JP2511741B2 - 電圧・電流検出機能を備えた開閉器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 この発明は三相配電線路に配設
される区分開閉器等の、特に電流・電圧の検電手段を内
蔵した開閉器に関する。

【０００２】

【従来の技術】 近年電力需要の多様化にともない、安
定した電力供給が必要となり、故障区間の自動切離しの
ために配電線路に流れる電流や電圧の正確な情報を得る
ことが望まれている。このため、電圧、電流の検出測定
においても、情報を安全かつ高精度に得ることが望ま
れ、従来の開閉器においても、各相の電流・電圧を検出
する検電装置や、零相電流を検出する電流検出装置を内
蔵されたものが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 しかし、従来の例え
ば開閉器では、計器用変流器や変圧器等の検電手段によ
り得られた電気信号を測定部までリード線により伝達す
るものであった。このため、特に装柱のスペースが制約
されている市街地での配電線路では、外部からの電磁ノ
イズによる影響を受け易く、ＳＮ比が低く精度のよい検
出が行えないばかりか配電線の誘導サージが前記リード
線を通して制御部に侵入し開閉器の誤作動の原因となり
かねないという問題点があった。このため、配電線等の
電路に前記検電手段を介して光センサを設け、電気信号
を光信号に変換して測定部へ光ファイバ線より送信する
ものも知られているが、いずれの場合においても、電路
の開閉機構が本体ケース内に密閉されている開閉器等で
は開閉器機能を阻害することなく前記検電手段を限られ
たスペース内に収容することには制約が多かった。

【０００４】 この発明は、このような従来の技術に存
在する問題点に着目してなされたものであって、その目
的とするところは、開閉器の本体ケース内に開閉器機能
を阻害することなく検電装置や電流検出装置を収容する
とともに外部からの影響を受けることのない精度のよい
電圧，電流検出機能を備えた開閉器を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明においては、配電線の三相電路を本体ケース
の両側から引込みブッシングの中心導体を貫通して導入
し、同本体ケース内で前記電路を開閉するようにした開
閉器であって、一方側の各相の引込みブッシングには、
磁性体のコアと該電路の電圧を分圧する第１電極および
第２電極とを収納したユニットケースにより同心状に包
囲して前記本体ケースの内壁に固定し、前記コアに設け
た切欠き部に光学素子を備えた磁界センサヘッドを同コ
アの磁気回路を横断するように介装し、かつ、前記第１
電極および第２電極間に光学素子を備えた電圧センサヘ
ッドを設け、また、他方側の引込みブッシングには、三
相を一括に包囲する環状の零相変流器を前記各中心導体
に同零相変流器の磁気回路間が等間隔になるように前記
ケースの内壁に固定するとともに同変流器に囲まれた内
域に光学素子を備えた電圧センサヘッドを並列抵抗とと
もに設けて同変流器の巻線に接続し、さらに、電圧セン
サヘッドと磁気センサヘッドのそれぞれが、前記ケース
本体の内外を接続するコネクタに光ファイバにより接続
されている。

【０００６】

【作用】 この発明では、磁性体のコアおよびコアの磁
気回路を横断して設けた磁界センサヘッドと第１電極お
よび第２電極間に設けた電圧センサヘッドとにより、各
相のブッシングから三相電路の電流および電圧が各相ご
とに検出でき、また、三相電路を一括に包囲して設けた
環状の零相変流器および並列抵抗を介して設けたセンサ
ヘッドにより、三相電路の零相電流を電圧信号に変換し
て検出できる。前記において、各相成分の検出手段を本
体ケースの一方側に配置し、三相成分の検出手段を本体
ケースの他方側に分散して配置するようにしたので、各
検出手段は本体ケース内のスペースに開閉機能を阻害す
ることなく収容できる。また、各相ごとの検出手段で
は、電流検出のための磁性体コアと電圧検出のための第
１電極および第２電極とをユニットケースに収容して各
引込みブッシングの周囲に同心状に位置決めするように
したので、各相ごとの検出精度が安定する。さらに、磁
界センサヘッドをコアの切欠き部に介装し、電圧センサ
ヘッドを両電極間に設けるようにしたので収容スペース
が縮小して、本体ケースにおける取扱いや組立が簡単に
なる。さらに、環状の零相変流器を各相の引込みブッシ
ングを一括に包囲して設けて、電圧センサヘッドを信号
変換のための並列抵抗とともに同変流器が囲む内域に設
けるようにしたので、検出手段の収容スペースを縮小で
きる。

