JPS644204Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は真空しや断装置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
ることが必要になる。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。

本考案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感度、高信頼度で監視す
ることができるとともに設置の容易な真空度監視
装置を提供することを目的とする。

まず、本考案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、１
２，１３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，１
６ｂは絶縁筒５の抵抗、１７はシールド９とアー
ス電位間の静電容量である。

上記した真空しや断器においては絶縁筒５およ
び端板６，７によつて形成された真空容器の内部
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は大気中の誘電率が
真空誘電率にほぼ等しいため変化しないが抵抗１
２，１４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とアース電位間の電圧を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＝３／４ Ｖとなる（尚、これらの値はほんの一例として示
したもので、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の外周側の電界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の外
周側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の外周側の電界も
大きく変化する。又、これに伴つて真空しや断器
の外周側の電界も全般的に変化する。従つて、真
空しや断器の外周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。なお、上記の説明においては、真空しや断器
のシールド９の外周における電界変化について述
べたが、電界の変化を生ずるのは必ずしもシール
ド部分だけとは限らず、シールドが無い場合でも
固定リード３、可動リード４の負荷電流が流れる
導体と絶縁され、これら導体と真空空間を介して
対向する金属部材があればその外周側の電界も前
述したシールドと同様な変化をするので、この金
属部材の外周の電界を監視することにより、同様
に真空度を監視することができる。

以下本考案の実施例を図面とともに説明する。
第４図Ａ，Ｂ，Ｃは本考案の第１の実施例を示
し、支持脚２０上にはタンク２１が水平方向に支
持され、タンク２１内には絶縁材２２，２３およ
び導電部材２４，２５を介して真空しや断器２６
が水平方向に支持される。又、タンク２１の上部
には長さ方向に一対の取付座２１ａが設けられ、
各取付座２１ａ上には一対のブツシング２７が取
付けられる。各ブツシング２７の下部には径大部
２７ａが形成され、径大部２７ａには夫々変流器
２８が内蔵される。又、各ブツシング２７の上端
には端子２９が設けられ、端子２９間に絶縁距離
Ｌをとるために各ブツシング２７は相反する方向
に傾斜して設けられる。又、導電部材２４，２５
と端子２９間を夫々接続する導体３０がブツシン
グ２７内に挿通され、タンク２１およびブツシン
グ２７内にはSF₆ガス、フレオンガスあるいは絶
縁油などの絶縁流体３１が充填される。

上記のような構成のタンク形真空しや断装置に
おいて、タンク２１の下部における真空しや断器
２６のシールド９と対向した部分に孔２１ｂを設
け、孔２１ｂの縁部を外方に突出させてフランジ
部２１ｃを形成し、フランジ部２１ｃにＯリング
３２を介して第１のケース３３をボルト３４によ
り密封して締着する。第１のケース３３はエポキ
シ樹脂などの絶縁材で形成するとともにタンク２
１の内方側に凹んだ形状とする。第２のケース３
５は液状注型硬化ゴムなどの絶縁モールド材を所
定の形状にし、第２のケース３５は第１のケース
３３内に嵌合する。この際、各ケース３３，３５
間に隙間３６が生じるとコロナ放電が生じるので
この場合には隙間３６にグリースを充填してコロ
ナ放電の発生を防ぐ。第２のケース３５は中央に
凹部３５ａを有している。金属カバー３７は凹部
３５ａと嵌合する凹部３７ａを有しており、金属
カバー３７は各ケース３３，３５の外面側に配置
するとともに凹部３７ａを凹部３５ａに嵌合し、
金属カバー３７および第１のケース３３のフラン
ジ部３３ａに挿通したボルト３８をフランジ部２
１ｃに螺着することにより金属カバー３７を第２
のケース３５が第１のケース３３に圧接するよう
に締着する。この際、仮に凹部３５ａ，３７ａ間
に隙間３９があるとコロナ放電を生じるのでこの
場合には隙間３９にグリースを充填して圧接す
る。金属カバー３７は接地電位となる。検知部４
０はプラスチツクなどの絶縁材から成る検知部ケ
ース４１内に電気光学効果素子４２（ポツケル素
子、カー素子、DAP形又はTN形液晶などから成
る。以下素子と略称する。）とその両端に密接さ
れた偏光子４３および検光子４４を密閉収納して
成り、偏光子４３および検光子４４には夫々光フ
アイバー４５，４６の一端を接続する。検知部４
０および光フアイバー４５，４６は第２のケース
３５中に一体にモールドして固定する。光フアイ
バー４５，４６は金属カバー３７を挿通して外部
に引出し、光フアイバー４５の先端には発光部４
７を設けるとともに光フアイバー４６の先端には
受光部４８を設け、受光部４８には真空度の良否
を判定する真空度良否判定部４９を電気的に接続
する。

