JP3355580B2 - 金属封入ガス絶縁高圧装置用に組み合わせた変流器と計器用変圧器 - Google Patents
金属封入ガス絶縁高圧装置用に組み合わせた変流器と計器用変圧器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電流と電圧のセンサ
と、この電流と電圧のセンサに後続する信号処理装置と
を備え、電流センサがトーラス（円環）状に巻かれたコ
イルを、また電圧センサが中空円筒状の測定電極を有
し、金属カプセルの中に組み込んだ後、コイルと測定電
極が装置の電流導体を同心状に取り巻き、金属封入ガス
絶縁高圧装置用に組み合わせた変流器と計器用変圧器に
関する。
と、この電流と電圧のセンサに後続する信号処理装置と
を備え、電流センサがトーラス（円環）状に巻かれたコ
イルを、また電圧センサが中空円筒状の測定電極を有
し、金属カプセルの中に組み込んだ後、コイルと測定電
極が装置の電流導体を同心状に取り巻き、金属封入ガス
絶縁高圧装置用に組み合わせた変流器と計器用変圧器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】ここでは、この発明は例えばドイツ特許
第 23 25 551号明細書のような従来の技術に関連してい
る。この特許明細書の図１に開示されている金属封入ガ
ス絶縁切換装置に組み込むための測定変換器には、組立
突出部に電気絶縁して固定されている金属円管と、二次
巻線を装着した変流器の磁心とがある。この金属円管と
この円管により担持された二次巻線を装着した変流器の
磁心は装置の電流導体に同軸にして金属カプセルの内部
に配設されている。この金属円管は、電流導体と共に容
量性分圧器の高圧コンデンサを形成し、この分圧器の出
力端には電流導体に生じる電圧に相当する信号が出力す
る。二次巻線のところで電流導体を流れる電流に相当す
る信号が取り出せる。変流器の磁心は寸法が大きく相当
重たい強磁性材料を含む。それ故、従来の技術による組
み合わせ変流器と計器用変圧器は、単に広いスペースだ
けでなく、その重量のため、特別に安定に形成する必要
がある。その外、良好な測定精度を得るため、容量性分
圧器は長期間安定で温度に対して安定な低圧コンデンサ
も必要とする。
第 23 25 551号明細書のような従来の技術に関連してい
る。この特許明細書の図１に開示されている金属封入ガ
ス絶縁切換装置に組み込むための測定変換器には、組立
突出部に電気絶縁して固定されている金属円管と、二次
巻線を装着した変流器の磁心とがある。この金属円管と
この円管により担持された二次巻線を装着した変流器の
磁心は装置の電流導体に同軸にして金属カプセルの内部
に配設されている。この金属円管は、電流導体と共に容
量性分圧器の高圧コンデンサを形成し、この分圧器の出
力端には電流導体に生じる電圧に相当する信号が出力す
る。二次巻線のところで電流導体を流れる電流に相当す
る信号が取り出せる。変流器の磁心は寸法が大きく相当
重たい強磁性材料を含む。それ故、従来の技術による組
み合わせ変流器と計器用変圧器は、単に広いスペースだ
けでなく、その重量のため、特別に安定に形成する必要
がある。その外、良好な測定精度を得るため、容量性分
圧器は長期間安定で温度に対して安定な低圧コンデンサ
も必要とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、低
コストで作製でき、寸法が小さく、それでも測定精度の
高い、金属封入ガス絶縁高圧装置用に組み合わせた変流
器と計器用変圧器を提供することにある。
コストで作製でき、寸法が小さく、それでも測定精度の
高い、金属封入ガス絶縁高圧装置用に組み合わせた変流
器と計器用変圧器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、電流と電圧のセンサ１０，１１と、この電流と
電圧のセンサ１０，１１に後続する信号処理装置とを備
え、電流センサがトーラス状に巻かれたコイル１４を、
また電圧センサが中空円筒状の測定電極１５を有し、金
属カプセル４の中に組み込んだ後、コイル１４と測定電
極１５が装置の電流導体５を同心状に取り巻き、測定す
べき電流の時間変化に対応する信号が出力端に出力する
ように電流センサを形成し、信号処理装置に電流センサ
の出力信号が作用する第一積分装置がある、金属封入ガ
ス絶縁高圧装置用に組み合わせた変流器と計器用変圧器
にあって、電圧センサが一端を測定電極１５に、他端を
金属カプセルと電流センサのシールド体２６に導電接続
し、出力端に測定すべき電圧の時間変化に対応する信号
を出力するオーム抵抗４８を有し、電圧センサの出力信
号が信号処理装置の第一積分装置３６と第二積分装置４
４に作用することによって解決されている。
により、電流と電圧のセンサ１０，１１と、この電流と
電圧のセンサ１０，１１に後続する信号処理装置とを備
え、電流センサがトーラス状に巻かれたコイル１４を、
