JPS647452B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空開閉器の真空度監視装置に関し、
特に少くとも２個の真空しや断器を用いた真空開
閉器の真空度を一閉路回路構成で検出するように
した真空度監視装置に関する。

一般に真空しや断器などの真空電気機器は、内
部の真空部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となる。

本出願人は既にこの種の真空電気機器の真空度
監視装置を、特願昭55−37098号にて提案してお
り、この内容の概略を第２図を参考にして概略説
明する。同図において８は光源、９は光源からの
光を直接偏光する偏光子であり、１０は該偏光子
９からの光の偏光面角度を真空しや断器の真空度
により変化する電界の大きさに応じて変化させる
ポツケルス素子であり、１１は前記偏光子の偏光
面と所定の関係にある偏光面を有すると共に前記
ポツケルス素子からの光を受ける検光子であり、
１２は該検光子からの光を受けとる受光部であ
る。第２図に示される真空度監視装置を使つた場
合には、真空しや断器の真空度と真空しや断器近
傍の電界強度には、大略比例関係が成立し、真空
しや断器近傍（但し真空度により電界強度が変化
するところ）に、上述の真空度監視装置を設置す
ることにより、第３図に示されるような特性が得
られる。Ａは偏光子と検光子の偏光面を一致させ
た場合、Ｂは偏光子と検光子の偏光面を直角にさ
せた場合である。

ところで電圧階級が高くなると、真空しや断器
を複数本直列に接続して、しや断能力を高める使
い方をしている。第１図は、真空しや断器を例え
ば２本直列に接続した場合の１相分を示してお
り、同図において１は主端子、２′，２″は夫々第
１、第２の真空しや断器を示しており、３は固定
電極、４は可動電極、５は絶縁碍管、６は支持碍
管、７は操作部、１８は固定電極３と可動電極４
からなる金属部材と絶縁されているとともに真空
ギヤツプを介して対向する中間シールドである。
従つて、このような複数本直列に接続構成される
真空開閉器の各相の真空度を監視するには、各し
や断器に第２図に示される真空度監視装置を夫々
装着することにより可能となるが構成が複雑とな
りしかも高価となる。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、少
くとも２個の真空しや断器を使用して構成される
真空開閉器を一閉路構成で真空度の監視を行うこ
とを可能にした真空開閉器の真空度監視装置を提
供することを目的とする。

以下本発明の第１実施例を添附された図面を参
照して説明する。この実施例では一相分を２本直
列に接続した真空開閉器の真空度を計測する場合
について言及する。

第４図は、上記の場合の真空度監視装置の一例
をブロツク図として示したもので、同図におい
て、８は光源、１２は受光部、１３Ａ，１３Ｂ，
１３Ｃは夫々第１、第２、第３の偏光板であり、
１４Ａ，１４Ｂは夫々第１、第２のポツケル素子
である。上記のポツケル素子１４Ａ，１４Ｂは第
６図に示されるように各真空しや断器２′，２″の
中間シールド１８の近傍に装着されており、偏光
板１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの各偏光面は全て一致
している。なお第６図において１６は光フアイバ
ーであり、１７は真空度判定部である。

第１６図は真空しや断器の閉極時の等価回路を
示している。第１６図において、１９は商用電
源、２０は負荷、２１は電極―シールド間抵抗、
２２は電極―シールド間コンデンサ、２３は絶縁
筒抵抗、２４はシールドアース間の浮遊容量であ
る。

ところで電極―シールド間静電容量２２は真空
度によらず一定（ε真空＝ε大気＝１、εは比誘
電率）であるが、電極―シールド間抵抗２１は真
空度に対して依存性があり、真空度が低下し放電
電流が流れ始めると急激に抵抗２１は少さくな
り、真空しや断器各部の分担電圧は変化する。即
ち真空度が良い状態では略第１６図のXY間で電
圧分担しているが、真空度が低下し放電が開始す
るとYZ間の電圧分担が大きくなる。この関係は
閉極状態のみならず、開極状態に於いても大略同
様な関係が成立する。

ポツケル素子１４Ａ，１４Ｂに光路と並行（縦
型構造）又は垂直方向（横型構造）に電圧（電
界）を印加することにより、偏光板１３Ｂ，１３
Ｃの出力光量が変化し、光―電気信号変換部で電
気信号として出力される。

