JP3198498B2 - ガス絶縁電気機器の光学式電圧測定装置 - Google Patents

ガス絶縁電気機器の光学式電圧測定装置

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JP3198498B2 JP08771595A JP8771595A JP3198498B2 JP 3198498 B2 JP3198498 B2 JP 3198498B2 JP 08771595 A JP08771595 A JP 08771595A JP 8771595 A JP8771595 A JP 8771595A JP 3198498 B2 JP3198498 B2 JP 3198498B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置等の
ガス絶縁電気機器において、電気光学効果を利用して母
線の大地間電圧を測定する光学式電圧測定装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図5に電気光学効果を利用した光学式電
圧測定装置のうち、ビスマスゲルマニウムオキサイドな
どの電気光学結晶が有する縦型光変調を利用した光学式
電圧センサの構成の一例を示す。
【0003】光学式電圧センサは、光路41の順に偏光
子42、1/4波長板43、電気光学結晶44、検光子
45により構成されている。また偏光子42と検光子4
5における光の入出力部にはコリメータレンズ47が配
置されている。電気光学結晶44の光路と垂直になる対
向した二面には透明電極46が蒸着されている。
【0004】被測定電圧を透明電極46に印加すると、
電気光学結晶44は電気光学効果により印加された電圧
に応じて屈折率が変化する。この屈折率の変化はX方
向、およびY方向によって異なった値を示す。
【0005】光路41に従い入射された光は偏光子42
により直線偏光にされた後、1/4波長板43により円
偏光となる。次にこの円偏光は電圧が印加された電気光
学結晶44を通過することにより位相変調され楕円偏光
となる。この楕円偏光は、検光子45により強度変換さ
れるため、電気光学結晶44に印加された電圧は光強度
として測定することができる。
【0006】光学式電圧センサにより測定できる電圧は
数百ボルト程度である。そのため、高電圧を光学式電圧
センサにより測定する場合は、被測定電圧を分圧し、こ
の分圧した電圧を光学式電圧センサにより測定した後、
既知の分圧比により被測定電圧を算出する方法が用いら
れる。
【0007】図4はこの光学式電圧センサを用いてガス
絶縁電気機器の母線11の大地間電圧を測定する従来の
光学式電圧測定装置を示す。
【0008】ガス絶縁電気機器の接地された円筒状の容
器10の内側に、母線11の先端面に対向させた円板状
の中間電極35が設置され、母線11の先端面と中間電
極35との間に、母線11と対向した部分に孔21を有
した接地電極20が配置されている。接地電極20は容
器10に固定され、容器10と同電位になっている。中
間電極35は絶縁物から成る支持台26により接地電極
20に固定されている。光学式電圧センサ40は容器1
0の内側に固定されている。光学式電圧センサ40の前
述の透明電極46と中間電極35および接地電極20と
はリード線31、32によりに接続されている。また、
信号処理装置50は容器10の外部に配置し、密封端子
12を介して送光用光ファイバ51および受光用光ファ
イバ52により光学式電圧センサ40と光学的に接続し
ている。
【0009】母線11に電圧を課電すると母線11と接
地電極20との間に電界が発生する。接地電極20には
孔21が設けられているため、孔21の大きさ、母線1
1と接地電極20との距離、接地電極20と中間電極3
5との距離に応じた大きさの電圧が接地電極20と中間
電極35との間に生じる。この電圧は、リード線31、
32により光学式電圧センサ40に印加される。
【0010】この電圧は、母線11に課電せれた電圧
を、母線11と中間電極35との間の静電容量CS 、中
間電極35の大地間静電容量CT および光学式電圧セン
サが有する静電容量CK により分圧されることにより得
られる。
【0011】光学式電圧センサ40により測定できる電
圧は前述した通り数百ボルトであるため、中間電極35
の大地間電圧を数百ボルトになるように調整される。こ
の調整は前述した静電容量CS およびCT を変化させる
ために支持台26の高さを調整し、接地電極20と中間
電極35との距離を変えることにより行われている。
【0012】光学式電圧センサ40に印加された電圧
は、前述した手段により光の強度に変換され、光ファイ
バ51、52により密封端子12を介して信号処理装置
50に送られている。
【0013】信号処理装置50では、光の強度をフォト
ダイオードにて電流信号に変換した後、抵抗を用いて電
圧信号に変換し、これに既知の分圧比を積算して母線1
