特許 7603905 電気機器及び遮断器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】電気機器及び遮断器

(51)【国際特許分類】

   H02B 13/055 20060101AFI20241213BHJP

   H02G 5/06 20060101ALI20241213BHJP

【ＦＩ】

H02B13/055 C

H02G5/06 371T

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024559949

(86)(22)【出願日】2024-06-26

(86)【国際出願番号】 JP2024023198

【審査請求日】2024-10-09

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】宮下 信

【審査官】荒木 崇志

(56)【参考文献】

【文献】特許第３４３３００４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】実開昭５６－１１３４１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実公昭６３－０４１７９０（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】特開２００３－２１９５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６０６７１５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開平０５－２６０６３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｂ １３／００ － １３／０８

Ｈ０２Ｇ ５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁ガスが封入されるタンクと、
前記タンクの内部に設置され、直流電圧が印加される高電圧導体と、
前記タンクの内部の導電性異物を除去する異物除去装置とを備え、
前記異物除去装置は、
外周部に湾曲面が設けられたリング状であり、前記高電圧導体に設置されるシールドリングと、
前記シールドリングの外周部に設置され、前記導電性異物が前記高電圧導体の周囲で浮遊するファイアフライ状態を維持できなくするファイアフライ抑制部とを備え、
前記ファイアフライ抑制部は、半導電性材料で形成されたリング状の部材であることを特徴とする電気機器。

【請求項2】

前記ファイアフライ抑制部は、前記湾曲面よりも凹んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機器。

【請求項3】

前記ファイアフライ抑制部と前記シールドリングとの間に第１の溝部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電気機器。

【請求項4】

前記ファイアフライ抑制部を複数備え、
複数の前記ファイアフライ抑制部は、間隔を空けて設置されており、
前記ファイアフライ抑制部同士の間に第２の溝部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電気機器。

【請求項5】

前記ファイアフライ状態を維持できなくなって落下した前記導電性異物を捕獲する異物捕獲用容器を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気機器。

【請求項6】

前記ファイアフライ抑制部は、前記高電圧導体に印加される直流電圧の逆の極性に帯電する性質を持ち、前記湾曲面よりも凹んで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気機器。

【請求項7】

絶縁ガスが封入される筒状のタンクと、
前記タンクの内部に設置された固定側接触子を有する固定側電極部と、前記タンクの内部に移動可能に設置された可動側接触子を有する可動側電極部とを有し、前記可動側接触子が前記固定側接触子に接触することによって閉極し、前記可動側接触子が前記固定側接触子から離れることによって開極する開閉部と、
前記タンクの内部で前記可動側電極部を支持する可動側フレームと、
前記タンクの内部で前記固定側電極部を支持する固定側フレームと、
前記タンクの内部の導電性異物を除去する異物除去装置とを備え、
前記可動側フレーム及び前記固定側フレームの各々は、直流電圧が印加される高電圧導体であり、
前記可動側電極部は、前記開閉部の遮断動作時に容積が減少し、前記開閉部の投入動作時に容量が増大するパッファ室と、前記開閉部の遮断動作時に前記パッファ室から押し出される前記絶縁ガスを前記固定側接触子に向けて噴射するノズルとを備え、
前記固定側電極部は、前記固定側接触子を前記タンクの径方向外側から覆う筒状の固定側シールドを備え、
前記異物除去装置は、
外周部に湾曲面が設けられたリング状であり、前記可動側フレームに設置される可動側シールドリングと、
外周部に湾曲面が設けられたリング状であり、前記固定側フレームに設置される固定側シールドリングと、
前記可動側シールドリングの外周部に設置され、前記導電性異物が前記高電圧導体の周囲で浮遊するファイアフライ状態を維持できなくする可動側ファイアフライ抑制部と、
前記固定側シールドリングの外周部に設置され、前記導電性異物が前記ファイアフライ状態を維持できなくする固定側ファイアフライ抑制部とを備え、
前記可動側シールドリング及び前記固定側シールドリングは、前記直流電圧によって流れる電流の通電経路上に設置されていることを特徴とする遮断器。

