JP7210241B2 - 真空遮断器 - Google Patents

Description

本発明は、真空遮断器に関する。

従来、真空遮断器の状態、特に真空バルブの圧力を監視する際に、主回路を停電させ、開極状態で同相主回路端子間に交流高電圧を印加して、閃絡の有無を確認していた。

これに対し、停電を必要としない監視技術として、例えば特許文献１に記載の技術が知られている。本技術では、真空バルブの圧力が真空漏れにより変化すると、投入コイルまたは遮断コイルに流れる制御電流（大きさ、波形）および投入動作時間が変化することを利用し、制御電流および投入動作時間の両方または一方を測定し、信号処理装置により機械的固渋と識別することにより、真空バルブの真空漏れを検出している。

特開平８－１８０７７７号公報

特許文献１に記載の技術では、制御電流の大きさや波形が不可逆的に大きく、もしくは長く変化する場合や、投入動作時間が不可逆的に長く変化する場合に、真空バルブの真空漏れが有ると判定する。また、制御電流や投入動作時間が可逆的に変化している場合には、機械的固渋と判定する。このため、本技術では、制御電流や投入動作時間の変化を多数回測定しなければならず、真空漏れの判定に長時間を要する。

そこで本発明は、早期に動作状態を判定できる真空遮断器を提供する。

上記課題を解決するために、本発明による真空遮断器は、真空バルブと、真空バルブの開閉を操作する操作器と、各々が真空バルブの開閉に応じて開閉する複数の信号接点と、真空バルブの開閉を制御する制御装置とを備えるものであって、制御装置は、真空バルブの開閉を制御する遮断指令および投入指令を作成する制御部と、複数の信号接点の開閉に基づいて、真空遮断器が遮断状態から投入状態へ遷移するのに要する投入動作時間と、真空遮断器が投入状態から遮断状態へ遷移するのに要する遮断動作時間と、を計測する動作時間計測部と、投入動作時間と基準投入動作時間との比較、および遮断動作時間と基準遮断動作時間との比較に基づいて、真空遮断器の異常を判定する比較部と、を備えるとともに、以下の第１～第４の手段の内のいずれかを備える。
第１の手段として、比較部は、投入動作時間が基準投入動作時間よりも大きく、かつ遮断動作時間が基準遮断動作時間よりも小さい場合、異常が真空バルブの真空漏れであると判定する。
第２の手段として、比較部は、投入動作時間が基準投入動作時間よりも大きく、かつ遮断動作時間が基準遮断動作時間よりも大きい場合、異常が、真空バルブの接点消耗もしくは操作器を含む機構部の摩擦増加であると判定する。
第３の手段として、比較部は、投入動作時間が基準投入動作時間よりも大きく、かつ遮断動作時間が基準遮断動作時間と同等である場合、異常が、操作器が備える電磁石の電源となるコンデンサの静電容量低下であると判定する。
第４の手段として、本発明による真空遮断器は、真空バルブの接点の消耗量を計測する接点消耗計測部と、接点消耗計測部によって計測される消耗量に基づいて、真空バルブの接点消耗の有無を判定する信号処理部と、を備え、比較部は、投入動作時間が基準投入動作時間よりも大きく、かつ遮断動作時間が基準遮断動作時間よりも大きい場合、真空バルブの前記接点消耗の有無の判定結果に応じて、異常が、真空バルブの接点消耗および操作器を含む機構部の摩擦増加のいずれであるかを判別する。

本発明によれば、真空遮断器の状態を早期に判定することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１であるスイッチギヤの縦断面図である。 真空遮断器の縦断面図を示す。 真空遮断器の正面図を示す。 実施例１におけるスイッチギヤの回路構成を示す。 実施例１における真空遮断器の動作を示すタイミングチャートである。 実施例１における異常判定処理を示すフローチャートである。 実施例３であるスイッチギヤの回路構成を示す。 実施例４であるスイッチギヤの回路構成を示す。 実施例５であるスイッチギヤの回路構成を示す。

以下、本発明の実施形態について、下記の実施例１～５により、図面を用いながら説明する。各図において、参照番号が同一のものは同一の構成要件あるいは類似の機能を備えた構成要件を示している。

図１は、本発明の実施例１であるスイッチギヤの縦断面図である。

図１に示すように、スイッチギヤ１５０の筐体内において、真空遮断器１５６が遮断器室１５４に配置される。また、配電用ケーブル１６１が、スイッチギヤ１５０の筐体内において、ケーブル室１５５に配置される。スイッチギヤ１５０の筐体内における母線室１５３に配置される母線１６２は、真空遮断器１５６における遮断用真空バルブの一方の主接点すなわち固定接点に電気的に接続される。配電用ケーブル１６１は、遮断用真空バルブの他方の主接点すなわち可動接点に電気的に接続される。

スイッチギヤ１５０の筐体前面（図１中、右側）には扉が設けられ、扉を開けると、真空遮断器１５６の前面に設けられて、スイッチ類などを備える操作パネルが露出する。保守点検時には、扉を開けて、真空遮断器１５６を引き出すことができる。また、スイッチギヤ１５０の筐体背部（図１中、左側）には、上述のケーブル室１５５および母線室１５３が位置し、この背部内に、上述の配電用ケーブル１６１および母線１６２が位置する。

スイッチギヤ１５０の筐体内における計測器室１５２内には、真空遮断器１５６を制御するための制御装置が配置される。本制御装置は、真空遮断器の開閉動作、すなわち真空バルブの主接点の開閉を制御する制御部１８０と、真空遮断器１５６の状態監視装置を構成する、動作時間計測部２２０、比較部２２１および異常状態表示部２２２を備える。

