JP2003156517A - 電界磁界センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 送配電線等に非接触で電圧と電流を１個のセ
ンサで測定でき、測定した電圧値が雨水の影響を受けな
い電界磁界センサを提供する。 【解決手段】 電界磁界センサ６の電界極２０を金属パ
イプ製とし、磁束を遮蔽しないように縦に１箇所切断箇
所２０ａを設け、樹脂のブラケット２０ｂに固定する。
ブラケット２０ｂの底部２０ｃを凹ませて接続箱２４を
離して固定するためのパイプ２３が濡れないようにす
る。磁界検出コイル２１はボビン２１ａに電線２１ｂを
巻いて構成する。電界極２０の頂部は円錐状の樹脂キャ
ップ２２で覆い、雨水が流れ落ちやすくし、かつ雨水で
濡れても電界検出状態が変化せぬよう、金属ワイヤ２２
ａを外面に露出させて設ける。検出部が濡れても電界検
出強度が変わらず、検出した電界の微弱電流が漏洩せ
ず、安定的な検出ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屋外電力設備であ
る送配電線路や変電設備の送電電圧と送電電流現象を非
接触で測定するために用いる電界磁界センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】電力設備の送電時や故障時の電圧測定に
は、変成器、抵抗分圧器、コンデンサ分圧器、碍子分圧
器、光ＰＴ、電界検出器等が用いられ、電流測定には、
変流器、Ｚ型ＣＴ、ホールＣＴ、光ＣＴ、磁界検出器等
が用いられる。

【０００３】電圧測定に用いる変成器、抵抗分圧器、コ
ンデンサ分圧器、碍子分圧器は、電力線へ直接に接続す
るため、耐電圧を考慮した設計をしなければならず、こ
のため大型、高価になり、商用周波に対しての特性はあ
るが、故障時の電圧現象、たとえば雷故障のような現象
に起因する高周波電圧に対する周波数特性はない。光Ｐ
Ｔは、商用周波から高周波に対して特性はあるが、電力
線を通す必要があるため装着が大変である。電界検出器
は、電力設備に非接触で商用周波から高周波までの特性
を得ているが、雨の影響を受けて検出出力が変動しやす
い。

【０００４】電流測定に用いる変流器は、電力線を接続
する必要があり、高周波特性がない。Ｚ型ＣＴは電力線
を通す必要があり、耐電圧を考慮して地中線化する必要
があり、高周波特性も良くない。ホールＣＴは、周波数
特性はあるが地中線に接触させる必要がある。光ＣＴ
も、周波数特性はあるが電力線に取り付ける必要があ
る。磁界検出器は電力線に非接触で周波数特性もよい。

【０００５】従来架空送電線路において送電電圧と送電
電流現象を非接触で測定するために用いられているシス
テムを説明する（例えば、特許文献１参照）。図１は架
空送電線路の略図で、図中１は供給側の電気所（送電用
設備）、２は変圧器の中性点抵抗器、３は三相架空送電
線、４は需要側の電気所である。図２は送電鉄塔に電界
磁界センサを配置した状態を示す概念図で、図中５は図
１に示す架空送電線３の鉄塔、３ａ、３ｂ、３ｃは架空
送電線、６ａ、６ｂ、６ｃは電界磁界センサであり、こ
れらセンサは送電線３ａ、３ｂ、３ｃに対して非接触で
対向している。なお以下では送電線３ａ、３ｂ、３ｃや
電界磁界センサ６ａ、６ｂ、６ｃのいずれかを特定して
示す以外は単に送電線３、電界磁界センサ６という。

【０００６】図３は変電設備の架台に電界磁界センサを
配置した状態を示す概念図で、図中７は図１に示す架空
送電線３へ電気を送電するための送電用設備の架台また
は電気を受電する需要側の電気所４の受電用設備の架台
であり、いずれの場合も図２と同様に電界磁界センサ６
は、送電線３に対し非接触で対向している。

