JP2011237382A - ガス絶縁機器用光変流器 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で密封容器内の絶縁ガスを排出することなく光ファイバの配置作業が行え、また光ファイバの増減が容易なガス絶縁機器用光変流器を提供する。
【解決手段】絶縁ガスが充填される密封容器１０内に少なくとも一つの通電導体を配置し、密封容器１０の一部に開口部１１を設けて閉鎖板１２にて閉鎖しており、密封容器１０内の通電導体１３を取り囲んで閉ループを形成する光ファイバ１４を配置している。光ファイバ１４は、閉鎖板１２から密封容器１０外に気密に引き出すと共に、引き出し端側に少なくとも光源部と光信号処理部とを設けている。密封容器１０内の通電導体１３には、所定距離を隔てて周回させて配置する気密性中空管３０を設け、この端部は閉鎖板１２に封止結合手段３１により気密に固着し、この内部に光ファイバ１４を挿通可能に構成している。
【選択図】図１

Description

本発明はガス絶縁機器用光変流器に係り、特に通電導体を取り囲んで閉ループを形成する光ファイバの配置作業が容易に行えるガス絶縁機器用光変流器に関する。

ガス絶縁式開閉装置やガス絶縁主母線等のガス絶縁機器では、密封容器の内に少なくとも一つの通電導体を配置し、絶縁特性の良好な絶縁ガスを充填して使用している。そして、密封容器の内の通電導体を流れる電流を計測するため、巻線型変流器や光変流器を用いことが行われている。

例えば、特許文献１に記載されたガス絶縁機器用光変流器は、密封容器内に配置する３本の通電導体の周囲には、それぞれ電流センサとして使用する光ファイバを環状に巻回し、各光ファイバの両端を密封容器から導出している。そして、発光部から光ファイバ内に入射した直線偏光が、光ファイバのファラデー効果により偏光した出射光の偏光角を計測部で検出し、通電電流を計測するガス絶縁機器用光変流器である。

このようなガス絶縁機器用光変流器では、光ファイバを密封容器の外に導出するときに、導出部分の気密性を確保し、絶縁ガスの漏れを防止する必要がある。このため、光ファイバを密封容器外に引き出す部分は、例えば特許文献２に記載されているような気密性接合部とすることが提案されている。

特許文献２の気密性アダプタと称している気密性接合部は、密封容器の外面に中空円筒状のフランジを突出させて形成して蓋板を着脱自在に固定する際に、蓋板の中心に穿設した貫通孔は、光ファイバの挿通孔が形成された円板状フランジ部で閉鎖すると共に、光ファイバは一部に金属皮膜を形成しておいて挿通孔を挿通させ、金属皮膜と挿通孔間を半田等で密封固着した構造である。

特開平１０−１４２２６５号公報 特開平８−２１１２３２号公報

上記した特許文献２の気密性接合部を使用してガス絶縁機器用光変流器を構成した場合、経年劣化等によって光ファイバを交換する必要が生ずると、密封容器の中空円筒状のフランジから蓋板を取外して交換作業を行うことになる。この場合、まず密封容器内の絶縁ガスのガス処理作業を行い、その後に光ファイバの交換作業を行わなければならないという問題がある。

また、気密性接合部として特許文献２の気密性アダプタを用いる場合、光ファイバを一本しか固定できないから、光変流器を用いた保護系統を１系統から２系統へ変換する場合や、光変流器を増加させるため光ファイバの数が変化する時には、気密性アダプタの数を合わせて変更する必要が生じる。しかも、挿通孔を形成した円板状フランジ部の大きさによっては、密封容器の外面に突出させて形成する中空円筒状フランジ及び蓋板の寸法が変わるから、極端なときには密封容器を交換するために、ガス絶縁機器の主回路を解体しなければならないという問題があった。

本発明の目的は、簡単な構造で密封容器内の絶縁ガスを排出することなく光ファイバの配置作業が行え、しかも光ファイバを増減することが容易なガス絶縁機器用光変流器を提供することにある。

本発明のガス絶縁機器用光変流器は、絶縁ガスが充填される密封容器内に少なくとも一つの通電導体を配置し、前記密封容器の一部に開口部を設けて閉鎖板にて閉鎖し、前記密封容器内の通電導体を取り囲んで閉ループを形成する光ファイバを配置し、前記光ファイバは前記開口部を閉鎖する閉鎖板から前記密封容器外に気密に引き出すと共に、引き出し端側に少なくとも光源部と光信号処理部とを設けて構成する際に、前記密封容器内の通電導体には所定距離を隔てて周回させて配置する気密性中空管を設け、前記気密性中空管の端部は前記閉鎖板に封止結合手段により気密に固着し、前記気密性中空管の内部に前記光ファイバを挿通可能に構成したことを特徴としている。