動作時間計測部２２０は、真空遮断器１５６の動作時間、すなわち投入動作時間や開極動作時間などを計測する。比較部２２１は、動作時間計測部２２０の計測結果に基づいて、真空遮断器１５６の状態における異常の有無や異常の種類を判定する。異常状態表示部２２２は、比較部２２１によって真空遮断器１５６の状態が異常であると判定されると、真空遮断器１５６が異常状態であることを、ランプ点灯（もしくは消灯）、画像、音声などによって表示する。

図２は、真空遮断器１５６の縦断面図を示す。

真空バルブ９内の固定接点７は、真空バルブ９外において、固定側導体１３３に電気的に接続される。また、真空バルブ９内の可動接点８は、真空バルブ９外において、可撓性電極１４０を介して、可動側導体１３４に電気的に接続される。固定側導体１３３には、母線１６２（図１）の接続部となる断路部１３１が取り付けられ、可動側導体１３４には、配電用ケーブル１６１（図１）の接続部となる断路部１３２が取り付けられる。

電磁石を備える操作器１４の操作ロッド部が、シャフト５の回りに回動可能なレバーを有するリンク機構を介して、絶縁ロッド１１４に機械的に連結されている。絶縁ロッド１１４には、可動接点８から延びる可動軸が連結される。電磁石への通電が制御されて操作器１４が上下方向に作動すると、リンク機構および絶縁ロッド１１４を介して、操作器１４の上下動が可動接点８に伝達される。これにより、真空バルブ９が開閉され、真空遮断器１５６は、投入状態および遮断状態になる。なお、ワイプばね５９および遮断ばね６０の付勢力によって、真空バルブ９の開極動作すなわち真空遮断器１５６の遮断動作が高速化されるとともに、遮断状態が保持される。

図２に示すように、真空遮断器１５６には、操作器１４と連動する補助スイッチ２０が設けられる。後述するように（図５）、補助スイッチ２０における信号接点である常時開接点および常時閉接点の動作タイミングと、制御部１８０（図１）が作成する投入指令および遮断指令（開極指令）のタイミングとの時間差に基づいて、真空遮断器１５６の投入動作時間および遮断動作時間が計測される。後述するように（図６）、計測される投入動作時間および遮断動作時間の時間的変化に基づいて、真空バルブ９内の固定接点７および可動接点８の消耗、真空バルブ９の真空漏れ、可動接点８の駆動機構部（操作器１４を含む）における摩擦増など、真空遮断器１５６の状態が判定される。

図３は、真空遮断器１５６の正面図を示す。

操作器１４が備える電磁石は、コンデンサ１６を操作器駆動用電源として作動する。すなわち、電磁石は、コンデンサ１６に充電された電力によって作動する。補助スイッチ２０は、操作器１４の上部すなわち電磁石の上部空間に位置し、操作器１４とリンク部を介して機械的に接続される。これにより、補助スイッチ２０における信号接点は、電磁石が作動すると、操作器１４の上下方向の動きに連動して開閉される。上述の投入動作時間および遮断動作時間の変化に基づいて、コンデンサ１６の静電容量の変化が監視される。

なお、図２および図３に示すように、真空バルブ９、固定側導体１３３、可動側導体１３４、可撓性電極１４０、絶縁ロッド１１４、ワイプばね５９は、絶縁フレーム１３０内に設けられる。また、操作器１４、補助スイッチ２０、遮断ばね６０は、ケース１０内に設けられる。図３に示すように、本実施例１における真空遮断器１５６は、三相交流配電系統用であるため、三個の絶縁フレーム１３０の各々に、真空バルブなどが設けられる。そして、三個の真空バルブが、一台の操作器１４によって開閉される。

図４は、本実施例１におけるスイッチギヤ１５０（図１）の制御回路構成を示す。なお、真空遮断器１５６における主接点（真空バルブ９の固定接点７および可動接点８（図２））は図示を省略している。

操作器１４（図２）が備える電磁石の遮断コイル２１０（ＴＣ：Trip Coil）および投入コイル２１１（ＣＣ：Closing Coil）の一端は、それぞれ、制御装置における信号接点である開極指令接点２０１および投入指令接点２０２を介して、操作器駆動用直流電源（以下、「操作電源」と記す）の高電位（Ｐ）側に接続される。また、遮断コイル２１０および投入コイル２１１の他端は、それぞれ補助スイッチ２０における常時開接点２０５および常時閉接点２０６を介して、操作電源の低電位（Ｎ）側に接続される。

開極指令接点２０１および投入指令接点２０２は、制御部１８０（図１）が真空遮断器１５６に対する遮断指令（もしくは開極指令）および投入指令を出力する場合、それぞれ遮断指令および投入指令に応じて閉じる。

ここで、開極指令接点２０１および投入指令接点２０２は、操作電源の高電位（Ｐ）に接続される。したがって、開極指令接点２０１が閉じると、操作電源の高電位（Ｐ）が開極指令接点２０１を介して、動作時間計測部２２０の信号入力部に伝達される。これにより、制御部１８０が出力する遮断指令を検出できる。また、投入指令接点２０２が閉じると、操作電源の高電位（Ｐ）が投入指令接点２０２を介して、動作時間計測部２２０の信号入力部に伝達される。これにより、制御部１８０が出力する投入指令を検出できる。

補助スイッチ２０の常時開接点２０５および常時閉接点２０６は、操作器１４の電磁石を励磁する際に閉じる。これに対し、補助スイッチ２０における信号接点である常時開接点２０３および常時閉接点２０４は、それぞれ、真空遮断器１５６の投入状態および遮断状態において閉じる。

