JPS61104514A - 真空しや断器の真空度劣化検出装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はガス絶縁キユービクル内に収納される真空しゃ
断器において、特にその真空容器内の真空度劣化をキユ
ービクルの外部から自動的に検出可能にした真空しゃ断
器の真空度劣化検出装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

最近、電力および一般産業の受変電設備である６６／７
７ＫＶ級のキユービクルは、スペースの削減あるいは構
造の合理化やコスト低減のために、絶縁特性に優れたＳ
Ｆｓガス絶縁キユービクルが使用されるようになってき
た。

第５図はかかるＳＦ６ガス絶縁キユービクルの配置構成
例を示すものである。第５図において、１は金属製の密
閉ケースで、この密閉ケース１内は仕切板２により電源
側機器室１ａ、しゃ断器室１ｂおよび負荷側機器室１Ｃ
が形成され、それぞれの室内にはＳＦｓガスが充填され
ている。電源側機器室１ａには外部の変圧器に接続され
るケーブルペンド３、このケーブルペンド３に母線４を
介して接続される避雷器５、計器用変圧器６、断路器７
および接地装置８が収納配置されている。

またしゃ断器室１ｂには真空しゃ断器９が単独に収納さ
れ、その電源側端は電源側機器室１ａの断路器７に接続
されている。さらに負荷側機器室１Ｇには断路器１０１
接地装置１１および変流器１２が収納配置され、その断
路器１０はしゃ断器室１ｂの真空しゃ断器９の負荷側端
に接続されると共に負荷を接続するためのブス１３が接
続されている。

このようにガス絶縁キユービクルにおいては密閉ケース
１内に各種の電気機器が組合せて収納されており、また
密閉ケース１内は仕切板２により機器室１ａ〜１Ｇを形
成するようにしているので、各室はガス区分されており
、したがって収納機器の機能上点検周期などが異なって
いても各点検の際のガス交換作業などが容易に行なうこ
とができる。しかし、各機器室１ａ〜１Ｃは点検の際以
外には開閉することがなく、各内部機器は原則的にメン
テナンスフリーとなっている。勿論、しゃ断器室１ｂ内
に配設される真空しゃ断器９もその室内の機器の機能上
の点検時期まで、無点検状態となる。したがって、その
無点検期間中に真空しゃ断器９の構成要素の一部、例え
ばベローズや７ランジ溶接部などに機械的な疲労現象な
ど何らかの要因で亀裂が発生し、真空容器内の真空度が
低下してもそれを密閉ケースの外部から発見することが
できない。このため、真空度が低下していることを知ら
ないで開極動作を行なうと、しゃ断性能や絶縁性能の低
下を招き事故発生の原因となる。

ところで、従来真空しゃ断器の真空容器外部から非接触
状態で真空度劣化を検出する真空度劣化検出装置として
は実公昭４９−２８６０４号公報からも明らかなように
第６図に示すような構成のものが知られている。すなわ
ち、この真空劣化検出装置は第６図に示すように透明な
絶縁物からなる真空容器１４の両端開口部を可動電極側
端板１５、固定電極側端板１６により閉塞してなる真空
しゃ断器において、真空容器１４の内側面に真空度の変
化によって光の反射率が変化するゲッター膜１７を付着
し、このゲッターｌＩ！１７に真空容器１４から離れた
外部位置の光８！１８から光フフイバーなどのライトガ
イドを用いて直接光１９を投光すると共にそのゲッター
膜１７からの反射光２０を真空容器１４から離れた外部
位置の受光器２１により受光し、これを電気信号に変換
してその値を検出することで真空度の劣化状態を判別す
るようにしたものである。そして真空度劣化と判別され
た場合には警報信号を出りするとともに真空しゃ断器の
開閉動作を停止させるようにしている。

しかし、このような構成の真空度劣化検出装置では次の
ような問題がある。

すなわち、一般に真空しゃ断器はその開閉動作詩衝撃的
な負荷が作動し、各構成要素に機械振動が生じる。これ
に対して光源１８や受光器２１は真空容器１４から離れ
た位置に設けられているため、真空容器１４と光源１８
および受光器２１とが同期して機械振動を起こすことは
ほとんどない。

