JPS61259421A - 真空インタラプタの真空度低下検出装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、真空インタラプタの真空度低下検出装置に関
する為のである。

Ｂ９発明の概要 本発明は、中間シールドを備えた真空インタラプタの真
空度低下を検出する装置において、系統電路の対地電位
及び中間シールドの対地電位を検出し、その検出信号の
位相差の変化を捉えて真空度低下の有無を判定すると共
に、系統電位部材と中間シールドとの間で、真空度低下
時にしゃ断不能領域に至る固定側又は可動側のいずれか
一方のみにて放電する真空ギャップを設けて真空度低下
を検出するように構成することによって、真空度低下を
確実に、しかも真空度がまだ高い時点（リークの初期）
で検出することができ、更に通電中において常時真空度
監視を行うことができるようにしたものであって、真空
度低下検出後にあってもしゃ断できるようにしたもので
ある。

Ｃ２従来の技術 本来、真空インタラプタは、他の開閉器具に比べ電気的
にも機械的にも長寿命であり、保守点検がほとんど不要
である。しかし、しゃ断回数の増大に伴う真空度低下に
加え、非常に稀ではあるが、ベローズや気密接合部等か
ら真空漏れして真空度が低下することがある。真空イン
タラプタ（電流しゃ断部）は、その真空度低下により真
空しゃ断器としてのしゃ断性能が低下し、ひいてはしゃ
断不能に至る。したがって、その真空度を定期的にまた
は常時点検することが要求されている。しかも、真空イ
ンタラプタは、操作機構と組立てられて真空しゃ断器を
構成した後、通電状態で真空度を正確たつ簡便に検査し
得ることが望まれている。

一方、真空インタラプタの真空度と真空ギヤッ°　プの
放電開始電圧とは、第６図に示すように、パッシェンの
法則に近似した関係にある。第６図は、横軸に真空イン
タラプタ内部圧力、縦軸に放電開始電圧をとったもので
、図中実線（一部破線）ｍは真空ギャップが１０１＋！
！１１の場合の特性な示す。第６図から判るように、真
空インタラプタ内の真空度、６！１０−　ｗｍＨｇ　　
（１３，３３ｍＰａ）以下の高真空であれば放電開始電
圧は非常に高い。しかし真空度が劣化して１０　　ｗＨ
ｆ（１３，３３Ｐａ　）程度になると５００ｖで閃絡し
てしまう。

従来このような法則を利用して、真空インタラゲタの真
空度低下を検出する手段が知られており、その−例を第
７図、＠８図に示す。

先ず第７図に示すものは、中間シールドの対地電位上昇
を検出して真空度を判定しようとするものである。

同図において、１は真空インタラプタ、２は中間シール
ドであり、この中間シールド２は固定電極捧４ａや可動
電極棒４ｂ等の系統電位部材（系統電路と同電位を有す
る部材）とけ絶縁して設けられている。２１はインピー
ダンス、２２ハ検出器であり、中間シールド２けインピ
ーダンス２１及び検出器２２を介して大地に接続されて
いる。３ａ、３ｂは補助シールド、４０はベローズ、４
１＆、４１ｂは金属端板、４２ａ、４２ｂは電極である
。また４３　、４４は夫々絶縁筒及び封着金具であり、
金属端板４１ａ。

４１　ｂと共に真空容器な構成している。

このような構成においては、真空劣化が生じた場合、中
。間シールド２と系統電位部材との間の絶Ｒは破壊され
、中間シールド２の電位はほぼ系統電位まで上昇し、そ
の結果検出器２２に電気信号が供給され、こうして真空
度低下を検出することができる。

ところで、真空インタラシタにあっては開極時における
耐電圧特性の向上を図るため、電界分布状態が固定側ど
可動側とでほぼ対称となるように構成されているのが一
般的である。即ち、中間シールド２と補助シールドａｍ
、ａｌ金属端板４１ａ。

４１　ｂ等との間の真空ギャップは固定側と可動側とで
同一寸法ギャップとなっている。

このために、第７図の手段では、固定側と可動側とは先
述したよう２：対称形に構成されているので、はぼ同じ
真空度で中間シールド２と固定側及び可動側の両者との
間で夫々放電を生じてしまう。

従ってたとえしゃ断可能な真空領域で真空度低下を検知
し、操作機構（図示省略）を作動させて電極４２＆、４
２ｂを開極しても固定側と可動側とは中間シールド２を
介して閃絡しているので、結局電流なしゃ断することが
できない。