ここで、常時開接点２０３および常時閉接点２０４は操作電源の高電位（Ｐ）に接続される。したがって、真空遮断器１５６の投入状態に常時開接点２０３が閉じると、操作電源の高電位（Ｐ）が動作時間計測部２２０の信号入力部へ出力される。これにより、真空遮断器１５６の投入状態が検出できる。また、真空遮断器１５６の遮断状態に常時閉接点２０４が閉じると、操作電源の高電位（Ｐ）が動作時間計測部２２０の信号入力部へ出力される。これにより、真空遮断器１５６の遮断状態が検出できる。

なお、投入ランプ２１２および遮断ランプ２１３が、操作電源の低電位（Ｎ）側に接続されるとともに、それぞれ常時開接点２０３および常時閉接点２０４を介して、操作電源の高電位（Ｐ）側に接続される。したがって、投入ランプ２１２は、常時開接点２０３が閉じると点灯し、真空遮断器１５６が投入状態であることを表示する。また、遮断ランプ２１３は、常時閉接点２０４が閉じると点灯し、真空遮断器１５６が遮断状態であることを表示する。

図４の回路の動作の概略は次のとおりである。なお、真空遮断器１５６は、まず、遮断状態であるとする。

遮断状態において、制御部１８０（図１）からの投入指令に応じて投入指令接点２０２が閉じられると、投入指令が出力されたタイミングでは補助スイッチ２０の常時閉接点２０６は遮断状態から継続して閉じているため、投入指令に対して遅れることなく、投入コイル２１１に励磁電流が流れる。これにより、操作器１４（図２）は、真空バルブ９（図２）の可動接点８（図２）を操作して、真空バルブ９の閉極動作を開始する。このとき、常時閉接点２０４も常時閉接点２０６と同様に閉じているので、操作電源の高電位（Ｐ）が、遮断状態から継続して、真空遮断器１５６が遮断状態であることを示す遮断状態信号として、動作時間計測部２２０に入力される。なお、操作電源の高電位（Ｐ）は、投入指令接点２０２を介して、投入指令信号として、動作時間計測部２２０に入力される。

操作器１４によって、真空バルブ９が閉極されると、真空遮断器１５６は投入状態となる。このとき、図示されないラッチ手段（例えば、操作器が備える永久磁石（本実施例１）や機械的ラッチ機構など）により、操作器１４の動作が拘束され、投入コイル２１１に励磁電流が流れなくても、真空遮断器１５６の投入状態が保持される。また、補助スイッチ２０においては、操作器１４に連動して、常時閉接点２０４，２０６が閉状態から開状態になり、常時開接点２０３，２０５が開状態から閉状態になる。

このように、常時閉接点２０６が開くので、投入状態で投入コイル２１１に電流が流れ続けることがなく、操作器１４の電力消費量が低減される。また、常時閉接点２０４が開くので、動作時間計測部２２０への遮断状態信号の入力が停止するとともに、遮断ランプ２１３が消灯する。

これに対し、常時開接点２０３が閉じるので、操作電源の高電位（Ｐ）が、真空遮断器１５６が投入状態であることを示す投入状態信号として、動作時間計測部２２０に入力されるとともに、投入ランプ２１２が点灯する。なお、常時開接点２０５が閉じることにより、制御部１８０（図１）から遮断指令が出力されたときに、遮断指令に対して遅れることなく、遮断コイル２１０に励磁電流を流すことができる。

上述のような投入状態において、遮断指令に応じて開極指令接点２０１が閉じられると、遮断指令が出力されたタイミングでは補助スイッチ２０の常時開接点２０５は投入状態から継続して閉じているため、遮断指令に対して遅れることなく、遮断コイル２１０に励磁電流が流れる。これにより、操作器１４（図２）は、真空バルブ９（図２）の可動接点８（図２）を操作して、真空バルブ９の開極動作を開始する。このとき、常時開接点２０３も常時開接点２０５と同様に閉じているので、操作電源の高電位（Ｐ）が、投入状態から継続して、投入状態信号として、動作時間計測部２２０に入力される。なお、操作電源の高電位（Ｐ）は、開極指令接点２０１を介して、遮断指令信号として、動作時間計測部２２０に入力される。

操作器１４によって、真空バルブ９が開極されると、真空遮断器１５６は遮断状態となる。このとき、ワイプばね５９や遮断ばね６０の付勢力もしくは図示されないラッチ手段などにより、操作器１４の動作が拘束され、遮断コイル２１０に励磁電流が流れなくても、真空遮断器１５６の遮断状態が保持される。また、補助スイッチ２０においては、操作器１４に連動して、常時開接点２０３，２０５が閉状態から開状態になり、常時閉接点２０４，２０６が開状態から閉状態になる。

このように、常時開接点２０５が開くので、遮断状態で遮断コイル２１０に電流が流れ続けることがなく、操作器１４の電力消費量が低減される。また、常時開接点２０３が開くので、動作時間計測部２２０への投入状態信号の入力が停止するとともに、投入ランプ２１２が消灯する。

これに対し、常時閉接点２０４が閉じるので、操作電源の高電位（Ｐ）が、遮断状態信号として、動作時間計測部２２０に入力されるとともに、遮断ランプ２１３が点灯する。なお、常時閉接点２０６が閉じることにより、前述のように、制御部１８０（図１）から投入指令が出力されたときに、投入指令に対して遅れることなく、投入コイル２１１に励磁電流を流すことができる。

後述するように、本実施例１において、真空遮断器１５６が備える制御装置は、動作時間計測部２２０と比較部２２１と異常状態表示部２２２とによって、上述の投入指令信号、遮断指令信号、投入状態信号、遮断状態信号に基づいて、真空遮断器１５６の状態を監視して、真空遮断器１５６の状態における異常の有無や異常の種類を判定する。

