JPH0429167B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は真空インタラプタに係り、特に真空度
低下検出に適した真空インタラプタに関する。

Ｂ 発明の概要 絶縁筒の両端を金属端板で閉塞して真空容器を
形成し、中間シールドの対地電圧を検出して真空
度低下を検出可能とした真空インタラプタにおい
て、 絶縁筒における可動側にテーパ部を形成すると
共に該テーパ部の根部に中間シールドのひとつで
ある放電用中間シールドを配置し、放電用中間シ
ールドと可動電極棒に固着したベローズシールド
との間であつてテーパ部の内周面に沿つた位置に
長ギヤツプを形成することにより、 真空度が低下しはじめた早い時期に真空度の低
下が検出できるとともに真空度低下検出後にしや
断でき、しや断後には放電をなくして耐電圧が保
持されるようにしたものである。

Ｃ 従来の技術 本来、真空インタラプタは、他の開閉機器に比
べ電気的にも機械的にも長寿命であり、保守点検
がほとんど不要である。しかし、しや断回数の増
大に伴なう真空度低下に加え、非常に稀ではある
がベローズや気密接合部等から真空漏れして真空
度が低下することがある。真空インタラプタ（電
流しや断部）は、その真空度低下により真空しや
断器としてのしや断性能が低下し、ひいてはしや
断不能に至る。したがつて、その真空度を定期的
にまたは常時点検することが要求されている。し
かも、真空インタラプタは、操作機構と連結して
真空しや断器を組み立てた後において、通電状態
で真空度を正確かつ簡便に検査し得ることが必要
である。

一方、真空インタラプタの真空度と真空ギヤツ
プの放電開始電圧とは、第２図に示すように、パ
ツシエンの法則に近似した関係にある。第２図
は、横軸に真空インタラプタ内部圧力、縦軸に放
電開始電圧をとつたもので、図中実線（一部破
線）１は真空ギヤツプが10mmの場合の特性を示
す。第２図から判るように、真空インタラプタ内
の真空度が10^-4Hg（13.33mPa）以下の高真空で
あれば放電開始電圧は非常に高い。しかし、真空
度が低下して10^-1Hg（13.33Pa）程度になると
500Vで放電してしまう。

従来、このような法則を利用して、通電中の常
時真空度監視を行なうべく、真空インタラプタの
中間シールドの対地電圧を検出可能としたものが
知られている。

かかる真空インタラプタは、例えば第３図に示
すように、ガラス又はセラミツクスからなる円筒
状の２本の同一絶縁筒２ａ，２ｂを、それぞれの
両端に固着したコバール等からなる薄肉円環状の
封着金具３，３，……の一方を介し同軸的に接合
して１本の絶縁筒４にするとともに、その両端開
口部を他方の封着金具３，３を介し円板状の金属
端板５ａ，５ｂにより閉塞し、かつ内部を高真空
｛例えば10^-5Hg（1.333mPa）以下の圧力｝に排気
して真空容器６が形成されている。

この真空容器６内には、その軸線上に位置する
固定電極棒７ａが一方の金属端板５ａから気密に
導入されている。また、固定電極棒７ａに接近離
反自在に、可動電極棒７ｂが金属製のベローズ８
を介して他方の金属端板５ｂから気密に導入され
ている。これら両電極棒７ａ，７ｂの各内端部に
は、対をなして接離自在の固定、可動電極９ａ，
９ｂが一体的に設けられている。

さらに、真空容器６内には、電極９ａ，９ｂと
電極棒７ａ，７ｂの一部を同心状に囲繞する金属
製の中間シールド１０が、絶縁筒４の中間部に結
合された封着金具３により支持されている。固定
電極棒７ａには、中間シールド１０より小径にし
て固定電極棒７ａを同心状に囲繞する金属製の軸
シールド１１が固着されている。可動電極棒７ｂ
には、中間シールド１０より小径にして可動電極
棒７ｂおよびベローズ８を同心状に囲繞する金属
製のベローズシールド１２が固着されている。

