JP2000193685A - 光電圧センサ - Google Patents
光電圧センサInfo
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Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 感度向上のために光電素子を小型化すると全
体の製作が煩わしかった。 【解決手段】 高圧側分圧器１と低圧側分圧器１１を直
列接続する分圧器と、低圧側分圧器１１と並列接続する
光学素子１２とを備えた光電圧センサにおいて、片端に
フランジ４を設けた碍管５と、高圧端子と複数コンデン
サ素子と接続端子を直列接続して絶縁樹脂で円柱状に一
体被覆形成した高圧側分圧器１と、低圧側分圧器１１と
光学素子４を収納した筺体６とからなり、高圧側分圧器
１を碍管５内部に挿入配置し高圧端子をストレスコーン
付絶縁電線３と密着接続すると共に接続端子２を筺体６
内部に嵌合して低圧側分圧器１１と接続する。
体の製作が煩わしかった。 【解決手段】 高圧側分圧器１と低圧側分圧器１１を直
列接続する分圧器と、低圧側分圧器１１と並列接続する
光学素子１２とを備えた光電圧センサにおいて、片端に
フランジ４を設けた碍管５と、高圧端子と複数コンデン
サ素子と接続端子を直列接続して絶縁樹脂で円柱状に一
体被覆形成した高圧側分圧器１と、低圧側分圧器１１と
光学素子４を収納した筺体６とからなり、高圧側分圧器
１を碍管５内部に挿入配置し高圧端子をストレスコーン
付絶縁電線３と密着接続すると共に接続端子２を筺体６
内部に嵌合して低圧側分圧器１１と接続する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、雷観測のために配
電線等に設置されて、配電線に誘起される急峻なパルス
状の雷過電圧の波形データを計測する電圧センサに関す
る。
電線等に設置されて、配電線に誘起される急峻なパルス
状の雷過電圧の波形データを計測する電圧センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】配電線における雷観測用光電圧センサの
技術に関して、本出願人は特願平10-4946号の光ＶＴを
提案している。この光ＶＴは、コンデンサ高圧分圧器と
コンデンサ低圧分圧器を中間電極を介して直列接続し、
コンデンサ低圧分圧器と並列に光学素子を接続し、これ
らを絶縁樹脂にて一体被覆して構成したものである。
技術に関して、本出願人は特願平10-4946号の光ＶＴを
提案している。この光ＶＴは、コンデンサ高圧分圧器と
コンデンサ低圧分圧器を中間電極を介して直列接続し、
コンデンサ低圧分圧器と並列に光学素子を接続し、これ
らを絶縁樹脂にて一体被覆して構成したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、絶縁樹
脂を一体被覆した光電圧センサは、入力電圧の割に非常
にコンパクトな構成となるがゆえに、絶縁樹脂の外表面
に閃絡を起こし易い傾向がある。更に、観測対象とする
実配電線に装着する場合、電圧センサには、放電クラン
プのフラッシオーバ電圧値以上の過大電圧が被測定電圧
として入力されることがある。そのため、電圧センサ
は、引出しリード線と被測定導体との接続部分に別途強
固な絶縁処理を施したり、沿面距離確保を目的として絶
縁樹脂外表面に円環状の凹凸を設ける等の複雑な形状に
する必要があった。また、光学素子の結晶形状と周波数
特性の関係については、共振周波数をf（Hz）、結晶弾
性スティフィネスをC44（N/m2）、結晶比重をρ、結晶
寸法（光の入射面形状）をＬ,ω(mm)とすると、次式の
関係がある。
脂を一体被覆した光電圧センサは、入力電圧の割に非常
にコンパクトな構成となるがゆえに、絶縁樹脂の外表面
に閃絡を起こし易い傾向がある。更に、観測対象とする
実配電線に装着する場合、電圧センサには、放電クラン
プのフラッシオーバ電圧値以上の過大電圧が被測定電圧
として入力されることがある。そのため、電圧センサ
は、引出しリード線と被測定導体との接続部分に別途強
固な絶縁処理を施したり、沿面距離確保を目的として絶
縁樹脂外表面に円環状の凹凸を設ける等の複雑な形状に
する必要があった。また、光学素子の結晶形状と周波数
特性の関係については、共振周波数をf（Hz）、結晶弾
性スティフィネスをC44（N/m2）、結晶比重をρ、結晶
寸法（光の入射面形状）をＬ,ω(mm)とすると、次式の
関係がある。
【０００４】
【数１】
【０００５】この式によると、高周波特性に対応するに
はできるだけ光学素子の結晶寸法を小さくする必要があ
る。そのため、絶縁樹脂内の埋め込み一体構成とする場
