JPH0434247B2 - - 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
ツプを設けるとともに、中間シールドの対地電位
検出量を真空インタラプタの開閉状態に応じて補
正した信号と系統線路の対地電位検出量との偏差
に基づい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、真
空インタラプタの開閉状態の如何に拘らず真空度
低下を正確に検出することを可能とし、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７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７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７図から判るように、真空インタラプタ内
の真空度が10^-1mmHg（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（13.33ｍpa）程度になる
と500Vで閃絡してしまう。

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８図、第９図に示す。

先ず第８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８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を介して閃絡しているの
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がほぼ系統電圧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９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E_pを印加したとすると、 ａ−ｅ間の端子電圧E_aはE_a＝E_p ｂ−ｅ間の端子電圧E_bはE_b＝C_V／C_V＋C_BE_p となる。即ちE_a＞E_b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E_pに比して十分小さいの
でE_a≒E_bとみなせる。従つて真空インタラプタ
開路のときにE_a＞E_bなら正常であり、E_a≒E_b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８図と第９図との技術を合せた状
態、すなわち、第８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８
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
空度低下を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
圧を高くせざるを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。

という問題点がある。

本発明はこの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６図に示す特性を得
た。第６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
６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６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
ンスを設けるとともに、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を
前記真空インタラプタの開極時における検出信号
と閉極時における検出信号が真空度正常の場合に
等しくなるように補正する補正部と、該補正部に
よつて補正された信号と前記第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
を比較して真空度低下の有無を判定する判定部と
を設けて成る。

Ｆ 作用 上記のように構成された装置において、真空イ
ンタラプタの開極時における第２のインピーダン
スより得られる検出信号と閉極時における第２の
インピーダンスにより得られる検出信号とが真空
度正常の場合において等しくなるように、補正部
の補正量を設定しておく。これによつて真空度の
正常時に判定部に入力される中間シールドの対地
電圧検出量は、真空インタラプタの開極時も閉極
時も同じ値に補正される。この状態において通電
中（閉極時）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、
中間シールドの対地電圧を閉極状態に対応した補
正量に基づいて補正した電位と系統電路の対地電
位との間の波高値差に変動が生じ、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。

また、開極中に真空インタラプタの真空度が低
下してくると、前記閉極時の場合と同様に長ギヤ
ツプの部分で放電が始まる。このため中間シール
ドの対地電位を開極状態に対応した補正量に基づ
いて補正した電位と系統電路の対地電位との間の
波高値差に変動が生じ、これによつて判定部で真
空度低下が直ちに検出される。

Ｇ 実施例 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を
説明する。第１図において第８図と同一部分は同
一符号を持つて示し、その説明は省略する。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
３ａ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
タラプタ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，1000pF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。
７は負荷を示している。上記のような構造の真空
インタラプタ１に第１および第２インピーダンス
分圧器５，６を設けた場合の等価回路は第２図に
示される。第２図においてC₄は中間シールド２
と可動電極４ｂの間の容量を各々示している。第
１図および第２図では閉極状態を表わしている
が、開極時の回路は第３図および第４図のように
示される。これらの図において８は真空インタラ
プタ１の開極時に負荷７の両端を短絡させるため
の設置装置であり、C₅は電極間容量を示してい
る。閉極時を示す第２図の等価回路において、検
出電圧e₃は次式のような分圧比で求められる。

e₃ ＝１／C₁／（１／C₁）＋（１／C₂）＋｛１／（C₃＋C₄
）｝ ……(1) また開極時を示す第４図の等価回路において、
検出電圧e₃は次式のような分圧比で求められる。