ここに、真空インタラプタの固定側と可動側と
では、高真空領域における耐電圧特性の向上を図
るため、開極時における電界分布状態がほぼ対称
となるように構成されている。すなわち、中間シ
ールド１０と軸シールド１１、ベローズシールド
１２、金属端板５ａ，５ｂ等との間の真空ギヤツ
プL₁，L₂，L₃，L₄の大きさは、固定側と可動側
とで同一寸法となつている。

なお、中間シールド１０は、２個のコンデンサ
C₁，C₂を直列に設けてなるインピーダンス分圧
器を介して大地と接続されている。

かかる構成の真空インタラプタにおいて、系統
線路電圧E₁と中間シールド１０の対地電圧E₂と
は、真空度が正常ならばE₁＞E₂である。しかし、
真空度が低下して例えば中間シールド１０と軸シ
ールド１１又はベローズシールド１２との間で放
電を生じると、中間シールド１０の対地電圧E₂
が上昇してE₁≒E₂となる。これにより、真空度
の低下が判定できるものである。

Ｄ 発明が解決しようとする問題点 しかし、かかる従来の真空インタラプタでは、
確かに真空度が低下したことを判定できるもの
の、固定側と可動側とは、電界分布の均一化を図
るために対称形に構成されているので、ほぼ同じ
真空度で中間シールド１０と固定側および可動側
の両者の充電部との間でそれぞれ同時に放電を生
じてしまう。したがつて、たとえしや断可能な真
空領域で真空度低下を検知し、操作機構（図示省
略）を作動させて電極９ａと９ｂとを開いても、
固定側と可動側とが中間シールド１０を介して閃
絡してしまつているので、結局負荷電流や事故電
流をしや断することができなかつた。

Ｅ 問題点を解決するための手段 そこで、本発明者等は、真空インタラプタにお
ける放電現象につき検討した結果、第４図に示す
特性を得た。第４図は、横軸に真空インタラプタ
内部圧力、縦軸に放電開始電圧をとつたものであ
る。第４図中、実線１４、実線１５および実線１
６は、それぞれ真空ギヤツプの大きさをＰ，Ｑお
よびＲとしたときの特性を示すもので、Ｐ＞Ｑ＞
Ｒの関係にある。

一般に、長ギヤツプは短ギヤツプよりも放電開
始電圧が高いことが知られていたが、このこと
は、第４図から判るように、高真空又は大気圧近
傍での現象であり、10^-2mmHg（1.333Pa）前後の
領域では、逆に短ギヤツプの方が長ギヤツプより
も放電開始電圧は高くなつている。そして、短ギ
ヤツプは、その10^-2mmHg（1.333Pa）前後の領域
で十分な耐電圧を保有していた。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたもの
で、しや断可能領域で放電する長ギヤツプを可動
側のみに設けることとした。すなわち、本発明の
真空インタラプタは、真空容器内に金属製の中間
シールドのひとつである放電用中間シールドを双
方の電極に対し絶縁して設けるとともに、この放
電用中間シールドをインピーダンスを介して大地
に接続し、放電用中間シールドと可動電極棒に固
着したベローズシールドとの間に、真空度低下時
であつてかつしや断可能な真空領域で放電する長
ギヤツプを形成している。しや断可能な真空領域
とは、各真空インタラプタの仕様（例えば定格電
圧等）によりそれぞれ決定されるものである。

一方、いろいろな実験を行なつた結果、ガラス
等の二次電子を発生し易い絶縁部材の近傍に長ギ
ヤツプを設けるとともに長ギヤツプ間を飛行する
電子が絶縁部材に当るように構成すると、絶縁部
材から多くの二次電子が放出されるため、単に長
ギヤツプを設けるよりも真空度低下の早い時期に
放電を生じて真空度低下を早期に検出できること
がわかつた。