合は、樹脂の硬化収縮応力に対して強固な機械的保護ケ
ース内に収納したり、さらにはコンデンサと一体構成に
する等の製作上の対応策が必要であり、製作工程が煩わ
しかった。そこで、本発明は、電圧センサ本体を容易に
製作可能とし、実配電線電柱等への装着作業が容易に行
えると共に、急峻パルス状雷過電圧の波形データを精度
良く計測できる電圧センサを提供することを課題とし
た。
はできるだけ光学素子の結晶寸法を小さくする必要があ
る。そのため、絶縁樹脂内の埋め込み一体構成とする場
合は、樹脂の硬化収縮応力に対して強固な機械的保護ケ
ース内に収納したり、さらにはコンデンサと一体構成に
する等の製作上の対応策が必要であり、製作工程が煩わ
しかった。そこで、本発明は、電圧センサ本体を容易に
製作可能とし、実配電線電柱等への装着作業が容易に行
えると共に、急峻パルス状雷過電圧の波形データを精度
良く計測できる電圧センサを提供することを課題とし
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで上記課題を解決す
るために、本発明は、高圧側分圧器と低圧側分圧器を直
列接続する分圧器と、低圧側分圧器と並列接続する光学
素子とを備え、分圧器により分圧された被測定対象電圧
が印加される光学素子に、所定偏向された光波を入射し
てその光波の屈折率の変化に伴う位相差に応じて被測定
対象電圧を検出する光電圧センサにおいて、片端にフラ
ンジを設けた円筒状碍管と、高圧端子と複数コンデンサ
素子と接続端子を直列接続して絶縁樹脂で円柱状に一体
被覆形成した高圧側分圧器と、低圧側分圧器と光学素子
を収納した筺体とからなり、高圧側分圧器は、碍管の円
筒状中空部に挿入配置し、高圧端子がストレスコーン付
絶縁電線と密着接続すると共に接続端子が筺体内部に嵌
合して低圧側分圧器と接続構成する。また、セラミック
コンデンサからなる高圧側分圧器と、フィルムコンデン
サからなる低圧側分圧器とを、直列接続して分圧器を構
成する。更に、高圧側分圧器を複数セラミックコンデン
サで直列接続して構成する。
るために、本発明は、高圧側分圧器と低圧側分圧器を直
列接続する分圧器と、低圧側分圧器と並列接続する光学
素子とを備え、分圧器により分圧された被測定対象電圧
が印加される光学素子に、所定偏向された光波を入射し
てその光波の屈折率の変化に伴う位相差に応じて被測定
対象電圧を検出する光電圧センサにおいて、片端にフラ
ンジを設けた円筒状碍管と、高圧端子と複数コンデンサ
素子と接続端子を直列接続して絶縁樹脂で円柱状に一体
被覆形成した高圧側分圧器と、低圧側分圧器と光学素子
を収納した筺体とからなり、高圧側分圧器は、碍管の円
筒状中空部に挿入配置し、高圧端子がストレスコーン付
絶縁電線と密着接続すると共に接続端子が筺体内部に嵌
合して低圧側分圧器と接続構成する。また、セラミック
コンデンサからなる高圧側分圧器と、フィルムコンデン
サからなる低圧側分圧器とを、直列接続して分圧器を構
成する。更に、高圧側分圧器を複数セラミックコンデン
サで直列接続して構成する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図１は本発明の実施形態を示す部分断面
である。なおこの図では、説明のために一部を実際の寸
法比よりも誇張している。図において、１は高圧側分圧
器であり、３個のセラミックコンデンサ素子を直列接続
してエポキシ樹脂等の絶縁樹脂で円柱状に一体被覆形成
したものであり、右端に高圧端子（図示せず）と左端に
接続端子２が設けられている。高圧端子はストレスコー
ン付絶縁電線３が接続され、ストレスコーン付絶縁電線
３の先端が被測定導体（図示せず）と接続される。
態を説明する。図１は本発明の実施形態を示す部分断面
である。なおこの図では、説明のために一部を実際の寸
法比よりも誇張している。図において、１は高圧側分圧
器であり、３個のセラミックコンデンサ素子を直列接続
してエポキシ樹脂等の絶縁樹脂で円柱状に一体被覆形成
したものであり、右端に高圧端子（図示せず）と左端に
接続端子２が設けられている。高圧端子はストレスコー
ン付絶縁電線３が接続され、ストレスコーン付絶縁電線
３の先端が被測定導体（図示せず）と接続される。
【０００８】そして、高圧側分圧器１は、左端にフラン
ジ４を形成した碍管５に挿入されて保持されている。碍
管５はフランジ４の部分をボルト締めすることで金属製
筐体６に固定される。筐体６内には、高圧側分圧器１の
接続端子２が止め金具８を介してボルト座７に固定され
ている。同じく接続端子２は接続線９により低圧側分圧
器１１の一端に接続されている。この低圧側分圧器１１
は、ポリプロピレンフィルムコンデンサからなり、その
他端は、筐体６の外部に引き出されて接地される。
