JPH043615B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、真空インタラプタの真空度低下検出
装置に関するものである。

Ｂ 発明の概要 本発明は、中間シールドを備えた真空インタラ
プタの真空度低下を検出する装置において、 系統線路の対地電位及び中間シールドの対地電
位を検出し、その検出信号の波高値差の変化を捉
えて真空度低下の有無を判定すると共に、系統電
位部材と中間シールドとの間で、真空度低下時に
しや断不能領域に至る以前で固定側又は可動側の
いずれか一方のみにて放電する真空ギヤツプを設
けて真空度低下を検出するように構成することに
よつて、 真空度低下を確実に、しかも真空度がまだ高い
時点（リークの初期）で検出することができ、更
に通電中において常時真空度監視を行うことがで
きるようにしたものであつて、真空度低下検出後
にあつてもしや断でき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、他の開閉器具に比
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、操作機構と組
立てられて真空しや断器を構成した後、通電状態
で真空度を正確かつ簡便に検査し得ることが望ま
れている。

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５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５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）ｍは真空ギヤツプが10mmの場合の特性を示
す。第５図から判るように、真空インタラプタ内
の真空度が10^-4mmHg（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
度が劣化して10^-1mmHg（13.33Pa）程度になると
500Vで内絡してしまう。

従来このような法則を利用して、真空インタラ
プタの真空度低下を検出する手段が知られてお
り、その一例を第６図、第７図に示す。

先ず第６図に示すものは、中間シールドの対地
電位上昇を検出して真空度を判定しようとするも
のである。

同図において１は真空インタラプタ、２は中間
シールドであり、この中間シールド２は固定電極
棒４ａや可動電極棒４ｂ等の系統電位部材（系統
電路と同電位を有する部材）とは絶縁して設けら
れている。２１はインピーダンス、２２は検出器
であり、中間シールド２はインピーダンス２１及
び検出器２２を介して大地に接続されている。３
ａ，３ｂは補助シールド、４０はベローズ、４１
ａ，４１ｂは金属端板、４２ａ，４２ｂは電極で
ある。また４３，４４は夫々絶縁筒及び封着金具
であり、金属端板４１ａ，４１ｂと共に真空容器
を構成している。

このような構成においては、真空劣化が生じた
場合、中間シールド２と系統電位部材との間の絶
縁は破壊され、中間シールド２の電位はほぼ系統
電位まで上昇し、その結果検出器２２に電気信号
が供給され、こうして真空度低下を検出すること
ができる。

ところで、真空インタラプタにあつては開極時
における耐電圧特性の向上を図るため、電界分布
状態が固定側と可動側とでほぼ対称となるように
構成されているのが一般的である。即ち、中間シ
ールド２と補助シールド３ａ，３ｂ、金属端板４
１ａ，４１ｂ等との間の真空ギヤツプは固定側と
可動側とで同一寸法ギヤツプとなつている。

このために、第６図の手段では、固定側と可動
側とは先述したよう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２と固定側及
び可動側の両者との間で夫々放電を生じてしま
う。従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４２ａ，４２ｂを開極しても固定側と可動
側とは中間シールド２を介して内絡しているの
で、結局電流をしや断することができない。

更にこのような問題点に加えて、中間シールド
２のみの電位上昇にもとづく検出であるから、系
統電路の電圧変動等の影響を避けるためには、中
間シールド２の対地電位E₃がほぼ系統電位E₁に
まで上昇した時点で検出するようにしておかねば
ならない。このため、真空度低下を検出した時点
ではもはや定格負荷電流さえもをしや断すること
ができないほど真空度は低下しているのが現状で
あつた。

また第７図に示すものは電極４２ａ，４２ｂ間
を開き、その状態で電圧を印加すると共に電圧の
比較によつて真空度低下の有無を判定しようとす
るものである（特公昭50−114号公報参照）。

即ち同図においてC_Vは開路状態の真空インタ
ラプタのキヤパシタンス、C_A，C_Bは夫々固定電
極棒４ａ及び可動電極棒４ｂの対地キヤパシタン
スである。今真空インタラプタ１が開路の状態
で、これに対地電圧Eoを印加したとすると、 ａ−ｅ間の端子電圧EaはEa＝Eo ｂ−ｅ間の端子電圧EbはEb＝C_V／C_V＋C_BEo となる。即ちEa＞Ebである。しかし真空インタ
ラプタ１が真空不良であるとａ−ｂ間はアーク放
電となつて導通し、しかもこの場合のアーク電圧
は数10V以下で印加電圧Eoに比して十分小さい
のでEa≒Ebとみなせる。従つて真空インタラプ
タ開路のときにEa＞Ebなら正常であり、Ea≒Eb
なら真空不良であると判定できる。尚実際には安
全性等の点から各端子電圧はコンデンサ分圧器で
測定するようにしている。