第５図ａは単に絶縁筒の内側に長ギヤツプを設
けただけの真空インタラプタを示し、第５図ｂは
端部へむかつて内径寸法が小さくなるテーパ部を
絶縁筒の可動側に設けるとともにテーパ部の内側
に長ギヤツプを設けた真空インタラプタを示す。
第５図ａの場合は、金属端板５ｂ，補助シールド
１７ｂ及び封着金具３が同電位であることから、
これらの部材と中間電位の中間シールド１０との
間に等電位線１８を描いてみると図のようにな
る。そこで等電位線１８に直交する電子の飛行を
考えると、補助シールド１７ｂから電子が出た場
合には絶縁筒２ｂに衝突するものの中間シールド
１０から出た電子は絶縁筒２ｂに衝突することな
く飛行する場合が多くなることがわかつた。

従つて、中間シールド１０から発生した一次電
子が絶縁筒２ｂに当る確率は小さく、二次電子の
発生も少なくなり、そのため真空度低下の初期に
補助シールド１７ｂと中間シールド１０との間で
放電する可能性は少ない。

一方、第５図ｂのようにした場合は、絶縁筒２
ｂに端部へ向かつて内径が小さくなるテーパが付
いておりしかも放電用中間シールド１０ｂの外側
が絶縁筒２ｂの内壁面に沿うように傾斜してい
る。そこで等電位線を描いてみると図のようにな
り、等電位線１８と直交する方向へ飛行する電子
はベローズシールド１２又は放電用中間シールド
１０ｂのいずれから飛び出しても絶縁筒２ｂの内
壁面に衝突することがわかる。従つて、一次電子
が絶縁筒２ｂの内周面に当つて二次電子を発生さ
せる確率も大きく、真空度低下の初期の段階にお
いてベローズシールド１２と放電用中間シールド
１０ｂとの間で放電する可能性が大きい。

そして、しや断時には第５図ｂ中、可動電極棒
７ｂ及びベローズシールド１２が下方へ移動した
状態となるために等電位線１８は可動電極棒７ｂ
に沿つて広がることになる。そのためにベローズ
シールド１２から飛び出して等電位線１８と直角
な方向へ進む一次電子は絶縁筒２ｂの内周面に衝
突しにくくなり、中間シールド１０ｂとベローズ
シールド１２との間で放電する可能性は少なくな
る。つまり、真空漏れを検出してしや断した際に
おいて、放電用中間シールド１０ｂとベローズシ
ールド１２との間の放電を一時的になくし、即ち
この長ギヤツプ部分の耐電圧特性が回復するよう
にして、真空インタラプタとしての耐電圧を固定
電極９ａと可動電極９ｂとの間でもたせるもので
ある。なお、その後すみやかに断路器等を開いて
電路を開けば再び放電（閃絡）することはない。

以上のことから、本発明では絶縁筒の可動側に
端部へ向かつて内径寸法が小さくなるテーパ部を
形成するとともにテーパ部の根部に中間シールド
のひとつである放電用中間シールドを配置し、放
電用中間シールドと可動電極棒に固着されたベロ
ーズシールドとの間であつてテーパ部の内周面に
長ギヤツプを設けることによつて絶縁筒の内周面
に一次電子を当り易くし、もつて通電時における
真空度低下の初期に真空度の低下が検出されるよ
うにすると共にしや断時にあつては一時的に放電
が生じないようにして長ギヤツプ部分の耐電圧特
性が回復するようにしている。

Ｆ 作用 かかる構成の真空インタラプタにおいて、通電
中に真空度が低下してくると、しや断不能領域に
至る以前に可動電極棒に固着したベローズシール
ドし放電用中間シールドとの間の長ギヤツプの部
分で放電が生じる。即ち、長ギヤツプ間ではベロ
ーズシールド又は放電用中間シールドのいずれか
ら電子が飛び出しても、電子は等電位線と直交す
る方向へ飛行して絶縁筒の内周面に衝突する。絶
縁筒はそれ自体二次電子を放出しやすく、しかも
真空度低下により絶縁筒の内周面には水分子等が
付着することから、より一層二次電子が発生しや
すくなつており、絶縁筒の内周面からは多くの二
次電子が出て真空度の低下しはじめた早い時期に
放電が生じる。その際、他の真空ギヤツプ（短ギ
ヤツプ）では放電を生じず、短ギヤツプが前記長
ギヤツプの放電に誘発されて放電することはな
い。長ギヤツプで放電したことは、放電用中間シ
ールドの対地電圧が変動するため、直ちに検出さ
れる。したがつて、真空度低下検出直後に、操作
機構を作動させて開極すれば、しや断を行なうこ
とができる。しや断時には耐電圧特性が回復する
ので、この長ギヤツプ間で放電は生じない。