【請求項8】

前記可動側シールドリング及び前記固定側シールドリングは中空構造であり、
前記可動側ファイアフライ抑制部は、前記パッファ室と前記可動側シールドリングの内部の空間とを接続する第１の風穴、及び前記可動側シールドリングの内部の空間と前記可動側シールドリングの外部の空間とを接続する第２の風穴であり、
前記固定側ファイアフライ抑制部は、前記固定側シールドの内部の空間と前記固定側シールドリングの内部の空間とを接続する第３の風穴、及び前記固定側シールドリングの内部の空間と前記固定側シールドリングの外部の空間とを接続する第４の風穴であり、
前記開閉部の遮断動作時には、前記パッファ室から押し出された前記絶縁ガスを、前記第１の風穴、前記可動側シールドリングの内部の空間及び前記第２の風穴を通じて前記可動側シールドリングの外部の空間に噴射し、かつ、前記ノズルから吹き出されて前記固定側シールドの内部に流入した前記絶縁ガスを、前記第３の風穴、前記固定側シールドリングの内部の空間及び前記第４の風穴を通じて前記固定側シールドリングの外部の空間に噴射し、
前記開閉部の投入動作時には、前記可動側シールドリングの外部の空間の前記絶縁ガスを、前記第２の風穴、前記可動側シールドリングの内部の空間及び前記第１の風穴を通じて前記パッファ室に吸引し、かつ前記固定側シールドリングの外部の空間の前記絶縁ガスを、前記第４の風穴、前記固定側シールドリングの内部の空間、前記固定側シールドの内部の空間及び前記ノズルを通じて前記パッファ室に吸引することを特徴とする請求項７に記載の遮断器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、直流電圧が印加される高電圧導体を絶縁ガスが封入されたタンク内に備えた電気機器及び遮断器に関する。

【背景技術】

【0002】

直流電圧が印加される高電圧導体を絶縁ガスが封入されたタンク内に備えた電気機器において、高電圧導体からのコロナ放電を防止するために、導電性材料で形成されたシールドリングを高電圧導体に取り付けて電界を緩和する手法が用いられている。

【0003】

タンク内に導電性異物が混入した場合、高電圧の直流電圧が高電圧導体に印加されると、タンク内底面に存在した導電性異物は静電力により高電圧導体に向かって浮上し、高電圧導体付近で拘束されて浮遊する「ファイアフライ」と呼ばれる状態となる。ファイアフライ状態の導電性異物を以下において、「ファイアフライ異物」と呼称する。

【0004】

ファイアフライ異物は、電界がより高い高電界部に向かって移動する性質があるため、高電圧導体にシールドリングが取り付けられている場合には、ファイアフライ異物は、シールドリングの先端部に向かって移動する。ファイアフライ異物がシールドリングの先端に到達すると、シールドリングによる電界緩和効果が低下してしまう。

【0005】

特許文献１には、高電圧導体に電界が低い異特性箇所を設けることにより、導電性異物が異特性箇所に到達するとファイアフライ状態を維持できなくなるようにすることにより、ファイアフライ異物を異物収集箇所に落下させて捕獲するガス絶縁機器が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１１－２６２１４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記特許文献１に開示されるガス絶縁機器は、異特性箇所の電界が低いため、ファイアフライ異物が異特性箇所に集まりにくく、導電性異物を効率的に除去できない、という問題があった。

【0008】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、導電性異物を効率的に除去できる異物除去装置を備えた電気機器を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る電気機器は、絶縁ガスが封入されるタンクと、タンクの内部に設置され、直流電圧が印加される高電圧導体と、タンクの内部の導電性異物を除去する異物除去装置とを備える。異物除去装置は、外周部に湾曲面が設けられたリング状であり、高電圧導体に設置されるシールドリングと、シールドリングの外周部に設置され、導電性異物が高電圧導体の周囲で浮遊するファイアフライ状態を維持できなくするファイアフライ抑制部とを備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、導電性異物を効率的に除去できる異物除去装置を備えた電気機器を得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１に係る電気機器の構成を示す図

【図2】実施の形態２に係る電気機器の構成を示す図

【図3】実施の形態２に係る電気機器の異物除去装置の拡大図

【図4】実施の形態２に係る電気機器の異物除去装置における導電性異物の挙動を示す図

【図5】実施の形態３に係る電気機器の異物除去装置の拡大図

【図6】実施の形態３の変形例に係る電気機器の異物除去装置の拡大図

【図7】実施の形態３の変形例に係る電気機器の異物除去装置における導電性異物の挙動を示す図

【図8】実施の形態４に係る電気機器の異物除去装置の構成を示す図

【図9】実施の形態５に係る遮断器の閉極状態を示す図

【図10】実施の形態５に係る遮断器の開極状態を示す図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、実施の形態に係る電気機器及び遮断器を図面に基づいて詳細に説明する。

