JPH02114413A - 真空遮断器の真空不良検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は真空遮断器の真空不良を検出する真空遮断器の
真空不良検出装置に関する。

（従来の技術） 従来、真空遮断器の真空度の監視手段としては放電電流
検出方式がある。この方式の一例としては第２図に示す
ようなものがあり、この方式は真空遮断器内の真空度が
低下した時に、内部の絶縁耐電圧値がパッシェンの法則
にしたがって低下するので、この現象を利用することに
よって真空度の低下を検出するものである。第２図に示
す真空遮断器１について説明すると、真空遮断器１は中
間シールド電極２で囲まれた固定電極３および可動電極
４を遮蔽外囲部５に収納したものであり、遮蔽外囲部５
は円筒状のセラミック碍管６とこのセラミック碍管６の
両開口部を封止部７を介して密封したセラミック蓋部８
とからなるものである。

固定電極３はロッド部９の一端に取付けられており、ロ
ッド部９の他端はセラミック蓋部８を貫通して真空遮断
器１の外側に露出している。このロッド部９の露出端は
導線１０を介して系統電源１１に接続されている。可動
電極４はロッド部９の一端に取付けられており、ロッド
部９の外径は冠状の保護部１２によって気密に保たれ、
かつ気密補強部１３で覆われてセラミック蓋部８の部分
でベローズ１４により気密に維持され、その他端は外側
に露出している。ロッド部９は図示しない駆動機構によ
り可動電極４が固定電極３に対して接触したり離れたり
するように動作する。ロッド部９の露出端には導線１０
が接続され、この導線１０には負荷１５が接続されてい
る。このような真空遮断器１の構成により可動電極４が
固定電極３に対して接触したり離れたりすると、系統電
源１１から負荷１５に電流が流れたり遮断されたりする
。

上記したような構成によってなる真空遮断器１内の真空
度が低下したときに、固定電極３と中間シールド電極２
との間に発生した放電を検出するだめの真空不良検出装
置１６について説明する。

固定電極３と中間シールド電極２との間に発生した放電
は真空遮断器１のセラミック碍管６の外側に対向してい
る接地電極１７により検知される。

接地電極１７には接地導線１８が接続され、この接地導
線１８は抵抗等からなる検出インピーダンス１９の一端
に接続されており、検出インピーダンス１９の他端は接
地導線１８を通して接地電位点Ｇに接続されている。検
出インピーダンス１９の両端にはバッファ増幅器２０が
接続され、このバッファ増幅器２０は固定電極３と中間
シールド電極２の間に放電が生じたときに検出インピー
ダンス１つに流れる放電信号ａを増幅する。放電信号ａ
の波形は第３図（ｂ）に示すように第３図（ａ）に示す
商用周波数から９０″たけずれた信号であり、波形のピ
ーク付近に放電パルス分すが重畳した状態のものである
。なお、真空不良に起因した放電の放電信号ａに重畳し
た放電パルス分すは波形のピーク付近に現われるのが常
識である。

このように放電信号ａを増幅した信号はローパスフィル
タ２１とバンドパスフィルタ２２に伝送される。ローパ
スフィルタ２１では信号の商用周波数波形性を通過させ
、この信号をコンパレータ２３に伝送する。コンパレー
タ２３では第３図（Ｃ）に示すように放電信号ａのゼロ
クロス点の間に対応した矩形波Ｃを形成する。この矩形
波Ｃはウィンドウ信号発生部２４に与えられ、ウィンド
ウ信号発生部２４は第３図（ｆ）に示すように矩形波Ｃ
から１秒だけずれた時点で立ち上がり、かつ所定の時間
幅を有するウィンドウ信号ｄを形成する。このウィンド
ウ信号ｄはアンド回路２５の一方の入力端子に与えられ
る。このようにローパスフィルタ２１、コンパレータ２
３、およびウィンドウ信号発生部２４によってウィンド
ウ信号発生器２６を構成している。

