JP5721863B2 - 真空度劣化検出装置付き真空開閉器及び真空開閉器の真空度劣化検出方法 - Google Patents
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Description
【0001】
この発明は、真空度劣化検出装置付き真空開閉器及び真空開閉器の真空度劣化検出方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、真空開閉器や真空遮断器などの真空バルブの真空度測定は、主回路から真空バルブを切り離した後、真空度チェッカなどの計測器を用いて行っていた。しかし、真空バルブを主回路から切り離すことができない真空遮断器の場合は、上述のような方法で真空度を測定することができない。この問題を解決するため、例えば真空容器と端板とを気密に接合する封着金具を有する真空バルブにおいて、封着金具の折り曲げ部にストレインゲージを取り付け、封着金具の折り曲げ部にかかる引っ張り応力または圧縮応力をストレインゲージの抵抗変化として検出して真空不良を検知するものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
また、縦方向に配置された真空バルブの固定軸を上部端子に固定し、可動軸は可撓導体を介して下部端子に接続しているものにおいて、可動軸に連結された絶縁ロッドの端部が開極位置で圧力変換器に当接する圧力を圧電素子等で測定し、真空容器内の真空度が劣化したときに圧電素子に通常の場合よりも1相で数kg〜数十kgの圧力が発生する(増加する)ことを検知して、一定値以上になると警報を発する保護装置を備えているものがある(例えば、特許文献2参照)。さらに、真空バルブの真空容器の上部に開口部を設け、開口部を真空容器の内側からベローズで封鎖し、このベローズ内に検知棒を取り付ける。そして真空状態に応じて伸縮するベローズの動きを検知棒の傾斜状態及び開口部からの突出状態を目視で確認することにより、真空容器の真空度の劣化を検知するものがある(例えば、特許文献3参照)。
【特許文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開昭62−44920号公報
【特許文献2】特開昭58−42123号公報
【特許文献3】特開2008−258111号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の真空度劣化検出装置は以上のように構成され、封着金具の折り曲げ部にストレインゲージを取り付けるものにおいては、封着金具の折り曲げ部にストレインゲージを取り付けるなど手を加えなければならず、また封着金具が充電部となるためストレインゲージの絶縁を行わなければならない。また、絶縁ロッドの端部が開極位置で圧力変換器に当接する圧力を圧電素子等で測定するものにおいては、真空バルブを開極してから真空度を検知しなければならず、閉極時における真空度を監視できない。そして、真空バルブの真空容器の上部に開口部を設け、ベローズで封鎖し、このベローズ内に検知棒を取り付けるものにおいては、同様に開口部やベローズを設けるなど手を加えなければならず、またベローズを設けることが真空バルブの遮断特性や絶縁性能に影響を及ぼす可能性があるという問題があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、真空バルブを有する真空開閉器において真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる真空開閉器の真空度劣化検出装置を得ること及び真空開閉器の真空度劣化検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定し、
前記信号処理装置による前記真空度の劣化の判定は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われるものである。
【0007】
また、この発明に係る真空開閉器の真空度劣化検出方法は、
真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を荷重センサにより出力信号に変換する出力信号変換工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有し、
前記劣化判定工程は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われるものである。
【発明の効果】
【0008】
この発明に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、
真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定し、
前記信号処理装置による前記真空度の劣化の判定は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われるものなので、
真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる。
【0009】
また、この発明に係る真空開閉器の真空度劣化検出方法は、
真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を荷重センサにより出力信号に変換する出力信号変換工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有し、
前記劣化判定工程は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われるものなので、
真空バルブに手を加えることなく、また開閉状態に左右されず真空バルブの真空度の劣化を判定することができる。また、必要な時に任意に荷重センサを真空容器に連結して真空度の劣化を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器及び、荷重センサの構成を示す図である。
【図2】 図1に示された信号処理部の詳細構成を示すブロック図である。
【図3】 図1に示された信号処理部の処理手順を示すフロー図である。
【図4】 図1に示された荷重センサの閉極時の出力例を示す特性図である。
【図5】 図1に示された荷重センサの開極時の出力例を示す特性図である。
【図6】 図1に示された真空度劣化検出装置を3相分の真空開閉器に適用した場合を示す構成図である。
【図7】 この発明の実施の形態2に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す図である。
【図8】 この発明の実施の形態3に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す図である。
【図9】 図8の真空開閉器の真空度劣化検出方法を説明するための説明図である。
【図10】 実施の形態3に適用される別の真空開閉器の要部の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
実施の形態1.
