JP2017216134A - ケーブル構造体及び真空遮断器の真空度測定システム。 - Google Patents

Abstract

【課題】固体絶縁開閉装置に組み込まれた真空遮断器の周囲の狭隘箇所であっても真空遮断器の周囲に磁界を発生させるための磁界ケーブルとして巻き付けが可能とすることである。
【解決手段】 固体絶縁開閉器の真空遮断器の周囲に巻回して真空遮断器の真空度を測定するための磁界を発生させる複数の単線ケーブル１２の両端部に、真空遮断器の周囲に複数の単線ケーブル１２を巻回する際に真空遮断器の周囲の狭隘部を通すことができる幅であり真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電流を流せる耐量の薄型コネクタ１３を接続し、防護材１４は、薄型コネクタ１３間の複数の単線ケーブル１２を包囲し外部からの圧力で内部の複数の単線ケーブル１２の配置位置を可変にできるように収納する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空遮断器の真空度を測定する際に使用するケーブル構造体及び真空遮断器の真空度測定システムに関する。

固体絶縁開閉装置に内包された真空遮断器の真空度が低下した場合、事故発生時に事故電流の遮断不能や絶縁性能の低下により地絡事故が発生する。そのため、真空遮断器の健全性を知るためには真空遮断器の真空度の把握が望ましいが、固体絶縁開閉装置に組み込まれた真空遮断器を容易に取り外すことは難しいので、真空遮断器が固体絶縁開閉装置に組み込まれた状態で外部から真空度を測定する必要がある。

真空遮断器の真空度を測定するには、真空遮断器の電極間に試験電圧を印可し絶縁破壊した電圧値から真空度を測定する方法がある（例えば、特許文献１参照）。真空遮断器の真空容器に亀裂が入るなど故障した著しい真空度低下は試験電圧も低くてよいので、真空遮断器の電極間に試験電圧を印可する測定方法は有効な測定方法であるが、新品からの劣化傾向を把握するなど高真空状態で真空遮断器の真空度を測定する場合は、組み込んだ機器の耐圧を超える電圧を必要とするため測定が困難となる。

そのため、真空遮断器の極間にある程度の電圧を印加した状態で、真空遮断器の周囲に磁界を発生させ、真空遮断器の真空容器内で微量に飛び交う電子をマグネトロン状態にして反応を増大させ、真空遮断器の極間を飛び交う電子の量から真空度を推定する測定方法が有力である。

真空遮断器の周囲に磁界を発生させるためには、真空遮断器の周囲に磁界発生用の磁界ケーブルを巻回させることになる。所望の配索経路に対応して湾曲部において複数の電線を略同心円状に湾曲する際に、所定の加工具を電線に押し当てるだけで、各電線毎に異なった曲率半径を容易に設定できるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−２７７９０９号公報 特開平９−３０６２４４号公報

しかし、配電盤の中に露出した状態で真空遮断器が設置されている場合は、真空度を測定する際に配電盤内に真空遮断器を設置したまま磁界ケーブルを巻き付けることができるが、固体絶縁開閉装置に組み込まれた真空遮断器の場合は、周囲を絶縁体でモールドされており容易には分解できない構造であり、真空遮断器の周囲に既存の磁界ケーブルを巻き付けることが困難である。

すなわち、固体絶縁開閉装置に組み込まれた真空遮断器は、固体絶縁開閉装置の機器の壁面に設置されるため、機器と真空遮断器間もしくは３相の各真空遮断器間が狭く既存の磁界ケーブルのコネクタおよびケーブルを通すことができない。そのため、固体絶縁開閉装置に組み込まれた真空遮断器の周囲に磁界ケーブルを巻き付けることができない。

本発明の目的は、固体絶縁開閉装置に組み込まれた真空遮断器の周囲の狭隘箇所であっても真空遮断器の周囲に磁界を発生させるための磁界ケーブルとして巻き付けが可能なケーブル構造体及び真空遮断器の真空度測定システムを提供するものである。