また電圧センサが中空円筒状の測定電極１５を有し、金
属カプセル４の中に組み込んだ後、コイル１４と測定電
極１５が装置の電流導体５を同心状に取り巻き、測定す
べき電流の時間変化に対応する信号が出力端に出力する
ように電流センサを形成し、信号処理装置に電流センサ
の出力信号が作用する第一積分装置がある、金属封入ガ
ス絶縁高圧装置用に組み合わせた変流器と計器用変圧器
にあって、電圧センサが一端を測定電極１５に、他端を
金属カプセルと電流センサのシールド体２６に導電接続
し、出力端に測定すべき電圧の時間変化に対応する信号
を出力するオーム抵抗４８を有し、電圧センサの出力信
号が信号処理装置の第一積分装置３６と第二積分装置４
４に作用することによって解決されている。
【０００５】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。
の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００６】
【実施例】以下、図面に好適実施例を示しこの発明を更
に詳しく説明する。図１には、開閉個所１，２および駆
動部３を備えた遮断器を含む金属封入ガス絶縁高圧開閉
装置の一部が示してある。この場合、接地電位にあり参
照符号４を付けた円管状の金属カプセルには、圧力が数
バールになる、特にＳＦ6 のような絶縁ガスが満してあ
る。金属カプセル４の内部には、円管の軸線に沿って延
びる電流導体５が配置されている。この電流導体は、図
示していないが、カプセル部分６，７あるいは７，８あ
るいは８，９の間でフランジ接続され、主に絶縁ガスの
隔壁の働きをする絶縁体で支持されている。金属カプセ
ル４の内部には、組み合わせた変流器と計器用変圧器の
電流と電圧のセンサ１０，１１が配設されている。これ
等のセンサは電流導体５を同心状に取り囲み、センサを
保持する金属カプセル４の一部、つまり金属カプセル部
分７あるいは金属カプセル部分８の一部と共に同じ中心
軸を有する。金属カプセル４に一本より多くの電流導体
があれば、電流と電圧のセンサは付属する電流導体を同
心状に取り巻くが、金属カプセルと同じ中心軸ではな
い。
に詳しく説明する。図１には、開閉個所１，２および駆
動部３を備えた遮断器を含む金属封入ガス絶縁高圧開閉
装置の一部が示してある。この場合、接地電位にあり参
照符号４を付けた円管状の金属カプセルには、圧力が数
バールになる、特にＳＦ6 のような絶縁ガスが満してあ
る。金属カプセル４の内部には、円管の軸線に沿って延
びる電流導体５が配置されている。この電流導体は、図
示していないが、カプセル部分６，７あるいは７，８あ
るいは８，９の間でフランジ接続され、主に絶縁ガスの
隔壁の働きをする絶縁体で支持されている。金属カプセ
ル４の内部には、組み合わせた変流器と計器用変圧器の
電流と電圧のセンサ１０，１１が配設されている。これ
等のセンサは電流導体５を同心状に取り囲み、センサを
保持する金属カプセル４の一部、つまり金属カプセル部
分７あるいは金属カプセル部分８の一部と共に同じ中心
軸を有する。金属カプセル４に一本より多くの電流導体
があれば、電流と電圧のセンサは付属する電流導体を同
心状に取り巻くが、金属カプセルと同じ中心軸ではな
い。
【０００７】特に強調していない支持体に組み込んだ電
流と電圧のセンサ１０，１１は、円管の中心軸に対して
垂直な円管状金属カプセル４の直径に比べて寸法が小さ
い。それ故、例えば電流と電圧のセンサ１０のようなセ
ンサは、絶縁間隔に重大な影響を与えることなく、金属
カプセル４の任意の位置に移動でき、例えば挟持または
ボルト締めによるような適当な手段により固定できる。
しかし、電流と電圧のセンサ１１の場合に示してあるよ
うに、支持体を金属カプセル４の二つのフランジの間に
組み込み、ボルト締めでガス気密に固定することもでき
る。この場合、図１から分かるように、固定された支持
体はカプセル部分に組み込むことができる。場合によっ
ては、センサを保持するため、電流導体５を支えてい
て、二つのフランジの間に固定されている絶縁体を使用
してもよい。
流と電圧のセンサ１０，１１は、円管の中心軸に対して
垂直な円管状金属カプセル４の直径に比べて寸法が小さ
い。それ故、例えば電流と電圧のセンサ１０のようなセ
ンサは、絶縁間隔に重大な影響を与えることなく、金属
カプセル４の任意の位置に移動でき、例えば挟持または
ボルト締めによるような適当な手段により固定できる。
しかし、電流と電圧のセンサ１１の場合に示してあるよ
うに、支持体を金属カプセル４の二つのフランジの間に
組み込み、ボルト締めでガス気密に固定することもでき
る。この場合、図１から分かるように、固定された支持
体はカプセル部分に組み込むことができる。場合によっ
ては、センサを保持するため、電流導体５を支えてい
て、二つのフランジの間に固定されている絶縁体を使用
してもよい。
【０００８】図２から、電流と電圧のセンサ１０の構造
