罐式斷路器的製造方法
2023-06-07 23:34:21 1
罐式斷路器的製造方法
【專利摘要】在襯套部（4a、4b）的絕緣體部內分別設置電容器（5a、5b），使電容器（5a、5b）的一端與中心導體（3a、3b）側連接，另一端與處於接地的罐（1）側連接。在來自罐（1）的外部的放電信號經由中心導體（3a、3b）傳遞到電容器（5a、5b）時，電容器（5a、5b）起到使放電波形的頻域的信號衰減而不傳遞到罐（1）的內部側的濾波器的作用。配置在罐（1）內的天線（7）接收到放電波形的頻域的信號時，由放電檢測部（20）判斷為檢測到罐內放電。
【專利說明】罐式斷路器
【技術領域】
[0001]本發明涉及具備放電檢測功能的罐式斷路器。
【背景技術】
[0002]真空斷路器具備固定接點以及與固定接點相對置地配置的可動接點，固定接點和可動接點被配置在接點的周圍保持為真空的真空容器之中。在從接通真空斷路器的接點而在主電路導體流過電流的狀態斷開真空斷路器的接點而使流過主電路的電流切斷時，如果真空容器的真空度高，則由於真空的高消弧能力而電流被切斷。但是，如果由於真空容器的龜裂發生、吸附於金屬?絕緣物的氣體分子的放出、以及氛圍氣體的透過等主要原因而真空容器內的真空度降低，則在斷開接點時產生絕緣破壞而無法切斷電流，在最壞的情況下，機械破損。因而，為了不使斷路器及其周邊設備破損而掌握真空斷路器的狀態，研究了判定真空容器內的真空度是否劣化的真空度劣化監視裝置。
[0003]例如，在以往的文獻中公開了如下技術:在真空度劣化、耐電壓性能降低從而發生放電的情況下，通過由設置在斷路器內的天線檢測伴隨該放電的電磁波，從而進行真空度的好壞的判定(專利文獻I)。另外，作為放電檢測手法，可以將設置在襯套(bushing)內的金屬電極用作天線，從而檢測廣範圍內的頻率的信號(專利文獻2)。而且，示出了利用設置在斷路器內的大於等於二個的天線所接收到的信號的時間差來檢測放電位置的方法(專利文獻3)。
[0004]另外，記載了在襯套部設置導體而接收放電信號的方法(專利文獻4)。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開昭59-160924號公報
[0008]專利文獻2:日本專利第4512042號
[0009]專利文獻3:日本專利第4170014號
[0010]專利文獻4:日本特開平2-203284號公報
【發明內容】
[0011]在以往的真空度監視裝置(專利文獻I)、部分放電檢測裝置(專利文獻2)中，無法判別檢測到的放電是在斷路器內部產生的內部放電還是從外部在中心導體中傳輸來的外部放電，因此，有時在接收到基於放電的信號時，確認斷路器內的真空閥的真空度雖然是沒有問題的，但是實際上接收到的是斷路器外的放電，存在為了確定放電部位而花費時間的問題。
[0012]另外，如以往的部分放電檢測裝置(專利文獻3)那樣為了根據大於等於二個的天線所接收的放電信號的時間差來檢測放電位置，需要算出ns (納秒)級的時間差，因此，存在需要GHz級的振蕩器和計算時間差的高性能的昂貴處理裝置這樣的問題。
[0013]本發明是為了解決上述的問題而提出的，目的在於提供一種罐式斷路器，該罐式斷路器具備在實施真空度監視、放電檢測時不檢測基於罐外放電的信號而檢測基於罐內放電的信號的放電檢測功能。