請求項１の発明に係るケーブル構造体は、固体絶縁開閉器の真空遮断器の周囲に巻回され前記真空遮断器の真空度を測定するための磁界を発生させるための複数の単線ケーブルと、前記複数の単線ケーブルの両端部に接続され前記真空遮断器の周囲に前記複数の単線ケーブルを巻回する際に前記真空遮断器の周囲の狭隘部を通すことができる幅であり前記真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電流を流せる耐量の薄型コネクタと、前記薄型コネクタ間の前記複数の単線ケーブルを包囲し外部からの圧力で内部の前記複数の単線ケーブルの配置位置を可変にできるように収納した防護材とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る真空遮断器の真空度測定システムは、固体絶縁開閉器の真空遮断器の周囲に巻回される請求項１に記載のケーブル構造体と、前記真空遮断器の真空度の測定の際に前記真空遮断器の両電極に接続され所定の高電圧が印加される測定ケーブルと、前記測定ケーブル及び前記ケーブル構造体を接続し前記測定ケーブルに所定の高電圧を印加した状態で前記ケーブル構造体に所定の直流電圧を印加し前記真空遮断器の周囲に磁界を発生させ電極間をマグネトロン状態にして前記測定ケーブルに流れる電流を測定して前記真空遮断器の真空度を測定する測定装置とを備えたことを特徴とする。

請求項３の発明に係る真空遮断器の真空度測定システムは、請求項２の発明において、前記測定装置と前記ケーブル構造体との間に接続ケーブルを設け、前記ケーブル構造体の薄型コネクタは雌型端子とし、前記接続ケーブルの前記ケーブル構造体の薄型コネクタと接続する側のコネクタは雄型端子としたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、複数の単線ケーブルの両端部に接続された薄型コネクタは、真空遮断器の周囲の狭隘部を通すことができる幅であり、真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電流を流せる耐量であるので、磁気ケーブルとして真空遮断器の周囲に巻回することができ、真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させることができる。また、防護材は、薄型コネクタ間の複数の単線ケーブルを包囲し外部からの圧力で内部の複数の単線ケーブルの配置位置を可変にできるように収納しているので、ケーブル構造体の厚みを可変にでき狭隘部であっても巻回できる。

請求項２の発明によれば、固体絶縁開閉装置に組み込まれた真空遮断器であっても、ケーブル構造体を真空遮断器の周囲の狭隘部に巻回できるので、真空遮断器の周囲に磁界を発生させて、真空遮断器の真空容器内で微量に飛び交う電子をマグネトロン状態にし、真空遮断器の極間を飛び交う電子の量から真空度を測定する真空度測定装置に適用できる。

請求項３の発明によれば、ケーブル構造体の薄型コネクタは雌型端子とするので、雄型端子のように突起部がなく、ケーブル構造体を真空遮断器の周囲の狭隘部に巻回する際に薄型コネクタの先端部が狭隘部に引っ掛かることを防止できる。

本発明の第１実施形態に係るケーブル構造体の構成図。 図１のＡ−Ａ線の断面図。 固体絶縁開閉装置に組み込まれた真空遮断器の周囲の狭隘部の説明図。 真空遮断器の極間を飛び交う電子の量から真空度を推定する場合に真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電圧及び電流の波形図。 本発明の第２実施形態の実施例１に係る真空遮断器の真空度測定システムの構成図。 本発明の第２実施形態の実施例２に係る真空遮断器の真空度測定システムの構成図。 図６に示した真空度測定システムでのケーブル構造体に接続される接続ケーブルの説明図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るケーブル構造体の構成図である。本発明の第１実施形態に係るケーブル構造体１１は、複数の単線ケーブル１２と、複数の単線ケーブル１２の両端部に接続された薄型コネクタ１３と、複数の単線ケーブル１２を包囲して収納した防護材１４とから構成される。

複数の単線ケーブル１２は、防護材１４に収納された状態で固体絶縁開閉器の真空遮断器の周囲に巻回され、薄型コネクタ１３に直流電圧が印加されて真空遮断器の真空度を測定するための磁界を発生させるものである。複数の単線ケーブルは互いにバラバラの状態で防護材１４内に収納される。すなわち、複数の単線ケーブルは束線されていない状態である。