図1〜図6は、この発明の実施の形態1を示すものであり、図1は、真空度劣化検出装置付き真空開閉器の構成を示すものであり図1(a)は、真空開閉器の断面及び真空度劣化検出装置の構成を示す図、図1(b)は荷重センサの構成を示す外形図である。図2は、図1に示された信号処理部の詳細構成を示すブロック図である。図3は図1に示された信号処理部の処理手順を示すフロー図、図4は図1に示された荷重センサの閉極時の出力例を示す特性図、図5は図1に示された荷重センサの開極時の出力例を示す特性図である。図6は図1に示された真空度劣化検出装置を3相分の真空開閉器に適用した場合を示す構成図である。
【0012】
図1に示す真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、密閉型真空開閉器100と真空度劣化検出装置40にて構成されている。密閉型真空開閉器100は、密閉容器1、真空バルブ2、シールド3、絶縁ロッド5、主回路導体6、ブッシング7を備えている。密閉容器1は、主管1a、枝管1b、フランジ1c、蓋板1f、蓋板1g、タンクベローズ1hを有する。密閉容器1は、円筒状の主管1aから図1における上方へ二つの枝管1bが角状に分岐されるとともに、左右の端部に蓋板1f及び蓋板1gが図示しない封止部材を介してフランジ1cに気密に取り付けられ、ガス密の密閉容器を構成している。密閉容器1内には例えば乾燥空気(ドライエア)や六フッ化硫黄(SF6)ガスなどの絶縁性ガスが充填される。真空バルブ2は、円筒状の真空容器2a、固定接触子2b、可動接触子2cを有する。固定接触子2bは、固定接触子導体とこの固定接触子導体の端部に設けられた固定接点とを有する。可動接触子2cは可動接触子導体とこの可動接触子導体の端部に設けられた可動接点とを有する。可動接触子2cと固定接触子2bとは、真空容器2aに収容され、対向方向である水平方向に対向配置されている。可動接触子2cと真空容器2aとの間には左右方向に伸縮自在なベローズ(図示せず)が設けられ、気密状態を維持しつつ可動接触子2cが左右方向に自由に移動可能とされており、これにより気密な真空容器2aが形成されている。
【0013】
連結装置20は、絶縁材料で形成された絶縁部材21、連結金具22を有する。絶縁部材21は左方の端部が真空容器2aに固定され、右方の端部に連結金具22が固着されている。また、主管1aの右方の端部の内周部に支持部材32と、これに支持された係合軸31が設けられている。真空度劣化検出装置40は、荷重センサ41と信号処理部42とを有する。荷重センサ41は、荷重センサ本体41a及び荷重センサ本体41aの左右の端部に設けられたロッドエンド41b、ロッドエンド41cを有する。なお、荷重センサ41はストレインゲージ式の圧縮及び引張両用型のものである。
【0014】
真空バルブ2は、密閉容器1の主管1a内に収容され、真空容器2aは、絶縁部材21、連結金具22を介して荷重センサ41のロッドエンド41b(図1(b))に図示しない軸を介して連結されている。また、ロッドエンド41cは、係合軸31、及び主管1aの内周部に設けられた支持部材32を介して主管1aに支持されている。これにより、真空バルブ2の真空容器2a及び固定接触子2bは、絶縁部材21、連結金具22、荷重センサ41、係合軸31、支持部材32を介して主管1aに固定され、真空容器2aに作用する軸方向の力が円滑に荷重センサ41に伝達される状態にされている。なお、真空容器2aの軸方向と直交する方向すなわち主管1aの径方向の力は、主管1aの内面と絶縁部材21の側面とを接続して真空バルブ2を支持する図示しない台座によって抑制されているものとする。
【0015】
可動接触子2cは絶縁ロッド5を介して密閉容器1の外部に設けられた図示しない操作機構に連結され、図1(a)の左右方向に往復駆動され、固定接触子2bと接離する。なお、絶縁ロッド5はタンクベローズ1hにより蓋板1gとの間が気密にされるとともに、左右方向に自由に移動可能にされている。真空バルブ2は以上のようにして主管1aに支持され、固定接触子2bと可動接触子2cとの対向方向すなわち真空容器2aの軸方向に加わる力は、荷重センサ41に伝達され、荷重センサ本体41aにて出力信号として検出される。