Ｇ 実施例 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。なお、本実施例は第３図に示した
従来の真空インタラプタの一部を改良したものな
ので、同一部分には同一符号を付して説明を省略
し、異なる部分のみを説明する。

第１図に示すように、図中下部の絶縁筒２ｂと
して円錐台形状のものが用いられ、そのために金
属端板５ｂと最下部の封着金具３ｃは外径寸法の
小さいものが使用されている。金属端板５ａに
は、固定電極棒７ａを囲繞する軸シールド１１と
補助シールド１７ａが固着され、可動電極棒７ｂ
にはベローズシールド１２が固着されている。以
上のように構成されており、絶縁筒２ｂの内周面
に沿つてベローズシールド１２と放電用中間シー
ルド１０ｂとの間に、真空度低下時であつてかつ
しや断可能な領域で放電する長ギヤツプL₅が形
成されている。放電用中間シールド１０ｂは、テ
ーパ部の根部、つまり封着金具３ｂと絶縁筒２ｂ
との結合部近傍に配置されている。長ギヤツプ
L₅はこの真空インタラプタにおいて最も長いギ
ヤツプである。なお、ギヤツプ長は厳密には直線
距離に限らず、異電位部材間の等電位線と直交す
る方向へ飛行する電子の飛行距離を意味するもの
である。本発明では、ベローズシールド１２と放
電用中間シールド１０ｂとの間を飛行する一次電
子が真空インタラプタの投入時にガラスからなる
絶縁筒２ｂに当り易くするため、ベローズシール
ド１２と放電用中間シールド１０ｂとの間に描け
る等電位線１８が絶縁筒２ｂの内部から外部へ向
かつて大きく広がるように構成されている。即
ち、第１図ａに示すように、中間シールド１０
ａ、金属円筒１９と同じく中間電位の放電用中間
シールド１０ｂが内側下方へ向かつて突出させた
あとに内側上方へ向かつて突出させてあり、放電
用中間シールド１０ｂの下端が封着金具３ｂの下
端よりも少しだけ下方へ突出している。一方、ベ
ローズシールド１２は、投入時にのみベローズシ
ールド１２の上部が封着金具３ｃの上端より大き
く上方へ突出している。封着金具３ｂに対する放
電用中間シールド１０ｂの下方への突出量と封着
金具３ｃに対するベローズシールド１２の上方へ
の突出量が大きいほど等電位線１８が絶縁筒２ｂ
の外へ向かつて大きく開くので、中間シールド１
０ｂあるいはベローズシールド１２から飛び出た
一次電子が絶縁筒２ｂに衝突しやすく真空度低下
の早い時期の放電の可能性が高くなる。つまり、
真空度低下の早い時期に真空度の低下を検出する
ことができるようになる。次に、しや断時につい
てであるが、このときは放電用中間シールド１０
ｂとベローズシールド１２との間において放電し
ないようにするため、第１図ｂの如くベローズシ
ールド１２と封着金具３ｃとの上部が略同じ高さ
となつて、絶縁筒２ｂの下部を貫通する等電位線
１８と絶縁筒２ｂとのなす角が直角に近くなるよ
うに構成されている。これはベローズシールド１
２から飛び出る一次電子が絶縁筒２ｂの内周面に
衝突しないようにするためである。