1に印加された大地間電圧を表示、出力している。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】中間電極35の大地間
静電容量CT は、中間電極35と接地電極20との幾何
学的配置以外に容器10の形状および寸法等の影響を受
けるため、容器10の形状および寸法等が異なる多種の
ガス絶縁電気器に適用しようとした場合、その都度中間
電極35の配置位置を調整しなければならない。従来、
この調整には高さが異なる支持台26を交換する方法で
行われており、微調整が困難で、そのために繁雑な作業
と時間を必要とした。また、支持台26を用いる方法で
は、中間電極35を接地電極20の孔21の内部に配置
することができないため、対地間電圧の調整範囲に限界
があった。そこで本発明は、かかる問題を排除して、中
間電極35の大地間電圧の調整を容易にし、かつ広範囲
の電圧調整ができる構造のガス絶縁電気機器の光学式電
圧測定装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】請求項1では、ガス絶縁
電気機器の容器内に母線の先端と間隔をおいて母線の先
端に対向する部分に孔を有する接地電極と容器に絶縁支
持した中間電極とをそれぞれ設け、母線の対地電圧によ
り接地電極と中間電極との間に静電容量分圧によって生
じる誘導電圧を光学式電圧センサにより測定するように
したガス絶縁電気機器の光学式電圧測定装置において、
前記母線は三相の母線であり、前記接地電極はこれら三
相の母線のそれぞれの先端部に対向した部分に前記孔が
設けられ、かつ三相を区分する所定の長さの金属製のバ
リアが前記母線側に突出させて前記接地電極と一体に設
けられ、前記中間電極が前記接地電極の前記孔に貫挿で
きる大きさであって、この接地電極の前記孔の部分を含
む任意の位置で前記母線の方向に進退自在にしたことを
特徴とする。
【0016】請求項2では、請求項1において、接地電
極に設置したメネジを有する絶縁支持部と中間電極に取
り付けたオネジを有する絶縁棒とにより当該中間電極を
任意の位置に進退自在に支持したことを特徴とする。
【0017】
【0018】
【作用】上記請求項1または2に示す本発明の構成にお
いては、母線と中間電極との距離が任意に調整できるの
で、容器の形状および寸法等が異なる多種のガス絶縁電
気機器に適用した場合においても、中間電極と接地電極
との間に発生する電圧が容易に調整できる。また、バリ
アが中間電極を介することなく、直接母線を区分するこ
とができるので、容器の径を小さくすることができ、か
つバリアも小形化することができる。
【0019】
【実施例】本発明は三相の母線を有するガス絶縁電気機
器の光学式電圧測定装置であるが、説明をわかりやすく
するために、先ず、単相の母線を有するガス絶縁電気機
器の光学式電圧測定装置について説明する。図1(A)
に全体図、(B)に中間電極部分の拡大図を示す。ガス
絶縁電気機器の母線11はスペーサ14によって容器1
0に支持されている。接地電極20は母線11の先端部
に面して、この先端部と所定の間隔を隔てて容器10に
取り付けられている。この取り付けは容器10に直接溶
接するか、取り外し可能なように容器10内にフランジ
を取り付け、これにボルト締めするかにより行うことが
できる。この接地電極20の母線11の先端部に対向す
る部分に所要の大きさの孔21が設けられ、この孔21
の部分にメネジを有した絶縁物から成る支持台25が、
母線11に対し背面側に取り付けられている。
【0020】中間電極30は孔21に貫挿できる大きさ
の金属製の平板であり、この中間電極30の中心にオネ
ジを有する絶縁棒34が取り付けられている。この絶縁
棒34が絶縁支持部25にねじ込みされており、母線1
1と中間電極30との距離が任意に調整することができ
るようになっている。また、調節後のゆるみ止めとして
絶縁性のナット36でロックされている。
【0021】光学式電圧センサ40は、接地電極20の
母線11に対して背面に取付けられており、前述の光学
式電圧センサ40の透明電極46にはリード線31、3
2により中間電極30および接地電極20と接続されて
いる。実施例ではリード線31を絶縁棒34の内部を貫
通させて中間電極と接続している。また、前述の光学式
電圧センサ40の二つのコリメータレンズ47には、そ
れぞれ光ファイバ51、52が接続され、容器10に取
り付けられた密封端子12を介して信号処理装置50に
接続されている。カバー13は容器10にボルト締めさ
れ、このカバー13によって光学式電圧センサ40の部
分は絶縁ガス内に封止されている。
【0022】図3は本発明の構成によって中間電極30
と接地電極20との間に得られた電圧と母線11と中間
電極30との距離との関係の一例を示すもので、母線1
1の直径を80mm、母線11の先端面と接地電極20
との距離を75mm、接地電極の厚みを24mm、孔2
1の直径を60mm、中間電極30の大きさを直径40
mm、厚さ5mmとし、母線11に7.2kVを課電し