と配置を理解できる。この図に拡大して示す電流と電圧
のセンサ１０の部分は、主に金属カプセルに（例えばカ
プセル部分７に対して外へ半径方向に案内されているボ
ルト１２で）挟持されるリング状の支持体１３と、トー
ラス（円環）状に巻いたリング状のコイル１４と、中空
円筒状の測定電極１５および金属カプセル４からガス気
密にされた図示していない信号処理装置に通じるシール
ド信号導線１６，１７，１８とを含む。
と配置を理解できる。この図に拡大して示す電流と電圧
のセンサ１０の部分は、主に金属カプセルに（例えばカ
プセル部分７に対して外へ半径方向に案内されているボ
ルト１２で）挟持されるリング状の支持体１３と、トー
ラス（円環）状に巻いたリング状のコイル１４と、中空
円筒状の測定電極１５および金属カプセル４からガス気
密にされた図示していない信号処理装置に通じるシール
ド信号導線１６，１７，１８とを含む。
【０００９】支持体１３には、電流導体５をリング状に
取り囲む空間１９があり、その中にコイル１４が配設さ
れている。空間１９は両方の端面で電流導体５を膨らん
で取り囲む二つのシールド電極２０，２１により仕切ら
れている。シールド電極２１はボルト１２を入れる閉鎖
可能な穴２２，２３と、カプセル部分７の内面に接する
リング状の継足部分２４がある。この継足部分は支持体
１３を形成してシールド電極２０に嵌め込まれている。
継足部分２４は金属カプセルに対向するカバー面のとこ
ろでリング状の空間１９を仕切るか、これに反して空間
１９は電流導体５に対向するカバー面のところで面状で
リング状のシールド電極２５により仕切られている。シ
ールド電極２５の一方の端面はシールド電極２１ところ
で導電的に、また対向する端面はシールド電極２０とこ
ろで電気絶縁的に保持されている。一方のシールド体２
６を形成するシールド電極２０，２１，２５は、好まし
くは金属カプセルと同じ材料、例えばアルミニウムで形
成され、金属カプセル４と同じ電位である。シールド体
２６は擾乱電界の影響に対して空間１９を保護する。そ
れ故、運転状態の下に装置内で測定を行う場合、コイル
１４からほぼ誤差のない信号を取り出せる。
取り囲む空間１９があり、その中にコイル１４が配設さ
れている。空間１９は両方の端面で電流導体５を膨らん
で取り囲む二つのシールド電極２０，２１により仕切ら
れている。シールド電極２１はボルト１２を入れる閉鎖
可能な穴２２，２３と、カプセル部分７の内面に接する
リング状の継足部分２４がある。この継足部分は支持体
１３を形成してシールド電極２０に嵌め込まれている。
継足部分２４は金属カプセルに対向するカバー面のとこ
ろでリング状の空間１９を仕切るか、これに反して空間
１９は電流導体５に対向するカバー面のところで面状で
リング状のシールド電極２５により仕切られている。シ
ールド電極２５の一方の端面はシールド電極２１ところ
で導電的に、また対向する端面はシールド電極２０とこ
ろで電気絶縁的に保持されている。一方のシールド体２
６を形成するシールド電極２０，２１，２５は、好まし
くは金属カプセルと同じ材料、例えばアルミニウムで形
成され、金属カプセル４と同じ電位である。シールド体
２６は擾乱電界の影響に対して空間１９を保護する。そ
れ故、運転状態の下に装置内で測定を行う場合、コイル
１４からほぼ誤差のない信号を取り出せる。
【００１０】コイル１４は非強磁性で特に等方性材料の
リング状磁心２７の上にロゴウィスキー巻線式に巻装さ
れている。磁心２７は軸方向に切断してほぼ長方形の断
面を有し、その半径と軸方向の延びに比べて非常に小さ
く設計されている。半径が例えば 140 mm で、長手方向
の寸法が例えば 100 mm の場合、磁心の厚さは５mmにす
ぎない。従って、測定すべき電流の磁界の非対称性は相
殺され、同時に好ましくない外乱電磁場の影響が最小に
なる。コイル１４を納める空間１９はリング状の絶縁体
２８で満たされ、この絶縁体によりコイル１４が支持体
１３のところで固定され、同時にシールド電極２５と測
定電極１５が固定される。
リング状磁心２７の上にロゴウィスキー巻線式に巻装さ
れている。磁心２７は軸方向に切断してほぼ長方形の断
面を有し、その半径と軸方向の延びに比べて非常に小さ
く設計されている。半径が例えば 140 mm で、長手方向
の寸法が例えば 100 mm の場合、磁心の厚さは５mmにす
ぎない。従って、測定すべき電流の磁界の非対称性は相
殺され、同時に好ましくない外乱電磁場の影響が最小に
なる。コイル１４を納める空間１９はリング状の絶縁体
２８で満たされ、この絶縁体によりコイル１４が支持体
１３のところで固定され、同時にシールド電極２５と測
定電極１５が固定される。
【００１１】図３にブロック回路で示す信号処理装置に
は二つの入力端２９，３０がある。入力端２９には信号
導線１６，１７を経由して電流と電圧のセンサ１０の電
流センサとして働く部分の出力信号が導入される。入力
端３０には信号導線３１と３２を経由して電流と電圧の
