JP2020197478A - Current transformer and electromagnetic induction type power generator using the same - Google Patents

Current transformer and electromagnetic induction type power generator using the same Download PDF

Info

Publication number
JP2020197478A
JP2020197478A JP2019104642A JP2019104642A JP2020197478A JP 2020197478 A JP2020197478 A JP 2020197478A JP 2019104642 A JP2019104642 A JP 2019104642A JP 2019104642 A JP2019104642 A JP 2019104642A JP 2020197478 A JP2020197478 A JP 2020197478A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
core portion
current transformer
transmission line
core
transformer according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019104642A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
三紀夫 鶴岡
Mikio Tsuruoka
三紀夫 鶴岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2019104642A priority Critical patent/JP2020197478A/en
Publication of JP2020197478A publication Critical patent/JP2020197478A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Transformers For Measuring Instruments (AREA)

Abstract

To provide a current transformer which is easily attachable to a power transmission line and can be reduced in size and weight, and an electromagnetic induction type power generator using the current transformer.SOLUTION: A current transformer 10 comprises: a magnetic core 11 attachable to an insulation-coated power transmission line 2; and a coil 15 wound around the magnetic core 11. The magnetic core 11 includes: a first core part 12 enclosing the power transmission line 2 in a substantially U shape; and a second core part 13 extending in a second direction orthogonal to a first direction being an extending direction of the power transmission line 2 and connecting one end 12c1 and the other end 12c2 of the first core part 12. The coil 15 is wound around the second core part 13. A thickness t1 of the first core part 12 in a direction orthogonal to the extending direction of the first core part 12 as seen from the first direction is thinner than a thickness t2 of the second core part 13 in a third direction orthogonal to the first and second directions.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、送電線に取り付けられるカレントトランス及びこれを用いた電磁誘導型発電装置及び送電線監視システムに関し、特に、カレントトランスの構造に関する。 The present invention relates to a current transformer attached to a transmission line, an electromagnetic induction power generation device using the same, and a transmission line monitoring system, and more particularly to a structure of the current transformer.

送電線に取り付けられてその状態を常時監視するIoTデバイスが知られている。例えば、特許文献1には、電磁誘導方式の電源装置を用いた監視カメラシステムが記載されている。この監視カメラシステムは、送・配電線路に着脱可能に設けられ、電磁誘導方式で電力を生成する発電用CTコアと、発電用CTコアから発生した交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、動画を撮影するカメラモジュールと、カメラモジュールの出力データを外部に伝送する無線通信モジュールとを備えている。 There are known IoT devices that are attached to power lines to constantly monitor their condition. For example, Patent Document 1 describes a surveillance camera system using an electromagnetic induction type power supply device. This surveillance camera system is detachably provided on the transmission / distribution line, and has a power generation CT core that generates power by an electromagnetic induction method and a power conversion unit that converts AC power generated from the power generation CT core into DC power. , It is equipped with a camera module that shoots moving images and a wireless communication module that transmits the output data of the camera module to the outside.

送電線に取り付けられるカレントトランスに関し、例えば特許文献2には、一対の分割コアを開閉して既設の電線やケーブル周囲に配置して使用できるクランプ型のカレントトランスが記載されている。 Regarding a current transformer attached to a power transmission line, for example, Patent Document 2 describes a clamp-type current transformer that can be used by opening and closing a pair of split cores and arranging them around an existing electric wire or cable.

特表2016−517261号公報Special Table 2016-571261 国際公開第2017/146256号パンフレットInternational Publication No. 2017/146256 Pamphlet

これまで、地中送電線の保守管理は定期点検が主流であり、常時監視は行われていなかった。しかし、地中送電線の増加と共に常時監視の必要性が高まっている。 Until now, regular inspections have been the mainstream for maintenance and management of underground transmission lines, and constant monitoring has not been carried out. However, with the increase in underground transmission lines, the need for constant monitoring is increasing.

地中送電線の保守管理に用いられるカレントトランスとしては、特許文献2に記載された分割型の磁性コアを用いたものが一般的である。 As the current transformer used for the maintenance and management of the underground transmission line, the one using the split type magnetic core described in Patent Document 2 is generally used.

しかし、そのような従来のカレントトランスは、磁性コアが大型且つ大重量であり、送電線への取り付けが困難である。特に、地中送電線は洞道内に敷設されており、三相交流に対応する3本の送電線が束ねられた状態で敷設されていることが多いため、大型の磁性コアの取り付けは非常に困難である。 However, in such a conventional current transformer, the magnetic core is large and heavy, and it is difficult to attach it to a transmission line. In particular, underground transmission lines are laid in the cave, and in many cases, three transmission lines corresponding to three-phase alternating current are laid in a bundled state, so it is very difficult to install a large magnetic core. Have difficulty.

したがって、本発明の目的は、送電線への取り付けが容易で小型軽量化が可能なカレントトランス及びこれを用いた電磁誘導型発電装置及び送電線監視システムを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a current transformer that can be easily attached to a transmission line and can be made smaller and lighter, and an electromagnetic induction type power generation device and a transmission line monitoring system using the current transformer.

