罐式断路器的制造方法
【专利摘要】在衬套部（4a、4b）的绝缘体部内分别设置电容器（5a、5b），使电容器（5a、5b）的一端与中心导体（3a、3b）侧连接，另一端与处于接地的罐（1）侧连接。在来自罐（1）的外部的放电信号经由中心导体（3a、3b）传递到电容器（5a、5b）时，电容器（5a、5b）起到使放电波形的频域的信号衰减而不传递到罐（1）的内部侧的滤波器的作用。配置在罐（1）内的天线（7）接收到放电波形的频域的信号时，由放电检测部（20）判断为检测到罐内放电。
【专利说明】罐式断路器
【技术领域】
[0001]本发明涉及具备放电检测功能的罐式断路器。
【背景技术】
[0002]真空断路器具备固定接点以及与固定接点相对置地配置的可动接点，固定接点和可动接点被配置在接点的周围保持为真空的真空容器之中。在从接通真空断路器的接点而在主电路导体流过电流的状态断开真空断路器的接点而使流过主电路的电流切断时，如果真空容器的真空度高，则由于真空的高消弧能力而电流被切断。但是，如果由于真空容器的龟裂发生、吸附于金属?绝缘物的气体分子的放出、以及氛围气体的透过等主要原因而真空容器内的真空度降低，则在断开接点时产生绝缘破坏而无法切断电流，在最坏的情况下，机械破损。因而，为了不使断路器及其周边设备破损而掌握真空断路器的状态，研究了判定真空容器内的真空度是否劣化的真空度劣化监视装置。
[0003]例如，在以往的文献中公开了如下技术:在真空度劣化、耐电压性能降低从而发生放电的情况下，通过由设置在断路器内的天线检测伴随该放电的电磁波，从而进行真空度的好坏的判定(专利文献I)。另外，作为放电检测手法，可以将设置在衬套(bushing)内的金属电极用作天线，从而检测广范围内的频率的信号(专利文献2)。而且，示出了利用设置在断路器内的大于等于二个的天线所接收到的信号的时间差来检测放电位置的方法(专利文献3)。
[0004]另外，记载了在衬套部设置导体而接收放电信号的方法(专利文献4)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开昭59-160924号公报
[0008]专利文献2:日本专利第4512042号
[0009]专利文献3:日本专利第4170014号
[0010]专利文献4:日本特开平2-203284号公报
【发明内容】
[0011]在以往的真空度监视装置(专利文献I)、部分放电检测装置(专利文献2)中，无法判别检测到的放电是在断路器内部产生的内部放电还是从外部在中心导体中传输来的外部放电，因此，有时在接收到基于放电的信号时，确认断路器内的真空阀的真空度虽然是没有问题的，但是实际上接收到的是断路器外的放电，存在为了确定放电部位而花费时间的问题。
[0012]另外，如以往的部分放电检测装置(专利文献3)那样为了根据大于等于二个的天线所接收的放电信号的时间差来检测放电位置，需要算出ns (纳秒)级的时间差，因此，存在需要GHz级的振荡器和计算时间差的高性能的昂贵处理装置这样的问题。
[0013]本发明是为了解决上述的问题而提出的，目的在于提供一种罐式断路器，该罐式断路器具备在实施真空度监视、放电检测时不检测基于罐外放电的信号而检测基于罐内放电的信号的放电检测功能。
[0014]本发明的罐式断路器具备:罐，封入有绝缘性介质；设置在所述罐内的电流切断部；第一、第二衬套部，分别与所述电流切断部的输入输出侧连接，并且跨越所述罐的外部和内部而设置；第一、第二低通滤波器，分别被配置在所述第一、第二衬套部的各中心导体的周围，并且使从所述罐的外部传输的放电频域的外部放电信号衰减；天线，被配置在所述罐内，并且接收所述放电频域的放电信号；以及放电检测部，输入由所述天线所接收到的所述放电信号而进行运算处理，检测所述罐内的放电。
[0015]根据本发明的罐式断路器，设置了使从罐的外部传输的放电频域的外部放电信号衰减的第一、第二低通滤波器，因此在实施真空度监视、放电检测时，接收放电频域的放电信号的天线可以使基于罐外放电的信号衰减而不进行检测，而检测基于罐内放电的信号。
[0016]根据参照附图的以下的本发明的详细的说明，可以进一步明确本发明的上述以外的目的、特征、观点及效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明的实施方式I的罐式断路器的侧截面图。