【0013】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電気機器の構成を示す図である。電気機器４０は、絶縁ガスが封入されたタンク１と、タンク１の内部に設置された高電圧導体２と、タンク１内で高電圧導体２を支持する絶縁スペーサ３と、タンク１内の導電性異物６１を除去する異物除去装置４とを備える。異物除去装置４は、高電圧導体２に設置されたシールドリング４１と、ファイアフライ異物がファイアフライ状態を維持できなくさせるファイアフライ抑制部４２と、高電圧導体２に設けられた低電界部４７と、タンク１の下部に形成された異物捕獲用容器４３とを備える。高電圧導体２には、高圧直流電圧が印加される。高電圧導体２は、金属導体の表面が絶縁被膜によって覆われた構造となっている。

【0014】

シールドリング４１は、高電界部となっている曲率先端部を有する。ファイアフライ抑制部４２は、シールドリング４１の曲率先端部に配置されている。実施の形態１に係る電気機器４０の異物除去装置４において、ファイアフライ抑制部４２は、絶縁性材料で形成された絶縁物である。ここでは、電気抵抗が１０^１５Ω・ｍよりも大きい材料を絶縁性材料とする。ファイアフライ抑制部４２の外径は、シールドリング４１の外径と同じ大きさである。実施の形態１においては、円板状に形成されたファイアフライ抑制部４２をシールドリング４１で挟み込んだ構造を例に挙げるが、ファイアフライ抑制部４２をリング状に形成するとともに、シールドリング４１の外周部に設けた凹部に配置してもよい。低電界部４７は、高電圧導体２の金属導体を覆う絶縁被膜を部分的に厚くすることによって形成されており、高電圧導体２の低電界部４７以外の部分と比較すると、表面の電界が低くなっている。なお、図１において低電界部４７は、高電圧導体２の下方に形成されているが、これに限定されることはない。低電界部４７は、高電圧導体２の全周にわたってリング状に形成されていてもよい。

【0015】

タンク１内の導電性異物６１は、高電圧導体２の表面付近を浮遊しながら、電界がより高い高電界部に向かって移動する。タンク１の底面にあった導電性異物６１が浮上してシールドリング４１上でファイアフライ異物となった場合、ファイアフライ異物はシールドリング４１先端の高電界部に向かって移動し、ファイアフライ抑制部４２に到達する。ファイアフライ異物は、高電圧導体２から電荷を供給されることで浮遊を続けることができるが、シールドリング４１の高電界部となっている曲率先端部には絶縁性材料で形成されたファイアフライ抑制部４２が挟み込まれているため、ファイアフライ抑制部４２に到達したファイアフライ異物は高電圧導体２からの電荷供給が絶たれ、ファイアフライ状態を維持できなくなる。ファイアフライ状態ではなくなった導電性異物６１は、タンク１の底面に落下し、異物捕獲用容器４３に入る。また、ファイアフライ異物が低電界部４７に到達した場合も、ファイアフライ異物はファイアフライ状態を維持できなくなり、ファイアフライ状態ではなくなった導電性異物６１は、タンク１の底面に落下し、異物捕獲用容器４３に入る。

【0016】

異物捕獲用容器４３は、導電性異物６１が再浮上できないように捕獲する。異物捕獲用容器４３の深さを深くすることにより、異物捕獲用容器４３の底面部における電界がタンク１の底面部の電界よりも低くなり、かつ導電性異物６１が再浮上できない大きさの電界となるようにすることができる。これにより、異物捕獲用容器４３に捕獲された導電性異物６１が再びファイアフライ異物となることを抑制し、導電性異物６１を確実に捕獲することができる。

【0017】

実施の形態１に係る電気機器４０は、シールドリング４１の高電界部に設置されたファイアフライ抑制部４２にファイアフライ異物を誘導し、高電圧導体２からの電荷供給を遮断してファイアフライ状態を維持できなくさせるため、導電性異物６１を効率よく捕獲することができる。

【0018】

なお、ここではファイアフライ抑制部４２が絶縁性材料で形成された構成を例に挙げたが、ファイアフライ抑制部４２は、半導電性材料で形成されてもよい。ここでは、電気抵抗が１０^９Ω・ｍよりも大きく１０^１５Ω・ｍ以下の材料を半導電性材料とする。

【0019】

ファイアフライ異物が絶縁性材料のファイアフライ抑制部４２に近づき、ファイアフライ異物の持つ電荷によってファイアフライ抑制部４２が帯電した場合、ファイアフライ異物がファイアフライ抑制部４２の表面に付着してしまうことがある。ファイアフライ異物がファイアフライ抑制部４２に付着した状態でインパルスなどの過大電圧が高電圧導体２に印加された場合には、絶縁破壊が発生しコロナ放電が起きる可能性がある。ファイアフライ抑制部４２を半導電性材料で形成した場合には、ファイアフライ異物が持つ電荷は半導電性のファイアフライ抑制部４２を介して高電圧導体２に流れて失われるため、ファイアフライ抑制部４２の表面にファイアフライ異物が付着することがない。

