JPS645648B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しや断器の真空度監視装置に関す
る。

一般に真空しや断器はその真空度が10^-4Torr
以下の圧力で正常なしや断能力を有しているが、
この真空度はしや断器内部からの放出ガスや溶接
およびろう付けなどの接合部からのスローリーク
などによつて劣化し、しや断能力が低下すること
がある。このため、真空しや断器の使用時におい
てはその真空度を監視することが性能保証上から
必要欠くべからざるものとなつている。

そこで従来においては、真空しや断器内部に放
電電極を設けるとともに別電源により高電圧を印
加し、この際のパツシエンの法測による放電状態
が真空度により変化することを利用して真空度の
チエツクを行うなどしていたが、このような方法
では真空しや断器の構造が複雑になるとともに高
電圧の別電源を用意しなければならないため高価
になつた。又、真空度のチエツクに際しては真空
しや断器を回路から切離した場合は真空しや断器
の可動電極を固定電極から真空度劣化によるパツ
シエンの法則に依存される。放電し易い距離だけ
開極して、別電源から高電圧を印加し、この際の
放電状態により真空度の良否を判定していた。こ
の方法では電源を止める必要もあり、非常に面倒
であつた。

本発明は上記の欠点を除去して、放電電極や高
電圧の別電源を必要とせず、かつ真空しや断器を
回路に接続したままその真空度のチエツクを行う
ことができ、真空度のチエツクを簡単かつ安価に
行うことができる真空しや断器の真空度監視装置
を提供することを目的とする。

以下本発明の図面とともに説明する。第１図に
おいて、１は真空しや断器で、真空しや断器１は
絶縁筒２の両端に金属製の端板３，４を取付けて
真空容器を形成し、端板３には固定リード５を挿
着するとともに端板４にはベローズ６を介して可
動リード７を移動可能に挿着し、固定リード５お
よび可動リード７の先端には夫々固定電極８およ
び可動電極９を取付ける。又、絶縁筒２の中間に
はしや断時電極８，９間に発生する金属蒸気が絶
縁筒２の内面に付着するのを防止するためのシー
ルド１０を取付ける。１１，１２は補助シール
ド、１３，１４は外部接続導体、１５は集電部で
ある。１６は真空しや断器１の近傍に配設される
べき電磁波信号受信部材、たとえばアンテナで、
このアンテナ１６は接続線１７により検出器１８
に接続されている。検出器１８は増幅器１９、判
定部２０、電源部２１および表示部２２から構成
されている。

第２図Ａは検出器１８の詳細を示すブロツク図
で、２３はアンテナ１６で検出した検出信号を増
幅するバツフアアンプ、２４はバツフアアンプ２
３の出力信号（第２図Ｂに示すS₁）から２〜20k
Hzの周波数成分のみを通過させるバンドパスフイ
ルタである。このバンドパスフイルタ２４の出力
信号（第２図Ｂに示すS₂）はアンプ２５により増
幅され、この増幅出力信号（第２図Ｂに示すS₃）
は第１の比較器２６に入力されて所定の基準電圧
と比較される。第１の比較器２６の出力信号（第
２図Ｂに示すS₄）は積分器２７で積分され、この
積分出力信号（第２図Ｂに示すS₅）は第２の比較
器２８に入力されて第２の比較器２８の所定の基
準電圧と比較され、その出力に第２図Ｂに示すS₆
の信号を送出する。この信号は警報及び表示信号
となる。

