なお、図４では図２のガス遮断器１を横にして示している。また、図４の上側半部は遮断前の様子を、下側半部は遮断後の様子をそれぞれ示している。
【００４６】
ガス絶縁開閉装置は、ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に、固定側電極４と、これと接離可能な可動側電極５と、この可動側電極５に連動するパッファシリンダ６と、パッファシリンダ６との間にパッファ室７を形成する固定ピストン８と、可動側電極５を包囲しパッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられた吹き出し口９から噴出されたＣＯ２ガス２を固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０に導く絶縁ノズル１１とを備えるパッファ形ガス遮断器１を含むものであって、接地タンク３内の導体２１の周囲をシールド２２で囲み、シールド２２の内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペース２３を確保するものである。
【００４７】
正常時には、図４の上側半部に示すように、固定側電極４と可動側電極５とが接触しており、これらの電極４，５やパッファシリンダ６を例えば高圧電流が流れている。接地タンク３内にはＣＯ２ガス２が充填されており、各電極４，５やパッファシリンダ６と接地タンク３との間が絶縁されている。
【００４８】
遮断指令により可動側電極５が移動して固定側電極４から離れると、図４の下側半部に示すように、各電極４，５のアーク接触子４ａ，５ａ間にはアーク２０が発生する。このアーク２０は可動側電極５が固定側電極４から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極５の移動に連動してパッファシリンダ６も移動し、固定ピストン８によってパッファ室７内のＣＯ２ガス２が圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガス２は吹き出し口９から各電極４，５間の開離間隙部１０に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１に導かれて各電極４，５間の開離間隙部１０へと流れ、アーク２０を冷却して消弧する。
【００４９】
アーク２０の冷却によって発生したホットガスはシールド２２の内側のスペース（一時貯留スペース）２３に一時的にとどまり、すぐには拡散しない。このため、高温のホットガスが直ちに導体２１の周囲に到達するのを防止することができ、遮断開始後の早い段階で導体２１の周囲が高温になるのを防止することができる。
【００５０】
シールド２２は接地タンク３との電位差が最も大きく絶縁破壊が生じやすい部位である。絶縁性は温度上昇によって悪化するので、シールド２２の周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールド２２にかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、シールド２２の内側の一時貯留スペース２３にホットガスを一時的にとどめておくことでホットガスがただちにシールド２２の周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールド２２の周囲が高温になるのを防止することができ、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスの拡散がシールド２２によって邪魔される分だけホットガスがシールド２２の周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールド２２の周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールド２２の周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからも絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００５１】
シールド２２内の空きスペース２３の容積は、例えば遮断時に生成されるホットガスの量との関係で決定される。即ち、遮断開始直後の導体２１の過渡回復電圧が十分に減衰するまでの間ホットガスをシールド２２内に保持できるだけの容積を少なくともシールド２２内に確保する。
【００５２】
また、本実施形態のガス絶縁開閉装置は、接地タンク３に固定されて導体２１を支持する中空絶縁支持筒２４の内部にアーク２０冷却後のＣＯ２ガス２が通り抜ける流路２５を設けている。中空絶縁支持筒２４は円筒形状を成しており、アーク２０の周囲を流れるＣＯ２ガス２の進行方向前方に配置されている。中空絶縁支持筒２４の一端は取付金具２６よって接地タンク３の側板３ａに固定されている。また、中空絶縁支持筒２４の他端には導体２１が取り付けられている。取付金具２６には中空絶縁支持筒２４の内部空間を外部空間に連通させるスリット２７が設けられている。このため、中空絶縁支持筒２４の内部空間を気体が通り抜けることが可能になり、流路２５が形成される。
