JPS644201Y2

JPS644201Y2 -

Info

Publication number: JPS644201Y2
Application number: JP5405181U
Authority: JP
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1989-02-03
Also published as: JPS57167535U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は真空しや断装置の真空度監視装置に関
するものである。

一般に真空しや断器は内部の真空度の良否によ
つて能力が大きく左右されるため真空度を監視す
ることが必要になる。このため従来においても
種々の真空度監視装置が提案されているが、いず
れも絶縁、大きさ、コストなどにおいて問題があ
り、実用的でなかつた。

本考案は上記の従来の欠点を除去して、構成が
簡単小形で安価であるとともに絶縁上の問題もな
く、かつ真空度を常時高感度、高信頼性で監視す
ることができるとともに取付の容易な真空しや断
装置の真空度監視装置を提供することを目的とす
る。

以下本考案の実施例を図面とともに説明する。
まず本考案の基本的な考え方を第１図Ａ，Ｂ、第
２図および第３図Ａ，Ｂによつて説明する。第１
図Ａ，Ｂは夫々通電状態における真空しや断器お
よびその等価回路を示し、１は固定電極、２は可
動電極、３は固定リード、４は可動リード、５は
絶縁筒、６，７は絶縁筒５の両端に封着された端
板で、固定リード３は端板６に取付けられ、可動
リード４はベローズ８を介して端板７に封着され
る。９は絶縁筒５の中間に取付けられたシールド
である。又、１０，１１は夫々真空しや断器の設
置された回路の電源および負荷、１２，１３は
夫々固定電極１とシールド９間の抵抗および静電
容量、１４，１５は夫々可動電極２とシールド９
間の抵抗および静電容量、１６ａ，１６ｂは絶縁
筒５の抵抗、１７はシールド９と大地間の静電容
量である。

上記した真空しや断器においては絶縁筒５およ
び端板６，７によつて形成された真空容器の内部
は高真空に保たれており、この真空度が劣化した
場合に、静電容量１３，１５は大気中の誘電率が
真空誘電率にほぼ等しいため変化しないが抵抗１
２，１４は急激に小さくなる。このため、電極
１，２とシールド９間の電圧が小さくなり、真空
しや断器の各部での分担電圧に変化が生じる。例
えば真空度が良好な場合には電源１０の電圧を
Ｖ、固定電極１とシールド９間の電圧をV₁、可
動電極２とシールド９間の電圧をV₂、シールド
９と大地間の電圧をV₃としてV₁＝V₂＝Ｖ／２，V₃ ＝Ｖ−V₁＝Ｖ／２となるが、真空度が劣化した場合にはV₁＝V₂＝Ｖ／４，V₃＝Ｖ−Ｖ／４＝３／４Ｖとなる
。

（尚、これらの値はほんの一例として示したもの
で、しや断器の構造や真空度によつて変化す
る。）。従つて、第２図に示すようにシールド９の
電圧V₃は真空度によつて大きく変化し、シール
ド９付近の電界Ｅも大きく変化する。又、これに
伴つて真空しや断器の外周側の電圧、電界も全般
的に変化することとなる。

又、第３図Ａ，Ｂは夫々しや断状態における真
空しや断器およびその等価回路を示し、１８，１
９は夫々電極１，２間の抵抗および静電容量を示
す。この場合も静電容量１３，１５，１９は真空
度によつて変化しないが、抵抗１２，１４，１８
は真空度によつて変化し、従つて真空度が劣化す
るとシールド９の電圧は上昇し、シールド９付近
の電界も大きくなる。

このように真空しや断器においては通電状態で
もしや断状態でもシールド９の電位が真空度によ
つて大きく変化し、シールド９の外周側の電界も
大きく変化する。又、これに伴つて真空しや断器
の外周側の電圧、電界も全般的に変化する。従つ
て、真空しや断器の外周側の電界を監視すること
により真空しや断器の真空度を常時監視すること
ができる。なお、上記の説明においては、真空し
や断器のシールド９の外周における電界変化につ
いて述べたが、電界の変化を生ずるのは必ずしも
シールド部分だけとは限らず、シールドが無い場
合でも固定リード３、可動リード４の負荷電流が
流れる導体と絶縁され、これら導体と真空空間を
介して対向する金属部材があればその外周側の電
界も前述したシールドと同様な変化をするので、
この金属部材の外周の電界を監視することにより
同様に真空度を監視することができる。

