(57)【要約】【課題】  本発明は、真空遮断器の接点消耗や操作機構部の異常を簡易な構成にて把握することができ、信頼性も向上させることができる真空遮断器を提供することにある。【解決手段】  本発明の真空遮断器は、接点を有する真空バルブと、真空バルブを絶縁する絶縁フレームと、を有する主回路開閉部と、真空バルブを操作する操作機構と、操作機構を覆う操作機構部ケースと、を有する操作機構部と、操作機構と真空バルブとを連動させるリンク機構と、リンク機構を覆い、絶縁フレームおよび操作機構部ケースの下部に設置されるリンク機構部ケースと、を有するリンク機構部と、操作機構部ケースと絶縁フレームとの間の距離を検出する位置検出器と、を有することを特徴とする。【選択図】  図１
2020102303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接点を有する真空バルブと、前記真空バルブを絶縁する絶縁フレームと、を有する主回路開閉部と、
前記真空バルブを操作する操作機構と、前記操作機構を覆う操作機構部ケースと、を有する操作機構部と、
前記操作機構と前記真空バルブとを連動させるリンク機構と、前記リンク機構を覆い、前記絶縁フレームおよび前記操作機構部ケースの下部に設置されるリンク機構部ケースと、を有するリンク機構部と、
前記操作機構部ケースと前記絶縁フレームとの間の距離を検出する位置検出器と、
を有することを特徴とする真空遮断器。
【請求項２】
前記位置検出器は、前記操作機構部ケースと前記絶縁フレームの操作機構部側の側面との間の距離を検出することを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
【請求項３】
前記位置検出器は、前記操作機構部ケースに設置されることを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
【請求項４】
前記操作機構部ケースと絶縁フレームとの間の距離の前記真空バルブの入状態と切状態との差分と、前記接点が消耗する前の正常な状態における前記操作機構部ケースと前記絶縁フレームとの間の距離の前記真空バルブの入状態と切状態との差分と、を比較する比較装置を有することを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
【請求項５】
前記位置検出器は、可動ロッドの変位によって、前記操作機構部ケースと前記絶縁フレームとの間の距離の変化を検出することを特徴とする請求項１に記載の真空遮断器。
【請求項６】
前記位置検出器は、少なくとも前記可動ロッドの先端が、絶縁物であることを特徴とする請求項５に記載の真空遮断器。
【請求項７】
前記位置検出器は、前記可動ロッドの周囲に、ばねが設置されることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の真空遮断器。
【請求項８】
接点を有する真空バルブと、前記真空バルブを絶縁する絶縁フレームと、を有する主回路開閉部と、前記真空バルブを操作する操作機構と、前記操作機構を覆う操作機構部ケースと、を有する操作機構部と、前記操作機構と前記真空バルブとを連動させるリンク機構と、前記リンク機構を覆い、前記絶縁フレームおよび前記操作機構部ケースの下部に設置されるリンク機構部ケースと、を有するリンク機構部と、を有する真空遮断器の異常を監視する真空遮断器の異常監視方法であって、
前記操作機構部ケースと前記絶縁フレームとの間の距離を検出し、
前記操作機構部ケースと前記絶縁フレームとの間の距離の前記真空バルブの入状態と切状態との差分と、前記接点が消耗する前の正常な状態における前記操作機構部ケースと前記絶縁フレームとの間の距離の前記真空バルブの入状態と切状態との差分と、を比較することを特徴とする真空遮断器の異常監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空遮断器および真空遮断器の異常監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００４−１５８３０２号公報（特許文献１）がある。この公報には、真空バルブの内部の電極の消耗量を監視することが記載されている。特に、真空中でお互いに接離する接触子と、接触子に接触圧力を印加するワイプばねと、を備え、接触子を操作する操作ロッドに備えた歪ゲージから操作ロッドの歪量を検出する歪検出工程と、歪量を状態量に変換する変換工程と、状態量を報知する報知工程と、を備えた真空バルブ状態監視方法が記載されている。そして、操作ロッドに備えられ、操作ロッドの歪量を検出する歪ゲージと、歪量を真空バルブの状態量に変換する変換装置と、状態量を報知する報知装置とを備えた真空バルブ状態監視装置が記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５８３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された真空バルブ状態監視方法や真空バルブ状態監視装置は、操作ロッドに備えられた歪ゲージの歪量から真空バルブの状態を検知して、電極の消耗量を監視するものである。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された真空バルブ状態監視方法や真空バルブ状態監視装置は、真空バルブの開閉動作に連動する操作ロッドに歪ゲージが固着されているため、真空バルブの開閉動作の繰り返しにより、歪ゲージに接続したリード線が断線する可能性がある。
