JP2001052942A - 計器用変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度で信頼性が高く、しかも、低コストで
作製可能な計器用変圧器を提供する。 【解決手段】 計器用変圧器は、高電圧電極１、碍管
２、接地電極３、電子回路基板５、絶縁ガス６、中間電
極７、導線８、支持碍子９、温度センサ１０、およびガ
ス圧力センサ１１等から構成される。高電圧電極１の内
部には、接地電極３の端部が収容されて碍管２の軸方向
に伸びる包囲領域Ａを形成している。包囲領域Ａにおい
て、接地電極３端部の高電圧電極１に対向する外表面に
は中間電極７が取り付けられる。接地電極３は、碍管２
内を貫通して配置されており、接地電極３のうち碍管２
を貫通する部分の直径は５０ｍｍ以下である。電子回路
基板（出力変換部）５は碍管２の接地電位側に配置さ
れ、接地電極３の内部を貫通する導線８によって中間電
極７の電圧に接続されており、中間電極７が電圧検出部
として用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気中絶縁変電所等
の母線あるいは線路に接続され、計測あるいは保護の目
的で一次電圧を変成するための計器用変圧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】変電機器の課電状態の計測や、事故時に
おける変電機器保護のため、コンデンサ形計器用変圧器
が、保護制御装置等の上位システムと組み合わせて使用
される場合がある。

【０００３】気中絶縁変電所に用いられる従来のコンデ
ンサ形計器用変圧器は、図１０に示すように、測定対象
の一次電圧を受電する高電圧電極１、この高電圧電極１
を大地から絶縁する碍管２、および接地電極３等を備え
ており、碍管２内部にはコンデンサ素子４が直列に多数
接続して配置される。そして、低圧側のコンデンサ素子
に発生する電圧を測定し、一次電圧に比例する分圧電圧
として変成装置または電子回路基板５に入力することに
より、一次電圧を保護制御装置等の上位システムに適合
するレベルの二次電圧に変成するようになっている。な
お、図中６は、碍管２内に封入された絶縁ガスである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
のようなコンデンサ形計器用変圧器においては、特に、
一次電圧が高い場合には、分圧用に多数のコンデンサ素
子が必要となるため、製作費用が高くなるとともに、多
数のコンデンサ素子のいずれか一つが不良となれば計器
用変圧器の機能を果たさなくなることから、信頼性の点
で問題がある。

【０００５】本発明は上記の課題を解決するために提案
されたものであり、その目的は、高精度で信頼性が高
く、しかも、低コストで作製可能な計器用変圧器を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達するた
め、本発明は、測定対象の一次電圧を受電する高電圧電
極と、高電圧電極を大地から絶縁する碍管と、接地電極
と、一次電圧に比例する電圧を測定する電圧検出部と、
電圧検出部の出力を上位システムに伝送する出力変換部
とを備えた計器用変圧器において、以下のような技術的
特徴を有するものである。

【０００７】請求項１記載の発明は、高電圧電極と接地
電極が、いずれか一方の電極が碍管内を貫通して配置さ
れ、かつ、この電極の一部を包囲するように他方の電極
が配置されることで、碍管の軸方向に伸びる包囲領域を
形成しており、この包囲領域における接地電極と高電圧
電極との間に中間電極が配置されたことを特徴としてい
る。この特徴によれば、高電圧電極と中間電極との間の
静電容量Ｃ１、および中間電極と接地電極との間の静電
容量Ｃ２によって、電極のみにより一次電圧の分圧を行
うことができるので、コンデンサ素子を用いる必要がな
くなる。また、接地電極および中間電極が高電圧電極に
包囲されるか、あるいは、高電圧電極および中間電極が
接地電極に包囲されることから、碍管表面の漏れ電流や
周囲の接地電位構造物によりＣ１およびＣ２の値が影響
を受けることもないため、中間電極の電圧を安定化する
ことができる。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の計
器用変圧器において、接地電極が碍管内を貫通して配置
される場合に、出力変換部が碍管の接地電位側に配置さ
れ、中間電極の電圧を出力変換部に接続するための導線
が、接地電極の内部を貫通して設けられたことを特徴と
している。この特徴によれば、接地電極内部の無電界空
間内を、低電圧である中間電極電圧の導線が貫通するの
で、導線の絶縁を簡素にできる。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項２記載の計
器用変圧器において、導線が同軸ケーブルであることを
特徴としている。請求項４記載の発明は、請求項２記載
の計器用変圧器において、接地電極と前記導線との間に
誘電体が充填されたことを特徴としている。これらの特
徴によれば、中間電極と接地電極の間の静電容量Ｃ２と
並列に、同軸ケーブルの静電容量（請求項３）か、ある
いは、接地電極と導線間の静電容量（請求項４）が加わ
る。そのため、中間電極に発生する電圧を、変成装置や
電子回路基板などの出力変換部に適合する十分低い電圧
とすることができ、中間電極の電圧を下げるための付加
的な静電容量を不要とすることができる。さらに、同軸
ケーブルを用いることから、浮遊容量の影響を排除し中
間電極の電圧を安定化することができる。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれか一つに記載の計器用変圧器において、高電圧電極
が接地電極の一部を包囲する場合に、包囲領域における
接地電極の内部および出力変換部の入力部の中から選択
された部分に、分圧用コンデンサ素子が配置されたこと
を特徴としている。