【０００７】図４は従来の電界磁界センサ６の構成を簡
単に示した概念図である。図中１０は電圧を検出するた
めの電界極、１１は電界極を固定するための絶縁パイ
プ、１２は電流を検出するための磁界コイル、１３は接
続箱で、同軸ケーブル１４（たとえば１．５Ｄ２Ｖ２本
を収容したケーブル及び電界極１０と磁界コイル１２の
リード線）が配線してある。また図中１５はケーブル１
４のコネクタで、１６は電界磁界センサ６を鉄塔５や架
台７に設置するための取り付けネジである。この従来の
電界磁界センサ６は、送電線３に非接触で商用周波から
高周波までの周波数特性がある。

【０００８】

【特許文献１】特公平６−７０６６５号公報

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで図４に示した
従来の電界磁界センサ６は、電界センサと磁界センサを
別体、別置する場合に比べてコスト面と限られた場所に
２個のセンサを設置しなくて済み、１個のセンサで電圧
と電流を測定することが可能になり、送電電圧値と電流
値に対し正比例し、電力線３と電界磁界センサ６との距
離に反比例する特性であるが、電界極１０で検出した電
界値が雨等の影響を受けて変化しやすい。

【００１０】この現象は、電圧計測に対し性能を左右す
る大きな欠点である。その原因は、雨水が絶縁パイプ１
１と接続箱１３に溜まり、電界磁界センサ６の取り付け
部材である鉄塔５や架台７に雨水が接触している時は電
界極１０で検出した微弱電流が水膜を通って大地へ分流
されて感度が低くなる。他方、雨水が絶縁パイプ１１と
接続箱１３に溜まり水膜を介して電界極１０と接触し、
鉄塔５や架台７と接触していない時は、雨水による水膜
も電界極となって電界極面積を増やすことにより感度が
高くなるためである。上記２原因により、非降雨時に比
して降雨時は検出した電界値が増減する。ただし電流測
定に対しては、磁界コイル１２を固定している絶縁パイ
プ１１が樹脂で磁束を通すため、周波数特性は良い。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点にかんがみ、
送配電線等に非接触で電圧と電流を１個のセンサで測定
でき、測定した電圧値が雨水の影響を受けることなく雨
水による電界検出変化を補う電界磁界センサを提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
電界磁界センサは、上記目的を達成するために、送配電
線路や変電設備の送電電圧と送電電流現象を非接触で測
定するための電界磁界センサであって、電界検出部と磁
界検出部を一体化した検出部と、鉄塔等の取り付け箇所
に取り付けるための接続部と、これら検出部と接続部と
を離して連結する連結部材とからなり、上記検出部の項
部を錐形のキャップで覆うとともに、上記検出部の底部
を凹状に形成して上記連結部材の上端側を覆ってなるこ
とを特徴とする。

【００１３】同請求項２に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１の電界磁界センサにおいて、上記
キャップの外周面にワイヤ状の導電体を少なくとも一ヶ
所以上で露出させ、該導電体を上記電界検出部に接続し
てなることを特徴とする。

【００１４】同請求項３に係るものは、上記目的を達成
するために、請求項１または２の電界磁界センサにおい
て、上記検出部の外壁を電界検出部と成すと共に、外壁
部材に上下方向に沿って切断箇所を設けてなることを特
徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。なお以下では従来と共通する部分に
は共通する符号を付すにとどめ重複する説明は省略す
る。図５は本発明に係る電界磁界センサの一実施形態の
構成を示す概念図、図６は送電鉄塔に電界磁界センサを
縦方向に配置した状態を示す概念図、図７は図５のＡ−
Ａ断面図、図８はキャップの平面図、図９は磁界検出コ
イルの取付方向を変化させた電界磁界センサの構成を示
した断面図である。図中２０は電界極、２１は磁界コイ
ル、２２は樹脂製キャップ、２３はステンレスパイプ、
２４は接続箱、２５は同軸ケーブル、２６はケーブルコ
ネクタ、２７は取り付けネジである。そして、図５に示
す様に、電界検出部である電界極２０と磁界検出部であ
る磁界コイル２１を一体化して円筒状の検出部と成し、
電界極２０は検出部の筒状部外周面（外壁部材）に設け
ると共に、磁界コイル２１は検出部の内部に装着してい
る。