【００５３】
本実施形態では、中空絶縁支持筒２４のガス吹付け口２４ａに熱交換器を兼ねた流量制御部２９を設けている。流量制御部２９によってホットガスの流れが中空絶縁支持筒２４の中心部を主に流れる。流量制御部２９は例えばスワラーであり、ホットガスの流れを旋回流にして中空絶縁支持筒２４の中心部を主に流れるようにしている。また、中空絶縁支持筒２４の内部壁面には複数のひだ３０が設けられており、沿面距離が長くなっている。
【００５４】
従来、中空絶縁支持筒２４の内部空間の奥側は塞がれており、気体が通り抜けることができる構造ではなかったので、遮断によって生成されたホットガスは中空絶縁支持筒２４内に侵入することはなかった。即ち、中空絶縁支持筒２４内は利用されていない空きスペースとなっていた。
【００５５】
本発明では、スリット２７を設けることで中空絶縁支持筒２４内を通り抜けることができる流路２５にし、ホットガスの侵入を可能にしている。流路２５に侵入したホットガスはここを通ってスリット２７から中空絶縁支持筒２４の外に流出する。ホットガスの流出位置は導体２１から十分に離れた位置である。このため、高温のホットガスが直ちに導体２１の周囲に到達するのを防止することができ、遮断開始後の早い段階で導体２１の周囲が高温になるのを防止することができる。このため、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる点は、上述の場合と同様である。
【００５６】
また、中空絶縁支持筒２４の内部にホットガスが侵入することになるので、中空絶縁支持筒２４内の空間が上述の一時貯留スペース２３の容積拡大に寄与することにもなる。即ち、シールド２２の内側の空間に加えて中空絶縁支持筒２４内の空間もホットガスを一時的にとどめておくスペースになり、その分だけシールド２２の内側の空間を狭くすることができる。このため、接地タンク３を小型化することができ、パッファ形ガス遮断器１やガス絶縁開閉装置を小型化することができる。
【００５７】
また、ホットガスがシールド２２の周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールド２２の周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。特に、本実施形態では流量制御部２９が熱交換器を兼ねると共に、中空絶縁支持筒２４の内部壁面には複数のひだ３０が設けられているので、ホットガスの温度を良好に下げることができる。このため、シールド２２の周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからもシールド２２と接地タンク３との間の絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００５８】
なお、上述の説明では、中空絶縁支持筒２４のガス吹付け口２４ａに流量制御部２９を設けていたが、流量制御部２９を省略しても良い。また、中空絶縁支持筒２４の内部壁面に複数のひだ３０が設けていたが、ひだ３０を省略しても良い。さらに、取付金具２６にスリット２７を設ける代わりに、中空絶縁支持筒２４に小孔を設けることで中空絶縁支持筒２４の内部をアーク２０冷却後のＣＯ２ガス２が通り抜ける流路２５としても良い。
【００５９】
また、上述のガス絶縁開閉装置では、シールド２２の内側に一時貯留スペース２３を確保することと、中空絶縁支持筒２４内に流路２５を設けることの両方を実施していたが、いずれか一方のみを実施しても良い。
【００６０】
次に、本発明のガス絶縁開閉装置の第３の実施形態について説明する。本実施形態のガス絶縁開閉装置は第１の実施形態のガス絶縁開閉装置に対しパッファ形ガス遮断器が異なっている。本実施形態のガス絶縁開閉装置を図２及び図５に示す。なお、図５では図２のガス遮断器１を横にして示している。また、図５の上側半部は遮断前の様子を、下側半部は遮断後の様子をそれぞれ示している。
【００６１】
ガス絶縁開閉装置は、ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に、固定側電極４と、これと接離可能な可動側電極５と、この可動側電極５に連動するパッファシリンダ６と、パッファシリンダ６との間にパッファ室７を形成する固定ピストン８と、可動側電極５を包囲しパッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられた吹き出し口９から噴出されたＣＯ２ガス２を固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０に導く絶縁ノズル１１とを備えるパッファ形ガス遮断器１を含むものであって、絶縁ノズル１１の先端に、可動側電極５が最も固定側電極４から離れても固定側電極４のアーク接触子４ａの先端部を囲む延長部３１を設けたものである。