【００１１】この特徴によれば、中間電極と接地電極の
間の静電容量Ｃ２と並列に、分圧用コンデンサ素子の静
電容量が加わるので、中間電極に発生する電圧は、変成
装置や電子回路基板などの出力変換部に適合する十分低
い電圧とすることができる。このとき、分圧用コンデン
サ素子がない場合でも中間電極に発生する電圧は既に分
圧されているので、分圧用コンデンサ素子としては、従
来に比べて耐電圧の低いものを極く少数用いるだけで十
分な作用が得られる。

【００１２】請求項６記載の発明は、請求項１記載の計
器用変圧器において、高電圧電極が接地電極の一部を包
囲する場合に、中間電極および高電圧電極のいずれか一
方と接地電極との間にポッケルス素子が挿入され、この
ポッケルス素子が電圧検出部を構成することを特徴とし
ている。この特徴によれば、前述したように、接地電極
および中間電極が高電圧電極に包囲されることから、碍
管表面の漏れ電流や周囲の接地電位構造物によりＣ１お
よびＣ２の値が影響を受けることを排除できる。したが
って、ポッケルス素子に印加する電圧値が影響を受ける
ことを排除できる。

【００１３】請求項７記載の発明は、請求項６記載の計
器用変圧器において、接地電極が碍管内を貫通して配置
される場合に、出力変換部が碍管の接地電位側に配置さ
れ、ポッケルス素子に対して送光および受光を行う光フ
ァイバが、接地電極の内部を貫通して設けられたことを
特徴としている。この特徴によれば、接地電極内部の無
電界空間内を光ファイバが貫通するので、光ファイバ沿
面の絶縁を簡素化することができる。

【００１４】請求項８記載の発明は、請求項６記載の計
器用変圧器において、接地電極が碍管内を貫通して配置
される場合に、出力変換部が碍管の接地電位側に配置さ
れ、碍管の接地電位側には第２の中間電極とポッケルス
素子が配置されたことを特徴としている。そして、中間
電極の電圧を引き出すための導線は、接地電極の内部を
貫通して第２の中間電極に接続される。また、ポッケル
ス素子は、第２の中間電極と接地電極との間に挿入さ
れ、電圧検出部を構成する。この特徴によれば、送光お
よび受光用の２本の光ケーブルを用いる場合に比べて、
１本の導線を接地電極内に貫通させるだけであり、構成
が簡略である。

【００１５】請求項９記載の発明は、請求項１〜８のい
ずれか一つに記載の計器用変圧器において、接地電極が
碍管内を貫通して配置される場合に、接地電極のうち碍
管内を貫通する部分の直径が５０ｍｍ以下であることを
特徴としている。この特徴によれば、次のような作用が
得られる。すなわち、接地電極には電流がほとんど流れ
ず、また、接地電極のうち碍管内を貫通する部分の直径
を５０ｍｍ以下に小さくしても、この部分の表面電界は
絶縁上許容しうる値となる。したがって、細い接地電極
および碍管を採用することができる。