【0020】

実施の形態２．
図２は、実施の形態２に係る電気機器の構成を示す図である。実施の形態２に係る電気機器４０の異物除去装置４は、ファイアフライ抑制部４２が、シールドリング４１よりも凹んでいる点で、実施の形態１と相違する。実施の形態２においては、ファイアフライ抑制部４２とタンク１との距離が、シールドリング４１とタンク１との距離よりも大きくなっている。

【0021】

図３は、実施の形態２に係る電気機器の異物除去装置の拡大図である。ファイアフライ抑制部４２とタンク１との距離は、シールドリング４１とタンク１との距離よりも大きいため、ファイアフライ抑制部４２の表面の電界Ｅ２の強度は、シールドリング４１の表面の電界Ｅ１の強度よりも低くなっている。導電性異物６１に働く静電力は、導電性異物６１に蓄えられた電荷と、導電性異物６１が存在する箇所における電界強度との積であるため、ファイアフライ抑制部４２において導電性異物６１に働く静電力は、シールドリング４１において導電性異物６１に働く静電力よりも小さくなる。

【0022】

図４は、実施の形態２に係る電気機器の異物除去装置における導電性異物の挙動を示す図である。図４に示すように、シールドリング４１の表面で発生する電気力線ＥＬ１とファイアフライ抑制部４２で発生する電気力線ＥＬ２とは、シールドリング４１及びファイアフライ抑制部４２から離れた空間ではほぼ合わさるように並進する。ファイアフライ異物は、電気力線ＥＬ１，ＥＬ２に沿って跳躍しながら移動する。この際、シールドリング４１の表面で発生する電気力線ＥＬ１とファイアフライ抑制部４２で発生する電気力線ＥＬ２とが並進している空間では、シールドリング４１の表面で発生する電気力線ＥＬ１上からファイアフライ抑制部４２の表面で発生する電気力線ＥＬ２上にファイアフライ異物が移動する現象と、ファイアフライ抑制部４２の表面で発生する電気力線ＥＬ２上からシールドリング４１の表面で発生する電気力線ＥＬ１上にファイアフライ異物が移動する現象とがランダムに発生する。これにより、本来ならば電界が高いシールドリング４１に向かって移動するファイアフライ異物が、シールドリング４１よりも電界が低いファイアフライ抑制部４２に向かって移動する機会が創出される。ファイアフライ抑制部４２に到達したファイアフライ異物は、ファイアフライ状態を維持できなくなる。ファイアフライ状態ではなくなった導電性異物６１は、タンク１の底面に落下して、異物捕獲用容器４３に入る。

【0023】

なお、実施の形態２に係る電気機器４０の異物除去装置４においては、ファイアフライ抑制部４２を帯電防止材料又は導電性材料を用いて形成することもできる。ここでは、電気抵抗が１０^９Ω・ｍ以下の材料を導電性材料とする。ファイアフライ抑制部４２が帯電防止材料で形成されている場合には、ファイアフライ抑制部４２が絶縁性材料で形成されている場合と同じ効果を得ることができる。また、ファイアフライ抑制部４２が導電性材料で形成されている場合には、ファイアフライ異物への電荷供給を絶つ効果は得られないが、ファイアフライ異物を電界が低いファイアフライ抑制部４２に導くことができるため、ファイアフライ異物を効率的に除去することができる。

【0024】

実施の形態３．
図５は、実施の形態３に係る電気機器の異物除去装置の拡大図である。実施の形態３に係る電気機器４０の異物除去装置４は、ファイアフライ抑制部４２とシールドリング４１との間に隙間が空いて第１の溝部４４が形成されている。この他は、実施の形態２と同様である。

【0025】

図５は、実施の形態３に係る電気機器の異物除去装置における導電性異物の挙動を示す図である。図５に示すように、シールドリング４１で発生する電気力線ＥＬ１とファイアフライ抑制部４２で発生する電気力線ＥＬ２とは、シールドリング４１及びファイアフライ抑制部４２から離れた空間ではほぼ合わさるように並進する。ファイアフライ異物は、電気力線ＥＬ１，ＥＬ２に沿って跳躍しながら移動する。この際、シールドリング４１の表面で発生する電気力線ＥＬ１とファイアフライ抑制部４２で発生する電気力線ＥＬ２とが並進している空間では、シールドリング４１の表面で発生する電気力線ＥＬ１上からファイアフライ抑制部４２の表面で発生する電気力線ＥＬ２上にファイアフライ異物が移動する現象と、ファイアフライ抑制部４２の表面で発生する電気力線ＥＬ２上からシールドリング４１の表面で発生する電気力線ＥＬ１上にファイアフライ異物が移動する現象とがランダムに発生する。これより、本来ならば電界が高いシールドリング４１に向かって移動するファイアフライ異物が、シールドリング４１よりも電界が低いファイアフライ抑制部４２に向かって移動する機会が創出される。