【0016】
また、密閉容器1に収容された真空バルブ2の固定接触子2b及び可動接触子2cは、それぞれ左右の主回路導体6を介してブッシング7に接続されている。左方の主回路導体6と真空バルブ2の可動接触子2c側端子(図示せず)とは、荷重センサ41による真空容器2aに働く左右方向の力の測定の妨げにならないように充分な可撓性を有する可撓導体にて接続されている。真空バルブ2の図示しない固定接触子2b側端子及び可動接触子2c側端子は、電解緩和用のシールド3により覆われている。真空度劣化検出装置40の荷重センサ41は、絶縁部材21に固定された連結金具22に連結され、絶縁部材21に作用する力(荷重)を出力信号に変換し、荷重センサ41の出力信号は信号ケーブルを介して密閉容器1の外部に設置された信号処理部42へ送信される。
【0017】
次に、信号処理部42の詳細構成を図2により説明する。図2において、信号処理部42はデータ変換回路42a、記憶回路42b、演算回路42c、判定回路42d、報知回路42eを有する。次に、図3により、信号処理部42の動作を説明する。なお、まず概略動作を説明し、さらに後で詳細な動作を説明する。データ変換回路42aは、荷重センサ41に印加される圧縮あるいは引張荷重に応じて荷重センサ本体41aから出力される出力信号をディジタル値に変換する(ステップS1)。記憶回路42bは、データ変換回路42aから取得した荷重のデータであるディジタル値を記憶する(ステップS2)。
【0018】
演算回路42cは、記憶回路42bからディジタル値を取得して(ステップS3)、連結装置20(真空容器2a)にかかる荷重の時間変化量σ(m)を計算する(ステップS4)。演算回路42cは、さらに荷重の時間変化量σ(m)の最大値σmaxを算出する(ステップS5)。判定回路42dは、時間変化量σ(m)の最大値σmaxが所定値Cを超えたか否か判定(ステップS6)し、所定値Cを超えた場合に当該値σmax及びそのときの時刻mmaxを取得し(ステップS7)、真空容器2aの気密不良により真空容器2a内に密閉容器1内の絶縁性ガスが侵入し、真空度劣化が生じたと判定して真空度劣化検出時刻mmaxと真空度劣化の程度(荷重の時間変化量σ(m)の最大値σmax)を報知する(ステップS8)。
【0019】
信号処理部42の動作について、さらに詳細に説明する。上記絶縁性ガスは乾燥空気、真空バルブ2は閉極状態である場合について説明するが、絶縁性ガスがSF6ガスである場合においても同様である。真空バルブ2が閉極状態でかつ真空容器2aの真空度が健全であるとき、連結装置20(真空容器2a)において左右方向(可動接触子2cの移動方向)にかかる荷重FRを次の式で表す。
FR=FS−FB−FC (1)
但し、FS(>0)は可動接触子2cの固定接触子2bに対する接圧ばね荷重、FB(>0)はタンクベローズ1h及び、真空容器2aと可動接触子2cの間に取り付けた図示しないベローズの復元力の和である。また、FC(>0)は、真空容器2a内外の圧力差によって発生する、固定接触子2bと可動接触子2cが互いに引き合う力(自閉力)である。
なお、閉極方向(図1(a)の右方向)に働く力を正とする。
ここで、何らかの要因によって真空容器2aに亀裂等が生じて真空容器2a内部が密閉容器1内の絶縁性ガスに置換され、真空容器2aの内外での圧力差が無くなると、上述の自閉力FCが消失し、連結装置20における可動接触子2cの移動方向にかかる荷重FRは、
FR=FS−FB (2)
となり、自閉力FCが消失した分だけ増加する。
【0020】
図4は、閉極時における連結装置20を介して荷重センサ41に加わる荷重FRの出力例を示す特性図である。真空容器2aの真空度が健全である場合、連結装置20にかかる荷重FRは(1)式に示したように接圧ばね荷重FSからタンクベローズ1h等の復元力FBを差し引いた値である。図4中の時刻TL1において真空容器2aに大きな亀裂が発生すると、密閉容器1内と真空容器2aの圧力差により真空容器2a内部に向かって絶縁性ガスが急激に流入する。真空容器2a内に密閉容器1内の絶縁性ガスが流入することによって真空容器2a内外の圧力差がなくなり、自閉力FCが消失する。