好ましくは、前記気密性中空管はその内径が前記光ファイバの外径の２倍以上に形成され、前記気密性中空管内に少なくとも２本の前記光ファイバを挿通して構成した特徴としている。

また好ましくは、前記気密性中空管には金属中空管を用い、前記金属中空管の両端は、挿通孔を有する取付板と、前記取付板と金属中空管とを気密に固着する固着部材からなる封止結合手段にて取付けて構成したことを特徴としている。

更に好ましくは、前記気密性中空管には絶縁中空管を用い、前記絶縁中空管の両端は、挿通孔を有する取付板と、前記取付板に気密に固着する継手部と、前記継手部に前記絶縁中空管端を着脱自在に気密に固定する結合部材からなる封止結合手段にて取付けて構成したこと特徴としている。

また更に好ましくは、各相の前記気密性中空管はそれぞれ個別に樹脂成型体内に埋め込んで構成したこと特徴としている。

また本発明のガス絶縁機器用光変流器は、絶縁ガスが充填される密封容器内に三相分の通電導体を配置し、前記密封容器の一部に開口部を設けて閉鎖板にて閉鎖し、前記密封容器内の通電導体を取り囲んで閉ループを形成する光ファイバを配置し、前記光ファイバは前記開口部を閉鎖する閉鎖板から前記密封容器外に気密に引き出すと共に、引き出し端側に少なくとも光源部と光信号処理部とを設けて構成する際に、前記開口部は密封容器の外周面の一箇所のみに形成し、前記密封容器内の各通電導体には所定距離を隔てて周回させて配置する気密性中空管を設けると共に、前記各気密性中空管の端部は前記開口部側に引き回して前記閉鎖板に封止結合手段により気密に固着し、前記気密性中空管の内部に前記光ファイバを挿通可能に構成したことを特徴としている。

好ましくは、各相の前記気密性中空管は樹脂成型体内に一括して埋め込んで構成したことを特徴としている。

本発明のようにガス絶縁機器用光変流器を構成すれば、密封容器内の通電導体には所定距離を隔てて周回させて配置する気密性中空管を設けており、気密性中空管の端部は前記閉鎖板に封止結合手段により気密に固着し、光ファイバを気密性中空管の内部に挿通可能にしたから、気密性中空管と封止結合手段を使用した簡単な構造で気密に構成できる。このため、気密性中空管内に挿通しての光ファイバの交換作業や光ファイバの増減作業を、密封容器内の絶縁ガスを排出することなく容易に行うことができる。

また、密封容器の外周面の一箇所のみに開口部を形成しておき、密封容器内の各通電導体には、所定距離を隔てて周回させて配置する気密性中空管を設けると共に、各気密性中空管の端部を一箇所の開口部側に引き回し集中させ、それぞれ閉鎖板に封止結合手段により気密に固着すると、一箇所で各気密性中空管を密封容器内に配置して固定することができ、また各気密性中空管への光ファイバの挿通作業も容易に行えるし、光変流器の保守点検もきわめて容易となる。しかも、気密性中空管を樹脂成型体内に一括して埋め込むようにすれば、閉鎖板に気密に固着し、密封容器内に容易に固定することができるから、気密性中空管の取付けがより一層簡単に行える利点がある。

本発明の一実施例であるガス絶縁機器用光変流器を示す概略縦断面図である。 図１に用いる気密性中空管と封止結合手段との要部の例を示す拡大概略縦断面図である。 図１に用いる気密性中空管と封止結合手段との要部の別例を示す拡大概略縦断面図である。 図１のガス絶縁機器用光変流器の変形例を示す概略縦断面図である。 本発明の他の実施例であるガス絶縁機器用光変流器を示す概略縦断面図である。 図５のガス絶縁機器用光変流器の変形例を示す概略縦断面図である。