上記の真空度監視装置の動作を第５図を用いて
説明すると、発光部４７から発せられた光は光フ
アイバー４５を介して偏光子４３に送られ、水平
方向あるいは垂直方向に直線偏光される。素子４
２はシールド９の外周側の電界Ｅを水平方向ある
いは垂直方向に加えられ、電界Ｅの大きさに応じ
て偏光子４３からの光の偏光面を角度θだけ変化
させる。次に素子４２を通過した光は偏光子４３
の偏光面と所定な関係にある偏光面を有する検光
子４４に加えられ、検光子４４を通過した光は光
フアイバー４６を介して光量に応じた電気信号を
出す受光部４８に加えられる。第６図に示すよう
に真空しや断器２６の真空度が良好な場合には素
子４２に加わる電界Ｅは小さく、真空度が不良に
なると電界Ｅが上昇する。従つて、素子４２にお
ける光の偏光面の回転角θは真空度が良好な場合
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、偏光子４３および検光子４４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４４の通過光量は多くなり、受光部４８の出力
Ａは第６図の実線で示すように大きくなる。又、
偏光子４３および検光子４４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４４の通過光
量が少くなり、受光部４８の出力Ａは第６図の点
線で示すように小さくなる。このため真空度良否
判定部４９は出力Ａが急激に変化したことにより
真空度劣化を検知して警報や表示のための出力を
出す。

ところで、タンク２１内には比誘電率ε_sが小さ
く絶縁耐力の高い絶縁流体３１（SF₆およびフレ
オンはε_s≒１、絶縁油はε_s≒２）が充填されてい
るために真空しや断器２６とタンク２１間の間隔
が小さくなつている。従つて、シールド９とアー
ス電位のタンク２１間の静電容量１７は、この間
の間隔が小さいことおよび対向面積が大きいこと
により大きくなり、シールド９の電位が特に真空
度良好時において小さくなる。このため、真空度
劣化時のシールド９の電位変化が大きくなり、シ
ールド９とタンク２１間における電界変化も大き
くなる。このため、素子４２の電界変化の検知感
度が向上する。第７図は上記のことの説明図で、
シールド９とアース電位間の間隔が大きい場合の
電圧特性は、真空度良好時には実線イ、真空度不
良時には点線ロ、又本実施例のようにシールド９
とアース電位のタンク２１との間の間隔が小さい
場合の電圧特性は、真空度良好時には実線ハ、真
空度不良時には点線ニとなり、本実施例の方が真
空度劣化時の電圧変化が大きいことが判明する。
又、真空しや断器２６とタンク２１間の間隔が小
さいためこの間の等電位線の間隔が密になり、特
にシールド９の電位が上昇する真空度劣化時の電
界が大きくなる。このように電界および電界変化
が大きくなるため素子４２の電界検知感度が向上
する。

又、上記実施例では検知器４０はタンク２１の
内方側に凹んだ第１のケース３３内に嵌合された
第２のケース３５中に設置されているので、光フ
アイバー４５，４６をタンク２１に密に貫通させ
る必要がなく、又素子４２の交換時には金属カバ
ー３７および第２のケース３５を取外すだけで良
く第１のケース３３は取外す必要がないのでタン
ク２１の密閉性は保たれる。又、検知部４２はケ
ース３３，３５を介してタンク２１側に固定支持
されているので真空しや断器２６の開閉操作時の
衝撃を受け難く、誤動作を生じない。又、検知部
４０は第２のケース３５中に密閉されているので
水分やホコリ等の浸入がなく、素子４２などの寿
命が長く誤動作も生じなくなる。又、検知部４０
および光フアイバー４５，４６は絶縁性であるの
で真空しや断装置全体としての絶縁性を損わな
い。

さらに、第２のケース３５は金属カバー３７に
押圧されて第１のケース３３に圧接されているの
でケース３３，３５間にコロナの発生やホコリ、
外気の浸入がなく素子４２の感度が安定する。
又、金属カバー３７はアース電位であるので人体
に対する安全性が保たれるとともに凹部３７ａを
設けたことにより検知部４０周辺の電界が大きく
なり、検知部４０の検知感度が向上する。

尚、第２のケース３５としてゴム材を用いた場
合には弾性が大きいため硬化収縮時に検知部４０
や光フアイバー４５，４６を破壊することがな
い。又、各ケース３３，３５の材質はエポキシ樹
脂が適当であるが、アークが発生し易い場合には
アルミナを又アークが発生し難い場合にはシリカ
を充填材として用いると良い。

第８図は本考案の第２の実施例を示し、この例
ではタンク２１の側板２１ｄに孔２１ｅを設けて
その周縁を外部側に突出させてフランジ部２１ｆ
を形成し、このフランジ部２１ｆに第１の実施例
と同様の構成で真空度監視装置を設けたものであ
る。ただし、この例では第１のケース３３′、第
２のケース３５′および金属カバー３７′の凹部
（３７ａに相当）の長さを長くして検知部４０を
シールド９の外周近傍に位置させるようにしてい
る。