上記構成において、真空しや断器１は図示しな
い操作装置により可動リード７を動かし、電極
８，９を接離して投入し，しや断を行うが真空し
や断器１のしや断状態における等価回路図を第３
図に示す。図において、２８，２９は夫々真空し
や断器１の設置された回路の電源および負荷、３
０，３１は夫々固定リード５の真空容器内の部分
および固定電極８とシールド１０間の抵抗および
静電容量、３２，３３は夫々可動リード７の真空
容器内の部分および可動電極９とシールド１０間
の抵抗および静電容量、３４ａ，３４ｂは夫々絶
縁筒２の抵抗、３５はシールド１０と大地間の静
電容量、３６，３７は夫々しや断状態における電
極８，９間の抵抗および静電容量である。真空し
や断器１の内部の真空度が劣化した場合即ち内部
圧力が上昇した場合、真空中の誘電率と大気中の
誘電率がほぼ等しいために静電容量３１，３３，
３７はほとんど変化しないが、抵抗３０，３２，
３６はパツシエンの法則に影響される前駆現象に
より著しく低下する。このため、絶縁筒２により
固定側および可動側のいずれとも絶縁され、浮遊
電位を有するシールド１０と各電極８，９との間
においては投入状態およびしや断状態にかかわら
ず放電が生じ、又電極８，９間においてはしや断
状態においてのみ放電が生じる。この放電は負荷
側にケーブル（静電容量）接続，誘導負荷線ある
いは真空しや断器のリードの静電容量によつて変
化する。

第４図Ａは真空しや断器１の真空度が正常なと
きの電極間電圧を示し、第４図Ｂはアンテナ１６
による受信信号を示す。すなわち真空度が正常な
ときは、第４図Ａに示すように電極８，９間の電
圧波形は正弦波であり、アンテナ１６には真空し
や断器以外の回転機、変圧器、計器などから発生
すると思われる2kHz以下の高調波を含む信号が
入力される。第５図ＡおよびＢは真空しや断器１
の真空度が劣化した場合の極間電圧およびアンテ
ナ１６の受信信号を示し、電極８と９間の極間電
圧は、放電が始まると、第５図Ａに示すようにあ
る電圧以上には上昇せずリツプルする。このリツ
プル開始時に第５図Ｂに示すように２〜20kHzの
高周波を含む電磁波信号が発生し、この信号を検
出し、判定することにより真空しや断器１の真空
度劣化を検知できる。この場合、真空しや断器以
外の他の部分でコロナ放電が発生しても信号波形
は異なるため検出特性には何ら影響がない。

真空しや断器１の真空度が劣化時において、ア
ンテナ１６が電磁波信号を受信する。真空度を５
×10^-3〜300Torr間で変えて測定した電磁波は負
荷側の大地間静電容量が0.0042μFの時10〜14K
Hz、0.05μFの時２〜8kHz、0.2μF又は0.2μF以上
の時２〜20kHzの周波数を含んでおり、0.0042μF
の時の電磁波の波形はパルス的であつた。負荷側
の静電容量が0.0042μF以下と小さい時は電磁波の
検出感度が不安定となるので0.2μF程度の静電容
量を大地間に接続すればよい。第２図Ａ，Ｂに示
すようにバツフアアンプ２３はこれを増幅して出
力信号S₁を送出する。この出力信号S₁はバンドパ
スフイルタ２４に入力され、その信号中２〜20k
Hzの周波数成分のみがフイルタ２４から出力され
る。この出力信号S₂はアンプ２５により増幅され
る。この増幅信号S₃は第１の比較器２６に入力さ
れる。第１の比較器２６においては、信号S₃と所
定の基準電圧とを比較して信号S₄を積分器２７に
入力する。積分器２７は第１の比較器２６の偏差
信号を積分して出力信号S₅を第２の比較器２８に
入力する。第２の比較器２８は信号S₅を所定の基
準電圧と比較してその偏差電圧信号S₆を出力し警
報器または表示器を動作させ、真空度劣化が検出
される。

実験測定結果によれば、長さが30cm、断面積
1.25mm²のビニール被覆銅線ケーブルをアンテナ１
６に使用したとき、1m離れた位置にある真空度
10^-1Torr程度の6.9kV用真空しや断器の開極時に
負荷側に0.2μFの静電容量を大地間に接続し例え
ば6.9／√３≒4kVの電圧を印加すると電極間に
て放電した。これを上記アンテナ１６にて捕え検
出器１８に入力すると、増幅器からの信号はゲイ
ンが10000のとき0.6Vの振れ幅となつた。

