CN1933078A

CN1933078A - 真空开关装置

Info

Publication number: CN1933078A
Application number: CNA2006101514826A
Authority: CN
Inventors: 森田步; 佐藤和弘; 小林将人; 土屋贤治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-09-12
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: TWI313019B; JP4169024B2; EP1763049B1; SG131045A1; EP1763049A1; TW200717563A; CN1933078B; JP2007080594A

Abstract

本发明涉及一种真空开关装置，通过简化真空压力诊断装置的信号处理电路，降低成本，提高可信性。该真空开关装置由浮动电位的金属容器(12)、两个绝缘套管、以及能够接触和离开的电极对构成。和金属容器(12)相对地设置用于真空压力诊断的测定端子(50)，金属容器(12)和测定端子(50)由环氧等绝缘物(20)浇铸，绝缘物(20)的外周部设有接地的导电涂层(21)。通过接地的导电涂层(21)，金属容器(12)的对地容量增加，所以运转时的金属容器(12)的电位接近于接地电位。真空压力恶化时，如果主电路与金属容器(12)之间发生放电，则金属容器(12)的电位等同于系统电位，所以根据金属容器(12)上发生的系统频率的电位上升，能够检测出真空压力的恶化。

Description

真空开关装置

技术领域

本发明涉及一种真空开关装置，特别是涉及具备诊断通常运转时的真空压力致密性功能的真空开关装置。

背景技术

真空开关装置的耐电性能以及切断性能依赖于真空容器内部的压力(真空压力)。图9为表示真空中的放电特性的所谓帕邢曲线，表示压力与距离的积与放电电压的相关。如该图所示，当真空压力上升至某一值以上时，绝缘性能急剧下降。真空开关装置中，除了破损故障，还有可能因为气体介质的长期渗漏而产生真空压力的恶化，因此需要定期检修。

一般的，检测真空压力致密性的方式为将真空开关装置从配电盘取出后，向电极间施加预定的高电压，根据有无电弧来判断致密性。采用这种方式存在以下问题，检修时必须要停电，还要另外需要高电压电源。为了实现检修作业的简单化、经常监视的方便化等检修简单化要求，能够在通常运转中进行诊断的方法为人们所期待，且各种各样的方案被提出。其中，特开平7-65676号公报中的方案为在真空管1的周围配置检测电极14，检测真空压力恶化时产生的放电脉冲。

但是，使用这种诊断方法时，因为用于诊断的放电脉冲为高频信号，所以检测电路复杂，并且因为需要具备区别来自周边环境的电噪声的判别功能，客观上不得不提高成本。

所述现有技术中，因为利用高频放电脉冲来诊断真空压力，所以需要另外具备脉冲检测电路、判别外来噪声功能等复杂的信号处理功能及电路。

发明内容

本发明的目的在于克服上述课题，提供一种具备检测通常运转时的真空压力致密性功能的真空开关装置。

为解决上述课题，本发明的第一个方面在于提供一种具备真空压力诊断装置的真空开关装置，其具备浮动电位的金属容器、由固定于该金属容器上的绝缘套管构成的真空容器以及位于该真空容器内且能够接触和断开的至少一对电极对，其特征在于，与所述金属容器相对地配置用于诊断真空压力的测定端子，用环氧等绝缘物浇铸所述金属容器和所述测定端子，在该绝缘物的外周部设置接地层，该接地层与所述测定端子电绝缘，通过测定所述测定端子上产生的电压来判断真空压力的致密性。

本发明的第二个方面在于提供一种具备真空压力诊断装置的真空开关装置，其具备浮动电位的金属容器、由固定于该金属容器上的绝缘套管构成的真空容器以及位于该真空容器内且能够接触和断开的至少一对电极对，其特征在于，用环氧等绝缘物浇铸所述金属容器，在该绝缘物外周部的一部分区域以外的部分设置接地层，与该一部分区域相对地配置用于诊断真空压力的测定端子，通过测定所述测定端子上产生的电压来判断真空压力的致密性。

根据本发明，由于绝缘物外周部的接地层而使金属容器的对地容量增加，所以通常运转时(通电时)的金属容器的电位接近于接地电位。真空压力发生恶化时，如果主电路与金属容器间发生放电，则金属容器的电位等同于系统电位。换言之，金属容器上产生的系统频率(50Hz或者60Hz)的电位上升使检测真空压力的恶化成为可能，因而能够提供一种具备检测电路、诊断电路被大幅度简化的低成本真空压力检测装置的真空开关装置。

