JP4242724B2

JP4242724B2 - 電流センサ内蔵開閉器

Info

Publication number: JP4242724B2
Application number: JP2003208241A
Authority: JP
Inventors: 隆一高橋
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: JP2005071615A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相配電線路を開閉する開閉器に関し、特に、線路の過電流を検出するための電流センサを内蔵した電流センサ内蔵開閉器の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧配電線から電気を供給されている高圧需要家の引込口に設置されて高圧配電線路の電路を開閉する開閉器には、高圧需要家内で発生した事故を高圧配電線へ波及させないために、線路の過電流を検出する電流センサと地絡電流を検出する零相電流検出器を開閉器内部のブッシング部に設けた電流センサ内蔵開閉器が使用されている。
【０００３】
前記線路の過電流を検出する電流センサには３本の一次導体の内の２本又は３本の導体に図７に示すようにそれぞれ一次導体６０を包囲してケイ素鋼板などの鋼板を環状に打ち抜いて積み重ねた環状鉄心６３に二次巻線６２を巻装した変流器（ＣＴ）６４が使用されている。
【０００４】
また、地絡電流を検出する零相電流検出器としても同様に３本の一次導体を包囲してケイ素鋼板などの鋼板を環状に打ち抜いて積み重ねた鉄心に二次巻線を巻装させた零相変流器（ＺＣＴ）が使用され、上記ＣＴ及びＺＣＴを開閉器のブッシングのフランジ部に一体的に設けたものが提案されている。（例えば、特許文献１参照。)
【０００５】
【特許文献１】
実公平６−１０６５８号公報（第２頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記環状鉄心に二次巻線を巻装させた変流器（ＣＴ）を使用した電流センサは、必要断面積分の環状鋼板を合成樹脂製の鉄心ケース内に収納し、鉄心ケースの外部に二次巻線を巻装して、さらにその二次巻線外側を絶縁テープで重ね巻きされた構造となっているため、構造が複雑であるという問題点がある。
【０００７】
しかも二次巻線を巻装した環状鉄心を、一次導体を取り囲むように、その外周を包囲して配設するため、変流器（ＣＴ）が大型となり、ひいては電流センサ内蔵開閉器の大型化を招くという問題点もあった。
【０００８】
そこで、本発明は、簡素な構造で小形安価な線路電流（過電流）を検出する電流センサ内蔵開閉器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解消するために、請求項１の発明は、三相配電線路に接続されて電路の開閉を行う開閉器であって、そのブッシング部に線路電流を検出する電流センサを設けている電流センサ内蔵開閉器において、
ブッシングに対して同心円状に線路電流により発生する磁束に対して、棒状コアにコイルを巻装した電流センサを、被測定相の線路電流による磁束とは鎖交するように該電流センサのコイル軸心方向を被測定相の磁束の接線方向に向けて配設するとともに、
隣接相の線路電流により発生する磁束とは鎖交しないように前記電流センサのコイル軸心方向を隣接相のブッシング中心に配向させて設けたことを特徴とする電流センサ内蔵開閉器である。
【００１０】
電流センサは棒状コアのない空心のコイルで形成してもよい。
すなわち、請求項２の発明は、三相配電線路に接続されて電路の開閉を行う開閉器であって、そのブッシング部に線路電流を検出する電流センサを設けている電流センサ内蔵開閉器において、
ブッシングに対して同心円状に線路電流により発生する磁束に対して、ソレノイド状にコイルを巻装した電流センサを、被測定相の線路電流による磁束とは鎖交するように該電流センサのコイル軸心方向を被測定相の磁束の接線方向に向けて配設するとともに、
隣接相の線路電流により発生する磁束とは鎖交しないように前記電流センサのコイル軸心方向を隣接相のブッシング中心に配向させて設けたことを特徴とする電流センサ内蔵開閉器である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の好ましい実施の形態を図の実施例にしたがって説明する。
【００１２】
図１に示すように、底面が開口している金属又は合成樹脂製の本体ケース１の側面１ａ，１ｂには、本体ケース１を貫通して、中心部に三相配電線路の電線等に接続される導電体２，３が設けられている磁器又は合成樹脂からなるブッシング４，５が、図示されていないネジにてそれぞれフランジ６，６によりパッキン等の弾性部材７，７を介して止着されている。
【００１３】
なお導電体２，３は図示されていないパッキン等の弾性部材を介してナット８，８にてブッシング４，５に止着されている。
【００１４】
導電体２の本体ケース１内側端面２ｄには固定電極部が形成されており、導電体２の端面２ｄを挟持するように１対の固定接触子９が、固定接触子９の接触面９ａを導電体２の軸方向の延長線上になるように配置されて、ピン１０，１１により回転しないように導電体２の端面２ｄに装着されている。
【００１５】
