JP2015115170A - モールド真空バルブ、およびその電圧試験方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 モールド後の不整放電を防ぎ、部分放電試験を容易に行うことのできるモールド真空バルブを提供する。
【解決手段】 接離自在の固定側接点５と可動側接点６とを有する真空バルブと、絶縁層１２と、接地層１４とを具備したモールド真空バルブであって、固定側接点５には、真空バルブ製造時のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された固定側平滑接触面８を設けるとともに、外周面にモールド後のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された固定側平滑外周面１５を設け、可動側接点６にも、真空バルブ製造時のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された可動側平滑接触面９を設けるとともに、外周面にモールド後のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された可動側平滑外周面１６を設けたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、真空バルブを絶縁材料でモールド（注型）したモールド真空バルブ、およびその電圧試験方法に関する。

従来、接離自在の一対の接点を有する真空バルブでは、製造時に、接点表面などからの不整放電を防ぐため、コンディショニング処理を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このようなコンディショニング処理により、優れた電圧特性を有するものとなるが、外部絶縁を補強するためにエポキシ樹脂でモールドすると、電界分布の変化、モールド時の加熱、運搬などにより、不整放電が再び発生することがある。一方、モールド後の電圧試験では、絶縁層の部分放電試験や耐電圧試験などがあり、不整放電が起きると、微小な放電パルスを計測する部分放電試験の実施が困難となる。このため、モールド後の電圧試験において、不整放電を防ぎ、絶縁層の部分放電試験を容易に行えるものが望まれていた。なお、モールド後の不整放電は、製造直後のものよりも、電界上昇が小さく、低いエネルギーでコンディショニング処理を行うことができる。

特開２００７−３０５４９７号公報

本発明が解決しようとする課題は、モールド後の真空バルブ内での不整放電を防ぎ、外部絶縁の部分放電試験を容易に行うことのできるモールド真空バルブ、およびその電圧試験方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態のモールド真空バルブは、接離自在の固定側接点と可動側接点とを有する真空バルブと、前記真空バルブの外周に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の外周に設けられた接地層とを具備したモールド真空バルブであって、前記固定側接点には、前記可動側接点との接触面に真空バルブ製造時のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された固定側平滑接触面を設けるとともに、外周面にモールド後のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された固定側平滑外周面を設け、前記可動側接点にも、前記固定側接点との接触面に前記真空バルブ製造時のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された可動側平滑接触面を設けるとともに、外周面に前記モールド後のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された可動側平滑外周面を設けたことを特徴とする。

本発明の実施例に係る真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例に係るモールド真空バルブの構成を示す断面図。 本発明の実施例に係るコンディショニング処理時の電圧印加パターンを説明する図。 本発明の実施例に係る電圧試験時の電圧印加パターンを説明する図。 本発明の実施例に係る電圧試験時の放電パルスを説明する図。

本発明の実施形態は、部分放電試験中の不整放電を、同一電源によるコンディショニング処理で抑制し、部分放電特性の測定を容易とするものである。以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、製造直後の真空バルブの構成とコンディショニング処理を図１、図３を参照して説明する。

図１に示すように、真空バルブには、アルミナ磁器よりなる筒状の真空絶縁容器１が用いられ、両端開口部に固定側封着金具２と可動側封着金具３が封着されている。固定側封着金具２には、固定側通電軸４が貫通固定され、端部に固定側接点５が固着されている。固定側接点５に対向し、接離自在の可動側接点６が可動側封着金具３の開口部を移動自在に貫通する可動側通電軸７の端部に固着されている。固定側接点５と可動側接点６の接触面には、後述するコンディショニング処理により電界集中部を除去し、電界的に平滑に形成された固定側平滑接触面８と可動側平滑接触面９が設けられている。可動側通電軸７の中間部には、伸縮自在のベローズ１０の一方端が封着されており、他方端が可動側封着金具３の開口部に封着されている。固定側、可動側接点５、６の周りには、アーク発生時に放出される金属蒸気を捕捉するアークシールド１１が設けられている。

