JPS648413B2 - - 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、
特に真空しや断器に分担電圧均一用コンデンサを
並列接続して、該コンデンサの電圧から真空度を
検出する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、この内容の概略を簡述する。この真空度監視
装置は光源と、該光源からの光を直線偏光する偏
光子と、該偏光子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に応じて変化
させるポツケルス素子と、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と、該検光子
からの光を受けとる受光部とから構成されてい
る。この種の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、真空度の劣化状態を非接触状態で監視する
ことができる。

ところで電圧階級の高い大型の真空しや断器の
場合、真空しや断器の周辺にコンデンサを接続
し、分担電圧の均等化を計つている。こうした真
空しや断器の真空度の監視には従来コンデンサを
並列接続した真空開閉器の構造を変更するなどし
て内部の真空度の測定を行わざるを得なかつたた
め、容易に真空度の自動監視を行うことは困難で
あつた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、電
圧分担均一用コンデンサを有する真空開閉器の真
空度の監視に、既に本出願人によつて提案されて
いる上述の真空度監視装置を使うことにより上述
の問題点を解決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している。

以下本発明の一実施例を添附された図面と共に
説明する。

電圧階級の高い真空しや断器では第１図に示さ
れるように真空しや断器の周辺にコンデンサを接
続し、分担電圧の均等化を計つている。第１図に
おいて、１は固定電極、２は可動電極、３はベロ
ーズ、４は固定フランジ板、５は可動フランジ
板、６はシールド板、７は絶縁筒、８は分担電圧
均一化コンデンサである。

第２図は第１図に示される周囲に分担電圧均一
化コンデンサを設けた真空しや断器の閉極時の等
価回路を示している。第２図において、９は商用
電源、１０は負荷、１１は電極―シールド間抵
抗、１２は電極―シールド間コンデンサ、１３は
絶縁筒抵抗、１４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１２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１１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１１は小さくな
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２図のAB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BC間の電圧分担が大きくなる。従つて真空し
や断器に並列に接続されているコンデンサの分担
電圧（V_BD）は大きくなる。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
が成立し、分担電圧均一用コンデンサの電圧を監
視することにより真空度の監視を行うことができ
る。

第３図は上述の真空度監視装置の基本構成を示
しており、１５は光源、１６は該光源からの光を
直線偏光する偏光子、１７は該偏光子１６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
化する電界に応じて変化させるポツケルス素子、
１８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、１９は該検光子１８からの光を
受けとり所定の電気信号に変換する光―電気変換
部を兼ねた受光部である。上述のように構成され
ているので、ポツケルス素子１７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、検光子１８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。第３図の構成では偏光子の偏
光面と検光子の偏光面が垂直になるように配設さ
れているので、電圧が印加されると検光子出力が
大きくなる。

すなわち、光源１５より発せられた光は偏光子
１６に送られ、偏光子１６により水平方向又は垂
直方向に直線偏光される。１７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１７は電界の大きさに応じて偏光子１６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１７からの光は偏光面が偏光子１６の偏光面
と直角又は平行な関係にある検光子１８に加えら
れ、この検光子１８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１９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１７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、検光子１８の偏光面と偏光子１６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１８
を通過する光の量は大きくなり、光―電気変換部
１９の出力が変化する。又、検光子１８の偏光面
と偏光子１６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１８を経過する光の量は小さ
くなり、光―電気変換部の出力が小さくなる。こ
のため、光―電気変換部２５の出力を受けた真空
度判定部１９の出力が急激に大きく又は小さくな
つ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。

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を用い
て行う。具体例として横型構造の一例の電界検出
部２４が第４図に示されており、同図において第
３図と同一符号は同一物を示しており、２０はタ
ツプ、２１は電極、２２は光フアイバー、２３は
常温硬化型又は熱硬化型高分子材料であつて、ポ
ツケルス素子１７を偏光子１６、検光子１８でサ
ンドイツチにし、光フアイバー２２が偏光子１
６、検光子１８に密着されている。又、ポツケル
ス素子１７の電極２１が光路と直角方向に取り付
けられ、これら全体を高分子材料２３でモールド
成形している。

次に実際にコンデンサ分担電圧を測定する具体
的な構成を第５図及び第６図に示す。これらの図
において第３図、第４図と同一符号は同一物を示
している。第５図に示される場合は、コンデンサ
と並列に電界検出部２４を接続する方式で、この
方式に於いては分担用コンデンサ容量と電界検出
部２４の静電容量の比は電界検出部２４に印加さ
れる電圧と検出部の絶縁強度との関係から最適な
値になるように選ばれている。真空しや断器の沿
面電圧は各分担電圧均一化コンデンサによつて電
界検出部の耐電圧に見合つた電圧に分担される。
前述のように、真空しや断器の真空度が低下する
とコンデンサの分担電圧（V_BD）が大きくなる。
電圧検出部２４はコンデンサの分担電圧の変化を
光量の変化として検出し、この検出信号を光フア
イバー２４を介して光―電気変換部１９に入力す
る。光―電気変換部２４は光信号を電気信号に変
換し、この電気信号を真空度良否判定部２５に入
力する。