本発明のガス絶縁機器用光変流器は、絶縁ガスを充填する密封容器内に少なくとも一つの通電導体を配置しており、この密封容器の一部に開口部を設けて閉鎖板にて閉鎖し、密封容器内の通電導体を取り囲んで閉ループを形成する光ファイバを配置している。光ファイバは、開口部に設けた閉鎖板から密封容器外に気密に引き出すと共に、引き出し端側に少なくとも光源部と光信号処理部とを設けている。そして、密封容器内の通電導体には、所定距離を隔てて周回させて配置する気密性中空管を設け、この気密性中空管の端部は閉鎖板に封止結合手段により気密に固着しており、気密性中空管の内部に光ファイバを挿通可能にしている。

以下、図１から図３を用いて、本発明のガス絶縁機器用光変流器を詳細に説明する。ガス絶縁式開閉装置やガス絶縁種母線等のガス絶縁機器に適用する密封容器１０の内部には、三相分の通電導体１３を配置して三相一括型としており、密封容器１０内に絶縁ガスを充填して所要の圧力を保っている。密封容器１０は、図１の例では外周面の３箇所に開口部１１を設けており、これら各開口部１１はボルト等の固定手段により取付ける閉鎖板１２にて閉鎖される。

各通電導体１３には、これを取り囲んで閉ループを形成する光変流器の電流センサとなる光ファイバ１４が配置されている。光ファイバ１４の端部は、開口部１１から外部に引き出され、図１では反射型の例であるため、光ファイバ１４の一端に反射部１５が、また他端には光学部１６が設けられ、光学部１６に光伝送ファイバ１７を介して周知の電子回路部１８が連なって、各相の通電導体１３に流れる電流をそれぞれ計測する。なお、光ファイバ１４を透過型のものに用いる場合は、周知のように光ファイバ１４の一方の端部が光源側に至り、他方の端部が電子回路部１８に至るように構成される。

電子回路部１８としては、良く知られているように光変流器用の一般的な電子回路が用いられ、例えばフォトダイオードからなる２個の受光素子１９と、半導体レーザーやスーパールミネセントダイオード等からなる光源２０と、受光素子１９と電気的に接続された信号処理回路２１とから構成されている。

密封容器１０の気密を維持した状態で光ファイバ１４を挿通するため、通電導体１３に対してそれぞれ所定距離を隔てて周回させる気密性中空管３０を配置している。気密性中空管３０の両端部は、開口部１１側に延びるように設けており、図２や図３に示して後述する如く封止結合手段３１によって閉鎖板１２を気密に固着し、光ファイバ１４を外部から挿通できるようにしている。このため、密封容器１０の気密を維持した状態のままで、保守や交換を必要とするときに光ファイバ１４の挿通作業が行えるし、閉鎖板１２で閉鎖してある開口部１１を開放時の絶縁ガスの処理作業が不要になるから、簡単に効率良く行うことができる。

上記した気密性中空管３０は、中空部を作る内径が光ファイバの外径の２倍以上に形成される。この気密性中空管３０内には、少なくとも２本の光ファイバを挿通して使用することができる。保護系統を１系統から２系統へ変換する場合や、光変流器を増減するため光ファイバの数が変わる場合でも、開口部１１等の寸法を変えることもなく簡単に対処できる。例えば、２本の光ファイバを挿通する場合は、一方の光ファイバを各相の光変流器に用い、他方の光ファイバを直列接続して零相電流を測定する零相変流器に使用することができる。

気密性中空管３０としては、密封容器１０内に配置する通電導体１３周辺の電界の影響を小さくし、通電導体１３間の寸法や密封容器１０の寸法が大きくならぬように考慮し、加工の容易な金属材料で形成した金属中空管３０Ａや絶縁中空管３０Ｂが使用可能であり、後述するように閉鎖板１２部分に固定することができる。気密性中空管３０に金属中空管３０Ａを用いる場合には、当然のことながら例えば通電導体１３との間に絶縁物を介在させて配置し、両者間の絶縁が十分に確保できる構造にする。

気密性中空管３０が金属中空管３０Ａのときには、図２に示す構造の封止結合手段３１を使用して閉鎖板１２を気密に固着する。即ち、この封止結合手段３１は、挿通孔３３を形成した取付板３２と、この取付板３２の挿通孔３３部分に金属中空管３０Ａの端部をそれぞれ気密に固着する溶接等の固着部から構成されている。取付板３２は、開口１２Ａを形成した閉鎖板１２にＯリング等のシールリングを介して取付ボルト等の固着部材により、着脱可能に気密を維持できるように取付けている。