コンディショニング処理においては、固定側接点５と可動側接点６間を所定のギャップ長よりも短いｇ１に設定し、図３の点線（ａ）で示すようなパターンで電圧Ｖ３を印加する。電圧Ｖ３は、一般的に定格耐電圧よりも高く設定し、時間ｔ０からｔ１までコンディショニング処理を行い、厚さ数〜数１０μｍの前記固定側平滑接触面８と前記可動側平滑接触面９を形成するものである。試験状況は、一般的に真空バルブの周囲に接地物など障害物のない開放された状態である。

次に、モールド真空バルブの構成、コンディショニング処理、および部分放電試験を図２〜５を参照して説明する。真空バルブの内部構成は、固定側、可動側接点５、６周りを除き、上述と同様であるので、説明を省略する。

図２に示すように、真空絶縁容器１の外周には、エポキシ樹脂でモールドされた絶縁層１２が設けられている。絶縁層１２の軸方向の両端には、テーパ状に形成された界面接続部１３が設けられている。絶縁層１２の外周には、界面接続部１３を除き、導電性塗料を塗布した接地層１４が設けられている。固定側、可動側接点５、６周りでは、固定側接点５の側面となる外周面に、固定側平滑接触面８と連接するとともに、後述するコンディショニング処理により電界集中部を除去し、電界的に平滑に形成された固定側平滑外周面１５が設けられている。可動側接点６の外周面にも同様に、可動側平滑接触面９と連接するとともに、後述するコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された可動側平滑外周面１６が設けられている。固定側、可動側平滑外周面１５、１６は、アークシールド１１の内面と対向する。

このように構成されたモールド真空バルブでは、固定側接点５と可動側接点６間を所定のギャップ長のｇ２に設定し、図３の実線（ｂ）で示すようなパターンで電圧Ｖ１を印加する。電圧Ｖ１は、モールド真空バルブに課せられる定格の耐電圧であり、絶縁層１２の部分放電の測定を行うものとなる。時間ｔ０からｔ２までが放電パルスの計測時間であり、規格やこれよりも厳しく設定された社内基準に準ずる。試験条件は、固定側接点５と可動側接点６の一方に電圧を印加し、他方を接地し、接地層１４を接地する。また、この逆でも電圧を印加する。ｇ２は、モールド真空バルブに課せられる定格のギャップ長であるが、不整放電個所を短時間で見つけるために短くしてもよい。このギャップ長を定格ギャップ長と称す。定格耐電圧は、規格やこれよりも厳しく設定された社内基準に準じる。

ここで、図４の二点鎖線（ａ）で示すように、電圧Ｖ１で不整放電が起きた場合には、実線（ｂ）で示すように、電圧Ｖ２まで昇圧し、不整放電が消滅した後、電圧Ｖ１に戻し、時間ｔ３からｔ４まで部分放電の放電パルスの大きさやエネルギーなどを計測する。電圧Ｖ２は、Ｖ３よりも低く、不整放電の発生状況により複数段階に変化させることができる。また、時間ｔ３からｔ４は、時間ｔ０からｔ２に相当する。不整放電の有無は、図５に示すように、印加電圧ｅの位相によって判定する。ピーク値近傍でのパルスｐ１、ｐ２では、不整放電とし、零クロス近傍でのパルスｐ３、ｐ４では、絶縁層１２からの部分放電と判定する。

モールド真空バルブでは、絶縁層１２と接地層１４が設けられているため、真空バルブ単体と比べてアークシールド９の電位が接地側に振られ、内部の電界分布が変化する。固定側、可動側接点５、６間とともに、アークシールド１１間でも不整放電が起き易くなり、固定側、可動側平滑外周面１５、１６が形成されることになる。アークシールド１１側にも電界的な平滑面が形成される。固定側、可動側平滑外周面１５、１６は、電圧Ｖ３でのコンディショニング処理とは別に、電界分布の変化などに伴う電界上昇によって形成されるものであり、固定側、可動側平滑接触面８、９よりも厚さが薄い。即ち、部分放電試験に用いるような小さいエネルギーの試験装置で充分に形成することができる。