【０００６】
また、歪ゲージは歪時の電気抵抗の変化を測定するため、ブリッジ回路を使用して電気抵抗の変化を電圧の変化に置き換えて測定する。しかし、その電圧の大きさはマイクロボルトと小さい（微小である）ため、一般的には増幅器を使用して電圧を増幅する必要があり、ノイズ対策が必要となる。
【０００７】
そこで、本発明は、真空遮断器の接点（電極）消耗（劣化）や操作機構部の異常（劣化）を簡易な構成にて把握することができ、信頼性も向上させることができる真空遮断器および真空遮断器の異常監視方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の真空遮断器は、接点を有する真空バルブと、真空バルブを絶縁する絶縁フレームと、を有する主回路開閉部と、真空バルブを操作する操作機構と、操作機構を覆う操作機構部ケースと、を有する操作機構部と、操作機構と真空バルブとを連動させるリンク機構と、リンク機構を覆い、絶縁フレームおよび操作機構部ケースの下部に設置されるリンク機構部ケースと、を有するリンク機構部と、操作機構部ケースと絶縁フレームとの間の距離を検出する位置検出器と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の真空遮断器の異常監視方法は、接点を有する真空バルブと、真空バルブを絶縁する絶縁フレームと、を有する主回路開閉部と、真空バルブを操作する操作機構と、操作機構を覆う操作機構部ケースと、を有する操作機構部と、操作機構と真空バルブとを連動させるリンク機構と、リンク機構を覆い、絶縁フレームおよび操作機構部ケースの下部に設置されるリンク機構部ケースと、を有するリンク機構部と、を有する真空遮断器の異常を監視するものであって、操作機構部ケースと絶縁フレームとの間の距離を検出し、操作機構部ケースと絶縁フレームとの間の距離の真空バルブの入状態と切状態との差分と、接点が消耗する前の正常な状態における操作機構部ケースと絶縁フレームとの間の距離の真空バルブの入状態と切状態との差分と、を比較することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、真空遮断器の接点（電極）消耗（劣化）や操作機構部の異常（劣化）を簡易な構成にて把握することができ、信頼性も向上させることができる真空遮断器および真空遮断器の異常監視方法を提供することができる。
【００１１】
なお、上記した以外の課題、構成および効果は、下記の実施例の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の真空遮断器（切状態）を説明する側面図である。
【図２】実施例２の真空遮断器（切状態）を説明する側面図である。
【図３】実施例３の真空遮断器（切状態）を説明する側面図である。
【図４】本実施例の真空遮断器における撓み量と接点消耗との関係を説明する説明図である。
【図５】実施例１に使用する位置検出器を説明する説明図である
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を、図面を使用して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、説明が重複する場合には、その説明を省略する場合がある。
【実施例１】
【００１４】
本実施例に記載する真空遮断器および真空遮断器の異常監視方法は、例えば、真空遮断器の「入状態」時における筐体の撓み量と、真空遮断器の「切状態」時における筐体の撓み量と、の差分から真空遮断器の異常を監視するものである。
【００１５】
図１は、実施例１の真空遮断器（切状態）を説明する側面図である。
【００１６】
真空遮断器は、図中左側に示す主回路開閉部１と、図中右側に示す操作機構部２と、図中下側に示すリンク機構部３と、有する。
【００１７】
主回路開閉部１は、絶縁フレーム４が形成されている。操作機構部２とリンク機構部３とは、接地電位の筐体フレーム５で覆われている。そして、主回路開閉部１の絶縁フレーム４は、リンク機構部ケース６または操作機構部ケース７のいずれか、もしくはその両方に固定されている。