一方、バンドパスフィルタ２２が放電の信号を受けると
、商用周波数の範囲の負の信号を通過させ、整流回路２
７によって信号に含まれている放電パルス分すを整形し
た後、増幅器２８で増幅されたパルス信号をコンパレー
タ２９に与える。なお、負の放電信号ａを取上げた理由
は、固定電極３と中間シールド電極２との間の極性効果
のために負側の放電パルス分すの方がばらつきが小さい
からである。

コンパレータ２９では基窄電圧発生器３０から与えられ
る基準電圧とパルス信号とが比較され、パルス信号が基
準電圧よりも大きければ、コンパレータ２９はパルス信
号を出力し、このパルス信号をアンド回路２５の他方の
入力端子に与える。

アンド回路２５の一方の入力端子にはウィンドウ信号ｄ
が与えられているので、アンド回路２５からは第３図（
ｄ）に示すようにウィンドウ信号ｄの時間幅の間だけ他
方の入力端子に与えられたパルス信号に対応した放電パ
ルス信号ｅを出力する。

この放電パルス信号ｅはパルス計数器３１に与えられる
。パルス計数器３１はタイマ３２によって予め定められ
ている時間信号の間、アンド回路２５から出力される放
電パルス信号ｅを数え、この放電パルス信号ｅの数が予
め設定されている数よりも多ければ、外部表示器３３に
不良信号を出力し、外部表示器３３は警報ランプを点灯
したりブザーを鳴らす。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記のような構成の真空不良検出装置の場
合、セラミック碍管の表面が汚れたり湿気を帯びたとき
に生ずる沿面コロナ放電と、真空遮断器内の真空度が低
下したときに生ずる放電とはパルス放電波形、放電発生
のタイミングまたは位相、および極性の点でほとんど同
じであるために区別ができない。したがって、真空度が
十分であるにもかかわらず沿面コロナ放電によって真空
不良検出装置が誤動作をするという問題がある。

この対策としてはセラミック碍管の表面に湿気を帯びに
くくする絶縁塗料を塗布してコロナ放電を防止するよう
にしたものがあるが、絶縁塗料の劣化に伴い長期的な信
頼性に乏しく、また、このコロナ放電は一般に間欠的に
発生する傾向にあるので上記したようにタイマに設定さ
れる時間を長くして真空不良の判定時間を十分とるよう
にしたものもあるが、真空遮断器を高湿度の雰囲気中に
設置した場合に十分な信頼性を得るまでには至らない。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであ
り、真空遮断器の表面で沿面コロナ放電が発生しても誤
動作を生じない信頼性のある真空遮断器の真空不良検出
装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明は、電源に接続された
固定電極および可動電極を遮断外囲部材で囲んだ真空遮
断器と、この真空遮断器の外側に対向して設けられ、真
空遮断器に放電が生じたときに電源周波数波形に放電パ
ルス分が重畳した放電信号を検知する接地電極と、この
接地電極に接続され、放電信号に同期した所定のパルス
幅を有するウィンドウ信号を出力するウィンドウ信号発
生器と、放電信号に重畳した放電パルス分に同期し、ウ
ィンドウ信号のパルス幅よりも長いパルス幅を有するパ
ルス信号を出力するパルス信号発生器と、ウィンドウ信
号とパルス信号との間の時間差を、ウィンドウ信号とパ
ルス信号の発生回数に応じて所定時間だけ加算して時間
差の平均値を求め、この平均値に基づいて放電信号に重
畳した放電パルス分の位相のばらつきを表わす標僧偏差
値を算出する演算器と、標準偏差値と比較される予め定
められた設定値、および発生したパルス信号の発生数と
比較される予め定められた設定値を有し、標準偏差値が
設定値よりも小さく、かつパルス信号の発生数が設定値
よりも大きいときに真空遮断器が真空不良であると判断
する真空不良判定器とを備えたものである。

（作　用） 上記のような構成の真空遮断器の真空不良検出装置では
、真空遮断器に放電が生じたときに接地電極は電源周波
数波形に放電パルス分が重畳した放電信号を検知する。

