JP3270234B2 - 光学式電流計測装置 - Google Patents
光学式電流計測装置Info
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- JP3270234B2 JP3270234B2 JP02710894A JP2710894A JP3270234B2 JP 3270234 B2 JP3270234 B2 JP 3270234B2 JP 02710894 A JP02710894 A JP 02710894A JP 2710894 A JP2710894 A JP 2710894A JP 3270234 B2 JP3270234 B2 JP 3270234B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス絶縁電気機器の電流
計測装置に係り、特に光ファイバを用いた光学式電流計
測装置に関する。
計測装置に係り、特に光ファイバを用いた光学式電流計
測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に従来の光学式電流計測装置の断面
構成図を示す。ＧＩＳまたはガス絶縁母線は、絶縁性ガ
スを充填したタンク１と、絶縁スペ―サ３で支持された
導体２により構成される。導体２を流れる電流検出のた
め、鉛ガラスやファラデ―効果のある光ファイバのよう
なファラデ―素子４を、導体２の通電電流を取り囲むよ
うに周回させて光路を形成する。図２では、ファラデ―
効果のある光ファイバ４を保持材５、絶縁材６によりタ
ンク１に固定し、タンク１を貫通する気密端子８のタン
ク外に光電変換部９と演算出力部10を設置している。光
ファイバ４の端部は偏光子12、検光子13と接続して光の
受け渡しを行っている。なお、光ファイバ４は複数回巻
いたものをまとめて、おさえ７で保持材５に支持する。
構成図を示す。ＧＩＳまたはガス絶縁母線は、絶縁性ガ
スを充填したタンク１と、絶縁スペ―サ３で支持された
導体２により構成される。導体２を流れる電流検出のた
め、鉛ガラスやファラデ―効果のある光ファイバのよう
なファラデ―素子４を、導体２の通電電流を取り囲むよ
うに周回させて光路を形成する。図２では、ファラデ―
効果のある光ファイバ４を保持材５、絶縁材６によりタ
ンク１に固定し、タンク１を貫通する気密端子８のタン
ク外に光電変換部９と演算出力部10を設置している。光
ファイバ４の端部は偏光子12、検光子13と接続して光の
受け渡しを行っている。なお、光ファイバ４は複数回巻
いたものをまとめて、おさえ７で保持材５に支持する。
【０００３】次に、図３に示した光路図により、動作を
説明する。光電変換部９の発光ダイオ―ド14から出射さ
れた光は、送・受光用の光ファイバ11で気密端子８を経
由し、タンク１内部に配置した偏光子12に入って直線偏
光にされる。この光が、光ファイバ４に入り、導体２の
通電電流が作る磁界によって偏光面が回転した光は、検
光子13に入射する。検光子13で直角２成分（Ｘ、Ｙ成
分）のベクトル光に分光された光が、光量信号となって
再び光電変換部９に戻り、フォトダイオ―ド15により電
気信号に変換した後、演算出力部10により演算を行って
電流値を求める。
説明する。光電変換部９の発光ダイオ―ド14から出射さ
れた光は、送・受光用の光ファイバ11で気密端子８を経
由し、タンク１内部に配置した偏光子12に入って直線偏
光にされる。この光が、光ファイバ４に入り、導体２の
通電電流が作る磁界によって偏光面が回転した光は、検
光子13に入射する。検光子13で直角２成分（Ｘ、Ｙ成
分）のベクトル光に分光された光が、光量信号となって
再び光電変換部９に戻り、フォトダイオ―ド15により電
気信号に変換した後、演算出力部10により演算を行って
電流値を求める。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧＩＳ
相またはガス絶縁母線に適用した従来の光学式電流計測
装置では、ファラデ―素子として光ファイバ４を使用す
ると、以下に説明するような本質的問題があって測定誤
差を生じる。
相またはガス絶縁母線に適用した従来の光学式電流計測
装置では、ファラデ―素子として光ファイバ４を使用す
ると、以下に説明するような本質的問題があって測定誤
差を生じる。
【０００５】ファラデ―素子に直線偏光を入射すると、
ファラデ―効果によって磁界に比例した偏光面の回転が
起こる。光学式計測装置の１種である光ＣＴは、この回
転角から電流を測定するから、偏光の乱れは誤差を招
く。偏光の乱れ具合いを表す１つの尺度として消光比が
あり、直線偏光に対する円偏光・非偏光成分の比で示さ
れる。また、一般に異方性の媒質は屈折率の異なる二つ
の光学軸を持ち、これを複屈折と呼ぶ。ガラスのような
光学的に等方性な媒質も、応力が加わると異方性となり
複屈折を発生する。この複屈折は媒質の消光比を悪化さ
せる主要因となるため、光ＣＴの測定精度に影響する。
ファラデ―効果によって磁界に比例した偏光面の回転が
起こる。光学式計測装置の１種である光ＣＴは、この回
転角から電流を測定するから、偏光の乱れは誤差を招
く。偏光の乱れ具合いを表す１つの尺度として消光比が
あり、直線偏光に対する円偏光・非偏光成分の比で示さ
れる。また、一般に異方性の媒質は屈折率の異なる二つ
