JPH0121573B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空しや断器などの真空開閉器の真空
度監視装置に関するものである。

一般に真空しや断器などの真空開閉器は内部の
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となる。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い信頼性で監視すること
ができるとともに設置が容易な真空開閉器の真空
度監視装置を提供することを目的とする。

以下本発明の実施例を図面とともに説明する。
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と大地間の静電容
量である。

上記した真空しや断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ε₀（真空誘電率）≒ε大気（大気中の
誘電率）であるから一定であるが抵抗１２，１４
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
が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と大地間の
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＝３／４Ｖとなる（尚、これら
の 値は一例として示したもので真空しや断器の構造
や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付近の電界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付近
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付近の電界も大きく変化する。従つて、シール
ド９の外部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。
又、これに伴つて絶縁筒５の外部側の電界を監視
することによつても真空度を監視することができ
る。

又、第４図は本発明に係る真空度監視装置の基
本的構成を示し、２０は偏光子、２１は電界検知
部で、電界検知部２１としてはポツケルス素子又
はカー素子を用いるが、この場合はポツケルス素
子として説明する。２２は検光子、２３は光源、
２４は受光部である。その動作を説明すると、光
源２３から発せられた光は偏光子２０に送られ、
偏光子２０により水平方向又は垂直方向に直線偏
光される。電界検知部２１は例えば真空しや断器
のシールド９の外側部近傍に設けられており、該
位置での電界Ｅを加えられ（電界Ｅの方向はポツ
ケルス素子の結晶軸により定める。）、電界Ｅの大
きさに応じて偏光子２０からの光の偏光面角度を
θだけ変化させる。電界検知部２１を通過した光
は偏光面が偏光子２０の偏光面と所定な関係にあ
る検光子２２に加えられ、検光子２２を通過した
光は光量に応じた電気信号を出す受光部に加えら
れる。第５図に示すように真空しや断器の真空度
が良好な場合にはシールド９の外部側近傍の電界
Ｅは小さく、真空度が劣化すると電界Ｅは大きく
なる。従つて、電界検知部２１における光の偏光
面の変化角θは真空度が良好な場合には小さく、
真空度が不良になるとθは大きくなる。このた
め、検光子２２の偏光面と偏光子２０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２２
を通過する光量が多くなり、受光部２４の出力Ａ
は第５図の実線で示すように大きくなる。又、検
光子２２と偏光子２０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２２を通過する光量
が少くなり、受光部２４の出力Ａは第５図の点線
で示すように小さくなる。従つて、受光部２４の
出力が急激に大きく又は小さくなつたことにより
真空度劣化を検知することができる。

第６図は本発明の第１の実施例を示し、２５は
水平方向に設置された真空しや断器２６の周囲を
モールドした固体絶縁部材で、固体絶縁部材２５
のシールド９の外周下部に対応した部分に穴２５
ａを半径方向（上下方向）に設け、この穴２５ａ
に電界検知部２１として両側面が傾斜した屋根形
の電気光学効果素子（ポツケルス素子又はカー素
子）２７を真空しや断器２６側が先細側となるよ
うに支持させ、その下方には電気光学効果素子２
７に光を送る偏光子２０、該素子２７からの光を
受ける検光子２２、偏光子２０に光を送る光源２
３および検光子２２からの光を受ける受光部２４
を適宜設け、又受光部２４には真空度良否判定部
２８を電気的に接続する。この例では、光源２３
からの光は偏光子２０を介して素子２７に加えら
れ、素子２７では二つの傾斜面で光が反射するた
めその入力光と出力光は平行となり、出力光は検
光子２２を介して受光部２４に加えられる。従つ
て、真空しや断器２６の真空度が劣化すると素子
２７に対する印加電界が大きく変化するため受光
部２４の出力が大きく変化し、この変化により真
空度良否判定部２８は真空度劣化を検知して警報
や表示のための出力を出す。

第７図は本発明の第２の実施例を示し、この例
では光源としてビーム拡りが小さく直線性の良い
レーザ２９を用いており、光を効率良く用いるこ
とができるとともにレーザ２９が既に直線偏光さ
れている場合には偏光子２０を省略することがで
きる。

第８図は本発明の第３の実施例を示し、この例
では電界検知部２１を直方体の電気光学効果素子
３０とその両側に密着した直角プリズム３１，３
２とから形成しており、電界検知部２１に対する
入力光と出力光が平行となるように直角プリズム
３１，３２により光を屈折させている。

第９図は本発明の第４の実施例を示し、この例
では電界検知部２１を直方体の電気光学効果素子
３３とその真空しや断器２６側に密着した誘電体
反射膜３４とから形成しており、この誘電体反射
膜３４により入力光を反射させるようにしたもの
である。