【0026】

同様に、ファイアフライ抑制部４２で発生する電気力線ＥＬ２と第１の溝部４４で発生する電気力線ＥＬ３とは、ファイアフライ抑制部４２及び第１の溝部４４から離れた空間ではほぼ合わさるように並進する。このため、ファイアフライ抑制部４２で発生する電気力線ＥＬ２と第１の溝部４４で発生する電気力線ＥＬ３とが並進している空間では、ファイアフライ抑制部４２の表面で発生する電気力線ＥＬ２上から第１の溝部４４で発生する電気力線ＥＬ３上にファイアフライ異物が移動する現象と、第１の溝部４４で発生する電気力線ＥＬ３上からファイアフライ抑制部４２の表面で発生する電気力線ＥＬ２上にファイアフライ異物が移動する現象とがランダムに発生する。これより、本来ならば電界が高いファイアフライ抑制部４２に向かって移動するファイアフライ異物が、ファイアフライ抑制部４２よりも電界が低い第１の溝部４４に向かって移動する機会が創出される。

【0027】

ファイアフライ抑制部４２がシールドリング４１よりも凹んだ構成においては、ファイアフライ抑制部４２が大きく凹んでいるほど電界が低くなるため、ファイアフライ異物がファイアフライ状態を維持できなくさせる効果が大きい。一方で、ファイアフライ抑制部４２で発生する電界の強度とシールドリング４１で発生する電界の強度との差が大きくなると、ファイアフライ異物は、シールドリング４１で発生するより強い電界に引き付けられる確率が高くなり、ファイアフライ異物がファイアフライ抑制部４２に到達しにくくなってしまう。実施の形態３に係る電気機器４０の異物除去装置４は、まずファイアフライ異物がファイアフライ抑制部４２に誘導され、その後で第１の溝部４４にファイアフライ異物が誘導される。したがって、実施の形態３に係る電気機器４０の異物除去装置４は、電界が低い第１の溝部４４に効率的にファイアフライ異物を誘導し、導電性異物６１を除去することができる。

【0028】

なお、実施の形態２に係る電気機器４０の異物除去装置４と同様に、ファイアフライ抑制部４２は、帯電防止材料又は導電性材料で形成することも可能である。

【0029】

図６は、実施の形態３の変形例に係る電気機器の異物除去装置の拡大図である。実施の形態３の変形例に係る電気機器４０の異物除去装置４は、ファイアフライ抑制部４２が二つのリング状の絶縁性材料で構成されており、ファイアフライ抑制部４２同士の間に第２の溝部４５が設けられている。ファイアフライ抑制部４２とタンク１との距離は、シールドリング４１とタンク１との距離よりも大きいため、ファイアフライ抑制部４２の表面の電界Ｅ３の強度は、シールドリング４１の表面の電界Ｅ１の強度よりも低くなっている。また、第１の溝部４４とタンク１との距離は、ファイアフライ抑制部４２とタンク１との距離よりも大きいため、第１の溝部４４の電界の強度Ｅ４は、ファイアフライ抑制部４２の表面の電界Ｅ３よりも低くなっている。

【0030】

上記のように、導電性異物６１に働く静電力は、導電性異物６１に蓄えられた電荷と、導電性異物６１が存在する箇所における電界強度との積であるため、ファイアフライ抑制部４２において導電性異物６１に働く静電力は、シールドリング４１において導電性異物６１に働く静電力よりも小さくなる。また、第１の溝部４４において導電性異物６１に働く静電力は、ファイアフライ抑制部４２において導電性異物６１に働く静電力よりも小さくなる。

【0031】

図７は、実施の形態３の変形例に係る電気機器の異物除去装置における導電性異物の挙動を示す図である。実施の形態３の変形例に係る電気機器４０の異物除去装置４は、ファイアフライ抑制部４２同士の間に第２の溝部４５が設けられていることにより、ファイアフライ異物が第１の溝部４４又は第２の溝部４５に到達しやすくなり、導電性異物６１の除去性能をさらに高めることができる。

【0032】

実施の形態４．
図８は、実施の形態４に係る電気機器の異物除去装置の構成を示す図である。実施の形態４に係る異物除去装置４は、シールドリング４１の外周部に窪みが形成されており、窪みの内部にはファイアフライ抑制部４２が配置されている。ファイアフライ抑制部４２は、正極性帯電性絶縁性材料でリング状に形成されている。正極性帯電性絶縁性材料の例にはナイロンを挙げることができるが、他の材料であってもよい。高電圧導体２には負極性の高圧直流電圧が印加される。また、実施の形態４に係る異物除去装置４は、高電圧導体２に低電圧部が設けられていない。