第４図は本考案の第１の実施例を示し、２０は
タンク２１内に図示しない支持手段を介して絶縁
支持された真空しや断器で、タンク２１内の空隙
にはSF₆ガス、フレオンガスあるいは絶縁油など
の絶縁流体２２を充填する。２３は電気光学効果
素子（ポツケルス素子又はカー素子）、２４，２
５は素子２３の両端に取付けられた偏光子および
検光子で、素子２３、偏光子２４および検光子２
５はケース２６内に収納されてタンク２１の内壁
における真空しや断器のシールド９の外周と対向
した位置に取付けられる。２７，２８は夫々一端
を偏光子２４および検光子２５に接続された光フ
アイバーで、光フアイバー２７，２８はタンク２
１に密に貫通され、光フアイバー２７の他端は光
源２９に接続され、光フアイバー２８の他端は受
光部３０に接続され、受光部３０には真空度の良
否を判定する真空度判定部３１が電気的に接続さ
れる。

上記の真空度監視装置の動作を第５図を用いて
説明すると、光源２９より発せられた光は光フア
イバー２７を介して偏光子２４に送られ、偏光子
２４により水平方向又は垂直方向に直線偏光され
る。電気光学効果素子２３は電界Ｅを水平方向又
は垂直方向に加えられ、電界Ｅの大きさに応じて
偏光子２４からの光の偏光面角度をθだけ変化さ
せる。次に素子２３からの光は偏光子２４の偏光
面と直角又は平行な関係にある検光子２５に加え
られ、検光子２５を通過した光は光フアイバー２
８を介して光量に応じた電気信号を出す受光部３
０に加えられる。第６図に示すように真空しや断
器２０の真空度が良好な場合には素子２３に加え
られる電界Ｅが小さく、真空度が不良になると電
界Ｅが上昇する。従つて、素子２３における光の
偏光面の変化角θは真空度が良好な場合は小さ
く、真空度が不良になるとθは大きくなる。この
ため、検光子２５の偏光面と偏光子２４の偏光面
が直角な場合には真空度が不良になると検光子２
５を通過する光量は大きくなり、受光部出力Ａは
第６図の実線で示すようになる。又、偏光子２４
および検光子２５の偏光面が平行な場合には真空
度が不良になると検光子２５を通過する光量が少
くなり、受光部３０の出力Ａは第６図の点線で示
すように小さくなる。このため真空度判定部３１
は出力Ａが急激に変化したことにより真空度劣化
を検知して警報や表示のための出力を出す。

ところで、タンク２１内には絶縁耐力の高い絶
縁流体２２（SF₆およびフレオンはεs≒１、絶縁
油はεs≒２）が充填されているために真空しや断
器２０とタンク２１間の間隔が小さくなつてい
る。又、シールド９とアース電位のタンク２１間
の静電容量１７は、この間の間隔が小さいことお
よび絶縁流体２２の誘電率が比較的大きいことに
より大きくなり、シールド９の電位が特に真空度
良好時において小さくなる。このため真空度劣化
時のシールド９の電位変化が大きくなり、シール
ド９とタンク２１間における電界変化も大きくな
る。このため、素子２３における電界変化の検知
感度が向上する。第７図はこの間の事情を説明す
るための図で、シールド９とアース電位間の間隔
が大きい場合の電圧特性は、真空度良好時には実
線イ、真空度不良時には点線ロ、又本実施例のよ
うにシールド９とアース電位のタンク２１との間
の間隔が小さい場合の電圧特性は、真空度良好時
には実線ハ、真空度不良時には点線ニとなり、本
実施例の方が真空度劣化時の電圧変化が大きいこ
とが判明する。

又、第８〜９図は夫々真空度良好時および真空
度劣化時の等電位線ホの分布を示し、真空しや断
器２０とタンク２１間の間隔が小さいため等電位
線ホの間隔が密になり、特に真空度劣化時にはシ
ールド９の電位が上昇するため真空しや断器２０
の外周側の等電位線ホの間隔が密になり、電界が
大きくなる。又、素子２３のεs（水晶で4.3、
ADP，KDPで40〜50）が絶縁流体２２のεsより
大きいため素子２３において電界集中が生じる。
従つて、これらのことから素子２３における電界
検出感度が向上する。