すなわち、光源８より発せられた光は偏光板１
３Ａに送られ、偏光１３Ａにより水平方向又は垂
直方向に直線偏光される。１４Ａ，１４Ｂは真空
しや断器の外部側近傍の電界を水平方向又は垂直
方向に加えられたポツケルス素子（電界Ｅの方向
はポツケルス素子の結晶軸により定める。）で、
ポツケルス素子１４Ａ，１４Ｂは電界の大きさに
応じて偏光板１３Ｂ，１３Ｃからの光の偏光面角
度を変化させる。次にポツケルス素子１４Ａ，１
４Ｂからの光は偏光面が偏光板１３Ｂ，１３Ｃの
偏光面と直角又は平行な関係にある偏光板１３
Ｂ，１３Ｃに加えられ、この偏光板１３Ｂ，１３
Ｃを通過した光は光の量に応じた電気信号を出す
光―電気変換部である受光部に加えられる。真空
しや断器の真空度が良好な場合には電界が小さ
く、真空度が不良即ち劣化すると電界が上昇す
る。従つて、ポツケルス素子１４Ａ，１４Ｂにお
ける光の偏光面の変化角は真空度が良好な場合は
小さく、真空度が不良になると大きくなる。この
ため、偏光板１３Ｂ，１３Ｃの偏光面と偏光板１
３Ａの偏光面が直角な場合には真空度が不良にな
ると偏光板１３Ｂ，１３Ｃを通過する光の量は大
きくなり、受光部１２の出力が変化する。又、偏
光板１６の偏光面と偏光板１３Ｂ，１３Ｃの偏光
面が平行な場合には真空度が不良になると偏光板
１３Ｂ，１３Ｃを通過する光の量は小さくなり、
受光部の出力が小さくなる。

なお、実際には光を空気中に伝送させると、空
気中では空気の揺らぎなどにより偏光面が変化し
てしまい、安定した測定が出来ないこと及び光路
を自由にとることが難しい為光フアイバー１６を
用いて行う。

本発明の第１実施例に係る真空度監視装置は、
上記のように構成されており、第５図に示される
真空しや断器を２本直列に配置した場合の負担値
表を参照すれば理解されるように、各真空しや断
器₁，₂単独にあるいは２本同時に真空が劣化
しても、第１、第２の偏光板１４Ａ，１４Ｂによ
り所定の偏光度としてこの劣化が検知され受光部
出力が“１”から“０”に劣化することにより電
気的出力としてとりだせ従つて、真空度判定部１
７でこの受光部出力が“１”の時は良、“０”の
時は不良と判断しこの電気的出力を使つて警報、
表示を行うことにより真空度の監視を容易に行う
ことができる。

本発明に係る真空度監視装置は、第６図に示さ
れる構成に限らず、例えば第７図に示されるよう
に各真空しや断器に装着される真空度監視装置
を、ポツケルス素子と共に偏光板でサンドイツチ
してもよく、第８図に示される場合のように真空
度監視装置の配列を第６図の場合と逆にしてもよ
く、第９図に示される場合のように各真空度監視
装置を１個の偏光板と該偏光板に近接配置された
ポツケルス素子との組み合せにより構成してもよ
い。

更に第１０図は真空しや断器の分担電圧を均一
化するために、複数のコンデンサ２０を設けた場
合の実施例であり、同図においてＤは真空度の変
化に基づく電界の強さの変化を、前述した実施例
と同様に偏光板、ポツケルス素子、検光子の組合
せで検知する電界検知部である。

本発明の一実施例は上記のように構成されてい
るので、以下のような効果がある。

(1) ２個以上の真空しや断器で接続構成される真
空開閉器を一閉路構成で、各真空しや断器の真
空度を監視できる。

(2) 各真空しや断器の構造を全く変えることな
く、非接触状態で真空度の監視ができる。

(3) 光フアイバーによつて接地電位と高圧部であ
る真空しや断器の絶縁が容易に行えるので、電
圧階級に関係なく真空度の監視を行うことがで
きる。

(4) 電界検出部及び光フアイバーは全て絶縁物
で、全く高圧部である真空しや断器近傍に金属
部分がなく小型であり、本発明に係る真空度監
視装置を装着しても電力機器が大きくなること
はない。又高圧部である真空しや断器の電界検
出部はインピーダンスが大きく、他の電気機器
への影響はなく、前述したように小型であるこ
とからも取扱いが容易である。

