JP2016156709A - Porcelain-clad optical current transformer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、碍子型光変流器に関する。 Embodiments described herein relate generally to an insulator type optical current transformer.
碍管内に高電圧の導体を通す機器としては、例えばガス絶縁ブッシングなどがあるが、このガス絶縁ブッシングでは、導体に生じる高電圧を絶縁するために、碍管内に高圧力の絶縁ガス、例えば0.4MPaG程度の六フッ化硫黄ガス(SF6ガス)を充填している。 As a device for passing a high-voltage conductor through the soot pipe, for example, there is a gas insulation bushing. In this gas insulation bushing, in order to insulate a high voltage generated in the conductor, a high-pressure insulating gas, for example, 0 It is filled with about 6 MPaG sulfur hexafluoride gas (SF6 gas).
このような碍管内の高電圧の導体に流れる電流を測定する機器として、碍管の中心部に光ファイバを通す碍子型光変流器(以下「光CT」と称す)があるが、この光CTでは、碍管内に高電圧の導体を通さないため、碍管内部の高電圧部と接地電位部の間は、SF6ガスなどの絶縁ガス充填による絶縁は不要であり、大気圧の空気(大気)での絶縁が可能である。 As a device for measuring the current flowing through a high-voltage conductor in the insulator, there is an insulator type optical current transformer (hereinafter referred to as “optical CT”) through which an optical fiber is passed through the central portion of the insulator. Then, since a high voltage conductor is not passed through the soot pipe, insulation by filling with an insulating gas such as SF6 gas is not required between the high voltage part and the ground potential part inside the soot pipe. Can be insulated.
しかし、いくら大気での絶縁が可能といっても、オーリングによるシール構造を省略すると、大気に含まれる塵埃や海塩粒子も空気と一緒に開口部から碍管内に入り、碍管表面に付着し絶縁破壊を引き起こす可能性がある。 However, no matter how much insulation is possible in the atmosphere, if the o-ring seal structure is omitted, dust and sea salt particles contained in the atmosphere will enter the duct along with the air and adhere to the surface of the duct. May cause dielectric breakdown.
例えば海塩粒子の粒径は直径0.1μm〜10μmであり、直径4μm〜5μmに個数のピークをもつため、わずかな隙間があっても海塩粒子が碍管内部に浸入することが可能である。 For example, the diameter of the sea salt particles is 0.1 μm to 10 μm in diameter, and since the number of peaks is 4 μm to 5 μm, it is possible for the sea salt particles to enter the inside of the canal even if there is a slight gap. .
このため、碍管全体を気密構造とし、塵埃や海塩粒子が大気側から碍管内に入らない構造とする、または碍管内部にシリコーンゴムを充填するなどして大気側から塵埃や海塩粒子が入らない構造とするのが一般的である。 For this reason, the entire dredging pipe is made airtight, so that dust and sea salt particles do not enter the dredging pipe from the atmosphere side, or silicone rubber is filled inside the dredging pipe to prevent dust or sea salt particles from entering from the atmosphere side. It is common to have no structure.
上記先行技術文献に記載されるような構造を採用した光CTでは、碍管内部に封着材、例えばシリコーンゴムなどを封入する必要があり製造が複雑になる。また、封着材を封入しない場合も気密構造が必要となるので、すべての接続部を気密構造とする必要があり、装置のコストが高価になるという問題があった。 In the optical CT employing the structure as described in the above prior art document, it is necessary to enclose a sealing material such as silicone rubber inside the soot tube, which makes the production complicated. Further, even when the sealing material is not encapsulated, an airtight structure is required. Therefore, it is necessary to make all the connection portions airtight, and there is a problem that the cost of the apparatus becomes expensive.
本発明が解決しようとする課題は、構造が単純で廉価でかつ信頼性が高い碍子型光変流器を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide an insulator type optical current transformer having a simple structure, low cost and high reliability.