[0014]本發明的罐式斷路器具備:罐，封入有絕緣性介質；設置在所述罐內的電流切斷部；第一、第二襯套部，分別與所述電流切斷部的輸入輸出側連接，並且跨越所述罐的外部和內部而設置；第一、第二低通濾波器，分別被配置在所述第一、第二襯套部的各中心導體的周圍，並且使從所述罐的外部傳輸的放電頻域的外部放電信號衰減；天線，被配置在所述罐內，並且接收所述放電頻域的放電信號；以及放電檢測部，輸入由所述天線所接收到的所述放電信號而進行運算處理，檢測所述罐內的放電。
[0015]根據本發明的罐式斷路器，設置了使從罐的外部傳輸的放電頻域的外部放電信號衰減的第一、第二低通濾波器，因此在實施真空度監視、放電檢測時，接收放電頻域的放電信號的天線可以使基於罐外放電的信號衰減而不進行檢測，而檢測基於罐內放電的信號。
[0016]根據參照附圖的以下的本發明的詳細的說明，可以進一步明確本發明的上述以外的目的、特徵、觀點及效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的實施方式I的罐式斷路器的側截面圖。
[0018]圖2是表示罐式斷路器中的真空中放電信號的頻譜的一個例子的圖。
[0019]圖3是表示罐式斷路器中的氣體中放電信號的頻譜的一個例子的圖。
[0020]圖4是表示本發明的實施方式2的罐式斷路器的罐的配置例的側截面圖。
[0021]圖5是表示根據本發明的實施方式2的襯套部內電極構造所得到的濾波器效果的計算結果的圖。
[0022]圖6是表示本發明的實施方式3的罐式斷路器的天線的配置例的側截面圖。
[0023]圖7是表示本發明的實施方式3的罐式斷路器的天線的配置例的側截面圖。
[0024]圖8是表示本發明的實施方式4的罐式斷路器的天線的配置例的側截面圖。
【具體實施方式】
[0025]實施方式1.[0026]圖1是表示實施方式I中的罐式斷路器的側截面的示意圖，具備:封入有絕緣性介質的罐I ;設置在罐I內的電流切斷部2 ;分別與電流切斷部2的輸入輸出側連接、並且跨越罐I的外部和內部而設置的第一、第二襯套部4a、4b ;分別被配置在第一、第二襯套部4a,4b的各中心導體(與第一、第二中心導體3a、3b相當。)的周圍的絕緣體部內、並且使從罐I的外部傳輸的放電頻域的外部放電信號向罐I側傳輸並衰減的第一、第二低通濾波器(與電容器5a、5b相當。);被配置在罐I內、並且接收放電頻域的放電信號的天線7 ;輸入由天線7接收到的放電信號並進行運算處理、並且檢測罐I內的放電的放電檢測部20。
[0027]在這樣的罐式斷路器中，在處於接地電位的罐I配置有:貫通第一、第二襯套部4a,4b的絕緣體部並流過電流的中心導體3a、3b ;切斷電流的電流切斷部2 ;使電流切斷部2動作的驅動裝置6，在罐I內封入有絕緣氣體。另外，作為絕緣氣體，可以採用例如六氟化硫(SF6)、二氧化碳(CO2)、碘化三氟甲烷(CF3I)、氮氣(N2)、氧氣(02)、四氟甲烷(CF4)、氬(Ar)、氪(He)或者混合了它們的至少2種的氣體等。另外，作為電流切斷部2，可以採用例如氣體斷路器、真空斷路器、油斷路器等。
[0028]罐I的基本構造是橫寬的圓筒構造，材質由不鏽鋼、鋁等導電性物質構成。另外，在罐I中，在與外部的通電路徑連接的多個部位具備襯套部4a、4b (與第一、第二襯套部相當。)，各襯套部4a、4b包括成為通電路的中心導體3a、3b和包圍該中心導體3a、3b的周圍、跨越罐I的內外而配置的由絕緣性物質形成的絕緣體部(圖1中附加了陰影線的部分。)作為結構要素。另外，各襯套部4a、4b被配置在距電流切斷部2等距離的位置。