【００１８】
なお、本実施例では、主回路開閉部１の絶縁フレーム４は、リンク機構部ケース６に固定されている。
【００１９】
つまり、本実施例に記載する真空遮断器は、主回路開閉部１および主回路開閉部１を操作する操作機構部２が、リンク機構部３を介して連結されている。
【００２０】
なお、本実施例に記載する真空遮断器は、一相遮断器であるが、三相遮断器であってもよい。三相遮断器の場合は、図１の奥行き方向に、主回路開閉部１が並べて配置される。
【００２１】
また、本実施例に記載する操作機構部２は、永久磁石１５とコイル１６とを使用する電磁操作式の操作器であるが、永久磁石１５とコイル１６とに代えて、投入ばねを使用し、投入ばねと遮断ばねとのそれぞれがラッチ機構で保持されるばね操作式の操作器でもよい。
【００２２】
主回路開閉部１は、固定側導体８と、開閉（切入）自在の一対の接点を有する真空バルブ９と、可動側導体１０と、真空バルブ９と可動側導体１０とを電気的に接続するフレキシブル導体１１と、真空バルブ９の可動側を上下方向に移動させる絶縁ロッド１２と、真空バルブ９の接点（電極）に接触荷重を加える接圧ばね１３と、接圧ばね１３を押し上げるレバー接続金具１４と、を有し、そして、これら（真空バルブ９を含む主回路開閉機器）を操作機構部２やリンク機構部３から、電気的に絶縁する絶縁フレーム４を有する。
【００２３】
操作機構部２は、真空バルブ９等を操作する操作機構を有し、操作機構は、永久磁石１５およびコイル１６（またはこれらに代えて投入ばね）と、永久磁石１５およびコイル１６（またはこれらに代えて投入ばね）を収納している操作器ケース１７と、真空バルブ９の接点を開極する遮断ばね１８と、これらの軸上に配置される駆動ロッド１９と、有する。そして、これら（操作機構）が、操作機構部ケース７で覆われている。
【００２４】
リンク機構部３は、操作機構と真空バルブ９等を連動させるリンク機構を有し、リンク機構は、リンク機構部ケース６に軸受されたシャフト２０と、シャフト２０に一端が固定され、他端が主回路開閉部１のレバー接続金具１４に第１のピン２１で連結される第１のレバー２２と、シャフト２０に一端が固定され、他端が操作機構部２の駆動ロッド１９に第２のピン２３で連結される第２のレバー２４と、を有する。そして、これら（リンク機構）が、リンク機構部ケース６で覆われている。
【００２５】
そして、リンク機構部ケース６は、絶縁フレーム４および操作機構部ケース７の下部に設置される。
【００２６】
なお、本実施例に記載する真空遮断器は、特に、多頻度に開閉動作が繰り返えされ（多頻度に電流遮断が繰り返えされ）、寿命が短くなる可能性がある電鉄用の真空遮断器に適用することが好ましい。
【００２７】
このように、操作機構部２の駆動ロッド１９の上下方向の直線運動が、第２のレバー２４および第１のレバー２２を介して、真空バルブ９の可動側に伝わり、真空バルブ９の接点が開閉される。
【００２８】
そして、本実施例では、操作機構部ケース７の上部に、位置検出器３０を設置し、絶縁フレーム４の操作機構部２側の側面に、位置検出器３０の可動ロッド３１が接続される。
【００２９】
この位置検出器３０は、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４の操作機構部２側の側面との間の距離を検出する。
【００３０】
本実施例では、位置検出器３０を操作機構部ケース７の上部に設置することにより、位置検出器３０を簡便に設置することができると共に、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４の操作機構部２側の上部側面との間の距離を検出することができる。
【００３１】
なお、今後、「操作機構部ケース７と絶縁フレーム４の操作機構部２側の側面との間の距離」を「操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離」と称して、説明する場合がある。
【００３２】
本実施例に記載する真空遮断器の異常を監視する真空遮断器の異常監視方法は、接点を有する真空バルブ９と、真空バルブ９を絶縁する絶縁フレーム４と、を有する主回路開閉部１と、真空バルブ９を操作する操作機構と、操作機構を覆う操作機構部ケース７と、を有する操作機構部２と、操作機構と真空バルブ９とを連動させるリンク機構と、リンク機構を覆い、絶縁フレーム４および操作機構部ケース７の下部に設置されるリンク機構部ケース６と、を有するリンク機構部３と、を有する真空遮断器の異常監視方法である。
【００３３】
そして、本実施例に記載する真空遮断器の異常監視方法は、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離を検出し、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離の真空バルブ９の入状態と切状態との差分と、接点が消耗する前の正常な状態における操作機構部ケース４と絶縁フレーム４との間の距離の真空バルブ９の入状態と切状態との差分と、を比較する。