実施形態の碍子型光変流器は、第1容器、第2容器、筒状の絶縁管、光電流センサ、光ファイバ、換気部を備える。第1容器は高電圧が印加される。第2容器は接地電位とされる。筒状の絶縁管は一端が第1容器に、他端が第2容器に結合され、第1容器と第2容器とを絶縁しつつ第1容器を支持する。光電流センサは第1容器に収容され、高電圧部の金属導体に流れる電流を、ファラデー効果を用いて測定する。光ファイバは光電流センサにより検出された電流の光信号を、第1容器から絶縁管を通じて第2容器へ伝送する。換気部は第1容器および/または第2容器に設けられ、防塵および防水機能を有する。 The insulator type optical current transformer of the embodiment includes a first container, a second container, a cylindrical insulating tube, a photocurrent sensor, an optical fiber, and a ventilation unit. A high voltage is applied to the first container. The second container is at ground potential. The cylindrical insulating tube has one end coupled to the first container and the other end coupled to the second container, and supports the first container while insulating the first container and the second container. The photocurrent sensor is accommodated in the first container, and measures the current flowing through the metal conductor of the high voltage portion using the Faraday effect. The optical fiber transmits the optical signal of the current detected by the photocurrent sensor from the first container to the second container through the insulating tube. The ventilation unit is provided in the first container and / or the second container, and has a dustproof and waterproof function.
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
(実施形態)
図1は一つの実施の形態の自立柱型の碍子型光変流器の側部断面図、図2は図1の接地側の換気部(A−A断面)の詳細図、図3は図1の高電圧側の換気部Bの詳細図である。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment)
FIG. 1 is a side sectional view of a self-standing column-type insulator optical current transformer according to one embodiment, FIG. 2 is a detailed view of a ground side ventilation section (AA section) in FIG. 1, and FIG. 1 is a detailed view of a ventilation portion B on the high voltage side of FIG.
図1に示すように、一つの実施の形態の碍子型光変流器は、高電圧部に設けられた第1容器として金属容器2、金属容器2の内部を貫通するように設けられた金属導体としての導体1、金属容器2内に収容された光電流センサ3、筒状の絶縁管として碍管4、接地電位部に設けられた第2容器としての金属容器5、金属容器2に設けられた換気部B、金属容器5に設けられた換気部Cを備える。 As shown in FIG. 1, the insulator type optical current transformer of one embodiment includes a metal container 2 as a first container provided in a high voltage section, and a metal provided so as to penetrate the inside of the metal container 2. A conductor 1 as a conductor, a photocurrent sensor 3 housed in a metal container 2, a soot tube 4 as a cylindrical insulating tube, a metal container 5 as a second container provided in the ground potential portion, and a metal container 2 The ventilation part B provided in the metal container 5 is provided.
換気部B、Cはそれぞれの容器内外の換気(空気の流通)を行うものであり、空気に含まれる微細な塵や埃などの浸入を防ぐ防塵機能と雨水などの水滴の浸入を防ぐ防水機能とを有している。この例では換気部B、Cを高電圧部と接地電位部との双方に設けたが、いずれか一方にだけ設けてもよい。 Ventilation units B and C ventilate the inside and outside of each container (air circulation). Dust-proof function to prevent the entry of fine dust and dust contained in the air and waterproof function to prevent the entry of water droplets such as rainwater. And have. In this example, the ventilation parts B and C are provided in both the high voltage part and the ground potential part, but may be provided only in either one.
高電圧部側の金属容器2には導体1が水平方向に通されており、金属容器2の内部には光電流センサ3が収容されている。導体1には高圧の電圧(高電圧)が印加され、大電流が流される。 A conductor 1 is passed through the metal container 2 on the high voltage portion side in the horizontal direction, and a photocurrent sensor 3 is accommodated inside the metal container 2. A high voltage (high voltage) is applied to the conductor 1, and a large current flows.
金属容器5は接地電位とされている。碍管4は一端が高電圧部側の金属容器2に結合されており、他端が接地電位部側の金属容器5に結合されている。碍管4は高電圧部側の金属容器2と接地電位部側の金属容器5とを絶縁しつつ金属容器2を支持する。 The metal container 5 is at ground potential. The soot tube 4 has one end coupled to the metal container 2 on the high voltage portion side and the other end coupled to the metal container 5 on the ground potential portion side. The soot tube 4 supports the metal container 2 while insulating the metal container 2 on the high voltage part side and the metal container 5 on the ground potential part side.
