CN103444028B

CN103444028B - 箱型开关装置

Info

Publication number: CN103444028B
Application number: CN201180069564.5A
Authority: CN
Inventors: 安部淳一; 佐藤伸治; 田边智子; 井上直明
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: AU2011368503B2; CN103444028A; AU2011368503A1; WO2012157138A1; JPWO2012157138A1; JP5518259B2; US9182447B2; US20140028319A1

Abstract

放电部位判定部（20）包括与金属电极（5a、5b）分别连接且分别输入与放电相伴的信号的放电检测电路（10a、10b）、和被输入放电检测电路（10a、10b）的输出信号的运算电路（11），运算电路（11）在两个输出信号的强度差或者强度比例是规定值以内的情况下，判定为放电部位在箱（1）的内部，在其以外的情况下，判定为是在箱（1）的外部的放电。

Description

箱型开关装置

技术领域

本发明涉及在电气系统中在电路的开关中使用的箱型（tank-type）开关装置。

背景技术

真空断路器具备固定接点和与固定接点相向地配置的可动接点，固定接点和可动接点配置于接点的周围被保持为真空的真空容器中。在从真空断路器的接点被接通而在主电路导体流过电流的状态使真空断路器的接点开路而切断在主电路流过的电流的情况下，如果真空容器的真空度高，则由于真空的高的消弧能力，电流被切断。但是，如果由于真空容器发生龟裂、或吸附到金属、绝缘物的气体分子的释放、以及环境气体的透过等原因而使真空容器内的真空度降低，则在断开接点时产生绝缘破坏而无法切断电流，在最坏的情况下，机器损坏。于是，为了不损坏断路器及其周边设备而掌握真空断路器的状态，研究了判定真空容器内的真空度是否劣化的真空度劣化监视装置。

例如，在以往的文献中，公开了如下技术：由于真空度劣化，耐电压性能降低，从而引起放电，通过设置于断路器内的天线，检测与放电相伴的电磁波，从而判定真空度是否良好（专利文献1）。另外，作为放电检测手法，通过将设置于套管内的金属电极用作天线，能够检测宽范围内的频率的信号（专利文献2）。进而，示出了利用在断路器内设置的两个以上的天线接收到的信号的时间差，来检测放电位置的方法（专利文献3）。

另外，记载了通过在气体绝缘开关装置的两个部位设置放电检测器、并比较两者的输出值来进行部分放电发生区域的标定的方法（专利文献4）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭59-160924号公报

专利文献2：日本特开2007-192710号公报

专利文献3：日本特开2003-315404号公报

专利文献4：日本特开平5-19006号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在以往的真空度监视装置、放电检测装置中，无法判别所检测到的放电是在断路器内部发生的放电、还是从外部在中心导体传播来的放电，所以存在如下问题：在接收到放电引起的信号时，确认了断路器内的真空阀的真空度而没有问题，但实际上存在接收到断路器外的放电这样的情况，为了确定放电部位而花费时间。

另外，为了如以往那样根据两个以上的天线接收到的放电信号的时间差来检测放电位置，需要计算ns（纳秒）级的时间差，所以存在需要GHz级的振荡器和计算时间差的高性能且昂贵的处理装置这样的问题。

另外，在比较两个部位的放电检测器的输出的情况下，利用一方接收放电信号、该信号在传播至另一方的检测器之前衰减、接收强度变低的现象，在接收到信号强度高的信号的情况下，判定为在其周边发生放电，所以存在如下课题：即使假设来自外部的放电信号传播来的情况下，也误判定为在内部引起放电。

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种箱型开关装置，在实施真空度监视、放电检测时，能够简易地判定是否为断路器内的放电。

解决技术问题的技术方案

本发明所涉及的箱型开关装置具备：箱，封入有绝缘性媒质；电流切断部，设置于所述箱内；第一、第二套管，设置于所述箱的分开的位置；第一、第二金属电极，设置于所述第一、第二套管的各自中，与所述箱绝缘；第一、第二中心导体，贯通所述第一、第二套管的各自，与所述电流切断部分别连接；以及放电部位判定部，与所述第一、第二金属电极连接，根据由所述第一、第二金属电极检测的信号，判定放电部位是在所述箱的内部还是外部，

所述放电部位判定部包括：第一、第二放电检测电路，与所述第一、第二金属电极的各自连接，分别被输入与放电相伴的所述信号，以及运算电路，被输入所述第一、第二放电检测电路的输出信号，

