JP2001264363A - モールド型光ｃｔヘッドとこれを用いた断路器及びこれに用いられるモールド鉄心の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】大電流を正確に測定することができる小型で軽
量なモールド型光ＣＴヘッドとこれを用いた断路器及び
これに用いられるモールド鉄心の製造方法を提供する。 【解決手段】ギャップ付き鉄心にガラスクロスを巻き、
その上から熱収縮テープを巻いて熱収縮させた状態で容
器内に入れて熱硬化性樹脂を注入し、真空脱泡した後に
加熱硬化させ、熱収縮テープを剥がして仕上げ処理する
ことによりモールド鉄心１４を製造する。このギャップ
付き鉄心のギャップ１３内に配置した気密性の樹脂ケー
ス内に光センサ１５を挿入してゴムモールドし、更に鉄
心と樹脂ケースを耐候性のゴムでモールドし、鉄心部を
防錆し光センサ部は気密性を備えたモールド型光ＣＴヘ
ッド１０とする。従来のような気密カバーを要しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小型軽量で大電流
まで計測可能なモールド型光ＣＴヘッドとこれを用いた
断路器及びこれに用いられるモールド鉄心の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、変電所の高効率運用を目的として
故障区間検出用の光ＣＴの適用範囲が拡がっている。こ
のため従来の配電用変電所から送電用変電所、一次変電
所と設置範囲が広がり、それにつれて適用電圧階級も７
７ｋＶ→１５４ｋＶ→２７５ｋＶへと拡大している。ま
た光ＣＴの測定電流範囲も従来の８００Ａから４０００
Ａへと拡大している。

【０００３】このような用途に用いられる光ＣＴは、屋
外の変電所や送電線等の重要なラインに使用されるた
め、高度の信頼性が要求される。そこで従来は金属製の
気密ケースの内部に収納されていた。このタイプは配電
用変電所において８００〜１２００Ａの電流を測定する
ために、何の問題もなく実用されている。

【０００４】ところが、４０００Ａ定格の光ＣＴでは２
倍の８０００Ａにおいても誤差を数％以下に抑える必要
があり、そのためには鉄心の断面積を大型化して大電流
時のギャップ部からの磁束漏洩を抑制しなければならな
い。このため４０００Ａ定格の光ＣＴは例えば２８００
ｍｍ^２という大きい鉄心断面積を持たせねばならず、こ
れを従来のように金属製の気密ケースの内部に収納する
と光ＣＴヘッドが大型で重くなる。

【０００５】また、このような光ＣＴヘッドを変電所の
断路器に取り付ける場合には、断路器極間絶縁距離や対
地間絶縁距離を変電所の耐雷設計値を満足するように確
保しなければならないが、光ＣＴヘッドが大型化すると
その分だけこれらの距離が小さくなる。しかし既設の断
路器のサイズは耐雷設計値を考慮して最小寸法に決定さ
れているため、大型の光ＣＴヘッドを新たに取り付ける
と耐雷設計値を満足できなくなる場合がある。

【０００６】さらに断路器の場合には頂部に２．１Ｇ
（０．３Ｇ×加速度応答倍率７）の水平加速度を受けた
ときにも支持碍子の基部に発生する曲げモーメントが碍
子の曲げ破壊強度を越えないとの耐震基準を満足させる
必要があるが、大型で大重量の光ＣＴヘッドを断路器の
導電部に取り付けると、上部質量が過大となってこの耐
震基準を満足できなくなる場合がある。

【０００７】上記したように、従来の金属製気密ケース
の内部に収納した構造の光ＣＴヘッドは８００〜１２０
０Ａの電流を測定する場合には問題がないものの、それ
以上の大電流用の断路器に取り付けて正確に電流測定を
行わせることはできないものであった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、大電流を正確に測定することがで
き、しかも小型で軽量なモールド型光ＣＴヘッドとこれ
を用いた断路器及びこれに用いられるモールド鉄心の製
造方法を提供するためになされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明のモールド型光ＣＴヘッドは、ギャ
ップ付き鉄心に樹脂を含浸させたモールド鉄心と、その
ギャップ内に配置した気密性の樹脂ケース内にゴムモー
ルドされた光センサとからなり、更に鉄心と樹脂ケース
を耐候性のゴムでモールドし、それ自体で鉄心の防錆性
を備えたことを特徴とするものである。なお鉄心に被覆
する樹脂中にガラスクロステープを巻き付けた構造とす
ることができ，モールド型光ＣＴヘッドの外周が、電界
シールド用の非気密性の金属カバーにより覆われた構造
としてもよい。また本発明の断路器は、上記のモールド
型光ＣＴヘッドを、断路器の導電部に取り付けたことを
特徴とするものである。

【００１０】更に本発明のモールド鉄心の製造方法は、
ギャップ付き鉄心にガラスクロスを巻き、その上から熱
収縮テープを巻いて熱収縮させた状態で容器内に入れて
熱硬化性樹脂を注入し、真空脱泡した後に加熱硬化さ
せ、熱収縮テープを剥がして仕上げ処理することを特徴
とするものである。