【００１６】本実施形態の電界磁界センサ６は、図５、
７に示す様に、その電界極２０が金属製略円筒状で、た
とえばステンレスパイプ製で、磁束を遮蔽しないように
縦にたとえば１箇所切断してある（切断箇所を符号２０
ａで示す。）。電界極２０をなすステンレスパイプ２０
ｄは、磁束を通す樹脂製のブラケット２０ｂに固定して
ある。ブラケット２０ｂの底部２０ｃは、雨水で接続箱
２４との連結部材であるステンレスパイプ２３が濡れな
いよう凹状に形成してある。詳しくは、円筒状ケース２
０ｅの中間内部に磁界コイル２１を装着すると共に、上
下端部にブラケット２０ｂ、２０ｆを固定し、円筒状ケ
ース２０ｅの外周に上下方向に所定幅の間隙（切断箇所
２０ａ）を有してステンレスパイプ２０ｄ（電界極２
０）を設けている。円筒状ケース２０ｅの一部を貫通さ
せると共に切断箇所２０ａの位置で電線をステンレスパ
イプ２０ｄに接続し、モールド材で固定している。下端
部のブラケット２０ｂの凹状底部中央にブラケット２０
ｂに比して小径のステンレスパイプ２３の上端を固定
し、ステンレスパイプ２３の下端を接続箱２４に固定し
ている。

【００１７】磁界検出コイル２１は、商用周波から高周
波の周波数特性とコイル出力電圧の大きさとを考慮し、
ボビン２１ａに数百回電線２１ｂを巻いて構成してあ
る。電力線３と電界磁界センサ６の関係において、磁界
検出コイル２１の装着方向は図５又は図９の様になり、
電界磁界センサ６は直立状態で取り付けられる。

【００１８】図５、８に示す様に、電界極２０（検出
部）の頂部を覆うキャップ２２は、磁束を遮蔽すること
がなく、また雨水が落ちやすくなるように円錐形状の樹
脂製で形成してある。また、雨水で濡れても電界検出状
態が変化しないように、たとえばステンレス製のワイヤ
２２ａを縫うようにして外面に露出させて設けてある。
詳しくは、キャップ２２の傾斜面にワイヤ２２ａの露出
部を放射状に複数配置すると共に、露出したワイヤ２２
ａの両端部をキャップ２２の傾斜面等を貫通させて裏面
側で結線している。キャップ２２に露出配置したワイヤ
２２ａは検出部外周面に設けたステンレスパイプ２０ｄ
とキャップ２２下方の円筒状ケース２０ｅ内で電線接続
し、ステンレスパイプ２０ｄの他ワイヤ２２ａも電界極
２０の一部と成している。もちろんキャップ２２の形状
は、雨水が流れ落ちやすければ角錐等であってもよい。

【００１９】図５に示す様に、検出部と接続箱２４を固
定するステンレスパイプ２３内に電界極２０（ステンレ
スパイプ２０ｄおよびワイヤ２２ａ）と磁界検出コイル
２１の信号を流すための電線を収容し、ステンレスパイ
プ２３の外装材としては、雨水を弾く材質、たとえばテ
フロン（登録商標）製の収縮チューブを装着して保護し
てある。

【００２０】上述の構造によると、キャップ２２に設け
たワイヤ２２ａは電界極２０の一部となり、降雨時の雨
水がキャップ２２等に付着して水膜が発生しても、キャ
ップ２２表面に露出させて設けたワイヤ２２ａは水膜よ
り導電性が高く、電界が通常集中する効果があるため、
雨水に拘わらず電界極２０はステンレスパイプ２０ｄお
よびワイヤ２２ａとなるため、雨水で検出部が濡れても
電界検出強度が変わらない。又、雨水で検出部や接続箱
２４が濡れても、検出部の底部（ブラケット２０ｂの底
部２０ｃ）が凹状であることにより、検出部の外周面
（ステンレスパイプ２０ｄ）と連結部材のステンレスパ
イプ２３は非接触、離隔しているため、鉄塔５や架台７
へ検出した電界の微弱電流が漏洩しない。したがって、
降雨時であっても非降雨時と同様に雨水に影響されず
に、送電電圧現象を検出する。又、電界極２０を検出部
の外周面に設けたステンレスパイプ２０ｄは、上下方向
の切断箇所２０ａを設けてステンレスパイプ２０ｄの一
部を開口させているため、電力線３の電流による磁束を
遮蔽することなく磁界検出コイル２１で検出し得る。

