(57)【要約】【課題】  真空開閉装置に対する真空圧力診断装置の信号処理回路を簡素化し、低コスト化および信頼性向上を実現する。【解決手段】  浮遊電位の金属容器１２、２つの絶縁ブッシング、および接離可能な電極対にて真空開閉装置を構成する。金属容器１２と対向して真空圧力診断用の測定端子５０を設け、金属容器１２と測定端子５０をエポキシなどの絶縁物２０でモールドし、絶縁物２０の外周部に接地された導電塗装２１を設ける。接地された導電塗装２１によって金属容器１２の対地容量が増加するため、運転時における金属容器１２の電位は接地電位に近くなる。真空圧力劣化時に主回路と金属容器１２間で放電すると、金属容器１２の電位は系統電位と等しくなるため、金属容器１２に発生する系統周波数の電位上昇によって真空圧力の劣化検出が可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊電位の金属容器と、該金属容器に固定された絶縁ブッシングからなる真空容器と、該真空容器内に少なくとも一対の接離可能な電極対を備えた真空開閉装置において、前記金属容器と対向して真空圧力診断用の測定端子が配置され、前記金属容器と前記測定端子を絶縁物でモールドすると共に、該絶縁物の外周部に接地層を設け、該接地層と前記測定端子は電気的に絶縁されていることを特徴とする真空開閉装置。
【請求項２】
浮遊電位の金属容器と、該金属容器に固定された絶縁ブッシングからなる真空容器と、該真空容器内に少なくとも一対の接離可能な電極対を備えた真空開閉装置において、前記金属容器を絶縁物でモールドすると共に、該絶縁物の外周部に一部の領域を除いて接地層を設けておき、前記絶縁物の外周部の一部の領域に対向して真空圧力診断用の測定端子が配置されていることを特徴とする真空開閉装置。
【請求項３】
請求項１あるいは２に記載の真空開閉装置において、前記測定端子に発生する系統周波数の交流電圧を測定あるいは常時監視する診断装置を備え、該診断装置は、ある閾値以上の電圧上昇が発生した場合に真空不良と判定することを特徴とする真空開閉装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の真空開閉装置において、前記絶縁物の外周に導電塗装が施され、該導電塗装を接地することで前記接地層を構成することを特徴とする真空開閉装置。
【請求項５】
請求項３に記載の真空開閉装置において、前記診断装置は、前記真空開閉装置に動作指令が与えられていない時において、前記測定端子に発生する電圧を測定し、ある閾値以上の電圧上昇が発生した場合に真空不良と判断することを特徴とする真空開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空開閉装置に係り、特に、通常運転中に真空圧力の健全性を診断する機能を備えた真空開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空開閉装置の耐電圧性能および遮断性能は、真空容器内部の圧力（真空圧力）に依存する。図９は、真空中の放電特性、いわゆるパッシェンカーブであり、圧力と距離の積と放電電圧の相関を表す。該図に示す如く、真空圧力がある値以上に上昇すると、急激に絶縁性能が低下する。真空開閉装置では、破損故障ばかりでなく、雰囲気ガスの長期的透過によっても真空圧力が劣化する可能性があるため、定期点検が要求される。
【０００３】
一般に、真空圧力の健全性チェックでは、真空開閉装置を受電盤の外部に運び出した後、極間に所定の高電圧を印加し、閃絡の有無によって健全性を判断する方式が採用されている。この場合、点検時に停電しなければならない、高電圧電源が別途必要となる、などの問題がある。点検作業の簡素化あるいは常時監視による省力化などの省メンテナンスニーズに対応するためには、通常の運転中に診断できる手法が望まれ、様々の方法が提案されている。例えば、特開平７−６５６７６号公報では、真空バルブ１の周囲に検出電極
