JPH043614B2 - - 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
装置に係り、特に系統電位部材と中間シールドの
間のインピーダンス変化を利用して真空度低下を
検出する装置に関する。

Ｂ 発明の概要 本発明は、系統電位部材と中間シールドの間の
インピーダンス変化を利用して真空度低下を検出
する真空インタラプタの真空度低下検出装置にお
いて、 系統電位部材の電圧波形に対する中間シールド
の電圧波形の変化によつて真空度低下を判定し、
この判定信号を記憶保持しておく構成により、 真空度低下がしや断不能になる圧力まで進行す
る前に検出し、しかも急速な真空度低下にも確実
に検出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
を殆んど不要とする。しかし、しや断回数の増大
等に伴う経時的な真空度低下のほかに、非常に稀
ではあるがベローズや気密接合部等からの真空漏
れによつて真空度が急速に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、真空インタラプタは
その真空度を定期的に又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、充電状態で
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。

ところで、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）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^-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まで低下する。

従来、このような法則を利用して、しかも充電
状態での真空度監視を行うべく、真空インタラプ
タの開極状態の電極間又は閉極状態において電極
等の系統電位部材と中間シールドとの間の対地電
圧変化から真空度低下を検出するものがある。

第３図には開極時の負荷側電極の電圧変化から
検出する場合を示す。真空インタラプタ１は固定
電極２が系統線路側とされ、可動電極３が負荷側
とされる。この真空インタラプタ１の真空度低下
検出装置として、可動電極３の対地電圧E₂レベ
ルを検出するインピーダンス素子の直列回路にな
る電圧検出器４と、電極２と３の開極状態で検出
器４の検出レベルが系統線路電圧（固定電極２の
電圧）E₁に相当するレベルまで上昇したか否か
によつて真空度低下有無を判別する判別回路５と
が設けられる。

このうような構成において、真空インタラプタ
１の真空度低下につれて電極２，３間の放電開始
電圧が低下し、ついには電極２，３間に閃絡が発
生する。即ち、真空度低下によつて電極２，３間
で放電が生じ、電極３の電圧E₂が上昇し、つい
には電極２の電圧E₁にほぼ等しくなり、該電圧
E₂の上昇検出によつて真空度低下を検出する。

第４図には中間シールドの対地電圧変化から検
出する場合を示す。同図においては、中間シール
ド（金属製）６の対地電圧E₃を電圧検出器７で
検出し、この検出レベルの変化によつて判定回路
５に真空度低下の有無判定出力を得る。

この検出装置では、第３図のものに比べて電極
２，３の開極状態、閉極状態に拘らず電極２が充
電されている限り、真空度低下を検出可能とす
る。

Ｄ 発明が解決しようとする問題点 従来の真空度低下検出装置は、電極３の電圧
E₂又は中間シールド６の電圧E₃を検出するもの
で、いずれも対地電圧の絶対値変化から真空度低
下の判定を得ている。このため、系統電位の変動
や重畳高周波ノイズの影響を受けやすくなり、真
空インタラプタがしや断能力を有する真空度低下
初期での検出ができない問題があつた。

即ち、真空度低下検出感度を高くすると系統電
位変動やノイズによつて誤つた検出をすることに
なるし、逆に検出感度を低くすると電極２，３間
又は電極２と中間シールド間が閃絡状態になるま
で検出できないため、そのとき真空インタラプタ
は既にしや断不能状態にある。

また、従来の検出装置では、例えばベローズに
発生したピンホール等による真空漏れによつて真
空度が急速に低下し、大気圧近くまで圧力上昇が
あると、真空度低下の検出失敗になる問題があつ
た。即ち、大気圧近くまでの真空度低下が発生す
ると、前記第２図のパツシエンの特性にも示され
るように、大気圧Ｐ点では該特性に従つて一度低
下した放電開始電圧が回復して耐電圧特性はある
程度良好となつているために、例えば当該真空イ
ンタラプタの使用電圧が第２図における系統電位
Ｖよりも低ければ、検出装置の判定出力は真空度
良好という誤つた判定になる。