【０００８】

【実施例】 以下、この発明を配電線路のガス封入区分
開閉器に具体化した一実施例を詳細に説明する。

【０００９】 図１に示すように本体ケース１の左右に
は三個の引込み口２，３がそれぞれ横方向に設けられ
（図１には一個のみを表示する。）、各相の電線に接続
されている引込みブッシング４，５が両側から各引込み
口２，３に挿通固定されて気密容器とされている。この
開閉器の本体ケース１の内部には六弗化硫黄ガスが封入
され絶縁が確保されている。また、引込みブッシング
４，５の先端には棒状の端子６，７が突出固定され、そ
の先端部が対向配置されている。左側の端子７には円筒
状の可動ブロック８が移動可能にはめ込まれ、本体ケー
ス１の外側に設けた操作レバー９を操作することにより
駆動軸１０が回動し、これにともない駆動レバー１１が
回動して可動ブロック８を右側の端子６側に移動可能と
されている。そして、この可動ブロック８内には右側の
端子６と接触嵌着可能とされた接触子１２が設けられ、
操作レバー９を回動することにより、可動ブロック８が
両端子６，７間を移動して両端子６，７間を接続あるい
は離間して配電線路を開閉可能とされている。また、こ
の本体ケース１の背面には電柱に取付けるための吊下取
付板１３が取付られて電柱の支持アームに吊下げて固定
可能とされている。なお、本体ケース１には放圧蓋１４
により密閉されている放圧口１４ａが設けられていて、
短絡電流により放電アークが生じた場合に開口して本体
ケース１内のアークガスを放出するようにしている。

【００１０】 図１において、右側の引込み口２に形成
した本体ケース１の内側には電路の各相の電流と電圧を
検出する検電装置１５が取付られている。また、左側の
引込み口３に形成した本体ケース１の内側には零相電流
を検出する電流検出装置１６が取付られている。ケース
１の両引込み口２，３の周囲には厚板の座板１７が溶接
により積層接合され、この座板１７に引込みブッシング
４，５を取着している。

【００１１】 図２に示すように引込みブッシング４は
周縁にひだを設けた略円筒状の磁器からなり、先端部が
ケース１内に挿入可能に小径とされるとともに、中間部
がガスケット１９を押圧して座板１７に気密に当接して
いる。そして引込みブッシング４の周縁を挟持している
取付金具２０が取付ねじ２１により座板１７に固定され
ている。なお、取付金具２０が引込みブッシング４の磁
器と接触する部位にはクッション材２２が介装されてい
る。また、引込みブッシング４の軸中心には一端を電線
に接続する端子（図示せず。）とし、他端を端子６とす
る中心導体２３が挿通固定されている。

【００１２】 各相検出の検電装置１５は、図３，４に
示されるようにユニットケース２４にコア２５及び第１
電極板２６と第２電極板２７が収納されている。ユニッ
トケース２４は薄い円筒形状に形成されていて、引込み
ブッシング４の外周部に嵌挿するための中空部２８が内
側壁２９により形成されている。内側壁２９の外側には
同心状に外側壁３０が設けられ、内側壁２９と外側壁３
０との間にコア２５を収納する環状の収納溝３１が形成
されている。また外側壁３０の左側では垂下して延長さ
れていて収納溝３１が開放され、またその右側では下方
で切り欠かれて収納溝３１の底部に連続して底板部３２
が延長して設けられている。