【００１６】請求項１０記載の発明は、請求項１〜９の
いずれか一つに記載の計器用変圧器において、高電圧電
極が接地電極の一部を包囲する場合に、包囲領域におけ
る接地電極の内部に、温度センサおよびガス圧力センサ
の少なくとも一方が収容されたことを特徴としている。
この特徴によれば、次のような作用が得られる。すなわ
ち、温度センサを配置した場合には、接地電極内部の無
電界空間内に位置する温度センサからの温度情報を出力
変換部に伝送することができるため、出力変換部におい
て電極系の温度特性を絶縁上の問題なく補償することが
できる。また、ガス圧力センサを配置した場合には、接
地電極内部の無電界空間内に位置するガス圧力センサか
らのガス圧力情報を電子回路基板に伝送することができ
るため、碍管内部のガス圧力を絶縁上の問題なく監視す
ることができる。

【００１７】請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０
のいずれか一つに記載の計器用変圧器において、中間電
極が、接地電極表面に貼付された金属蒸着フィルムおよ
び碍管の電界シールドのいずれか一方から構成されたこ
とを特徴としている。この特徴によれば、次のような作
用が得られる。すなわち、接地電極表面に金属蒸着フィ
ルムを貼付した場合には、フィルムの片面が接地電極、
他面が中間電極となることから、中間電極と接地電極の
間隔が小さくなり、また、フィルム材質の比誘電率が大
きいため、静電容量Ｃ２を大きくとることができる。し
たがって、中間電極に発生する電圧を、変成装置や電子
回路基板などの出力変換部に適合する十分低い電圧とす
ることができ、中間電極の電圧を下げるための付加的な
静電容量を不要とすることができる。また、碍管の電界
シールドを中間電極とした場合には、別途中間電極を配
置する必要がなくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面にしたがって、本発明
を適用した計器用変圧器の実施の形態について詳細に説
明する。なお、前述した従来技術と同一部分には同一符
号を付し、説明は省略する。

【００１９】（第１の実施形態） （構成）図１は、本発明による第１の実施形態として、
請求項１〜３、９、および１０記載の発明を適用した計
器用変圧器の一形態を示す構成図である。この図１に示
すように、本実施形態の計器用変圧器は、高電圧電極
１、碍管２、接地電極３、電子回路基板５、絶縁ガス
６、中間電極７、導線８、支持碍子９、温度センサ１
０、およびガス圧力センサ１１等から構成されている。

【００２０】このうち、高電圧電極１は、測定対象の一
次電圧を受電するための電極であり、碍管２によって大
地から絶縁されている。この高電圧電極１の内部には、
接地電極３の端部が収容されて碍管２の軸方向に伸びる
包囲領域Ａを形成しており、接地電極３の端部は支持碍
子９により支持されている。ここで、包囲領域Ａにおい
て、接地電極３端部の高電圧電極１に対向する外表面に
は中間電極７が取り付けられている。接地電極３は、碍
管２内を貫通して配置されており、この接地電極３のう
ち碍管２を貫通する部分の直径は５０ｍｍ以下である。

【００２１】また、電圧検出部の出力を上位システムに
伝送する電子回路基板（出力変換部）５は碍管２の接地
電位側に配置され、接地電極３の内部には中間電極７の
電圧を電子回路基板５に接続するための導線８が貫通し
ている。すなわち、中間電極７を電圧検出部として用い
るようになっている。ここで、導線８は同軸ケーブルで
あり、ケーブル心線が中間電極の電位、ケーブルシース
が接地電極の電位となっている。

【００２２】さらに、包囲領域Ａにおける接地電極３端
部の内部には、温度センサ１０およびガス圧力センサ１
１が収容されている。これらのセンサ１０，１１の出力
も、接地電極３内部を貫通する導線８によって電子回路
基板５に接続されている。なお、碍管２内部には、絶縁
ガス６が封入されている。