しかしながらこのような手段では、開極状態で
検出を行つているため通電中の常時真空度監視が
できないという問題点がある。

ところで、第６図と第７図との技術を合せた状
態、すなわち、第６図において中間シールドの電
位のみでなく、系統電位を考慮して、中間シール
ド電位と系統電位との両者に基づき、真空度を判
定することを試みた。

つまり、系統電位を考慮してこれを基準にして
中間シールド電位を検出することによつて、電圧
変動の悪影響をなくそうとするものである。

しかしながらこのようなことによつても、第６
図に示す手段の場合と同様な問題が生じた。即ち
固定側と可動側とが対称形に構成されていること
から、ほぼ同じ真空度で中間シールド２と固定側
及び可動側の両者との間で夫々放電を生じてしま
い、電極４２ａ，４２ｂを開極しても、結局中間
シールド２を介して固定側と可動側との間で閃絡
が起こり電流をしや断することができない。

Ｄ 発明が解決しようとする問題点 以上のように従来技術では真空度低下に伴い
ほぼ同じ真空度で中間シールドと固定側及び可動
側の両者との間で夫々閃絡してしまうことから真
空度低下検出しても負荷電流をしや断できない、
電圧変動等の影響を避けるためには検出電圧を
高くせざるえ得ず真空度低下検出時にはもはやし
や断できない真空度となつている、通電中の常
時真空度監視ができない という問題点があつた。

本発明はこのうような問題点を解決するために
なされたものである。

Ｅ 問題点を解決するための手段 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m₁，実線m₂および実線m₃は、それ
ぞれ真空ギヤツプＡ，ＢおよびＣの特性を示すも
ので、Ａ＞Ｂ＞Ｃ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。

本発明はこのような知見にもとづき、先ず金属
性の中間シールドを電極に対し絶縁して設け、こ
の中間シールドと固定側又は可動側のいずれか一
方の系統電位部材との間に、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真空ギヤ
ツプを形成する。そして系統電位部材例えば系統
電路と大地との間、及び中間シールドと大地との
間に夫々第１のインピーダンス及び第２のインピ
ーダンスを設け、更に第１のインピーダンスを介
して得た系統電路の対地電位の検出信号と第２の
インピーダンスを介して得た中間シールドの対地
電位の検出信号の波高値について比較し、その波
高値差にもとづいて真空度低下の有無を判定する
判定部を設けて成る。

Ｆ 作用 通電中に真空インタラプタの真空度が低下して
くると、しや断不能領域に至る前に固定側又は可
動側いずれか一方に設けている長ギヤツプの部分
で放電が始まる。こ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。一方長ギヤツプで放電することにより、系統
電路の対地電位と中間シールドの対地電位との間
の波高差に変動が生じ、これによつて判定部で真
空度低下が直ちに検出される。そして長ギヤツプ
のみが放電している段階で検出するので、その直
後に電極を開極すれば電流をしや断することがで
きる。

Ｇ 実施例 以下図面により本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図
は第１図の回路の等価回路を示す回路図であり第
７図の同一符号のものは同一部分を示す。この実
施例では、補助シールド３ａの軸方向の長さを小
さくし、中間シールド２の固定端板４１ａ側の端
部を補助シールド３ａの端部よりも軸方向に十分
長く突出させて、その突出部分が補助シールド３
ａをはさむことなくギヤツプを介して直接固定電
極棒４ａと対向するように構成している。前記ギ
ヤツプのギヤツプ長ｌは、真空度低下時であつて
しや断可能な真空領域で放電する長さであり、真
空インタラプタ１内の異電位部材間の最大距離と
される。

尚異電位部材間で電子が飛行する場合、等電位
線と直交する方向に飛行するので、ここで述べる
距離とは電子の飛行距離を意味する。図中４ｂは
可動電極棒である。

５は、系統電路の対地電位E₁を検出する第１
のインピーダンス分圧器であり、例えば真空イン
ピーダンス１の近傍において電源側電路と大地と
の間に設けられている。この第１のインピーダン
ス分圧器５は、コンデンサや抵抗等のインピーダ
ンス成分Z₁，Z₂により構成される。

６は中間シールド２の対地電位E₃を検出する
第２のインピーダンス分圧器であり、例えば容量
が夫々0.1μF、100pFのコンデンサC₁，C₂で構成
される。尚第２のインピーダンス分圧器６はコン
デンサを用いることに限定されるものではない。
また中間シールド２と真空インタラプタ１の固定
電極棒４ａとの間は第２図に示すようにコンデン
サC₃と抵抗Ｒとの並列回路で表わされ、閉極時
におけるコンデンサC₃の容量は20pF〜100pFの
大きさである。

７は判定部であり、この判定部７は、第１のイ
ンピーダンス分圧器５で検出された検出電位e₁及
び第２のインピーダンス分圧器６で検出された検
出電位e₃の各波高値を夫々ホールドする波高値ホ
ールド回路７１，７２と、このホールド回路７
１，７２より出力差を増幅する差動増幅器７３
と、この差動増幅器７３よりの出力信号が所定値
以下になつたときに真空度低下の判定信号例えば
警報を発する比較回路７４とを有して成る。