荷重FRは、接圧ばね荷重FSからタンクベローズ1h等の復元力FBを差し引いた値となる。従って、閉極時に真空容器2a内が絶縁性ガスに置換されると、連結装置20にかかる荷重FRは、図4のように増加する。
【0021】
次に、真空バルブ2が開極状態である場合について説明する。可動接触子2cが開極状態でかつ真空容器2a内部の真空度が健全であるとき、固定端で可動接触子2cの移動方向にかかる荷重FR’は、
FR’=−FB’−FC’ (3)
となる。
FB’は、タンクベローズ1h等の復元力の和であり、FC’は、真空容器2aの内外での圧力差により発生する、固定接触子2bと可動接触子2cが互いに引き合う力(自閉力)である。
ここで、真空容器2aに亀裂が生じて真空容器2a内部が絶縁性ガスに置換されると真空容器2aの内外での圧力差がなくなり、自閉力FC’が消失する。したがって連結装置20に対して可動接触子2cの移動方向にかかる荷重FR’は、−FB’のみになる。
図5は、開極時における荷重センサ41の出力例を示す特性図である。真空容器2aの真空度が健全である場合、連結装置20にかかる荷重FR’は、マイナス方向(図1(a)における左方向)の力である。図5中の時刻TL2で真空容器2aに大きな亀裂が発生すると、自閉力FC’が0になり、タンクベローズ1h等の復元力−FB’のみが働く。
従って、開極時に真空容器2a内が絶縁性ガスに置換されると、連結装置20にかかる荷重FR’は、図5のように減少する。
【0022】
図3のフロー図に示すように、信号処理部42においてデータ変換回路42aは、荷重センサ41の出力信号からサンプリング間隔Δtで連結装置20にかかる荷重データのアナログ値を取得し、分解能ΔVで離散値に変換する(ステップS1)。なお、離散化された荷重をh(m)(m=n・Δt、n=0,1,2,…)と表す。記憶回路42bは、データ変換回路42aで離散化されたデータh(m)を図示されていないメモリ等の記憶媒体に記憶する(ステップS2)。
演算回路42cは、まず記憶回路42bからデータh(m)を取得する(ステップS3)。なお、必要であれば真空容器2a周囲の荷重変化を強調するため、h(m)に前処理を施す。前処理は、雑音の抑制、除去、特定の信号成分の強調、関心領域の切り出しなどの目的で行なわれる一般的な処理方法から適宜選択して用いるが、詳細説明は省略する。
【0023】
次に、演算回路42cは、計測開始時点の値h(0)に対するデータh(m)の時間変化量σ(m)を計算し(ステップS4)、時間変化量σ(m)の絶対値の最大値σmax、及び最大値σmaxに対応する時刻(mmax)を次式のように算出する(ステップS5)。
σ(m)=|h(m)−h(0)| 、
但し、| |は絶対値を表す。
σmax=argmax(σ(m))
mmax=argmax(σmax)
なお、時間変化量σ(m)の計算は、真空バルブ2の閉路時、閉路状態時、開路時、開状態時に区分して行われる。
また、上記ステップS5,S6においてはh(m)とh(0)との差を求めたが、両者の比h(m)/h(0)に基づいて判定することもできる。
【0024】
判定回路42dは、演算回路42cから得た最大値σmaxが、予め定めた閾値Cを超えたか否かを判定し(ステップS6)、超えている場合(YES)、真空容器2aの真空度が劣化して真空容器2a内に絶縁性ガスが侵入したと判定し、最大値σmax及びそのときの時刻mmaxを取得し(ステップS7)、図示されていない表示回路や報知回路などによって劣化検出時刻mmaxと、真空度の劣化の程度(最大値σmax)を監視員に報知する(ステップS8)。
【0025】
なお、上述の閾値Cは密閉容器1、真空バルブ2、固定接触子2b、可動接触子2cの接点の特性などに応じて適切に設定される。例えば、閉路状態において、検出されたσmaxが健全時の90%以下になった場合に真空容器2a内が絶縁性ガスに置換されたと判断するというように設定する。
また、真空容器2aの真空度劣化がない場合、σmaxは量子化誤差などの外乱によって決まる分布に従う。これを利用して、真空度が正常であるときのσmaxが従う分布の偏差を閾値Cとして使用することもできる。