光電流センサ3は導体1に対して非接触で環状に設けられている。光電流センサ3は導体1を流れる電流を、ファラデー効果を用いて測定し、測定した電流の値に応じた光信号を出力するものであり、容器内に1つまたは複数個設けられている。 The photocurrent sensor 3 is provided in an annular shape without contact with the conductor 1. The photocurrent sensor 3 measures the current flowing through the conductor 1 using the Faraday effect, and outputs an optical signal corresponding to the measured current value. One or a plurality of photocurrent sensors 3 are provided in the container.
光ファイバ6は石英ガラスやプラスチックで形成される細い繊維状の物質であり、中心部のコアである光ファイバ芯線6aとその周囲を覆うクラッドとの二層構造になっている。光ファイバ6は光電流センサ3により検出された電流の光信号を、金属容器2から碍管4の内部を通って金属容器5へ伝送する。
The optical fiber 6 is a thin fibrous material formed of quartz glass or plastic, and has a two-layer structure of an optical
光ファイバ6は高電圧部の側に配設された光電流センサ3と接続されている。光ファイバ6は碍管4の中を通り、接地電位部の側に配置された金属容器5に入るように配線されている。 The optical fiber 6 is connected to the photocurrent sensor 3 disposed on the high voltage portion side. The optical fiber 6 is wired so as to pass through the vertical tube 4 and enter the metal container 5 disposed on the ground potential portion side.
図2に示すように、接地電位部には、碍管4を立設するための金属容器5が地面または基台に固定されている。金属容器5の側部外側には接続箱7がネジなどにより取り付けられている。 As shown in FIG. 2, a metal container 5 for erecting the tub tube 4 is fixed to the ground or the base at the ground potential portion. A junction box 7 is attached to the outside of the side portion of the metal container 5 with screws or the like.
接続箱7は光ファイバ6の光ファイバ芯線6aどうしをつなぎ合わせたり(接続)および光ファイバ芯線6aの余長部分を処理するための筐体であり、下側の部分が開口され、それ以外の面は塞がれている。
The connection box 7 is a casing for connecting (connecting) the optical
金属容器5の接続箱7が取り付けられている側面には、換気口として開口部8が設けられている。開口部8は光ファイバ6の光ファイバ芯線6aを外部へ引き出すための引出部としても使用される。
An opening 8 is provided as a ventilation opening on the side surface of the metal container 5 to which the connection box 7 is attached. The opening 8 is also used as a lead-out portion for pulling out the optical
開口部8の外側には光ファイバ芯線6aを接続および余長部分を収納処理するための収納部9が設けられている。収納部9の片側(開口部8とは逆の側)は開口されており、その開口部分にフィルタ10が取り付けられている。このフィルタ10により内部の光ファイバ芯線6aの余長部分がばらけないよう収納部9の開口が塞がれている。
A storage portion 9 for connecting the optical
フィルタ10は大気側(外側)が塵埃や海塩粒子を除去する第1のフィルタとしての不織布エレクトレットフィルタ10aと、内側が第2のフィルタとしての撥水性を有するシート状フィルタ10bの2層構造とされている。
The
この例では第1のフィルタとして不織布エレクトレットフィルタ10aを用いたが、不織布を用いたもので穴径が2μm以下のフィルタあれば他のフィルタであってもよい。シート状フィルタ10bは例えばPTFEフィルタなどである。
In this example, the nonwoven
すなわち、換気部Bは金属容器5の側面に設けられた開口部8と、この開口部8に設けられた穴径が2μm以下のフィルタ10とを備えるものである。
That is, the ventilation part B is provided with the opening part 8 provided in the side surface of the metal container 5, and the
図3に示すように、高電圧部に設置された換気部Bは、L型配管11とフィルタ10を有する。金属容器2には、側方に開口する換気口である開口部12が設けられている。この開口部12を覆うようにL型配管11が設けられている。
As shown in FIG. 3, the ventilation part B installed in the high voltage part has an L-shaped pipe 11 and a
すなわちL型配管11は金属容器2の側面に設けた開口部12に一端が結合され、他端の開口部11aが鉛直方向(下向き)に開口している。 That is, one end of the L-shaped pipe 11 is coupled to the opening 12 provided on the side surface of the metal container 2, and the opening 11a at the other end opens in the vertical direction (downward).