上記課題を解決するため、本発明によるカレントトランスは、絶縁被覆された送電線に取り付け可能な磁性コアと、前記磁性コアに巻回されたコイルとを備え、前記磁性コアは、前記送電線を略U字状に取り囲む第1コア部と、前記送電線の延在方向である第1方向と直交する第2方向に延在して前記第1コア部の一方の端部と他方の端部とを接続する第2コア部とを有し、前記コイルは前記第2コア部に巻回されており、前記第1方向から見た前記第1コア部の延在方向と直交する方向における前記第1コア部の厚さは、前記第1方向及び前記第2方向と直交する第3方向における前記第2コア部の厚さよりも薄いことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the current transformer according to the present invention includes a magnetic core that can be attached to an insulatingly coated transmission line and a coil wound around the magnetic core, and the magnetic core connects the transmission line. One end and the other end of the first core portion extending in a second direction orthogonal to the first direction which is the extension direction of the transmission line and the first core portion surrounding in a substantially U shape. The coil is wound around the second core portion, and the coil is wound around the second core portion, and the coil is wound in a direction orthogonal to the extending direction of the first core portion as viewed from the first direction. The thickness of the first core portion is smaller than the thickness of the second core portion in the first direction and the third direction orthogonal to the second direction.

本発明によれば、磁性コアの部分的な薄型化を図ることができる。したがって、小型且つ軽量で送電線への取り付けが容易なカレントトランスを実現することができる。 According to the present invention, the magnetic core can be partially thinned. Therefore, it is possible to realize a current transformer that is compact, lightweight, and easy to attach to a transmission line.

本発明において、前記第2方向から見た前記第1方向における前記第1コア部の最大幅は、前記第2方向から見た前記第1方向における前記第2コア部の最大幅よりも広いことが好ましい。第1コア部を薄くすることにより小型軽量化及び送電線に対する取り付けを容易にすることができるが、第1コア部の断面積が小さくなるため発電効率が低下する。しかし第1コア部の最大幅を広げた場合には第1コア部の十分な断面積を確保して発電効率の低下を防止することができる。 In the present invention, the maximum width of the first core portion in the first direction viewed from the second direction is wider than the maximum width of the second core portion in the first direction viewed from the second direction. Is preferable. By making the first core portion thinner, it is possible to reduce the size and weight and facilitate the attachment to the transmission line, but the cross-sectional area of the first core portion becomes smaller, so that the power generation efficiency is lowered. However, when the maximum width of the first core portion is widened, it is possible to secure a sufficient cross-sectional area of the first core portion and prevent a decrease in power generation efficiency.

本発明において、前記第2コア部は前記第1コア部に対して着脱自在に構成されていることが好ましい。これにより、送電線に対してカレントトランスを容易に取り付けることができる。 In the present invention, it is preferable that the second core portion is detachably configured with respect to the first core portion. As a result, the current transformer can be easily attached to the transmission line.

本発明において、前記第2コア部の透磁率は前記第1コア部の透磁率よりも高いことが好ましい。この構成によれば、第2コア部の断面積を小さくすることができ、第2コア部の小型化を図ることができる。これにより、磁性コア全体の透磁率を過度に低下させることなく小型軽量化を図ることができる。 In the present invention, the magnetic permeability of the second core portion is preferably higher than the magnetic permeability of the first core portion. According to this configuration, the cross-sectional area of the second core portion can be reduced, and the size of the second core portion can be reduced. As a result, it is possible to reduce the size and weight without excessively reducing the magnetic permeability of the entire magnetic core.

本発明において、前記第1コア部はニッケルからなることが好ましく、前記第2コア部はフェライトからなることが好ましい。第1コア部の材料にニッケルを用いた場合には、薄型で錆びにくい第1コア部を実現することができる。また第2コア部の材料にフェライトを用いた場合には、第1コア部よりも透磁率が高い第2コア部を実現することができる。 In the present invention, the first core portion is preferably made of nickel, and the second core portion is preferably made of ferrite. When nickel is used as the material of the first core portion, a thin and rust-resistant first core portion can be realized. Further, when ferrite is used as the material of the second core portion, the second core portion having a higher magnetic permeability than the first core portion can be realized.

前記第2コア部の長さは、前記送電線の導線部の直径よりも大きいことが好ましい。第2コア部の長さが送電線の導線部の直径よりも小さい場合には、カレントトランスの発電効率が大幅に低下する。しかし、第2コア部の長さが送電線の導線部の直径よりも小さい場合には、そのような発電効率の低下を防止することができる。 The length of the second core portion is preferably larger than the diameter of the lead wire portion of the transmission line. When the length of the second core portion is smaller than the diameter of the lead wire portion of the transmission line, the power generation efficiency of the current transformer is significantly reduced. However, when the length of the second core portion is smaller than the diameter of the lead wire portion of the transmission line, such a decrease in power generation efficiency can be prevented.

本発明において、前記第1コア部は弾性を有することが好ましい。また、前記第1コア部の内径面積は前記送電線の太さに合わせて変化することが好ましい。これにより、送電線に対してカレントトランスを確実に取り付けることができ、さらに種々の送電線に対するカレントトランスの汎用性を高めることができる。 In the present invention, it is preferable that the first core portion has elasticity. Further, it is preferable that the inner diameter area of the first core portion changes according to the thickness of the transmission line. As a result, the current transformer can be reliably attached to the transmission line, and the versatility of the current transformer for various transmission lines can be enhanced.