【0026】
次に、変形例を説明する。図6は、図1に示された真空度劣化検出装置40を三相交流線路の各相に設けられた密閉型真空開閉器100に適用したときの構成を示す構成図である。この場合、荷重センサ41は各相の密閉型真空開閉器100の密閉容器に設置され、信号処理部42は、各相の荷重センサ41の出力信号を例えば順次切り替えて処理することにより、真空バルブに異常があった相の真空開閉器を検知し、監視員に報知するように構成されている。
【0027】
以上のように、真空度劣化検出装置40は、連結装置20に作用する荷重を検知する荷重センサ41の出力信号を演算処理した結果に基づいて真空容器2aの真空度の劣化を判定するようにしたので、構成が簡単であり放電の発生しない程度の圧力状態で、真空容器2a内に絶縁性ガスが侵入した場合においても、真空容器2aの真空度が劣化したことを容易に検出できる。また、固定接触子2b側である連結装置20にかかる荷重から真空度劣化を検出するので、真空バルブ2の開閉状態に左右されることなくかつ真空容器2aに直接手を加えることなく真空度劣化を検出できる。
さらに、荷重センサ41は、固定接触子2b側にある連結装置20の絶縁部材21に連結され、真空容器2aに絶縁部材21を介して接触しているので、真空バルブ2の遮断性能を低下させることがないし、真空容器2aの電圧が印加されることもない。
また、真空度劣化を早期に検知できるので、真空バルブ2の交換など、速やかに対応できる。このため、真空開閉器の安全性や信頼性が向上し、結果的に真空開閉器の寿命を延ばすことも可能となる。
【0028】
実施の形態2.
図7は、この発明の実施の形態2に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す図である。
図7に示す真空度劣化検出装置付き真空開閉器は、密閉型真空開閉器200と真空度劣化検出装置40にて構成されている。密閉型真空開閉器200は、密閉容器51、連結装置60、連結軸64、支持部材65を有する。密閉容器51は、蓋板51a、筒部51b、蓋51cを有する。蓋板51aは、平板状円形の形状を有し、フランジ1cに気密に取り付けられている。蓋板51aに、筒部51bが設けられており、この筒部51bが蓋51cにて気密に閉鎖され、蓋板51a、筒部51b、蓋51cにて気密の収容部を形成し、乾燥空気が封入されている。防塵のためである。連結装置60(荷重伝達装置)は、棒状部材62、連結金具63を有する。絶縁部材21には棒状部材62が固着され、棒状部材62が蓋板51aの中心部を貫通して筒部51b内に突出し、その端部に連結金具63が固着されている。なお、棒状部材62と蓋板51aとの間の気密を確保するために図示しないがベローズが設けられ、棒状部材62が蓋板51aとの間で気密状態を維持したまま図7の左右方向に自由に移動可能にされている。
【0029】
そして、連結金具63に荷重センサ41のロッドエンド41b(図1(b)参照)が結合軸を介して係合され、実施の形態1と同様に真空容器2aから連結装置60に作用する力は棒状部材62、連結金具63、荷重センサ41、連結軸64、支持部材65を介して蓋板51aが受ける。その他の構成については、図1に示した実施の形態1と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。動作についても、実施の形態1に示した真空開閉器の真空度劣化検出装置と同様であるので説明を省略する。
【0030】
この実施の形態によれば、密閉容器1内の絶縁性ガスを抜くことなく蓋51cを外すだけで荷重センサ41の着脱や交換をできるので荷重センサ41に故障等が生じた場合や別のものに交換したいときなどに、取替が容易である。なお、蓋51cは、防塵のために設けたものであるが、設置環境が良好な場合は、設けなくてもよい。また、棒状部材62と蓋板51aとの間の気密状態を維持するためのベローズ(図示せず)は、可動接触子2cの動作方向への移動を妨げないようなものであればベローズの代わりに使用してよい。
【0031】
実施の形態3.