附图说明

图1为表示本发明的真空开关装置的一种实施例的截面图。

图2为表示现有的真空开关装置的截面图。

图3为说明真空压力致密时的金属容器电位的特性图。

图4为影响金属容器的电位的各种静电容量的说明图。

图5为在求出金属容器的电位时使用的等价电路的说明图。

图6为现有技术中，真空压力恶化时的金属容器的电位变动的说明图。

图7为本发明的真空开关装置中，真空压力恶化时的金属容器的电位变动的说明图。

图8为本发明的其他实施例的真空开关装置的截面图。

图9为表示压力与开始放电的电压之间关系的特性图。

图10为本发明的第三实施例的真空开关装置的截面图。

图11为本发明的其他实施例的真空开关装置的截面图。

图12为表示本发明的诊断装置的电路构成图。

图中，1-真空管，12-金属容器，20-绝缘物，21-导电涂层，50-真空压力诊断用的测定端子，51-压力诊断装置，500-判断装置。

具体实施方式

图1为表示本发明的真空开关装置的一种实施例的侧截面图。

如该图所示，真空管1由固定侧绝缘套管和可动侧绝缘套管构成。其中，固定侧绝缘套管由陶瓷筒2、端子板3、固定导体4构成，可动侧绝缘套管由浮动电位的金属容器12、陶瓷筒6、端子板7、可动导体8、波纹管9构成。固定导体4以及可动导体8的端部上分别固定有固定电极11、可动电极10。可动电极10通过波纹管9来保持真空气密状态并可动，且能够与固定电极11接触和离开，从而起到作为开关装置的作用。再有，各部件的接合通过高温真空炉中的焊锡来实现。

金属容器12的周围被环氧等绝缘物20浇铸。绝缘物20的外周部设有导电涂层21(双点划线部分)，将该涂层面接地E。同时，绝缘物20内浇铸有用于诊断真空压力的测定端子50，测定端子50与导电涂层21电绝缘。

测定端子50连接在压力诊断装置51上，该压力诊断装置51由电容器C0和测定电压输出Vout的电压计52构成。测定端子50的一端与接地的电容器C0连接，电压计52测定电容器C0的两端产生的电压，根据电压值来判断真空压力的致密性。

下面，说明本发明的真空压力诊断方法。

图2为用于和本发明作为比较的现有技术，与本发明的主要的区别在于有无周围固定在接地电位上的绝缘物20。下面说明通电时，也就是真空管1处于带电状态时的金属容器12的实际电位。真空管1为了满足对地绝缘性能，确保了与收纳操作机构或者开关装置的配电盘(两者均未作图示)的绝缘距离。此外，即使对于测定端子50，为了满足与系统的绝缘性能，实际上也必须要与真空管1保持间隔。因此，一般来讲，金属容器12与主电路间的静电容量Cm远大于金属容器12与大地间的静电容量Cg。金属容器12的实际的电位Ef相对于系统电位Ep由基于Cm和Cg、的公式Ef＝Ep×Cm/(Cm+Cg)Ep决定，所以Cm＞＞Cg，金属容器12的实际的电位Ef基本等同于系统电位Ep。另一方面，，本发明的实施例(图1)中，因为金属容器12的周围存在外周部具备接地层的绝缘物20，所以金属容器12的对地容量Cg增加。因此，金属容器12的实际的电位Ef从系统电位Ep向接地电位侧移动(图3)。

测定端子50的电位，即测定电压Vm由所述静电容量Cp、Cm、测定端子50的对地容量C1、金属容器12与测定端子50间的静电容量C2、以及压力诊断装置51内的电容容量C0决定。各个静电容量的说明在图4中有所记载，测定电压Vm可由图5的等价电路求得。静电容量Cp、Cm、C1、C2均视构造、尺寸大小而定，当然，测定电压Vm成为与金属容器12的电位Ef成比例的值。

另外，为了确保安全，测定电压Vm的值相对于系统电压Ep必须足够小。压力诊断装置51内的电容容量C0只需设定为比C2足够大即可，比如，6.6kV系统中，其对地电压5.4kVp相当于系统电位Ep，假设金属容器12与测定端子50间的静电容量C2为10pF，则只需设定C0＝10,000pF，就能够将测定电压Vm控制在5V程度。