本発明によるカレントトランスは、前記コイルに接続されたコンデンサをさらに備え、前記コイル及び前記コンデンサは共振回路を構成していることが好ましい。この構成によれば、カレントトランスの発電力を高めることができる。 It is preferable that the current transformer according to the present invention further includes a capacitor connected to the coil, and the coil and the capacitor form a resonance circuit. According to this configuration, the power generation of the current transformer can be increased.

また、本発明による電磁誘導型発電装置は、上述した本発明の特徴を有するカレントトランスと、前記カレントトランスに接続された電源回路とを備えることを特徴とする。本発明によれば、送電線への取り付けが容易な小型で軽量なカレントトランスを備えた電磁誘導型発電装置を提供することができる。 Further, the electromagnetic induction type power generation device according to the present invention is characterized by including a current transformer having the above-described characteristics of the present invention and a power supply circuit connected to the current transformer. According to the present invention, it is possible to provide an electromagnetic induction type power generation device provided with a small and lightweight current transformer that can be easily attached to a transmission line.

さらにまた、本発明による送電線監視システムは、上述した本発明による電磁誘導型発電装置と、前記電磁誘導型発電装置から電力の供給を受けて前記送電線の監視動作を行うIoTデバイスと、前記IoTデバイスが取得した監視データを無線通信又は有線通信により送信するデータ通信部とを備えることを特徴とする。本発明によれば、送電線への取り付けが容易であり、IoTデバイスへの過剰な電力供給を抑制することが可能な送電線監視システムを提供することができる。 Furthermore, the transmission line monitoring system according to the present invention includes the above-mentioned electromagnetic induction power generation device according to the present invention, an IoT device that receives power from the electromagnetic induction power generation device and performs a monitoring operation of the transmission line, and the above. It is characterized by including a data communication unit that transmits monitoring data acquired by the IoT device by wireless communication or wired communication. According to the present invention, it is possible to provide a transmission line monitoring system that can be easily attached to a transmission line and can suppress an excessive power supply to an IoT device.

本発明によれば、送電線への取り付けが容易で小型軽量化が可能な容易なカレントトランス及びこれを用いた電磁誘導型発電装置及び送電線監視システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a current transformer that can be easily attached to a transmission line and can be made smaller and lighter, and an electromagnetic induction type power generation device and a transmission line monitoring system using the current transformer.

図1は、本発明の実施の形態による送電線監視システムの構成を概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a transmission line monitoring system according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の第1の実施の形態によるカレントトランス10の構成を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the current transformer 10 according to the first embodiment of the present invention. 図3は、カレントトランス10の構成を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the current transformer 10. 図4は、カレントトランス10の送電線2への取り付け方法の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a method of attaching the current transformer 10 to the transmission line 2. 図5は、3本一束の送電線の各々にカレントトランス10を1つずつ取り付けた状態を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing a state in which one current transformer 10 is attached to each of three bundles of power transmission lines. 図6は、本発明の第2の実施の形態によるカレントトランス10の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the current transformer 10 according to the second embodiment of the present invention. 図7(a)及び(b)は、本発明の第3の実施の形態によるカレントトランス10の構成を示す略断面図である。7 (a) and 7 (b) are schematic cross-sectional views showing the configuration of the current transformer 10 according to the third embodiment of the present invention.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施の形態による送電線監視システムの構成を概略的に示す図である。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a transmission line monitoring system according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、送電線監視システム1は、送電線2に流れる電流Iによって発電する電磁誘導型発電装置3と、電磁誘導型発電装置3から電力の供給を受けて送電線2の監視動作を行うIoTデバイス4と、IoTデバイス4が取得した監視データを無線通信又は有線通信により送信するデータ通信部5とを備えている。電磁誘導型発電装置3はIoTデバイス4及びデータ通信部5の電源となるものであり、IoTデバイス4及びデータ通信部5は電磁誘導型発電装置3の出力端子に接続されている。IoTデバイス4の種類は特に限定されず、送電線2の物理的又は電気的な状態を計測する各種センサモジュールであってもよく、遠隔監視カメラなどであってもよい。データ通信部5は、IoTデバイス4が収集したデータをサーバに向けて送信する。 As shown in FIG. 1, the transmission line monitoring system 1 monitors the transmission line 2 by receiving power from the electromagnetic induction type power generation device 3 that generates power by the current I flowing through the transmission line 2 and the electromagnetic induction type power generation device 3. It includes an IoT device 4 that operates, and a data communication unit 5 that transmits monitoring data acquired by the IoT device 4 by wireless communication or wired communication. The electromagnetic induction type power generation device 3 serves as a power source for the IoT device 4 and the data communication unit 5, and the IoT device 4 and the data communication unit 5 are connected to the output terminal of the electromagnetic induction type power generation device 3. The type of the IoT device 4 is not particularly limited, and may be various sensor modules for measuring the physical or electrical state of the transmission line 2, a remote surveillance camera, or the like. The data communication unit 5 transmits the data collected by the IoT device 4 to the server.