ウィンドウ信号発生器は放電信号に同期したウィンドウ
信号を出力し、パルス信号発生器は放電パルス分に同期
し、ウィンドウ信号よりも長いパルス幅のパルス信号を
出力する。演算器はパルス信号とウィンドウ信号の時間
差をパルス信号とウィンドウ信号の発生回数に応じて所
定時間だけ加算して時間差の平均値を求め、かつこの平
均値に基づいて標準偏差値を求める。

真空不良判定器は標準偏差値が予め定められた設定値よ
りも小さく、パルス信号の発生数が予め定められた設定
値よりも大きいときに真空遮断器は真空不良に起因した
放電を発生したと判断する。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第１
図は真空遮断器１と、この真空遮断器１の真空不良を検
出する真空遮断器の真空不良検出装置（以下、真空不良
検出装置という）１６とを示した一実施例である。真空
遮断器１および真空不良検出装置１６については第２図
に基づき従来の技術の項ですでに説明したものと同じ構
成を有するので、この同じ構成には同じ符号を付し、そ
の詳細な説明は省略する。また、第３図に示す波形図は
本発明の説明にも使用する。本発明の真空不良検出装置
１６と従来のものとの違いは、アンド回路２５から出力
された放電パルス信号ｅを受けて所定幅のパルス信号ｆ
を出力する単安定マルチバイブレータ３４と、単安定マ
ルチバイブレーク３４からのパルス信号ｆを受けるパル
ス計数器３１と、上記したようにアンド回路２５からの
放電パルス信号ｅおよび単安定マルチバイブレーク３４
からのパルス信号ｆを受ける演算器３５と、パルス計数
器３１および演算器３５に所定時間だけ作動するように
時間信号を与えるタイマ３２と、パルス計数器３１およ
び演算器３５からの出力信号を受ける真空不良判定器３
６と、この真空不良判定器３６からの出力信号を真空不
良として表示する外部表示器３３とからなる構成である
。なお、従来の技術の項で説明した構成も含めてバンド
パスフィルタ２２、整流回路２７、増幅器２８、コンパ
レータ２９、基準電圧発生器３０、アンド回路２５、お
よび単安定マルチバイブレータ３４によってパルス信号
発生器３７を構成する。

上記のような構成の真空不良検出装置１６の動作を説明
する。まず、沿面コロナ放電と真空不良に起因した放電
との特徴について述べると、沿面コロナ放電の位相は常
に変化するものである。この理由はセラミック碍管６の
表面に湿気があって沿面コロナ放電が発生すると、はじ
めは水分によって放電開始電圧は低いが、水分が放電に
よって蒸発すると放電開始電圧は次第に上昇するためで
ある。これに対して、真空不良による放電、即ち、固定
電極３と中間シールド電極２の間に発生する放電は真空
中の放電のために遮蔽外囲部５内の圧力が急激に変化し
ない限り、放電の開始電圧は変化しない。したがって、
発生する放電の位相の変化はなく、放電パルス分すは第
３図（ｂ）に示すように放電信号ａのピーク付近に常に
発生する。

このように沿面コロナ放電と真空不良に起因する放電の
位相の違いを区別することによって真空不良検出装置１
６は沿面コロナ放電によって誤動作を生ずることのない
ものとなる。

今、検出インピーダンス１９の両端に第３図（ｂ）に示
す放電信号ａが発生すると、従来の技術の項ですでに説
明したように第３図（ｆ）に示すウィンドウ信号ｄがア
ンド回路２５の一方の入力端子と演算器３５に与えられ
る。一方、コンパレータ２９からパルス信号がアンド回
路２５の他方の入力端子に与えられる。ウィンドウ信号
ｄが発生している間に第３図（ｄ）に示す最初の放電パ
ルス信号ｅがアンド回路２・５から単安定マルチバイブ
レータ３４に与えられると、単安定マルチバイブレータ
３４からは最初の放電パルス信号ｅに同期し、第３図（
ｅ）に示すように所定の時間幅を有するパルス信号ｆを
出力する。このパルス信号ｆは単安定マルチバイブレー
タ３４が放電パルス信号ｅを受ける毎に、第３図（ｅ）
の２番目にも示すように最初の放電パルス信号ｅに同期
したものとなる。したがって、第３図（ｅ）に示すよう
に単安定マルチバイブレータ３４から出力された第１番
目のパルス信号ｆの立ち上がりと、第１番目のウィンド
ウ信号ｄの立ち上がりとの間にはΔＴｌの時間差があり
、第２番目のパルス信号ｆの立ち上がりと、第２番目の
ウィンドウ信号ｄの立ち上がりとの間にはΔＴ２の時間
差がある。