【００３４】
図５は、実施例１に使用する位置検出器を説明する説明図である
本実施例に記載する位置検出器３０は、直動センサであり、可動ロッド３１、抵抗器３４、電源３５、電圧計３６を有する。
【００３５】
可動ロッド３１の一端が、絶縁フレーム４の操作機構部２側の側面に接続しているため、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離を測定することができる。特に、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離が変化した場合、その変化した操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離を測定することができる。
【００３６】
操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離が変化した場合、可動ロッド３１が変位し、つまり、可動ロッド３１の他端に設置された導電性部材が変位し、その変位を電源３５に接続されている抵抗器３４を介して、電圧計３６にて電圧の変化として検出する。そして、検出された電圧を比較装置４０に送信する。
【００３７】
比較装置４０は、送信された電圧を距離に換算し、変化した操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離を算出する。そして、真空遮断器が「切状態」における操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離と、真空遮断器が「入状態」における操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離と、の差分（検出値）を算出する。
【００３８】
また、比較装置４０は、予め取得され、接点が消耗する前の正常な状態における、真空遮断器が「切状態」における操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離と、真空遮断器が「入状態」における操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離と、の差分（正常値）を取得（算出）する。
【００３９】
そして、比較装置４０は、検出値と正常値とを比較する。
【００４０】
つまり、接点が消耗する前の正常な状態であった場合においても、真空遮断器が「入状態」の場合と真空遮断器が「切状態」の場合とは、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離が変化し、その距離に差分が生じる。接圧ばね１３が真空バルブ９の接点に接触荷重を加えているため、リンク機構部ケース６に応力が生じて撓み、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離は、真空遮断器が「入状態」の場合が、真空遮断器が「切状態」の場合に比較して短くなる。
【００４１】
このように、接点が消耗する前の正常な状態であった場合においても、「入状態」と「切状態」とにおいて、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離は変化する（この距離に差分が生じる）。
【００４２】
そして、接圧ばね１３が真空バルブ９の接点に接触荷重を加えているため、電流遮断の繰り返しにより、真空バルブ９の接点が消耗した場合、接圧ばね１３による接触荷重は減少する。接触荷重の減少により、リンク機構部ケース６に加わる応力も減少するため、撓みも小さくなる。
【００４３】
この結果、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離の「入状態（閉）」と「切状態（開）」との差分（検出値）は、真空バルブ９の接点が消耗する前の正常値に比較して、小さくなる。
【００４４】
このように、本実施例では、接点が消耗する前の正常な状態であった場合であっても、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離が変化する（この距離に差分が生じる）という知見に基づき、さらに、電流遮断の繰り返しにより、接点が消耗した場合、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離の「入状態（閉）」と「切状態（開）」との差分（検出値）は、接点が消耗する前に比較して、正常値に比較して、小さくなるという知見に基づいている。
【００４５】