次に上述実施例の作用について述べる。

系統電路及び中間シールドの各対地電位は、
夫々インピーダンス分圧器５，６で検出され、そ
の検出電位e₁，e₃は夫々波高値ホールド回路７
１，７２に入力される。真空度が正常なときには
検出電位e₁，e₃間には所定の波高値差があり、差
動増幅７３からその差に対応する信号が出力され
ている。このとき比較回路７４からは真空度低下
の判定信号は出力されない。今真空度が低下する
と、中間シールド２と固定電極棒４ａとの間のギ
ヤツプにて放電し始める。その理由については、
第４図に示したパツシエンカーブの10^-2mmHg前
後の領域では、ギヤツプ長が大きいところから放
電する特性になつており、前記ギヤツプ長ｌは、
真空インタラプタ１内の異電位部材間の最大距離
とされているため、このギヤツプにて最初に局部
的に放電し始めるのである。この結果中間シール
ド２の電位が変化して検出電位e₁，e₃間の波高値
差が変化し、その変化分が所定の大きさを越える
と比較回路７４から真空度低下の判定信号が出力
される。第３図は真空度が低下したときの各検出
電位の波形図である。

上述実施例では、固定電極棒４ａと中間シール
ド２との間に前記最大距離をもつたギヤツプを設
けているが、本発明では、固定側及び可動側での
閃絡を避けることから固定側または可動側のいず
れか一方であれば、電極棒に限らず金属端板４１
ａ，４１ｂ等の系統電位部材と中間シールド２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真空ギヤツプを設ける構成と
してもよい。尚本発明では閉極状態に限らず開極
状態で検出を行うこともでき、この場合には固定
側又は負荷側のどちらかの充電部側となる側にお
いて前記ギヤツプを設ける必要がある。

Ｈ 発明の効果 以上のように本発明によれば、中間シールドと
固定側又は可動側のいずれか一方の系統電位部材
との間に、真空度低下時であつてかつしや断可能
領域で放電する真空ギヤツプを形成しているの
で、真空度低下のリーク初期（高真空）時に固定
側か可動側かの一方で放電を生じる。この際、他
の真空ギヤツプは十分な耐電圧を保有している。
しかも系統電位部材の対地電位の検出信号と中間
シールドの対地電位の検出信号とを波高値につい
て比較し、波高値差の変化を捉えて真空度低下を
検出する構成であるため、系統電路の電圧変動や
重量ノイズによる影響を受けることなく、真空度
低下による局部放電の段階で検出することができ
る。この結果真空度低下のリーク初期時を捉える
ことができるので使用電圧範囲（しや断可能電
圧）よりも高い耐圧をもつた真空度領域で対応で
きるが、真空度低下の検出後にしや断することが
できる。また閉極状態で真空度低下を検出できる
から、そのようにすれば通電中の常時真空度監視
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図
は第１図の回路と等価回路を示す回路図、第３図
は各インピーダンス検出器よりの検出電位を示す
波形図、第４図は真空ギヤツプが異なる場合の真
空度とギヤツプ間の放電開始電圧との関係を示す
曲線図、第５図はパツシエンの法則を示す曲線
図、第６図、第７図は各々従来の真空度低下検出
装置の原理を示す原理図である。 １……真空インタラプタ、２……中間シール
ド、３ａ，３ｂ……補助シールド、４ａ……固定
電極棒、４ｂ……可動電極棒、５……第１のイン
ピーダンス分圧器、６……第２のインピーダンス
分圧器、７……判定部、７１，７２……波高値ホ
ールド回路、７３……差動増幅器、７４……比較
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筒体の両端を端板で閉塞して真空容器を形成
   し、この真空容器に一方の端板から固定電極棒を
   気密に導入しかつ他方の端板から固定電極棒に接
   近離反自在の可動電極棒をベローズを介して気密
   に導入し、これら両電極棒の各内端部に対をなし
   て接離自在の固定、可動電極を設けるとともに、 真空容器内に少なくとも前記電極の外周を囲繞
   する金属製の中間シールドを電極に対し絶縁して
   設けて成る系統電路開閉自在の真空インタラプラ
   の真空度低下を検出する装置において、 前記中間シールドと固定側又は可動側のいずれ
   か一方の系統電位部材との間に、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真空
   ギヤツプを形成し、系統電位部材と大地との間に
   設けられた第１のインピーダンスと、前記中間シ
   ールドと大地との間に設けられた第２のインピー
   ダンスと、前記第１のインピーダンスを介して得
   た系統電位部材の対地電位の検出信号と前記第２
   のインピーダンスを介して得た中間シールドの対
   地電位の検出信号とを波高値について比較し、そ
   の波高値差にもとづいて真空度低下の有無を判定
   する判定部とを有して成る真空インタラプタの真
   空度低下検出装置。