JPH043616B2 - - Google Patents

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JPH043616B2
JPH043616B2 JP19916185A JP19916185A JPH043616B2 JP H043616 B2 JPH043616 B2 JP H043616B2 JP 19916185 A JP19916185 A JP 19916185A JP 19916185 A JP19916185 A JP 19916185A JP H043616 B2 JPH043616 B2 JP H043616B2
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shield
intermediate shield
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electrode rod
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66Vacuum switches
    • H01H33/662Housings or protective screens
    • H01H33/66261Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
    • H01H2033/66284Details relating to the electrical field properties of screens in vacuum switches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
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    • H01H33/66261Specific screen details, e.g. mounting, materials, multiple screens or specific electrical field considerations
    • H01H2033/66292Details relating to the use of multiple screens in vacuum switches

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  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)

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、 絶縁筒における固定側又は可動側のうちのいず
れかにテーパ部を形成する一方、該テーパ部の内
周面近傍であつて中間シールドとテーパ部を形成
した側の系統電位部材との間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
下を検出でき、かつ真空度低下検出後にしや断で
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10-4mmHg(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
空度が低下して10-1mmHg(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2,2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,……の一方を介して同軸的に接合し
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10-5mmHg(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13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
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特定できるもの
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、しや断可能領域で固定側又は可動側のいずれ
か一方のみにて放電する長ギヤツプを設けること
とした。すなわち、本発明の真空インタラプタ
は、真空容器内に少なくとも電極の外周を囲繞す
る金属製の中間シールドを双方の電極に対し絶縁
して設けるとともに、この中間シールドをインピ
ーダンスを介して大地に接続し、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
絶縁筒の固定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5a、補助シールド
17a及び固定電極棒7a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。そこで等電位線に直交する電子の飛行を考
えると、補助シールド17aから電子が出た場合
には絶縁筒2aに衝突するものの中間シールド1
0から出た電子は絶縁筒2a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、シールドから発生した一次電子が絶縁
筒2a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17a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
aに端部へ向かつて内径が小さくなるテーパが付
いておりしかも中間シールド10の端部側が絶縁
筒2a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
位線と直交する方向へ飛行する電子は補助シール
ド17a又は中間シールド10のいずれから飛び
出しても絶縁筒2a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2a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補助シールド17a
と中間シールド10との間で放電する可能性が大
きい。
以上のことから、本発明では、絶縁筒に端部へ
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内側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、もつて真空度低下の初期に真空度の低下
が検出されるようにしている。
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
至る以前に固定側又は可動側いずれか一方に設け
ている補助シールドと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
間では補助シールド又は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。一方、長ギヤツプで放電したことは、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
機構を作動させて電極を開極すれば、しや断を行
なうことができる。
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、図中上部の絶縁筒2a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5aと最上部の封着金具3は外径寸法の小
さいものが使用されている。金属端板5a,5b
には、固定電極棒7a、可動電極棒7bの外端部
を囲繞する補助シールド17a,17bが固着さ
れている。以上のように構成されており、絶縁筒
2aの内周面の近傍であつて補助シールド17a
と中間シールド10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。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、補助シールド17aと中間シールド10と
の間を飛行する一次電子がガラスからなる絶縁筒
2aに当り易くするため、補助シールド17aと
中間シールド10との間に描ける等電位線18が
補助シールド17a側と中間シールド10側とで
対称となるように構成されている。即ち、本実施
例では中間シールド10の上端を絶縁筒2aの内
壁に沿うように、中間シールド10の上部側が傾
斜されかつ先端部は曲げられている。
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が放電する。これにより、
中間シールド10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、すなわち他の可動側の真空ギ
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4を2本の絶縁
筒2を組合せて形成したが、本発明はかかる実施
例に限定されるものではなく、中間シールド10
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。また、長ギヤツプは本実
施例のように固定側に限らず可動側に設けてもよ
い。
一方、インピーダンス分圧器13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、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
領域で放電する長ギヤツプを形成しており、しか
も絶縁筒の端部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
く長ギヤツプを設けた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
できる。このとき、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。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による真空インタラプタの実施
例を示す断面図、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。 4……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、9
b……可動電極、10……中間シールド、13…
…インピーダンス分圧器、17a,17b……補
助シールド、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
    固定電極棒を気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双方の電極の外周
    を囲繞する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固定側又は可動側のうちの
    いずれかに端部へむかつて内径寸法が小さくなる
    テーパ部を形成し、該テーパ部の内周面近傍であ
    つて前記中間シールドと前記テーパを形成した側
    の系統電位部材との間に、真空度低下時でありか
    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。
JP19916185A 1985-09-09 1985-09-09 真空インタラプタ Granted JPS6261221A (ja)

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DE102021210859A1 (de) 2021-09-28 2023-03-30 Siemens Aktiengesellschaft Gehäuse für eine Vakuumschaltröhre

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