尚、上記各実施例では偏光子４３および検光子
４４を第２のケース３５中に設けたが光フアイバ
ーを介して金属カバー３７の外部側に設けても良
い。

以上のように本考案においては、タンク内に真
空しや断器を収納するとともにタンク内の空隙に
絶縁流体を充填した真空しや断装置において、タ
ンクに設けた孔に密封した取付けられるとともに
タンク内方側へ凹んだ絶縁材から成る第１のケー
スと、絶縁モールド材から成り、第１のケース内
に嵌合された第２のケースと、各ケースの外面側
に第２のケースを第１のケースに圧接するよう取
付けた接地電位の金属カバーと、発光部と、偏光
子と、第２のケース中の真空しや断器外周位置に
モールド固定された電気光学効果素子と、検光子
とから成る真空度監視装置を設けており、真空し
や断器の真空度によつて変化する真空しや断器外
周側の電界を前記素子によつて検知して検光子の
通過効量の変化から真空度劣化を検知するように
しており、構成が簡単小形で安価な真空度監視装
置が得られる。又、タンク内には絶縁耐力の高い
絶縁流体を充填したので真空しや断器とタンクの
間隔を小さくすることができ、この間の電界を大
きくすることができる。又、上記間隔を小さくし
たことによりこの間の静電容量が大きくなり、真
空度劣化時の真空しや断器外周の電界変化が大き
くなる。このように電界および電界変化が大きい
ことにより前記素子の電界検知感度が向上し、真
空度監視機能も向上する。又、前記素子はタンク
の内方側に凹んだ第１のケース内に嵌合された第
２のケース中にモールド固定されているので、素
子からの光情報をタンク壁に密に貫通して引出す
必要がなく、又素子の交換時に第１のケースを取
外す必要がないためタンク内の絶縁流体の流出も
なく、真空度監視装置の設置が容易となる。又、
素子は真空しや断器ではなくそのタンク側に設け
られているので真空しや断器の開閉時の衝撃によ
る損傷や誤動作は生じない。又、素子は第２のケ
ース内に密閉されているので水分やホコリ等の浸
入がなく、寿命が長く誤動作も生じない。又、第
２のケースは金属カバーに押圧されて第１のケー
スに嵌合圧接されているのでケース間にコロナの
発生やホコリ、外気の浸入がなく素子の感度が安
定する。

又、前記素子は絶縁材から成るため前記素子を
設けたことにより絶縁上支障を生じることがな
く、又素子、偏光子および検光子は受動素子で故
障が少く、装置としての信頼性が高い。又、真空
しや断器の開閉いずれの状態でも真空度を監視す
ることができ、真空度を常時監視することができ
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図Ａ，Ｂ，Ｃ
は夫々本考案の第１の実施例に係る真空度監視装
置を有する真空しや断装置の縦断正面図、真空度
監視装置の縦断正面図（第４図CX−Ｘ断面図）
および真空度監視装置の底面図、第５〜７図は
夫々本考案の第１の実施例に係る真空度監視装置
の動作説明図、真空度と電界・受光部出力との関
係図および真空しや断器とタンク間の電圧分布
図、第８図は本考案の第２の実施例に係る真空度
監視装置を有する真空しや断装置の縦断正面図。 ９……シールド、２１……タンク、２１ｂ，２
１ｅ……孔、２６……真空しや断器、３１……絶
縁流体、３３，３３′……第１のケース、３５，
３５′……第２のケース、３７，３７′……金属カ
バー、４２……電気光学効果素子、４３……偏光
子、４４……検光子、４５，４６……光フアイバ
ー、４７……光源、４８……受光部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 真空部内に電圧が印加され電流が流れる導体を
   備え、この導体と絶縁されるとともに、真空空隙
   を介して対向する金属部材を有する真空しや断器
   をタンク内に収納し且つ該タンク内の空隙に絶縁
   流体を充填した真空しや断装置において、タンク
   に設けた孔に密封して取付けられるとともにタン
   ク内方側に凹んだ絶縁材から成る第１のケース
   と、絶縁モールド材から成り、第１のケース内に
   嵌合された第２のケースと、各ケースの外面側に
   第２のケースを第１のケースに圧接するよう取付
   けた接地電位の金属カバーと、発光部と、発光部
   からの光を直線偏光する偏光子と、第２のケース
   中の真空しや断器の前記金属部材の外周位置にモ
   ールド固定され、偏光子からの光の偏光面を印加
   電界の大きさに応じて回転させる電気光学効果素
   子と、電気光学効果素子からの光を受ける検光子
   とから成ることを特徴とする真空しや断装置の真
   空度監視装置。