【００２３】（作用）以上の構成を有する本実施形態の
作用は以下の通りである。すなわち、測定対象の一次電
圧は、高電圧電極１と中間電極７との間の静電容量Ｃ
１、および中間電極７と接地電極３との間の静電容量Ｃ
２によって分圧され、中間電極７と接地電極３との間の
電圧は、導線８により電子回路基板５へ入力される。こ
の場合、接地電極３および中間電極７が高電圧電極１内
部に収容されていることから、碍管２表面の漏れ電流や
周囲の接地電位構造物によりＣ１およびＣ２の値が影響
されることを防止できる。また、中間電極７の電圧と同
時に、温度センサ１０の出力およびガス圧力センサ１１
の出力も電子回路基板５へ入力される。

【００２４】電子回路基板５は、温度センサ１０の出力
に基づき静電容量Ｃ１／Ｃ２比の温度変化を補償し、ま
た、ガス圧力センサ１１の出力に基づきガス圧力が設定
値以下に低下した場合には警報を発する。

【００２５】（効果）以上のような本実施形態の計器用
変圧器は、安定した高精度の電圧測定を行うことがで
き、信頼性も高いという利点がある。また、構成が簡略
であるため、低コストで作製可能であるという利点もあ
る。以下には、これらの効果について、詳細に説明す
る。

【００２６】第１に、電極のみにより一次電圧の分圧を
行うので、コンデンサ素子を用いることなく計器用変成
器を簡略に構成することができる。また、Ｃ１およびＣ
２の値が、碍管２表面の漏れ電流や周囲の接地電位構造
物による影響を受けることもないため、中間電極７の電
圧を安定化することができ、安定した高精度の電圧測定
を行うことができる。

【００２７】第２に、接地電極３内部の無電界空間内
を、低電圧である中間電極電圧の導線８が貫通するの
で、導線８の絶縁を簡素にでき、計器用変圧器の構成を
簡略化することができる。

【００２８】第３に、中間電極７と接地電極３の間の静
電容量Ｃ２と並列に、同軸ケーブルの静電容量が加わる
ので、中間電極７に発生する電圧を、電子回路基板５に
適合する十分低い電圧とすることができ、中間電極７の
電圧を下げるための付加的な静電容量を不要とすること
ができる。さらに、同軸ケーブルを用いることから、浮
遊容量の影響を排除し中間電極７の電圧を安定化するこ
とができるため、この点からも、安定した高精度の電圧
測定を行うことができる。

【００２９】第４に、接地電極３に電流がほとんど流れ
ず、また、接地電極３のうち碍管２内を貫通する部分の
直径を５０ｍｍ以下に小さくしても、この部分の表面電
界は絶縁上許容しうる値となる。したがって、細い接地
電極３および碍管２を採用することができるため、結果
的に計器用変圧器の製作費用を低減することができる。

【００３０】第５に、接地電極３内部の無電界空間内に
温度センサ１０およびガス圧力センサ１１を配置してい
ることから、温度情報およびガス圧力情報を電子回路基
板５に伝送することができるため、電極系の温度特性補
償および碍管内部のガス圧力監視を、絶縁上の問題なく
行うことができ、高精度で信頼性の高い計器用変圧器を
提供することができる。

【００３１】（第２の実施形態） （構成）図２は、本発明による第２の実施形態として、
前記第１の実施形態の計器用変圧器に請求項１１記載の
発明を適用した計器用変圧器の一形態を示す図であり、
特に、包囲領域における接地電極および中間電極の構成
を示す構成図である。なお、図１と共通の構成要素には
同一の記号を付し、説明は省略する。

【００３２】この図２に示すように、本実施形態におい
て、接地電極３端部の高電圧電極１（図示せず）に対向
する外表面には、中間電極７として、金属蒸着フィルム
１２が貼付されている。この金属蒸着フィルムは、周知
の通り、誘電体フィルムの両面に金属が蒸着されてなる
ものである。この場合、金属蒸着フィルム１２の、接地
電極３に接していない側の金属蒸着面が中間電極７とな
り、この部分が、接地電極３内部を貫通する導線８によ
って電子回路基板５へ接続されている。