この真空インタラプタにおいて、通電中に真空
度が低下してくるとしや断不能な真空領域に至る
以前に真空ギヤツプL₅で放電する。これにより、
放電用中間シールド１０ｂの対地電圧が変動し、
インピーダンス分圧器１３を介して真空度低下が
検出される。この検出直後、すなわち他の固定側
の真空ギヤツプが耐電圧を保つており、この部分
が放電を開始する前に、操作機構（図示省略）を
作動させて可動電極棒７ｂを固定電極棒７ａから
離反させ、電極９ａ，９ｂを開けば、しや断する
ことができる。

なお、前記実施例では、絶縁筒を２本の絶縁筒
を組合せることによつて形成したが、本発明はか
かる実施例に限定されるものではなく、放電用中
間シールドの対地電圧を検出できるものであれば
１本の絶縁筒にて構成してもよい。

一方、インピーダンス分圧器の要素は、コンデ
ンサに限定されるものではなく、抵抗またはコン
デンサと抵抗の組合せでもよい。

Ｈ 発明の効果 以上のように本発明によれば、放電用中間シー
ルドと可動電極棒に固着したベローズシールドと
の間に真空度低下時であつてかつしや断可能領域
で放電する長ギヤツプを形成しており、しかも絶
縁筒の可動側に形成したテーパ部の内側に沿つて
長ギヤツプを設けて構成しているので、シールド
から出た電子は等電位線と直交する方向へ飛行
し、この電子が絶縁筒の内周面に衝突することに
より、より多くの二次電子が発生する。そのた
め、等電位線と絶縁筒との関係を考慮することな
く単に長ギヤツプを設けたのみの場合よりも真空
度低下のより早い時期にこの部分で放電を生じさ
せることができ、他の真空ギヤツプでは十分な耐
電圧を保有しているので、真空度低下検出の直後
に開極を行なえばしや断することができる。特に
しや断時にはベローズシールドから飛び出る一次
電子が絶縁筒に衝突しないのでこの部分の耐電圧
特性が回復するという効果がある。結果として真
空もれからしや断までの間において短時間ではあ
るがしや断の際に真空もれに基づく長ギヤツプで
の放電をなくすことができ、系統上の断路器を無
負荷で開くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明による真空インタラプタ
の実施例に係り、第１図ａは投入状態を示す断面
図、第１図ｂはしや断状態を示す断面図、第２図
はパツシエンの法則を示すグラフ、第３図は従来
の真空インタラプタの断面図、第４図は真空ギヤ
ツプ長が異なる場合の真空インタラプタの内部圧
力と放電開始電圧との関係を示すグラフ、第５図
ａ，ｂは本発明の説明図である。 ２ａ，２ｂ……絶縁筒、５ａ，５ｂ……金属端
板、６……真空容器、７ａ……固定電極棒、７ｂ
……可動電極棒、８……ベローズ、９ａ……固定
電極、９ｂ……可動電極、１０ａ……中間シール
ド、１０ｂ……放電用中間シールド、１２……ベ
ローズシールド、１３……インピーダンス分圧
器、L₅……長ギヤツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁筒の両端を金属端板で閉塞して真空容器
   を形成し、この真空容器内に一方の金属端板から
   固定電極棒を機密に導入しかつ他方の金属端板か
   ら固定電極棒に接近離反自在にベローズを介して
   可動電極棒を気密に導入し、これら両電極棒の各
   内端部に対をなして接離自在に固定、可動電極を
   設けるとともに、 真空容器内に金属製の中間シールドを双方の電
   極に対し絶縁して設け、この中間シールドをイン
   ピーダンスを介して大地接続してなる系統電路開
   閉自在の真空インタラプタにおいて、 前記絶縁筒における可動側に端部へ向かつて内
   径寸法が小さくなるテーパ部を形成するとともに
   該テーパ部の根部に前記中間シールドのひとつで
   ある放電用中間シールドを配置し、放電用中間シ
   ールドと前記可動電極棒に固着したベローズシー
   ルドとの間であつて前記テーパ部の内周面に沿つ
   た位置に真空度低下時であつてかつしや断可能な
   真空領域で放電する長ギヤツプを形成したことを
   特徴とする真空インタラプタ。