図8は、本発明の実施の形態3に係る真空度劣化検出装置付き真空開閉器の要部の構成を示す構成図、図9は、真空開閉器の真空度劣化検知方法を説明するための説明図である。図10は、別の真空開閉器の要部の構成を示す構成図である。図8において、密閉型真空開閉器300は、密閉容器71を有する。密閉容器71は、蓋板71a、凹設部71b、蓋71cを有する。蓋板71aは、平板状円形の形状を有し、フランジ1cに図示しない封止部材を介して気密に取り付けられている。蓋板71aは、図8(b)に示すように円形の凹設部71bを有し、この凹設部71bが蓋71cにて気密に閉鎖されている。この蓋71cにて閉鎖された凹設部71bには、乾燥空気が封入されている。防塵のためである。絶縁部材21には棒状部材62が固着されるとともに、棒状部材62が蓋板71aの中心部を貫通して凹設部71b内に突出している。なお、棒状部材62と蓋板71aとの間には図示しないがベローズが設けられ、棒状部材62が気密を維持した状態で図8(a)の左右方向に自由に移動可能にされている。
【0032】
棒状部材62の端部に連結金具63が固着されるとともに、図8(b)に示すように連結金具63の上下方向に連結金具63を挟んで固定板67が固着されている。固定板67は、固定ボルト68により蓋板71aに固定されている。これにより、真空容器2aに作用する力は、絶縁部材21、棒状部材62、連結金具63、固定板67、固定ボルト68を介して蓋板71aが受ける。放電検出装置80は、放電検出用のアンテナ81と放電検出器82を有し、アンテナ81は密閉容器1内に設置され、外部に設けられた放電検出器82に検出信号を送信する。その他の構成については、図7に示した実施の形態2と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【0033】
上記のように構成された密閉型真空開閉器300において、真空バルブ2は閉極状態で、真空容器2aが健全である時に絶縁部材21に加わる荷重は既知とする。真空容器2aになんらかの要因で極めて微少な亀裂などが発生し、真空容器2aの真空度がある値まで劣化が進行すると真空容器2a内で放電が発生する。このとき、放電検出器82が密閉容器1内に設置した放電検出用のアンテナ81にて放電を検知し、真空度が劣化したことを監視者に報知する。真空度劣化の報知を受けた監視者は蓋板71aに設けられた蓋71cを外し、図9に示すように凹設部71b内に突出した連結金具63に荷重センサ41のロッドエンド41b(図1(b)参照)を図7における荷重センサ41と同様に係合させる。
【0034】
また、荷重センサ41のロッドエンド41c(図1(b)参照)を、蓋板71aに設けられた図示しない固定支持部材に係合させる。これにより、荷重センサ41は図7における荷重センサ41と同様にして蓋板71aに固定されることになる。しかる後、固定ボルト68を緩めることにより連結装置60に加わる荷重が全て荷重センサ41に加わり、当該荷重を測定できるようにしてある。なお、安全のため、真空開閉器が閉極状態の場合や、点検時は操作機構に専用治具を取り付けて誤って開極しないようにする。
【0035】
次に、信号処理部42の動作を説明する。監視者(作業者)が、真空容器2aの真空度劣化の報知を受けて荷重センサ41にて連結装置60に加わる真空容器2aの軸方向の力を測定するとき、データ変換回路42aは実施の形態1と同様に荷重センサ41の出力信号からサンプリング間隔Δtで連結装置60にかかる荷重を取得し、分解能ΔVで離散値に変換する。離散化された荷重をh(m)(m=n・Δt、n=0,1,2,…)と表す。記憶回路42bは、データ変換回路42aで離散化されたデータh(m)を図示しないメモリ等の記憶媒体に記憶する。演算回路42cは、まず記憶回路42bからデータh(m)及び予め記憶された真空容器2aが健全である時の連結装置60に加わる荷重を取得する。なお、要すれば次のステップに進む前に、真空容器2a周囲の荷重変化を強調するために、h(m)に前処理を施す。前処理は、雑音の抑制、除去、特定の信号成分の強調、関心領域の切り出しなどの目的で行なわれる一般的な処理方法から適宜選択して用いることができる。
【0036】
次に、演算回路42cは、真空容器2aが健全である時に連結装置60にかかる荷重H0に対するデータh(m)の時間変化率q(m)を計算し、q(m)の最大値qmax、及びqmaxをとる時刻(mmax)を次式のように算出する。
q(m)=h(m)/H0 、
qmax=argmax(q(m))
mmax=argmax(qmax)
【0037】