フィルタ10は鉛直方向に開口したL型配管11の端部の開口部11aを塞ぐように開口部11aの内側に設けられている。このフィルタ10は接地電位部側の金属容器5に設けられている物と素材や機能が同じものである。
The
続いて、この実施形態の碍子型光変流器の作用を説明する。
接地側においては、金属容器5に開口部8が設けられているので、碍子型光変流器全体として気密を取る必要はなく、金属容器2と碍管4の間、容器5と碍管4の間、その他、既存のオーリングによる気密を必要としていた接続部において、オーリングを用いる高価なシール構造を採用しなくてよい。
Next, the operation of the insulator type optical current transformer of this embodiment will be described.
On the grounding side, since the opening 8 is provided in the metal container 5, it is not necessary to take airtightness as a whole of the insulator type optical current transformer. In addition, it is not necessary to employ an expensive seal structure using an O-ring in a connection portion that requires air-tightness by an existing O-ring.
圧力変化で開口部8を経由して碍管4の内部に浸入する海塩粒子を含む空気は、必ずフィルタ10を通ることになる。このフィルタ10に例えば穴径が2μm以下のフィルタ10を使用することで、海塩粒子の70%以上を除去することができる。
The air containing sea salt particles that enter the inside of the tub tube 4 through the opening 8 due to the pressure change always passes through the
またこのフィルタ10には不織布エレクトレットフィルタ10aを使用することで、静電気のクーロン力が働き1μm以下の海塩粒子まで捕捉することが可能である。
Further, by using a
さらに捕捉した海塩粒子は、潮解性により溶け出すこともあるが、内側に撥水性を有するフィルタシート10b、例えばPTFEを利用したフィルタシートなどにより海塩粒子を含む水は膜状に広がらず滴状となり、碍管4の内部に浸入することがない。
Further, the trapped sea salt particles may melt due to deliquescence, but the water containing the sea salt particles does not spread in the form of a film by a
また光ファイバ6を引き出す穴を開口部8と共用することで、引き出し専用の穴を不必要に金属容器5に開けずに済む。また、光ファイバ6は接続箱7内に収納されるので直接風雨や紫外線にさらされることがないので、寿命を伸ばすことができる。 Further, by sharing the hole for drawing out the optical fiber 6 with the opening 8, it is not necessary to unnecessarily make a hole dedicated to the drawing in the metal container 5. Further, since the optical fiber 6 is housed in the junction box 7, it is not directly exposed to wind and rain or ultraviolet rays, so that the life can be extended.
また、高電圧側にも開口12を設けることで、接地側の開口部8と高圧側の開口部12による換気が可能となるが、高電圧側では通電による発熱が発生するため、温度が低い接地側の開口部8から空気が碍管4内に流入し、温度が高い高電圧側の開口部12から大気へ抜けるという空気の流れが発生する。このような流れが発生した空気を開口部12から換気することにより高電圧部の冷却を効率よく行うことができる。 In addition, by providing the opening 12 on the high voltage side, ventilation can be performed by the opening 8 on the ground side and the opening 12 on the high voltage side, but heat is generated by energization on the high voltage side, so the temperature is low. Air flows into the soot tube 4 from the opening 8 on the ground side, and an air flow is generated from the high voltage side opening 12 having a high temperature to the atmosphere. By ventilating the air in which such a flow is generated from the opening 12, the high voltage part can be efficiently cooled.
したがって、高電圧部の光電流センサ3や容器2のサイズをさらに小さくすることが可能である。 Therefore, it is possible to further reduce the size of the photocurrent sensor 3 and the container 2 in the high voltage portion.