センサ１０の電圧センサとして働く部分の出力信号が導
入される。
は二つの入力端２９，３０がある。入力端２９には信号
導線１６，１７を経由して電流と電圧のセンサ１０の電
流センサとして働く部分の出力信号が導入される。入力
端３０には信号導線３１と３２を経由して電流と電圧の
センサ１０の電圧センサとして働く部分の出力信号が導
入される。
【００１２】ロゴウィスキー巻線式に形成されたコイル
１４は電流導体５を流れる電流の時間変化に比例する信
号を出力する。これ等の信号は適当に配置されたシール
ド体２６のため、望ましくない外乱電磁場の影響や装置
内に生じる過渡現象に影響されない。これ等の信号は、
過電圧保護部３３と、装置を 50 Hzの交流電圧で運転し
ている時主に 0.05 〜 5 kHzの間の通過範囲を有する帯
域通過フィルタ３４を経由して、動的動作範囲に関して
帯域通過フィルタ３４に合わせてあるアナログ・デジタ
ル変換器３５の入力端に導入される。アナログ・デジタ
ル変換器３５でデジタル化された信号は、次に好ましく
はデジタルＩＩＲフィルタとして形成された積分装置３
６中で積分して測定すべき電流に相当する信号とする。
この信号は、次いで後続するデジタル・アナログ変換器
３７を介して選択的にアナログ表示器３８に切換わるお
よび／または更に処理するため装置の他の機能ユニット
３９に導入される。
１４は電流導体５を流れる電流の時間変化に比例する信
号を出力する。これ等の信号は適当に配置されたシール
ド体２６のため、望ましくない外乱電磁場の影響や装置
内に生じる過渡現象に影響されない。これ等の信号は、
過電圧保護部３３と、装置を 50 Hzの交流電圧で運転し
ている時主に 0.05 〜 5 kHzの間の通過範囲を有する帯
域通過フィルタ３４を経由して、動的動作範囲に関して
帯域通過フィルタ３４に合わせてあるアナログ・デジタ
ル変換器３５の入力端に導入される。アナログ・デジタ
ル変換器３５でデジタル化された信号は、次に好ましく
はデジタルＩＩＲフィルタとして形成された積分装置３
６中で積分して測定すべき電流に相当する信号とする。
この信号は、次いで後続するデジタル・アナログ変換器
３７を介して選択的にアナログ表示器３８に切換わるお
よび／または更に処理するため装置の他の機能ユニット
３９に導入される。
【００１３】入力端３０には電流導体５に加わる高圧の
時間変化に比例する信号が導入される。これ等の信号は
保護・フィルタ素子４０と信号導線４１，４２を経由し
てアナログ・デジタル変換器３５と同じように形成され
ているアナログ・デジタル変換器４３に供給される。次
に、このアナログ・デジタル変換器４３でデジタル化さ
れた信号は、好ましくはデジタルＩＩＲフィルタとして
形成された積分装置４４内で積分して測定すべき電圧に
相当する信号にする。この信号は後続するデジタル・ア
ナログ変換器４４を介して選択的にアナログ表示器３８
用に変換されるおよび／または更に処理するため装置の
他の機能ユニット３９に導入される。破線で示している
ように、アナログ・デジタル変換器４３から出力する信
号は積分装置３６中でも処理される。これには、上記積
分装置をマルチプレクス駆動してアナログ・デジタル変
換器３５と４３の出力信号を時間的に交互に切り換えて
積分装置３６の入力端に導入するだけが必要である。
時間変化に比例する信号が導入される。これ等の信号は
保護・フィルタ素子４０と信号導線４１，４２を経由し
てアナログ・デジタル変換器３５と同じように形成され
ているアナログ・デジタル変換器４３に供給される。次
に、このアナログ・デジタル変換器４３でデジタル化さ
れた信号は、好ましくはデジタルＩＩＲフィルタとして
形成された積分装置４４内で積分して測定すべき電圧に
相当する信号にする。この信号は後続するデジタル・ア
ナログ変換器４４を介して選択的にアナログ表示器３８
用に変換されるおよび／または更に処理するため装置の
他の機能ユニット３９に導入される。破線で示している
ように、アナログ・デジタル変換器４３から出力する信
号は積分装置３６中でも処理される。これには、上記積
分装置をマルチプレクス駆動してアナログ・デジタル変
換器３５と４３の出力信号を時間的に交互に切り換えて
積分装置３６の入力端に導入するだけが必要である。
【００１４】図４から、電流導体５に加わる高圧の時間
変化に対応する信号がどのように発生するかが分かる。
明らかに、測定電極１５は、装置に電流と電圧のセンサ
１０を組み込むことにより、電流導体５と共に、この電
流導体５から出る印加電圧に相当する電界用の結合コン
デンサと、シールド体２６および金属カプセルと共に、
取り込んだ測定信号の処理と精度を改善する補助コンデ
ンサとを形成する。結合コンデンサと補助コンデンサは
容量がそれぞれＣ1 とＣ2 であり、容量性分圧器の高圧
コンデンサ４６と低圧コンデンサ４７に相当する。この
分圧器の高圧コンデンサ４６には装置電圧に相当する電