更にこのような問題点に加えて、中間シールド２のみの
電位上昇にもとづく検出であるから、系統電路の電圧変
動等の影響を避けるためには、中間シールド２０対地電
位Ｅ３がほぼ系統電位Ｅ１にまで上昇した時点で検出す
るようにしておかねばならない。このため、真空度低下
な検出した時点ではもはや定格負荷電流さえもしゃ断す
ることができないほど真空度は低下しているのが現状で
あった。

また第８図に示すものは、電極４２ｍ、４２ｂ関な開き
、その状態で電圧な印加すると共に電圧の比較によって
真空度低下の有無な判定しようとするものである（特公
昭５０−１１４号公報参照）即ち同図においてＣｙは開
路状態の真空インタラプタのキャパシタンス、ｃＡ、ｃ
Ｂｈ夫々固定電極捧４１Ｌ及び可動電極棒４ｂの対地キ
ャパシタンスである。今真空インタラプタ１が開路の状
態で、これに対地電圧Ｅｏを印加したとすると、ａ−ｓ
間の端子電圧Ｅ＆はｇ、＝Ｅ。

となる。即ちＥａ）Ｅｂである。しかし真空インタラプ
タ１が真空不良であるとａ−ｂｉＪ５はアーク放電とな
って導通し、しかもこの場合のアーク電圧は数１０ｖ以
下で印加電圧Ｅｏに比して十分小さいのでＥａ中Ｅｂと
みなせる。従って真空インタラプタ開路のときにＥａ）
Ｅｂなら正常であり、Ｅａ中Ｅｂなら真空不良であると
判定できる。尚実際には安全性等の点から各端子電圧は
コンデンサ分圧器で測定するようにしている。

しかしながらこのような手段では、開極状態で検出な行
っているため通電中の常時真空、度−監°視ができない
という問題点がある。

ところで、＠７図と＠８図との技術を合せた状態すなわ
ち、８７図にシいて中間シールドの電位のみでなく、系
統電位を考慮して、中間シールド電位と系統電位との両
者に基づき、真空度を判定することを試みた。

つまり、系統電位を考慮してこれを基準にして中間シー
ルド電位を検出することによって、電圧変動の悪影響を
なくそうとする毛のである。

しかしながらこのようなことによっても、第６図に示す
手段の場合と同様な問題が生じた。即ち固定側と可動側
とが対称形に構成されていることから、はぼ同じ真空度
で中間シールド２と固定側及び可動側の両者との間で夫
々放電を生じてしまい、電極４２＆、４２ｂを開極して
４、結局中間シールド２を介して固定側と可動側との間
で閃絡が起こり電流をしゃ断することができない。

Ｄ１発明が解決しようとする問題点 以上のように従来技術でに、■真空度低下に伴いほぼ同
じ真空度で中間シールドと固定側及び可動側の両者との
間で夫々閃絡してしまうことから真空度低下検出しても
負荷電流をしゃ断できない、■電圧変動等の影響を避け
るためには、検出電圧を高くせざるを得す、真空度低下
検出時には％はやしゃ断できない真空度となっている。

■通電中の常時真空度監視ができないという問題点があ
る。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
のである。

Ｅ９問題点を解決するための手段 本発明者等は、真空インタラプタにおける放電現象につ
き検討した結果、ｌ！５図に示Ｔ４？性を得た。第５図
は、横軸に真空インタラプタ内部圧力。

縦軸に放電開始電圧をとったものである。第５図中、実
線”Ｉｓ実線ｍ２および実線ｍ３は、それぞれ真空ギャ
ップＡ、ＢおよびＣの特性を示すもので、Ａ）Ｂ）Ｃの
関係にある。

一般に、長ギャップは短ギャップよりも放電開始電圧が
高いことが知られていたが、このことは、第５図から判
るように、高真空又は大気圧近傍での現象であり、　Ｉ
「”ｍＨｇ　　（１，３３３Ｐ＆　）前後の領域では、
逆に短ギャップの方が長ギャップより賜放電開始電圧は
高くなっている。そして、短ギャップは、その１０−”
ｍＨｇ　　（１，３３３Ｐａ）前後の領域で十分な耐電
圧を保有していた。

本発明は、このような知見にもとづき、先ず金属性の中
間シールドを電極に対し絶縁して設け、この中間シール
ドと固定側又は可動側のいずれか一方の系統電位部材と
の間に、真空度低下時であってかつしゃ断可能領域で放
電する真空ギャップを形成する。そして系統電位部材例
えば系統電路と大地との間、及び中間シールドと大地と
の間に夫々インピーダンス及びキャパシタンスを設け、
更にインピーダンスを介して得た系統電路の対地電位の
検出信号とキャパシタンスを介して得た中間シールドの
対地電位の検出信号とを位相について比較し、その位相
差にもとづいて真空度低下の有無を判定する判定部な設
けて成る。