つまり、接点が消耗する前の正常な状態における操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離の真空バルブ９の「入状態（閉）」と真空バルブ９の「切状態（開）」との差分（正常値）を予め取得し、変化した操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離の真空バルブ９の「入状態（閉）」と真空バルブ９の「切状態（開）」との差分（検出値）を取得し、正常値と検出値とを比較することにより、検出値が正常値より小さい場合（検出値が所定の判定値（正常値）より小さい場合）には、接点消耗の劣化と判断することができる。
【００４６】
図４は、本実施例の真空遮断器における撓み量と接点消耗との関係を説明する説明図であり、真空遮断器におけるリンク機構部ケース６の撓み量と真空バルブ９の接点消耗との関係を示し、縦軸が接点消耗、および、横軸が撓み量である。
【００４７】
図４に示すように、接点消耗が増加すると共に、撓み量が減少する。つまり、撓み量の減少は、接点消耗「劣化」の進行（矢印）を意味する。
【００４８】
なお、撓み量と接点消耗との関係において、所定の接点消耗以上を「異常」であると定義し、この所定の接点消耗以上を示す撓み量以下を「異常」であると判断することができる。つまり、正常値を判定値とすることができる。
【００４９】
そして、比較装置４０は、検出値と判定値（正常値）とを比較し、真空遮断器の接点消耗を把握し、真空遮断器の異常の有無を監視（判定）する。なお、真空遮断器が異常有りと判定された場合には、真空遮断器を入状態（閉）にする。
【００５０】
本実施例によれば、撓み量から接点消耗を判断することができ、真空バルブの寿命を判断することができる。そして、真空遮断器の異常の有無を監視することができる。
【００５１】
そして、真空遮断器の接点消耗や操作機構部の異常を簡易な構成にて把握することができ、信頼性も向上させることができる。
【００５２】
また、本実施例によれば、大きなノイズ対策も必要とせず、微細な測定機器を使用せず、測定機器の簡素化も実現することができる。
【００５３】
更には、本実施例によれば、既に稼働している真空遮断器にも、位置検出器３０および比較装置４０を設置することができ、既に稼働している真空遮断器の接点消耗や操作機構部の異常を監視することができる。
【実施例２】
【００５４】
図２は、実施例２の真空遮断器（切状態）を説明する側面図である。
【００５５】
本実施例では、実施例１で示した位置検出器３０の可動ロッド３１の少なくとも先端に、絶縁物３２が形成される。この絶縁物３２が絶縁フレーム４の操作機構部２側の側面に接続されている。他の構成は実施例１と同様であり、実施例１と同様な部分については説明を省略する。
【００５６】
なお、可動ロッド３１の導電性部材以外の部分が、この絶縁物３２で形成されることが好ましい。
【００５７】
本実施例によれば、位置検出器３０の可動ロッド３１の少なくとも先端に、絶縁物３２を形成することにより、位置検出器３０の抵抗器３４と、固定側導体８や真空バルブ９と、の間の絶縁される距離が長くなるため、絶縁性能を向上させることができる。
【実施例３】
【００５８】
図３は、実施例３の真空遮断器（切状態）を説明する側面図である。
【００５９】
本実施例では、実施例１で示した位置検出器３０の可動ロッド３１の周囲に、常時、可動ロッド３１を絶縁フレーム４の操作機構部２側の側面に押し当てるような、ばね３３が設置される。なお、当然ながら、ばね３３は、操作機構部ケース７と絶縁フレーム４との間の距離の計測を妨げるものではない。他の構成は実施例１と同様であり、実施例１と同様な部分については説明を省略する。
【００６０】
本実施例によれば、位置検出器３０の可動ロッド３１の先端と、絶縁フレーム４の操作機構部２側の側面とを固着する必要がなく、簡便に位置検出器３０を設置することができる。
【００６１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１…主回路開閉部、２…操作機構部、３…リンク機構部、４…絶縁フレーム、５…筺体フレーム、６…リンク機構部ケース、７…操作機構部ケース、８…固定側導体、９…真空バルブ、１０…可動側導体、１１…フレキシブル導体、１２…絶縁ロッド、１３…接圧ばね、１４…レバー接続金具、１５…永久磁石、１６…コイル、１７…操作器ケース、１８…遮断ばね、１９…駆動ロッド、２０…シャフト、２１…第１のピン、２２…第１のレバー、２３…第２のピン、２４…第２のレバー、３０…位置検出器、３１…可動ロッド、３２…絶縁物、３３…ばね、３４…抵抗器、３５…電源、３６…電圧計、４０…比較装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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