第６図は真空しや断器１が閉極状態であるとき
の本発明の第２実施例を示し、第７図は真空しや
断器１の閉極状態における等価回路である。この
第２実施例においてはループ状のアンテナ１６ａ
を用い、このアンテナ１６ａを真空しや断器１の
近傍たとえば1mの位置に配設するものである。
アンテナ１６ａのループ部の径は10cmその直線部
の長さは５cmである。

上記第２実施例の真空度監視装置によれば、固
定リード５、可動リード７、固定電極８および可
動電極９と、浮遊電位である中間シールド１０間
で真空度劣化時に放電が行なわれる。この場合、
リード棒および電極と中間シールド間の固有静電
容量は、開極時の電極間の見掛け上の静電容量に
比べて小さいためか、中間シールド１０と大地間
の静電容量３５が小さいため放電エネルギーも小
さく信号としても小さくなる。この場合、前述し
たように、例えば1m離れた位置にある真空度
10^-1Torr程度の6.9kV／√３＝4kVの電圧印加を
すると放電した。これをアンテナ１６ａで捕え検
出器に入力すると増幅器からの信号はゲインが
10000のとき0.3Vの振れ幅となつた。

第８図は本発明の第３実施例を示し、４１は後
述する真空しや断器が収納されたタンクで、その
内部には絶縁油，SF₆などの絶縁媒体が注入され
ている。タンク４１は鉄板あるいはステンレス鋼
板等の金属板によつて形成されている。４２，４
２はブツシング、４３，４３は真空しや断器の可
動，固定電極に接続された外部接続導体、４４は
タンク４１を載置するための台枠である。

外部接続導体４３，４３の近傍には受信用アン
テナ１６ａが配設され、このアンテナ１６ａには
接続線１７を介して検出器１８が接続される。長
さが30cm，断面積が1.25mm²のビニール被覆銅線ケ
ーブルをアンテナ１６ａに使用したとき、ブツシ
ングから1m離れた位置にアンテナ１６ａを置く。
第９図は絶縁油又は絶縁ガス槽４５中に真空しや
断器１と槽４５間に接続したコンデンサ４６を収
納している。前記コンデンサ４６は0.25μFの静電
容量を有し、この容量は6.9kV級でリード線の１
Kmに相当する分の静電容量である。前記真空しや
断器１の真空度が0.3Torrであるとき電極を開
き、外部接続導体４３，４３間に例えば6.9kV／
√３＝4kVの電圧を印加すると電極間にて放電
し、ブツシング４７を通して外部接続導体４３，
４３に放電時に発生する信号が伝達される。長さ
が30cm、断面積が1.25mm²のビニール被覆銅線ケー
ブルをアンテナ１６に使用したとき、固定側導体
のブツシング４７から1m離れた位置にアンテナ
１６を置き、前記信号をアンテナ１６で受信し、
検出器１８により増幅し、真空度劣化の警報，表
示を行う。

増幅信号は上記の電圧で利得10000にて0.4Vと
なる。

閉極時は電極およびリードと浮遊電位である中
間シールドとの間にて放電するが、外部へは開極
時と異なりブツシング４７と外部接続導体４３，
４３を通して微弱な信号が空中に出る。このた
め、閉極時の真空バルブの真空度の良否は、真空
しや断器１の浮遊中間シールドとタンク壁（アー
ス）間をコンデンサ４６で結合することにより、
測定可能な信号が開極時と同様に出るので真空度
の良否の判定ができる。

第１０図および第１１図はそれぞれ本発明の更
に他の実施例を示すもので、第１０図の真空度監
視装置においては、全面が鉄板あるいはステンレ
ス鋼板等の金属板で覆われた縮小型開閉装置４８
は真空しや断器（図示省略）を内蔵している。こ
の開閉装置４８の外部にはブツシング４９を通し
て外部接続導体４３が突出している。これらのブ
ツシング４９あるいは外部接続導体４３の近傍に
はアンテナ１６が配置されている。また、第１１
図の真空度監視装置においては、変電装置４８の
３相スペーサ５０の近傍にアンテナ１６および検
出器１８を配置したものである。第１０図および
第１１図の実施例においても前述した実施例と同
様な作用，効果が得られる。