ジ４を形成した碍管５に挿入されて保持されている。碍
管５はフランジ４の部分をボルト締めすることで金属製
筐体６に固定される。筐体６内には、高圧側分圧器１の
接続端子２が止め金具８を介してボルト座７に固定され
ている。同じく接続端子２は接続線９により低圧側分圧
器１１の一端に接続されている。この低圧側分圧器１１
は、ポリプロピレンフィルムコンデンサからなり、その
他端は、筐体６の外部に引き出されて接地される。
【０００９】また、筐体６内の上方には、光学素子１２
が配設されて、低圧側分圧器１１と電気的に並列接続さ
れるとともに、光ファイバーケーブル１３に接続されて
いる。なお、この光学素子１２は、図示しないが発光部
・受光部・信号処理部を備えており、低圧側分圧器１１
から入力される被測定電圧を光信号に変換してケーブル
１３を介し、計測処理部（図示せず）へ送信する。これ
ら低圧分圧器１１と光学素子１２は、接続線９や光ファ
イバーケーブル１３と共に筺体６内に収納されている。
筺体６は蓋部や高圧側分圧器の嵌合部等をシール材を介
して気密保持する構成としているので、筺体６内の各部
品は吸湿劣化が防止される。また、筺体６の左側外部に
は、把手１４が取り付けられいる。
が配設されて、低圧側分圧器１１と電気的に並列接続さ
れるとともに、光ファイバーケーブル１３に接続されて
いる。なお、この光学素子１２は、図示しないが発光部
・受光部・信号処理部を備えており、低圧側分圧器１１
から入力される被測定電圧を光信号に変換してケーブル
１３を介し、計測処理部（図示せず）へ送信する。これ
ら低圧分圧器１１と光学素子１２は、接続線９や光ファ
イバーケーブル１３と共に筺体６内に収納されている。
筺体６は蓋部や高圧側分圧器の嵌合部等をシール材を介
して気密保持する構成としているので、筺体６内の各部
品は吸湿劣化が防止される。また、筺体６の左側外部に
は、把手１４が取り付けられいる。
【００１０】図２は、図１の高圧側分圧器１と低圧側分
圧器１１の電気的結線図である。高圧側分圧器１は、直
列接続された３個のコンデンサからなり、同様に、低圧
側分圧器１１も１個のコンデンサからなる。この高圧側
分圧器１と低圧側分圧器１１との接続点から引き出した
出力端子Ｔと接地との間に、図示していないが光学素子
１２が接続される。なお、両分圧器の具体的な構成は表
１の内容とした。
圧器１１の電気的結線図である。高圧側分圧器１は、直
列接続された３個のコンデンサからなり、同様に、低圧
側分圧器１１も１個のコンデンサからなる。この高圧側
分圧器１と低圧側分圧器１１との接続点から引き出した
出力端子Ｔと接地との間に、図示していないが光学素子
１２が接続される。なお、両分圧器の具体的な構成は表
１の内容とした。
【００１１】
【表１】
【００１２】また、この実施形態では、前出の数式１の
高周波特性と光学素子結晶寸法の関係式から、主軸方向
を4.65mmとし、光の入射面寸法をそれぞれ素子A（5×8m
m）、素子B（2×3mm）、素子C（1×3mm）の3種類を用い
て試作検証した結果、波頭長1μs程度の急峻パルス状雷
過電圧を計測するに十分な高周波特性及び光学素子結晶
の製作や取扱易さ等を勘案して素子Cを採用した。図３
に、素子A、素子B、素子Cの電圧換算誤差に対する周波
数特性例を示す。また、この実施形態では、光電圧セン
サの絶縁性能、その他設置条件に伴う各種性能を表２の
内容にした。
高周波特性と光学素子結晶寸法の関係式から、主軸方向
を4.65mmとし、光の入射面寸法をそれぞれ素子A（5×8m
m）、素子B（2×3mm）、素子C（1×3mm）の3種類を用い
て試作検証した結果、波頭長1μs程度の急峻パルス状雷
過電圧を計測するに十分な高周波特性及び光学素子結晶
の製作や取扱易さ等を勘案して素子Cを採用した。図３
に、素子A、素子B、素子Cの電圧換算誤差に対する周波
数特性例を示す。また、この実施形態では、光電圧セン
サの絶縁性能、その他設置条件に伴う各種性能を表２の
内容にした。
【００１３】
【表２】
【００１４】また、図４は、高圧端子と接地間の入力電
圧値と、分圧器及び光学素子を介して計測処理換算した
出力電圧値との入出力電圧特性を示し、極めて良好な線
形特性が得られている。さらに、セラミックコンデンサ
からなる高圧側分圧器と、フィルムコンデンサからなる
低圧側分圧器とを、直列接続して分圧器を構成した場合
は、容量を適宜に設定して被測定電圧を分担できるの
で、光学素子の結晶寸法も小さくすることが可能とな
り、必要とする高周波特性も得易い。しかも、高圧側分
圧器も複数セラミックコンデンサで分圧設定し、絶縁樹
脂で一体被覆形成したことで、機械的にも強固となり、
金属製筺体との組み付けも容易になる。更に、筺体６に