固定接触子９の外側には可動接触子１２挿入側にアークホーンを設けた接圧板１３がピン１０にて装着されている。可動接触子１２は挿入時の状態を実線で、開放時を２点鎖線で示す。また、ピン１０には可動接触子１２の挿入時に、固定接触子９の導電体２及び可動接触子１２との当接面の両方に通電に必要な押圧を発生させるための図示されていない接圧バネが設けられている。
【００１６】
そして固定接触子９を覆うように消弧室１５が消弧室取付金具１６にネジ着されており、消弧室１５の外側には、ゴムなどの絶縁性の合成樹脂からなる固定電極カバー１７がブッシング４の内側外周面４ｅ、凹部４ｄと消弧室１５の外周部１５ａに密着嵌合されて装着されている。
【００１７】
また、導電体３の本体ケース１内側端面３ｄには可動接触子１２がピン１８にて回動可能に支持されている。なお、ピン１８には、導電体３と可動接触子１２の当接面に適正な押圧が発生できるように図示されていない接圧バネが設けられている。そして、可動接触子１２の基部及び導電体３の端面３ｄを覆うようにゴムなどの絶縁性の合成樹脂からなる可動電極カバー１９がブッシング５の内側外周面５ｅ及び凹部５ｄに密着嵌合されて装着されている。
【００１８】
また２０は、開閉器１００の図示されていない開閉機構部に連結されている開閉駆動軸であり、連結レバー２１及び絶縁性の合成樹脂からなる連結リンク２２を介して可動接触子１２と連結されており、開閉器１００の外部に設けられている図示されていないハンドルの操作が開閉駆動軸２０を介して可動接触子１２に伝達されて、可動接触子１２がピン１８を支点に回動して固定接触子９に接離することにより配電線路の電路を開閉する構造になっている。
【００１９】
そして開閉器１００内部には零相電流を検出するためのＺＣＴなどからなる零相電流検出器２３と、線路電流を検出するための電流センサ２４が、それぞれ本体ケース１の側面１ａ，１ｂ内側のブッシング４，５外周部に絶縁性の合成樹脂製からなる収納ケース２５，２６内に収納されて、図３に符号２７，２７で示す取付ネジにより止着されている。２８，２９は収納ケース２５，２６の蓋である。
【００２０】
なお収納ケース２５，２６はそれぞれ弾性部材７，７によりブッシング４，５の外周部に嵌着されるようにしてもよく、或いは後述するように内部絶縁箱３０或いは蓋側絶縁箱３１に収納ケース２５，２６を止着させるようにしてもよい。
【００２１】
収納ケース２５，２６を用いることにより、絶縁距離を短くさせることができるため、開閉器１００の極間方向の長さを短くすることができる。
【００２２】
そして零相電流検出器２３、電流センサ２４からの信号出力は電気回路の入力基板等へ送られ、本体ケース１を貫通して止着されている図示されていない制御線を介して外部に設けられている図示されていない継電器等の制御機器へ伝達されるようになっている。
【００２３】
また、開閉器１００の内部には、絶縁性能を向上させるために本体ケース１或いは蓋３２に止着されている絶縁性の合成樹脂からなる内部絶縁箱３０と蓋側絶縁箱３１が、各相の間や、本体ケース１側面、蓋３２との間を隔離絶縁させるように設けられている。
【００２４】
また本体ケース１の上面１ｃには電柱に設けられている腕金などに開閉器１００が固定できるように装柱金具３３が固着されており、本体ケース１の底面開口部には、本体ケース１内部を密閉状態にするように蓋３２が溶接などの手段により止着されている。
【００２５】
次に、電流センサ２４について説明する。
電流センサ２４は図２に示すように鉄、フェライトなどの磁性体からなる棒状のコア３４の外周面３４ｂにＣＴの二次巻線としてのコイル３５を巻装した構成となっており、コイル３５のリード線の先端には入力基板等へ接続されるコネクタ３６が設けられている。なおコア３４とコイル３５の間に絶縁性のシート部材を設けてもよく、該絶縁性のシート部材により、コア３４とコイル３５との間の絶縁性を向上させることができる。電流センサ２４は、三相線路の両外側相ブッシング５Ａと５Ｃにそれぞれ配設されるので、図３では、それぞれの電流センサにＡ，Ｃの添字を付けて示す。
【００２６】
電流センサ２４Ａ，２４Ｃは図３に示すように、三相線路の両外側相ブッシング５Ａ，５Ｃの通電電流を検出するために、三相線路の両外側相のブッシング５Ａ，５Ｃの外周面に対して、電流センサ２４Ａ，２４Ｃのコイル３５Ａ，３５Ｃ（コア３４Ａ，３４Ｃ）の軸心方向が、各ブッシングの軸心と同心円状に発生する磁束の接線方向を向くように位置させるとともに、各電流センサ２４Ａ，２４Ｃのコイル３５Ａ，３５Ｃ（コア３４Ａ，３４Ｃ）の軸心方向が隣接する中心相ブッシング５Ｂの導電体３Ｂの中心に向くようにして収納ケース２６内に配置されており、収納ケース２６の取付部２６ａに電流センサ２４Ａ，２４Ｃのコア３４Ａ，３４Ｃの各取付部３４ａが嵌着されて収納されている。７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、前記弾性部材７の各相にそれぞれ対応する弾性部材である。なお、図４も参照するとよい。
【００２７】