[0029]而且，以埋設在襯套部4a、4b的絕緣體部內的狀態配置電容器5a、5b，將電容器5a、5b的一端分別與中心導體3a、3b連接，電容器5a、5b的另一端分別與處於接地的罐I連接。
[0030]成為第一、第二低通濾波器的電容器5a、5b的電容值根據圖2所不的罐內的放電波形的頻率分量，設為不使放電波形的頻率以上的傳輸信號通過的值。作為一個例子，通過設置數nF左右的電容器，可以使數IOMHz以上的傳輸信號衰減到約1/10以下。另外，圖2是表示罐式斷路器中的真空閥中的放電信號的頻譜的一個例子的圖。
[0031]而且，圖3是表示罐式斷路器中的氣體中的放電信號的頻譜的一個例子的圖，但是，即使是氣體中的放電，由放電所產生的頻域也與圖2大致相等，本發明不管作為絕緣性介質的絕緣氣體的種類如何，都可以適用。
[0032]另外，在罐I的內部設置有天線7。這裡，天線7的接收靈敏度好的帶域優選為在放電波形的頻域之內比電容器5a、5b使信號開始衰減的低頻域更高的頻域。其理由是，例如，使IOOMHz的信號成為1/10的低通濾波器使200MHz的信號成為1/20，其衰減量有隨著頻率變高而變大的傾向，越是高頻帶域可以越使衰減量變大，能夠更準確地檢測罐內放電。
[0033]由天線7接收到的放電信號經由信號線向放電檢測電路10輸入信號。放電檢測電路10的輸出信號經由信號線被輸入到運算電路11。在該運算電路11中，進行算出在特定時間內發生的放電次數、放電信號的強度的運算處理，在示出大於等於閾值的值時，發出發生真空不良等的警報。另外,放電檢測電路10和運算電路11總稱為放電檢測部20。
[0034]這裡，例如，設為如下結構:關於天線7所接收到的信號通過設置於放電檢測電路10的濾波器，使放電波形的頻域以外的分量衰減，反而通過電容器5a、5b衰減的放電波形的頻域的信號。
[0035]在罐I內產生絕緣上的問題的情況下、在例如發生了對電流切斷部2中的高電場部的金屬異物的附著、固體絕緣物的表面絕緣不良、罐I內的異物、電流切斷部2為真空閥時的真空度劣化等的情況下，在電流切斷部2的附近，發生部分放電(內部放電)，放射電磁波。
[0036]此時，基於內部放電的電磁波向天線7傳播，由天線7變換為放電信號，進而經由放電檢測電路10，從而放電波形的帶域以外的分量衰減，被輸入到運算電路11。
[0037]另外,在罐I外產生放電(外部放電)時，基於該外部放電的信號經由電容器5a、5b流向處於接地的罐I側而衰減，不向天線7傳播。準確地說，由電容器5a、5b衰減的外部放電信號向天線7側傳輸，但是，其強度小到例如1/10以下，影響小。即，天線7僅僅接收罐I內的放電(內部放電)。
[0038]罐I外的放電由於電容器5a、5b的低通濾波器的作用，不向罐I內傳輸，因此,在罐I內的天線7接收到放電信號時，可以容易地判別是罐I內的放電，可以消除由放電檢測部20將外來噪音識別為內部放電的誤動作。
[0039]這裡，設置使例如IOOMHz以上的信號衰減到1/10以下的低通濾波器，在從罐I的外部傳輸來100MHz、IOOmV的信號時，在天線7的接收電平為小於等於10mV。與之相對，在是罐內放電的情況下，設為成為IOOmV左右的接收電平。在該情況下，如果由天線7接收到100MHz、大於等於50mV (閾值的例子)的信號，則判斷為罐內放電。另外，當然也可以根據濾波器(低通濾波器)、天線的特性來改變放電頻率、信號強度、閾值。