Ｅ 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、
真空インタラプタに接続される系統電位部材の対
地電圧波形を検出する第１の検出器と、中間シー
ルドの対地電圧波形を検出する第２の検出器と、
第１の検出器の検出波形に対する第２の検出器の
検出波形の変化によつて真空インタラプタの真空
度低下の判定信号を得る判定回路と、この判定回
路の判定信号を記憶保持する記憶保持回路とを備
えた真空度低下検出装置とするものである。

Ｆ 作用 判定回路の判定出力を記憶保持することによつ
て真空度低下が急速に大気圧まで進行した場合に
も検出出力の消滅を無くす。

また、第２の検出器の検出波形の比較基準を系
統電位部材の検出波形とすることによつて系統電
位の変動や重畳高周波ノイズによる影響を無く
す。

また、検出波形の比較による検出、即ち検出信
号の比較に振幅（電圧）に限ることなく位相差、
波形歪みも含めた比較検出によつて真空度低下が
しや断不能まで進行する前に検出できるようにす
る。この点について以下に詳細に説明する。

本発明者等は、真空インタラプタにおける真空
度と中間シールドの電圧波形の相関性について研
究した結果、真空度低下初期にあつても検出波形
に位相変化及び波形歪み量変化を現れることを実
験結果から得ることができたし、等価回路からの
演算結果としても得ることができた。

この実験例として、前述の第４図における中間
シールド６の検出電圧波形e₃と、電極２の検出電
圧波形e₁を観測し、これら波形e₃，e₁には第５図
及び第６図に示すものを得た。第５図は真空度低
下初期（第２図に示す真空度P₁）に局部的に放
電が生じているときの波形e₁，e₃を示す。この場
合中間シールド電圧波形e₃は波形e₁に対して振幅
の変化を少く、波形歪み及び位相ずれを発生して
いる。

第６図は真空度がさらに低下（第２図に示す真
空度P₂）したときの波形e₁，e₃を示す。このとき
は各真空ギヤツプにおいて放電、閃絡が生じ、波
形e₁に対する波形e₃は波形歪みと位相ずれ（遅
れ）の増大に加えて波高値が上昇し、波形e₃が波
形e₁に近い振幅になる。

こうした波形の変化を真空度変化との関係につ
いて、電極２と中間シールド６間のインピーダン
スの変化に基づくものであると見做せることは、
第７図に示す等価回路からのコンピユータ演算に
よつても確認された。第７図において、電極２の
電圧E₁をインピーダンス素子Z₁，Z₂の分圧によ
つて電圧e₁として検出し、電極２と中間シールド
６の間のインピーダンスを容量C₃と放電抵抗Ｒ
の並列になる等価回路とし、中間シールド６の電
圧E₃をコンデンサC₂，C₁の分圧によつて電圧e₃
として検出し、真空度低下を放電抵抗Ｒの低下に
なるとするとき、電圧e₁に対する電圧e₃の位相ず
れはC₃＝100pFでは第８図に示す演算結果を得
た。また、同図には抵抗Ｒの変化による対値電圧
e₃（中間シールドの電圧）のレベル変化を合せて
示す。以上までの実験例及び等価回路からの演算
結果から、検出波形の変化、特に位相ずれ又は波
形歪みの変化を監視することによつて真空度低下
をその初期（真空インタラプタがしや断能力を持
つ真空度）に検出できることが判つた。

Ｇ 実施例 第１図は本発明の一実施例を示す回路図であ
る。１は金属製の中間シールド６を固定電極２及
び可動電極３とは絶縁して備える真空インタラプ
タである。この真空インタラプタ１の真空度低下
検出装置として、系統線路に接続される固定電極
２の対地電圧波形を分圧検出するインピーダンス
要素Z₁，Z₂の直列回路からなる第１の検出器８
と、中間シールド６の対地電圧波形を分圧検出す
るコンデンサC₁，C₂の直列回路からなる第２の
検出器７と、第１の検出器８の検出波形を比較基
準入力として第２の検出器７の検出波形の位相ず
れの変化が所定角度以上になつたことを検出する
デイジタル式又はアナログ式の位相ずれ判定回路
９と、この判定回路９の判定出力を記憶する記憶
回路１０と、この記憶回路９の記憶動作と同時に
真空度低下の警報を発生する警報器１１とが設け
られる。

