JPH0133014B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明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。

本発明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、本発明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とアース電
位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
えば真空度に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とアース電位間の電圧を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＝３／４ Ｖとなる（尚、これらの値はほんの一例として示
したもので、しや断器の構造が真空度によつて変
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。

以下本発明の実施例を図面ととに説明する。第
４図Ａ，Ｂ，Ｃは本発明の第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２７ａ
が形成され、径大部２７ａには夫々変流器２８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２７
内に挿通され、タンク２１およびブツシング２７
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フランジ
部２１ｃを形成し、フランジ部２１ｃにＯリング
３２を介して第１のケース３３をボルト３４によ
り密封して締着する。第１のケース３３はエポキ
シ樹脂などの絶縁材で形成するとともにタンク２
１の内方側へ凹んだ形状とする。第２のケース３
５もエポキシ樹脂などの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され、第２
のケース３５は第１のケース３３内に間隔３６を
有して収納されるとともに第１のケース３３の外
部側にＯリング３２′を介してボルト３７により
密封して締着される。検知部ハウジング３８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３９（ポツケルス素子、カー素
子、電界効果形（DAP）又はねじれ効果形
（TN）の液晶などから成る。以下素子と略称す
る。）とその両端に密接された偏光子４０および
検光子４１とから成る検知部を密閉収納し、偏光
子４０および検光子４１には夫々光フアイバー４
２，４３の一端を接続する。検知部ハウジング３
８は第２のケース３５内の最奥部に配置し、第２
のケース３５内には液状注型硬化ゴム（シリコ
ン、ポリブタジエン、エポキシ等）などの絶縁モ
ールド材４４を注入固化して検知部ハウジング３
８を固定する。絶縁材モールド材４４の中央部に
は凹部４４ａが形成される。金属製のカバー４５
は各ケース３３，３５の外部側を覆うもので凹部
４４ａと嵌合する凹部４５ａを有しており、第１
および第２のケース３３，３５のフランジ部３３
ａ，３５ａおよびカバー４５を挿通したボルト３
７をタンク２１のフランジ部２１ｃに螺着するこ
とによりカバー４５を第２のケース３５および絶
縁モールド材４４の外面側に圧接固定する。又カ
バー４５はボルト３７を介してアース電位のタン
ク２１と接続されるので、カバー４５もアース電
位となる。第２のケース３５には絶縁流体注入パ
イプ４６が密に貫通して設けられ、注入パイプ４
６はカバー４５も貫通しており、この注入パイプ
４６を介して間隔３６は真空引きされた後SF₆ガ
スあるいは絶縁油などの絶縁流体を注入し、注入
パイプ４６はキヤツプ４７により密封する。光フ
アイバー４２，４３はカバー４５を挿通して外部
に導出し、光フアイバー４２の先端には発光部４
８を設け、光フアイバー４３の先端には受光部４
９を設ける。又、受光部４９には真空度の良否を
判定する真空度良否判定部５０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、発光部４８から発せられた光は光フ
アイバー４２を介して偏光子４０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３
９は真空しや断器２６の外周側特にシールド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に応じて偏光子４０からの光の偏
光面を角度θだけ回転させる。次に素子３９を通
過した光は偏光子４０の偏光面と所定の関係にあ
る偏光面を有する検光子４１に加えられ、検光子
４１を通過した光は光フアイバー４３を介して光
量に応じた電気信号を出す受光部４９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３９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３９における光の偏光面の回転角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４０お
よび検光子４１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４１の通過光量は多くな
り、受光部４９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４０および検光子４
１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４１の通過光量が少くなり、受光部４９
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５０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（ε_S）が
小さく絶縁耐力の高い絶縁流体３１（SE₆および
フレオンはε_S≒１、絶縁油はε_S≒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３９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、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３９などの検知部は第
２のケース３５内に設置され、第２のケース３５
はタンク２１の内方側に凹んだ第２のケース３３
内に設置されているので、光フアイバー４２，４
３をタンク２１に密に貫通させる必要がなく、又
素子３９の交換時には第２のケース３５およびカ
バー４５を取外せば良く第１のケース３３を取外
す必要がないのでタンク２１の密閉性は保たれ
る。又、素子３９などの検知部は絶縁モールド材
４４などを介してタンク２１側に支持されている
ので真空しや断器２６の開閉時の衝撃を受け難
く、誤動作を生じない。又、検知部は絶縁モール
ド材４４により密封されているので水分やホコリ
等の侵入がなく素子３９などの寿命が長く誤動作
も生じなくなる。又、検知部および光フアイバー
４２，４３は絶縁性であるので真空しや断装置全
体としての絶縁性を損わない。