[0018]图2是表示罐式断路器中的真空中放电信号的频谱的一个例子的图。
[0019]图3是表示罐式断路器中的气体中放电信号的频谱的一个例子的图。
[0020]图4是表示本发明的实施方式2的罐式断路器的罐的配置例的侧截面图。
[0021]图5是表示根据本发明的实施方式2的衬套部内电极构造所得到的滤波器效果的计算结果的图。
[0022]图6是表示本发明的实施方式3的罐式断路器的天线的配置例的侧截面图。
[0023]图7是表示本发明的实施方式3的罐式断路器的天线的配置例的侧截面图。
[0024]图8是表示本发明的实施方式4的罐式断路器的天线的配置例的侧截面图。
【具体实施方式】
[0025]实施方式1.[0026]图1是表示实施方式I中的罐式断路器的侧截面的示意图，具备:封入有绝缘性介质的罐I ;设置在罐I内的电流切断部2 ;分别与电流切断部2的输入输出侧连接、并且跨越罐I的外部和内部而设置的第一、第二衬套部4a、4b ;分别被配置在第一、第二衬套部4a,4b的各中心导体(与第一、第二中心导体3a、3b相当。)的周围的绝缘体部内、并且使从罐I的外部传输的放电频域的外部放电信号向罐I侧传输并衰减的第一、第二低通滤波器(与电容器5a、5b相当。);被配置在罐I内、并且接收放电频域的放电信号的天线7 ;输入由天线7接收到的放电信号并进行运算处理、并且检测罐I内的放电的放电检测部20。
[0027]在这样的罐式断路器中，在处于接地电位的罐I配置有:贯通第一、第二衬套部4a,4b的绝缘体部并流过电流的中心导体3a、3b ;切断电流的电流切断部2 ;使电流切断部2动作的驱动装置6，在罐I内封入有绝缘气体。另外，作为绝缘气体，可以采用例如六氟化硫(SF6)、二氧化碳(CO2)、碘化三氟甲烷(CF3I)、氮气(N2)、氧气(02)、四氟甲烷(CF4)、氩(Ar)、氪(He)或者混合了它们的至少2种的气体等。另外，作为电流切断部2，可以采用例如气体断路器、真空断路器、油断路器等。
[0028]罐I的基本构造是横宽的圆筒构造，材质由不锈钢、铝等导电性物质构成。另外，在罐I中，在与外部的通电路径连接的多个部位具备衬套部4a、4b (与第一、第二衬套部相当。)，各衬套部4a、4b包括成为通电路的中心导体3a、3b和包围该中心导体3a、3b的周围、跨越罐I的内外而配置的由绝缘性物质形成的绝缘体部(图1中附加了阴影线的部分。)作为结构要素。另外，各衬套部4a、4b被配置在距电流切断部2等距离的位置。
[0029]而且，以埋设在衬套部4a、4b的绝缘体部内的状态配置电容器5a、5b，将电容器5a、5b的一端分别与中心导体3a、3b连接，电容器5a、5b的另一端分别与处于接地的罐I连接。
[0030]成为第一、第二低通滤波器的电容器5a、5b的电容值根据图2所不的罐内的放电波形的频率分量，设为不使放电波形的频率以上的传输信号通过的值。作为一个例子，通过设置数nF左右的电容器，可以使数IOMHz以上的传输信号衰减到约1/10以下。另外，图2是表示罐式断路器中的真空阀中的放电信号的频谱的一个例子的图。
[0031]而且，图3是表示罐式断路器中的气体中的放电信号的频谱的一个例子的图，但是，即使是气体中的放电，由放电所产生的频域也与图2大致相等，本发明不管作为绝缘性介质的绝缘气体的种类如何，都可以适用。
[0032]另外，在罐I的内部设置有天线7。这里，天线7的接收灵敏度好的带域优选为在放电波形的频域之内比电容器5a、5b使信号开始衰减的低频域更高的频域。其理由是，例如，使IOOMHz的信号成为1/10的低通滤波器使200MHz的信号成为1/20，其衰减量有随着频率变高而变大的倾向，越是高频带域可以越使衰减量变大，能够更准确地检测罐内放电。
[0033]由天线7接收到的放电信号经由信号线向放电检测电路10输入信号。放电检测电路10的输出信号经由信号线被输入到运算电路11。在该运算电路11中，进行算出在特定时间内发生的放电次数、放电信号的强度的运算处理，在示出大于等于阈值的值时，发出发生真空不良等的警报。另外,放电检测电路10和运算电路11总称为放电检测部20。
[0034]这里，例如，设为如下结构:关于天线7所接收到的信号通过设置于放电检测电路10的滤波器，使放电波形的频域以外的分量衰减，反而通过电容器5a、5b衰减的放电波形的频域的信号。