１４を配置し、真空圧力劣化時に発生する放電パルスを検出する手法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、この診断方法では、診断に利用する放電パルスが高周波信号であるために検出回路が複雑で、さらに周辺環境からの電波ノイズとの判別機能が必要となるなど、コストアップを余儀なくされる。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−６５６７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術では、真空圧力診断に高周波放電パルスを利用するため、パルス検出回路，外来ノイズとの判別機能など、複雑な信号処理機能・回路を別途備えなければならないという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、上記問題点を解消し、通常運転中に真空圧力の健全性を診断する機能を備えた真空開閉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の発明は、浮遊電位の金属容器と、該金属容器に固定された絶縁ブッシングからなる真空容器と、該真空容器内に少なくとも一対の接離可能な電極対を備えた真空開閉装置において、前記金属容器と対向して真空圧力診断用の測定端子が配置され、前記金属容器と前記測定端子をエポキシなどの絶縁物でモールドし、該絶縁物の外周部に接地層を設け、該接地層と前記測定端子は電気的に絶縁しておき、前記測定端子に発生する電圧を測定することによって真空圧力の健全性を判断する真空圧力診断装置付きの真空開閉装置としたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、浮遊電位の金属容器と、該金属容器に固定された絶縁ブッシングからなる真空容器と、該真空容器内に少なくとも一対の接離可能な電極対を備えた真空開閉装置において、前記金属容器をエポキシなどの絶縁物でモールドし、該絶縁物の外周部に一部の領域を除いて接地層を設けておき、前記一部の領域に対向して真空圧力診断用の測定端子が配置され、前記測定端子に発生する電圧を測定することによって真空圧力の健全性を判断する真空圧力診断装置付きの真空開閉装置としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、絶縁物外周部の接地層によって金属容器の対地容量が増加するため、通常運転時（通電時）における金属容器の電位は接地電位に近くなる。真空圧力劣化時に主回路と金属容器間で放電すると、金属容器の電位は系統電位と等しくなる。すなわち、金属容器に発生する系統周波数（５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の電位上昇によって真空圧力の劣化検出が可能になり、検出回路・診断回路が著しく簡素化された低コストの真空圧力診断装置付き真空開閉装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の真空開閉装置の一実施例を示す側断面図である。
【００１２】
該図に示す如く、真空バルブ１は、セラミック筒２，端子板３，固定導体４からなる固定側絶縁ブッシングと、浮遊電位の金属容器１２，セラミック筒６，端子板７，可動導体８，ベローズ９からなる可動側絶縁ブッシングで構成する。固定導体４および可動導体８の端部には、各々固定電極１１，可動電極１０が固定される。可動電極１０は、ベローズ９によって真空気密を維持しながら動作可能となり、固定電極１１と接離して開閉装置としての役割を果たす。なお、各部の接合は、高温真空炉におけるロウ付けにて実現する。
【００１３】
金属容器１２の周囲はエポキシなどの絶縁物２０でモールドされている。絶縁物２０の外周部には導電塗装２１が施され（２点鎖線部）、同塗装面を接地Ｅしている。また、絶縁物２０には、真空圧力診断用の測定端子５０を同時にモールドし、測定端子５０と導電塗装２１は電気的に絶縁している。
【００１４】
測定端子５０は圧力診断装置５１に接続され、この圧力診断装置５１は、コンデンサ