したがって、真空度劣化検出装置は真空しゃ断器の開閉
動作詩真空容器内の真空度低下が生じていないにもかか
わらず、誤動作を起こして警報を発したり、真空しゃ断
器の開閉動作を停止させてしまうことがある。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的はガス絶縁キユービクルへの適用を考慮した真空
しゃ断器の真空容器内の真空度劣化を常時キユービクル
の外部から検出することが゛できると共に真空しゃ断器
の開閉動作時の機械振動によって誤動作するようなこと
のない信頼性の高い真空しゃ断器の真空度劣化検出装置
を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明はかかる目的を達成するため、ガス絶縁−〇− キユービクル内に各種の電気機器と共に収納される真空
しゃ断器において、一方面が球面部に、これとは反対側
の他方面が平面部にそれぞれ形成され且つ前記真空しゃ
断器の真空容器の可動側端板または固定側端板に設けら
れた貫通穴にその球面部を前記真空容器内に向けて挿入
固着されたガラス栓と、このガラス栓の球面部に付着さ
れ前記真空容器内の真空度の変化によって光の反射率が
変化するゲッター膜と、前記真空容器外側に面する前記
ガラス栓の平面部に垂直に取付けられた投光用と受光用
のライトガイド、と、この投光用ライトガイドに結合さ
れ前記ゲッター膜に対して光を入射する光源と、前記受
光用ライトガイドに結合され前記ゲッター膜からの反射
光を受光するとその反射光量に応じた値の電気信号に変
換する光／電気信号変換器とを備え、前記ガス絶縁キユ
ービクルの外部から前記真空容器内の真空度低下に起因
して前記ゲッター膜の光反射が低下しているか否かを前
記電気信号により検出可能にしたことを特徴とするもの
である。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明を適用した真空しゃ断器を縦断面して示
す構成例を示すものである。第１図にお處 いて、３１は絶縁物からなる真空容器で、この真空容器
３１はその両端開口部が端板３２．３３により閉塞され
、一方の端板３２には可動電極軸３４を貫通させると共
に金属ベローズ３５を介して可動電極軸３４を移動可能
に且つ気密に保持している。また他方の端板３３には固
定電極軸３６を貫通させると共にその貫通部を気密にし
て直接固定している。３７は可動電極軸３４に取付けら
れたベローズカバーであり、また３８は真空容器３１の
内周側中央部に可動電極軸３４および固定電極軸３６を
包囲するようにして取付けられたシールドカバーである
。

このような構成の真空しゃ断器において、本実施例にお
いては真空容器３１の固定電極側の端板３３の適宜箇所
に貫通穴３３ａを設け、この貫通穴３３ａに次のような
ガラス栓３９を挿入固着するものである。このガラス栓
３９は一方面が球面部に、これとは反対側の他方面が平
面部にそれぞれ形成されており、その球面部には第２図
に示すように、高真空下では金属光沢を呈して光の反射
率が高いが、真空度の低下と共に光沢を失い反射率が低
下する性質を有する金属バリュームなどからなるゲッタ
ー膜４０が付着させである。したがって、このようなガ
ラス栓３９を固定電極側の端板３３の貫通穴３３ａに挿
入するにあたっては、その球面部を真空容器３１の内部
に向けて挿入し真空度合いに応じてゲッター膜４０の光
沢が変わるような状態にしである。

また、固定電極側の端板３３の外側にガラス栓４０を覆
うように絶縁部材４１を固着し、この絶縁部材４１にラ
イトガイドケーブル４２をその中心がガラス栓３９の平
面部の中心位置に合うあうようにして垂直に埋設する。

このライトガイドケーブル４２は第２図に示すように発
光ライトガイド用光フアイバー束４３と受光ガイド月光
ファイバー束４４とからなる同軸２芯構成になっている
。

さらに、ライトガイドケーブル４２の発光ライトガイド
用光フアイバー束４３を第３図に示すように光８！４５
に結合し、また受光ライトガイド用光フアイバー束４４
を電圧変換器４６に結合する。

この電圧変換器４６は受光ライトガイド用光フアイバー
束４４を通してガラス栓３９からの反射光を受光すると
これをその受光量に応じた値の電圧信号に変換するもの
で、この電圧信号が予定値よりも小さくなると警報器４
７に警報信号を出力させると共に真空しゃ断器の開閉動
作機能を停止させる開閉駆動スイッチ４８に停止指令を
与えるものである。