そして、図２の封止結合手段３１では、金属中空管３０Ａの内部に光ファイバ１４を挿通する作業は、次のようにする。光ファイバ１４は、取付板３２の一方の挿通孔３３から金属中空管３０Ａ内に挿通され、金属中空管３０Ａを通って通電導体１３を取り囲んで閉ループを形成するようにしてから、他方の挿通孔３３から外部に出るように配置される。

気密性中空管３０が絶縁中空管３０Ｂのときには、図３に示す構造の封止結合手段３１を使用して閉鎖板１２を気密に固着する。即ち、挿通孔３３を形成した取付板３２の内側面に継手部３４の下端を溶接等によって固着しておき、継手部３４の自由端に絶縁中空管３０Ｂを装着すると共に、袋ナットの如き結合部材３５を螺着して固定する。

このとき、絶縁中空管３０Ｂと結合部材３５間には鋼体のシール部材３６を介在させ、絶縁中空管３０Ｂと継手部３４の間の面圧を上げ、絶縁ガスが絶縁中空管３０Ｂの固定部分から漏れることのないようにする。この絶縁中空管３０Ｂに使用する図３の封止結合手段３１の場合でも、絶縁中空管３０Ｂ内に光ファイバ１４を挿通する作業は、上記と同様にして行うことができる。

本発明のガス絶縁機器用光変流器では、気密性中空管３０として金属中空管３０Ａや絶縁中空管３０Ｂを用い、これらの端部は開口部１１に取付ける閉鎖板１２に、封止結合手段３１を用いて気密に固着しているから、密封容器１０内に通電導体１３を取り囲むように周囲に配置する光ファイバ１４を、密封容器１０の気密を維持したままで、極めて簡単に短時間に配置作業を完了することができる。

三相分の通電導体１３を配置した三相一括型の密封容器１０の場合、図４に示すように各相の気密性中空管３０をそれぞれ個別に、エポキシ樹脂等を用いてモールドする樹脂成型体３１内に埋め込んで一体にして使用することができる。当然のことながら、気密性中空管３０の使用材料に応じて、図２又は図３或いは他の構造の封止結合手段３１を用いて閉鎖板１２に気密に固着して使用する。通電導体１３に対してそれぞれ所定距離を隔てて周回させることができる。各光ファイバ１４には、図１の例と同様に光学部１６や電子回路部１８等の構成備品を組み合わせて光変流器とすることができる。

各相の樹脂成型体３１は、密封容器１０内の各通電導体１３に組み合わせて内部に配置し、閉鎖板１２に気密に固着して容易に固定でき、しかも各気密性中空管３０内には上記した如く光ファイバ１４を簡単に挿通することできる。このため、樹脂成型体３１内に埋め込む気密性中空管３０の材料が、金属中空管３０Ａ又は絶縁中空管３０Ｂのいずれであっても、通電導体１３との間の絶縁距離を確保した状態の構造とすることができる。

本発明の他の実施例である図５のガス絶縁機器用光変流器は、密封容器１０の外周面の一箇所のみに一つの開口部１１を設け、この開口部１１を閉鎖板１２で閉鎖する構造である。そして、各相の通電導体１３に対してそれぞれ所定距離を隔てて周回させる気密性中空管３０は、これらの両端部が一箇所にもうけた開口部１１側に延びるよう引き回し、共通の閉鎖板１２に上記と同様に気密に固着し、それぞれ光ファイバ１４を挿通するしたものである。

このような構造とすれば、密封容器１０の外周面に設ける開口部１１が一つで済む構造であるから、各相の気密性中空管３０の配置が一ヶ所で集中して行えるため、気密性中空管３０の配置作業を効率良く行えるし、密封容器１０の開口部１１が少ないので閉鎖板１２による密封もより確実に行える。

図５の例では、密封容器１０内への配置及び閉鎖板１２への固定を容易にするため、図中の左側及び中央に位置する気密性中空管３０の両端部を、下側或いは上側に分散して配置し、全体の端部の引き回し配置を適切にして形成したものであるが、例えば気密性中空管３０の両端部を同一側に引き回すこともできる。

また、各相分の気密性中空管３０は、図６に示すように三相分を一括モールドして樹脂成型体３１内に埋め込んで形成し、これを一つの開口部１１から密封容器１０内に配置し、各相の通電導体１３を組合わせることもできる。このように三相分が一括になった樹脂成型体３１であると、閉鎖板１２に気密に固着して使用する構造では、樹脂成型体３１を密封容器１０内に配置屋より出し作業が一層容易に行える。