Ｃ０と電圧出力Ｖout を測定する電圧計５２で構成される。測定端子５０は、一方が接地されたコンデンサＣ０と接続され、コンデンサＣ０の両端に発生する電圧を電圧計５２にて測定し、電圧値によって真空圧力の健全性を診断している。
【００１５】
以下では、本発明における真空圧力診断方法について説明する。
【００１６】
図２は、比較のために掲載した従来技術であり、周囲を接地電位に固定した絶縁物２０の有無が本発明との主な相違点である。通電中、すなわち真空バルブ１が課電された状態における金属容器１２の実際の電位について説明する。真空バルブ１は、対地絶縁性能を満足させるために、操作機構あるいは開閉装置を収納する受電盤（ともに図示しない）との絶縁距離が確保される。また、測定端子５０についても、系統との絶縁性能を満足させるために、実際には真空バルブ１との間隔を十分確保しなければならない。それゆえ、一般に、金属容器１２と主回路間の静電容量Ｃｍは、金属容器１２と大地間の静電容量Ｃｇに比べて非常に大きい。金属容器１２の実際の電位Ｅｆは、系統電位Ｅｐに対してＣｍとＣｇに基づく下記の式
Ｅｆ＝Ｅｐ×Ｃｍ／（Ｃｍ＋Ｃｇ）≒Ｅｐ
にて決定されるため、Ｃｍ≫Ｃｇより、系統電位Ｅｐとほぼ同電位となる。一方、本発明の実施例（図１）では、金属容器１２の周囲に、外周部に接地層を備えた絶縁物２０が存在するため、金属容器１２の対地容量Ｃｇが増加する。それゆえ、金属容器１２の実際の電位Ｅｆは、系統電位Ｅｐから接地電位側にシフトする（図３）。
【００１７】
測定端子５０の電位、すなわち測定電圧Ｖｍは、上記の静電容量Ｃｐ，Ｃｍに加えて、測定端子５０の対地容量Ｃ１，金属容器１２と測定端子５０間の静電容量Ｃ２、および圧力診断装置５１内のコンデンサ容量Ｃ０にて決定される。各静電容量の説明は図４に記載してあり、測定電圧Ｖｍは図５の等価回路で求められる。静電容量Ｃｐ，Ｃｍ，Ｃ１，
Ｃ２はいずれも構造，サイズにて決まるもので、測定電圧Ｖｍは金属容器１２の電位Ｅｆに比例した値となることは言うまでもない。
【００１８】
なお、安全性を確保する上で、測定電圧Ｖｍは系統電圧Ｅｐに対して十分に小さい値でなければならない。圧力診断装置５１内のコンデンサ容量Ｃ０をＣ２に比べて十分大きな値に設定すればよく、例えば６.６ｋＶ系統では、その対地電圧５.４ｋＶｐ が系統電位
Ｅｐに相当し、金属容器１２と測定端子５０間の静電容量Ｃ２を１０ｐＦと仮定すると、Ｃ０＝１０,０００ｐＦ に設定すれば測定電圧Ｖｍは５Ｖ程度に抑制できる。
【００１９】
次に、真空圧力が劣化した場合について説明する。図９のパッシェンカーブに示されるように、圧力が１０-3Torr以上に上昇すると絶縁性能が低下する。この場合、主回路と金属容器１２間にて放電が発生し、金属容器１２の電位Ｅｆは系統電圧に放電パルスが重畳された状態になる。図６に示すように、従来技術では、健全時でも金属容器１２の電位
Ｅｆが系統電位Ｅｐとほぼ等しいため、劣化に伴う変動分は高周波の放電パルスのみとなり、この高周波放電パルスの検出にて診断することとなる。一方、本発明では、周囲に接地層を備える絶縁物２０によって金属容器１２の電位Ｅｆを接地電位側にシフトさせているため、真空圧力劣化時には高周波の放電パルスだけでなく、系統周波数の電位上昇が発生する。すなわち、高周波放電パルスではなく、系統周波数の電位上昇に着目して劣化診断をすればよい。
【００２０】
ここで、本実施例の効果について説明する。従来技術では放電パルスの検出によって真空圧力の劣化診断を行うため、高周波検出回路や携帯電話などの周囲環境からの電磁波ノイズ対策が必要となり、圧力診断装置５１のコストアップを余儀なくされる。図２中の回路５３がこの役割を果たす。これに対して図１記載の本発明では、系統周波数５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの電位上昇を検知すればよい。例えば、電圧計５２をテスタ、判断手段