【００１１】本発明の方法により製造されたモールド鉄
心のギャップ内に配置した気密性の樹脂ケース内に光セ
ンサをゴムモールドしたモールド型光ＣＴヘッドは、そ
れ自体で光センサ部は気密性を備え，またモールド鉄心
部は防錆性を備えたものであるから、従来のように金属
製気密ケースの内部に収納する必要がない。このために
大きい鉄心断面積を確保しつつ、光ＣＴヘッド全体を小
型化、軽量化することができ、断路器に取り付けた場合
にも断路器極間絶縁距離や対地間絶縁距離等の変電所の
耐雷設計値を満足することができ、また耐震基準を満足
することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を示す。
図１は水平２点切り型の断路器の側面図であり、１は光
ファイバ内蔵碍子、２は固定碍子、３はそれらの中央に
設置された回転碍子である。両側の碍子の頭部には固定
接触部４、５が設けられており、回転碍子３の頭部に設
けられた水平回転ブレード６を約９０度回転させること
により、両側の固定接触部４、５の部分で電路を開閉す
る構造となっている。なお７、８は母線が接続される母
線端子である。

【００１３】光ファイバ内蔵碍子１の導電部７には、光
ＣＴヘッド１０が配置されている。そしてこの光ＣＴヘ
ッド１０から光信号を取り出すための光ファイバケーブ
ル９が、光ファイバ内蔵碍子１の内部を貫通し、ボック
ス１１を介して接地側に引き出されている。以上の構成
は従来と同様である。しかし光ＣＴヘッド１０は従来の
ように金属製気密ケースの内部に収納されたものではな
く、それ自体でセンサ部の気密性と鉄心の防錆性を備え
た構造となっている。

【００１４】図２は光ＣＴヘッド１０を光ファイバ内蔵
碍子１の頭部に固定した構造を示す図であり、導電部７
を貫通させる中心孔１７を備えた光ＣＴヘッド１０が、
光ファイバ通路を備えた支持金具１２によって光ファイ
バ内蔵碍子１の頭部に固定されている。

【００１５】図３は光ＣＴヘッド１０を拡大して示した
図であり、図４はその水平断面図である。図示のよう
に、この光ＣＴヘッド１０はギャップ１３を備えたモー
ルド鉄心１４と、そのギャップ１３内に位置する気密樹
脂ケースに挿入した光センサ１５とからなるものであ
る。モールド鉄心１４は飽和磁束密度が高く、安価な方
向性珪素鋼板からなるもので、０．２〜０．３ｍｍ程度
の鋼板を積層したものである。これらの鋼板は両面に絶
縁被膜が形成されて防錆処理が施されているが、切断面
は珪素鋼が露出しているため、湿度の高い環境に放置す
れば錆の進行による磁束通過断面積の減少をまねき、光
ＣＴの特性を劣化させるおそれがある。そこで本発明で
は以下のような特殊な方法によるモールド処理がなされ
ている。

【００１６】まず、図示の形状に切断された鉄心（珪素
鋼板の積層体）の外周にガラスクロスを巻く。これはモ
ールド鉄心１４の樹脂層のクラック発生を防止するため
である。次にその上から熱収縮テープを巻く。ここでは
ＰＥＴフィルムが用いられる。これを例えば１３０℃に
加熱して熱収縮させる。これは次工程で注入される樹脂
の厚さをガラスクロステープと同等とし、クラックが発
生しやすい樹脂層のみ存在させないためである。

【００１７】次に熱収縮テープの浮き上がりを押さえる
ために鉄心の内径と外径とに型枠を嵌め、容器に入れて
樹脂を流し込み、ボイド除去のために真空脱泡する。樹
脂としては耐熱性、耐熱衝撃性、防錆性等に優れた加熱
硬化樹脂であるエポキシ樹脂が好適である。これを加熱
炉に入れ、上面に押さえ板を置いて側面のＰＥＴフィル
ムの浮き上がりを防止しながら加熱硬化させる。その
後、加熱炉から取り出して型枠を外し、余分な樹脂を除
去し、更にＰＥＴフィルムを剥がして仕上げ処理する。
この結果、ガラスクロス内にエポキシ樹脂が含浸されて
ボイドのないモールド鉄心１４が得られるが、鉄心は熱
収縮テープにより強く圧着された状態でモールドされる
ために樹脂層のみ存在することがなく、耐クラック性に
優れ、かつ防錆性に優れたモールド鉄心１４となる。
尚、耐クラック性が満足すればガラスクロステープを巻
き付けなくても良い。

【００１８】このようにして製造されたモールド鉄心１
４のギャップ１３内に図３のように配置した気密性の樹
脂ケースに光センサ１５が挿入され、ゴムモールドす
る。更に鉄心と樹脂ケースを耐候性の良いゴムでモール
ドしている。なお光センサ１５はギャップ１３内の磁界
に応じて光出力を変化させるファラディ素子を備えたも
のである。