判定回路42dは、演算回路42cから得た時間変化率の最大値qmaxが、予め定めた閾値Dを超えたか否かを判定し、超えている場合、真空容器2aの真空度が劣化して真空容器2a内に絶縁性ガスが侵入したと判定し、時間変化率の最大値qmax及び当該超えたときの時刻mmaxを取得し、図示されていない表示回路、報知回路などによって劣化検出時刻mmaxと、真空度の劣化の程度(最大値qmax)を監視員に報知する。なお、上記閾値Dは密閉容器1、真空バルブ2、接点の特性などに応じて適切に設定されている。例えば、真空バルブの閉路状態において、検出された最大値qmaxが健全時の90%以下になった場合に真空容器2a内が密閉容器1内に封入された絶縁性ガスに置換されたと判断するというようにする。
【0038】
以上のようにこの実施の形態によれば、予め記憶回路42bに保存された健全時に連結装置60にかかる荷重H0に対する測定時に一時的に荷重センサ41を取り付けて測定した荷重h(m)の変化率を算出するとともに、所定の閾値Dを超えたときに真空度が劣化したと判定するようにしたので、真空度劣化を精度よく容易に検出できる。なお、σ(m)=|H0−h(m)|を求めて、実施の形態1と同様にして真空度の劣化を判定することもできる。
【0039】
なお、図8では蓋板71aに凹設部71bを設けて棒状部材62が蓋板71aを貫通して凹設部71b内に突出させるものを示したが、図10のように密閉型真空開閉器400の密閉容器91を、平板状の蓋板91aを有するものとし、この蓋板91aに円筒状の筒部91bを設けるとともに蓋91cにて気密に封止する。この場合、絶縁部材21に固着された棒状部材62が蓋板91aを気密に貫通し筒部91b内に突出している。なお、蓋91cにて封止された筒部91bには気密状態にて大気が封入されている。
この場合においても、放電検出器82がアンテナ81により密閉容器1内の放電を検出すると、監視者が図9に示したのと同様の要領で荷重センサ41を取り付け、連結装置60に加わる真空容器2aの軸方向に加わる荷重を測定する。
【0040】
なお、図6に示した密閉型真空開閉器100におのおの荷重センサ41を配置したのと同様に、三相交流線路の各相ごとに設けられた図8の密閉型真空開閉器300や図10の密閉型真空開閉器400等におのおの荷重センサ41を配置して、真空度の劣化を判定することもできる。
【0041】
さらに、図7に示した実施の形態2において、密閉型真空開閉器200の主管1a内に予めアンテナ81を設置しておき、荷重センサ41は取り付けないでおいて、放電検出装置80が真空バルブ2の放電を検出したとき、蓋51cを外し、荷重センサ41を連結金具63に連結して図7に示す状態にして、真空容器2aの真空度の劣化を検出するようにしてもよい。
以上のように、この実施の形態によれば、荷重センサ41を常時密閉容器71や密閉容器91に取り付けておく必要がなく、必要なときに荷重センサ41を取り付けて真空容器2aに加わる可動接触子2cと固定接触子2bとの対向方向の力を測定することができるので、荷重センサ41の経年変化による精度の低下を招くおそれをなくすことができる。また、荷重センサ41は、必要の都度真空開閉器に取り付ければよく多数の真空開閉器に共用できるので、安価にできる。
【0042】
上記実施の形態では、一台(一相分)の真空開閉器に荷重センサを一台設けたものを示したが、複数台例えば三台の荷重センサを三角形に配置して連結装置60の力を受けるようにして偏荷重による真空容器2aの径方向に働く力を軽減すれば,精度を向上させることができる。また、荷重センサとしてストレインゲージ式のものを示したが、所定の精度で荷重(力)を測定できるものであれば圧電素子式その他のものであってもよい。
さらに、上記実施の形態1では密閉容器1の内部に1つの真空バルブ2を収容したものについて説明したが、これに限定されるものではなく、複数の真空バルブを収容したものであってもよい。なお、真空バルブを有する真空開閉器は、真空遮断器、真空電磁接触器、真空断路器などを含むものであり、断路器や接地開閉器などを含む開閉装置の中に存在する真空開閉器においても適用できる。さらに、真空バルブを収容する密閉容器を有さず大気中に露出されたものや固体絶縁物で全体が被覆された真空開閉器等であっても同様の効果を奏する。
【0043】
本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変改、省略することが可能である。
Claims (11)
- 真空バルブと、前記真空バルブを開閉する操作機構と、前記真空バルブの真空度の劣化を判定する真空度劣化検出装置を有する真空度劣化検出装置付き真空開閉器において、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出装置は、荷重センサと信号処理装置とを有し、