図５は、本実施例１における真空遮断器１５６の動作を示すタイミングチャートである。

図５において、投入指令電圧および開極指令電圧は、それぞれ上述の投入指令信号および遮断指令信号に相当する。コイル電流は、投入コイル２１１および遮断コイル２１０に流れる電流を一括して示す。なお、電流の方向を考慮して、投入コイル２１１および遮断コイル２１０に流れる電流は、それぞれ正および負の電流として示す。ストロークは、操作器１４の可動部、もしくは真空バルブ９の可動接点８の、遮断状態における位置を基準とした、移動量に対応する。また、補助スイッチ（ＳＷ）のＡ接点（図４における常時開接点２０３）およびＢ接点（図４における常時閉接点２０４）からの信号は、それぞれ上述の投入状態信号および遮断状態信号に相当する。

本実施例１における動作時間計測部２２０（図４）は、投入指令電圧（投入指令信号）の立ち上がりから、補助スイッチのＡ接点からの信号（投入状態信号）の立ち上がりまでの投入時間Ｃ２を計測する。投入指令電圧の立ち上がりは、制御部１８０（図２）から投入指令が出力されるタイミングである。また、補助スイッチのＡ接点からの信号の立ち上がりは、操作器１４に連動する補助スイッチのＡ接点が開状態から閉状態に遷移するとともに、真空遮断器１５６が遮断状態から投入状態に遷移するタイミングである。したがって、投入時間Ｃ２は、投入指令が出力されてから、投入状態になるまでに要する時間である。すなわち、真空遮断器１５６の投入動作の遅れ時間である。

また、本実施例１における動作時間計測部２２０（図４）は、開極指令電圧（遮断指令信号）の立ち上がりから、補助スイッチのＢ接点からの信号（遮断状態信号）の立ち上がりまでの遮断時間Ｔ２を計測する。開極指令電圧の立ち上がりは、制御部１８０（図２）から遮断指令が出力されるタイミングである。また、補助スイッチのＢ接点からの信号の立ち上がりは、操作器１４に連動する補助スイッチのＢ接点が開状態から閉状態に遷移するとともに、真空遮断器１５６が投入状態から遮断状態に遷移するタイミングである。したがって、遮断時間Ｔ２は、遮断指令が出力されてから、遮断状態になるまでに要する時間である。いわば、遮断時間Ｔ２は、真空遮断器１５６の遮断動作の遅れ時間である。

なお、Ｂ接点が閉状態から開状態に遷移するタイミングとＡ接点が開状態から閉状態に遷移するタイミングには時間差（Ｃ１）がある。また、Ａ点が閉状態から開状態に遷移するタイミングとＢ接点が開状態から閉状態に遷移するタイミングには、時間差（Ｔ１）がある。これらの時間差を有するように、補助スイッチ２０が構成される。これにより、Ａ接点およびＢ接点が相補的に開閉されるとき、Ａ接点およびＢ接点が同時に閉状態となることが回避される。

なお、図５に示す投入時間Ｃ２は、真空遮断器１５６が遮断状態から投入状態へ遷移するのに要する投入動作時間を示す一つの指標である。また、図５に示す遮断時間Ｔ２は、真空遮断器１５６が投入状態から遮断状態へ遷移するのに要する遮断動作時間を示す一つの指標である。Ｃ２，Ｔ２以外に、例えば、図５に示す時間的パラメータＣ０，Ｃ１，Ｔ０，Ｔ１を用いる指標を適用してもよいが、これについては後述する（実施例２）。

図６は、実施例１における真空遮断器１５６の制御装置が実行する異常判定処理を示すフローチャートである。なお、本実施例１においては、マイクロコンピュータなどの演算処理装置が所定のプログラムを実行することにより、異常判定処理がなされる。

まず、ステップ３００で、制御装置における動作時間計測部２２０（図１，４）は、開極動作（すなわち遮断動作）であるか否かを判定する。開極動作ではない場合（Ｓ３００のＮＯ）、すなわち投入動作である場合、ステップＳ３０１Ａで、動作時間計測部２２０は投入時間Ｃ２（図５）を計測する。また、開極動作である場合（Ｓ３００のＹＥＳ）、ステップＳ３０１Ｂで、動作時間計測部２２０は遮断時間Ｔ２（図５）を計測する。

なお、ステップＳ３００，Ｓ３０１Ａ，Ｓ３０１Ｂは、動作時間計測部２２０によって、投入指令信号（図５：投入指令電圧）、遮断指令信号（図５：開極指令電圧）、投入状態信号（図５：補助ＳＷのＡ接点からの信号）、並びに遮断状態信号（図５：補助ＳＷのＢ接点からの信号）に基づいて実行される。すなわち、動作時間計測部２２０は、入力信号が投入指令信号および投入状態信号であれば、投入動作であり開極動作ではないと判定し、さらに投入指令信号および投入状態信号の立ち上がりのタイミング間の時間差から投入時間Ｃ２を計測する。また、動作時間計測部２２０は、入力信号が遮断指令信号および遮断状態信号であれば、開極動作であると判定し、さらに遮断指令信号および遮断状態信号の立ち上がりのタイミング間の時間差から遮断時間Ｔ２を計測する。

次に説明するように、計測された投入時間Ｃ２および遮断時間Ｔ２に基づいて、制御装置における比較部２２１によって、真空遮断器の状態の異常の有無や種類が判定される。

ステップＳ３０２Ａで、比較部２２１は、計測された投入時間Ｃ２と、計測時点が現時点（投入時間Ｃ２の計測時点）よりも一時点前であり、比較部２２１が記録している投入時間Ｃ２’と、を比較する。すなわち、比較部２２１は、投入時間Ｃ２’に対する投入時間Ｃ２の時間的変化が、増加、不変、減少のいずれであるかを判定する。そして、比較部２２１は、半導体メモリなどの記憶装置に記録されている、投入時間の増減に関する増減情報を、判定結果に応じて更新する。