の光学軸を持ち、これを複屈折と呼ぶ。ガラスのような
光学的に等方性な媒質も、応力が加わると異方性となり
複屈折を発生する。この複屈折は媒質の消光比を悪化さ
せる主要因となるため、光ＣＴの測定精度に影響する。
【０００６】従来の構成例と対比して述べると、ファラ
デ―素子の鉛ガラスを光ファイバ４にそのまま置き換え
た図２では、おさえ７により光ファイバ４に部分的に応
力がかかって複屈折が増す。この保持方法では、伝わっ
てくる振動・衝撃による応力の発生も回避できない。ま
た、光ファイバ４と接続される偏光子・検光子に納める
光学箱と光路も、振動等で光軸ずれを発生したり、光フ
ァイバ４が振れて曲げ応力を発生する危険性がある。一
方、光ファイバ４等の光学系がタンク１内で露出してい
ると、導体２等の発する熱等で、光ファイバ４が熱応力
を受ける問題がある。
デ―素子の鉛ガラスを光ファイバ４にそのまま置き換え
た図２では、おさえ７により光ファイバ４に部分的に応
力がかかって複屈折が増す。この保持方法では、伝わっ
てくる振動・衝撃による応力の発生も回避できない。ま
た、光ファイバ４と接続される偏光子・検光子に納める
光学箱と光路も、振動等で光軸ずれを発生したり、光フ
ァイバ４が振れて曲げ応力を発生する危険性がある。一
方、光ファイバ４等の光学系がタンク１内で露出してい
ると、導体２等の発する熱等で、光ファイバ４が熱応力
を受ける問題がある。
【０００７】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決するために提案されたもので、その目的はガス絶
縁機器の通電導体の通電電流の測定精度を向上させた光
学式電流計測装置を提供することにある。
を解決するために提案されたもので、その目的はガス絶
縁機器の通電導体の通電電流の測定精度を向上させた光
学式電流計測装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の筒状の
金属性タンクを、それらタンクの端部端に設けたフラン
ジを介して接合し、前記金属性タンクの軸方向に通電導
体を配設するとともに、このタンク内部に絶縁性ガスを
充填し、前記通電導体の通電電流をこの通電導体の周囲
を周回する光ファイバ内を通光する光の偏光状態を検出
することにより計測する光学式電流計測装置において、
前記金属性タンク内部に前記通電導体を内部に挿通可能
に配設され端部端に前記金属性タンクフランジ間に接合
されるフランジを有する筒状シ―ルドを設け、この筒状
シ―ルドの外側面と前記金属性タンク内側面間に前記通
電導体を周回するように緩衝材を介して絶縁性あるいは
非磁性環状部材を配設するとともに、この環状部材の外
周面を周回する溝を設け、この溝内に光ファイバを配設
固定するとともにこの光ファイバの端部端を前記タンク
外部に設けた所定の光学機器に接続し、前記環状部材は
前記金属性タンク内側面との間に配設された弾性部材を
介して固定されて成ることを特徴とする。
金属性タンクを、それらタンクの端部端に設けたフラン
ジを介して接合し、前記金属性タンクの軸方向に通電導
体を配設するとともに、このタンク内部に絶縁性ガスを
充填し、前記通電導体の通電電流をこの通電導体の周囲
を周回する光ファイバ内を通光する光の偏光状態を検出
することにより計測する光学式電流計測装置において、
前記金属性タンク内部に前記通電導体を内部に挿通可能
に配設され端部端に前記金属性タンクフランジ間に接合
されるフランジを有する筒状シ―ルドを設け、この筒状
シ―ルドの外側面と前記金属性タンク内側面間に前記通
電導体を周回するように緩衝材を介して絶縁性あるいは
非磁性環状部材を配設するとともに、この環状部材の外
周面を周回する溝を設け、この溝内に光ファイバを配設
固定するとともにこの光ファイバの端部端を前記タンク
外部に設けた所定の光学機器に接続し、前記環状部材は
前記金属性タンク内側面との間に配設された弾性部材を
介して固定されて成ることを特徴とする。
【０００９】
【作用】以上の構成により、ファラデ―効果を有する光
ファイバを、円周面に巻き溝を持つ絶縁性あるいは非磁
性環状部材に巻いて固定する方法を採用したため、光フ
ァイバは部分的に応力を受ける事がない。また、筒状シ
―ルドと環状部材を緩衝材を介して固定してあるため、
タンクから伝わる振動・衝撃で光ファイバに応力を発生
する危険性がなくなった。又、内部に弾性材を充填した
事により、タンク内の光路全体に対して耐震効果が生ず
ると共に、熱遮蔽材として働くため、温度変化による光
ファイバの熱応力を抑える効果がある。従って、応力に
より複屈折が増して、測定精度が低下するという問題点
を克服することが可能となる。
ファイバを、円周面に巻き溝を持つ絶縁性あるいは非磁
性環状部材に巻いて固定する方法を採用したため、光フ
ァイバは部分的に応力を受ける事がない。また、筒状シ
―ルドと環状部材を緩衝材を介して固定してあるため、
タンクから伝わる振動・衝撃で光ファイバに応力を発生
する危険性がなくなった。又、内部に弾性材を充填した
事により、タンク内の光路全体に対して耐震効果が生ず
ると共に、熱遮蔽材として働くため、温度変化による光
ファイバの熱応力を抑える効果がある。従って、応力に
より複屈折が増して、測定精度が低下するという問題点
を克服することが可能となる。