【００３３】（作用・効果）以上の構成を有する本実施
形態においては、金属蒸着フィルム１２の片面が接地電
極３、他面が中間電極７となることから、中間電極７と
接地電極３の間隔が小さくなり、また誘電体フィルム材
質の比誘電率が大きいので、静電容量Ｃ２を大きくとる
ことができる。したがって、中間電極７に発生する電圧
を、電子回路基板５に適合する十分低い電圧とすること
ができ、中間電極７の電圧を下げるための付加的な静電
容量を不要とすることができる。

【００３４】（第３の実施形態） （構成）図３は、本発明による第３の実施形態として、
前記第１の実施形態の計器用変圧器に請求項４記載の発
明を適用した計器用変圧器の一形態を示す図であり、特
に、接地電極内部の構成を示す構成図である。なお、図
１、図２と共通の構成要素には同一の記号を付し、説明
は省略する。

【００３５】この図３に示すように、本実施形態におい
て、接地電極３の内部には導線８が貫通しており、接地
電極３と導線８との間には、ハッチングで示すように、
誘電率の大きい誘電体１３が充填されている。

【００３６】（作用・効果）以上の構成を有する本実施
形態においては、中間電極７と接地電極３の間の静電容
量Ｃ２と並列に、接地電極３と導線８間の静電容量が加
わることになる。したがって、中間電極７に発生する電
圧を、電子回路基板５に適合する十分低い電圧とするこ
とができ、中間電極７の電圧を下げるための付加的な静
電容量を不要とすることができる。

【００３７】（第４の実施形態） （構成）図４は、本発明による第４の実施形態として、
前記第１の実施形態の計器用変圧器に請求項５記載の発
明を適用した計器用変圧器の一形態を示す図であり、特
に、包囲領域における接地電極端部の構成を示す構成図
である。なお、図１〜図３と共通の構成要素には同一の
記号を付し、説明は省略する。

【００３８】この図４に示すように、本実施形態におい
て、包囲領域Ａにおける接地電極３端部の高電圧電極１
（図示せず）に対向する外表面には、中間電極７が取り
付けられており、中間電極７の電圧は、接地電極３内部
を貫通する導線８によって電子回路基板５へ接続されて
いる。そして、包囲領域Ａにおける接地電極３端部の内
部には、分圧用コンデンサ素子１４が収容されており、
この分圧用コンデンサ素子１４の一端は接地電極３に、
他端は導線８に、それぞれ接続されている。

【００３９】（作用・効果）以上の構成を有する本実施
形態においては、中間電極７と接地電極３の間の静電容
量Ｃ２と並列に、分圧用コンデンサ素子１４の静電容量
が加わることになる。したがって、中間電極７に発生す
る電圧を、電子回路基板５に適合する十分低い電圧とす
ることができる。このとき、分圧用コンデンサ素子１４
がない場合でも中間電極７に発生する電圧は既に分圧さ
れているので、分圧用コンデンサ素子１４としては、図
１０に示すような従来形のコンデンサ分圧形計器用変成
器に比較して耐電圧の低いものを極く少数用いるだけで
十分な効果が得られる。

【００４０】（第５の実施形態） （構成）図５は、本発明による第５の実施形態として、
前記第１の実施形態の計器用変圧器に請求項５記載の発
明を適用した計器用変圧器の別の形態を示す構成図であ
る。なお、図１〜図４と共通の構成要素には同一の記号
を付し、説明は省略する。

【００４１】この図５に示すように、本実施形態におい
て、分圧用コンデンサ素子１４は、前記第４の実施形態
とは異なる部分、すなわち、電子回路基板５の入力部に
配置されている。そして、この分圧用コンデンサ素子１
４の一端は接地電極３に、他端は導線８に、それぞれ接
続されている。

【００４２】（作用・効果）以上の構成を有する本実施
形態においては、前記第４の実施形態と同様に、中間電
極７と接地電極３の間の静電容量Ｃ２と並列に、分圧用
コンデンサ素子１４の静電容量が加わることになるた
め、第４の実施形態と同様の効果が得られる。

【００４３】（第６の実施形態） （構成）図６は、本発明による第６の実施形態として、
前記第１の実施形態の計器用変圧器を変形して、請求項
２、３記載の発明の代わりに請求項６、７記載の発明を
適用した計器用変圧器の一形態を示す構成図である。な
お、図１〜図５と共通の構成要素には同一の記号を付
し、説明は省略する。