【００６２】
正常時には、図５の上側半部に示すように、固定側電極４と可動側電極５とが接触しており、これらの電極４，５やパッファシリンダ６を例えば高圧電流が流れている。接地タンク３内にはＣＯ２ガス２が充填されており、各電極４，５やパッファシリンダ６と接地タンク３との間が絶縁されている。
【００６３】
遮断指令により可動側電極５が移動して固定側電極４から離れると、図５の下側半部に示すように、各電極４，５のアーク接触子４ａ，５ａ間にはアーク２０が発生する。このアーク２０は可動側電極５が固定側電極４から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極５の移動に連動してパッファシリンダ６も移動し、固定ピストン８によってパッファ室７内のＣＯ２ガス２が圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガス２は吹き出し口９から各電極間の開離間隙部１０に向けて吹きつけられる。吹きつけられたＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１に導かれて各電極間の開離間隙部１０へと流れ、アーク２０を冷却して消弧する。
【００６４】
絶縁ノズル１１の先端には延長部３１が設けられているので、ＣＯ２ガス２は拡散せずにアーク２０の周囲をアーク２０の長さ方向に流れてそのまま固定側電極４の方へと通り抜ける。即ち、アーク２０の冷却によって加熱されたホットガスが拡散せずにアーク２０の周囲をその長さ方向に流れてそのまま固定側電極４の方へと通り抜ける。このため、アーク２０の冷却によって発生したホットガスが各電極４，５間の開離間隙部１０からそのまま拡散するのを防止することができ、高温のホットガスがシールド２２の周囲にただちに到達するのを防止して、遮断開始後の早い段階でシールド２２の周囲が高温になるのを防止することができる。シールド２２は接地タンク３との電位差が最も大きく絶縁破壊が生じやすい部位である。温度上昇によって絶縁破壊が生じやすくなるので、シールド２２の周囲が高温になるのを防止することで絶縁性の悪化を防止することができる。特に、遮断開始直後はシールド２２にかかる電圧が過渡的に上昇する（対地過渡回復電圧）ので、より絶縁破壊が生じやすくなるが、絶縁ノズル１１の先端に延長部３１を設けることで高温のホットガスがただちにシールド２２の周囲に到達するのを防止して遮断開始後の早い段階でシールド２２の周囲が高温になるのを防止することができ、特に、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、ホットガスがシールド２２の周囲に到達するまでの経路が長くなるので、その分だけシールド２２の周囲に到達した時のホットガスの温度を下げることができる。このため、シールド２２の周囲の温度上昇を抑えることができ、このことからも絶縁性の悪化を抑制することができる。
【００６５】
また、延長部３１によって絶縁ノズル１１から固定側電極４のアーク接触端子４ａの先端までを覆うことができるので、遮断工程中のＣＯ２ガス２の流れを長時間にわたってアーク１０に沿うものとし、延長部３１内の圧力を上昇させることができる。このため、アーク１０の消弧をより確実なものとし、遮断性能を向上させることができる。
【００６６】
次に、本発明のガス絶縁開閉装置の第４の実施形態について説明する。本実施形態のガス絶縁開閉装置は第１の実施形態のガス絶縁開閉装置に対しパッファ形ガス遮断器が異なっている。本実施形態のガス絶縁開閉装置を図２及び図６に示す。なお、図６では図２のガス遮断器１を横にして示している。また、図６の上側半部は遮断前の様子を、下側半部は遮断後の様子をそれぞれ示している。
【００６７】
ガス絶縁開閉装置は、ＣＯ２ガス２を充填した接地タンク３内に、固定側電極４と、これと接離可能な可動側電極５と、この可動側電極５に連動するパッファシリンダ６と、パッファシリンダ６との間にパッファ室７を形成する固定ピストン８と、可動側電極５を包囲しパッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられた吹き出し口９から噴出されたＣＯ２ガス２を固定側電極４と可動側電極５との間の開離間隙部１０に導く絶縁ノズル１１とを備えるパッファ形ガス遮断器１を含むものであって、絶縁ノズル１１の周りにパッファ室７からＣＯ２ガス２を吹きつけて絶縁ノズル１１を囲む流れを発生させる補助吹きつけ口３２を設けたものである。
【００６８】
補助吹きつけ口３２は、パッファシリンダ６の反固定ピストン８側に設けられており、吹き出し口９の外側に配置されている。補助吹きつけ口３２は絶縁ノズル１１を囲むように周方向に並んで複数設けられている。
