專利名稱：真空開關裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種真空開關裝置，特別是涉及具備診斷通常運轉時的真空壓力致密性功能的真空開關裝置。
背景技術：
真空開關裝置的耐電性能以及切斷性能依賴于真空容器內部的壓力(真空壓力)。圖9為表示真空中的放電特性的所謂帕邢曲線，表示壓力與距離的積與放電電壓的相關。如該圖所示，當真空壓力上升至某一值以上時，絕緣性能急劇下降。真空開關裝置中，除了破損故障，還有可能因為氣體介質的長期滲漏而產生真空壓力的惡化，因此需要定期檢修。
一般的，檢測真空壓力致密性的方式為將真空開關裝置從配電盤取出后，向電極間施加預定的高電壓，根據(jù)有無電弧來判斷致密性。采用這種方式存在以下問題，檢修時必須要停電，還要另外需要高電壓電源。為了實現(xiàn)檢修作業(yè)的簡單化、經(jīng)常監(jiān)視的方便化等檢修簡單化要求，能夠在通常運轉中進行診斷的方法為人們所期待，且各種各樣的方案被提出。其中，特開平7-65676號公報中的方案為在真空管1的周圍配置檢測電極14，檢測真空壓力惡化時產生的放電脈沖。
但是，使用這種診斷方法時，因為用于診斷的放電脈沖為高頻信號，所以檢測電路復雜，并且因為需要具備區(qū)別來自周邊環(huán)境的電噪聲的判別功能，客觀上不得不提高成本。
所述現(xiàn)有技術中，因為利用高頻放電脈沖來診斷真空壓力，所以需要另外具備脈沖檢測電路、判別外來噪聲功能等復雜的信號處理功能及電路。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述課題，提供一種具備檢測通常運轉時的真空壓力致密性功能的真空開關裝置。
為解決上述課題，本發(fā)明的第一個方面在于提供一種具備真空壓力診斷裝置的真空開關裝置，其具備浮動電位的金屬容器、由固定于該金屬容器上的絕緣套管構成的真空容器以及位于該真空容器內且能夠接觸和斷開的至少一對電極對，其特征在于，與所述金屬容器相對地配置用于診斷真空壓力的測定端子，用環(huán)氧等絕緣物澆鑄所述金屬容器和所述測定端子，在該絕緣物的外周部設置接地層，該接地層與所述測定端子電絕緣，通過測定所述測定端子上產生的電壓來判斷真空壓力的致密性。
本發(fā)明的第二個方面在于提供一種具備真空壓力診斷裝置的真空開關裝置，其具備浮動電位的金屬容器、由固定于該金屬容器上的絕緣套管構成的真空容器以及位于該真空容器內且能夠接觸和斷開的至少一對電極對，其特征在于，用環(huán)氧等絕緣物澆鑄所述金屬容器，在該絕緣物外周部的一部分區(qū)域以外的部分設置接地層，與該一部分區(qū)域相對地配置用于診斷真空壓力的測定端子，通過測定所述測定端子上產生的電壓來判斷真空壓力的致密性。
根據(jù)本發(fā)明，由于絕緣物外周部的接地層而使金屬容器的對地容量增加，所以通常運轉時(通電時)的金屬容器的電位接近于接地電位。真空壓力發(fā)生惡化時，如果主電路與金屬容器間發(fā)生放電，則金屬容器的電位等同于系統(tǒng)電位。換言之，金屬容器上產生的系統(tǒng)頻率(50Hz或者60Hz)的電位上升使檢測真空壓力的惡化成為可能，因而能夠提供一種具備檢測電路、診斷電路被大幅度簡化的低成本真空壓力檢測裝置的真空開關裝置。


圖1為表示本發(fā)明的真空開關裝置的一種實施例的截面圖。
圖2為表示現(xiàn)有的真空開關裝置的截面圖。
圖3為說明真空壓力致密時的金屬容器電位的特性圖。
圖4為影響金屬容器的電位的各種靜電容量的說明圖。
圖5為在求出金屬容器的電位時使用的等價電路的說明圖。
圖6為現(xiàn)有技術中，真空壓力惡化時的金屬容器的電位變動的說明圖。
圖7為本發(fā)明的真空開關裝置中，真空壓力惡化時的金屬容器的電位變動的說明圖。
圖8為本發(fā)明的其他實施例的真空開關裝置的截面圖。
圖9為表示壓力與開始放電的電壓之間關系的特性圖。
圖10為本發(fā)明的第三實施例的真空開關裝置的截面圖。
圖11為本發(fā)明的其他實施例的真空開關裝置的截面圖。
圖12為表示本發(fā)明的診斷裝置的電路構成圖。
圖中，1-真空管，12-金屬容器，20-絕緣物，21-導電涂層，50-真空壓力診斷用的測定端子，51-壓力診斷裝置，500-判斷裝置。