【００４４】この図６に示すように、本実施形態におい
て、包囲領域Ａにおける中間電極７と接地電極３との間
にはポッケルス素子１５が挿入され、このポッケルス素
子１５が電圧検出部を構成している。また、接地電極３
が碍管２内を貫通して配置されている点や、電子回路基
板５が碍管２の接地電位側に配置されている点は、前記
第１の実施形態と同様であるが、ポッケルス素子１５を
使用している本実施形態において、接地電極３内には、
導線８の代わりに、ポッケルス素子１５に対して送光お
よび受光を行う光ファイバ１６が貫通している。

【００４５】（作用・効果）以上の構成を有する本実施
形態において、電子回路基板５は、ポッケルス素子１５
に対して光ファイバ１６を通して送光および受光を行
い、偏光面の回転角を検出することによって中間電極７
の電圧を計測する。この場合、前記第１の実施形態と同
様に、接地電極３および中間電極７が高電圧電極１内部
に収容されていることから、碍管２表面の漏れ電流や周
囲の接地電位構造物によりＣ１およびＣ２の値が影響さ
れることを防止できる。また、光ファイバ１６は、接地
電極３内部の無電界空間内を貫通するので、光ファイバ
１６に電界が加わることはない。したがって、ポッケル
ス素子１５に印加する電圧値は、環境の影響を受けず安
定化されるため、安定した高精度の電圧測定を行うこと
ができる。また、光ファイバ１６に電界が加わらないた
め、光ファイバ１６沿面の絶縁を簡素化することができ
る。

【００４６】（第７の実施形態） （構成）図７は、本発明による第７の実施形態として、
前記第６の実施形態の計器用変圧器に請求項１１記載の
発明を適用した計器用変圧器の一形態を示す図であり、
特に、包囲領域の構成を示す構成図である。なお、図１
〜図６と共通の構成要素には同一の記号を付し、説明は
省略する。

【００４７】この図７に示すように、本実施形態におい
ては、碍管２の高電圧側端部に取り付けられた高電圧側
電界シールド１７と高電圧電極１との間にポッケルス素
子１５が挿入されており、このポッケルス素子１５が電
圧検出部を構成している。

【００４８】（作用・効果）以上の構成を有する本実施
形態においては、高電圧電極１と碍管２の高電圧側電界
シールド１７間にポッケルス素子１５を配置するので、
別途中間電極を配置する必要がない。したがって、計器
用変圧器の構造を簡略化することができ、それによって
製作費用を低減することができる。

【００４９】（第８の実施形態） （構成）図８は、本発明による第８の実施形態として、
前記第６の実施形態の計器用変圧器を変形して、請求項
７記載の発明の代わりに請求項８記載の発明を適用した
計器用変圧器の一形態を示す構成図である。なお、図１
〜図７と共通の構成要素には同一の記号を付し、説明は
省略する。

【００５０】この図８に示すように、本実施形態におい
て、接地電極３が碍管２内を貫通して配置されている点
や、電子回路基板５が碍管２の接地電位側に配置されて
いる点は、前記第６の実施形態と同様であるが、本実施
形態においては、碍管２の接地電位側に第２の中間電極
７ａが配置されている。これに伴い、接地電極３内に
は、中間電極７の電圧を引き出すための導線８が貫通し
ており、第２の中間電極７ａに接続されている。そし
て、この第２の中間電極７ａと接地電極３との間にポッ
ケルス素子１５が挿入されており、このポッケルス素子
１５が電圧検出部を構成している。

【００５１】（作用・効果）以上の構成を有する本実施
形態においては、第２の中間電極７ａが導線８によって
中間電極７に接続されているので、ポッケルス素子１５
には第６の実施形態の場合と同じ電圧が印加される。し
たがって、第６の実施形態と同様に、安定した高精度の
電圧測定を行うことができる。また、送光および受光用
の２本の光ケーブルを用いる代わりに、１本の導線８を
接地電極３内に貫通させるだけであるため、計器用変圧
器の構成を簡略化することができ、それによって製作費
用を低減することができる。