また、接地側の開口部8と高圧側の開口部12とで碍管4内を換気することで碍管4の内部に水分が滞留することがなく結露を防止することができるので、碍管4の内部沿面において絶縁破壊が発生せず信頼性を向上することができる。しかも開口部11aを地側に向けたL型配管11を用いることで、雨水がたまるようなことはなく、また紫外線にさらされることもなく、碍管4の寿命を伸ばすことができる。 Further, since the inside of the soot tube 4 is ventilated by the opening 8 on the ground side and the opening 12 on the high-pressure side, moisture can be prevented from staying inside the soot tube 4 and condensation can be prevented. The dielectric breakdown does not occur on the creepage surface, and the reliability can be improved. In addition, by using the L-shaped pipe 11 with the opening portion 11a facing the ground side, the rainwater does not collect and is not exposed to ultraviolet rays, so that the life of the tub tube 4 can be extended.
このようにこの実施形態の碍子型光変流器によれば、金属容器2および金属容器5に、防塵および防水機能を有する換気部B、Cを設けたことで、すべての接続部にオーリングを用いるシール構造を採用しなくてよくなり、作業コストのかかるオーリング溝の加工などが不要となり、製造コストを下げることができる。 As described above, according to the insulator type optical current transformer of this embodiment, the metal container 2 and the metal container 5 are provided with the ventilation parts B and C having a dustproof and waterproof function, so that all the connection parts are O-ringed. This eliminates the need to employ a seal structure that uses, eliminates the need for work on the O-ring groove, which is costly, and reduces manufacturing costs.
各換気部B、Cでは開口部8、12に不織布エレクトレットフィルタを使用して塵埃や海塩粒子を除去した上で碍管4の内部へ大気の取り込みを行うことで、碍管4内部をクリーンに保つことができる。 In each ventilation part B and C, after removing dust and sea salt particles by using a nonwoven fabric electret filter in the openings 8 and 12, the inside of the tub tube 4 is kept clean, thereby keeping the inside of the tub tube 4 clean. be able to.
また碍子型光変流器を例えば海の近辺に設置する場合、換気部B、Cに設けた2層構造のフィルタ10のうち撥水性のフィルタシートによって、潮解した海塩粒子の碍管4内部への浸入を防ぐことができるので、上記同様に碍管4内部をクリーンに保ち、絶縁破壊などを起こさない信頼性の高い碍子型光変流器を提供することができる。
When the insulator type optical current transformer is installed in the vicinity of the sea, for example, the dehydrated sea salt particles are put into the tub tube 4 of the dehydrated sea salt particles by the water-repellent filter sheet of the two-
また、接地電位部側に設けた接続箱7に、光ファイバ6の芯線の部分を余長処理して収納するので省スペースであり、光ファイバ6が風雨にさらされず紫外線にも当らないため光ファイバ6の寿命を伸ばすことができる。 Further, since the core wire portion of the optical fiber 6 is processed by extra length processing and stored in the connection box 7 provided on the ground potential portion side, the optical fiber 6 is not exposed to wind and rain and is not exposed to ultraviolet rays. The lifetime of the fiber 6 can be extended.
さらに、接地電位部とは逆側の高電圧部にも換気部Bを設け、下向きに開口部11aを設けることで、空気の流れが生じ、この空気の流れによる冷却効果により高電圧部の光電流センサ3や金属容器2などのサイズを小型化することで、廉価な部材を使用しこの機器のトータルコストを低減することができる。また上下の換気部B、Cから換気することで碍管4内の結露も防止できるので、信頼性を高めることができる。 Further, the ventilation part B is also provided in the high voltage part opposite to the ground potential part, and the opening part 11a is provided downward, whereby an air flow is generated. The cooling effect by the air flow causes the light of the high voltage part. By reducing the size of the current sensor 3 and the metal container 2, it is possible to use inexpensive members and reduce the total cost of this device. Moreover, since the dew condensation in the tub tube 4 can be prevented by ventilating from the upper and lower ventilation parts B and C, the reliability can be enhanced.