第７図は複数本直列接続して使用する場合につ
いての実施例を示しており、１相分が２本で構成
されている開閉器を２本一括して真空度の監視を
行う方式が示されており、この実施例では電界検
出部２４の偏光子１６と検光子１８の偏光面は一
致している。又この第７図の例では電界検出部２
４がコンデンサと並列に接続されているが、上述
したようにコンデンサと直列に接続してもよい。
なお、上記第５図〜第７図に示される実施例と
も、電界検出部２４で真空度に対応した電界変化
としてとりだし、光―電気変換部１９で所要の電
気出力に変換して、この電気出力に基づいて真空
度良否判定部２５で真空度の判定を行い、この判
定結果に基づいて警報したり、表示を行つて真空
度の監視を行つている。

第８図は本発明を２本直列に接続された分担電
圧均一化コンデンサ付真空しや断器２６の３相分
（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に実施した例を示しており、第９
図は第８図における真空度監視装置のブロツク構
成図であり、上述した実施例で使用した符号と同
一符号は同一物を示している。

入力側の偏光子付ポツケルス素子電界検出部２
７と出力側の検光子付ポツケルス素子電界検出部
２９及び中間のポツケルス素子電界検出部２８
が、夫々真空しや断器の図示されない電極と光フ
アイバー２２と共に一体にモールド成形されてい
る。この実施例においても前述した実施例と同様
に偏光子１６と検光子１８の偏光面は直角又は並
行のいずれでも良く、６本の真空しや断器の開閉
極のいずれの時でも真空度の監視ができる。

本発明に係る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を有する。

(1) 電圧分担均一用コンデンサを有する真空開閉
器の構造を変更することなく、真空度の自動監
視ができる。

(2) 光フアイバーで接地側と高圧部である真空し
や断器近傍に設置される電界検出部との絶縁が
容易にとれるので、電圧階級に関係なく真空度
の監視ができる。

(3) 電界検出部は従来の高電圧用セラミツクコン
デンサと同様な構造にできるので、この電界検
出部を分担電圧均一用のコンデンサに直列もし
くは並列に取付けることは極めて容易である。

(4) 高圧部である真空しや断器近傍に配設される
部品は、すべて受動素子であり、特にポツケル
ス素子へ採用により真空度の変化を光／電気変
換して読みとれるので、良好な絶縁性及び耐ノ
イズ性により信頼性を高くとれる。

(5) 本発明に係る真空度監視装置によれば、真空
しや断器の開極、閉極のいずれの場合も常時監
視ができる。

(6) 一相分が複数本直列に接続構成されている真
空開閉器を１閉路、即ち複数本一括監視するこ
とにより監視システムが簡略化され経済的に有
利である。

以上説明し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、真空しや断器に分担電圧
均一用コンデンサを並列接続し、該コンデンサの
電圧から前記真空しや断器の真空度を検出する装
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
板間にポツケルス素子を配置したので、電圧分担
均一用コンデンサを設けた真空開閉器の構造を変
更することなく非接触状態で真空度の自動監視で
きる。又真空度の劣化をポツケルス素子で光／電
気変換しているので信頼性が極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は分担電圧均一化コンデンサを備えた真
空しや断器の概略図であり、第２図は第１図の等
価回路図であり、第３図は本発明に係る真空度監
視装置の基本構成図であり、第４図は本発明を具
体的な横型構造に適用した概略断面図であり、第
５図は分担電圧均一化コンデンサと並列に本発明
に係る真空度監視装置の電界検出部を接続した場
合の概略図であり、第６図は分担電圧均一化コン
デンサと直列に本発明に係る真空度監視装置の電
界検出部を接続した場合の概略図であり、第７図
は１相分が２本で構成されている真空しや断器を
２本一括して真空度の監視を行う場合の概略図で
あり、第８図は真空しや断器を２本直列に接続さ
れた真空しや断器３相分に本発明を実施した場合
の概略図であり、第９図は第８図における真空度
監視装置のブロツク構成図である。 ８……分担電圧均一化コンデンサ、１５……光
源、１６……偏光子、１７……ポツケルス素子、
１８……検光子、１９……受光部（光―電気変換
部）、２２……光フアイバー、２４……電界検出
部、２５……真空度良否判定部。

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真空しや
   断器の該導体と金属部材間に分担電圧均一化用の
   コンデンサを電気的に接続して、前記真空しや断
   器の外部沿面電圧を均一化するようにした真空開
   閉器において、前記コンデンサと電気的に接続さ
   れ、該コンデンサの分担電圧の大きさに応じて偏
   光角度を変化させるポツケル素子と、該ポツケル
   素子の光源側の面に接合され光源から光フアイバ
   ーを通して入光する光を直接偏光する偏光子と、
   該偏光子の光出力側の面に接合された検光子と、
   該検光子に光フアイバーを介して光学的に接続さ
   れた光―電気変換部と、該光―電気変換部の電気
   出力信号を入力として前記真空部の真空度の良否
   を判定する真空度良否判定部によつて構成したこ
   とを特徴とする真空開閉器の真空度監視装置。