【００５２】（第９の実施形態） （構成）図９は、本発明による第９の実施形態として、
請求項１および１１記載の発明を適用した計器用変圧器
の一形態を示す構成図である。なお、図１〜図８と共通
の構成要素には同一の記号を付し、説明は省略する。

【００５３】この図９に示すように、本実施形態におい
ては、接地電極３ではなく、高電圧電極１が碍管２内を
貫通して碍管２の接地電位側へ延長され、その端部を包
囲するように接地電極３が配置されて碍管２の軸方向に
伸びる包囲領域Ａを形成しており、高電圧電極１の端部
は支持碍子９により支持されている。ここで、電子回路
基板５が碍管２の接地電位側に配置されている点は、前
記第１の実施形態と同様であるが、高電圧電極１を接地
電位側へ延長している本実施形態においては、前述した
ように、この高電圧電極１の端部が接地電極３によって
包囲されている。そして、この包囲領域Ａにおいて、接
地電極３の高電圧電極１に対向する内表面には、接地電
位側電界シールド１８が取り付けられ、中間電極として
も機能するようになっている。

【００５４】（作用・効果）以上の構成を有する本実施
形態においては、接地電位側電界シールド１８の電圧
は、電子回路基板５へ伝送され、一次電圧の計測に用い
られる。本実施形態においても、前記第１の実施形態と
同様に、高電圧電極１と接地電位側電界シールド１８と
の間の静電容量Ｃ１、および接地電位側電界シールド１
８と接地電極との間の静電容量Ｃ２によって、電極のみ
により一次電圧の分圧を行うので、コンデンサ素子を用
いることなく計器用変成器を簡略に構成することができ
る。また、高電圧電極１および接地電位側電界シールド
１８が接地電極３によって包囲されていることから、Ｃ
１およびＣ２の値が、碍管２表面の漏れ電流や周囲の接
地電位構造物による影響を受けることもないため、中間
電極の電圧として計測される接地電位側電界シールド１
８の電圧を安定化することができ、安定した高精度の電
圧測定を行うことができる。また、接地電位側電界シー
ルド１８を中間電極として用いているので、別途中間電
極を配置する必要がない。したがって、計器用変圧器の
構造を簡略化することができ、それによって製作費用を
低減することができる。

【００５５】（他の実施例）なお、本発明は、上記のよ
うな実施形態に限定されるものではなく、他にも、本発
明の範囲内で多様な形態が実施可能である。例えば、中
間電極の具体的な構成は適宜選択可能であり、中間電極
の構成に応じて、電圧検出部やそれから出力変換部に信
号を伝送するための構成等も、適宜選択可能である。ま
た、電圧検出部としてはポッケルス素子以外の各種の原
理に基づくセンサを適用可能である。同様に、出力変換
部としても、電子回路基板に限らず、変成装置等の各種
の手段を適用可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高電圧電極と接地電極を、一方が他方に包囲されるよう
に配置してその間に中間電極を配置し、また、電圧検出
部の構成を工夫することにより、多数のコンデンサ素子
を用いることなく安定した一次電圧の計測を可能として
いるので、高精度で信頼性が高く、しかも低コストで作
成可能な計器用変圧器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施形態の計器用変圧器を
示す構成図である。

【図２】本発明による第２の実施形態の計器用変圧器の
うち、包囲領域における接地電極および中間電極の構成
を示す構成図である。

【図３】本発明による第３の実施形態の計器用変圧器の
うち、接地電極内部の構成を示す構成図である。

【図４】本発明による第４の実施形態の計器用変圧器の
うち、包囲領域における接地電極端部の構成を示す構成
図である。

【図５】本発明による第５の実施形態の計器用変圧器を
示す構成図である。

【図６】本発明による第６の実施形態の計器用変圧器を
示す構成図である。

【図７】本発明による第７の実施形態の計器用変圧器の
うち、包囲領域の構成を示す構成図である。

【図８】本発明による第８の実施形態の計器用変圧器を
示す構成図である。

【図９】本発明による第９の実施形態の計器用変圧器を
示す構成図である。

【図１０】従来のコンデンサ形計器用変圧器の構成の一
例を示す構成図である。

【符号の説明】

１…高電圧電極 ２…碍管 ３…接地電極 ５…電子回路基板 ６…絶縁ガス ７…中間電極 ７ａ…第２の中間電極 ８…導線 ９…支持碍子 １０…温度センサ １１…ガス圧力センサ １２…金属蒸着フィルム １３…誘電体 １４…分圧用コンデンサ素子 １５…ポッケルス素子 １６…光ファイバ １７…高電圧側電界シールド １８…接地電位側電界シールド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 志郎 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 Ｆターム(参考） 5E081 AA02 BB05 CC30 EE07