さらに、第１のケース３３と第２のケース３５
の間に間隔３６を設けているので両者の寸法精度
を厳密にする必要がなく、又間隔３６に絶縁流体
を封入したことによりこの間のコロナ放電を防止
することができ、検知部の感度を向上できる。
又、アース電位のカバー４５を設けたことにより
人体に対する安全性を保つことができるととも
に、カバーの凹部４５ａが絶縁モールド材４４を
押圧するので第２のケース３５と絶縁モールド材
４４との間に剥離が生じ難く、この間にコロナ放
電が生じない。又、凹部４５ａの先端は電界が集
中するので素子３９の電界検知感度が向上する。

尚、絶縁モールド材４４としてゴム材を用いた
場合には弾性が大きいため硬化収縮時に検知部や
光フアイバー４２，４３を破壊することがない。
又、各ケース３３，３５の材質はエポキシ樹脂が
適当であるが、アークが発生し易い場合にはアル
ミナを又アークが発生し難い場合にはシリカを充
填材として用いると良い。

第８図は本発明の第２の実施例を示し、この例
ではタンク２１の側板２１ｄに孔２１ｅを設ける
とともに孔２１ｅの周辺部を外部側に突出させて
フランジ部２１ｆに第１の実施例と同様の構成で
真空度監視装置を設けたものである。ただし、こ
の例では第１のケース３３′、第２のケース３
５′およびカバー４５′の凹部（45aに相当）の長
さを長くして素子３９などの検知部をシールド９
の外周近傍に位置させるようにしている。

尚、上記各実施例では偏光子４０および検光子
４１を絶縁モールド材４４中に設けたが、偏光子
４０および検光子４１を光フアイバーを介してカ
バー４５の外部側に設けるようにしても良い。

以上のように本発明においては、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、タ
ンクに設けた孔に密封して取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第１のケー
スと、タンク内方側に凹んだ絶縁材から成り、第
１のケース内に収納されるとともに第１のケース
の外部側に間隔３６を設けて取付けられた第２の
ケースと、発光部と、偏光子と、第２のケース内
の真空しや断器外周位置に配置されるとともに絶
縁モールド材によりモールド固定された電気光学
効果素子と、検光子とから成る真空度監視装置を
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
て検知した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第２
のケース内に収納され、第２のケースはタンクの
孔に密封して取付けられるとともにタンク内方側
へ凹んだ第１のケース内に収納されかつ第１のケ
ースの外部側に取付けられているので、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、又素子の交換時に第１のケースを取外す必
要がないためタンク内の絶縁流体が流出はなく、
真空度監視装置の設置が容易となる。又、素子は
真空しや断器ではなくそのタンク側に支持される
ので真空しや断器の開閉時の衝撃による損傷や誤
動作は生じない。又、素子は絶縁モールド材によ
りモールド固定されているので水分やホコリの侵
入がなく、寿命が長く誤動作も生じ難い。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な
く、装置としての信頼性が高い。また第２のケー
スは、タンクの孔に密封して取り付けられるとと
もにタンク内方側へ凹んだ第１のケース内に間隔
３６を設けて収納されているので、第２のケース
を第１のケースの寸法に厳密に合わせる必要がな
く、また、この間隔３６に絶縁流体を封入してい
るので、この間のコロナ放電が防止され検知部の
感度が向上する。

更に、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，Ｃ
は夫々本発明の第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正面図、真空度
監視装置の縦断正面図および真空度監視装置の底
面図、第５〜７図は夫々本発明の第１の実施例に
係る真空度監視装置の動作説明図、真空しや断器
とタンク間の電圧分布図、第８図は本発明の第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。 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、３３，３３′……第１のケース、３５，
３５′……第２のケース、３９……電気光学効果
素子、４０……偏光子、４１……検光子、４２，
４３……光フアイバー、４４……絶縁モールド
材、４８……発光部、４９……受光部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   〓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内の空〓
   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第１の
   ケースと、タンク内方側に凹んだ絶縁材から成
   り、第１のケース内に該ケースと間隔もつて収納
   されるとともに第１のケースの外部側に密封して
   取り付けられた第２のケースと、これら第１のケ
   ースと第２のケースの間隔内に封入された絶縁流
   体と、発光部と発光部からの光を直線偏光する偏
   光子と、第２のケース内の真空しや断器の前記金
   属部材の外周位置に配置されるとともに絶縁モー
   ルド材によりモールド固定され、偏光子からの光
   の偏光面を印加電界の大きさに応じて回転させる
   電気光学効果素子と電気光学効果素子からの光を
   受ける検光子とから成ることを特徴とする真空し
   や断装置の真空度監視装置。