[0040]另外，如上述的圖2所示，放電波形包含數MHz到數IOOMHz左右的寬範圍的帶域的頻率分量，本發明的電容器5a、5b等低通濾波器所衰減的頻域需要設定為小於等於放電波形所具有的最大頻率。在本發明中，在此基礎上，通過在罐I內設置在由低通濾波器衰減的頻域具有靈 敏度的天線7，可以排除來自外部的傳輸噪音的影響，提高罐內放電的靈敏度。
[0041]另外，在以上的說明中，襯套部4a、4b的位置設為距電流切斷部2等距離，但是並不限於此，也可以是距電流切斷部2的距離不同。
[0042]實施方式2.[0043]圖4表示本發明的實施方式2的罐式斷路器的側截面圖。
[0044]在上述實施方式I中，將電容器5a、5b作為低通濾波器而與中心導體3a、3b連接，但是，在該實施方式2中，成為在襯套部4a、4b的絕緣體部內埋入金屬電極12a、12b，通過將該金屬電極12a、12b與罐I連接而接地，由金屬電極12a、12b和襯套部4a、4b內的絕緣物形成電容器的結構。另外，金屬電極12a、12b可以採用例如電場緩和屏蔽件。
[0045]例如，在考慮將金屬電極12a、12b設為覆蓋中心導體3a、3b的周圍的圓筒形狀、直徑設為Φ100、長度設為500mm，中心導體3a、3b的直徑為Φ50、襯套材料(絕緣物)的介電常數大約為4時，成為約0.2nF的電容分量。
[0046]此時，金屬電極12a、12b起到傳輸如圖5所示那樣小於等於IOOMHz帶域的信號的低通濾波器的作用。關於中心導體3a、3b中傳輸的來自外部的放電信號，通過傳經被金屬電極12a或12b覆蓋的部位，使大於等於100MHz的帶域的信號強度衰減。
[0047]即，無需新設直電各器，而在襯套部4a、4b埋入金屬電極12a、12b並與iip I連接，可以獲得與電容器同樣的濾波效果。
[0048]另外，雖然示出了在襯套部4a、4b的絕緣體部埋入了金屬電極12a、12b的例子，但是，一般存在在襯套部4a、4b的絕緣體部內設置用於遮蓋罐I中的電場集中部的電場緩和屏蔽件的情況，將該電場緩和屏蔽件用作金屬電極12a、12b，可以成為兼有濾波器效果的構造。在該情況下，無需設為在襯套部4a、4b的絕緣體部內新埋入金屬電極12a、12b的構造，可以利用電場緩和屏蔽件而形成低通濾波器。
[0049]實施方式3.[0050]圖6、圖7是表示本實施方式3的罐式斷路器的側截面的示意圖，罐I的長度方向是水平方向。圖6、圖7所示的作為低通濾波器的電容器5a、5b或金屬電極(電場緩和屏蔽件)12a、12b相對於電流切斷部2設置在等距離的位置。即，低通濾波器相對於電流切斷部2對稱地被配置，進而，天線7以與二個低通濾波器等距離的方式配置在覆蓋電流切斷部2的罐I的內周部。
[0051]在放電頻域中，通過電容器5a、5b或金屬電極12a、12b，中心導體3a、3b成為短路的狀態。此時，在罐I內部，成為短路部位的中央部的電流切斷部2為腹部、短路部位為波節而進行共振。即，在電流切斷部2的周圍通過共振發生的電磁波為最大。因此，通過將罐I內的天線7設置部位設為覆蓋電流切斷部2的罐I內周部的某一處，將電容器5a、5b或金屬電極12a、12b配置為設置於相對於電流切斷部2等距離的位置，從而可以有效地接收通過共振成為最大的放電信號。
[0052]如圖6、圖7所例示的那樣，通過將天線7配置在罐I內周部的電流切斷部2的正下方，能夠有效地接收放電信號。
[0053]實施方式4.[0054]說明了基於上述本發明的罐式斷路器具備不檢測基於罐外放電的信號而檢測基於罐內放電的信號的放電檢測功能。在該實施方式4中，說明了一種罐式斷路器，該罐式斷路器除了上述的放電檢測功能以外，還可以通過其他方法也判定是罐內放電還是罐外放電，可靠地確定放電部位是罐內還是罐外。