【００１９】上記の構成を持つ本発明の光ＣＴヘッド１
０は、センサ部は気密性を持つため、従来のように防湿
を目的とした金属製の気密ケースに収納する必要はな
く、電界シールド用の簡単な非気密性の金属カバー１８
で覆っておけばよい。従って十分な鉄心断面積を確保し
つつ、小型で軽量とすることができ、具体的には水平２
点切り用４０００Ａ定格の光ＣＴヘッド１０の外径を２
５０ｍｍ、重量を２０ｋｇ以下にすることができる。こ
れにより既設の断路器に取り付ける場合にも、断路器極
間絶縁距離や対地間絶縁距離等の変電所の耐雷設計値を
満足することができ、また耐震基準を満足することがで
きる。

【００２０】以上の説明は水平２点切り型の断路器およ
びこれに取り付ける光ＣＴヘッド１０についてなされ
た。しかし本発明は図５以下に示す水平１点切り型の断
路器にも同様に適用することができる。水平１点切り型
の断路器は図５に示すように、光ファイバ内蔵碍子１の
頭部に取り付けた水平回転ブレード６を回転させ、中間
部の接点で電路の開閉を行うものである。

【００２１】この水平１点切り型の断路器の場合には、
光ファイバ内蔵碍子１自体が回転するために光ＣＴヘッ
ド１０も光ファイバ内蔵碍子１の頭部から延びる水平回
転ブレード６の基部に取り付けられている。また既設の
水平１点切り型の断路器はメーカーによって水平回転ブ
レード６のサイズや形状がかなり異なるため、図７に示
すように光ＣＴヘッド１０の中心孔１７を角形として各
メーカーの断路器に適用できるようにした。このような
相違点はあるものの、前記した方法で製造されたモール
ド鉄心１４のギャップ１３内に配置した気密性の樹脂ケ
ースに光センサ１５を挿入し、鉄心と樹脂ケースをシリ
コーンゴム１６によりゴムモールドした点は、水平２点
切り型の断路器の場合と同様である。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光ＣＴ
ヘッドは従来のように金属製の気密ケースに収納する必
要はなく、十分な鉄心断面積を確保しつつ、小型軽量化
を図ることができる。また本発明の断路器はこの光ＣＴ
ヘッドを備えたものであるから、電流定格を増加させた
場合にも、断路器極間絶縁距離や対地間絶縁距離等の変
電所の耐雷設計値を満足することができ、また耐震基準
を満足することができる。更に本発明のモールド鉄心の
製造方法によれば、電流検出特性に優れかつ気密性や防
錆性にも優れたモールド鉄心を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】水平２点切り型の断路器の側面図である。

【図２】光ＣＴヘッドを取り付けた光ファイバ内蔵碍子
の図であり、(Ａ)は正面図、(Ｂ)は側面図である。

【図３】光ＣＴヘッドの拡大正面図である。

【図４】図３の中央水平断面図である。

【図５】水平２点切り型の断路器の側面図である。

【図６】光ＣＴヘッドを取り付けた光ファイバ内蔵碍子
の側面図である。

【図７】光ＣＴヘッドの拡大正面図である。

【図８】光ＣＴヘッドの中央縦断面図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ内蔵碍子、２ 固定型碍子、３ 回転碍
子、４ 固定接点、５固定接点 ６ 水平回転ブレー
ド、７ 母線端子、８ 母線端子、９ 光ファイバケー
ブル、１０ 光ＣＴヘッド、１１ ボックス、１２ 支
持金具、１３ギャップ、１４ モールド鉄心、１５ 光
センサ、１６ シリコーンゴム、１７中心孔、１８ 非
気密性のカバー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ギャップ付き鉄心に樹脂を被覆したモール
   ド鉄心と、そのギャップ内に配置した気密性の樹脂ケー
   ス内にゴムモールドされた光センサとからなり、鉄心と
   樹脂ケースを耐候性のゴムでモールドし、それ自体で鉄
   心の防錆性を備えたことを特徴とするモールド型光ＣＴ
   ヘッド。
2. 【請求項２】鉄心に被覆する樹脂中にガラスクロステー
   プを巻き付けた請求項１記載のモールド型光ＣＴヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 外周が電界シールド用の非気密性の金属
   カバーにより覆われた請求項１または２記載のモールド
   型光ＣＴヘッド。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のモールド型光ＣＴヘッ
   ドを、断路器の導電部に取り付けたことを特徴とする断
   路器。
5. 【請求項５】 ギャップ付き鉄心にガラスクロスを巻
   き、その上から熱収縮テープを巻いて熱収縮させた状態
   で容器内に入れて熱硬化性樹脂を注入し、真空脱泡した
   後に加熱硬化させ、熱収縮テープを剥がして仕上げ処理
   することを特徴とするモールド鉄心の製造方法。