第１０図および１１図は夫々本発明の第５およ
び第６の実施例を示し、これらの例では穴２５ａ
内に設置された素子２７，３３の光入出力側に偏
光子２０および検光子２２を密着してこれらの間
の光伝送系における偏光面の歪を除去するととも
に、光源２３と偏光子２０の間および検光子２２
と受光部２４の間の光伝送を夫々光フアイバー３
５，３６により行うことにより光損失を少くして
光源として光パワーは弱いが安価で信頼性が高い
発光ダイオードの使用を可能としている。尚、光
フアイバー３５，３６は光パワーの伝送のみに使
用されるのでマルチモードの光フアイバーで良
い。

又、電気光学効果素子２７，３０，３３として
は絶縁上からは固体絶縁部材２５（比誘電率約
４）と比誘電率がほぼ等しい水晶（比誘電率４、
３）が良いが、感度の点からは電界集中効果によ
り等価的に感度が良くなる比誘電率の高いもの例
えばADP、KDP（比誘電率40〜50）が良い。た
だし、比誘電率が極端に高いものを用いると絶縁
破壊を生ずる。

上記の第１〜６の実施例では、真空しや断器２
６をモールドした固体絶縁部材２５に穴２５ａを
設け、この穴２５ａに電界検知部２１を設置した
ので電界検知部２１の支持手段を特に設ける必要
がない。又、このように穴２５ａに電界検知部２
１の設置が可能となつたのは電界検知部２１にお
いて光を入力方向側に反射させるようにしたため
で、又このように反射構造としたために素子２
７，３０，３３における光路長が長くなり、電界
による偏光面の変化角θが大きくなつて（変化角
θは電界Ｅと光路長Ｌに対応して変化する。）電
界検知の感度が良好となる。

以上のように本発明に係る真空度監視装置は光
源と、光源からの光を直線偏光する偏光子と、偏
光子からの光の偏光面角度を印加電界の大きさに
応じて変化させる電界検知部と、偏光子の偏光面
と所定な関係にある偏光面を有するとともに電界
検知部からの光を受ける検光子とから成り、少く
ともその電界検知部は真空開閉器の真空度によつ
て電界が変化する位置で真空開閉器の周囲をモー
ルドした固体絶縁部材に真空開閉器外周位置で外
部側から設けた穴内に支持している。このため、
真空開閉器は真空度が劣化するとその外側の電界
が変化するので、電界検知部における光の偏光面
角度が変化し、検光子の通過光量が変化する。従
つてこの通過光量の変化から真空開閉器の開極時
および閉極時にかかわらず真空度の劣化を検知す
ることができ、真空度を常時監視することができ
る。又、真空度監視装置は上記のような構成であ
るので構成が簡単であり、光源、偏光子、検光子
および電界検知部はいずれも小形で安価なもので
あるため真空度監視装置も小形で安価なものとな
る。又、偏光子、検光子および電界検知部はいず
れも絶縁材であるのでこれらの部材を真空開閉器
の周囲に設けても絶縁上何ら支障はない。さら
に、少くとも電界検知部は真空開閉器の周囲をモ
ールドする固体絶縁部材の穴内に支持しているの
で特別な支持手段を要しないとともに真空開閉器
に近づくため電界検知感度が向上する。又、電界
検知部の真空開閉器側に光の反射面を設けたので
偏光子からの光は電界検知部内を往復してその光
路長が長くなり、電界検知感度が向上する。

【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、５図は夫々
本発明に係る真空度監視装置の基本的構成図およ
び真空度と電界、受光部出力との関係図、第６〜
１１図は夫々本発明の第１〜６の実施例に係る真
空度監視装置の構成図。 ２０……偏光子、２１……電界検知部、２２…
…検光子、２３……光源、２４……受光部、２５
……固体絶縁部材、２５ａ……穴、２６……真空
しや断器、２７，３０，３３……電気光学効果素
子、３１，３２……直角プリズム、３４……誘電
体反射膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固体絶縁部材により周囲をモールドした真空
   開閉器において、光源と光源からの光を直線偏光
   する偏光子と偏光子からの光の偏光面角度を印加
   電界の大きさに応じて変化させる電界検知部と偏
   光子の偏光面と所定な関係にある偏光面を有する
   とともに電界検知部からの光を受ける検光子とを
   備え、少くとも前記電界検知部は真空開閉器外周
   において前記固体絶縁部材に外部側から設けた穴
   内に支持し、かつ前記電界検知部はその真空開閉
   器側に光の反射面を有するものとしたことを特徴
   とする真空開閉器の真空度監視装置。