e₃＝１／C₁／１／C₁＋１／C₂＋１／C₃＋C₃（C₄＋C₅）
／C₃＋C₄＋C₅……(2) 第２図および第４図の等価回路からわかるよう
に真空インタラプタ１の閉極時におけるインピー
ダンス分圧器６の検出電圧e₃と開極時における検
出電圧e₃は互いに異なる電圧値となる。このため
本発明では電圧補正部９によつて中間シールド２
の対地電圧E₃に比例した検出電圧e₃（第２のイン
ピーダンス分圧器６の出力電圧）を真空インタラ
プタ１の開閉状態に応じて次のように補正する。
すなわち電圧補正部９の１０は、しや断器の補助
開閉器であり、該補助開閉器１０は真空インタラ
プタ１の開閉状態の検出信号を増幅率決定回路１
１に送出する。１２は接地装置８の補助リレーで
ある。接地装置８のON又はOFF状態の検出信号
を増幅率決定回路１１に送出する。尚補助リレー
１２は第１図のように接地装置８を設けない場合
は省略できる。増幅率決定回路１１は、前記補助
開閉器１０および補助リレー１２の検出信号（開
閉状態を表わす信号）に応じて前置増幅器１３の
増幅率を決定する回路であり、例えば予め設定し
た複数の増幅率から前記検出信号に応じた増幅率
を選択するように構成されている。前置増幅器１
３は増幅率決定回路１１で決定された増幅率によ
り第２のインピーダンス分圧器６の検出電圧e₃を
増幅する。このように真空インタラプタ１の開閉
状態に応じて決定された増幅率で増幅することに
より前記検出電圧e₃が補正されるので、閉極時の
検出電圧e₃を前置増幅器１３によつて増幅した電
圧e₃′と開極時の検出電圧e₃を前置増幅器１３に
よつて増幅した電圧e₃″とを等しくすることがで
きる。１４は判定部であり、この判定部１４は第
１のインピーダンス分圧器５の検出電圧e₁と前置
増幅器１３の出力電圧e₃′，E₃″との波高値差を増
幅する差動増幅器１５と、この差動増幅器１５の
偏差出力と前記補助開閉器１０および補助リレー
１２の出力信号と電源電圧の有無を検出する電圧
検出器１６の検出信号とに基づいて真空度低下を
判定する判定回路１７とで構成されている。判定
回路１７は、差動増幅器１５の偏差出力が所定値
以上になつたとき真空度低下の判定信号、例えば
警報を発するとともに、電源電圧検出器１６が無
電圧を検出したとき前記警報の発生を阻止して表
示器（図示省略）に電源電圧無しの表示を行なわ
せる機能を有している。

次に上記実施例の作用について述べる。系統線
路電圧および中間シールド電圧は各々インピーダ
ンス分圧器５，６で検出され、その検出電圧e₁は
差動増幅器１５に入力されるとともに、検出電圧
e₃は前置増幅器１３によつて真空インタラプタ１
の開閉状態に応じた増幅率で増幅された後、差動
増幅器１５に入力される。真空度が正常なときに
は検出電圧e₁と前置増幅器１３の出力電圧e₃′，
e₃″との間には所定の波高値差があり、差動増幅
器１５からその偏差に対応する信号が出力されて
いる。このとき判定回路１７からは真空度低下の
判定信号は出力されない。ここで真空度が低下す
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。その理由は、第６図
に示したパツシエンカーブの10^-2mmHg（1.333Pa）
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、検出電圧e₁と前置増幅器
１３の出力電圧e₃′，e₃″との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判定回
路１７から真空度低下の判定信号が出力される。
尚、第５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。

以上のように上記実施例の判定回路１７は、電
源電圧検出器１６が無電圧を検出したとき真空度
低下の警報の発生を阻止する機能を有しているの
で、誤つた警報が発せられることは無い。

尚、上記実施例では、固定電極部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又は可動側のいず
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。

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。
しかも中間シールドの対地電位の検出信号を真空
インタラプタの開閉状態に応じて補正した信号と
系統電位部材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、真空度低下の検出後にしや断することが
できる。

また中間シールドの対地電位の検出信号を真空
インタラプタの開閉状態に応じて補正しているた
め、開極時および閉極時における中間シールドの
対地電位の検出信号を互いに等しくすることがで
きる。これによつて開極、閉極のいずれの状態で
あつても真空度低下を正確に判定することができ
る。このため真空インタラプタの開閉動作が繰り
返して行なわれる場合であつても常時真空度監視
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
は本発明の実施例の要部回路図、第４図は第３図
の回路と等価回路を示す回路図、第５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６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７図はパツシエンの法則を示す曲線図、第８
図、第９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……負荷、８……接地装置、９……電
圧補正部、１０……しや断器の補助開閉器、１１
……増幅率決定回路、１２……補助リレー、１３
……前置増幅器、１４……判定部、１５……差動
増幅器、１６……電圧検出器、１７……判定回
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タ
   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、この第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を、前記真
   空インタラプタの開極時における検出信号と閉極
   時における検出信号が真空度正常の場合に等しく
   なるように補正する補正部と、この補正部によつ
   て補正された信号と前記第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
   を比較し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。