【００１０】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、ファラデ―素子に光ファイバ４を用い
て、ＧＩＳ用光学式電流計測装置を構成したものであ
る。光ファイバ４は、リング形状をしたボビン16の円周
面に収納溝を設けて、らせん状に複数回巻き付け固定さ
れている。図１の実施例では、光ファイバ４は溝内でシ
リコンゴムにより接着、あるいは充填保持を行い、保護
カバ―21で覆うとともに、その一端に偏光子12、検光子
13等を収納した光学箱を固定して、ボビン16と一体に組
み立てている。ボビン16は、非磁性体のアルミまたは絶
縁物を用いる。
する。図１は、ファラデ―素子に光ファイバ４を用い
て、ＧＩＳ用光学式電流計測装置を構成したものであ
る。光ファイバ４は、リング形状をしたボビン16の円周
面に収納溝を設けて、らせん状に複数回巻き付け固定さ
れている。図１の実施例では、光ファイバ４は溝内でシ
リコンゴムにより接着、あるいは充填保持を行い、保護
カバ―21で覆うとともに、その一端に偏光子12、検光子
13等を収納した光学箱を固定して、ボビン16と一体に組
み立てている。ボビン16は、非磁性体のアルミまたは絶
縁物を用いる。
【００１１】ボビン16金属性のタンク１への固定は、ま
ず電界緩和に用いる筒状シ―ルド17に緩衝材18を挿入
し、その段差部までボビン16を挿入した後、分割してい
た緩衝材18とシ―ルド17を組み上げ、更にタンク１へシ
―ルド17を取り付ける事によってなされる。
ず電界緩和に用いる筒状シ―ルド17に緩衝材18を挿入
し、その段差部までボビン16を挿入した後、分割してい
た緩衝材18とシ―ルド17を組み上げ、更にタンク１へシ
―ルド17を取り付ける事によってなされる。
【００１２】光ファイバ４には、ファラデ―効果のある
シングルモ―ド光ファイバを用い、検出感度に適合させ
た巻数を持つコイルを形成する。光ファイバ４の端部は
前記の光学箱に接続され、光学箱と気密端子８との間
を、伝送用の光ファイバ11と光コネクタを用いて接続す
る。図１の断面図は、ちょうど光学箱と気密端子８を配
置した場所を図示しているが、ボビン16のこの位置は光
ファイバ４、11の引き回しが多いため、その一部分を囲
い材19で区画して弾性材20、例えばシリコン発泡体を充
填して保持している。
シングルモ―ド光ファイバを用い、検出感度に適合させ
た巻数を持つコイルを形成する。光ファイバ４の端部は
前記の光学箱に接続され、光学箱と気密端子８との間
を、伝送用の光ファイバ11と光コネクタを用いて接続す
る。図１の断面図は、ちょうど光学箱と気密端子８を配
置した場所を図示しているが、ボビン16のこの位置は光
ファイバ４、11の引き回しが多いため、その一部分を囲
い材19で区画して弾性材20、例えばシリコン発泡体を充
填して保持している。
【００１３】図１の光路構成は図３で述べた従来の光路
図と変わらない。次に、この実施例がもたらす作用と効
果について述べる。光ファイバ４をボビン16に納めて、
溝内に弾力のあるシリコンゴムで接着したため、部分的
に応力が掛かる問題を解決した。また、タンク１からの
振動・衝撃が光ファイバ４や光学箱に影響しないよう、
シ―ルド17と緩衝材18を介して固定した。また、光学箱
と気密端子８周辺の一部を区画して、発泡材を充填した
事により、振動等の耐震効果と断熱効果が得られる。通
電時に発熱源となる導体２や、外気温・日照等の影響を
伝えるタンク１から、光学部品を遮蔽出来るため、光フ
ァイバ４に影響する温度差を軽減して応力の発生を抑え
ると共に、光学部品の温度差による光軸ずれや複屈折の
問題を解決する。
図と変わらない。次に、この実施例がもたらす作用と効
果について述べる。光ファイバ４をボビン16に納めて、
溝内に弾力のあるシリコンゴムで接着したため、部分的
に応力が掛かる問題を解決した。また、タンク１からの
振動・衝撃が光ファイバ４や光学箱に影響しないよう、
シ―ルド17と緩衝材18を介して固定した。また、光学箱
と気密端子８周辺の一部を区画して、発泡材を充填した
事により、振動等の耐震効果と断熱効果が得られる。通
電時に発熱源となる導体２や、外気温・日照等の影響を
伝えるタンク１から、光学部品を遮蔽出来るため、光フ
ァイバ４に影響する温度差を軽減して応力の発生を抑え
ると共に、光学部品の温度差による光軸ずれや複屈折の
問題を解決する。
【００１４】この結果、応力により複屈折が増して精度
が低下する問題を解決できる。本発明の上記趣旨は図１
に示した緩衝材18を、硬さ（バネ定数）の異なる物を組
合せた構成、ボビン16に金属性部材を用いタンク１と同
電位にせしめた構成にも適用可能である。
が低下する問題を解決できる。本発明の上記趣旨は図１
に示した緩衝材18を、硬さ（バネ定数）の異なる物を組
合せた構成、ボビン16に金属性部材を用いタンク１と同
電位にせしめた構成にも適用可能である。
【００１５】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によればガス
絶縁機器の通電導体の通電電流の測定精度を向上させた
光学式電流計測装置を提供できる。
絶縁機器の通電導体の通電電流の測定精度を向上させた
光学式電流計測装置を提供できる。
【図１】本発明の一実施例の光学式電流計測装置の要部
断面構成図。
断面構成図。