圧Ｕ1 が、また低圧コンデンサ４７には、分圧比に応じ
て変換された電圧Ｕ2 が取り込まれる。Ｃ1 とＣ2 の典
型的な値はそれぞれ例えば数ｐＦと数ｎＦである。高い
精度で電圧Ｕ2 を求めるには、特にインダクタンスや損
失のない、しかも長期間安定性と温度安定性の低圧コン
デンサ４７が必要である。このようなコンデンサは極度
に高価である。しかし、電流と電圧のセンサ中で電流導
体５に印加する高圧の時間変化に比例する信号を形成す
るなら、高価なコンデンサを使用しなくてもよい。この
処置により同時に電流と電圧のセンサからそれぞれ測定
すべき量の時間変化（電流と電圧の時間に対する第一微
分）に相当する信号が出力されるので、同じように動作
する積分装置で特に簡単にしかも確実に処理できる。
変化に対応する信号がどのように発生するかが分かる。
明らかに、測定電極１５は、装置に電流と電圧のセンサ
１０を組み込むことにより、電流導体５と共に、この電
流導体５から出る印加電圧に相当する電界用の結合コン
デンサと、シールド体２６および金属カプセルと共に、
取り込んだ測定信号の処理と精度を改善する補助コンデ
ンサとを形成する。結合コンデンサと補助コンデンサは
容量がそれぞれＣ1 とＣ2 であり、容量性分圧器の高圧
コンデンサ４６と低圧コンデンサ４７に相当する。この
分圧器の高圧コンデンサ４６には装置電圧に相当する電
圧Ｕ1 が、また低圧コンデンサ４７には、分圧比に応じ
て変換された電圧Ｕ2 が取り込まれる。Ｃ1 とＣ2 の典
型的な値はそれぞれ例えば数ｐＦと数ｎＦである。高い
精度で電圧Ｕ2 を求めるには、特にインダクタンスや損
失のない、しかも長期間安定性と温度安定性の低圧コン
デンサ４７が必要である。このようなコンデンサは極度
に高価である。しかし、電流と電圧のセンサ中で電流導
体５に印加する高圧の時間変化に比例する信号を形成す
るなら、高価なコンデンサを使用しなくてもよい。この
処置により同時に電流と電圧のセンサからそれぞれ測定
すべき量の時間変化（電流と電圧の時間に対する第一微
分）に相当する信号が出力されるので、同じように動作
する積分装置で特に簡単にしかも確実に処理できる。
【００１５】電流導体５に加わる高圧の時間変化に比例
する信号は、図４から明らかなように、電流と電圧のセ
ンサ１０の電圧センサとして働く部分がオーム抵抗４８
を有し、その一端が測定電極１５に、また他端が金属カ
プセル４とシールド体２６に導電接続しているなら、特
に簡単に得られる。抵抗４８により降下し、図３に示す
信号処理装置の信号導線３１，３２を介して導入される
電圧信号は、電流導体５に加わる高圧の時間変化に良い
近似で一致する。
する信号は、図４から明らかなように、電流と電圧のセ
ンサ１０の電圧センサとして働く部分がオーム抵抗４８
を有し、その一端が測定電極１５に、また他端が金属カ
プセル４とシールド体２６に導電接続しているなら、特
に簡単に得られる。抵抗４８により降下し、図３に示す
信号処理装置の信号導線３１，３２を介して導入される
電圧信号は、電流導体５に加わる高圧の時間変化に良い
近似で一致する。
【００１６】容量値Ｃ2 の低圧コンデンサは、電圧セン
サをオーム抵抗４８で形成する場合、以下の機能を満た
す必要がある。即ち、このコンデンサは金属カプセル４
中で、開閉処理あるいはスパークのような過渡現象のた
めに生じる高周波の擾乱信号を制限する。同時に、この
コンデンサは電圧センサの出力端に生じ、信号導線３
１，３２から信号処理装置に導入される電圧を減少させ
る。
サをオーム抵抗４８で形成する場合、以下の機能を満た
す必要がある。即ち、このコンデンサは金属カプセル４
中で、開閉処理あるいはスパークのような過渡現象のた
めに生じる高周波の擾乱信号を制限する。同時に、この
コンデンサは電圧センサの出力端に生じ、信号導線３
１，３２から信号処理装置に導入される電圧を減少させ
る。
【００１７】電圧センサの上記作用は、所定の限界周波
数ｆg 以上で、電圧センサから出力する信号の振幅が所
定の振幅限界値以下となるように、電流導体５と測定電
極１５で形成される高圧コンデンサ４６と、測定電極１
５や金属カプセルおよび電流センサのシールド体２６で
形成される低圧コンデンサ４７と、オーム抵抗４８とを
設計すれば達成される。これを図５に示す。この図で
は、電圧センサに加わる電圧Ｕ1 と電圧センサから出力
する電圧Ｕ2 の比で決まる電圧センサの伝達関数が周波
数ｆに対して示してある。明らかに、限界周波数は以下
の関係式で定まる。即ち、 ｆg ＝ 1/2πＲ1(Ｃ1＋Ｃ2）， ここで、 ｆg ， 単位ヘルツの限界周波数、 Ｒ1 ， 単位オームのオーム抵抗４８の値、 Ｃ1 とＣ2 ，単位ファラッドの高圧と低圧コンデンサ４
６，４７の値、を意味する。
数ｆg 以上で、電圧センサから出力する信号の振幅が所
定の振幅限界値以下となるように、電流導体５と測定電
極１５で形成される高圧コンデンサ４６と、測定電極１
５や金属カプセルおよび電流センサのシールド体２６で