送電線2は地中送電線であることが好ましく、送電電圧が66kV以上の高圧送電線であることがさらに好ましい。地中送電線は狭い洞道内に敷設されているため、作業環境が悪く、IoTデバイス4の設置やメンテナンスが困難である。送電線2には商用周波数(50Hz又は60Hz)の交流電流が流れており、送電線2の周囲には交番磁界が発生している。交番磁界の大きさは、送電線2に流れる電流の大きさによって変化する。 The transmission line 2 is preferably an underground transmission line, and more preferably a high-voltage transmission line having a transmission voltage of 66 kV or more. Since the underground power transmission line is laid in a narrow cave, the working environment is poor and it is difficult to install and maintain the IoT device 4. An alternating current of a commercial frequency (50 Hz or 60 Hz) flows through the transmission line 2, and an alternating magnetic field is generated around the transmission line 2. The magnitude of the alternating magnetic field changes depending on the magnitude of the current flowing through the transmission line 2.

電磁誘導型発電装置3は、送電線2に取り付けられるカレントトランス10と、カレントトランス10に接続された電源回路20とを備えている。図示しないが、電源回路20は、カレントトランス10からの交流出力電圧を整流する整流回路と、整流回路から出力される直流電圧を一定の電圧レベルに制限するレギュレータ回路を有している。 The electromagnetic induction type power generation device 3 includes a current transformer 10 attached to the transmission line 2 and a power supply circuit 20 connected to the current transformer 10. Although not shown, the power supply circuit 20 includes a rectifier circuit that rectifies the AC output voltage from the current transformer 10 and a regulator circuit that limits the DC voltage output from the rectifier circuit to a constant voltage level.

図2は、本発明の第1の実施の形態によるカレントトランス10の構成を示す略側面断面図である。また図3は、カレントトランス10の構成を示す平面図である。 FIG. 2 is a schematic side sectional view showing the configuration of the current transformer 10 according to the first embodiment of the present invention. Further, FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the current transformer 10.

図2及び図3に示すように、カレントトランス10は、絶縁体2bに被覆された導線部2aからなる送電線2を取り囲む磁性コア11と、磁性コア11に巻回されたコイル15とを備えている。磁性コア11は、送電線2を取り囲む略U字状の第1コア部12と、送電線2の延在方向であるZ方向(第1方向)と直交するY方向(第2方向)に延在して第1コア部12の一方の先端部12cと他方の先端部12cとを接続する略棒状の第2コア部13とを有している。コイル15は第2コア部13に巻回されており、コイル軸はY方向を向いている。図示しないが第1コア部12及び第2コア部13は樹脂ケースにそれぞれ収容されていることが好ましい。 As shown in FIGS. 2 and 3, the current transformer 10 includes a magnetic core 11 surrounding a power transmission line 2 composed of a conducting wire portion 2a covered with an insulator 2b, and a coil 15 wound around the magnetic core 11. ing. The magnetic core 11 extends in a substantially U-shaped first core portion 12 surrounding the transmission line 2 and in the Y direction (second direction) orthogonal to the Z direction (first direction) which is the extending direction of the transmission line 2. It has a substantially rod-shaped second core portion 13 that connects one tip portion 12c 1 of the first core portion 12 and the other tip portion 12c 2 . The coil 15 is wound around the second core portion 13, and the coil shaft is oriented in the Y direction. Although not shown, it is preferable that the first core portion 12 and the second core portion 13 are housed in a resin case, respectively.

第1コア部12は薄い板状又はシート状の磁性部材が略U字状に形成されたものである。第1コア部12は弾性部材であることが好ましく、ニッケルからなることが好ましい。地中送電線が敷設された洞道内は湿度が高く、金属が錆びやすい環境であるが、ニッケルは錆びにくいので透磁率の経年変化を抑えることができる。第1コア部12は、送電線2の外周面に沿って半周して元の位置に戻ってくる折り返し形状であればよい。 The first core portion 12 is formed by forming a thin plate-shaped or sheet-shaped magnetic member in a substantially U-shape. The first core portion 12 is preferably an elastic member, preferably made of nickel. The humidity inside the cave where the underground power transmission line is laid is high, and the metal is rusty easily, but nickel is hard to rust, so the secular change of magnetic permeability can be suppressed. The first core portion 12 may have a folded shape that makes a half circumference along the outer peripheral surface of the transmission line 2 and returns to the original position.

第1コア部12の材料は、ニッケル鋼鈑やパーマロイであってもよく、さらにフェライト粉を樹脂シート中に分散させた磁性シートであってもよい。磁性シートは非常に薄く柔軟性が高いため、送電線2の外周面に沿って巻き付けることができ、取り付けが容易である。 The material of the first core portion 12 may be a nickel steel plate or permalloy, or may be a magnetic sheet in which ferrite powder is dispersed in a resin sheet. Since the magnetic sheet is very thin and highly flexible, it can be wound along the outer peripheral surface of the power transmission line 2 and is easy to install.

第2コア部13は第1コア部12よりも透磁率が高い磁性材料からなることが好ましく、フェライトであることが好ましい。このように磁性コア11の少なくとも一部に透磁率が高い材料を用い、この部分にコイル15を巻回することで所望の発電電力を確保することができる。また第2コア部13に透磁率が高い材料を用いることで第2コア部13の断面積を小さくして小型化を図ることができる。 The second core portion 13 is preferably made of a magnetic material having a higher magnetic permeability than the first core portion 12, and is preferably ferrite. As described above, a material having a high magnetic permeability is used for at least a part of the magnetic core 11, and a coil 15 is wound around this part, so that a desired generated power can be secured. Further, by using a material having a high magnetic permeability for the second core portion 13, the cross-sectional area of the second core portion 13 can be reduced to reduce the size.