第１０および第１１図は夫々本考案の第２およ
び第３の実施例を示し、これらの例はケース２６
内に収納された素子２３、偏光子２４および検光
子２５を真空しや断器２０の外周における端板
６，７寄り部分と対向したタンク２１内壁に取付
けたもので、第１の実施例と同様の作用効果を奏
する。

尚、上記各実施例ではタンク２１内に素子２
３、偏光子２４および検光子２５を取付けたが、
タンク２１内には素子２３のみ取付け、偏光子２
４および検光子２５は光フアイバーを介してタン
ク２１外に取付けるようにしても良い。

以上のように本考案においては、真空しや断器
をタンク内に収納するとともにタンクと真空しや
断器の間に絶縁流体を充填した真空しや断装置に
おいて、光源と偏光子と電気光学効果素子と検光
子とから成る電界検出器の電気光学効果素子を真
空しや断器の外周側と対向したタンク内壁に取付
け、真空しや断器の真空度によつて変化する真空
しや断器外周側の電界を前記素子によつて検知し
て検光子の通過光量の変化から真空しや断器の真
空度劣化を検知するようにしており、構成が簡単
小形で安価な真空度監視装置が得られる。又、前
記素子は絶縁材から成るため前記素子を設けたこ
とにより絶縁上支障を生じることがない。又、素
子、偏光子および検光子は受動素子で故障が少
く、信頼性が高い。又、真空しや断器の開閉いず
れの状態でも真空度を監視することができ、真空
度を常時監視することができる。又、前記素子は
タンク内壁に取付ければ良く、設置が容易であ
る。さらに、真空しや断器とタンク間に絶縁流体
が充填されているためにこの間の間隔を小さくで
きるとともにこの間の静電容量が大きくなり、真
空度が劣化した際の真空しや断器外周側における
電界変化が大きくなる。又、真空しや断器とタン
ク間の間隔が小さいためにこの間の等電位線分布
が密になつて電界が大きくなるとともに、素子の
比誘電率が絶縁流体の比誘電率より大きいために
素子において電界集中が生じて電界が大きくな
る。このように電界および真空度劣化時の電界変
化が大きいために素子における電界の検知感度が
向上し、真空度監視装置としての真空度監視感度
を向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂおよび第２図は夫々真空しや断器
の通電状態における縦断正面図、等価回路図およ
び真空度と各部の電圧・電界との関係図、第３図
Ａ，Ｂは夫々真空しや断器のしや断状態における
縦断正面図および等価回路図、第４〜６図は夫々
本考案の第１の実施例に係る真空度監視装置を備
えた真空しや断装置の縦断正面図、真空度監視装
置の動作説明図および真空度と電界・受光部出力
との関係図、第７図は真空しや断器とタンク間の
距離によつて真空度劣化時の電圧変化が異ること
を説明する図、第８〜９図は夫々真空度正常時お
よび真空度劣化時における等電位線分布図、第１
０〜１１図は夫々本考案の第２〜３の実施例にお
ける真空度監視装置を備えた真空しや断装置の縦
断正面図。９……シールド、２０……真空しや断器、２１
……タンク、２２……絶縁流体、２３……電気光
学効果素子、２４……偏光子、２５……検光子、
２９……光源、３０……受光部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

真空部内に電圧が印加され電流が流れる導体を
備え、この導体と絶縁されるとともに真空空間を
介して対向する金属部材を有する真空しや断器を
タンク内に収納するとともに、タンクと真空しや
断器の間の空隙に絶縁流体を充填して真空しや断
器とタンク間の間隙を小さくした真空しや断装置
において、光源と光源からの光を直線偏光する偏
光子と偏光子からの光の偏光面角度を印加電界の
大きさに応じて変化させる電気光学効果素子と偏
光子の偏光面と所定な関係にある偏光面を有する
とともに電気光学効果素子からの光を受ける検光
子とから成り、電気光学効果素子を前記真空しや
断器の金属部材の外周と対向したタンク内壁に取
り付けたことを特徴とする真空しや断装置の真空
度監視装置。