薄型コネクタ１３は、複数の単線ケーブル１２の両端部に接続される。薄型コネクタ１３の大きさは、真空遮断器の周囲の狭隘部を通すことができる幅である。すなわち、複数の単線ケーブルが防護材１４に収納された状態で、複数の単線ケーブルを固体絶縁開閉器の真空遮断器の周囲に巻回する際に、真空遮断器の周囲の狭隘部を通すことができる幅である。また、薄型コネクタ１４は、真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電流を流せる耐量の大きさ（幅）のコネクタである。一般に、電流の耐量が大きくなるとコネクタの大きさは大きくなり、その幅も大きくなる。真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電流を流せる耐量の薄型コネクタ１３については後述する。

防護材１４は、薄型コネクタ１３間の複数の単線ケーブル１２を包囲し、複数の単線ケーブルを保護するものである。また、防護材１４は複数の単線ケーブルをバラバラで束線しない状態で収納する。従って、外部からの圧力で防護材１４の内部の複数の単線ケーブルは防護材内１４で配置位置を可変にできる。

図２は図１のＡ−Ａ線の断面図であり、図２（ａ）はケーブル構造体１１の防護材１４の断面がほぼ円形である場合の単線ケーブル１２の配置を示す断面図、図２（ｂ）はケーブル構造体１１の防護材１４の断面が菱形に変形した場合の単線ケーブル１２の配置を示す断面図である。

図２（ａ）に示すように、防護材１４の断面がほぼ円形である場合は複数の単線ケーブルは、円筒状となった防護材１４内でバラバラで束線されていない状態で収納されている。一方、外部からの圧力で防護材１４の断面が菱形に変形させられた場合には、複数の単線ケーブル１２は、菱形筒状となった防護材１４内でバラバラで束線されていない状態で収納される。従って、外部からの圧力で防護材１４の内部の複数の単線ケーブル１２の配置位置が変化し、ケーブル構造体１１としてのケーブルは扁平した形状となり厚みを可変にできる。これにより、ケーブル構造体１１としてのケーブルは真空遮断器の周囲の狭隘部を通すことができる形状となる。

図３は真空遮断器の周囲の狭隘部の説明図であり、図３（ａ）は固体絶縁開閉装置の機器と真空遮断器との間の狭隘部の説明図、図３（ｂ）は固体絶縁開閉装置に組み込まれた３相の各真空遮断器間の狭隘部の説明図である。

図３（ａ）に示すように、固体絶縁開閉装置の機器１５と真空遮断器１６との間の狭隘部Δｄ１は、真空遮断器１６が絶縁体１７でモールドされていることから、真空遮断器１６をモールドした絶縁体１７と機器１５との間となる。また、図３（ｂ）に示すように、３相の各真空遮断器１６間の狭隘部Δｄ２、Δｄ３は、真空遮断器１６が絶縁体１７でモールドされていることから、真空遮断器１６をモールドした絶縁体１７の間となる。ケーブル構造体１１は、狭隘部Δｄ１〜Δｄ３のうち最も狭い狭隘部を通すことができるものとする必要がある。

前述したように、ケーブル構造体１１としてのケーブルは、複数の単線ケーブル１２を防護材１４にバラバラに束線しない状態で収納する構造にし、扁平した形状とすることができるので、狭隘部Δｄ１〜Δｄ３のうち最も狭い狭隘部も通すことができて巻き付けることもできる。

次に、ケーブル構造体１１の薄型コネクタ１３について説明する。薄型コネクタ１３の採用にあたっては、狭隘部Δｄ１〜Δｄ３のうち最も狭い狭隘部も通すことができ、しかも、真空遮断器１６の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電流を流せる耐量のコネクタでなければならない。ケーブル構造体１１の薄型コネクタ１３は、ケーブル構造体１１としてのケーブル（複数の単線ケーブル１２）にかかる直流高電圧に合わせた絶縁性能が必要となる。

図４は、真空遮断器の極間を飛び交う電子の量から真空度を推定する場合に真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電圧及び電流の波形図である。図４の電圧及び電圧の波形は、磁界を発生させて真空度を測定する測定装置の実測値である。図４の特性から、真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電流（75A）を流すには、ケーブル構造体１１としてのケーブル（複数の単線ケーブル１２）に直流高電圧を印可するのは数msecの極小時間でよいことが分かる。