形成される低圧コンデンサ４７と、オーム抵抗４８とを
設計すれば達成される。これを図５に示す。この図で
は、電圧センサに加わる電圧Ｕ1 と電圧センサから出力
する電圧Ｕ2 の比で決まる電圧センサの伝達関数が周波
数ｆに対して示してある。明らかに、限界周波数は以下
の関係式で定まる。即ち、 ｆg ＝ 1/2πＲ1(Ｃ1＋Ｃ2）， ここで、 ｆg ， 単位ヘルツの限界周波数、 Ｒ1 ， 単位オームのオーム抵抗４８の値、 Ｃ1 とＣ2 ，単位ファラッドの高圧と低圧コンデンサ４
６，４７の値、を意味する。
【００１８】この場合、限界周波数ｆg は、符号ｆn を
付けた例えば 50 Hzの装置電圧の商用周波数の周りに電
圧センサの歪みのない伝達関数に対して必要な有効帯域
ＮＢが存在するように設定される。
付けた例えば 50 Hzの装置電圧の商用周波数の周りに電
圧センサの歪みのない伝達関数に対して必要な有効帯域
ＮＢが存在するように設定される。
【００１９】電圧センサの出力端に生じ、信号監視装置
の入力端３０に導入される電圧信号は、保護・フィルタ
素子４０中で更に制限される。この保護・フィルタ素子
４０は低域通過フィルタとして形成されたフィルタ素子
と過電圧保護部を含む。低域通過フィルタはオーム抵抗
４９とコンデンサ５０によりＲＣ回路として形成されて
いる。このＲＣ回路のコンデンサ５０に対して並列に、
抵抗４９とコンデンサ５０の接続点に接続する、例えば
酸化金属をベースにした非線型抵抗５１が接続されてい
る。参照符号５２は信号導線の避け難いコンデンサを示
す。このように形成された保護・フィルタ素子４０によ
り、場合によって、入力端３０に生じる電圧スパイクや
望ましくない高周波数は、抵抗４９と５１，あるいは抵
抗４０とコンデンサを有し、低域通過フィルタとして働
くＲＣ回路により制限される。
の入力端３０に導入される電圧信号は、保護・フィルタ
素子４０中で更に制限される。この保護・フィルタ素子
４０は低域通過フィルタとして形成されたフィルタ素子
と過電圧保護部を含む。低域通過フィルタはオーム抵抗
４９とコンデンサ５０によりＲＣ回路として形成されて
いる。このＲＣ回路のコンデンサ５０に対して並列に、
抵抗４９とコンデンサ５０の接続点に接続する、例えば
酸化金属をベースにした非線型抵抗５１が接続されてい
る。参照符号５２は信号導線の避け難いコンデンサを示
す。このように形成された保護・フィルタ素子４０によ
り、場合によって、入力端３０に生じる電圧スパイクや
望ましくない高周波数は、抵抗４９と５１，あるいは抵
抗４０とコンデンサを有し、低域通過フィルタとして働
くＲＣ回路により制限される。
【００２０】
【発明の効果】上に説明したように、この発明による組
み合わせた変流器と計器用変圧器は、金属カプセルの直
径に比べて無視できるほど小さく設計された電流と電圧
のセンサを有し、このセンサは絶縁間隔を大きく損なう
ことなく、カプセルの内部の任意の位置に組み込める点
で優れている。
み合わせた変流器と計器用変圧器は、金属カプセルの直
径に比べて無視できるほど小さく設計された電流と電圧
のセンサを有し、このセンサは絶縁間隔を大きく損なう
ことなく、カプセルの内部の任意の位置に組み込める点
で優れている。
【００２１】更に、この発明による組み合わせた変流器
と計器用変圧器は測定精度が高いことでも優れている。
これは、長期間安定性と温度安定性や低インダクタンス
と低損失に関する要請に好ましい低圧コンデンサを使用
していること、変流器と計器用変圧器の出力信号が同じ
様式で構成された積分装置あるいはマルチプレクサ動作
で駆動される積分装置内で特に好適に評価されることに
よる。更に、電圧と電流のセンサの絶縁の誘電定数の変
化や、電流と電圧のセンサおよび信号処理装置の間に必
ず存在するケーブル容量の不安定性はこの発明による変
流器と計器用変圧器の測定精度に何ら影響を与えない。
と計器用変圧器は測定精度が高いことでも優れている。
これは、長期間安定性と温度安定性や低インダクタンス
と低損失に関する要請に好ましい低圧コンデンサを使用
していること、変流器と計器用変圧器の出力信号が同じ
様式で構成された積分装置あるいはマルチプレクサ動作
で駆動される積分装置内で特に好適に評価されることに
よる。更に、電圧と電流のセンサの絶縁の誘電定数の変
化や、電流と電圧のセンサおよび信号処理装置の間に必
ず存在するケーブル容量の不安定性はこの発明による変
流器と計器用変圧器の測定精度に何ら影響を与えない。
【図１】 この発明による組み合わせた変流器と計器用
変圧器の電流と電圧のセンサを備えた金属封入ガス絶縁
高圧開閉装置の中心部の断面図、
変圧器の電流と電圧のセンサを備えた金属封入ガス絶縁
高圧開閉装置の中心部の断面図、
【図２】 図１の電流と電圧のセンサの一部を切り出し
た断面図、
た断面図、
【図３】 図１と図２の電流と電圧のセンサに後続する
信号処理装置のブロック回路図、
信号処理装置のブロック回路図、