所述运算电路根据所述第一、第二放电检测电路的所述输出信号的强度差或者强度比例，判定放电部位。

另外，本发明所涉及的箱型开关装置，其特征在于，具备：箱，封入有绝缘性媒质；电流切断部，设置于所述箱内；第一、第二套管，设置于所述箱的分开的位置；第一、第二金属电极，设置于所述第一、第二套管的各自，与所述箱绝缘；第一、第二中心导体，贯通所述第一、第二套管的各自，与所述电流切断部分别连接；以及放电部位判定部，与所述第一、第二金属电极连接，根据由所述第一、第二金属电极检测到的信号，判定放电部位是在所述箱的内部还是外部，

作为所述第一、第二金属电极，使用了在所述第一、第二套管内分别设置的电场缓和屏蔽物。

发明效果

根据本发明的箱型开关装置，由于具备上述那样的放电部位判定部，所以能够根据由第一、第二金属电极检测到的信号的强度差或者强度比例，简易地判定放电是在箱内部产生还是在箱外部产生。

本发明的上述以外的目的、特征、观点以及效果根据参照附图的以下的本发明的详细的说明，将更加清晰。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的箱型开关装置的侧剖面图。

图2是本发明的实施方式1的由放电检测电路探测的信号的检测例。

图3是示出本发明的实施方式2的箱型开关装置的箱的配置例的顶视图。

图4是示出本发明的实施方式2的箱型开关装置的另外的箱的配置例的顶视图。

图5是示出本发明的实施方式2的箱型开关装置的另外的箱的配置例的顶视图。

图6是本发明的实施方式5的箱型开关装置的侧剖面图。

图7是本发明的实施方式6的箱型开关装置的侧剖面图。

具体实施方式

实施方式1.

图1是示出实施方式1中的箱型开关装置的侧剖面的示意图。在这样的箱型开关装置中，在由金属覆盖且为接地电位的箱1中，配置了使电流流动的中心导体3a、3b（相当于第一、第二中心导体）、实际上切断电流的电流切断部2、以及使电流切断部2工作的驱动装置6，在箱1内封入有绝缘气体。另外，在箱1中，在与外部的通电路径连接的多个部位，具备套管4a、4b（相当于第一、第二套管）。

进而，在贯通套管4a、4b的中心导体3a、3b的周围，埋入了与成为接地的箱1绝缘的、成为相同形状的金属电极5a、5b（相当于第一、第二金属电极），其形状是例如圆筒状。对该成为相同形状的金属电极5a、5b分别连接了信号线9，向放电检测电路10a、10b（相当于第一、第二放电检测电路）分别输入信号。放电检测电路10a、10b的输出信号经由信号线9被输入到运算电路11。

即，实施方式1的箱型开关装置具备：封入有绝缘性媒质的金属制的箱1；在箱1内设置的电流切断部2；在箱1的分开的位置处设置的相同形状的第一、第二套管4a、4b；埋设于第一、第二套管4a、4b的各自中且与箱1绝缘的第一、第二金属电极5a、5b；贯通第一、第二套管4a、4b的各自且与电流切断部2分别连接的第一、第二中心导体3a、3b；与第一、第二金属电极5a、5b连接且根据由第一、第二金属电极5a、5b检测的信号判定放电部位是在箱1的内部还是外部的放电部位判定部20；该放电部位判定部20为包括如下单元的结构：与第一、第二金属电极5a、5b的各自连接且分别被输入与放电相伴的信号的第一、第二放电检测电路10a、10b；和被输入第一、第二放电检测电路10a、10b的输出信号的运算电路11。

在本发明的箱型开关装置中，在箱1内产生了绝缘上的问题的情况下，在电流切断部2的附近发生部分放电，放射电磁波。箱内的绝缘上的问题是指，例如，金属异物附着到电流切断部2中的高电场部、固体绝缘物的界面绝缘不良、如果电流切断部2是真空阀则产生真空度劣化等的情况等。

在发生了部分放电的情况下，在放电部位在箱1的内部的情况下，放电所致的电磁波以大致相同的定时、相同的等级传播到金属电极5a、5b。

另外，在箱1的外部发生了放电的情况下，放电所致的信号经由导体传播到金属电极的情况较多，在两个套管4a、4b中的4a接近放电部位的情况下，分别通过第一、第二放电检测电路10a、10b检测从中心导体3a传播到金属电极5a的电磁波、和按照中心导体3a、电流切断部2、中心导体3b、金属电极5b的顺序传播的电磁波，两个信号不是相同定时、相同等级。

即，在两个信号没有以相同定时、相同等级传播到金属电极5a、5b的情况下，能够推测为是在箱外的放电，所以通过由运算电路11比较放电检测电路10a、10b的输出信号的强度差或者强度比例，能够在强度差或者强度比例是规定值以内的情况下判别为是箱1内的放电，除此以外判定为是箱1外的放电。