第2コア部13の長さLは、送電線2の導線部2aの直径Dよりも大きいことが好ましい。第2コア部13の長さLが送電線2の導線部2aの直径Dよりも小さい場合には、発電効率が大幅に低下する。しかし、第2コア部13の長さLが送電線2の導線部2aの直径Dよりも大きい場合には、所望の発電効率を確保することができる。 The length L 1 of the second core portion 13 is preferably larger than the diameter D of the conductor portion 2a of the transmission line 2. If the length L 1 of the second core portion 13 is smaller than the diameter D of the conductor portion 2a of the transmission line 2, the power generation efficiency is significantly reduced. However, when the length L 1 of the second core portion 13 is larger than the diameter D of the conductor portion 2a of the transmission line 2 can ensure a desired power generation efficiency.

図2に示すように、紙面と直交する送電線2の延在方向(Z方向)から見た第1コア部12の延在方向と直交する方向における第1コア部12の厚さtは、Z方向及びY方向と直交するX方向(第3方向)における第2コア部13の厚さtよりも薄い。そのため、磁性コア11の部分的な薄型化を図ることができ、複数本の送電線2が束ねられていたとしても磁性コア11の取り付けを容易にすることができる。 As shown in FIG. 2, the thickness t 1 of the first core portion 12 in the direction orthogonal to the extending direction of the first core portion 12 as seen from the extending direction (Z direction) of the transmission line 2 orthogonal to the paper surface is , T is thinner than the thickness t 2 of the second core portion 13 in the X direction (third direction) orthogonal to the Z direction and the Y direction. Therefore, the magnetic core 11 can be partially thinned, and even if a plurality of power transmission lines 2 are bundled, the magnetic core 11 can be easily attached.

図3に示すように、送電線2の延在方向と直交するY方向(第2方向)から見たとき、第1コア部12は、送電線2を収容するベース部12aと、第2コア部13の取り付け位置に向かって幅が徐々に狭くなるテーパー部12bと、第2コア部13が取り付けられる先端部12cとを有し、先端部12cの幅W1cは第2コア部13の幅Wよりも広く、ベース部12aの幅W1aは先端部12cの幅W1cよりもさらに広い。すなわち、Y方向から見たZ方向における第1コア部12の最大幅は、Y方向から見たZ方向における第2コア部13の最大幅よりも広い。 As shown in FIG. 3, when viewed from the Y direction (second direction) orthogonal to the extending direction of the transmission line 2, the first core portion 12 includes a base portion 12a accommodating the transmission line 2 and a second core. It has a tapered portion 12b whose width gradually narrows toward the mounting position of the portion 13, and a tip portion 12c to which the second core portion 13 is mounted, and the width W 1c of the tip portion 12c is the width of the second core portion 13. Wider than W 2 , the width W 1a of the base portion 12a is even wider than the width W 1c of the tip portion 12c. That is, the maximum width of the first core portion 12 in the Z direction viewed from the Y direction is wider than the maximum width of the second core portion 13 in the Z direction viewed from the Y direction.

第1コア部の12厚さtを薄くした場合には磁性コア11の部分的な薄型化により送電線2への取り付けが容易となるが、第1方向から見た磁路の幅が狭くなるため、そのままでは発電効率が低下する。しかし、第2方向から見た磁路の幅を広くすることにより、送電線2の周囲に発生する磁束をできるだけ多く集磁して第2コア部13に送り込むことができ、磁路の断面積の低下による発電効率の低下を防止することができる。 When the 12 thickness t 1 of the first core portion is thinned, the magnetic core 11 is partially thinned so that it can be easily attached to the transmission line 2, but the width of the magnetic path seen from the first direction is narrow. Therefore, the power generation efficiency is lowered as it is. However, by widening the width of the magnetic path seen from the second direction, as much magnetic flux generated around the transmission line 2 can be collected and sent to the second core portion 13, and the cross-sectional area of the magnetic path can be increased. It is possible to prevent a decrease in power generation efficiency due to a decrease in power generation.

本実施形態において、第2コア部13は第1コア部12に対して着脱自在に構成されている。そのため、第1コア部12を取り外して第1コア部12内に送電線2を収容することができ、これにより送電線2をクランプすることができる。第1コア部12に第2コア部13を取り付けたとき、第2コア部13の先端面が第1コア部12の内側端面に直接又はギャップを介して接続される。これにより、第1コア部12と第2コア部13との組み合わせからなる閉磁路が形成される。 In the present embodiment, the second core portion 13 is detachably configured with respect to the first core portion 12. Therefore, the first core portion 12 can be removed to accommodate the transmission line 2 in the first core portion 12, whereby the transmission line 2 can be clamped. When the second core portion 13 is attached to the first core portion 12, the tip surface of the second core portion 13 is connected directly to the inner end surface of the first core portion 12 or through a gap. As a result, a closed magnetic path composed of a combination of the first core portion 12 and the second core portion 13 is formed.

図4は、カレントトランス10の送電線2への取り付け方法の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a method of attaching the current transformer 10 to the transmission line 2.