また、ステップＳ３０２Ｂで、比較部２２１は、動作時間計測部２２０によって計測された遮断時間Ｔ２と、計測時点が現時点（遮断時間Ｔ２の計測時点）よりも一時点前であり、比較部２２１が記録している遮断時間Ｔ２’と、を比較する。すなわち、比較部２２１は、遮断時間Ｔ２’に対する遮断時間Ｔ２の時間的変化が、増加、不変、減少のいずれであるかを判定する。そして、比較部２２１は、比較部２２１に記録されている、投入時間の増減に関する増減情報を、判定結果に応じて更新する。

次に、ステップＳ３０３で、比較部２２１は、ステップＳ３０２Ａにおいて更新された投入時間の増減情報に基づいて、投入時間Ｃ２が増加しているか否かを判定する。増加していない場合（ステップＳ３０３のＮＯ）すなわち不変であるか減少している場合、比較部２２１は、次にステップＳ３０４を実行し、増加している場合（ステップＳ３０３のＹＥＳ）、比較部２２１は、次にステップＳ３０５を実行する。

ここで、投入時間Ｃ２の増大の要因となる異常状態は、後述するように、複数種類ある。また、異常状態によっては、投入時間Ｃ２が増大しない場合もある。そこで、以下に説明するように、本実施例１では、ステップＳ３０４およびＳ３０５において、比較部２２１は、さらに遮断時間Ｔ２の増減情報に基づいて、異常の有無や異常の種類を判定する。

ステップＳ３０４で、比較部２２１は、ステップＳ３０２Ｂにおいて更新された遮断時間の増減情報に基づいて、遮断時間Ｔ２が増加しているか否かを判定する。増加していない場合（ステップＳ３０４のＮＯ）すなわち不変であるか減少している場合、比較部２２１は、次にステップＳ３０６を実行し、増加している場合（ステップＳ３０４のＹＥＳ）、比較部２２１は、次にステップＳ３０７を実行する。

ここで、比較部２２１（図１）は、ステップＳ３０４において遮断時間Ｔ２が増加していないと判定することによって、真空遮断器１５６は正常であると判断する。また、比較部２２１は、ステップＳ３０４において遮断時間Ｔ２が増加していると判定することによって、真空バルブ９（図２）の固定接点７や可動接点８が消耗していると判定する。なお、真空バルブ９の固定接点７や可動接点８が消耗すると、ワイプばね５９の蓄勢エネルギーが減少するため、遮断時間Ｔ２が増加する。これらの判定結果に応じて、異常状態表示部２２２（図１）は、ランプ点灯（もしくは消灯）、画像、音声などによって、ステップＳ３０６では正常であることを表示し、ステップＳ３０７では接点消耗であることを表示する。

ステップＳ３０５で、比較部２２１は、ステップＳ３０２Ｂにおいて更新された遮断時間の増減情報に基づいて、遮断時間Ｔ２が増加しているか、減少しているか、不変であるかを判定する。増加している場合（ステップＳ３０５の「増加」）、次にステップＳ３０７，Ｓ３０８が異常状態表示部２２２によって実行され、減少している場合（ステップＳ３０５の「減少」）、次にステップＳ３０９が異常状態表示部２２２によって実行され、不変である場合（ステップＳ３０５の「不変」）、次にステップＳ３１０が異常状態表示部２２２によって実行される。

ここで、比較部２２１（図１）は、ステップＳ３０５において、遮断時間Ｔ２が増加していると判定することによって、上述のように接点消耗であるか、もしくは駆動機構部における部材間の摩擦力が増えていると判定する。なお、接点消耗と摩擦力の増大とを分別する手段については、後述する（実施例５）。

また、比較部２２１（図１）は、ステップＳ３０５において、開極時間Ｔ２が減少していると判定することによって、真空バルブ９に真空リークが発生していると判断する。なお、真空リークが発生すると、真空バルブ９内外の気圧差にともない可動接点８に作用する押し込み力、いわば自閉力が、減少するため、投入時間Ｃ２が増加するとともに、遮断時間Ｔ２が減少する。

また、比較部２２１（図１）は、ステップＳ３０５において、遮断時間Ｔ２が不変であると判定することによって、電磁石駆動用電源となるコンデンサ１６（図３）の静電容量が減少している判定する。

本実施例１における真空遮断器１５６のように、電磁石コイルと、永久磁石を用いるラッチ手段とを備える操作器１４においては、投入動作時は電磁石に吸引力を発生させ、遮断ばね６０とワイプばね５９（図２）を蓄勢しながら投入するため、コイル電流が大きくなる。このため、コンデンサ１６の静電容量が減少すると、電磁石の吸引力を十分に発生させるだけの電流を供給できないため、投入時間Ｃ２が長くなる。また、遮断時には、投入時に蓄勢したワイプばね５９と遮断ばね６０の蓄勢エネルギーで遮断動作が行われるので、永久磁石の磁束をキャンセルするだけのコイル電流が流れればよい。

したがって、遮断時のコイル電流は、投入時のコイル電流よりも小さくて良い（図５参照）。このため、コンデンサ１６の静電容量減少は、遮断時間Ｔ２にはあまり影響しない。したがって、コンデンサ１６の静電容量が減少すると、投入時間Ｃ２は長くなるが、遮断時間Ｔ２はほとんど変化しない。

ステップＳ３０５における判定結果に応じて、異常状態表示部２２２（図１）は、ランプ点灯（もしくは消灯）、画像、音声などによって、ステップＳ３０７では接点消耗であることを表示し、ステップＳ３０８では摩擦増であることを表示し、ステップＳ３０９では真空リークであることを表示し、ステップＳ３１０では電源コンデンサ容量低下であることを表示する。