(5) 高圧部である真空しや断器近傍には、真空度
に対応した電位を偏光度に変換するポツケルス
素子が配置されており、真空度の検出における
信頼性が非常に高い。

(6) 真空しや断器の開極状態、閉極状態にかかわ
らず常時真空度の監視ができる。

(7) 上述したようにポツケルス素子により真空度
の検出を行つており、電圧／光変換で行うこと
ができるので耐ノイズ性が高くシステムが組み
やすい。

(8) 複数本の真空しや断器の各真空度の劣化を、
１回路構成で監視することにより、監視システ
ムが簡略化され、経済的に有利となる。

(9) 真空しや断器の真空度を自動監視できるの
で、電力システムの自動化を行うことが容易で
ある。

次に本願の第２実施例について説明する。

第１１図は、碍子型しや断器３相分に本発明に
係る真空度監視装置を適用した例であり、第１実
施例と同様に低圧側の光源８からの光は光フアイ
バー１６で、例えばＵ相のしや断器に設けられた
電界検出器Ｄ（その内部構成は第１２図に示され
ている）、Ｖ相のしや断器に設けられた電界検出
器Ｄ、Ｗ相のしや断器に設けられた電界検出器Ｄ
へ伝送され、受光部１２、真空度判定部１７に戻
る一閉路構成によつている。上述の電界検出器Ｄ
を含む一閉路構成の真空度監視装置の詳細を示す
ものが第１３図であり、同図において各電界検出
器Ｄは偏光板１３、ポツケル素子１４、検光子１
５の組み合せから構成されている。本構成法によ
ればいずれかの相あるいは２相同時か、あるいは
全相同時かの７通りの不良時が考えられるが、ど
の状態でも正確に検出できるように構成されてお
り、この関係を示す負担値表が第１４図に示され
ている。この第１４図において、１、０の意味は
次の通りである。即ち真空度については０：良、
１：不良、偏光については０：無し、１：あり、
受光部出力については１：真空度正常、０：真空
度不良を夫々示している。電圧階級が上がると１
相分を複数本真空しや断器を直列に接続してしや
断容量の増加を計る。第１５図はこのような複数
本、例えばこの図では２本を直列に接続された真
空開閉器を３相分一括して監視するシステムを示
すものである。第２実施例についても第１実施例
と同様な効果が得られる。

以上述べてきたように、本発明に係る真空開閉
器の真空度監視装置は、少くとも２個使用された
真空しや断器の真空度を監視する装置において、
光源と受光部との間に光フアイバーを介して少く
とも２個の偏光板を介在し、該偏光板の偏光面を
全て一致させておくか又は光源側と受光部側の偏
光板の偏光面を直角にして真空度良の時出力を０
とし、複数個の真空しや断器の少くとも１個が真
空度不良の時出力を１とするように構成され、前
記各真空しや断器の近傍に電界検出器を配置した
ので、複数本使用された、真空開閉器の真空度を
容易に監視できる。又この真空度の劣化に応じた
電界変化を光変換するポツケルス素子を使つてい
るので、検出の信頼性が極めて高い。又光フアイ
バーにより、光源と受光部との間に配設されたポ
ツケルス素子を含む電界検出部とを接続して一閉
路構成としたので、絶縁性が極めて良好であると
共に、小型化が計れ複数の真空しや断器の真空度
監視にとつて極めて実用性の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空しや断器を２本直列に接続した場
合の概略図であり、第２図は従来の真空度監視用
の検出装置のブロツク図であり、第３図は第２図
における検出装置の特性図であり、第４図は本発
明の第１実施例に係る真空度監視装置のブロツク
図であり、第５図は真空しや断器を２本直列にし
た場合の負担値表であり、第６図は真空しや断器
を２本直列したものに本発明に係る真空度監視装
置を適用した場合の概略図であり、第７図〜第９
図は、第６図に示される真空度監視装置の他の配
列構成図であり、第１０図は真空しや断器の分担
電圧を均一化するためのコンデンサを設けた真空
開閉器に適用した３相の実施例を示しており、第
１１図は本発明の第２実施例において３相分の真
空しや断器に本発明を適用した場合の概略図であ
り、第１２図は第１１図で採用された電界検出器
であり、第１３図は第１２図に示される電界検出
器を含む真空度監視装置の概略的な配列図であ
り、第１４図は３相の場合の負担値表であり、第
１５図は２本直列の真空開閉器を３相一括して監
視する場合の概略図を夫々示し、第１６図は真空
しや断器の閉極時の等価回路図である。 ２′，２″……真空しや断器、８……光源、１２
……受光部、１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ……偏光
子、１４Ａ，１４Ｂ……ポツケルス素子、１５…
…検光子、１６……光フアイバー、１７……真空
度判定部、１８……中間シールド、Ｄ……電界検
知部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 真空部内に電圧電流が印加される導体を備
   え、この導体と絶縁されているとともに真空ギヤ
   ツプを介して対向する金属部材を有する複数の真
   空しや断器を備えた真空開閉器において、各真空
   しや断器の真空部の外側近傍に偏光角度を電界の
   大きさに応じて変化させるポツケル素子を配置
   し、これらの各ポツケル素子のうち少なくとも光
   源側に位置するポツケル素子の光源側面に該光源
   からの光を直接偏光する偏光板を配設し、前記各
   ポツケル素子のうち少なくとも受光部側に位置す
   るポツケル素子の受光部側面に他の偏光板を配設
   し、前記光源と偏光板間および前記各ポツケル素
   子間をそれぞれ光フアイバーを介して接続すると
   ともに、前記他の偏光板に光フアイバーを介して
   光量に応じて電気信号を出力する光電気変換部を
   接続し、この光電気変換部にその出力に応じて前
   記真空部の真空度を判定する真空度判定部を電気
   的に接続して構成したことを特徴とする真空開閉
   器の真空度監視装置。