然后说明真空压力恶化时的情形。如图9中的帕邢曲线所示，压力上升至10^-3Torr以上时，绝缘性能下降。这种情况下，主电路与金属容器12之间发生放电，金属容器12的电位Ef成为系统电压上重叠放电脉冲的状态。如图6所示，现有技术中，即使在真空致密时金属容器12的电位Ef也基本等同于系统电位Ep，所以，伴随恶化产生的变动部分仅为高频的放电脉冲，通过检测该高频放电脉冲就能够进行诊断。另一方面，在本发明中，由于周围具备接地层的绝缘物20使得金属容器12的电位Ef移向接地电位侧，所以真空压力恶化时，产生的不仅仅是高频的放电脉冲，还会产生系统频率的电位上升。换言之，不仅仅要关注高频放电脉冲，还要关注系统频率的电位上升来进行恶化诊断。

这里，对本实施例的效果进行说明。因为现有技术通过检测放电脉冲来进行真空压力恶化诊断，所以有必要实施对策应对来自高频检测电路和手机等周围环境的电磁波噪声，客观上提高了压力诊断装置51的成本。图2中的电路53具有该功能。与此相比，图1中的本发明只需检测系统频率50Hz或60Hz的电位上升即可。比如，假定电压计52为检测工具，判断装置500为检修人员，当电压上升至预先设定的阈值以上时，检修人员就能够很容易的检测出真空压力的恶化。而判断装置500也可以如图12所示，由比较电容器C0的两端电压与预先设定的阈值的比较器501、根据比较器501的输出来动作的继电接点502以及根据继电接点502来开启/关闭的警报灯503(或者蜂鸣器)构成。这种情况下，比较器501可以只关注系统频率的电压，所以比起处理高频脉冲的电路而被显著的简化。而且，本发明的利用系统频率电压的真空压力诊断方法能够忽略外来电磁波噪声的影响，从而提高诊断结果的可信性。

再有，虽然在本实施例中以具备浮动电位的金属容器12的具有两个绝缘套管的真空管1为例进行说明，但也适用于图11所示的陶瓷筒200内部具有浮动电位的电弧保护部件201的真空管1。因为绝缘物20外周部的导电涂层21接地，所以电弧保护部件201的对地容量增加，运转中的电弧保护部件201的电位从系统电位向接地电位侧移动。在真空管1中发生真空压力恶化时，因为电弧保护部件201的电位等于系统电位，所以在测定端子50上会产生系统频率的电位上升。因此，这种情况下，也能够通过所述的简便的压力诊断装置51来检测真空压力恶化。

下面，参照图8说明第二实施例。真空管1的构造同所述实施例，所以省略说明。金属容器12通过周围具备接地层的绝缘物20浇铸，但在本实施例中另外配置测定端子50。在绝缘物20表面的一部分上设置没有导电涂层21的部分55，该部分55与测定端子50对置。并且，测定端子50与压力诊断装置51的连接关系同第一实施例。

本实施例的效果如下。测定端子50通过接地电位的导电涂层21处于与主电路电场屏蔽的状态，所以测定端子50的对地容量C1增加。因此，即使假设压力诊断装置51内的电容器C0破损，或者连接线发生断线，测定端子50的电位因为与系统电位Ep相比足够低，所以能够很好的保障维持·保修人员的安全。

实施例1与实施例2具有共同点，即接通以及遮断动作中，电极间产生的电弧有可能接触到金属容器12，这时的金属容器12的电位Ef等同于系统电位Ep。这种现象的发生与真空压力的致密性无关，所以发出动作指令时的诊断结果应该除外。

下面参照图10说明本发明的第三实施例。

真空开关装置100具有具备切断以及断路功能的真空管101、和接地开闭用的真空管102，两者均由周围具有接地的导电涂层21的绝缘物20浇铸。因为真空管101具备断路功能，所以希望在确保维持·保修人员的安全的基础上发挥真空压力诊断功能。