【図２】従来の光学式電流計測装置の断面構成図。
【図３】光学式電流計測装置の光路例解図。
１…タンク ２…導体 ４…光ファイバ ５…保持材 ８…気密端子 11…光ファイバ 12…偏光子 13…検光子 16…ボビン 17…シ―ルド 18…緩衝材 19…囲い材 20…弾性材
フロントページの続き (72)発明者 寺井 清寿 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株式会社東芝 浜川崎工場内 (72)発明者 高橋 正雄 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株式会社東芝 浜川崎工場内 (72)発明者 丹羽 景子 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株式会社東芝 浜川崎工場内 (56)参考文献 特開 平３−225282（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 15/24 G01R 33/032 H02B 13/065
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の筒状の金属性タンクを、それらタ
ンクの端部端に設けたフランジを介して接合し、前記金
属性タンクの軸方向に通電導体を配設するとともに、こ
のタンク内部に絶縁性ガスを充填し、前記通電導体の通
電電流をこの通電導体の周囲を周回する光ファイバ内を
通光する光の偏光状態を検出することにより計測する光
学式電流計測装置において、前記金属性タンク内部に前
記通電導体を内部に挿通可能に配設され端部端に前記金
属性タンクフランジ間に接合されるフランジを有する筒
状シ―ルドを設け、この筒状シ―ルドの外側面と前記金
属性タンク内側面間に前記通電導体を周回するように緩
衝材を介して絶縁性あるいは非磁性環状部材を配設する
とともに、この環状部材の外周面を周回する溝を設け、
この溝内に光ファイバを配設固定するとともにこの光フ
ァイバの端部端を前記タンク外部に設けた所定の光学機
器に接続し、前記環状部材は前記金属性タンク内側面と
の間に配設された弾性部材を介して固定されて成ること
を特徴とする光学式電流計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02710894A JP3270234B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 光学式電流計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02710894A JP3270234B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 光学式電流計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07234252A JPH07234252A (ja) | 1995-09-05 |
| JP3270234B2 true JP3270234B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=12211893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02710894A Expired - Fee Related JP3270234B2 (ja) | 1994-02-25 | 1994-02-25 | 光学式電流計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3270234B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009080109A1 (en) * | 2007-12-21 | 2009-07-02 | Abb Research Ltd | Gas-insulated switchgear device with optical current sensor |
| EP2308069B1 (en) | 2008-07-30 | 2015-04-15 | ABB Research Ltd. | Generator circuit breaker with fiber-optic current sensor |
| AU2008359890B2 (en) | 2008-07-30 | 2014-07-17 | Abb Research Ltd | High voltage AC/DC or DC/AC converter station with fiberoptic current sensor |
-
1994
- 1994-02-25 JP JP02710894A patent/JP3270234B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07234252A (ja) | 1995-09-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
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