【0033】

シールドリング４１上でファイアフライ状態となったファイアフライ異物は、より高電界である外周部に向かって移動する。シールドリング４１の外周部に移動したファイアフライ異物は、負極性に帯電しているため、正極性に帯電しやすいファイアフライ抑制部４２に引きつけられる。ファイアフライ異物がファイアフライ抑制部４２に付着すると、ファイアフライ抑制部４２に捕獲されてファイアフライ状態を維持できなくなる。ファイアフライ抑制部４２の表面には捕獲された導電性異物６１が付着したままとなるが、ファイアフライ抑制部４２は窪みの内部に配置されており、ファイアフライ抑制部４２の表面はシールドリング４１の表面よりも凹んでいるため、ファイアフライ抑制部４２に導電性異物６１が付着したままでも絶縁性能が低下する恐れはない。

【0034】

なお、ここでは高電圧導体２に負極性の高圧直流電圧が印加される構成を例に挙げたが、高電圧導体２に正極性の高圧直流電圧が印加される場合には、負極性帯電性絶縁性材料でリング状に形成されたファイアフライ抑制部４２を用いることで、上記と同様の効果が得られる。すなわち、高電圧導体２に印加する高圧直流電圧と反対の属性に帯電する性質を持った絶縁性材料でファイアフライ抑制部４２を形成すれば、ファイアフライ異物をファイアフライ抑制部４２に付着させて捕獲することができる。

【0035】

実施の形態５．
図９は、実施の形態５に係る遮断器の閉極状態を示す図である。図１０は、実施の形態５に係る遮断器の開極状態を示す図である。遮断器５０は、筒状のタンク１と、可動側電極部５１及び固定側電極部５２を備えた開閉部２４と、タンク１の上方に延びた一対のブッシング２２内に配置された可動側外部導体３４及び固定側外部導体３６とを備える。なお、実施の形態５に係る遮断器５０において、タンク１とブッシング２２とは一体に形成されて、絶縁ガスが封入される密閉容器を構成している。

【0036】

タンク１の可動側の端部は、中央に穴が形成された板状である。なお、可動側電極部５１と固定側電極部５２との配列方向において、固定側電極部５２から可動側電極部５１に向かう方向を「可動側」といい、可動側電極部５１から固定側電極部５２に向かう方向を「固定側」という。図９及び図１０においては、可動側電極部５１と固定側電極部５２とが紙面の左右方向に並んでいるため、紙面の右側が可動側であり、左側が固定側である。

【0037】

遮断器５０は、可動側外部導体３４の下端に接続された筒状の可動側フレーム１８と、固定側外部導体３６の下端に接続された筒状の固定側フレーム１６とを有する。可動側フレーム１８及び固定側フレーム１６は、導電性材料で形成されている。

【0038】

可動側電極部５１は、筒状のパッファシリンダ９２と、パッファシリンダ９２の固定側の端部に設けられた可動側シールド９３と、パッファシリンダ９２内に設置されたパッファピストン９１と、パッファシリンダ９２よりも小径でありパッファピストン９１に固定された導体ロッド１４と、導体ロッド１４に固定された可動側接触子５ａと、可動側接触子５ａの周囲に配置されたノズル１１とを有する。導体ロッド１４は、可動側接触子５ａを操作するためにタンク１外に設置された不図示の操作装置のシャフトに連結された絶縁ロッド１２に連結されている。パッファピストン９１は、導体ロッド１４をタンク１の外周方向から囲んで導体ロッド１４とパッファシリンダ９２との隙間を塞いでいる。

【0039】

可動側フレーム１８の固定側の端部は、パッファシリンダ９２に挿入される円柱状部１８ａになっている。可動側フレーム１８には円柱状部１８ａの軸方向に延びる貫通孔１８ｂが形成されており、貫通孔１８ｂの内周面の少なくとも１箇所は、導体ロッド１４に接している。このため、可動側外部導体３４は、可動側フレーム１８及び導体ロッド１４を介して可動側接触子５ａと導通している。また、固定側外部導体３６は、固定側フレーム１６を介して固定側接触子５ｂと導通している。

【0040】

可動側外部導体３４と固定側外部導体３６との間で、直流電流は、可動側外部導体３４、可動側フレーム１８、導体ロッド１４、可動側接触子５ａ、固定側接触子５ｂ、固定側フレーム１６及び固定側外部導体３６の経路で流れる。したがって、可動側フレーム１８、導体ロッド１４、可動側接触子５ａ、固定側接触子５ｂ及び固定側フレーム１６の各々は、高圧直流電圧が印加される高電圧導体２の一部分をなしている。