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象の一次電圧を受電する高電圧電
   極と、高電圧電極を大地から絶縁する碍管と、接地電極
   と、一次電圧に比例する電圧を測定する電圧検出部と、
   電圧検出部の出力を変換して上位システムに伝送する出
   力変換部とを備えた計器用変圧器において、 前記高電圧電極と前記接地電極は、いずれか一方の電極
   が前記碍管内を貫通して配置され、かつ、この電極の一
   部を包囲するように他方の電極が配置されることで、前
   記碍管の軸方向に伸びる包囲領域を形成しており、 前記包囲領域における前記接地電極と前記高電圧電極と
   の間に中間電極が配置されたことを特徴とする計器用変
   圧器。
2. 【請求項２】 前記接地電極が前記碍管内を貫通して配
   置される場合に、 前記出力変換部は前記碍管の接地電位側に配置され、 前記中間電極の電圧を出力変換部に接続するための導線
   が、前記接地電極の内部を貫通して設けられたことを特
   徴とする請求項１記載の計器用変圧器。
3. 【請求項３】 前記導線は同軸ケーブルであることを特
   徴とする請求項２記載の計器用変圧器。
4. 【請求項４】 前記接地電極と前記導線との間に誘電体
   が充填されたことを特徴とする請求項２記載の計器用変
   圧器。
5. 【請求項５】 前記高電圧電極が前記接地電極の一部を
   包囲する場合に、前記包囲領域における前記接地電極の
   内部および前記出力変換部の入力部の中から選択された
   部分に、分圧用コンデンサ素子が配置されたことを特徴
   とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の計器用変圧
   器。
6. 【請求項６】 前記高電圧電極が前記接地電極の一部を
   包囲する場合に、前記中間電極および前記高電圧電極の
   いずれか一方と前記接地電極との間にポッケルス素子が
   挿入され、このポッケルス素子が前記電圧検出部を構成
   することを特徴とする請求項１記載の計器用変圧器。
7. 【請求項７】 前記接地電極が前記碍管内を貫通して配
   置される場合に、 前記出力変換部は碍管の接地電位側に配置され、 前記ポッケルス素子に対して送光および受光を行う光フ
   ァイバが、前記接地電極の内部を貫通して設けられたこ
   とを特徴とする請求項６記載の計器用変圧器。
8. 【請求項８】 前記接地電極が前記碍管内を貫通して配
   置される場合に、 前記出力変換部は碍管の接地電位側に配置され、 前記碍管の接地電位側には第２の中間電極が配置され、 前記中間電極の電圧を引き出すための導線が、前記接地
   電極の内部を貫通して前記第２の中間電極に接続され、 前記第２の中間電極と前記接地電極との間にポッケルス
   素子が挿入され、このポッケルス素子が前記電圧検出部
   を構成することを特徴とする請求項６記載の計器用変圧
   器。
9. 【請求項９】 前記接地電極が前記碍管内を貫通して配
   置される場合に、 前記接地電極のうち前記碍管内を貫通する部分の直径は
   ５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のい
   ずれか一つに記載の計器用変圧器。
10. 【請求項１０】 前記高電圧電極が前記接地電極の一部
    を包囲する場合に、前記包囲領域における前記接地電極
    の内部に、温度センサおよびガス圧力センサの少なくと
    も一方が収容されたことを特徴とする請求項１〜９のい
    ずれか一つに記載の計器用変圧器。
11. 【請求項１１】 前記中間電極は、前記接地電極表面に
    貼付された金属蒸着フィルムおよび前記碍管の電界シー
    ルドのいずれか一方から構成されたことを特徴とする請
    求項１〜１０のいずれか一つに記載の計器用変圧器。