また高電圧部側の金属容器2にL型配管11を有する換気部Bを設け、L型配管11の開口部11aを地面の方向(下方)に向けることで、換気部Bから金属容器2内に雨水が浸入したり溜まったりせず、また紫外線にさらされることがなくなり、機器としての寿命を伸ばすことができる。 Moreover, the ventilation part B which has the L-type piping 11 is provided in the metal container 2 by the side of a high voltage part, and the opening part 11a of the L-type piping 11 is orient | assigned to the direction (downward) of the ground, and the inside of the metal container 2 from the ventilation part B Rainwater does not enter or accumulate in the water and is not exposed to ultraviolet rays, thus extending the life of the device.
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…導体、2…金属容器(高電圧部側)、3…光電流センサ、4…碍管、5…金属容器(接地電位部側)、6…光ファイバ、6a…光ファイバ芯線、7…接続箱、8…開口部(接地電位部側)、9…収納部、10…フィルタ、10a…不織布エレクトレットフィルタ、10b…撥水性を有するシート状フィルタ、11…L型配管、11a…L型配管の開口部、12…開口部(高電圧部側)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conductor, 2 ... Metal container (high voltage part side), 3 ... Photocurrent sensor, 4 ... Barrel pipe, 5 ... Metal container (grounding potential part side), 6 ... Optical fiber, 6a ... Optical fiber core wire, 7 ... Connection Box, 8 ... Opening (ground potential part side), 9 ... Storage part, 10 ... Filter, 10a ... Non-woven electret filter, 10b ... Water-repellent sheet filter, 11 ... L-type pipe, 11a ... L-type pipe Opening part, 12... Opening part (high voltage part side).
Claims (8)
接地電位とされる第2容器と、
一端が前記第1容器に、他端が前記第2容器に結合され、前記第1容器と前記第2容器とを絶縁しつつ前記第1容器を支持する筒状の絶縁管と、
前記第1容器に収容され、前記高電圧部の金属導体に流れる電流を、ファラデー効果を用いて測定する光電流センサと、
前記光電流センサにより検出された電流の光信号を、前記第1容器から前記絶縁管内を通じて前記第2容器へ伝送する光ファイバと、
前記第1容器および/または前記第2容器に設けられ、防塵および防水機能を有する換気部と
を具備する碍子型光変流器。 A first container through which a conductor to which a high voltage is applied is passed;
A second container having a ground potential;
A cylindrical insulating tube having one end coupled to the first container and the other end coupled to the second container, and supporting the first container while insulating the first container and the second container;
A photocurrent sensor that is housed in the first container and measures a current flowing through the metal conductor of the high-voltage portion using a Faraday effect;
An optical fiber that transmits an optical signal of a current detected by the photocurrent sensor from the first container to the second container through the insulating tube;
An insulator-type optical current transformer provided in the first container and / or the second container and having a ventilation part having a dustproof and waterproof function.
前記第1容器および/または前記第2容器の側面に設けられた換気口と、
前記換気口に設けられた穴径が2μm以下のフィルタと
を備える請求項1記載の碍子型光変流器。 The ventilation section is
A ventilation opening provided on a side surface of the first container and / or the second container;
The insulator type optical current transformer according to claim 1, further comprising a filter having a hole diameter of 2 μm or less provided in the ventilation port.
塵埃および海塩粒子を除去する第1フィルタと、
撥水性を有するシート状の第2フィルタと
を備える請求項2に記載の碍子型光変流器。 The filter is
A first filter for removing dust and sea salt particles;
The insulator type optical current transformer according to claim 2, further comprising a sheet-like second filter having water repellency.
前記第1容器の側面に設けた換気口に一端が結合され、他端が鉛直方向に開口したL型配管と、
鉛直方向に開口した前記L型配管の他端を塞ぐように設けられたフィルタと
を備える請求項1に記載の碍子型光変流器。 The ventilation section is
An L-shaped pipe having one end coupled to a ventilation port provided on a side surface of the first container and the other end opened in a vertical direction;
The insulator-type optical current transformer according to claim 1, further comprising a filter provided so as to close the other end of the L-shaped pipe opened in the vertical direction.
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