以下同じように放電信号ａの１周期毎にパルス信号ｆと
ウィンドウ信号ｄの間に時間差が生ずる。

パルス信号ｆの時間幅はウィンドウ信号ｄの時間幅より
も長いものとなっている。この理由はウィンドウ信号ｄ
の時間幅内で発生した複数の放電パルス信号ｅによって
単安定マルチバイブレータ３４から２個以上のパルス信
号ｆを出力させないためである。単安定マルチバイブレ
ータ３４から出力されたパルス信号ｆは演算器３５とパ
ルス計数器３１に与えられる。

演算器３５は単安定マルチバイブレータ３４らのパルス
信号ｆと、ウィンドウ信号発生器２６からのウィンドウ
信号ｄと、タイマ３２からの時間信号とを受ける。演算
器３５は上記したそれぞれの信号を受けると、まず、タ
イマ３２からの時間信号によって定められている時間内
において、順次伝送されてくるウィンドウ信号ｄとパル
ス信号ｆとの間の時間差、即ちΔＴ１、ΔＴ２・・・Δ
Ｔｎを記憶部に順次書込む。また、パルス計数器３１は
単安定マルチバイブレータ３４から受けたパルス信号ｆ
の数を数え、これを演算器３５に与える。

演算器３５では時間信号が終了すると、パルス信号ｆの
合計数ｎに応じて時間差ΔＴ１、ΔＴ２・・・Ｔｎの平
均値ΔＴａを次の式によって求める。

ΔＴａ　−（１／ｎ）Σ　ΔＴｋ 次に平均値ΔＴａに基づいて標準偏差値σを次の式によ
って求める。

この標準偏差値σは放電信号ａに重畳した放電パルス分
すが放電信号ａ上で一定した位相にあるか否かのばらつ
きを示している。このように求められた標準偏差値σ、
およびパルス信号数ｎは真空不良判定器３６に与えられ
る。

真空不良判定器３６は次の表−１に示す判定条件を判断
する機能を有するものである。

表−１ 真空不良判定器３６は与えられた標準偏差値σとパルス
信号数ｎをそれぞれの設定値と比較し、Ｎｏ、１ないし
Ｎｏ、４に示す判定条件に合致しているか否かを判定す
る。この表−１に示す判定条件について説明する。

まず、Ｎ０１１において、標準偏差値σが設定値よりも
大きいか、または等しいときは放電信号ａｌ：重畳した
放電パルス分すの位相が一定せず、ばらつきが大きいこ
とを示す。また、パルス信号数ｎが設定値よりも大きい
かまたは等しいときは放電信号ａに重畳した放電パルス
分すはほとんど１周期毎に発生していることを示してい
る。この場合、Ｎｏ、１は沿面コロナ放電に基づく放電
信号ａを検出したと判定する。

Ｎ０９２において、標準偏差値σが設定値よりも大きい
か、または等しいときは上記したＮｏ。

１の比較と同じである。パルス信号数ｎが設定値よりも
小さいときは放電信号ａに重畳した放電パルス分すは１
周期毎に発生していないことを示している。即ち、放電
パルス分すの位相は不規則である。この場合は真空遮断
器１に外部から突発的にノイズが加わったことに起因す
る放電信号ａであると判定する。

Ｎｏ、３において、標準偏差値σが設定値よりも小さい
ときは放電信号ａに重畳した放電パルス分すの位相が一
定していることを示す。また、パルス信号数ｎが設定値
よりも大きいか、または等しいときは放電信号ａに重畳
している放電パルス分すはほとんど１周期毎に発生して
いることを示す。この場合は真空不良に起因した放電の
放電信号ａであると判定する。即ち、第３図（ｂ）に示
すように放電パルス分すが放電信号ａに一定の位相で重
畳した場合である。