２９作用 通電中に真空インタラプタの真空度が低下してくると、
しゃ断不能領域に至る前に固定側又は可動側いずれか一
方に設けている長ギャップの部分で放電が始まる。この
際他の真空ギャップ（短ギャップ）では放電を生じず、
短ギャップが前記長ギャップ、の放電に誘発されて放電
することはない。

一方中間シールドと系統電位部材との間はコンデンサ及
び抵抗の並列回路と等価である。真空度が正常な場合に
は前記抵抗の抵抗値は無限大に近いため、例えばインピ
ーダンスを介して得た系統電位部材の検出信号とキャバ
シタンδを介して得た中間シールドの検出信号とは位相
が揃っている。

ここで真空度が低下すると前記抵抗値が小さくなるため
キャパシタンスを介して得た中間シールドの検出信号の
位相が遅れ、検出信号間に位相差が生じる。この位相差
が所定値を越えると判定部により真空度低下と判定され
る。

Ｇ、実施例 以下図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の実施例を示す回路図、＠２図は第１図
の回路の等価回路を示す回路図であり第７図と同一符号
のものは同一部分を示す。この実施例では、補助シール
ド３ａの軸方向の長さを小さくシ、中間シールド２の固
定端板４１　＆　９１の端部を補助シールド３＆の端部
よりも軸方向に十分長く突出させて、その突出部分が補
助シールド３ａをはさむことなくギャップを介して直接
固定電極捧４ａと対向するように構成している。前記ギ
ャップのギャップ長ｔｒａ、真空度低下時であってしゃ
断可能な真空領域で放電する長さであり、真空インタ２
ブタ１内の異電位部材間の最大距離とされる。

尚異電位部材間で電子が飛行する場合、等電位線と直交
する方向に飛行するので、ここで述べる距離とは電子の
飛行距離を意味する。図中４ｂは可動電極棒である。

５に、系統電路の対地電位′Ｅ１を検出するのインピー
ダンス分圧器であり、例えば真空インタラプタ１の近傍
において電源側電路と大地との間に設けられている。こ
のインピーダンス分圧器５は、コンデン、す抵抗等のイ
ンピーダンス成分ｚ１．　Ｚ２により構成され、この例
ではコンデンサが用いられている。

６は中間シールド２の対地電位を検出するコンデンサ分
圧器であり、例えば夫々０．２μＦ、　２００ＰＦのコ
ンデンサＣ１，Ｃ２で構成される。また中間シールド２
と真空インタラプタ１の固定電極捧４１との間は＠２図
に示すようにコンデンサＣ３と抵抗Ｒとの並列回路で表
わされ、閉極時におけるコンデンサＣ３の容量ｆ１２０
ＰＦ〜１００ＰＦの大きさである。

７は判定部であり、この判定部７は、インピーダンス分
圧器５で検出された検出電位ｅ１及びコンデンサ分圧器
６で検出された検出電位ｅ３の各波形を夫々方形波に整
形する方形波整形回路ｎ、７２と、これら方形波整形回
路ｎ、？２より出力されたパルス信号の零点ズレ分を取
り出丁ＮＡＮＤ回路を備えた零点ズレ分パルス発生回路
７３と、このパルス発生回路ｎよりのパルス信号のパル
ス幅が所定値を越えたときに真空度低下と判定して判定
信号例えばＩＦ報な発するパルス幅判定回路７４とを有
して成る。

次（二上述実施例の作用について述べる。

系統１！路及び中間シールドの各対地電位ば、夫々イン
ピーダンス分圧器５及びコンデンサ分圧器６で分圧され
、その検出電位ｅ１１．　ｅ３ｔ’ｊ夫々方形波整形回
路ｎ、７２に入力される。真空度が正常なときには第２
図の等価回路における抵抗凡の抵抗値が無限大（：近い
ため、検出電位ｅｌｐ　Ｃ３の位相は揃・つており、従
って方形波整形回路７１．７２よりの各パルス信号の零
点が揃っている。このため前記パルス発生回路ｎよりの
パルス信号のパルス幅ｆｌ所定値以下であるからパルス
幅判定回路７４からは真９度低下の判定信号が出力され
ない。今真空度が低下すると、中間シールド２と固定電
極捧４＆との間のギャップにて放電し始める。その理由
については、第５図に示したパッシェンカーブの！　Ｃ
：！１０　”ｍｕｇ　　前後の領域では、ギャップ長が
大きいところから放電するという特性になっており、前
記ギャップ長りは、真空インタラプタ１内の異電位部材
間の最大距離と嘔れているため、このギャップにて最初
に放電し始めるのである。この結果前記抵抗Ｒの抵抗値
が小ざくなって、第３図に示すようにコンデンサ分圧器
６の検出電位ｅ３の位相が遅れてくる。これにより方形
波整形回路７２よシのパルス信号は、ＷＩＪ４図囚、＠
に示すよう２ニガ形波整形回路７１よりのパルス信号に
対して位相が遅れ、前記パルス発生回路７３二で第４図
０に示すように各パルス信号の零点ズレ分に対応するパ
ルス幅なもったパルス信号が出力される。このパルス信
号のパルス幅が所定値を越えるとパルス幅判定回路７４
から真空度低下の判定信号が出力される。