なお、固定側、可動側平滑接触面８、９でも不整放電が再発することがあり、固定側、可動側平滑接触面８、９に累積されるが、真空バルブの製造時でのコンディショニング処理で殆どが形成されている。このため、ここでは、固定側、可動側平滑接触面８、９は、真空バルブの製造時でのコンディショニング処理で形成されるものとする。また、固定側、可動側平滑外周面１５、１６も、真空バルブの製造時のコンディショニング処理で形成されることもあるが、モールド後のコンディショニング処理によって最終的なものとなる。このため、ここでは、固定側、可動側平滑外周面１５、１６は、モールド後のコンディショニング処理で形成されるものとする。モールド後では、部分放電試験を一時中断して行うので、別々に段取りをする必要がなく、また、一連の電圧試験として実施するので、試験効率を向上させることができる。

上記実施例のモールド真空バルブによれば、真空バルブ製造時とモールド後のコンディショニング処理により、電界的に平滑な面の固定側、可動側平滑接触面８、９のほかに、固定側、可動側平滑外周面１５、１６を設けているので、不整放電を抑制し、絶縁層１２の部分放電試験を容易に行うことができる。また、固定側、可動側平滑外周面１５、１６の形成は、絶縁層１２の部分放電試験を一時中断して行っているので、コンディショニング処理と部分放電試験を一連の電圧試験で実施することができ、効率のよい試験方法とすることができる。

以上述べたような実施形態によれば、接点のコンディショニング処理を真空バルブ製造時と、モールド後の二回行っているので、モールド後の真空バルブ内部での不整放電を防ぐことができる。また、部分放電試験とコンディショニング処理を効率よく行うことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 真空絶縁容器
５ 固定側接点
６ 可動側接点
８ 固定側平滑接触面
９ 可動側平滑接触面
１２ 絶縁層
１４ 接地層
１５ 固定側平滑外周面
１６ 可動側平滑外周面

Claims (6)

1. 接離自在の固定側接点と可動側接点とを有する真空バルブと、
   前記真空バルブの外周に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層の外周に設けられた接地層とを具備したモールド真空バルブであって、
   前記固定側接点には、前記可動側接点との接触面に真空バルブ製造時のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された固定側平滑接触面を設けるとともに、外周面にモールド後のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された固定側平滑外周面を設け、
   前記可動側接点にも、前記固定側接点との接触面に前記真空バルブ製造時のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された可動側平滑接触面を設けるとともに、外周面に前記モールド後のコンディショニング処理により電界的に平滑に形成された可動側平滑外周面を設けたことを特徴とするモールド真空バルブ。
2. 前記固定側平滑接触面、前記可動側平滑接触面よりも、前記固定側平滑外周面、前記可動側平滑外周面の厚さが薄いことを特徴とする請求項１に記載のモールド真空バルブ。
3. 接離自在の固定側接点と可動側接点とを有する真空バルブと、
   前記真空バルブの外周に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層の外周に設けられた接地層とを具備したモールド真空バルブの電圧試験方法であって、
   先ず、前記固定側接点と前記可動側接点とを所定のギャップ長に開極し、
   次に、前記固定側接点と前記可動側接点との一方に定格耐電圧Ｖ１を印加して他方を接地し、
   不整放電が発生すると、前記定格耐電圧Ｖ１よりも高い電圧Ｖ２に昇圧し、
   前記不整放電が消滅すると、前記定格耐電圧Ｖ１に戻し、
   これを所定時間保持して部分放電による放電パルスを計測することを特徴とするモールド真空バルブの電圧試験方法。
4. 前記電圧Ｖ２を複数段階で変化させることを特徴とする請求項３に記載のモールド真空バルブの電圧試験方法。
5. 前記固定側接点と前記可動側接点とのギャップ長を定格ギャップ長としたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のモールド真空バルブの電圧試験方法。
6. 接離自在の一対の接点を有するモールド真空バルブの電圧試験方法であって、
   先ず、真空バルブの製造時に前記接点間のコンニショニング処理を電圧Ｖ３で行い、
   この真空バルブの周りにエポキシ樹脂をモールドして絶縁層、および前記絶縁層の周りに接地層を設け、
   次に、前記接地層を接地してモールドした真空バルブの前記接点間のコンディショニング処理を前記電圧Ｖ３よりも低い電圧Ｖ２で行い、
   その後、前記電圧Ｖ２よりも低い電圧Ｖ１にて、前記絶縁層の部分放電の放電パルスを計測することを特徴とするモールド真空バルブの電圧試験方法。