次に上記のように構成された真空しゃ断器の真空度劣化
検出装置の作用について述べる。今、真空しゃ断器の真
空容器３１内の真空度が正常な状態に保持されているも
のとすれば、この時のガラス栓３９に付着しているゲッ
ター膜４０は金属光沢を早しているので、発光ライトガ
イド用光フアイバー束４３から発した光は第２図に示す
ように高反射率の反射光が受光ライトガイド用光フアイ
バー束４４に入射する。この入射光は第３図に示すよう
に受光ライトガイド用光フアイバー束４４を通して電圧
変換器４６に伝わり、ここでその入射売場に応じた電圧
信号Δｅに変換される。この場合、真空容器３１内は高
真空度になっているので電圧信号へ〇の値も大きく、し
たがって警報器４７、開閉駆動スイッチ４８に対して警
報信号や開閉動作停止指令は与えられない。このような
状態にある時真空容器３１内の真空度がなんらかの原因
で低下して行き、例えば１０４ｍＨＯ以上の気圧になる
とゲッター膜４０は白色化して光沢を失う。このため発
光ライトガイド用光フアイバー束４３から発した光がゲ
ッター膜４０に当たってもその反射率が低下するので、
受光ライトガイド用光フアイバー束４４を通して電圧変
換器４６に伝わる光量が少なくなり、そこで変換される
電圧信号Δｅも予定値より小さな値になる。したがって
、警報器４７はこの時電圧変換器４６から出力される信
号を警報信号として受けて警報を発し、また開閉駆動ス
イッチ４８は真空しゃ断器の開閉動作機能を停止させる
指令として受ける。

このように本実施例では一方面が球面部に、これとは反
対側の他方面が平面部にそれぞれ形成され且つその球面
部には高頁空下では金属光沢を早して光の反射率が高い
が、真空度の低下と共に光沢を失い反射率が低下する性
質を有する金属バリュームなどからなるゲッター膜４０
を付着させたガラス栓３９を、真空容器３１の固定電極
側の端板３３の適宜位置に設けられた貫通穴３３ａにそ
の球面部を真空容器３１の内部に向けて挿入固着し、ま
た固定電極鉋の端板３３の外側にガラス栓４０を覆うよ
うに絶縁部材４１を固着してこの絶縁部材４１に、発光
ライトガイド用光フアイバー束４３と受光ガイド用光フ
アイバー束４４とからなる同軸２芯構成のライトガイド
ケーブル４２をその中心がガラス栓３９の平面部の中心
位置に合うあうようにして垂直に埋設するようにしたも
のである。したがって、光の反射面となるガラス栓３９
のゲッター膜４０とライトガイドケーブル４２とは真空
容器３１の固定電極側の端板３３に固定されているので
、真空しゃ断器の開閉動作時の機械振動に対してもガラ
ス栓３９とライトガイドケーブル４２とは同期した状態
で振動することになり、受光ガイド用光フアイバー束４
４に結合された電圧変換器４６から警報器４７．開閉駆
動スイッチ４８に警報信号や開閉動作停止指令を出力す
るという不具合を生じることが全く無くなり、装置に対
する信頼性を向上させることができる。

またガス絶縁キユービクルのように仕切板により複数の
機器室を形成して各室がガス区分された金属密閉ケース
内に真空しゃ断器を各種の電気機器と共に組合せて収納
されていても、金属密閉ケースの外部に前述した電圧変
換器４６．警報器４７゜開閉駆動スイッチ４８を設ける
ことにより、ガス絶縁キユービクルの外部から真空容器
３１内の真空度の劣化状態を検出することができるので
、この種の装置に適用して多大な効果を発揮させること
ができる。

なお、上記実施例では単相の真空しゃ断器の真空度劣化
を検出する場合について述べたが、Ｒ９Ｓ、Ｔ相からな
る三相の真空しゃ断器の真空度劣化を検出するには第４
図に示すような構成とすれば良い。すなわち、第４図に
おいて、第１図に示す真空しゃ断器と全く同一構成の真
空しゃ断器をＲ，Ｓ、Ｔ相の三相分として一直線上に配
し、その各相の真空容器３１Ｒ，３１Ｓ、３１Ｔの固定
電極鋼の端板３３Ｒ，３３８，３３Ｔに取付けられた絶
縁部材４１Ｒ，４１８，４１Ｔからそれぞれ導出される
ライトガイドケーブル４２のうち、発光ライトガイド用
光フアイバー束４３と受光ライトガイド用光フアイバー
束４４からなる同軸２芯ライトガイドケーブル４２を用
いてＲ相のガラス栓３９に光源４５からの光を入射させ
、またこのＲ相のガラス栓３９のゲッター膜からの反射
光をＳ相のガラス栓３９に入射光として導入し、さらに
このＳ相のガラス栓３９のゲッター膜からの反射光をＴ
相のガラス栓３９に入射光として導入し、そのゲッター
膜からの反射光を電圧変換器４６に伝えるように発光ラ
イトガイド用光ファイバ−束４３と受光ライトガイド月
光ファイバー束４４相互間を結合する構成とするもので
ある。