【００１３】 収納溝３１内に収納された磁性体のコア
２５は断面が方形とされ、下部において間隙３３を形成
するように切欠き部を設けて環状に形成されている。こ
のコア２５は収納溝３１の底部に配置されている（図５
参照）。また、この間隙３３内に光学素子を備えた磁界
センサヘッド３４の図示しない検出部を内蔵した頭部が
配置されて、クランプ３４ａにより底板部３２にネジ止
めされている。このため、他相のブッシングの中心導体
２３による磁界の影響を受けることなく精度よく電流の
検出が可能とされている。この磁界センサヘッド３４
は、中心導体２３に流れる電流による磁界をその強さに
比例した光信号に変換する構成とされている。そして磁
界センサヘッド３４により検知された光信号は変換され
て光ファイバ３５によりケース１の底部を内外に貫通し
て取り付けられたコネクタ３６を介して図示しない測定
部に外部の信号線を介して伝達可能とされている（図１
参照）。このように、ブッシング４の外周部に嵌挿され
たユニットケース２４内に設けられているコア２５は同
ユニットケースを介して引込みブッシング４の軸中心に
配設された中心導体２３と同心状に位置決めして配設さ
れ、また磁界センサヘッド３４の頭部をコア２５の間隙
３３内に同コア２５による磁気回路を横断するように位
置決めして挿入している。このため、わずかな収容スペ
ースに磁界センサヘッド３４を収容できるとともに電流
を正確に検出可能とされている。また、他相の磁界によ
るノイズ発生などの影響が無く正確な線路電流信号を得
ることができる構成とされている。

【００１４】 コア２５が収納された収納溝３１内には
内側壁２９に沿って帯状の薄板からなる第１電極板２６
がループ状に配設され、また外側壁３０に沿ってやはり
帯状の薄板からなる第２電極板２７がループ状に配設さ
れている。このため、第１電極板２６と第２電極板２７
とが内側壁２９と外側壁３０により定められた間隙を隔
てて対向配置されることになり、中心導体２３に印加さ
れる電圧を精度よく分圧可能とされている。そして第１
電極板２６の接続端子３７が底板部３２方向に延長さ
れ、リード線３８により容量補正用のコンデンサ４１の
一端を介して光学素子を備えた電圧センサヘッド３９に
結線されている。また第２電極板２７の一端部に接続さ
れたリード線４０によりコンデンサ４１の他端を介して
電圧センサヘッド３９に結線されている。そして電圧セ
ンサヘッド３９は第１電極板２６と第２電極板２７との
間に生じる静電容量により分圧される線路電圧をポッケ
ルス素子により光信号に変換するように構成されてい
る。この光信号は光ファイバ４２により本体ケース１の
コネクタ３６を介して図示しない測定部に伝達可能とさ
れている。なお、収納溝３１は、前記コア２５，第１電
極板２６，第２電極板２７を配設している状態にゴムモ
ールド４３により充填されて開口部が封塞されている。
なお、ユニットケース２４の外縁には取付フランジ４４
が設けられ、ネジ４５により本体ケース１の内壁に取付
られている。

【００１５】 また、本体ケース１の引込み口３の内側
に設けられた零相電流を検出する零相電流検出装置１６
には図６に示されるように内部に三相交流の各配電線に
よる電路に中心導体２３に中心導体２３を接続された３
本の各引込みブッシング５と等間隔を保つように一括し
て包囲する楕円形状の零相変流器４６が設けられて、こ
の零相変流器による磁気回路が電路に接続されている中
心導体２３と等間隔を保つように位置決めされている。
この零相変流器４６は断面が方形とされた鉄心に図示し
ない巻線を捲き、全体を絶縁性テープにより被覆されて
いる。この巻線の両端部は並列に抵抗４７を設けて光電
素子を備えた電圧センサヘッド４８に接続されている。
電圧センサヘッド４８は三相交流の配電線の零相電流を
並列接続された抵抗４７の作用により電圧信号として取
り出し、この電圧信号を内蔵されている光学素子により
光信号に変換する構成とされている。