５００を点検員とし、あらかじめ設定しておいた閾値以上に電圧が上昇すれば、点検員は容易に真空圧力の劣化を検出できる。また、判断手段５００は、図１２のように、コンデンサＣｏの両端の電圧とあらかじめ設定しておいた閾値とを比較するコンパレータ５０１，コンパレータ５０１の出力にて動作するリレー接点５０２、およびリレー接点５０２によってＯＮ／ＯＦＦされる警報ランプ５０３（あるいはブザー）で構成してもよい。この場合もコンパレータ５０１が系統周波数の電圧に着目すればよいから、高周波パルスを扱う回路に比べて著しく簡素化される。なお、本発明の系統周波数電圧による真空圧力診断方法では、外来電磁波ノイズの影響も無視できるようになるため、診断結果の信頼性も向上する。
【００２１】
なお、本実施例では、浮遊電位の金属容器１２の２つの絶縁ブッシングを備えた真空バルブ１を例に説明したが、図１１に示すようなセラミック筒２００の内部に浮遊電位のアークシールド２０１を備えた真空バルブ１でもよい。絶縁物２０の外周部に設けた導電塗装２１は接地されているので、アークシールド２０１の対地容量が増加し、運転中のアークシールド２０１の電位は系統電位から接地電位側にシフトする。真空バルブ１内の真空圧力が劣化すると、アークシールド２０１の電位は系統電位と等しくなるため、測定端子
５０では系統周波数の電位上昇が発生する。したがって、この場合も先の簡便な圧力診断装置５１で真空圧力劣化を検出できる。
【００２２】
次に、第２の実施例について図８を用いて説明する。真空バルブ１の構造は先の実施例と同一であるため説明を省略する。金属容器１２は、周囲に接地層を備えた絶縁物２０でモールドするが、本実施例では測定端子５０は別途配置する。絶縁物２０の表面の一部に導電塗装２１を施さない部分５５を設け、同部分５５と測定端子５０を対向させる。なお、測定端子５０と圧力診断装置５１との接続関係については第１の実施例と同一である。
【００２３】
本実施例の効果について説明する。測定端子５０は、接地電位の導電塗装２１によって主回路から電界シールドされた状態となるため、測定端子５０の対地容量Ｃ１が増加する。この結果、圧力診断装置５１内のコンデンサＣ０が仮に破損、あるいは接続線が断線した場合でも、測定端子５０の電位は系統電位Ｅｐに比べて十分低くなるため、保守・点検員に対する安全性が向上する。
【００２４】
ところで、実施例１および実施例２の共通事項であるが、投入および遮断動作中には電極間に発生するアークが金属容器１２に触れる可能性があり、この場合金属容器１２の電位Ｅｆは系統電位Ｅｐと等しくなる。これは、真空圧力の健全性に関わらず発生する現象であるため、動作指令が与えられている場合の診断結果は除外するのが適当である。
【００２５】
以下では、図１０を用いて本発明の第３の実施例について説明する。
【００２６】
真空開閉装置１００は、遮断および断路機能を有する真空バルブ１０１と接地開閉用の真空バルブ１０２を備え、両者とも周囲に接地された導電塗装２１を備える絶縁物２０でモールドする。真空バルブ１０１は断路機能を有するため、保守・点検員の安全を確保する上で真空圧力の診断機能を有するのが望ましい。
【００２７】
真空バルブ１０１は、２つの絶縁ブッシング１０４，１０５と浮遊電位の金属容器１２で構成し、絶縁ブッシング内にはそれぞれ接点電極を収納する。図中左側の絶縁ブッシング１０４では、固定電極１１０が固定導体１１１を介して導体１１２と接続され、ブッシング１１３にて母線と連結する。一方、絶縁ブッシング１０５では、固定電極１１４が固定導体１１５を介して導体１１６と接続され、ブッシング１１７にて負荷と連結する。また、可動接点１２０，１２１は、それぞれ可動導体１２２，１２３に固定し、両可動導体を導体１２４にて連結する。すなわち、本真空開閉装置１００では、ブッシング１１３−導体１１２−固定導体１１４−固定電極１１０−可動電極１２０−可動導体１２２−導体１２４−可動導体１２３−可動電極１２１−固定電極１１４−固定導体１１５−導体116−ブッシング１１７の経路にて通電される。なお、接点電極周囲のアークシールド１１９は、投入および遮断時に電極から放出される金属粒子がセラミック筒１１８の内面に付着するのを防止するためのもので、絶縁性能の劣化を回避する。
【００２８】
