JPS644203Y2 - - Google Patents

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設置の容易な真空度監視
装置を提供することを目的とする。

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、１
２，１３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，１
６ｂ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の外周側の電界Ｅも大きく変化する。

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の外
周側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。

以下本考案の実施例を図面とともに説明する。
第４図Ａ，Ｂは本考案の第１の実施例を示し、支
持脚２０上にはタンク２１が水平方向に支持さ
れ、タンク２１内には絶縁材２２，２３および導
電部材２４，２５を介して真空しや断器２６が水
平方向に支持される。又、タンク２１の上部には
長さ方向に一対の取付座２１ａが設けられ、各取
付座２１ａ上には一対のブツシング２７が取付け
られる。各ブツシング２７の下部には径大部２７
ａが形成され、径大部２７ａには夫々変流器２３
が内蔵される。又、各ブツシング２７の上端には
端子２９が設けられ、端子２９間に絶縁距離Ｌを
とるために各ブツシング２７は相反する方向に傾
斜して設けられる。又、導電部材２４，２５と端
子２９間を夫々接続する導体３０がブツシング２
７内で挿通され、タンク２１およびブツシング２
７内にはSF₆ガス、フレオンガスあるいは絶縁油
などの絶縁流体３１が充填される。

上記のような構成のタンク形真空しや断装置に
おいて、タンク２１の下部における真空しや断器
２６のシールド９と対向した部分に孔２１ｂを設
け、孔２１ｂの縁部を外方に突出させて突出縁部
２１ｃを形成し、突出縁部２１ｃにはＯリング３
２を介して検知部ケース３３および蓋３４をボル
ト３５により密封して締着する。検知部ケース３
３はエポキシ樹脂などの絶縁材により形成すると
ともにタンク２１の内方側へ凹んだ形状とする。
検知部ハウジング３６もプラスチツクなどの絶縁
材から成り、その内部には電気光学効果素子３７
（ポツケルス素子又はカー素子、以下素子と略称
する。）とその両端に密接された偏光子３８およ
び検光子３９を密閉収納し、偏光子３８および検
光子３９には夫々光フアイバー４０，４１の一端
を接続する。検知部ハウジング３６は検知部ケー
ス３３内の先端部に配置し、検知部ケース３３内
には充填材４２を充填して検知部ハウジング３６
を固定する。充填材４２としてはグリース、ゴム
モールド材およびレジンモールド材などを用い
る。尚、グリースを用いた場合には素子３７など
の交換が容易となる。検知部ケース３３の開口側
を覆う蓋３４は金属板から成り、アース板を兼ね
る。光フアイバー４０，４１は蓋３４に設けた孔
４１ａから密に引出し、光フアイバー４０の先端
には光源４３を設け、光フアイバー４１の先端に
は受光部４４を設ける。又、受光部４４には真空
度の良否を判定する真空度良否判定部４５を電気
的に接続する。

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４３から発せられた光は光フア
イバー４０を介して偏光子３８に送られ、水平方
向あるいは垂直方向に直線偏光される。素子３７
はシールド９の外周側の電界Ｅを水平方向あるい
は垂直方向に加えられ、電界Ｅの大きさに応じた
偏光子３８からの光の偏光面角度をθだけ変化さ
せる。次に素子３７を通過した光は偏光子３８の
偏光面と直角又は平行な関係にある偏光面を有す
る検光子３９に加えられ、検光子３９を通過した
光は光フアイバー４１を介して光量に応じた電気
信号を出す受光部４４に加えられる。第６図に示
すように真空しや断器２６の真空度が良好な場合
には素子３７に加わる電界Ｅは小さく、真空度が
不良になると電界Ｅが上昇する。従つて、素子３
７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、偏光子３８および検光子３９
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３９の通過光量は多くなり、受光部４４の
出力Ａは第６図の実線で示すように大きくなる。
又、偏光子３８および検光子３９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３９の通
過光量が少くなり、受光部４４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
良否判定部４５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内には比誘電率（εs）が
小さく絶縁耐力の高い絶縁流体３１（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２６とタンク２１間の
間隔が小さくなつている。従つて、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対向面積が大きい
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３７の電界変化の
検知感度が向上する。第７図は上記のことの説明
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、真空しや断器２６とタンク２１間の間隔
が小さいためこの間の等電位線の間隔が密にな
り、特にシールド９の電位が上昇する真空度劣化
時の電界が大きくなる。このように電界および電
界変化が大きくなるため素子３７の電界検知感度
が向上する。