【００２１】なお、図５の例において、電流を検出する
コイル２１を接続箱２４内に収めて電界検出部と磁界検
出部を別体化すると、送電線等と電界極２０、磁界コイ
ル２１との距離と角度が違ってくるため、センサ出力を
加算して得る零相電圧や零相電流等を正しく得ることが
できなくなる。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る電界磁界センサは以上説明
してきたように、送電線等に非接触で電圧と電流が１個
のセンサで測定でき、コスト的にも、設置スペース的に
も有利なだけでなく、雨水で検出部が濡れても電界検出
強度が変わらなかったり、検出した電界の微弱電流が鉄
塔等に漏洩しないので、送電電圧現象を雨水の影響を受
けることなく安定的に検出でき、又請求項３では磁界は
磁束を遮蔽されることなく測定可能になるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】電力設備の系統を示す架空送電線路の概念図で
ある。

【図２】送電鉄塔に電界磁界センサを配置した状態を示
す概念図である。

【図３】変電設備の架台に電界磁界センサを配置した状
態を示す概念図である。

【図４】従来の電界磁界センサの構成を簡単に示した概
念図である。

【図５】本発明に係る電界磁界センサの一実施形態の構
成を示した断面図である。

【図６】送電鉄塔に電界磁界センサを縦方向に配置した
状態を示す概念図である。

【図７】図５のＡ−Ａ断面図である。

【図８】キャップの平面図である。

【図９】磁界検出コイルの取付方向を変化させた電界磁
界センサの構成を示した断面図である。

【符号の説明】

１ 供給側の電気所 ２ 変圧器の中性点抵抗器 ３ 三相架空送電線 ４ 需要側の電気所 ５ 送電鉄塔 ６、６ａ、６ｂ、６ｃ 電界磁界センサ ７ 送電用または変電用設備の架台 １０ 電界極 １１ 絶縁パイプ １２ 磁界コイル １３ 接続箱 １４ 同軸ケーブル １５ ケーブルコネクタ １６ 取り付けネジ ２０ 電界極 ２０ａ 電界極をなすパイプの切断箇所 ２０ｂ 電界極をなすパイプのブラケット ２０ｃ ブラケットの凹状の底部 ２０ｄ 電界極をなすステンレスパイプ ２０ｅ 円筒状ケース ２０ｆ ブラケット ２１ 磁界コイル ２１ａ ボビン ２１ｂ 電線 ２２ 樹脂製キャップ ２２ａ ワイヤ ２３ ステンレスパイプ ２４ 接続箱 ２５ 同軸ケーブル ２６ ケーブルコネクタ ２７ 取り付けネジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送配電線路や変電設備の送電電圧と送電
   電流現象を非接触で測定するための電界磁界センサであ
   って、電界検出部と磁界検出部を一体化した検出部と、
   鉄塔等の取り付け箇所に取り付けるための接続部と、こ
   れら検出部と接続部とを離して連結する連結部材とから
   なり、上記検出部の頂部を錐形のキャップで覆うととも
   に、上記検出部の底部を凹状に形成して上記連結部材の
   上端側を覆ってなることを特徴とする電界磁界センサ。
2. 【請求項２】 請求項１の電界磁界センサにおいて、上
   記キャップの外周面にワイヤ状の導電体を少なくとも一
   ヶ所以上で露出させ、該導電体を上記電界検出部に接続
   してなることを特徴とする電界磁界センサ。
3. 【請求項３】 請求項１または２の電界磁界センサにお
   いて、上記検出部の外壁を電界検出部と成すと共に、外
   壁部材に上下方向に沿って切断箇所を設けてなることを
   特徴とする電界磁界センサ。