上述実施例では、固定電極捧４ａと中間シールド２との
間に前記最大距離なもったギャップな設けているが、本
発明では、固定側及び可動側での閃絡を避けることから
固定９１または可動側のいずれか一方であれば、電極棒
に限らず金属端板４１＆。

４１　ｂ等の系統電位部材と中間シールド２との間に、
真空度低下時であってかつしゃ断可能な真空領域で放電
する真空ギャップを設ける構成としてもよい。尚本発明
では閉極状態に限らす開極状態で検出を行う４こともで
き、この場合には固定側又は負荷側のどちらかの充電部
側となる側において前記ギャップを設ける必要がある。

Ｈ２発明の効果 以上のように本発明によれば、中間シールドと固定側又
は可動側のいずれか一方の系統電位部材との間に、真空
度低下時であってかつしゃ断可能領域で放電する真空ギ
ャップを形成しているので、真空度低下のリーク初期（
高真空）時に固定側か可動側かの一方で放電を生じる。

この際、他の真空ギャップは十分な耐電圧な保有してい
る。しかも系統電位部材の対地電位の検出信号と中間シ
ールドの対地電位の検出信号とを位相について比較し、
その位相差の変化を捉えて真空度低下を検出する構成で
あるため、系統電路の電圧変動や重量ノイズによる影響
を受けることなく、真空度低下による局部放電の段階で
検出することができる。

この結果真空度低下のリーフ初期時を捉えることができ
るので使用電圧範囲（しゃ断可能電圧）よりも高い耐圧
をもった真空度領域で対応できるから、真空度低下の検
出後にしゃ断することができる。また閉極状態で真空度
低下を検出できるから、そのよつにすれば通電中の常時
真空度監視ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、ｌ！２図ｉｊ第
１図の回路と等価回路を示す回路図、！３図はインピー
ダンス分圧器及び−ンデンサ分圧器よりの検出電位を示
す波形図、第４図（８）〜０は、各々判定部におけるパ
ルス波形図、第５図に真空ギヤツブ力亮異なる場合の真
空度とギャップ間の放電開始電圧との関係を示す曲線図
、第６図ａバツシエンの法則を示す曲線図、第７図、第
８図は各々従来の真空度低下検出装置の原理を示す原理
図である。 １・・・真空インタラプタ、２・・・中間シールド、３
ａ。 ８ｂ・・・補助シールド、４ａ・・・固定電極捧、４ｂ
・・・可動電極棒、６・・・インピーダンス分圧器、６
・・・コンデンサ分圧器、７・・・判定部、７１．７２
・・・方形波整形回路、７３・・・零点ズレ分パルス発
生回路、７４・・・パルス幅判定回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 筒体の両端を端板で閉塞して真空容器を形成し、この真
   空容器に一方の端板から固定電極棒を気密に導入しかつ
   他方の端板から固定電極捧に接近離反自在の可動電極棒
   をベローズを介して気密に導入し、これら両電極棒の各
   内端部に対をなして接離自在の固定、可動電極を設ける
   とともに、真空容器内に少なくとも前記電極の外周を囲
   繞する金属製の中間シールドを電極に対し絶縁して設け
   て成る系統電路開閉自在の真空インタラプタの真空度低
   下を検出する装置において、 前記中間シールドと固定側又は可動側のいずれか一方の
   系統電位部材との間に、真空度低下時であってかつしゃ
   断可能な真空領域で放電する真空ギャップを形成し、系
   統電位部材と大地との間に設けられたインピーダンスと
   、前記中間シールドと大地との間に設けられたキャパシ
   タンスと、前記インピーダンスを介して得た系統電位部
   材の対地電位の検出信号と前記キャパシタンスを介して
   得た中間シールドの対地電位の検出信号とを位相につい
   て比較し、その位相差にもとづいて真空度低下の有無を
   判定する判定部とを有して成る真空インタラプタの真空
   度低下検出装置。