把手１３を備えたことで、光電圧センサ本体の運搬や装
着の作業性が向上する。
圧値と、分圧器及び光学素子を介して計測処理換算した
出力電圧値との入出力電圧特性を示し、極めて良好な線
形特性が得られている。さらに、セラミックコンデンサ
からなる高圧側分圧器と、フィルムコンデンサからなる
低圧側分圧器とを、直列接続して分圧器を構成した場合
は、容量を適宜に設定して被測定電圧を分担できるの
で、光学素子の結晶寸法も小さくすることが可能とな
り、必要とする高周波特性も得易い。しかも、高圧側分
圧器も複数セラミックコンデンサで分圧設定し、絶縁樹
脂で一体被覆形成したことで、機械的にも強固となり、
金属製筺体との組み付けも容易になる。更に、筺体６に
把手１３を備えたことで、光電圧センサ本体の運搬や装
着の作業性が向上する。
【００１５】図５は、実施形態の光電圧センサを配電線
路に装着した場合の一例を示す図である。図示例では、
ロゴウスキーコイルと高周波ケーブルを備えた電流セン
サを用いて、配電線雷観測システムを構成している。図
示例では、２本の配電線２１，２２にそれぞれ光電圧セ
ンサ２３，２４を装着し、検出信号を光ファイバーケー
ブル２５を介して、電柱２６の下方に支持されている雷
波形観測装置２７へ送る。
路に装着した場合の一例を示す図である。図示例では、
ロゴウスキーコイルと高周波ケーブルを備えた電流セン
サを用いて、配電線雷観測システムを構成している。図
示例では、２本の配電線２１，２２にそれぞれ光電圧セ
ンサ２３，２４を装着し、検出信号を光ファイバーケー
ブル２５を介して、電柱２６の下方に支持されている雷
波形観測装置２７へ送る。
【００１６】ここで接地線に流れる雷撃電流のみの計測
では、雷撃電流の把握不足の可能性がある。そこで、コ
ンクリートの電柱２６自体に流れる雷撃電流も計測する
ために、電柱２６を一括して被測定導体とする大口径ロ
ゴウスキーコイル２８を装柱金具２９により装着してい
る。それにより、配電線２１，２２における雷観測波形
データを精度良く計測可能としている。なお、雷波形観
測装置２７には、光電圧センサ２３，２４からの光信号
を処理する処理部、計測データを処理してセンタ装置か
らの呼び出しに応じてデジタル携帯電話回線を介して送
信する送信装置等が収納されている。
では、雷撃電流の把握不足の可能性がある。そこで、コ
ンクリートの電柱２６自体に流れる雷撃電流も計測する
ために、電柱２６を一括して被測定導体とする大口径ロ
ゴウスキーコイル２８を装柱金具２９により装着してい
る。それにより、配電線２１，２２における雷観測波形
データを精度良く計測可能としている。なお、雷波形観
測装置２７には、光電圧センサ２３，２４からの光信号
を処理する処理部、計測データを処理してセンタ装置か
らの呼び出しに応じてデジタル携帯電話回線を介して送
信する送信装置等が収納されている。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、セラ
ミックコンデンサで構成される高圧側分圧器は、高圧端
子と接続端子とともに絶縁樹脂で一体被覆形成され、小
型な低圧側分圧器と光学素子は、筺体内に収納される。
また、低圧側分圧器と光学素子が極めて小型であるため
良好な高周波特性が得られるともに、組み付けが容易と
なりアッセンブリーとして接続するだけで電圧センサ本
体を容易に製作できる。さらには、光電圧センサ本体に
十分な絶縁耐力を有するため、過大な急峻パルス状雷過
電圧が入力しても充分に計測可能であるとともに、実配
電線電柱への装着作業も容易に行える。
ミックコンデンサで構成される高圧側分圧器は、高圧端
子と接続端子とともに絶縁樹脂で一体被覆形成され、小
型な低圧側分圧器と光学素子は、筺体内に収納される。
また、低圧側分圧器と光学素子が極めて小型であるため
良好な高周波特性が得られるともに、組み付けが容易と
なりアッセンブリーとして接続するだけで電圧センサ本
体を容易に製作できる。さらには、光電圧センサ本体に
十分な絶縁耐力を有するため、過大な急峻パルス状雷過
電圧が入力しても充分に計測可能であるとともに、実配
電線電柱への装着作業も容易に行える。
【図１】本発明の実施形態を示す部分断面図である。
【図２】図１の高圧側分圧器と低圧側分圧器の電気的結
線図である。
線図である。
【図３】各素子の電圧換算誤差に対する周波数特性例を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図４】高圧端子と接地間の入出力電圧特性を示すグラ
フである。
フである。
【図５】実施形態の装着例を示す図である。
１ 高圧側分圧器 ２ 接続端子 ３ ストレスコーン付絶縁電線 ４ フランジ ５ 碍管 ６ 筐体 ７ ボルト座 ８ 止め金具 ９ 接続線 １１ 低圧側分圧器 １２ 光学素子 １３ 光ファイバーケーブル １４ 把手