図4(a)に示すように、まず第2コア部13を第1コア部12から取り外す。次に図4(b)に示すように第1コア部12内に送電線2をセットし、さらに図4(c)に示すように第1コア部12に第2コア部13を取り付ける。以上により、カレントトランス10を送電線2に取り付けることができる。 As shown in FIG. 4A, first, the second core portion 13 is removed from the first core portion 12. Next, as shown in FIG. 4 (b), the transmission line 2 is set in the first core portion 12, and further, as shown in FIG. 4 (c), the second core portion 13 is attached to the first core portion 12. As described above, the current transformer 10 can be attached to the transmission line 2.

図5は、3本一束の送電線の各々にカレントトランス10を1つずつ取り付けた状態を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic view showing a state in which one current transformer 10 is attached to each of three bundles of power transmission lines.

図5に示すように、三相交流の各々に対応する3本の送電線2A,2B,2Cが束ねられ、隣接する2本の送電線間の隙間Gが非常に狭くなっている場合、太い磁性コアで構成された従来のクランプ型のカレントトランスを取り付けることは困難である。しかし、本実施形態のように第1コア部12が薄型である場合には、各送電線2A,2B,2Cへのカレントトランス10の取り付けが容易である。なお、送電線2A,2B,2Cの延在方向における3つのカレントトランス10の取り付け位置は相互に重ならない位置であることが望ましい。 As shown in FIG. 5, when the three transmission lines 2A, 2B, and 2C corresponding to each of the three-phase alternating currents are bundled and the gap G between the two adjacent transmission lines is very narrow, it is thick. It is difficult to attach a conventional clamp-type current transformer composed of a magnetic core. However, when the first core portion 12 is thin as in the present embodiment, it is easy to attach the current transformer 10 to each of the transmission lines 2A, 2B, 2C. It is desirable that the mounting positions of the three current transformers 10 in the extending direction of the transmission lines 2A, 2B, and 2C do not overlap each other.

電磁誘導型発電装置3では、送電線2に流れる電流の増加と共に二次電流も増加するため、送電線2に流れる電流が非常に大きい場合には、発電量も非常に大きくなる。このように発電量が増加しているにもかかわらず、IoTデバイス4が一定の消費電力で動作している場合には、余分な電力が大量に発生することなるため、熱に変換するなど、何らかの方法で余剰電力を消費する必要がある。 In the electromagnetic induction type power generation device 3, the secondary current increases as the current flowing through the transmission line 2 increases. Therefore, when the current flowing through the transmission line 2 is very large, the amount of power generation also becomes very large. Even though the amount of power generation is increasing in this way, if the IoT device 4 is operating at a constant power consumption, a large amount of extra power will be generated, so it will be converted to heat, etc. It is necessary to consume surplus power in some way.

しかしながら、余剰電力を熱に変換する場合、IoTデバイス4の不要な温度上昇を招くことになり、IoTデバイス4内の部品や素子の劣化が加速するおそれがある。また、送電線2に流れる電流のダイナミックレンジは50A〜3000Aと非常に広いため、送電線2には数千アンペア以上の大電流が流れる場合があるが、大電流によって発生した余剰電力をすべて熱に変換することは極めて困難である。送電線に設置されるIoTデバイス4には、一度設置したら例えば10年以上の長期間にわたって安定的に動作することが求められていることから、高温化等によるIoTデバイス4の特性劣化を極力防止することが望ましい。 However, when the surplus electric power is converted into heat, the temperature of the IoT device 4 rises unnecessarily, which may accelerate the deterioration of the parts and elements in the IoT device 4. Further, since the dynamic range of the current flowing through the transmission line 2 is as wide as 50A to 3000A, a large current of several thousand amperes or more may flow through the transmission line 2, but all the surplus power generated by the large current is heated. It is extremely difficult to convert to. Since the IoT device 4 installed on the power transmission line is required to operate stably for a long period of 10 years or more once it is installed, the deterioration of the characteristics of the IoT device 4 due to high temperature or the like is prevented as much as possible. It is desirable to do.

本実施形態によるカレントトランス10は、例えば円環形状のフェライトコアを用いた従来のカレントトランス10に比べると発電効率が悪い。しかし、カレントトランス10を常設して低消費電力のIoTデバイス4に電力を供給する場合、それほど大きな発電量は必要ではない。本実施形態によるカレントトランス10は、発電力よりも取り付けやすさや耐久性を重視した磁性コアの構造としているので、IoTデバイス4に有利な電源を実現することができる。 The current transformer 10 according to the present embodiment has lower power generation efficiency than, for example, the conventional current transformer 10 using a ring-shaped ferrite core. However, when the current transformer 10 is permanently installed to supply power to the low power consumption IoT device 4, a large amount of power generation is not required. Since the current transformer 10 according to the present embodiment has a magnetic core structure that emphasizes ease of attachment and durability rather than power generation, it is possible to realize a power source that is advantageous to the IoT device 4.

以上説明したように、本実施形態によるカレントトランス10は、磁性コア11を構成する第1コア部12が薄型な磁性材料からなるので、磁性コア11の小型化及び軽量化を図ることができ、送電線2に対して容易に取り付けることができる。 As described above, in the current transformer 10 according to the present embodiment, since the first core portion 12 constituting the magnetic core 11 is made of a thin magnetic material, the size and weight of the magnetic core 11 can be reduced. It can be easily attached to the transmission line 2.

図6は、本発明の第2の実施の形態によるカレントトランス10の構成を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the current transformer 10 according to the second embodiment of the present invention.