そこで、本発明の第１実施形態では、この点に着目し、実測した直流高電圧の値から実際に必要な耐電圧値を試算した。実測した直流高電圧値；約700V（695V）である。

これを交流電圧に変換すると、必要な交流電圧値（平均）；700V、必要な交流電圧値（実効）；777.1Vである。なお、交流電圧値（実効）＝交流電圧（平均）／２／√２＊３．１４である。

以上の計算結果から、コネクタの採用に当たっては、定格電圧が低くても１分間の耐電圧値が交流1,000Vであるコネクタを採用できることがわかる。日本工業規格（JIS規格）で１分間の耐電圧値が交流1,000Vであるコネクタは、狭隘部Δｄ１〜Δｄ３のうち最も狭い狭隘部も通すことができる薄型コネクタである。そこで、本発明の第１実施形態では、日本工業規格（JIS規格）で１分間の耐電圧値が交流1,000Vであるコネクタを採用する。

本発明の第１実施形態によれば、日本工業規格（JIS規格）で１分間の耐電圧値が交流1,000Vであるコネクタを採用したので、狭隘部Δｄ１〜Δｄ３のうち最も狭い狭隘部も通すことができる薄型コネクタとすることができる。また、ケーブル構造体１１としてのケーブルは、複数の単線ケーブル１２を防護材１４にバラバラに束線しない状態で収納する構造にしたので、扁平した形状とすることができるので、狭隘部Δｄ１〜Δｄ３のうち最も狭い狭隘部も通すことができる。これにより、固体絶縁開閉装置に組み込まれた真空遮断器に磁界ケーブルの巻き付けが可能になり真空度測定が可能になる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。図５は本発明の第２実施形態の実施例１に係る真空遮断器の真空度測定システムの構成図である。本発明の第２実施形態の実施例１に係る真空遮断器の真空度測定システムは、磁気ケーブルとしての第１実施形態のケーブル構造体１１と、真空遮断器１６の真空度の測定の際に真空遮断器１６の両電極に所定の高電圧が印加するための測定ケーブル１８と、測定ケーブルに流れる電流を測定して真空遮断器１６の真空度を測定する測定装置１９とから構成される。

第１実施形態のケーブル構造体１１は、磁界ケーブルとして固体絶縁開閉器の真空遮断器１６の周囲に巻回され、測定装置１９から直流高電圧が印加される。前述したように、約700Vの直流高電圧が数msecの時間だけ印可される。これにより、約75Aの電流がケーブル構造体１１に流れ真空遮断器１６の周囲に磁界を発生させる。

測定ケーブル１８は、真空遮断器１６の真空度の測定の際に真空遮断器１６の両電極に接続され、測定装置１９から所定の高電圧が印加される。測定装置１９は、測定ケーブル１８に所定の高電圧を印加した状態でケーブル構造体１１に所定の直流電圧を印加する。これにより、真空遮断器１６の周囲に磁界を発生させ真空遮断器１６の電極間をマグネトロン状態にする。そして、測定装置１９は、測定ケーブル１８に流れる電流を測定して真空遮断器１６の真空度を測定する。真空度が高い場合には、真空遮断器１６の極間を飛び交う電子の量は少ないので、測定ケーブル１８に流れる電流は小さく、逆に、真空度が高い場合には測定ケーブル１８に流れる電流は大きくなる。

本発明の第２実施形態の実施例１によれば、ケーブル構造体１１を真空遮断器１６の周囲の狭隘部Δｄに巻回できるので、真空遮断器１６の周囲に磁界を発生させて、真空遮断器１６の極間を飛び交う電子の量から真空度を測定する真空度測定装置に適用できる。

図６は本発明の第２実施形態の実施例２に係る真空遮断器の真空度測定システムの構成図である。この本発明の第２実施形態の実施例２は、図５に示した第２実施形態の実施例１に対し、測定装置１９とケーブル構造体１１との間に接続ケーブル２０を設け、ケーブル構造体１１の薄型コネクタ１３は雌型端子とし、ケーブル構造体１１の薄型コネクタ１３と接続する側の接続ケーブル２０のコネクタ２１は雄型端子としたものである。

図７はケーブル構造体１１に接続される接続ケーブル２０の説明図であり、図７（ａ）はケーブル構造体１１と接続ケーブル２０との接続の説明図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図である。