【００１６】 楕円状の零相変流器４６の上部側と下部
側との間には図６に示されるように取付金具４９，５０
が三相の引込みブッシング５，５間に位置して二個架設
されている。この取付金具４９，５０は図６，７に示さ
れるように零相変流器４６の上部と下部とをそれぞれ押
さえる押え部５１，５２が設けられている。この押え部
５１，５２との間には光電素子を備えた電圧センサヘッ
ド４８を零相変流器４６により囲まれている内域から突
出することなく取付可能に曲げ凹設された取付部５３と
されている。この取付部５３に電圧センサヘッド４８が
固定片５４により取付られている。これにより電圧セン
サヘッド４８が零相変流器４６の内域に納められて突出
することなく取付られている。そして取付金具５０はケ
ース１に植設したボルト５５により零相変流器４６をケ
ース１の内壁に取付け固定している。なお、この実施例
では一方の取付金具５０に電圧センサヘッド４８は取付
られることなく零相変流器４６がボルト５５により本体
ケース１に取付られている。

【００１７】 また、電圧センサヘッド４８により変換
された光信号は光ファイバ５６によりコネクタ３６を介
して図示しない測定部に連結されている。

【００１８】 次に、上述したガス開閉器の作用につい
て説明する。

【００１９】 まず、このガス開閉器に引込みブッシン
グ４を組付けるには、図１に示すように引込み口２の外
方より引込みブッシング４の端子６側を挿入する。そし
て座板１７に取付ネジ２１により取付金具２０を締め付
け固定する。これにより引込みブッシング４は所定の部
位に正確に取付られるとともに座板１７に配設されたガ
スケット１９により気密に連結される。次に開放されて
いる放圧口１４ａからユニットケース２４を差し入れ、
このユニットケース２４の取付フランジ４４にネジ４５
を螺合して本体ケース１の内壁に取付固定される。この
ため、ユニットケース２４に収納されている検電装置１
５は所定の引込みブッシング４に容易かつ正確にセット
できる。

【００２０】 また、引込みブッシング５も引込みブッ
シング４の場合と同様に取付金具２０により本体ケース
１に固定する。次に開放された放圧蓋１４の部分から本
体ケース１内に挿入した零相電流検出装置１６をネジに
より取付固定される。これにより、零相変流器４６は引
込みブッシング５の周囲にセットできる。

【００２１】 この実施例の検電装置１５は、ユニット
ケース２４の収納溝３１内にコア２５が収納されるとと
もに、コア２５の下部が切り欠かれて形成されている間
隙３３内に磁界センサヘッド３４の検知部が配置されて
いるので、三相電線路の他相の影響が磁界センサヘッド
３４に表れることがない。また、磁界センサヘッド３４
内で電流信号が光信号に変換されているため、通常のリ
ード線により接続した場合のような他相によるノイズの
発生がなく、ＳＮ比の高い変流器とすることができる。
また、磁界センサヘッド３４がコア２５の間隙３３内に
収容されて本体ケース１内における収容スペースを縮小
するため、磁界センサヘッド３４のための大きな収容ス
ペースを必要としない。

【００２２】 さらに、第１電極板２６と第２電極板２
７がそれぞれブッシング４と同心の内側壁２９と外側壁
３０に沿って収納溝３１内に収納配置されているため、
第１電極板２６と第２電極板２７との対向配置される間
隔をブッシングの中心導体２３と同心に正確にセットす
ることができ、正確な電圧を検出をすることができる。
特に収納溝３１内をゴムモールド４３により固定してい
るので、コア２５、第１，第２電極板２６，２７がずれ
たりすることのない長期信頼性に優れたものとなる。ま
た、第１電極板２６と第２電極板２７とをコア２５を収
納している収納溝３１内を利用して配置されているた
め、これらを取付けるための特別の収納スペースを必要
としない。また、容量補正用のコンデンサ４１と電圧セ
ンサヘッド３９を底板部３２に一体的に取付けるととも
に、電圧センサヘッド３９により光信号に変換されてい
るため、開閉器の各相電路による電界や磁界の誘導によ
るノイズの発生がなく、各相毎の電圧を安定した精度に
より検出できる。

【００２３】 このように、この実施例では検電装置と
して必要とされる部材がユニットケース２４に一体的に
設けられているので、ユニットケース２４が取付フラン
ジ４４をケース１にネジ４５を取付けるだけで電路を接
続しているブッシングの中心導体２３に対して同心状に
位置決めされて容易に固定される。そして光ファイバ３
５、４２をコネクタ３６に連結すればよい。