図6に示すように、このカレントトランス10の特徴は、第1コア部12が弾性変形可能な第1可変部材12mと第2可変部材12nとの組み合わせからなり、第1可変部材12mの湾曲した先端部と、第2可変部材12nの湾曲した先端部が重なり合った構造を有している。そして、第1可変部材12m及び第2可変部材12nの重なり度が変化することで第1コア部12の内径面積が変化するので、線径が異なる様々な送電線2に取り付けることができる。さらに、送電線2を磁性コア11に取り付ける場合には、第1可変部材12mの先端部及び第2可変部材12nの先端部をそれぞれ広げて開口を形成することにより送電線2を挿入することができる。 As shown in FIG. 6, the feature of the current transformer 10 is that the first variable member 12 is formed by a combination of the first variable member 12m and the second variable member 12n in which the first core portion 12 can be elastically deformed, and the first variable member 12m is curved. It has a structure in which the tip portion and the curved tip portion of the second variable member 12n overlap each other. Then, since the inner diameter area of the first core portion 12 changes as the degree of overlap of the first variable member 12m and the second variable member 12n changes, it can be attached to various power transmission lines 2 having different wire diameters. Further, when the transmission line 2 is attached to the magnetic core 11, the transmission line 2 can be inserted by widening the tip of the first variable member 12m and the tip of the second variable member 12n to form an opening. it can.

図7(a)及び(b)は、本発明の第3の実施の形態によるカレントトランス10の構成を示す略断面図である。 7 (a) and 7 (b) are schematic cross-sectional views showing the configuration of the current transformer 10 according to the third embodiment of the present invention.

図7(a)及び(b)に示すように、このカレントトランス10の特徴は、コイル15に直列又は並列に接続されたコンデンサ16をさらに備え、コイル15及びコンデンサ16が共振回路を構成している点にある。特に、図7(a)はLC直列共振回路、図7(b)はLC並列共振回路をそれぞれ示している。本実施形態によれば、カレントトランス10の発電効率を高めることができる。 As shown in FIGS. 7A and 7B, the feature of the current transformer 10 is that it further includes a capacitor 16 connected in series or in parallel with the coil 15, and the coil 15 and the capacitor 16 form a resonance circuit. There is a point. In particular, FIG. 7A shows an LC series resonant circuit, and FIG. 7B shows an LC parallel resonant circuit. According to this embodiment, the power generation efficiency of the current transformer 10 can be increased.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, and these are also the present invention. It goes without saying that it is included in the range.

例えば、本実施形態による地中送電線に接続されるカレントトランスを例に挙げたが、架空送電線等の他の送電線に接続することも可能である。 For example, the current transformer connected to the underground transmission line according to the present embodiment is taken as an example, but it is also possible to connect to another transmission line such as an overhead transmission line.

1 送電線監視システム
2,2A,2B,2C 送電線(地中送電線)
2a 送電線の導線部
2b 送電線の絶縁体
3 電磁誘導型発電装置
4 IoTデバイス
5 データ通信部
10 カレントトランス
11 磁性コア
12 第1コア部
12a 第1コア部のベース部
12b 第1コア部のテーパー部
12c 第1コア部の先端部
12c 一方の先端部
12c 他方の先端部
12m 第1可変部材
12n 第2可変部材
13 第2コア部
15 コイル
16 コンデンサ
20 電源回路
G 2本の送電線間の隙間
1 Transmission line monitoring system 2,2A, 2B, 2C Transmission line (underground transmission line)
2a Transmission line lead wire 2b Transmission line insulator 3 Electromagnetic induction power generation device 4 IoT device 5 Data communication section 10 Current transformer 11 Magnetic core 12 1st core section 12a 1st core section base section 12b 1st core section Tapered part 12c Tip part of the first core part 12c 1 One tip part 12c 2 Tip part of the other 12m 1st variable member 12n 2nd variable member 13 2nd core part 15 Coil 16 Condenser 20 Power supply circuit G 2 transmission lines Gap between

Claims (12)

