JPH0531246B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、真空インタラプタと断路器とからな
る電力系統の開閉装置に係り、特に真空インタラ
プタの真空度低下時において真空インタラプタ及
び断路器を開操作する開閉装置に関する。

Ｂ 発明の概要 本発明は、真空インタラプタを用いた開閉装置
において、 真空インタラプタの系統電極側に常時閉の断路
器を縦続接続し、真空インタラプタにはそのしや
断能力喪失前に系統電源電極と中間シールド間で
最初に放電するギヤツプを設け、系統負荷側電極
の対地電圧レベルに対する中間シールドの対地電
圧レベルの上昇検出によつて真空インタラプタの
開極状態下でかつ負荷側電極への放電監視下で断
路器を開路させることにより、 真空インタラプタの真空度低下時において、確
実に系統をしや断でき、真空度低下した真空イン
タラプタを系統から分離でき更には真空インタラ
プタの交換を容易にまた真空度の急速な低下にも
対応できるようにしたものである。

Ｃ 従来の技術 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、保守点検を殆ど
不要とし、電力系統の通電、しや断手段として普
及してきている。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監視・点検することが電力系
統の安全、確実な状態確保の上で要求される。

従来、真空インタラプタの真空度監視には、真
空度と真空ギヤツプの放電開始電圧との関係とし
て周知の第２図示のパツシエンの法則を利用し、
真空インタラプタの開極状態の電極間、又は閉極
状態における電極等の系統電位部材と中間シール
ドの間の放電によつて真空度低下を検出するもの
がある。

第３図は開極時の負荷側電極の電圧変化から真
空度低下を検出する場合を示し、真空インタラプ
タ１の可動電極２の対地電圧E₂を電圧検出器３
で検出し、検出器３の検出レベルe₂が系統線路電
圧（固定電極４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定
する。

第４図は中間シールドの電圧変化から真空度低
下を検出する場合を示し、中間シールド５の対地
電圧E₃を電圧検出器６で検出し、検出器６の検
出レベルe₃が系統線路電圧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定
する。

これら検出方法は、真空度低下による電極２，
４間又は電極２，４と中間シールド５間の放電開
始電圧の低下が判定レベルＶに近づいたときに放
電が起き、電極２又は中間シールド５の電圧上昇
によつて真空度低下を検出する。

また、これら検出方法により真空インタラプタ
の真空度低下を検出したとき、監視装置の監視出
力から真空インタラプタをそのしや断能力喪失前
に開極状態にして電源側と負荷側をしや断し、ま
た真空インタラプタの電源側に直列に設ける断路
器の開極後に当該真空インタラプタの交換を行う
ようにしている。

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手段を備えた真空インタ
ラプタを電力系統の開閉装置とする場合、以下の
ような問題がある。

従来、真空インタラプタはその固定電極側と可
動電極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。このた
め、真空度低下時にはほぼ同じ真空度で中間シー
ルドと固定電極及び可動電極側の両者との間で
夫々放電が生じてしまう。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、電極
２，４間を開極しても、固定電極側と可動電極側
とは中間シールド５を介して閃絡（しや断能力喪
失状態）しているので、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。

また、従来の真空度低下検出方法は、電極２又
は中間シールド５の対地電圧の絶対値変化から真
空度低下を判定するため、系統電圧の変動や重畳
高周波ノイズによる誤動作を無くすよう検出感度
を低くせざるを得なくなり、結果的に中間シール
ド５を介した固定電極から可動電極への閃絡発生
前（しや断能力喪失前）に真空度低下を検出する
ことができなかつた。

こうした問題から、従来の真空度低下検出時に
は電力系統しや断能力を喪失しており、系統しや
断には上流のしや断器を開路することになり、こ
れは停電区間の拡大になる。

また、上流しや断器をしや断しない限り、真空
インタラプタの交換を行うことができない。

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、
系統電源側と真空インタラプタとの間に断路器を
設け、この真空インタラプタは真空度低下時であ
つてかつしや断可能な真空度領域（しや断能力喪
失前）で系統電源側電極との間で放電するギヤツ
プ長にした中間シールドを備え、真空インタラプ
タの系統負荷側電極の対地電圧レベルの検出及び
この検出レベルと中間シールドの対地電圧レベル
の比較によつて系統電源側電極から中間シールド
への放電を検出する検出手段を設け、断路器を常
時閉じておき検出手段が前記放電（真空インタラ
プタがしや断可能な真空度での放電）を検出した
ときは真空インタラプタの開極状態下で断路器を
開路し、該開極状態下で負荷側電極への放電（真
空インタラプタのしや断能力喪失した真空度での
放電）により系統負荷側電極に系統電圧が誘導さ
れたときは断路器を開路することなく真空インタ
ラプタを再投入して系統上流しや断器のしや断と
同期して該真空インタラプタと断路器を開路させ
る開閉装置とするものである。