Ｎｏ、４において、標準偏差値σが設定値よりも小さい
ときはＮｏ、３で説明した場合と同じである。また、パ
ルス信号数ｎが設定値よりも小さいときはＮｏ、２で説
明したと同じように放電信号ａに重畳した放電パルス分
すは不規則に発生している。したがって、この場合はＮ
ｏ、２と同様に真空遮断器１に外部から突発的なノイズ
が加わったために発生した放電信号ａと判定する。

このように真空不良判定器３６が放電信号をＮ００１な
いしＮ０２４のいずれかのものかを判定し、このうちＮ
ｏ、３と判定すると、真空不良判定器３６は不良信号を
外部表示器３３に伝送し、外部表示器３３は警報ランプ
を点灯するなり、警報ブザーを鳴らす。

上記のように真空不良に起因する放電か、または沿面コ
ロナ放電かを区別することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の真空遮断器用真空不良検出装
置は、接地電極で検知された放電信号に同調しているウ
ィンドウ信号と放電信号に重畳した放電パルス分に同期
しているパルス信号との間の時間差を求め、この時間差
をウィンドウ信号とパルス信号の発生回数に応じて所定
時間内での平均値を求め、この平均値に基づいて放電パ
ルス分の位相のばらつきを示す標準偏差値を求め、この
標準偏差値が予め定められた設定値よりも小さいときは
放電信号に重畳した放電パルス分の位相が一定している
と判定し、かつ上記のパルス信号が予め定められた設定
値よりも大きいときは放電パルス分はほとんど１周期毎
に発生していると判定し、この時、放電パルス分は放電
信号のピーク付近に定期的に発生しているので、真空不
良に起因する放電と見なされ、したがって真空不良に起
因する放電と沿面コロナ放電と区別することができ、沿
面コロナ放電が発生しても誤動作を生じることのない信
頼性のある真空不良検出装置を実現できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空遮断器の真空不良検出装置を示す
回路構成図、第２図は従来の真空不良検出装置を示す回
路構成図、第３図は真空不良検出装置の動作を示す波形
図である。 １・・・真空遮断器、３・・・固定電極、４・・・可動
電極、１７・・・接地電極、２０・・・検出インピーダ
ンス、２６・・・ウィンドウ信号発生器、３１・・・パ
ルス計数器、３２・・・タイマ、３３・・・外部表示器
、３４・・・単安定マルチバイブレータ、３５・・・演
算器、３６・・・真空不良判定器、３７・・・パルス信
号発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電源に接続された固定電極および可動電極を遮蔽外囲部
   で囲んだ真空遮断器と、 この真空遮断器の外側に対向して設けられ、前記真空遮
   断器に放電が生じたときに電源周波数波形に放電パルス
   分が重畳した放電信号を検知する接地電極と、 この接地電極に接続され、前記放電信号に同期した所定
   のパルス幅を有するウィンドウ信号を出力するウィンド
   ウ信号発生器と、 前記放電信号に重畳した放電パルス分に同期し、前記ウ
   ィンドウ信号のパルス幅よりも長いパルス幅を有するパ
   ルス信号を出力するパルス信号発生器と、 前記ウィンドウ信号と前記パルス信号との間の時間差を
   、前記ウィンドウ信号と前記パルス信号の発生回数に応
   じて所定時間だけ加算して前記時間差の平均値を求め、
   この平均値に基づいて前記放電信号に重畳した前記放電
   パルス分の位相のばらつきを表わす標準偏差値を算出す
   る演算器と、前記標準偏差値と比較される予め定められ
   た設定値、および発生した前記パルス信号の発生数と比
   較される予め定められた設定値を有し、前記標準偏差値
   が設定値よりも小さく、かつ前記パルス信号の発生数が
   設定値よりも大きいときに前記真空遮断器が真空不良で
   あると判断する真空不良判定器とを備えたことを特徴と
   する真空遮断器の真空不良検出装置。