具體實施例方式
圖1為表示本發(fā)明的真空開關裝置的一種實施例的側截面圖。
如該圖所示，真空管1由固定側絕緣套管和可動側絕緣套管構成。其中，固定側絕緣套管由陶瓷筒2、端子板3、固定導體4構成，可動側絕緣套管由浮動電位的金屬容器12、陶瓷筒6、端子板7、可動導體8、波紋管9構成。固定導體4以及可動導體8的端部上分別固定有固定電極11、可動電極10?？蓜与姌O10通過波紋管9來保持真空氣密狀態(tài)并可動，且能夠與固定電極11接觸和離開，從而起到作為開關裝置的作用。再有，各部件的接合通過高溫真空爐中的焊錫來實現(xiàn)。
金屬容器12的周圍被環(huán)氧等絕緣物20澆鑄。絕緣物20的外周部設有導電涂層21(雙點劃線部分)，將該涂層面接地E。同時，絕緣物20內澆鑄有用于診斷真空壓力的測定端子50，測定端子50與導電涂層21電絕緣。
測定端子50連接在壓力診斷裝置51上，該壓力診斷裝置51由電容器C0和測定電壓輸出Vout的電壓計52構成。測定端子50的一端與接地的電容器C0連接，電壓計52測定電容器C0的兩端產生的電壓，根據(jù)電壓值來判斷真空壓力的致密性。
下面，說明本發(fā)明的真空壓力診斷方法。
圖2為用于和本發(fā)明作為比較的現(xiàn)有技術，與本發(fā)明的主要的區(qū)別在于有無周圍固定在接地電位上的絕緣物20。下面說明通電時，也就是真空管1處于帶電狀態(tài)時的金屬容器12的實際電位。真空管1為了滿足對地絕緣性能，確保了與收納操作機構或者開關裝置的配電盤(兩者均未作圖示)的絕緣距離。此外，即使對于測定端子50，為了滿足與系統(tǒng)的絕緣性能，實際上也必須要與真空管1保持間隔。因此，一般來講，金屬容器12與主電路間的靜電容量Cm遠大于金屬容器12與大地間的靜電容量Cg。金屬容器12的實際的電位Ef相對于系統(tǒng)電位Ep由基于Cm和Cg、的公式Ef＝Ep×Cm/(Cm+Cg)Ep決定，所以Cm＞＞Cg，金屬容器12的實際的電位Ef基本等同于系統(tǒng)電位Ep。另一方面，，本發(fā)明的實施例(圖1)中，因為金屬容器12的周圍存在外周部具備接地層的絕緣物20，所以金屬容器12的對地容量Cg增加。因此，金屬容器12的實際的電位Ef從系統(tǒng)電位Ep向接地電位側移動(圖3)。
測定端子50的電位，即測定電壓Vm由所述靜電容量Cp、Cm、測定端子50的對地容量C1、金屬容器12與測定端子50間的靜電容量C2、以及壓力診斷裝置51內的電容容量C0決定。各個靜電容量的說明在圖4中有所記載，測定電壓Vm可由圖5的等價電路求得。靜電容量Cp、Cm、C1、C2均視構造、尺寸大小而定，當然，測定電壓Vm成為與金屬容器12的電位Ef成比例的值。
另外，為了確保安全，測定電壓Vm的值相對于系統(tǒng)電壓Ep必須足夠小。壓力診斷裝置51內的電容容量C0只需設定為比C2足夠大即可，比如，6.6kV系統(tǒng)中，其對地電壓5.4kVp相當于系統(tǒng)電位Ep，假設金屬容器12與測定端子50間的靜電容量C2為10pF，則只需設定C0＝10,000pF，就能夠將測定電壓Vm控制在5V程度。
然后說明真空壓力惡化時的情形。如圖9中的帕邢曲線所示，壓力上升至10-3Torr以上時，絕緣性能下降。這種情況下，主電路與金屬容器12之間發(fā)生放電，金屬容器12的電位Ef成為系統(tǒng)電壓上重疊放電脈沖的狀態(tài)。如圖6所示，現(xiàn)有技術中，即使在真空致密時金屬容器12的電位Ef也基本等同于系統(tǒng)電位Ep，所以，伴隨惡化產生的變動部分僅為高頻的放電脈沖，通過檢測該高頻放電脈沖就能夠進行診斷。另一方面，在本發(fā)明中，由于周圍具備接地層的絕緣物20使得金屬容器12的電位Ef移向接地電位側，所以真空壓力惡化時，產生的不僅僅是高頻的放電脈沖，還會產生系統(tǒng)頻率的電位上升。換言之，不僅僅要關注高頻放電脈沖，還要關注系統(tǒng)頻率的電位上升來進行惡化診斷。