Claims (3)
- 【請求項１】 高圧側分圧器と低圧側分圧器とが直列接
続された分圧器と、低圧側分圧器と並列接続された光学
素子とを備え、分圧器により分圧された被測定対象電圧
を光学素子に印加するとともに、光学素子に所定偏向さ
れた光波を入射してその光波の屈折率の変化に伴う位相
差にもとづいて被測定対象電圧を検出する光電圧センサ
において、片端にフランジを設けた円筒状碍管と、一端
の高圧端子と複数コンデンサ素子と他端の接続端子とを
直列接続してその周囲を絶縁樹脂により一体的に被覆し
て形成した高圧側分圧器と、一端が前記碍管フランジに
接合されるとともに内部に低圧側分圧器と光学素子を収
納した筺体とを備え、高圧側分圧器を碍管内部に挿入配
置してその高圧端子をストレスコーン付絶縁電線と密着
接続するとともに接続端子を筺体内部に突出させて低圧
側分圧器と接続したことを特徴とする光電圧センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の光電圧センサにおいて、
高圧側分圧器のコンデンサ素子をセラミックコンデンサ
としたことを特徴とする光電圧センサ。 - 【請求項３】 請求項２記載の光電圧センサにおいて、
低圧側分圧器をフィルムコンデンサとしたことを特徴と
する光電圧センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37021398A JP3516293B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 光電圧センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37021398A JP3516293B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 光電圧センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000193685A true JP2000193685A (ja) | 2000-07-14 |
| JP3516293B2 JP3516293B2 (ja) | 2004-04-05 |
Family
ID=18496352
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37021398A Expired - Fee Related JP3516293B2 (ja) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | 光電圧センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3516293B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105182056A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 凯里供电局 | 一种雷击过电压在线监测系统 |
| CN108414846A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-17 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 基于光学集成电场传感器的雷电波形参数时域统计方法 |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP37021398A patent/JP3516293B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105182056A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-23 | 凯里供电局 | 一种雷击过电压在线监测系统 |
| CN108414846A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-08-17 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 基于光学集成电场传感器的雷电波形参数时域统计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3516293B2 (ja) | 2004-04-05 |
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