【図４】 電圧センサとして構成された図２の電流と電
圧のセンサの一部および図３の信号処理装置の一部を等
価回路として示す回路図、
圧のセンサの一部および図３の信号処理装置の一部を等
価回路として示す回路図、
【図５】 図４の電圧センサの測定信号の伝達関数のグ
ラフ表示である。
ラフ表示である。
１，２ 開閉個所 ３ 駆動部 ４ 金属カプセル ６，７，８，９ カプセル部分 １０，１１ 電流と電圧のセンサ １２ ボルト １３ 支持体 １４ コイル １５ 測定電極 １６，１７，１８，３１，３２，４１，４２ 信号導
線 １９ 空間 ２０，２１，２５ シールド電極 ２２，２３ 穴 ２４ 継足部分 ２６ シールド体 ２７ 磁心 ２８ 絶縁体 ２９，３０ 入力端 ３３ 過電圧保護部 ３４ 帯域通過フィルタ ３５ アナログ・デジタル変換器 ３６，４４ 積分装置 ３７，４５ デジタル・アナログ変換器 ３８ アナログ表示器 ３９ 機能ユニット ４０ 保護・フィルタ素子 ４６ 高圧コンデンサ ４７ 低圧コンデンサ ４８，４９ オーム抵抗 ５０ コンデンサ ５１ 非線型抵抗 ５２ ケーブル容量 ｆg 限界周波数 ｆn 商用周波数 ＮＢ 有効帯域
線 １９ 空間 ２０，２１，２５ シールド電極 ２２，２３ 穴 ２４ 継足部分 ２６ シールド体 ２７ 磁心 ２８ 絶縁体 ２９，３０ 入力端 ３３ 過電圧保護部 ３４ 帯域通過フィルタ ３５ アナログ・デジタル変換器 ３６，４４ 積分装置 ３７，４５ デジタル・アナログ変換器 ３８ アナログ表示器 ３９ 機能ユニット ４０ 保護・フィルタ素子 ４６ 高圧コンデンサ ４７ 低圧コンデンサ ４８，４９ オーム抵抗 ５０ コンデンサ ５１ 非線型抵抗 ５２ ケーブル容量 ｆg 限界周波数 ｆn 商用周波数 ＮＢ 有効帯域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドルツアイ・カツコフスキー スイス国、ウユーレンリンゲン、シャイ デックウエーク、11 (56)参考文献 特開 昭56−129309（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−371（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−10013（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 38/34
Claims (10)
- 【請求項１】 金属封入ガス絶縁高圧装置が円管状の金
属カプセル（４）と円管の軸線に沿って延びる電流導体
（５）から成り、このような高圧装置用に組み合わせた
変流器と計器用変圧器が金属カプセルの内部に配設され
た電流と電圧のセンサ（１０，１１）と、この電流と電
圧のセンサ（１０，１１）に後続する信号処理装置とを
備え、電流センサがトーラス状に巻かれたコイル（１
４）を、また電圧センサが中空円筒状の測定電極（１
５）を有し、コイル（１４）と測定電極（１５）が高圧
装置の電流導体（５）を測定電極（１５）がコイル（１
４）より中心に近い形で同心状に取り巻き、さらに電流
導体を膨らんで取り囲むシールド体（２６）がコイル
（１４）の回りに配設され、測定すべき電流の時間変化
に対応する信号が電流センサの出力端に出力するように
電流センサを形成し、信号処理装置に電流センサの出力
信号が作用する第一積分装置と電圧センサの出力信号が
作用する第二積分装置がある、金属封入ガス絶縁高圧装
置用に組み合わせた変流器と計器用変圧器において、電
圧センサが一端を測定電極（１５）に、他端を金属カプ
セルと電流センサのシールド体（２６）に導電接続し、
出力端に測定すべき電圧の時間変化に対応する信号を出
力するオーム抵抗（４８）を有し、電圧センサの出力信
号が信号処理装置の第一積分装置（３６）と第二積分装
置（４４）に作用することを特徴とする変流器と計器用
変圧器。 - 【請求項２】 コイル（１４）はロゴスキー巻線式に形
成されていることを特徴とする請求項１に記載の変流器
と計器用変圧器。 - 【請求項３】 電流導体（５）と測定電極（１５）間に
形成される静電容量に相当する高圧コンデンサ（４６）
と、測定電極（１５）と金属カプセル（４）および電流
センサのシールド体（２６）間に形成される静電容量に
相当する低圧コンデンサ（４７）と、オーム抵抗（４
８）とは、以下の関係式で算出される限界周波数以上で
電圧センサの出力端に出力する信号の振幅が信号処理装
置が必要とする振幅限界値以下となるように設計されて
いることを特徴とする請求項１または２に記載の変流器
と計器用変圧器。 ｆg ＝ 1/2πＲ1(Ｃ1＋Ｃ2） で定まり、ここで、 ｆg ，単位ヘルツの限界周波数、 Ｒ1 ，単位オームのオーム抵抗（４８）の値 Ｃ1 とＣ2 ，単位ファラッドの高圧と低圧コンデンサ
（４６，４７）の値、を意味する。 - 【請求項４】 第一積分装置（３６）をマルチプレクス