這里，對本實施例的效果進行說明。因為現(xiàn)有技術通過檢測放電脈沖來進行真空壓力惡化診斷，所以有必要實施對策應對來自高頻檢測電路和手機等周圍環(huán)境的電磁波噪聲，客觀上提高了壓力診斷裝置51的成本。圖2中的電路53具有該功能。與此相比，圖1中的本發(fā)明只需檢測系統(tǒng)頻率50Hz或60Hz的電位上升即可。比如，假定電壓計52為檢測工具，判斷裝置500為檢修人員，當電壓上升至預先設定的閾值以上時，檢修人員就能夠很容易的檢測出真空壓力的惡化。而判斷裝置500也可以如圖12所示，由比較電容器C0的兩端電壓與預先設定的閾值的比較器501、根據(jù)比較器501的輸出來動作的繼電接點502以及根據(jù)繼電接點502來開啟/關閉的警報燈503(或者蜂鳴器)構成。這種情況下，比較器501可以只關注系統(tǒng)頻率的電壓，所以比起處理高頻脈沖的電路而被顯著的簡化。而且，本發(fā)明的利用系統(tǒng)頻率電壓的真空壓力診斷方法能夠忽略外來電磁波噪聲的影響，從而提高診斷結果的可信性。
再有，雖然在本實施例中以具備浮動電位的金屬容器12的具有兩個絕緣套管的真空管1為例進行說明，但也適用于圖11所示的陶瓷筒200內部具有浮動電位的電弧保護部件201的真空管1。因為絕緣物20外周部的導電涂層21接地，所以電弧保護部件201的對地容量增加，運轉中的電弧保護部件201的電位從系統(tǒng)電位向接地電位側移動。在真空管1中發(fā)生真空壓力惡化時，因為電弧保護部件201的電位等于系統(tǒng)電位，所以在測定端子50上會產生系統(tǒng)頻率的電位上升。因此，這種情況下，也能夠通過所述的簡便的壓力診斷裝置51來檢測真空壓力惡化。
下面，參照圖8說明第二實施例。真空管1的構造同所述實施例，所以省略說明。金屬容器12通過周圍具備接地層的絕緣物20澆鑄，但在本實施例中另外配置測定端子50。在絕緣物20表面的一部分上設置沒有導電涂層21的部分55，該部分55與測定端子50對置。并且，測定端子50與壓力診斷裝置51的連接關系同第一實施例。
本實施例的效果如下。測定端子50通過接地電位的導電涂層21處于與主電路電場屏蔽的狀態(tài)，所以測定端子50的對地容量C1增加。因此，即使假設壓力診斷裝置51內的電容器C0破損，或者連接線發(fā)生斷線，測定端子50的電位因為與系統(tǒng)電位Ep相比足夠低，所以能夠很好的保障維持·保修人員的安全。
實施例1與實施例2具有共同點，即接通以及遮斷動作中，電極間產生的電弧有可能接觸到金屬容器12，這時的金屬容器12的電位Ef等同于系統(tǒng)電位Ep。這種現(xiàn)象的發(fā)生與真空壓力的致密性無關，所以發(fā)出動作指令時的診斷結果應該除外。
下面參照圖10說明本發(fā)明的第三實施例。
真空開關裝置100具有具備切斷以及斷路功能的真空管101、和接地開閉用的真空管102，兩者均由周圍具有接地的導電涂層21的絕緣物20澆鑄。因為真空管101具備斷路功能，所以希望在確保維持·保修人員的安全的基礎上發(fā)揮真空壓力診斷功能。
真空管101由兩個絕緣套管104、105和浮動電位的金屬容器12構成，絕緣套管內分別收納有接點電極。在圖中左側的絕緣套管104中，固定電極110通過固定導體111與導體112連接，在套管113與母線連接。另一方面，在套管105中，固定電極114通過固定導體115與導體116連接，在套管117與負載連接。此外，可動接點120、121分別固定于可動導體122、123上，且將兩個可動導體用導體124連接。即，該真空開關裝置100的通電線路為套管113-導體112-固定導體114-固定電極110-可動電極120-可動導體122-導體124-可動導體123-可動電極121-固定電極114-固定導體115-導體116-套管117。再有，接點電極周圍的電弧保護部件119用于防止接通以及切斷時從電極放出的金屬顆粒附著在陶瓷筒118的內表面，能夠避免絕緣性能的惡化。
連接兩個可動導體122、123的導體124通過陶瓷桿125連接在操作桿126上，操作桿126與絕緣桿127連接。通過單獨設置的操作機構(未作圖示)來驅動絕緣桿127，使絕緣套管104、105內的接點電極接觸和離開。另外，因為操作桿126與金屬容器12之間設有波紋管130，所以能夠在保持真空氣密狀態(tài)下動作。通過操作機構使可動電極120、121移向開啟位置Y1、切斷位置Y2、斷路位置Y3的三個位置，通過開啟位置Y1-切斷位置Y2之間的操作實現(xiàn)切斷功能，通過切斷位置Y2-斷路位置Y3之間的操作實現(xiàn)斷路功能。