另外，设为在金属电极5a、5b间的距离是5m左右的等级的情况下，在信号的到达时间差是几ns以下时，考虑为到达时间差0。信号的强度值根据放电强度、传播距离等而变化，但作为强度，成为mV～V等级，例如，通过运算电路11，在作为强度差，一方的信号为另一方的信号的10倍以上的情况下判定为有强度差，如果是其以下则判定为无强度差。

即，根据该实施方式1的箱型开关装置，在第一、第二金属电极5a、5b是相同的形状的情况下，运算电路11根据第一、第二放电检测电路10a、10b的输出信号的强度差或者强度比例以及到达时间差，在强度差或者强度比例以及到达时间差在各个规定值以内的情况下，判定为放电部位在箱1的内部，在强度差或者强度比例和到达时间差中的某一方或者两方在各个规定值以外的情况下，判定为放电部位在箱1的外部，从而得到无需使用高精度的测量器等而能够容易地正确地判定放电部位是否在箱内这样的效果。另外，通过使用输出信号的强度差或者强度比例和到达时间差这两方的数据，相比于进行仅依赖于一方的数据的判定的情况，能够得到精度更高的判定结果。

图2示出放电检测电路10a或者10b检测出的电磁波的检测例。纵轴表示信号的强度，横轴表示时间，成为如下波形：伴随放电而最初出现强度的峰值，一边起伏一边随着时间经过而衰减。所检测到的数据的处理的方法各种各样，例如，将强度最高的点作为基准，根据该强度和时间通过运算电路11进行处理也是一个方法。

另外，作为金属电极5a、5b，还能够使用在套管4a、4b内分别设置的电场缓和屏蔽物，在该情况下，在制作套管4a、4b时，无需另行埋设形成金属电极5a、5b，而能够用作本发明的箱型开关装置。另外，作为金属电极5a、5b的天线的接收强度高的频带是低频带，被设置成在100～200MHz频带中，与放电信号的频带一致。

另外，如果金属电极5a、5b的形状不同，则即使是箱内放电，有时也在所检测的信号的强度中产生差，所以在进行基于强度差或者强度比例的判定的情况下，金属电极5a、5b使用相同的形状。

实施方式2.

接下来，对本发明的箱型开关装置的两个套管4a、4b的配置进行说明。

图3是箱1的顶视图。套管4a、4b配置于相对箱1的中心而左右对称的位置。另外，也可以如图4所示，配置成一方的套管4a朝向纸面上的上方、另一方的套管4b朝向下方，也可以如图5所示，配置成一方的套管4a朝向纸面上的上方、另一方的套管4b朝向右方，如果电流切断部2至套管4a、4b的距离相同，则如上述实施方式1所示，能够判定是否为箱1的内部放电。

实施方式3.

如上所述，在实施方式1中，示出了如下例子：通过运算电路11，利用放电检测电路10a、10b的输出信号的强度差或者强度比例、和到达时间差这多个数据，判别放电部位在箱1的内部还是外部。然而，在该实施方式3中，示出仅根据强度差或者强度比例来确定放电部位的情况。即，在第一、第二金属电极5a、5b是相同形状的情况下，运算电路11根据第一、第二放电检测电路10a、10b的输出信号的强度差或者强度比例，在该强度差或者强度比例在规定值以外的情况下，判定为放电部位是箱1的外部，在该强度差或者强度比例在规定值以内的情况下，判定为放电部位是箱1的内部放电。这样，仅通过放电检测电路10a、10b的输出信号的强度差或者强度比例，也能够进行放电部位的判定。

实施方式4.

另外，在上述实施方式3中，示出了通过运算电路11仅利用放电检测电路10a、10b的输出信号的强度差或者强度比例来判定放电部位的例子，但在该实施方式4中，示出仅通过这些输出信号的到达时间差来判定放电部位在箱1的内部还是外部的例子。运算电路11根据第一、第二放电检测电路10a、10b的输出信号的到达时间差，在该到达时间差在规定值以外的情况下，判定为放电部位在箱1的外部，在该到达时间差在规定值以内的情况下，判定为放电部位在箱1的内部。

另外，在如该实施方式4那样，根据信号的到达时间差进行判定的情况下，由于金属电极5a、5b无需一定是相同形状，所以金属电极5a、5b的设定裕度变高。

实施方式5.