絶縁被覆された送電線に取り付け可能な磁性コアと、
前記磁性コアに巻回されたコイルとを備え、
前記磁性コアは、
前記送電線を略U字状に取り囲む第1コア部と、
前記送電線の延在方向である第1方向と直交する第2方向に延在して前記第1コア部の一方の端部と他方の端部とを接続する第2コア部とを有し、
前記コイルは前記第2コア部に巻回されており、
前記第1方向から見た前記第1コア部の延在方向と直交する方向における前記第1コア部の厚さは、前記第1方向及び前記第2方向と直交する第3方向における前記第2コア部の厚さよりも薄いことを特徴とするカレントトランス。
With a magnetic core that can be attached to an insulated power transmission line,
A coil wound around the magnetic core is provided.
The magnetic core is
The first core part that surrounds the transmission line in a substantially U shape,
It has a second core portion extending in a second direction orthogonal to the first direction, which is the extending direction of the transmission line, and connecting one end portion and the other end portion of the first core portion. ,
The coil is wound around the second core portion, and is wound around the second core portion.
The thickness of the first core portion in a direction orthogonal to the extending direction of the first core portion as viewed from the first direction is the thickness of the first core portion in the first direction and the second direction orthogonal to the second direction. A current transformer characterized by being thinner than the thickness of the core.
前記第2方向から見た前記第1方向における前記第1コア部の最大幅は、
前記第2方向から見た前記第1方向における前記第2コア部の最大幅よりも広い、請求項1に記載のカレントトランス。
The maximum width of the first core portion in the first direction when viewed from the second direction is
The current transformer according to claim 1, which is wider than the maximum width of the second core portion in the first direction when viewed from the second direction.
前記第2コア部は前記第1コア部に対して着脱自在に構成されている、請求項1又は2に記載のカレントトランス。 The current transformer according to claim 1 or 2, wherein the second core portion is detachably configured with respect to the first core portion. 前記第2コア部の透磁率は前記第1コア部の透磁率よりも高い、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のカレントトランス。 The current transformer according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnetic permeability of the second core portion is higher than the magnetic permeability of the first core portion. 前記第1コア部がニッケルからなる、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のカレントトランス。 The current transformer according to any one of claims 1 to 4, wherein the first core portion is made of nickel. 前記第2コア部がフェライトからなる、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のカレントトランス。 The current transformer according to any one of claims 1 to 5, wherein the second core portion is made of ferrite. 前記第2コア部の長さは、前記送電線の導線部の直径よりも大きい、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のカレントトランス。 The current transformer according to any one of claims 1 to 6, wherein the length of the second core portion is larger than the diameter of the lead wire portion of the transmission line. 前記第1コア部は弾性を有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のカレントトランス。 The current transformer according to any one of claims 1 to 7, wherein the first core portion has elasticity. 前記第1コア部の内径面積は前記送電線の太さに合わせて変化する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のカレントトランス。 The current transformer according to any one of claims 1 to 8, wherein the inner diameter area of the first core portion changes according to the thickness of the transmission line. 前記コイルに接続されたコンデンサをさらに備え、前記コイル及び前記コンデンサは共振回路を構成している、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のカレントトランス。 The current transformer according to any one of claims 1 to 9, further comprising a capacitor connected to the coil, wherein the coil and the capacitor constitute a resonance circuit. 請求項1乃至10のいずれか一項に記載のカレントトランスと、
前記カレントトランスに接続された電源回路とを備えることを特徴とする電磁誘導型発電装置。
The current transformer according to any one of claims 1 to 10 and
An electromagnetic induction type power generation device including a power supply circuit connected to the current transformer.
請求項11に記載の電磁誘導型発電装置と、
前記電磁誘導型発電装置から電力の供給を受けて前記送電線の監視動作を行うIoTデバイスと、
前記IoTデバイスが取得した監視データを無線通信又は有線通信により送信するデータ通信部とを備えることを特徴とする送電線監視システム。
The electromagnetic induction type power generation device according to claim 11 and
An IoT device that receives power from the electromagnetic induction power generation device and monitors the transmission line.
A transmission line monitoring system including a data communication unit that transmits monitoring data acquired by the IoT device by wireless communication or wired communication.
JP2019104642A 2019-06-04 2019-06-04 Current transformer and electromagnetic induction type power generator using the same Pending JP2020197478A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019104642A JP2020197478A (en) 2019-06-04 2019-06-04 Current transformer and electromagnetic induction type power generator using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019104642A JP2020197478A (en) 2019-06-04 2019-06-04 Current transformer and electromagnetic induction type power generator using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020197478A true JP2020197478A (en) 2020-12-10

Family

ID=73647976

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019104642A Pending JP2020197478A (en) 2019-06-04 2019-06-04 Current transformer and electromagnetic induction type power generator using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2020197478A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024042788A1 (en) * 2022-08-24 2024-02-29 住友電気工業株式会社 Power transmission line monitoring device, driving tool, and inspection method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024042788A1 (en) * 2022-08-24 2024-02-29 住友電気工業株式会社 Power transmission line monitoring device, driving tool, and inspection method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9448257B2 (en) Distribution line clamp force using DC bias on coil
JP5235898B2 (en) Power supply
Roscoe et al. Harvesting energy from magnetic fields to power condition monitoring sensors
JP5743613B2 (en) Wireless power transmission system
JP2015106579A (en) Power transmission coil unit and wireless power transmission device
JP6958372B2 (en) Wire temperature measuring device
JP2013214614A (en) Coil unit and power transmission device having coil unit
JP2020197478A (en) Current transformer and electromagnetic induction type power generator using the same
JP6455798B2 (en) Coil unit
US20230307950A1 (en) Power cable integrating an autonomous communicating measurement system
JP2020537483A (en) Resonant circuit for transmitting electrical energy
JP2012039692A (en) Noncontact power transmission apparatus
JP2019170017A (en) Wireless power transmission system
WO2021002088A1 (en) Stationary induction apparatus
WO2020095555A1 (en) Electromagnetic induction-type power generation device
KR101338905B1 (en) High frequency transformer
US20160217901A1 (en) Transformer with highly resistive core
KR101163956B1 (en) Resonant coil, apparatus for transmitting and receiveing a wireless power using the same
JP5723590B2 (en) Power supply
JP2006279214A (en) Signal-injecting/extracting apparatus
JP7259467B2 (en) power transmission equipment
US9991749B2 (en) Coil unit, wireless power feeding device, wireless power receiving device, and wireless power transmission device
JP2020156218A (en) Non-contact power supply device
JP5461277B2 (en) Antenna device, power transmission device, power reception device, and non-contact power transmission system
CN108604486A (en) high voltage electrical insulator

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200624