従来、タンク型真空しや断器内にある真空バル
ブの真空度の良否は、油槽あるいはガス槽内の絶
縁油あるいは絶縁性ガスを抜き取り、その上で真
空バルブの電極間距離を耐圧試験用に調節して電
圧を印加し、耐電圧法により調べていた。このた
め非常に手間がかかるとともに、元に戻す際の人
為的な誤りも生じていたが、実施例によれば何ら
油槽，ガス槽をいじることなく、真空しや断器を
開極し、真空度劣化時パツシエンの法則に影響さ
れる前駆現象により電極間が放電するとき又は閉
極時には固定リード、固定電極、可動電極および
可動リードとシールド間が放電するときプツシン
グおよび印加線から出る放電信号を受信アンテナ
で受信し、このアンテナにより受信された信号を
電気的に処理して真空度劣化を検出することがで
きる。このため、真空度劣化の検出に際して真空
しや断器を回路から取外す必要がないとともに真
空しや断器の構造を変えたり高電圧の別電源を設
けたりする必要がなく、簡単かつ安価に真空度劣
化を正確に検出することができる。

上述の各実施例における真空度監視装置によれ
ば、既に使用されている真空しや断器に適用でき
るものであり、完全にアースシールドされている
ものも含む、ほとんどの機種に適用できるととも
に、活線状態で真空度劣化を検知できる。また、
検出部の電源としては商用電源又は電池を用いて
もよく、コンパクトとなり携帯に便利である。な
お、真空度劣化検出感度は放電ギヤツプが大のほ
うが高真空でもパツシエンの法則に影響される前
駆現象により放電々圧が低下するので検出可能と
なる又真空度劣化の圧力の値はほぼ10^-3Torr台
から100Torr台である。

以上のように本発明においては、真空しや断器
の外部に放電時に発生する２〜20kHzの高周波を
含む電磁波信号を受信するアンテナとバンドパス
フイルターを備えた検出器を設けており、このた
め真空しや断器は真空度劣化時に内部で放電を生
じ、このアンテナにより受信された信号を電気的
に処理して真空度劣化を検出することができるば
かりでなく、外部の電気的ノイズに影響されず感
度よく検出できる。更に真空度劣化の検出に際し
て真空しや断器を回路から取外す必要がないとと
もに真空しや断器の構造を変えたり高電圧の別電
源を設けたりする必要がなく、簡単かつ安価に真
空度劣化を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る真空度監
視装置を備えた真空しや断器の縦断正面図、第２
図Ａは検出部の詳細を示すブロツク線図、第２図
Ｂは同上Ａの出力図、第３図は第１の実施例にお
ける真空しや断器のしや断状態における等価回路
図、第４図Ａ，Ｂおよび第５図Ａ，Ｂは第１の実
施例における真空しや断器の動作波形図、第６図
は本発明の第２の実施例に係る真空度監視装置を
備えた真空しや断器の縦断正面図、第７図はその
等価回路、第８図は本発明の第３の実施例に係る
真空しや断器の真空度劣化検出装置を備えたタン
ク型しや断器の正面図、第９図は実験的に用いら
れた真空しや断器の縦断正面図、第１０図および
第１１図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す真
空しや断器の真空度監視装置の正面図である。 １……真空しや断器、１６，１６ａ……アンテ
ナ、１８……検出器、１９……増幅器、２０……
判定部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部の真空度が劣化した際に内部放電を生じ
   る真空しや断器において、真空しや断器の外部近
   傍に設けられ、前記内部放電により生じる電磁波
   信号を受信するアンテナと、該アンテナに電気的
   に接続され、2kHzから20kHzの周波数成分のみを
   通過させるバンドパスフイルタを備えた検出器か
   らなることを特徴とする真空しや断器の真空度監
   視装置。