したがって、このような構成とすれば、Ｒ，Ｓ。

Ｔ相のいずれの相の真空容器の真空度が劣化しても電圧
変換器４６に伝えられる受光量は低下するので、その出
力信号により警報器４７を作動させることができると共
に開閉駆動スイッチ４８に停止指令を与えて真空しゃ断
器の開閉動作機能を停止させることができる。

さらに上記各実施例では固定電極側の端板３３に貫通穴
を設けてガラス栓３９を挿入固着する場合について述べ
たが、これとは逆に可動電極側の端板３２に貫通穴を設
け、この貫通穴にガラス栓３９を挿入固着して前述同様
の構成としても前記実施例と同じ効果が得られることは
言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、ガス絶縁キユービク
ル内に各種の電気機器と共に収納される真空しゃ断器に
おいて、一方面が球面部に、これとは反対側の他方面が
平面部にそれぞれ形成され且つ前記真空しゃ断器の真空
容器の可動側端板または固定側端板に設けられた貫通穴
にその球面部を前記真空容器内に向けて挿入固着された
ガラス栓と、このガラス栓の球面部に付着され前記真空
容器内の真空度の変化によって光の反射率が変化するゲ
ッター膜と、前記真空容器外側に面する前記ガラス栓の
平面部に垂直に取付けられた投光用と受光用のライトガ
イドと、この投光用ライトガイドに結合され前記ゲッタ
ー膜に対して光を入射する光源と、前記受光用ライトガ
イドに結合され前記ゲッター膜からの反射光を受光する
とその反射光量に応じた値の電気信号に変換する光／電
気・信号変換器とを備え、前記ガス絶縁キユービクルの
外部から前記真空容器内の真空度低下に起因して前記ゲ
ッター膜の光反射が低下しているか否かを前記電気信号
により検出可能としたので、ガス絶縁キュービクルへの
適用を考慮した真空しゃ断器の真空容器内の真空度劣化
を常時キユービクルの外部から検出することができると
共に真空し中断器の開閉動作時の機械振動によって誤動
作するようなことのない信頼性の高い真空しゃ断器の真
空度劣化検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による真空度劣化検出装置を適用した真
空しゃ断器の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１図
の真空度劣化検出部を拡大して示す断面図、第３図は同
実施例の真空度劣化検出装置の回路構成図、第４図は本
発明を三相の真空しゃ断器に適用した他の実施例を示す
構成図、第５図はガス絶縁キユービクルの内部機器の収
納配置状態を示す概略構成図、第６図は従来の真空しゃ
断器の真空度劣化検出装置を説明するための斜視図であ
る。 ３１・・・・・・真空容器、３２・・・・・・可動電極
側端板、３３・・・・・・固定電極側端板、３４・・・
・・・可動電極軸、３６・・・・・・固定電極軸、３９
・・・・・・ガラス栓、４０・・・・・・ゲッター膜、
４１・・・・・・絶縁部材、４２・・・・・・ライトガ
イドケーブル、４３・・・・・・発光ライトガイド用光
フアイバー束、４４・・・・・・受光ライトガイド用光
ファイバー束、４５・・・・・・光源、４６・・・・・
・電圧変換器、４７・・・・・・警報器、４８・・・・
・・開閉駆動スイッチ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第　３　図 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガス絶縁キュービクル内に各種の電気機器と共に収納さ
   れる真空しゃ断器において、一方面が球面部に、これと
   は反対側の他方面が平面部にそれぞれ形成され且つ前記
   真空しゃ断器の真空容器の可動側端板または固定側端板
   に設けられた貫通穴にその球面部を前記真空容器内に向
   けて挿入固着されたガラス栓と、このガラス栓の球面部
   に付着され前記真空容器内の真空度の変化によって光の
   反射率が変化するゲッター膜と、前記真空容器外側に面
   する前記ガラス栓の平面部に垂直に取付けられた投光用
   と受光用のライトガイドと、この投光用ライトガイドに
   結合され前記ゲッター膜に対して光を入射する光源と、
   前記受光用ライトガイドに結合され前記ゲッター膜から
   の反射光を受光するとその反射光量に応じた値の電気信
   号に変換する光／電気信号変換器とを備え、前記ガス絶
   縁キュービクルの外部から前記真空容器内の真空度低下
   に起因して前記ゲッター膜の光反射が低下しているか否
   かを前記電気信号により検出可能にしたことを特徴とす
   る真空しゃ断器の真空度劣化検出装置。