【００６９】
正常時には、図６の上側半部に示すように、固定側電極４と可動側電極５とが接触しており、これらの電極４，５やパッファシリンダ６を例えば高圧電流が流れている。接地タンク３内にはＣＯ２ガス２が充填されており、各電極４，５やパッファシリンダ６と接地タンク３との間が絶縁されている。
【００７０】
遮断指令により可動側電極５が移動して固定側電極４から離れると、図６の下側半部に示すように、各電極４，５のアーク接触子４ａ，５ｂ間にはアーク２０が発生する。このアーク２０は可動側電極５が固定側電極４から離れるのに従って長く成長する。また、可動側電極５の移動に連動してパッファシリンダ６も移動し、固定ピストン８によってパッファ室７内のＣＯ２ガス２が圧縮される。圧縮されたＣＯ２ガス２は吹き出し口９と補助吹きつけ口３２から吹きつけられる。吹き出し口９から吹きつけられたＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１に導かれて各電極４，５間の開離間隙部１０へと流れ、アーク２０を冷却して消弧する。また、補助吹きつけ口３２から吹きつけられたＣＯ２ガス２は絶縁ノズル１１の周囲に囲むエアーカーテン３３を形成する。このため、高温のホットガスが各電極４，５の主接触子４ｂ，５ｂ間に滞留するのを防止することができ、この部分の温度が上昇して主接触子４ｂ，５ｂ間に絶縁破壊が生じるのを防止することができる。
【００７１】
また、エアーカーテン３３は、ホットガスが各電極４，５間の開離間隙部１０からそのまま拡散して直ちに導体２１の周囲に到達することも防止するので、遮断開始後の早い段階で導体２１の周囲が高温になるのを防止することができる。このため、絶縁破壊が生じやすい導体２１周囲の絶縁性の悪化を防止することができ、特に、遮断開始直後の対地過渡回復電圧に対する耐絶縁性能を向上させることができる。また、エアーカーテン３３の流れはアーク２０を冷却するＣＯ２ガス２の流れと同じ方向であり、ホットガスの停滞を防止してアーク２０の冷却性能を向上させることができる。
【００７２】
次に、本発明のガス絶縁開閉装置の第５の実施形態について説明する。このガス絶縁開閉装置は、接地部材に比べて電位の高いアルミニウム製部材の表面にタフラム処理を施したものである。このガス絶縁開閉装置のガス絶縁母線を図７に示す。接地部材は、例えば接地シース３４である。ただし、接地部材は図７の接地シース３４に限るものではなく、例えば第１〜第４の実施形態の接地タンク３や、その他、ガス絶縁開閉装置を構成する機器類の接地部材等でも良い。また、アルミニウム製部材は、例えばガス絶縁された母線の導体４３である。ただし、アルミニウム製部材は母線の導体４３に限るものではなく、例えば第１〜第４の実施形態の導体２１や図４のシールド２２、その他、ガス絶縁開閉装置を構成する機器類のアルミニウム製部材等でも良い。
【００７３】
母線の導体４３はＣＯ２ガス２が充填されている接地シース３４内に収容されている。導体４３の表面はタフラム処理（アルバックテクノ株式会社の登録商標）が施されたコーティング層３５となっている。タフラム処理は、アルミニウムおよびアルミニウム合金に対して硬質アルマイトをベースとし、この硬質アルマイトにフッ素樹脂を含浸させたものであり、非常に滑らかでしかも硬い表面を持ち、母剤と一体化した高機能複合化膜を得ることができる表面処理技術である。このため、導体４３の表面が緻密化し、導体４３表面の電界を緩和すると共に、部分放電や電子放出を抑制することができる。このため、導体４３の耐絶縁性能を向上させることができる。また、タフラム処理は導体４３の表面を厚い皮膜で覆うものではないので、コーティング層３５が薄くなり、放熱性能の悪化を抑制することができる。例えば、導体４３の表面に例えば数十μｍの厚みのタフラム処理を施すことにより、電極４，５間の開離間隙部１０の絶縁耐力を例えば２０％程度向上させることができる。
【００７４】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、（１）図１の実施形態に関する２段吹きつけを行う機構、（２）接地タンク３内の導体２１の周囲をシールド２２で囲み、シールド２２の内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペース２３を確保する構成、（３）絶縁ノズル１１の先端に、可動側電極５が最も固定側電極４から離れても固定側電極４のアーク接触子４ａの先端部を囲む延長部３１を設けた構成、（４）接地タンク３に固定されて導２１体を支持する中空絶縁支持筒２４の内部にアーク冷却後のＣＯ２ガスが通り抜ける流路２５を設けた構成、（５）絶縁ノズル１１の周りにパッファ室７からＣＯ２ガスを吹きつけて絶縁ノズル１１を囲む流れを発生させる補助吹きつけ口３２を設けた構成、（６）接地部材（例えば接地シース３４）に比べて電位の高いアルミニウム製部材（母線の導体４３）の表面にタフラム処理を施した構成、のうちいずれか一つを単独で行っても良く、二つ以上を組み合わせて行っても良い。