ステップＳ３０６～Ｓ３１０のいずれかの表示が実行されると、ステップＳ３１１において、比較部２２１は、投入時間Ｃ２および遮断時間Ｔ２を、半導体メモリなどの記憶装置に記録する。

なお、本実施例１においては、図６に示す異常判定処理が、真空遮断器１５６の状態を監視している間、繰り返し実行される。

上述の実施例１によれば、複数の信号接点、すなわち開極指令接点２０１、投入指令接点２０２、補助スイッチ２０における常時開接点２０３および常時閉接点２０４の開閉に基づいて、真空遮断器１５６が遮断状態から投入状態へ遷移するのに要する投入動作時間、すなわち投入時間Ｃ２と、真空遮断器１５６が投入状態から遮断状態へ遷移するのに要する遮断動作時間、すなわち遮断時間Ｔ２とが計測される。さらに、計測された投入動作時間すなわち投入時間Ｃ２と、基準投入動作時間すなわち一時点前の投入時間Ｃ２’との比較、および遮断動作時間すなわち遮断時間Ｔ２と、基準遮断動作時間すなわち一時点前の遮断時間Ｔ２’との比較に基づいて、真空遮断器１５６の異常状態が判定される。これにより、異常状態を早期に判定できる。また、異常状態の判定精度や信頼性が向上する。

また、Ｃ２’に対するＣ２の時間的変化（増減）、すなわちＣ２とＣ２’の大小関係を判定するとともに、Ｔ２’に対するＴ２の時間的変化（増減）、すなわちＴ２とＴ２’の大小関係を判定することにより、異常の有無に加えて異常の種類を判定することができる。

本実施例１では、基準投入動作時間および基準遮断動作時間が、投入動作時間および遮断動作時間の既計測値Ｃ２’，Ｔ２’であるが、これに代えて、比較部２２１における記憶装置に予め設定される所定値を用いてもよい。この場合、計測されたＣ２と所定値との大小関係が判定されるとともに、計測されたＴ２と所定値との大小関係が判定される。すなわち、Ｃ２が、投入時間の所定値よりも大であるか（「増加」に対応）、小であるか（「減少」に対応）、等しいか（「不変」に対応）、が判定されるとともに、Ｔ２が、遮断時間の所定値よりも大であるか、小であるか、等しいか、が判定される。これら所定値は、真空遮断器の状態が正常である場合の投入時間および遮断時間の値である。なお、所定値は、真空遮断器が正常状態である場合における、投入時間および遮断時間の数値範囲によって与えられてもよい。この場合、Ｃ２，Ｔ２が、正常範囲を上回るか（「増加」に対応）、正常範囲を下回るか（「減少」に対応）、正常範囲内であるか（「不変」に対応）、が判定される。

本発明の実施例２であるスイッチギヤについて、図５を用いて説明する。なお、本実施例２の装置構成や回路構成は、実施例１（図１～４）と同様である。

以下、主に実施例１と異なる点について説明する。

本実施例２において、動作時間計測部２２０は、投入時間Ｃ２および遮断時間Ｔ２に加えて、時間的パラメータとして、図５に示すＣ０およびＣ１の組み、もしくはＴ０およびＴ１の組のいずれか、もしくは両方を計測する。

Ｃ０は投入指令電圧（投入指令信号）の立ち上がりから、補助スイッチのＢ接点からの信号（遮断状態信号）の立下りまでの時間である。すなわち、Ｃ０は、投入指令信号が出力されるタイミングと、Ｂ接点が閉状態から開状態に遷移するタイミングとの時間差である。

また、Ｃ１は、Ｂ接点からの信号（遮断状態信号）の立下りから、補助スイッチ２０のＡ接点からの信号（投入状態信号）の立ち上がりまでの時間である。すなわち、Ｃ１は、Ｂ接点が閉状態から開状態に遷移するタイミングと、Ａ接点が開状態から閉状態に遷移するタイミングとの時間差である。

図５より分かるように、Ｃ１は、Ｃ２とＣ０の差分である。したがって、動作時間計測部２２０は、入力する投入指令信号および遮断状態信号に基づいてＣ０を計測し、さらに、Ｃ２からＣ０を減算することにより、Ｃ１を計測する。なお、Ｃ１は、遮断状態信号および投入状態信号に基づいて、計測してもよい。

Ｔ０は開極指令電圧（遮断指令信号）の立ち上がりから、補助スイッチのＡ接点からの信号（投入状態信号）の立下りまでの時間である。すなわち、Ｔ０は、遮断指令信号が出力されるタイミングと、Ａ接点が閉状態から開状態に遷移するタイミングとの時間差である。

また、Ｔ１は、補助スイッチのＡ接点からの信号（投入状態信号）の立下りから、補助スイッチのＢ接点からの信号（遮断状態信号）の立ち上がりまでの時間である。すなわち、Ｔ１は、Ａ接点２０３が閉状態から開状態に遷移するタイミングと、Ｂ接点が開状態から閉状態に遷移するタイミングとの時間差である。

図５より分かるように、Ｔ１は、Ｔ２とＴ０の差分である。したがって、動作時間計測部２２０は、入力する遮断指令信号および投入状態信号に基づいてＴ０を計測し、さらに、Ｔ２からＴ０を減算することにより、Ｔ１を計測する。なお、Ｔ１は、投入状態信号および遮断状態信号に基づいて、計測してもよい。