ておこなったときのものである。
【0023】この例では母線11と中間電極30との距
離が75mmのとき、母線11に課電した電圧に対して
約200分の1の電圧が接地電極20と中間電極30と
の間に発生することがわかる。対象機器として定格72
kVのガス絶縁電気機器を想定すると、この場合母線1
1と中間電極30との距離を75mmに調節することに
よって、中間電極30と接地電極20との間に光学式電
圧センサ40に印加するのに適した約300Vの電圧が
得られることを示している。
【0024】図2は本発明の実施例の一例を示すもの
、上述の図1に示した構成を三相母線に適用した場合
の例である。同図に示すように接地電極20は主板20
aと、この主板20aに垂直に母線11a、11b、1
1c側にそれぞれ母線11a、11b、11cを幾何学
的に区分するように取り付けたバリア20bとにより
体に構成され、かつ主板20aには母線11a、11
b、11cそれぞれの先端部に対応する部分に孔21
a、21b、21cが設けられている。その他は上述の
構成と同一である。この構成において、各相に対応して
配置した光学式電圧センサ40a、40b、40cから
は他相の電界とも合成した電界にもとづく電圧が計測さ
れる。この計算値と母線11a、11b、11c、容器
10、および中間電極30a、30b、30cとの幾何
学的配置により予め電界計算で求められた比率から各相
の大地電圧を算出することができる。しかし本実施例で
は他相の電界の影響は無視できる程度に小さい。
【0025】
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、母線と中間電極との距
離を任意に変化させることができるので、容器の形状お
よび寸法等が異なる多種のガス絶縁電気機器に適用した
場合においても中間電極と接地電極との間に発生する電
圧の調整が容易となり、また中間電極を接地電極の孔の
内部にまで配置することができるので広範囲の電圧調整
が可能となる。さらに、バリアが中間電極を介すること
なく、直接母線を区分することができるので、容器の径
を小さくすることができ、かつバリアも小形化すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス絶縁電気機器の光学式電圧測定装
置の一例を示す図で、(A)は全体図、(B)は中間電
極取付け部分の拡大図である。
【図2】本発明のガス絶縁電気機器の光学式電圧測定装
置の他の一例を示す図である。
【図3】本発明のガス絶縁電気機器の光学式電圧測定装
置により得られた試験結果の一例を示す図である。
【図4】従来のガス絶縁電気機器の光学式電圧測定装置
の一例を示す図である。
【図5】光学式電圧センサの構成の一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
10 容器 11 母線 13 カバー 20 接地電極 21 孔 25 絶縁支持部 30 中間電極 34 絶縁棒 40 光学式電圧センサ 50 信号処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−260863(JP,A) 特開 平2−115770(JP,A) 実開 平5−6376(JP,U) 実開 平4−110979(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 15/00 - 17/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガス絶縁電気機器の容器内に母線の先端と
    間隔をおいて母線の先端に対向する部分に孔を有する接
    地電極と容器に絶縁支持した中間電極とをそれぞれ設
    け、 母線の対地電圧により接地電極と中間電極との間に静電
    容量分圧によって生じる誘導電圧を光学式電圧センサに
    より測定するようにしたガス絶縁電気機器の光学式電圧
    測定装置において、前記母線は三相の母線であり、前記接地電極はこれら三
    相の母線のそれぞれの先端部に対向した部分に前記孔が
    設けられ、かつ三相を区分する所定の長さの金属製のバ
    リアが前記母線側に突出させて前記接地電極と一体に設
    けられ、 前記中間電極が前記接地電極の前記孔に貫挿できる大き
    さであって、この接地電極の前記孔の部分を含む任意の
    位置で前記母線の方向に進退自在にした、 ことを特徴とするガス絶縁電気機器の光学式電圧測定装
    置。
  2. 【請求項2】請求項1において、接地電極に設置したメ
    ネジを有する絶縁支持部と中間電極に取り付けたオネジ
    を有する絶縁棒とにより当該中間電極を任意の位置に進
    退自在に支持したことを特徴とするガス絶縁電気機器の
    光学式電圧測定装置。
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