図７（ａ）に示すように、接続ケーブル２０の一方端はコネクタ２１によりケーブル構造体１１の薄型コネクタ１３に接続され、接続ケーブル２０の他方端はコネクタ２２により測定装置１９の図示省略のコネクタに接続される。ケーブル構造体１１の薄型コネクタ１３は雌型端子で形成していることから、接続ケーブル２０の一方端、すなわち、ケーブル構造体１１の薄型コネクタ１３と接続する側のコネクタ２１は雄型端子に形成される。ケーブル構造体１１の薄型コネクタ１３が雌型端子であることから、ケーブル構造体１１を真空遮断器１６の周囲の狭隘部に巻回する際に、薄型コネクタ１３の先端部が狭隘部に引っ掛かることを防止できる。測定装置１９に接続される接続ケーブル２０の他方端のコネクタ２２は、測定装置１９のコネクタに応じて雌型端子または雄型端子とする。

図７（ｂ）に示すように、接続ケーブル２０は複数の導線２３を絶縁体２４で被覆した多芯ケーブルであり、防護材２５で覆われている。接続ケーブル２０は、絶縁体２４の内部の複数の導線２３が固定されているので、外部からの圧力で絶縁体２４の内部の複数の導線２３を絶縁体内２４で配置位置を可変にできるものではない。従って、真空遮断器の周囲の狭隘部を通すことができない。そこで、真空遮断器１６の周囲の狭隘部に巻回したケーブル構造体１１を接続ケーブル２０に接続して、接続ケーブル２０を介して測定装置１９に接続する。

本発明の第２実施形態の実施例２によれば、第２実施形態の実施例１の効果に加え、ケーブル構造体１１の薄型コネクタ１３が雌型端子であることから、ケーブル構造体１１を真空遮断器１６の周囲の狭隘部に巻回する際に薄型コネクタ１３の先端部が狭隘部に引っ掛かることを防止でき、真空遮断器１６の周囲の狭隘部に円滑に巻回できる。また、測定装置１９には直接的にケーブル構造体１１の薄側コネクタ１３を接続する必要がなくなり、測定装置１９のコネクタをケーブル構造体１１の薄側コネクタ１３に対応して変更を加える必要がなくなる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１１…ケーブル構造体、１２…単線ケーブル、１３…薄型コネクタ、１４…防護材、１５…機器、１６…真空遮断器、１７…絶縁体、１８…測定ケーブル、１９…測定装置、２０…接続ケーブル、２１、２２…コネクタ、２３…導線、２４…絶縁体、２５…防護材

Claims (3)

1. 固体絶縁開閉器の真空遮断器の周囲に巻回され前記真空遮断器の真空度を測定するための磁界を発生させるための複数の単線ケーブルと、
   前記複数の単線ケーブルの両端部に接続され前記真空遮断器の周囲に前記複数の単線ケーブルを巻回する際に前記真空遮断器の周囲の狭隘部を通すことができる幅であり前記真空遮断器の真空度の測定可能な磁界を発生させるに必要な電流を流せる耐量の薄型コネクタと、
   前記薄型コネクタ間の前記複数の単線ケーブルを包囲し外部からの圧力で内部の前記複数の単線ケーブルの配置位置を可変にできるように収納した防護材と、
   を備えたことを特徴とするケーブル構造体。
2. 固体絶縁開閉器の真空遮断器の周囲に巻回される請求項１に記載のケーブル構造体と、
   前記真空遮断器の真空度の測定の際に前記真空遮断器の両電極に接続され所定の高電圧が印加される測定ケーブルと、
   前記測定ケーブル及び前記ケーブル構造体を接続し前記測定ケーブルに所定の高電圧を印加した状態で前記ケーブル構造体に所定の直流電圧を印加し前記真空遮断器の周囲に磁界を発生させ電極間をマグネトロン状態にして前記測定ケーブルに流れる電流を測定して前記真空遮断器の真空度を測定する測定装置と、
   を備えたことを特徴とする真空遮断器の真空度測定システム。
3. 前記測定装置と前記ケーブル構造体との間に接続ケーブルを設け、前記ケーブル構造体の薄型コネクタは雌型端子とし、前記接続ケーブルの前記ケーブル構造体の薄型コネクタと接続する側のコネクタは雄型端子としたことを特徴とする請求項２記載の真空遮断器の真空度測定システム。

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