一括モールドして一括成型した樹脂成型体３１では、密封容器１０内の自由端側の支持を工夫し、例えば密封容器１０の内面に設ける絶縁上問題のない構造の支持座に係合させるようにしても使用するができ、この場合閉鎖板１２側の樹脂成型体３１の機械的な固定をより強固にすることができる。

なお、上記した本発明のガス絶縁機器用光変流器の各実施例は、三相一括型のガス絶縁機器に適用した例で説明したが、単相型のものに適用しても同様な効果を達成できるし、封止結合手段３１の構造も種々変更することができることは明らかである。また、図２及び図３の例では、挿通孔３３を形成した取付板３２を用いたものであるが、閉鎖板１２に挿通孔３３を形成して使用することもできる。

また、図４及び図６に示す例では、各相の気密性中空管３０のみを樹脂成型体３１内に埋め込んだもので説明したが、通電導体１３の一部となる導体を分割して形成おいて、通電導体１３と気密性中空管３０とを含めてモールド成型し、密封容器１０内に配置した後に、樹脂成型体３１に埋め込んだ導体と通電導体１３との電気的接続を行って使用することもできる。

１０…密封容器、１１…開口部、１２…閉鎖板、１３…通電導体、１４…光ファイバ、３０…気密性中空管、３０Ａ…金属中空管、３０Ｂ…絶縁中空管、３１…封止結合手段、３２…取付板、３３…挿通孔、３４…継手部、３５…結合部材。

Claims (7)

1. 絶縁ガスが充填される密封容器内に少なくとも一つの通電導体を配置し、前記密封容器の一部に開口部を設けて閉鎖板にて閉鎖し、前記密封容器内の通電導体を取り囲んで閉ループを形成する光ファイバを配置し、前記光ファイバは前記開口部を閉鎖する閉鎖板から前記密封容器外に気密に引き出すと共に、引き出し端側に少なくとも光源部と光信号処理部とを設けたガス絶縁機器用光変流器において、前記密封容器内の通電導体には所定距離を隔てて周回させて配置する気密性中空管を設け、前記気密性中空管の端部は前記閉鎖板に封止結合手段により気密に固着し、前記気密性中空管の内部に前記光ファイバを挿通可能に構成したことを特徴とするガス絶縁機器用光変流器。
2. 請求項１において、前記気密性中空管はその内径が前記光ファイバの外径の２倍以上に形成され、前記気密性中空管内に少なくとも２本の前記光ファイバを挿通して構成したことを特徴とするガス絶縁機器用光変流器。
3. 請求項１又は２のいずれかにおいて、前記気密性中空管には金属中空管を用い、前記金属中空管の両端は、挿通孔を有する取付板と、前記取付板と金属中空管とを気密に固着する固着部材からなる封止結合手段にて取付けて構成したことを特徴とするガス絶縁機器用光変流器。
4. 請求項１又は２のいずれかにおいて、前記気密性中空管には絶縁中空管を用い、前記絶縁中空管の両端は、挿通孔を有する取付板と、前記取付板に気密に固着する継手部と、前記継手部に前記絶縁中空管端を着脱自在に気密に固定する結合部材からなる封止結合手段にて取付けて構成したことを特徴とするガス絶縁機器用光変流器。
5. 請求項１又は３のいずれかにおいて、各相の前記気密性中空管はそれぞれ個別に樹脂成型体内に埋め込んで構成したことを特徴とするガス絶縁機器用光変流器。
6. 絶縁ガスが充填される密封容器内に三相分の通電導体を配置し、前記密封容器の一部に開口部を設けて閉鎖板にて閉鎖し、前記密封容器内の通電導体を取り囲んで閉ループを形成する光ファイバを配置し、前記光ファイバは前記開口部を閉鎖する閉鎖板から前記密封容器外に気密に引き出すと共に、引き出し端側に少なくとも光源部と光信号処理部とを設けたガス絶縁機器用光変流器において、前記開口部は密封容器の外周面の一箇所のみに形成し、前記密封容器内の各通電導体には所定距離を隔てて周回させて配置する気密性中空管を設けると共に、前記各気密性中空管の端部は前記開口部側に引き回して前記閉鎖板に封止結合手段により気密に固着し、前記気密性中空管の内部に前記光ファイバを挿通可能に構成したことを特徴とするガス絶縁機器用光変流器。
7. 請求項６において、各相の前記気密性中空管は樹脂成型体内に一括して埋め込んで構成したことを特徴とするガス絶縁機器用光変流器。

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