图6是示出实施方式5中的箱型开关装置的侧剖面的示意图。在中心导体3a至3b间的箱1内部没有金属的隔壁构造等，通过放电而发生的电磁波不反射，所以信号无衰减地传播到金属电极5a、5b。在实施方式1中，套管4a、4b是相同形状，但也可以如图6所示那样套管4a、4b并非相同形状。

在图6所示的箱型开关装置中，在电流切断部2发生了放电的情况下，与实施方式1不同，由于存在套管形状的差异，从放电位置起的距离并非等距离，所以金属电极5a、5b所接收的各放电信号不为等价。金属电极5a、5b以由从放电部位至金属电极5a、5b的距离决定的信号强度比例，来接收放电信号。

即，如果金属5a、5b所接收的信号强度比例在规定值以内，则能够判别为放电部位在箱1内，如果在规定值以外则能够判别为在箱1外。

实施方式6.

图7是示出实施方式6中的箱型开关装置的侧剖面的示意图。在上述实施方式5中，示出了套管形状不同的情况，但在该实施方式6中，示出套管形状相同且距电流切断部2的距离不同的情况。

在图7所示的箱型开关装置中，在电流切断部2发生了放电的情况下，与实施方式5同样地，由于距放电位置的距离并非等距离，所以金属电极5a、5b所接收的各放电信号不为等价。

但是，在实施方式6中，从放电部位至金属电极5a、5b的距离的差异即便长但仍在1-2m以下，所以接收信号强度并不怎么变化，而如果信号强度比例在规定值以内，则能够判别为放电部位在箱1内，如果在规定值以外，则能够判别为放电部位在箱1外。

另外，本发明能够在该发明的范围内，自由地组合各实施方式，或者将各实施方式适宜地变形、省略。

Claims

1.一种箱型开关装置，其特征在于，具备：

箱(1)，封入有绝缘性媒质；

电流切断部(2)，设置于所述箱(1)内；

第一、第二套管(4a、4b)，设置于所述箱(1)的分开的位置；

第一金属电极(5a)，设置于所述第一套管(4a)中，与所述箱(1)绝缘；第二金属电极(5b)，设置于所述第二套管(4b)中，与所述箱(1)绝缘；

第一中心导体(3a)，贯通所述第一套管(4a)，与所述电流切断部(2)连接；第二中心导体(3b)，贯通所述第二套管(4b)，与所述电流切断部(2)连接；以及

放电部位判定部(20)，与所述第一、第二金属电极(5a、5b)连接，根据由所述第一、第二金属电极(5a、5b)检测到的信号，判定放电部位是在所述箱(1)的内部还是外部，

所述放电部位判定部(20)包括：

第一放电检测电路(10a)，与所述第一金属电极(5a)连接，被输入与放电相伴的所述信号；第二放电检测电路(10b)，与所述第二金属电极(5b)连接，被输入与放电相伴的所述信号，以及

运算电路(11)，被输入所述第一、第二放电检测电路(10a、10b)的输出信号，

所述运算电路(11)根据所述第一、第二放电检测电路(10a、10b)的所述输出信号的强度差或者强度比例，判定放电部位是在所述箱(1)的内部还是外部。

2.根据权利要求1所述的箱型开关装置，其特征在于，

使用了在所述第一、第二套管(4a、4b)内分别设置的电场缓和屏蔽物，作为所述第一、第二金属电极(5a、5b)。

3.根据权利要求1或者2所述的箱型开关装置，其特征在于，

具备以距所述电流切断部(2)成为等距离的方式设置的相同形状的所述第一、第二套管(4a、4b)。

4.根据权利要求1所述的箱型开关装置，其特征在于，

所述第一、第二金属电极(5a、5b)是相同形状，所述运算电路(11)根据所述第一、第二放电检测电路(10a、10b)的所述输出信号的强度差或者强度比例，在所述强度差或者强度比例在规定值以内的情况下，判定为放电部位在所述箱(1)内部，在其以外的情况下，判定为放电部位在所述箱(1)外部。

5.根据权利要求1所述的箱型开关装置，其特征在于，

所述运算电路(11)根据所述第一、第二放电检测电路(10a、10b)的所述输出信号的强度差或者强度比例以及到达时间差，判定放电部位。

6.根据权利要求1所述的箱型开关装置，其特征在于，

所述第一、第二金属电极(5a、5b)是相同形状，所述运算电路(11)根据所述第一、第二放电检测电路(10a、10b)的所述输出信号的强度差或者强度比例以及到达时间差，在所述强度差或者所述强度比例以及所述到达时间差在各自的规定值以内的情况下，判定为放电部位在所述箱(1)的内部，在所述强度差或者所述强度比例和所述到达时间差中的某一个或者两个在各自的规定值以外的情况下，判定为放电部位在所述箱(1)的外部。