[0035]在罐I内产生绝缘上的问题的情况下、在例如发生了对电流切断部2中的高电场部的金属异物的附着、固体绝缘物的表面绝缘不良、罐I内的异物、电流切断部2为真空阀时的真空度劣化等的情况下，在电流切断部2的附近，发生部分放电(内部放电)，放射电磁波。
[0036]此时，基于内部放电的电磁波向天线7传播，由天线7变换为放电信号，进而经由放电检测电路10，从而放电波形的带域以外的分量衰减，被输入到运算电路11。
[0037]另外,在罐I外产生放电(外部放电)时，基于该外部放电的信号经由电容器5a、5b流向处于接地的罐I侧而衰减，不向天线7传播。准确地说，由电容器5a、5b衰减的外部放电信号向天线7侧传输，但是，其强度小到例如1/10以下，影响小。即，天线7仅仅接收罐I内的放电(内部放电)。
[0038]罐I外的放电由于电容器5a、5b的低通滤波器的作用，不向罐I内传输，因此,在罐I内的天线7接收到放电信号时，可以容易地判别是罐I内的放电，可以消除由放电检测部20将外来噪音识别为内部放电的误动作。
[0039]这里，设置使例如IOOMHz以上的信号衰减到1/10以下的低通滤波器，在从罐I的外部传输来100MHz、IOOmV的信号时，在天线7的接收电平为小于等于10mV。与之相对，在是罐内放电的情况下，设为成为IOOmV左右的接收电平。在该情况下，如果由天线7接收到100MHz、大于等于50mV (阈值的例子)的信号，则判断为罐内放电。另外，当然也可以根据滤波器(低通滤波器)、天线的特性来改变放电频率、信号强度、阈值。
[0040]另外，如上述的图2所示，放电波形包含数MHz到数IOOMHz左右的宽范围的带域的频率分量，本发明的电容器5a、5b等低通滤波器所衰减的频域需要设定为小于等于放电波形所具有的最大频率。在本发明中，在此基础上，通过在罐I内设置在由低通滤波器衰减的频域具有灵 敏度的天线7，可以排除来自外部的传输噪音的影响，提高罐内放电的灵敏度。
[0041]另外，在以上的说明中，衬套部4a、4b的位置设为距电流切断部2等距离，但是并不限于此，也可以是距电流切断部2的距离不同。
[0042]实施方式2.[0043]图4表示本发明的实施方式2的罐式断路器的侧截面图。
[0044]在上述实施方式I中，将电容器5a、5b作为低通滤波器而与中心导体3a、3b连接，但是，在该实施方式2中，成为在衬套部4a、4b的绝缘体部内埋入金属电极12a、12b，通过将该金属电极12a、12b与罐I连接而接地，由金属电极12a、12b和衬套部4a、4b内的绝缘物形成电容器的结构。另外，金属电极12a、12b可以采用例如电场缓和屏蔽件。
[0045]例如，在考虑将金属电极12a、12b设为覆盖中心导体3a、3b的周围的圆筒形状、直径设为Φ100、长度设为500mm，中心导体3a、3b的直径为Φ50、衬套材料(绝缘物)的介电常数大约为4时，成为约0.2nF的电容分量。
[0046]此时，金属电极12a、12b起到传输如图5所示那样小于等于IOOMHz带域的信号的低通滤波器的作用。关于中心导体3a、3b中传输的来自外部的放电信号，通过传经被金属电极12a或12b覆盖的部位，使大于等于100MHz的带域的信号强度衰减。
[0047]即，无需新设直电各器，而在衬套部4a、4b埋入金属电极12a、12b并与iip I连接，可以获得与电容器同样的滤波效果。
[0048]另外，虽然示出了在衬套部4a、4b的绝缘体部埋入了金属电极12a、12b的例子，但是，一般存在在衬套部4a、4b的绝缘体部内设置用于遮盖罐I中的电场集中部的电场缓和屏蔽件的情况，将该电场缓和屏蔽件用作金属电极12a、12b，可以成为兼有滤波器效果的构造。在该情况下，无需设为在衬套部4a、4b的绝缘体部内新埋入金属电极12a、12b的构造，可以利用电场缓和屏蔽件而形成低通滤波器。
[0049]实施方式3.[0050]图6、图7是表示本实施方式3的罐式断路器的侧截面的示意图，罐I的长度方向是水平方向。图6、图7所示的作为低通滤波器的电容器5a、5b或金属电极(电场缓和屏蔽件)12a、12b相对于电流切断部2设置在等距离的位置。即，低通滤波器相对于电流切断部2对称地被配置，进而，天线7以与二个低通滤波器等距离的方式配置在覆盖电流切断部2的罐I的内周部。