【0041】

固定側電極部５２は、固定側接触子５ｂと、固定側接触子５ｂをタンク１の外周方向から囲む筒状の固定側シールド１５とを有する。固定側接触子５ｂ及び固定側シールド１５は、固定側フレーム１６によって支持されている。

【0042】

可動側電極部５１は、タンク１の内部に、タンク１の軸方向に移動可能に設置されている。実施の形態５において、可動側接触子５ａと固定側接触子５ｂとが接触した状態を「閉極状態」といい、可動側接触子５ａが固定側接触子５ｂから離れた状態を「開極状態」という。閉極状態から開極状態に移行する動作を「遮断動作」といい、開極状態から閉極状態に移行する動作を「投入動作」という。遮断器５０は、可動側電極部５１が移動して可動側接触子５ａが固定側接触子５ｂに接触したり、固定側接触子５ｂに接触していた可動側接触子５ａが固定側接触子５ｂから離れたりすることによって開極状態と閉極状態とが切り替わる。

【0043】

可動側接触子５ａと固定側接触子５ｂとが接触した閉極状態において、固定側シールド１５と可動側シールド９３とは接触する。可動側接触子５ａが固定側接触子５ｂから離れた開極状態において、可動側シールド９３は固定側シールド１５に非接触である。

【0044】

パッファピストン９１には、貫通孔９１ａが形成されている。このため、パッファシリンダ９２、パッファピストン９１及び円柱状部１８ａによって囲まれた空間であるパッファ室３２は、ノズル１１に繋がっている。閉極状態から開極状態に移行する遮断動作の際には、パッファ室３２の容積が減少し、ノズル１１から絶縁ガスが固定側接触子５ｂに向けて噴射される。すなわち、可動側電極部５１は、可動側接触子５ａが固定側接触子５ｂに接触した閉極状態から可動側接触子５ａが固定側接触子５ｂから離れた開極状態に移行する遮断動作において、パッファシリンダ９２とパッファピストン９１と円柱状部１８ａとの間に形成される空間であるパッファ室３２の絶縁ガスを固定側接触子５ｂに向けて吹き付ける。遮断動作時に可動側接触子５ａと固定側接触子５ｂとの間に形成されるアークは、ノズル１１から絶縁ガスが吹き付けられることによって、冷却されて消弧される。

【0045】

可動側フレーム１８には、異物除去装置４ａが設けられている。異物除去装置４ａは、中空構造の可動側シールドリング４１ａと、可動側シールドリング４１ａの内部の空間とパッファ室３２とを接続する第１の風穴４２ａと、可動側シールドリング４１ａの内部の空間と可動側シールドリング４１ａの外部の空間とを接続する第２の風穴４３ａとで構成されている。パッファ室３２は、第１の風穴４２ａ、可動側シールドリング４１ａの内部の空間及び第２の風穴４３ａを通じて可動側シールドリング４１ａの外部の空間と繋がっている。異物除去装置４ａにおいて、第１の風穴４２ａ及び第２の風穴４３ａは、ファイアフライ異物がファイアフライ状態を維持できなくさせる可動側ファイアフライ抑制部である。

【0046】

また、固定側フレーム１６には、異物除去装置４ｂが設けられている。異物除去装置４ｂは、中空構造の固定側シールドリング４１ｂと、固定側シールドリング４１ｂの内部の空間と固定側シールド１５の筒内の空間とを接続する第３の風穴４２ｂと、固定側シールドリング４１ｂの内部の空間と固定側シールドリング４１ｂの外部の空間とを接続する第４の風穴４３ｂとで構成されている。固定側シールド１５の筒内の空間は、第３の風穴４２ｂ、固定側シールドリング４１ｂの内部の空間及び第４の風穴４３ｂを通じて固定側シールドリング４１ｂの外部の空間と繋がっている。異物除去装置４ｂにおいて、第３の風穴４２ｂ及び第４の風穴４３ｂは、ファイアフライ異物がファイアフライ状態を維持できなくさせる固定側ファイアフライ抑制部である。

【0047】

開極状態から閉極状態に移行する投入動作の際にパッファ室３２の容積が増大すると可動側シールドリング４１ａの外部から第２の風穴４３ａを通じて絶縁ガスが可動側シールドリング４１ａの内部の空間に吸い込まれる。この際に、可動側シールドリング４１ａに付着しているファイアフライ異物が絶縁ガスとともに第２の風穴４３ａから可動側シールドリング４１ａの内部の空間に吸い込まれる。可動側シールドリング４１ａの内部は電界強度がゼロであるため、可動側シールドリング４１ａの内部の空間に吸い込まれたファイアフライ異物は、ファイアフライ状態を維持することができなくなり、可動側シールドリング４１ａの内部に落下して捕獲される。