こうした構成のおいて、電極２と３の開極状
態、閉極状態に拘らず、電極２が充電状態にある
限り、中間シールド６には対地電圧が現われ、検
出器８の検出波形と共に検出器７に検出波形が現
られる。これら両検出器８，７の検出波形は系統
線路電圧波形に相似し、線路電圧の変動、重畳高
周波ノイズの発生には両検出波形が同率で変化す
る。従つて、判定回路９による検出波形変化から
の真空度低下判定に電圧e₁を基準とすることで電
圧変動、ノイズによる影響を取除いた検出を行
う。

そして、判定回路９は検出電圧e₁，e₃間の位相
ずれの変化量から判定することで、真空度低下が
しや断不能にまで進行する前（第２図の真空度
P₁程度）に検出する。さらに、記憶保持回路１
０によつて判定回路９からの判定出力を記憶保持
することによつて真空インタラプタの真空度が急
速に低下して大気圧に達する場合にも真空度低下
の判定信号を維持し、警報器１１の警報動作を継
続させる。

なお、実施例においては、真空度低下の判定を
位相ずれの変化から得る場合を示すが、これは波
形歪みの変化から又は両者の組合せからさらには
振幅の変化とを組合せて判定する構成にして一層
確実な判定を得ることができるのは勿論である。

また、実施例において、真空インタラプタ１の
構造として、中間シールドと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度
領域で放電する真空ギヤツプを備えることによ
り、検出をより一層確実にすることができる。こ
の理由を以下に詳細に説明する。

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９図に示す特性を得
た。第９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
９図中、実線１４，実線１５及び実線１６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、ギヤツプ長は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９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。

かかる現象、即ち長ギヤツプと短ギヤツプ間の
放電開始電圧が逆転する現象から、固定電極２と
中間シールド６のと間のギヤツプ長として真空度
低下初期でかつしや断可能な真空度領域で放電す
る長ギヤツプ（例えば第９図の実線１４）のもの
とし、固定電極２と可動電極３の開極ギヤツプ及
び可動電極３と中間シールド６のギヤツプを短ギ
ヤツプ（第９図の実線１６）とすることにより、
第９図に示すように真空度領域S₁又はS₂になるし
や断可能領域での中間シールドへの放電を得るこ
とができ、これは真空度低下初期に検出波形の変
化量を大きく得ることになり、検出を一層確実に
する。

Ｈ 発明の効果 以上のように本発明によれば、線路の対地電圧
波形に対する中間イールドの対地電圧波形の変形
から真空インタラプタの真空度低下を検出し、こ
の検出信号を記憶保持する構成とするため、真空
度低下初期（しや断不能に進行する前）の検出が
できる。しかも検出信号を記憶して急速な真空度
低下にも確実に検出出力、警報を得ることができ
る。さらに、真空度低下初期に放電する真空ギヤ
ツプを備える真空インタラプタとすることによつ
て、真空度低下初期の検出を一層確実にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２
図はパツシエンの法則に基いた特性図、第３図及
び第４図は従来の検出装置回路図、第５図及び第
６図は真空度低下の進行による線路電圧検出波形
に対する中間シールド電圧検出波形の変化を示す
図、第７図は中間シールドのインピーダンス変化
による検出波形の変化を求めるための等価回路
図、第８図は第７図から求めた位相と振幅の特性
図、第９図は真空ギヤツプ長が異なる場合の真空
インタラプタ内部圧力と放電開始電圧との関係を
示す特性図である。 １……真空インタラプタ、２……固定電極、３
……可動電極、６……中間シールド、７……第２
の検出器、８……第１の検出器、９……位相判定
回路、１０……記憶保持回路、１１……警報器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属製の中間シールドを系統電位部材に対し
   て絶縁して備える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、前記真空インタラプタ
   に接続される系統電位部材の対地電圧波形を検出
   する第１の検出器と、前記中間シールドの対地電
   圧波形を検出する第２の検出器と、前記第１の検
   出器の検出波形に対する前記第２の検出器の検出
   波形の変化量から真空インタラプタの真空度低下
   の判定信号を得る判定回路と、この判定回路の判
   定信号を記憶保持する記憶保持回路とを備えたこ
   とを特徴とする真空インタラプタの真空度低下検
   出装置。 ２ 前記真空インタラプタは中間シールドと系統
   電位部材との間に、真空度低下時であつてかつし
   や断可能な真空度領域で放電する真空ギヤツプを
   備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の真空インタラプタの真空度低下検出装置。