Ｆ 作用 真空インタラプタと系統電源側の間に設ける断
路器を常時閉として該真空インタラプタの系統電
源側電極には系統電圧を印加しておき、真空イン
タラプタは系統電源側電極と中間シールドとの間
の放電をそのしや断能力喪失前に発生するよう該
電極と中間シールドのギヤツプ長を他の電極間ギ
ヤツプ長と異なるものに構成しておく。即ち、真
空度低下で系統電源側電極と中間シールドとの間
に放電があるも開極時に系統電源側電極と負荷側
電極間の放電及び開極・閉極に拘わらず負荷側電
極と中間シールド間の放電が起きない構造として
おく。

これにより、真空度低下が起きたときにしや断
能力を有する真空度で系統電源側電極から中間シ
ールドのみへの放電を得、この放電を検出手段が
系統負荷側電極の対地電圧に対する中間シールド
の対地電圧レベルの上昇として検出し、この検出
でしや断制御手段が真空インタラプタのしや断状
態にし（真空インタラプタが投入状態であればそ
のしや断操作）、その後に断路器を開路して系統
しや断を行い、系統上流しや断器を開極すること
なく負荷しや断を得ると共に真空インタラプタの
交換を可能にする。

また、真空インタラプタの真空度低下が急速に
進む場合には中間シールドへの放電検出により開
極するも系統電源側電極から負荷側電極への放電
が起きてしや断失敗となる。このときは開極状態
下でも負荷側電極に系統電圧が誘導されたことを
検出手段で検出し、真空インタラプタを再投入
し、系統上流しや断器のしや断と同期して真空イ
ンタラプタと断路器を開路することにより系統し
や断を得ると共に、断路器の開路によつて真空イ
ンタラプタの交換を可能にする。

なお、しや断可能な真空度領域で中間シールド
への放電検出を得て真空インタラプタによる系統
しや断が可能な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放電
現象につき検討した結果、第５図に示す特性を得
た。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ある。第
５図中、実線２１、実線２２おむび実線２３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５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、系統電源側電
極と中間シールドとの間の最大ギヤツプ長として
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５図の実線２１）
のものとし、固定電極と可動電極との開極ギヤツ
プ長及び可動電極と中間シールドとの間の最大ギ
ヤツプ長を短ギヤツプ（第５図の実線２２又は２
３）とすることにより、第５図に示すように真空
度領域S₁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る。本発明はこの現象
を利用し、真空インタラプタがしや断能力を喪失
する前に系統電源側電極から中間シールドへの放
電を得ることで真空度低下を検出し、電力系統の
安全、確実なしや断を得るものである。

また、中間シールドの検出レベルの比較基準を
系統負荷側電極の検出レベルとすることにより、
断路器開路に際して真空インタラプタの急速な真
空度低下により電極間又は中間シールドを介して
放電があるか否か両検出レベルの比較で検出可能
とし、この放電検出があるときには上流しや断器
によるしや断と同期した真空インタラプタと断路
器の開路により、しや断失敗防止及び断路器の焼
損防止を図るものである。

Ｇ 実施例 第１図は本発明の一実施例を示す装置構成図で
ある。１１は固定電極１２を系統電源Ｇ側とし、
可動電極１３を負荷Ｌ側とし、固定電極１２、可
動電極１３とは絶縁して金属製の中間シールド１
４を備える真空インタラプタである。１５は真空
インタラプタ１１と系統電源Ｇとの間で該真空イ
ンタラプタ１１に縦続接続された断路器である。
１６は可動電極１３の対地電圧レベルを分圧検出
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、１７は中間シールド１４の対地
電圧レベル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の検出器である。１８は第
１の検出器１６の検出レベルe₂に対する第２の検
出器１７の検出波形e₃の変化から真空インタラプ
タ１１の真空度低下初期を検出し、この検出がな
されたときに真空インタラプタ１１及び断路器１
５の操作によつて系統しや断を及び警報出力を得
るしや断制御回路である。

こうした構成において、電源１２，１３の開極
状態、閉極状態に拘わらず、断路器１５は常時閉
じた運用にされる。従つて、電極１２は常時充電
状態にあり、電極１３は真空インタラプタ１１の
閉極状態（負荷電流供給状態）下で充電状態にあ
る。従つて、中間シールド１４には常時対地電圧
が現れ、可動電極１３には真空インタラプタ１１
の閉極状態では系統電圧がそのまま現れ、開極状
態では開極ギヤツプを通した誘導電圧が現れる。
これら中間シールド１４と可動電極１３の両電圧
は検出器１６，１７の検出電圧e₂，e₃として取出
され、これら検出電圧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
は両検出電圧が同率で変化する。従つて、しや断
制御回路１８における検出レベル変化からの真空
度低下判定に電圧e₂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高感度の判定を
行うことができる。