真空管101由两个绝缘套管104、105和浮动电位的金属容器12构成，绝缘套管内分别收纳有接点电极。在图中左侧的绝缘套管104中，固定电极110通过固定导体111与导体112连接，在套管113与母线连接。另一方面，在套管105中，固定电极114通过固定导体115与导体116连接，在套管117与负载连接。此外，可动接点120、121分别固定于可动导体122、123上，且将两个可动导体用导体124连接。即，该真空开关装置100的通电线路为：套管113-导体112-固定导体114-固定电极110-可动电极120-可动导体122-导体124-可动导体123-可动电极121-固定电极114-固定导体115-导体116-套管117。再有，接点电极周围的电弧保护部件119用于防止接通以及切断时从电极放出的金属颗粒附着在陶瓷筒118的内表面，能够避免绝缘性能的恶化。

连接两个可动导体122、123的导体124通过陶瓷杆125连接在操作杆126上，操作杆126与绝缘杆127连接。通过单独设置的操作机构(未作图示)来驱动绝缘杆127，使绝缘套管104、105内的接点电极接触和离开。另外，因为操作杆126与金属容器12之间设有波纹管130，所以能够在保持真空气密状态下动作。通过操作机构使可动电极120、121移向开启位置Y1、切断位置Y2、断路位置Y3的三个位置，通过开启位置Y1-切断位置Y2之间的操作实现切断功能，通过切断位置Y2-断路位置Y3之间的操作实现断路功能。

另一方面，接地开闭用真空管102由波纹管148、陶瓷筒140、其两端的端子板141、142、固定导体143、可动导体144以及固定于两导体上的固定电极145、可动电极146构成，相互之间通过焊锡接合。可动导体144和在真空管102外部相互连接三相的连接导体149连接。可动导体146通过零件150与绝缘杆151连接。通过另外设置的操作机构(未作图示)来驱动绝缘杆151，开闭接点。再有，固定导体143因为与连接负载的导体116连接，所以通过真空管102的接通动作而使负载接地。绝缘物20中浇铸有用于测定电压的电容器152，判断负载侧的电压的有无。

真空压力诊断用的测定端子50连同真空管101、102浇铸于绝缘物20内，与真空管101的金属容器12相向配置。测定端子50通过连接线160连接在同实施例1或实施例2的压力诊断装置51上。作为浮动电位的金属容器12根据绝缘物20周围的接地的导电涂层21，其实际的电位由系统电位Ep移向接地电位侧。同所述实施例一样，如果发生真空压力恶化，主电路与金属容器12之间发生放电，金属容器12的电位上升至系统电位Ep，所以能够根据该电位上升判断真空压力的恶化。这样，通过设置周围具有接地的导电涂层21的绝缘物20，能够在具备断路功能的真空开关装置100上很容易的配置可信度高的真空压力诊断装置。

根据本发明，因为通过浮动电位的金属容器的电位上升能够诊断内部压力，所以能够提供一种恶化诊断装置被简化，并且诊断可信度被提高的真空开关装置。

Claims

1.一种真空开关装置，具有浮动电位的金属容器、由固定于该金属容器的绝缘套管构成的真空容器以及位于该真空容器内且能够接触和断开的至少一对电极对，其特征在于，

与所述金属容器相对地配置用于诊断真空压力的测定端子，用绝缘物浇铸所述金属容器和所述测定端子，并在该绝缘物的外周部设置接地层，该接地层与所述测定端子电绝缘。

2.一种真空开关装置，具有浮动电位的金属容器、由固定于该金属容器的绝缘套管构成的真空容器以及位于该真空容器内且能够接触和断开的至少一对电极对，其特征在于，

用绝缘物浇铸所述金属容器，并在该绝缘物外周部的一部分区域以外的部分设置接地层，与该绝缘物外周部的一部分区域相对地配置用于检测真空压力的测定端子。

3.根据权利要求1或2所述的真空开关装置，其特征在于，设有诊断装置，该诊断装置测定或者总是监视所述测定端子上产生的系统频率的交流电压，当产生某一阈值以上的电压上升时，判定为真空不良。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的真空开关装置，其特征在于，在所述绝缘物的外周设有导电涂层，通过将该导电涂层接地来构成所述接地层。

5.根据权利要求3所述的真空开关装置，其特征在于，在所述真空开关装置没有被施加动作指令时，所述诊断装置测定产生于所述测定端子上的电压，当产生某一阈值以上的电压上升时，判定为真空不良。