【符号の説明】
【００７５】
１ パッファ形ガス遮断器
２ ＣＯ２ガス
３ 接地タンク
４ 固定側電極
５ 可動側電極
６ パッファシリンダ
７ パッファ室
７ａ 第１のパッファ室
７ｂ 第２のパッファ室
８ 固定ピストン
９ 吹き出し口
１０ 開離間隙部
１１ 絶縁ノズル
１２ 仕切壁
１３ 第１の連通口
１４ 第２の連通口
２１ 導体
２２ シールド
２３ 遮断時に生じるホットガスを閉じ込めるに必要なスペース
２４ 中空絶縁支持筒
２５ 流路
３１ 延長部
３２ 補助吹きつけ口
３４ 母線部シース
３５ タフラム処理によるコーティング（被膜）
４３ 母線部導体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、前記パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、前記可動側電極を包囲し前記パッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを前記固定側電極と前記可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、前記接地タンク内の導体の周囲をシールドで囲み、前記シールドの内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペースを確保することを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
接地部材に比べて電位の高いアルミニウム製部材の表面にタフラム処理を施したことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁開閉装置。
【請求項１】
ＣＯ２ガスを充填した接地タンク内に、固定側電極と、これと接離可能な可動側電極と、この可動側電極に連動するパッファシリンダと、前記パッファシリンダとの間にパッファ室を形成する固定ピストンと、前記可動側電極を包囲し前記パッファシリンダの反固定ピストン側に設けられた吹き出し口から噴出されたＣＯ２ガスを前記固定側電極と前記可動側電極との間の開離間隙部に導く絶縁ノズルとを備えるパッファ形ガス遮断器を含むガス絶縁開閉装置において、前記接地タンク内の導体の周囲をシールドで囲み、前記シールドの内側に遮断時に生じるホットガスを一時的にとどめるスペースを確保することを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項２】
接地部材に比べて電位の高いアルミニウム製部材の表面にタフラム処理を施したことを特徴とする請求項１記載のガス絶縁開閉装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８２１３７（Ｐ２０１２−１８２１３７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８８１７０（Ｐ２０１２−８８１７０）
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【分割の表示】特願２００７−８１０４９（Ｐ２００７−８１０４９）の分割
【原出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００１７３８０９）一般財団法人電力中央研究所 (1,040)
【出願人】（０００２４１９５７）北海道電力株式会社 (78)
【出願人】（０００２２２０３７）東北電力株式会社 (228)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００２４２６４４）北陸電力株式会社 (112)
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月９日（２０１２．４．９）
【分割の表示】特願２００７−８１０４９（Ｐ２００７−８１０４９）の分割
【原出願日】平成１９年３月２７日（２００７．３．２７）
【出願人】（０００１７３８０９）一般財団法人電力中央研究所 (1,040)
【出願人】（０００２４１９５７）北海道電力株式会社 (78)
【出願人】（０００２２２０３７）東北電力株式会社 (228)
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００２４２６４４）北陸電力株式会社 (112)
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（０００１８０３６８）四国電力株式会社 (95)
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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