駆動して、第一積分装置には時間的に交互に切り換えて
電流と電圧のセンサ（１０，１１）の出力信号が印加す
ることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の
変流器と計器用変圧器。 - 【請求項５】 少なくとも一つの積分装置（３６，４
４）は一つのデジタルＩＩＲフィルタを有することを特
徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の変流器と計
器用変圧器。 - 【請求項６】 低域通過フィルタまたは帯域通過フィル
タはオーム抵抗（４８）に後続していることを特徴とす
る請求項５に記載の変流器と計器用変圧器。 - 【請求項７】 低域通過フィルタはＲＣ回路として形成
されていることを特徴とする請求項６に記載の変流器と
計器用変圧器。 - 【請求項８】 ＲＣ回路のコンデンサ（５０）に並列に
一つの非線型抵抗（５１）が接続されていることを特徴
とする請求項７に記載の変流器と計器用変圧器。 - 【請求項９】 第一積分装置（３６）には時間的に交互
に切り換えて電流と電圧のセンサ（１０，１１）の出力
信号が印加することを特徴とする請求項１〜８の何れか
１項に記載の変流器と計器用変圧器。 - 【請求項１０】 少なくとも一つの積分装置（３６，４
４）は一つのデジタルＩＩＲフィルタを有することを特
徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の変流器と計
器用変圧器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4121654:7 | 1991-06-29 | ||
| DE4121654A DE4121654A1 (de) | 1991-06-29 | 1991-06-29 | Kombinierter strom- und spannungswandler fuer eine metallgekapselte gasisolierte hochspannungsanlage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251251A JPH05251251A (ja) | 1993-09-28 |
| JP3355580B2 true JP3355580B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=6435111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16507392A Expired - Lifetime JP3355580B2 (ja) | 1991-06-29 | 1992-06-23 | 金属封入ガス絶縁高圧装置用に組み合わせた変流器と計器用変圧器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5432438A (ja) |
| EP (1) | EP0522303B2 (ja) |
| JP (1) | JP3355580B2 (ja) |
| DE (2) | DE4121654A1 (ja) |
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| DE4435442A1 (de) * | 1994-10-04 | 1996-04-11 | Abb Management Ag | Sensor zum Auskoppeln von Teilentladungsimpulsen aus einer hochspannungsführenden elektrischen Anlage |
| DE4435864C2 (de) * | 1994-10-07 | 1996-07-25 | Pfisterer Elektrotech Karl | Garnitur in Form einer Durchführung oder einer Steckbuchse für Kabelstecker |
| DE59712933D1 (de) * | 1996-08-23 | 2008-05-15 | Abb Schweiz Ag | Messvorrichtung für eine metallgekapselte, gasisolierte Hochspannungsanlage |
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| ES2128953B1 (es) * | 1996-09-24 | 2000-01-16 | Red Electrica De Espana S A | Transformador electronico de medida. |
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