【0048】

また、投入動作の際にパッファ室３２の容積が増大すると固定側シールドリング４１ｂの外部から第４の風穴４３ｂを通じて絶縁ガスが固定側シールドリング４１ｂの内部の空間に吸い込まれる。この際に、固定側シールドリング４１ｂに付着しているファイアフライ異物が絶縁ガスとともに第４の風穴４３ｂから固定側シールドリング４１ｂの内部の空間に吸い込まれる。シールドリングの内部は電界強度がゼロであるため、固定側シールドリング４１ｂの内部の空間に吸い込まれたファイアフライ異物は、ファイアフライ状態を維持することができなくなり、固定側シールドリング４１ｂの内部に落下して捕獲される。

【0049】

閉極状態から開極状態に移行する遮断動作の際にパッファ室３２の容積が減少すると、パッファ室３２内の絶縁ガスは、第１の風穴４２ａ、可動側シールドリング４１ａの内部の空間及び第２の風穴４３ａを通じて可動側シールドリング４１ａの外部に噴射される。この際に、可動側シールドリング４１ａに付着しているファイアフライ異物が、第２の風穴４３ａから吹き出す絶縁ガスによって吹き飛ばされる。

【0050】

また、遮断動作の際にノズル１１から固定側接触子５ｂに向けて噴射された絶縁ガスは、固定側シールド１５の筒内の空間に流入し、第３の風穴４２ｂ、固定側シールドリング４１ｂの内部の空間及び第４の風穴４３ｂを通じて固定側シールドリング４１ｂの外部に噴射される。この際に、固定側シールドリング４１ｂに付着しているファイアフライ異物が、第４の風穴４３ｂから吹き出す絶縁ガスによって吹き飛ばされる。

【0051】

実施の形態５に係る遮断器５０は、高電界の可動側シールドリング４１ａ及び固定側シールドリング４１ｂの表面に集まったファイアフライ異物を可動側シールドリング４１ａ及び固定側シールドリング４１ｂの内部の空間に吸い込んで効率的に捕獲して除去することができる。また、可動側シールドリング４１ａ及び固定側シールドリング４１ｂの内部に吸い込まれなかったファイアフライ異物が高電界である可動側シールドリング４１ａ及び固定側シールドリング４１ｂの表面から吹き飛ばされるため、ファイアフライ異物が可動側シールドリング４１ａ及び固定側シールドリング４１ｂの表面に付着することによって絶縁性能が低下してしまうことを抑制することができる。

【0052】

以上の実施の形態に示した構成は、内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0053】

１ タンク、２ 高電圧導体、３ 絶縁スペーサ、４，４ａ，４ｂ 異物除去装置、５ａ 可動側接触子、５ｂ 固定側接触子、１１ ノズル、１２ 絶縁ロッド、１４ 導体ロッド、１５ 固定側シールド、１６ 固定側フレーム、１８ 可動側フレーム、１８ａ 円柱状部、１８ｂ，９１ａ 貫通孔、２２ ブッシング、２４ 開閉部、３２ パッファ室、３４ 可動側外部導体、３６ 固定側外部導体、４０ 電気機器、４１ シールドリング、４１ａ 可動側シールドリング、４１ｂ 固定側シールドリング、４２ ファイアフライ抑制部、４２ａ 第１の風穴、４２ｂ 第３の風穴、４３ 異物捕獲用容器、４３ａ 第２の風穴、４３ｂ 第４の風穴、４４ 第１の溝部、４５ 第２の溝部、４７ 低電界部、５０ 遮断器、５１ 可動側電極部、５２ 固定側電極部、６１ 導電性異物、９１ パッファピストン、９２ パッファシリンダ、９３ 可動側シールド。

【要約】

電気機器（４０）は、絶縁ガスが封入されるタンク（１）と、タンク（１）の内部に設置され、直流電圧が印加される高電圧導体（２）と、タンク（１）の内部の導電性異物（６１）を除去する異物除去装置（４）とを備え、異物除去装置（４）は、外周部に湾曲面が設けられたリング状であり、高電圧導体（２）に設置されるシールドリング（４１）と、シールドリング（４１）の外周部に設置され、導電性異物（６１）が高電圧導体（２）の周囲で浮遊するファイアフライ状態を維持できなくするファイアフライ抑制部（４２）とを備える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】