[0055]圖8是表示本實施方式4的罐式斷路器的側截面的示意圖。在實施方式4中，在罐I內具備多個天線7a、7b,天線7a、7b分別與放電檢測電路10a、10b連接。通過運算電路11，根據放電檢測電路10a、10b的輸出信號的到達時間差判定放電部位是罐I的內部還是外部。在放電檢測電路10a、10b的輸出信號的到達時間差大致為O時，可以判斷為在罐I內發生放電，除此以外的情況下，當存在輸出信號的到達時間差時，可以判斷為在罐I外發生放電。即，運算電路11根據第一、第二放電檢測電路10a、10b的輸出信號的到達時間差，在該到達時間差為大於等於規定值時，判定為放電部位是罐I的外部，在該到達時間差小於規定值時，判定為放電部位是罐I的內部。
[0056]這樣，設為在基於罐外放電的信號經由電容器5a、5b流向處於接地的罐I側並衰減而不傳輸天線7的結構的基礎上，進一步如圖8所示，構成為在罐I內的多個部位設置天線7a、7b，能夠也根據向各天線傳輸的放電信號的到達時間差來確定放電部位是罐內還是罐外，從而可以更準確地進行罐內放電的檢測。另外，本發明在該發明的範圍內，可以自由組合各實施方式，或者對各實施方式`適宜地進行變形、省略。
【權利要求】
1.一種罐式斷路器，其特徵在於，具備: 罐，封入有絕緣性介質； 電流切斷部，被設置在所述罐內； 第一、第二襯套部，分別與所述電流切斷部的輸入輸出側連接，並且跨越所述罐的外部和內部而被設置； 第一、第二低通濾波器，分別被配置在所述第一、第二襯套部的各中心導體的周圍，並且使從所述罐的外部傳輸的放電頻域的外部放電信號衰減； 天線，被配置在所述罐內，並且接收所述放電頻域的放電信號；以及 放電檢測部，輸入由所述天線所接收到的所述放電信號並進行運算處理，檢測所述罐內的放電。
2.根據權利要求1所述的罐式斷路器，其特徵在於， 所述第一、第二低通濾波器的每一個低通濾波器包括電容器，該電容器被配置為連接在所述中心導體和所述罐之間。
3.根據權利要求1所述的罐式斷路器，其特徵在於， 所述第一、第二低通濾波器的每一個低通濾波器包括金屬電極，該金屬電極被設置為埋設在所述第一、第二襯套部內、與所述中心導體隔開並且與所述罐連接。
4.根據權利要求3所述的罐式斷路器，其特徵在於， 將電場緩和屏蔽件用為所述金屬電極。
5.根據權利要求1所述的罐式斷路器，其特徵在於， 所述第一、第二低通濾波器相對於所述電流切斷部對稱地被配置，所述天線以與所述第一、第二低通濾波器成為等距離的方式被配置在覆蓋所述電流切斷部的所述罐的內周部。
6.根據權利要求1所述的罐式斷路器，其特徵在於， 在所述罐內具備多個所述天線， 所述放電檢測部包含檢測由所述天線所接收到的所述放電信號的放電檢測電路和輸入所述放電信號而進行運算處理的運算電路， 所述天線分別與所述放電檢測電路連接， 所述運算電路根據多個所述放電檢測電路的輸出信號的到達時間差，在到達時間差為大於等於規定值時，判定為放電部位是所述罐的外部，在到達時間差小於規定值時，判定為放電部位是所述罐的內部。
【文檔編號】G01R31/12GK103688430SQ201280036026
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月24日 優先權日:2011年9月7日
【發明者】安部淳一, 佐藤伸治, 田邊智子, 井上直明 申請人:三菱電機株式會社