２つの可動導体１２０，１２１を連結する導体１２４は、セラミックロッド１２５を介して操作ロッド１２６に接続し、操作ロッド１２６は絶縁ロッド１２７と連結する。個別に設ける操作機構（図示しない）にて絶縁ロッド１２７を駆動し、絶縁ブッシング１０４，１０５内の接点電極を接離する。なお、操作ロッド１２６と金属容器１２間にはベローズ１３０を設けているため、真空機密を維持しながらの動作が可能である。操作機構によって可動電極１２０，１２１は、入位置Ｙ１，切位置Ｙ２，断路位置Ｙ３の３位置に移動させ、入位置Ｙ１−切位置Ｙ２間の操作にて遮断機能，切位置Ｙ２−断路位置Ｙ３間の操作にて断路機能を実現する。
【００２９】
一方、接地開閉用の真空バルブ１０２は、ベローズ１４８，セラミック筒１４０、その両端の端子板１４１，１４２，固定導体１４３，可動導体１４４、および両導体に固定される固定電極１４５，可動電極１４６で構成され、互いの接合はロウ付けにて行う。可動導体１４４は、真空バルブ１０２の外部にて３相分を互いに連結する連結導体１４９に接続する。また、可動導体１４６は、金具１５０を介して絶縁ロッド１５１に連結する。別途設ける操作機構（図示しない）にて絶縁ロッド１５１を駆動し、接点を開閉させる。なお、固定導体１４３は、負荷と連結する導体１１６に接続するため、真空バルブ１０２の投入動作によって負荷が接地される。また、絶縁物２０には電圧測定用コンデンサ１５２がモールドされており、負荷側の電圧の有無を判別する。
【００３０】
真空圧力診断用の測定端子５０は、真空バルブ１０１，１０２とともに絶縁物２０内にモールドし、真空バルブ１０１の金属容器１２と対向して配置する。測定端子５０は接続線１６０を通じて、実施例１あるいは実施例２と同様の圧力診断装置５１に接続される。浮遊電位とした金属容器１２は、絶縁物２０周囲の接地された導電塗装２１によって、その実際の電位が系統電位Ｅｐから接地電位側にシフトする。先の実施例と同様に、真空圧力が劣化すると、主回路−金属容器１２間の放電が発生し、金属容器１２の電位が系統電位Ｅｐまで上昇するため、この電位上昇を基に真空圧力の劣化診断が可能になる。このように、断路機能を有する真空開閉装置１００においても、接地された導電塗装２１を周囲に備えた絶縁物２０を設けることによって、容易に、かつ信頼性の高い真空圧力診断装置を備えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明によれば、浮遊電位の金属容器の電位上昇によって内部圧力を診断できるため、劣化診断装置を簡略化され、かつ診断信頼性の向上した真空開閉装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の真空開閉装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】従来の真空開閉装置を示す断面図である。
【図３】真空圧力健全時における金属容器の電位を説明する特性図である。
【図４】金属容器の電位に影響する各種静電容量の説明図である。
【図５】金属容器の電位を求める際に用いる等価回路の説明図である。
【図６】従来技術における真空圧力劣化時の金属容器の電位変動の説明図である。
【図７】本発明の真空開閉装置における真空圧力劣化時の金属容器の電位変動の説明図である。
【図８】本発明の他の実施例である真空開閉装置の断面図である。
【図９】圧力と放電開始電圧の関係を表す特性図である。
【図１０】本発明の第３の実施例である真空開閉装置の断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例である真空開閉装置の断面図である。
【図１２】本発明の診断装置を示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…真空バルブ、１２…金属容器、２０…絶縁物、２１…導電塗装、５０…真空圧力診断用の測定端子、５１…圧力診断装置、５００…判定手段。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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