前記荷重センサは、前記真空容器に連結され前記真空容器に作用する前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものであり、前記信号処理装置は前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定し、
前記信号処理装置による前記真空度の劣化の判定は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われる真空度劣化検出装置付き真空開閉器。 - 前記対向方向は、水平方向である請求項1に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。
- 前記真空開閉器は、密閉容器を有するものであり、
前記密閉容器は、絶縁性ガスが封入されたものであり、
前記真空バルブは、前記密閉容器に収容されたものである
請求項1または請求項2に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。 - 前記真空開閉器は、荷重伝達装置を有するものであり、
前記荷重センサは、前記密閉容器の外に配置されたものであり、
前記荷重伝達装置は、前記対向方向の力を前記密閉容器の封止を維持した状態で前記荷重センサに伝達するものである
請求項3に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。 - 前記真空開閉器は、前記真空バルブと前記荷重センサを絶縁する絶縁部材を有するものであって
前記荷重センサは、前記真空容器から前記絶縁部材を介して前記対向方向の力を受けて出力信号に変換するものである
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。 - 前記信号処理装置は、前記出力信号の時間変化量を算出して前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。 - 前記信号処理装置は、前記出力信号の値が予め定められた範囲にあるか否かに基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定するものである
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。 - 前記荷重センサは、圧縮及び引張両用型のものであってかつひずみゲージまたは圧電素子を用いて前記対向方向の力を前記出力信号に変換するものである
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の真空度劣化検出装置付き真空開閉器。 - 真空バルブと操作機構とを備えた真空開閉器の真空度劣化検出方法であって、
前記真空バルブは、真空容器と固定接触子と可動接触子と封止部材とを有し、
前記固定接触子と前記可動接触子とが対向方向に接離可能に前記真空容器に収容されるとともに前記固定接触子が前記真空容器に固定され、前記可動接触子が前記封止部材により前記真空容器内の気密状態を維持しつつ前記対向方向に移動可能にされたものであり、
前記可動接触子は前記操作機構により前記対向方向に往復駆動されるものであり、
前記真空度劣化検出方法は、
前記真空容器に作用する前記対向方向の力を荷重センサにより出力信号に変換する出力信号変換工程と、
前記出力信号に基づいて前記真空容器内の真空度の劣化を判定する劣化判定工程とを有し、
前記劣化判定工程は、前記真空容器内外の圧力差によって生じる前記固定接触子と前記可動接触子との間に作用する自閉力の消失の判定によって行われる真空開閉器の真空度劣化検出方法。 - 前記真空開閉器は、密閉容器と放電検出装置とを有するものであり、
前記密閉容器は、絶縁性ガスが封入されたものであり、
前記真空バルブは、前記密閉容器に収容されたものであり、
前記荷重センサは、前記密閉容器の外に配置されたものであり、
前記放電検出装置は、前記密閉容器内に配置され前記真空バルブの放電を検知するものであり、
前記出力信号変換工程は、前記放電検出装置が前記放電を検知したとき前記真空容器に作用する前記対向方向の力を出力信号に変換するものである
請求項9に記載の真空開閉器の真空度劣化検出方法。 - 前記対向方向は、水平方向である請求項9または請求項10に記載の真空開閉器の真空度劣化検出方法。
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