另一方面，接地開閉用真空管102由波紋管148、陶瓷筒140、其兩端的端子板141、142、固定導體143、可動導體144以及固定于兩導體上的固定電極145、可動電極146構成，相互之間通過焊錫接合?？蓜訉w144和在真空管102外部相互連接三相的連接導體149連接?？蓜訉w146通過零件150與絕緣桿151連接。通過另外設置的操作機構(未作圖示)來驅動絕緣桿151，開閉接點。再有，固定導體143因為與連接負載的導體116連接，所以通過真空管102的接通動作而使負載接地。絕緣物20中澆鑄有用于測定電壓的電容器152，判斷負載側的電壓的有無。
真空壓力診斷用的測定端子50連同真空管101、102澆鑄于絕緣物20內，與真空管101的金屬容器12相向配置。測定端子50通過連接線160連接在同實施例1或實施例2的壓力診斷裝置51上。作為浮動電位的金屬容器12根據(jù)絕緣物20周圍的接地的導電涂層21，其實際的電位由系統(tǒng)電位Ep移向接地電位側。同所述實施例一樣，如果發(fā)生真空壓力惡化，主電路與金屬容器12之間發(fā)生放電，金屬容器12的電位上升至系統(tǒng)電位Ep，所以能夠根據(jù)該電位上升判斷真空壓力的惡化。這樣，通過設置周圍具有接地的導電涂層21的絕緣物20，能夠在具備斷路功能的真空開關裝置100上很容易的配置可信度高的真空壓力診斷裝置。
根據(jù)本發(fā)明，因為通過浮動電位的金屬容器的電位上升能夠診斷內部壓力，所以能夠提供一種惡化診斷裝置被簡化，并且診斷可信度被提高的真空開關裝置。
權利要求
1.一種真空開關裝置，具有浮動電位的金屬容器、由固定于該金屬容器的絕緣套管構成的真空容器以及位于該真空容器內且能夠接觸和斷開的至少一對電極對，其特征在于，與所述金屬容器相對地配置用于診斷真空壓力的測定端子，用絕緣物澆鑄所述金屬容器和所述測定端子，并在該絕緣物的外周部設置接地層，該接地層與所述測定端子電絕緣。
2.一種真空開關裝置，具有浮動電位的金屬容器、由固定于該金屬容器的絕緣套管構成的真空容器以及位于該真空容器內且能夠接觸和斷開的至少一對電極對，其特征在于，用絕緣物澆鑄所述金屬容器，并在該絕緣物外周部的一部分區(qū)域以外的部分設置接地層，與該絕緣物外周部的一部分區(qū)域相對地配置用于檢測真空壓力的測定端子。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的真空開關裝置，其特征在于，設有診斷裝置，該診斷裝置測定或者總是監(jiān)視所述測定端子上產生的系統(tǒng)頻率的交流電壓，當產生某一閾值以上的電壓上升時，判定為真空不良。
4.根據(jù)權利要求1至3的任一項所述的真空開關裝置，其特征在于，在所述絕緣物的外周設有導電涂層，通過將該導電涂層接地來構成所述接地層。
5.根據(jù)權利要求3所述的真空開關裝置，其特征在于，在所述真空開關裝置沒有被施加動作指令時，所述診斷裝置測定產生于所述測定端子上的電壓，當產生某一閾值以上的電壓上升時，判定為真空不良。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種真空開關裝置，通過簡化真空壓力診斷裝置的信號處理電路，降低成本，提高可信性。該真空開關裝置由浮動電位的金屬容器(12)、兩個絕緣套管、以及能夠接觸和離開的電極對構成。和金屬容器(12)相對地設置用于真空壓力診斷的測定端子(50)，金屬容器(12)和測定端子(50)由環(huán)氧等絕緣物(20)澆鑄，絕緣物(20)的外周部設有接地的導電涂層(21)。通過接地的導電涂層(21)，金屬容器(12)的對地容量增加，所以運轉時的金屬容器(12)的電位接近于接地電位。真空壓力惡化時，如果主電路與金屬容器(12)之間發(fā)生放電，則金屬容器(12)的電位等同于系統(tǒng)電位，所以根據(jù)金屬容器(12)上發(fā)生的系統(tǒng)頻率的電位上升，能夠檢測出真空壓力的惡化。
文檔編號H01H33/668GK1933078SQ20061015148
公開日2007年3月21日 申請日期2006年9月12日 優(yōu)先權日2005年9月13日
發(fā)明者森田步, 佐藤和弘, 小林將人, 土屋賢治 申請人:株式會社日立制作所