これにより、比較部２２１は、駆動機構部における摩擦増と判定する場合（図６のステップＳ３０５の「増加」）、上述のＣ０およびＣ１に基づいて、もしくは上述のＴ０およびＴ１に基づいて、静止摩擦および動摩擦のどちらが増加しているのかを判定する。

例えば、計測された一組のＣ０，Ｃ１、計測時点が現時点（Ｃ０，Ｃ１の計測時点）よりも一時点前の既計測値であり、比較部２２１は、比較部２２１が記録している一組のＣ０’，Ｃ１’と、を比較する。すなわち、比較部２２１は、Ｃ０’およびＣ１’に対するそれぞれＣ０およびＣ１の変化が、増加、不変、減少のいずれであるかを判定する。

判定の結果、Ｃ０およびＣ１の内、Ｃ０のみが増加して、Ｃ１が増加していない場合、比較部２２１は、駆動機構部の静止摩擦（操作機構が動き出すまでの摩擦）が増えていると判定する。また、Ｃ１も増加している場合、比較部２２１は、動摩擦（操作機構が動き出してからの摩擦）が増えていると判定する。

なお、比較部２２１は、Ｔ０，Ｔ１に基づき、同様に、静止摩擦および動摩擦のどちらが増加しているのかを判定できる。

さらに、投入動作時間および遮断動作時間を示す指標（実施例１では、Ｃ２，Ｔ２）として、Ｃ１，Ｔ１を用い、Ｃ１，Ｔ１の増減情報に基づいて、図６と同様の異常判定処理を行ってもよい。この場合、操作器１４と補助スイッチ２０を連結するリンクにガタや遊びがあり、Ｃ２やＴ２の計測値がばらつく場合でも、Ｃ１とＴ１は、同じ補助スイッチ２０におけるＡ接点およびＢ接点の開閉タイミング間の時間差であり、操作器１４と補助スイッチ２０の両方が動き始めてからの時間差であるため、リンクのガタや遊びの影響が抑制される。これにより、異常判定の精度が向上する。

図７は、本発明の実施例３であるスイッチギヤの回路構成を示す。本図７においては、前述の図４と同様に、真空遮断器１５６における主接点（真空バルブ９の固定接点７および可動接点８（図２））は図示を省略している（後述の図８（実施例４）、図９（実施例５）も同様）。なお、本実施例３の装置構成は、実施例１（図１～３）と同様である（後述の実施例４、実施例５も同様）。

以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。

本実施例３においては、電磁石コイルの電気抵抗の温度変化や、ラッチ手段である永久磁石の吸引力の温度変化による、投入動作時間や遮断動作時間の変動分が補正される。

図７に示すように、真空遮断器の制御装置は、動作時間計測部２２０、比較部２２１および異常状態表示部２２２に加えて、さらに、温度計測部２２３と信号処理部２２４を備えている。

温度計測部２２３は、スイッチギヤの温度、例えば、真空遮断器１５６のケース温度や遮断器室１５４内（図１）の温度を計測する。

信号処理部２２４は、予め、温度と、投入動作時間および遮断動作時間の各変動との関係を表すデータを有し、本データに基づき、温度計測部２２３によって計測される温度に応じて、動作時間計測部２２０によって計測される投入動作時間および遮断動作時間を、温度による変動分を含まないように補正する。

実施例３によれば、温度変動分が補正された動作時間の計測値に基づき真空遮断器の異常状態を判定するので、判定の精度が向上する。

図８は、本発明の実施例４であるスイッチギヤの回路構成を示す。

以下、主に、実施例３と異なる点について説明する。

図８に示すように、本実施例４では、動作時間計測部２２０が、真空遮断器１５６内、例えば、操作器１４や補助スイッチ２０などを収納するケース１０（図１，２）の内部に設けられる。

実施例４によれば、動作時間計測部２２０が電磁的にシールドされるので、動作時間計測部２２０の動作に対する、短絡電流遮断時などよって発生する電磁ノイズの影響が緩和される。これにより、真空遮断器の動作時間の計測精度が向上する。

図９は、本発明の実施例５であるスイッチギヤの回路構成を示す。

以下、主に、実施例１と異なる点について説明する。

本実施例５においては、真空バルブ９（図２）の主接点（固定接点７、可動接点８）の消耗量が計測され、計測結果が異常状態の判定に用いられる。

図９に示すように、真空遮断器の制御装置は、動作時間計測部２２０、比較部２２１および異常状態表示部２２２に加えて、さらに、接点消耗計測部２２５および信号処理部２２４を備えている。

接点消耗計測部２２５は、図示されない変位センサーなどにより、主接点の消耗量を計測する。信号処理部２２４は、接点消耗計測部２２５による消耗量の計測値に基づいて、主接点の消耗の有無を判定する。例えば、信号処理部２２４は、消耗量の計測値があらかじめ設定される許容値を超えたら、消耗有と判定し、許容値以下であれば消耗無と判定する。

比較部２２１は、投入時間Ｃ２が増加し、かつ開極時間Ｔ２が増加していると判定すると（図６のステップＳ３０５の「増加」）、さらに信号処理部２２４による主接点の消耗の有無の判定結果を参照する。比較部２２１は、消耗有の場合、異常状態が接点消耗であると判定し（図６のステップＳ３０７）、消耗無の場合、異常状態が駆動機構部の摩擦増であると判定する（図６のステップＳ３０８）。

本実施例５によれば、投入動作時間および遮断動作時間の両方を増加させる異常状態である駆動機構部の摩擦増と主接点の消耗とを判別することができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置き換えをすることが可能である。