又、上記実施例では素子３７などはタンク２１
の内方側に凹んだ検知部ケース３３内に設置され
ているので、光フアイバー４０，４１をタンク２
１に密に貫通させる必要がない。又、素子３７な
どは検知部ケース３３を介してタンク２１に取付
けられているため真空しや断器２６の開閉時の衝
撃を受け難い。

第８図Ａ，Ｂは本考案の第２の実施例を示し、
この例ではタンク２１の側板２１ｄに孔２１ｅを
設け、孔２１ｅの縁部を外方に突出させて突出縁
部２１ｆを形成し、突出縁部２１ｆにはＯリング
４６を介して検知部ケース４７および蓋４８をボ
ルト４９により密封して締着する。検知部ケース
４７は絶縁材で形成するとともにタンク２１の内
方側へ凹んだ形状とし、その先端はシールド９の
外周に対向した位置まで伸びている。素子３７お
よびその両端に密接した偏光子３８および検光子
３９を密閉収納した検知部ハウジング３６は検知
部ケース４７内の先端部に配置し、検知部ケース
４７内には充填材５０を充填して検知部ハウジン
グ３６を固定する。蓋４８はやはり金属板から成
り、アース板を兼ねている。この第２の実施例も
第１の実施例と同様の作用効果を奏する。尚、上
記各実施例においては検知部ケース内に設置した
検知部ハウジング内に素子、偏光子および検光子
を設けたが、検知部ケース内には素子のみ設け、
偏光子および検光子は光フアイバーを介して検知
部ケース外に設けるようにしても良い。

以上のように本考案においては、タンク内に真
空しや断器を収納するとともにタンク内の空隙に
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、タンクに設けた孔に密封して取付けられ、タ
ンク内方側に凹んだ形状の絶縁材から成る検知部
ケースとから成り、検知部ケース内の真空しや断
器外周と対向した位置に電気光学効果素子を設け
た真空度監視装置を設けており、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、タンク内には絶縁耐力の高い絶縁流
体を充填したので真空しや断器とタンクの間隔を
小さくすることができ、この間の電界を大きくす
ることができる。又、上記間隔を小さくしたこと
によりこの間の静電容量が大きくなり、真空度劣
化時の真空しや断器外周の電界変化が大きくな
る。このように電界および電界変化が大きいこと
により前記素子の電界検知感度が向上し、真空度
監視機能も向上する。又、前記素子はタンクの内
方側に凹んだ検知部ケース内に設けられているの
で、この素子からの光情報をタンク壁に密に貫通
して引出す必要がなく、真空度監視装置の設置が
容易となる。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
ことがなく、又素子、偏光子および検光子は受動
素子で故障が少く、装置としての信頼性が高い。
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。

【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図Ａ，Ｂは
夫々本考案の第１の実施例に係る真空度監視装置
を有する真空しや断装置の縦断面図およびそのＡ
部拡大図、第５〜７図は夫々本考案の第１の実施
例に係る真空度監視装置の動作説明図、真空度と
電界・受光部出力との関係図および真空しや断器
とタンク間の電圧分布図、第８図Ａ，Ｂは夫々本
考案の第２の実施例に係る真空度監視装置を有す
る真空しや断装置の縦断正面図およびその要部拡
大図。 ９……シールド、２１……タンク、２１ｂ，２
１ｅ……孔、２６……真空しや断器、３１……絶
縁流体、３３，４７……検知部ケース、３６……
検知部ハウジング、３７……電気光学効果素子、
３８……偏光子、３９……検光子、４０，４１…
…光フアイバー、４２，５０……充填材、４３…
…光源、４４……受光部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 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
   タンク内に収納し且つ該タンク内の空隙に絶縁流
   体を充填した真空しや断装置において、タンクに
   設けた孔に密封して取り付けられるとともにタン
   ク内方側に凹んだ絶縁材から成る検知部ケース
   と、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検知部ケース
   内の真空しや断器の前記金属部材の外周と対向す
   る位置に設けたことを特徴とする真空しや断器の
   真空度監視装置。