[0051]在放电频域中，通过电容器5a、5b或金属电极12a、12b，中心导体3a、3b成为短路的状态。此时，在罐I内部，成为短路部位的中央部的电流切断部2为腹部、短路部位为波节而进行共振。即，在电流切断部2的周围通过共振发生的电磁波为最大。因此，通过将罐I内的天线7设置部位设为覆盖电流切断部2的罐I内周部的某一处，将电容器5a、5b或金属电极12a、12b配置为设置于相对于电流切断部2等距离的位置，从而可以有效地接收通过共振成为最大的放电信号。
[0052]如图6、图7所例示的那样，通过将天线7配置在罐I内周部的电流切断部2的正下方，能够有效地接收放电信号。
[0053]实施方式4.[0054]说明了基于上述本发明的罐式断路器具备不检测基于罐外放电的信号而检测基于罐内放电的信号的放电检测功能。在该实施方式4中，说明了一种罐式断路器，该罐式断路器除了上述的放电检测功能以外，还可以通过其他方法也判定是罐内放电还是罐外放电，可靠地确定放电部位是罐内还是罐外。
[0055]图8是表示本实施方式4的罐式断路器的侧截面的示意图。在实施方式4中，在罐I内具备多个天线7a、7b,天线7a、7b分别与放电检测电路10a、10b连接。通过运算电路11，根据放电检测电路10a、10b的输出信号的到达时间差判定放电部位是罐I的内部还是外部。在放电检测电路10a、10b的输出信号的到达时间差大致为O时，可以判断为在罐I内发生放电，除此以外的情况下，当存在输出信号的到达时间差时，可以判断为在罐I外发生放电。即，运算电路11根据第一、第二放电检测电路10a、10b的输出信号的到达时间差，在该到达时间差为大于等于规定值时，判定为放电部位是罐I的外部，在该到达时间差小于规定值时，判定为放电部位是罐I的内部。
[0056]这样，设为在基于罐外放电的信号经由电容器5a、5b流向处于接地的罐I侧并衰减而不传输天线7的结构的基础上，进一步如图8所示，构成为在罐I内的多个部位设置天线7a、7b，能够也根据向各天线传输的放电信号的到达时间差来确定放电部位是罐内还是罐外，从而可以更准确地进行罐内放电的检测。另外，本发明在该发明的范围内，可以自由组合各实施方式，或者对各实施方式`适宜地进行变形、省略。
【权利要求】
1.一种罐式断路器，其特征在于，具备: 罐，封入有绝缘性介质； 电流切断部，被设置在所述罐内； 第一、第二衬套部，分别与所述电流切断部的输入输出侧连接，并且跨越所述罐的外部和内部而被设置； 第一、第二低通滤波器，分别被配置在所述第一、第二衬套部的各中心导体的周围，并且使从所述罐的外部传输的放电频域的外部放电信号衰减； 天线，被配置在所述罐内，并且接收所述放电频域的放电信号；以及 放电检测部，输入由所述天线所接收到的所述放电信号并进行运算处理，检测所述罐内的放电。
2.根据权利要求1所述的罐式断路器，其特征在于， 所述第一、第二低通滤波器的每一个低通滤波器包括电容器，该电容器被配置为连接在所述中心导体和所述罐之间。
3.根据权利要求1所述的罐式断路器，其特征在于， 所述第一、第二低通滤波器的每一个低通滤波器包括金属电极，该金属电极被设置为埋设在所述第一、第二衬套部内、与所述中心导体隔开并且与所述罐连接。
4.根据权利要求3所述的罐式断路器，其特征在于， 将电场缓和屏蔽件用为所述金属电极。
5.根据权利要求1所述的罐式断路器，其特征在于， 所述第一、第二低通滤波器相对于所述电流切断部对称地被配置，所述天线以与所述第一、第二低通滤波器成为等距离的方式被配置在覆盖所述电流切断部的所述罐的内周部。
6.根据权利要求1所述的罐式断路器，其特征在于， 在所述罐内具备多个所述天线， 所述放电检测部包含检测由所述天线所接收到的所述放电信号的放电检测电路和输入所述放电信号而进行运算处理的运算电路， 所述天线分别与所述放电检测电路连接， 所述运算电路根据多个所述放电检测电路的输出信号的到达时间差，在到达时间差为大于等于规定值时，判定为放电部位是所述罐的外部，在到达时间差小于规定值时，判定为放电部位是所述罐的内部。
【文档编号】G01R31/12GK103688430SQ201280036026
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年8月24日 优先权日:2011年9月7日
【发明者】安部淳一, 佐藤伸治, 田边智子, 井上直明 申请人:三菱电机株式会社