そして、真空インタラプタ１１の構造として、
中間シールドと系統電源側電極との間に真空度低
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、真空度低
下初期に電極１２と中間シールド１４との間の長
ギヤツプの部分で放電が始まり、真空度低下の判
定出力を得ることができる。なお、電圧e₂は真空
インタラプタ１１の開極状態と閉極状態によつて
異なるため、しや断制御回路１８における判定に
は真空インタラプタの開極と閉極に応じた判定を
行う。

こうした真空度低下初期の検出により、該検出
時は真空インタラプタがしや断能力を有するもの
であり、しや断制御回路１８は系統しや断の制御
を行う。この制御には真空インタラプタ１１が閉
極状態であれば該真空インタラプタ１１のしや断
（負荷電流しや断）後に断路器１５を開路させ、
真空インタラプタ１１が開極状態にあれば直ちに
断路器１５を開路させる。

ここで、注目すべきことは、真空インタラプタ
１１と系統電源Ｇとの間に断路器１５を介装さ
れ、しかも真空インタラプタ１１がしや断能力を
喪失する前の検出になるため、真空インタラプタ
１１の真空度低下検出時に断路器１５では微小放
電電流のしや断になつて支障なく開路できるし、
断路器１５の開路後には真空インタラプタ１１が
系統から完全に切離され、その交換には従来のよ
うな上流側しや断器のしや断による停電区間拡大
を起こすなく安全に交換作業ができるものであ
る。

また、真空インタラプタの負荷側可動電極１３
の電圧検出を行うため、真空度低下初期の検出に
より真空インタラプタ１１をしや断状態にし、こ
の後に断路器１５を開くまでの時間内に真空度低
下が急速に進んで電極１２，１３間に閃絡が発生
する場合にも安全、確実な系統しや断を行うこと
ができる。

即ち、断路器１５を開路するに際して、しや断
制御回路１８は検出器１６の検出レベルから電極
１２，１３間の閃絡の有無を監視し、閃絡がある
ときには断路器１５の開路ではその焼損を招くと
判定し、これにより断路器１５を閉のままで真空
インタラプタ１１を再投入し、上流しや断器によ
るしや断指令を発し、この上流しや断器によるし
や断後に真空インタラプタ１１と断路器１５の開
路させ、その後に上流しや断器を再投入するしや
断制御にすることができる。

Ｈ 発明の効果 以上のように本発明によれば、真空インタラプ
タと系統電源側に位させた断路器との縦続接続で
該断路器を常時閉じておき、真空インタラプタの
系統負荷側電極の対地電圧レベルと真空度低下初
期に放電するギヤツプ長を持つ中間シールドの対
地電圧レベルの比較によつてしや断能力喪失前に
真空度低下を検出し、この検出によつて真空イン
タラプタ開路及び断路器を開路することで系統線
路側から切離すようにしたため、系統からのしや
断に断路器を微小放電電流のしや断にしながら真
空インタラプタを系統から完全に切離してその交
換を容易にすると、停電範囲の拡大を招くことな
く確実なしや断を得ることができる。

また、真空インタラプタの真空度低下が急速に
進む場合には系統負荷側電極の対地電圧の変化か
ら判定し得、上流しや断器と同期した系統しや断
を可能にして断路器の焼損等の事故を起こすこと
なく確実なしや断ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す装置構成図、
第２図はパツシエンの法則に基づいた特性図、第
３図及び第４図は従来の真空度低下検出装置回路
図、第５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。 １，１１…真空インタラプタ、２，１２…固定
電極、４，１３…可動電極、５，１４…中間シー
ルド、１５…断路器、１６，１７…検出器、１８
…しや断制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 系統電源側に断路器を縦続接続して真空イン
   タラプタを設け、この真空インタラプタは真空度
   低下時であつてかつしや断可能な真空度領域で系
   統電源側電極との間で最初に放電するギヤツプ長
   にした中間シールドを設け、前記真空インタラプ
   タの系統負荷側電極の対地電圧レベルの検出及び
   この検出レベルと前記中間シールドの対地電圧レ
   ベルの比較によつて該系統電源側電極と中間シー
   ルドとの間の放電を検出する検出手段を設け、前
   記断路器を常時閉じておき前記検出手段が前記放
   電を検出したときは前記真空インタラプタの開極
   状態下で該断路器を開路し、該開極状態下で負荷
   側電極への放電により前記系統負荷側電極に系統
   電圧が誘導されたときは前記真空インタラプタを
   再投入して系統上流しや断器のしや断と同期して
   該真空インタラプタと断路器を開路するしや断制
   御手段を備えたことを特徴とする電力系統の開閉
   装置。