【００２４】 また、この実施例の零相電流検出装置１
６は、零相変流器４６が取付金具４９，５０により取付
けられるとともに、この取付金具４９を利用して電圧セ
ンサヘッド４８が取付られている。特に、取付金具４９
の取付部５１は電圧センサヘッド４８の厚さとほぼ同じ
だけ凹設されているため、電圧センサヘッド４８が楕円
形の零相変流器４６に囲まれている内域から突出するこ
となく取付られ、電圧センサヘッド４８のための収容ス
ペースを必要としない。

【００２５】 また、電圧センサヘッド４８等の電流検
出手段を環状の零相変流器４６の内域に取付られている
ためほとんど外部的誘導を受けることがない正確な零相
電流を検出できる。さらに電圧センサヘッド４８により
光信号に変換され、零相変流器４６の内域から測定部ま
で光ファイバ５６により光信号として伝達されるため、
伝達経路においても開閉器の各相電路による誘導を受け
ることがない。この結果測定部でノイズの少ない零相電
流の検出が安定した精度により検出できる。

【００２６】 なお、この実施例では零相変流器４６が
２個の取付金具４９，５０とにより取付けられている
が、取付金具の数は限定されない。また、取付金具４９
に電圧センサヘッド４８を取着した例を示したが、もう
一方の取付金具５０に取着してもよく、また必要ならば
取付金具４９，５０の双方にそれぞれ取着してもよい。
さらに零相変流器４６の取付金具４９を利用して電圧セ
ンサヘッド４８を取付けた例を示したが必ずしも取付金
具４９に取付ける必要はなく、別個に設けた取付手段に
よってもよい。

【００２７】

【発明の効果】 この発明では、検電装置としてコアに
より得られる磁気信号を光信号に変換する磁界センサヘ
ッドと第１電極板と第２電極板により得られる電気信号
を光信号に変換する電圧センサヘッドにより電気信号を
光信号に変換し、また零相電流検出手段が電気信号を光
信号に変換するようにしてそれぞれ開閉器内の両内壁に
分散配置して、限られたスペース内に開閉器機能を阻害
することなく検出手段を収容しているため検出信号のノ
イズが少なく、信頼性の高い開閉器とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】開閉器の断面図である。

【図２】検電装置の取付状態を示す断面図である。

【図３】検電装置の側面図である。

【図４】検電装置の分解斜視図である。

【図５】検電装置の断面図である。

【図６】変流器の側面図である。

【図７】零相変流器の一部の分解斜視図である。

【符号の説明】

１…本体ケース ２…引込み口 ３…引込み口 ４…引
込みブッシング ５…引込みブッシング １５…検電装
置 １６…零相電流検出装置 ２５…磁性体のコア ３
４…磁界センサヘッド ２６…第１電極板 ２７…第２
電極板 ３９…電圧センサヘッド ４６…零相変流器
４８…電圧センサヘッド

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配電線の三相電路を本体ケースの両側か
   ら引込みブッシングの中心導体を貫通して導入し、同本
   体ケース内で前記電路を開閉するようにした開閉器であ
   って、一方側の各相の引込みブッシングには、磁性体の
   コアと該電路の電圧を分圧する第１電極および第２電極
   とを収納したユニットケースにより同心状に包囲して前
   記本体ケースの内壁に固定し、前記コアに設けた切欠き
   部に光学素子を備えた磁界センサヘッドを同コアの磁気
   回路を横断するように介装し、かつ、前記第１電極およ
   び第２電極間に光学素子を備えた電圧センサヘッドを設
   け、また、他方側の引込みブッシングには、三相を一括
   に包囲する環状の零相変流器を前記各中心導体に同零相
   変流器の磁気回路間が等間隔になるように前記ケースの
   内壁に固定するとともに同変流器に囲まれた内域に光学
   素子を備えた電圧センサヘッドを並列抵抗とともに設け
   て同変流器の巻線に接続し、さらに、電圧センサヘッド
   と磁気センサヘッドのそれぞれが、前記ケース本体の内
   外を接続するコネクタに光ファイバにより接続されてい
   ることを特徴とする電流・電圧検出機能を備えた開閉
   器。