５ シャフト、７ 固定接点、８ 可動接点、９ 真空バルブ、１０ ケース、
１４ 操作器、１６ コンデンサ、２０ 補助スイッチ、５９ ワイプばね、
６０ 遮断ばね、１１４ 絶縁ロッド、１３０ 絶縁フレーム、１３１ 断路部、
１３２ 断路部、１３３ 固定側導体、１３４ 可動側導体、１４０ 可撓性電極、
１５０ スイッチギヤ、１５２ 計測器室、１５３ 母線室、１５４ 遮断器室、
１５５ ケーブル室、１５６ 真空遮断器、１６１ 配電用ケーブル、
１６２ 母線、１８０ 制御部、２０１ 開極指令接点、２０２ 投入指令接点、
２０３ 常時開接点、２０４ 常時閉接点、２０５ 常時開接点、
２０６ 常時閉接点、２１０ 遮断コイル、２１１ 投入コイル、
２１２ 投入ランプ、２１３ 遮断ランプ、２２０ 動作時間計測部、
２２１ 比較部、２２２ 異常状態表示部、２２３ 温度計測部、
２２４ 信号処理部、２２５ 接点消耗計測部

Claims (4)

1. 真空バルブと、前記真空バルブの開閉を操作する操作器と、各々が前記真空バルブの開閉に応じて開閉する複数の信号接点と、前記真空バルブの開閉を制御する制御装置と、を備える真空遮断器において、
   前記制御装置は、
   前記真空バルブの開閉を制御する遮断指令および投入指令を作成する制御部と、
   前記複数の信号接点の開閉に基づいて、前記真空遮断器が遮断状態から投入状態へ遷移するのに要する投入動作時間と、前記真空遮断器が投入状態から遮断状態へ遷移するのに要する遮断動作時間と、を計測する動作時間計測部と、
   前記投入動作時間と基準投入動作時間との比較、および前記遮断動作時間と基準遮断動作時間との比較に基づいて、前記真空遮断器の異常を判定する比較部と、
   を備え、
   前記比較部は、前記投入動作時間が前記基準投入動作時間よりも大きく、かつ前記遮断動作時間が前記基準遮断動作時間よりも小さい場合、前記異常が前記真空バルブの真空漏れであると判定することを特徴とする真空遮断器。
2. 真空バルブと、前記真空バルブの開閉を操作する操作器と、各々が前記真空バルブの開閉に応じて開閉する複数の信号接点と、前記真空バルブの開閉を制御する制御装置と、を備える真空遮断器において、
   前記制御装置は、
   前記真空バルブの開閉を制御する遮断指令および投入指令を作成する制御部と、
   前記複数の信号接点の開閉に基づいて、前記真空遮断器が遮断状態から投入状態へ遷移するのに要する投入動作時間と、前記真空遮断器が投入状態から遮断状態へ遷移するのに要する遮断動作時間と、を計測する動作時間計測部と、
   前記投入動作時間と基準投入動作時間との比較、および前記遮断動作時間と基準遮断動作時間との比較に基づいて、前記真空遮断器の異常を判定する比較部と、
   を備え、
   前記比較部は、前記投入動作時間が前記基準投入動作時間よりも大きく、かつ前記遮断動作時間が前記基準遮断動作時間よりも大きい場合、前記異常が、前記真空バルブの接点消耗もしくは前記操作器を含む機構部の摩擦増加であると判定することを特徴とする真空遮断器。
3. 真空バルブと、前記真空バルブの開閉を操作する操作器と、各々が前記真空バルブの開閉に応じて開閉する複数の信号接点と、前記真空バルブの開閉を制御する制御装置と、を備える真空遮断器において、
   前記制御装置は、
   前記真空バルブの開閉を制御する遮断指令および投入指令を作成する制御部と、
   前記複数の信号接点の開閉に基づいて、前記真空遮断器が遮断状態から投入状態へ遷移するのに要する投入動作時間と、前記真空遮断器が投入状態から遮断状態へ遷移するのに要する遮断動作時間と、を計測する動作時間計測部と、
   前記投入動作時間と基準投入動作時間との比較、および前記遮断動作時間と基準遮断動作時間との比較に基づいて、前記真空遮断器の異常を判定する比較部と、
   を備え、
   前記比較部は、前記投入動作時間が前記基準投入動作時間よりも大きく、かつ前記遮断動作時間が前記基準遮断動作時間と同等である場合、前記異常が、前記操作器が備える電磁石の電源となるコンデンサの静電容量低下であると判定することを特徴とする真空遮断器。
4. 真空バルブと、前記真空バルブの開閉を操作する操作器と、各々が前記真空バルブの開閉に応じて開閉する複数の信号接点と、前記真空バルブの開閉を制御する制御装置と、を備える真空遮断器において、
   前記制御装置は、
   前記真空バルブの開閉を制御する遮断指令および投入指令を作成する制御部と、
   前記複数の信号接点の開閉に基づいて、前記真空遮断器が遮断状態から投入状態へ遷移するのに要する投入動作時間と、前記真空遮断器が投入状態から遮断状態へ遷移するのに要する遮断動作時間と、を計測する動作時間計測部と、
   前記投入動作時間と基準投入動作時間との比較、および前記遮断動作時間と基準遮断動作時間との比較に基づいて、前記真空遮断器の異常を判定する比較部と、
   を備え、さらに、
   前記真空バルブの接点の消耗量を計測する接点消耗計測部と、
   前記接点消耗計測部によって計測される前記消耗量に基づいて、前記真空バルブの接点消耗の有無を判定する信号処理部と、
   を備え、
   前記比較部は、前記投入動作時間が前記基準投入動作時間よりも大きく、かつ前記遮断動作時間が前記基準遮断動作時間よりも大きい場合、前記真空バルブの前記接点消耗の有無の判定結果に応じて、前記異常が、前記真空バルブの接点消耗および前記操作器を含む機構部の摩擦増加のいずれであるかを判別することを特徴とする真空遮断器。

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