電流センサ２４の検出原理について説明する。図５（ａ）に示すように、電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）のコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）の軸心方向を導電体３Ａ（又は３Ｃ）から同心円状に発生する磁束Φの接線方向を向くように位置させると、導電体３Ａ（又は３Ｃ）に流れる電流Ｉにより発生した磁束Φは同図（ｂ）に示すようにコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）の軸心に垂直な平面３５ａと鎖交するため、電磁気学のファラデーの法則に従ってコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）の平面３５ａに鎖交する磁束Φの時間的変化割合に応じた起電力が電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）のコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）に発生し、この起電力を計測することにより、導電体３Ａ（又は３Ｃ）に流れる電流Ｉを求めることができる。
【００２８】
このとき図５（ｃ）に示すように、電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）のコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）の軸心方向を導電体３Ｂの中心に向くように位置させた場合には、同図（ｄ）に示すようにコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）の平面３５ａは導電体３Ｂの電流に基づく磁束Φ´と鎖交しないため、電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）のコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）には導電体３Ｂの電流に基因する起電力が発生しないことになる。
【００２９】
そのため、図５（ｅ）に示すように電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）のコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）の軸心方向を導電体３Ａ（又は３Ｃ）から同心円状に発生する磁束Φの接線方向を向くように位置させるとともに、隣接の導電体３Ｂに対しては導電体３Ｂの中心に向くように位置させて配置させることにより、導電体３Ａ（又は３Ｃ）により発生する磁束Φに対しては電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）のコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）に起電力が発生し、隣接の導電体３Ｂにより発生する磁束Φ´に対しては電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）のコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）に起電力が発生しないため、目的とする導電体３Ａ（又は３Ｃ）に流れる電流のみを検出測定することができる。
【００３０】
上述したように、図３に示す如く電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）のコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）（コア３４Ａ，３４Ｃ）の軸心方向をブッシング５Ａ又は５Ｃから同心円状に発生する磁束Φの接線方向に配向させるように電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）を配置させるとともに、その電流センサ２４Ａ（又は２４Ｃ）のコイル３５Ａ（又は３５Ｃ）（コア３４Ａ，３４Ｃ）の軸心方向を隣接する中心相ブッシング５Ｂの導電体３Ｂの中心に配向させることにより、隣接する中心相のブッシング５Ｂに通電される電流の影響を受けないで、被計測相であるブッシング５Ａ又は５Ｃに通電される過電流のみを検出させることができる。電流センサが過電流を検出すると、周知のようにリレーが作動して、可動接触子１２を開放側に回動させ、電路を遮断する。
【００３１】
なお、電流センサ２４（２４Ａ，２４Ｃ）にはソレノイド状に巻いた空芯コイルを使用することもできる（請求項２）。こうすることで、より軽量化ができる。
【００３２】
また、図３において、２９は収納ケース２６の蓋であり、２７は収納ケース２６を本体ケース１に固定させるための取付ネジを示す。
【００３３】
ところで、本体ケース１が鉄板等の磁性を有する金属で製作されている場合には、本体ケース１の磁性金属により、本体ケース１近傍に発生する磁束分布が不均一になって本体ケース１近傍に設けられている電流センサ２４の出力値が減少するおそれが生じる。このような場合には、図６に示すように電流センサ２４のコア３４と同じ鉄、フェライトなどの磁性材料からなるヨーク（継鉄）３７を電流センサ２４（２４Ａ又は２４Ｃ）に鎖交する磁束の経路（磁路）に設けることにより、磁性金属製の本体ケース１の悪影響を受けずに被測定相の過電流を確実に検出することができる。
【００３４】
また、電流センサ２４の出力値は線路電流の周波数に比例するため、商用周波数の違いによる電流センサ２４の出力値の変化を予め補正させたものを、開閉器又は継電器に設けておいた切替スイッチなどで切替操作することにより本開閉器を現在使用されている５０Ｈｚ、６０Ｈｚの商用周波数の両方に使用できるようにすることもできる。
【００３５】
【発明の効果】
棒状コアにコイルを巻装させた小形で簡素な構造の電流センサを被測定相の線路電流によってブッシングの周りに同心円状に発生する磁束を検出するように被測定相の磁束の接線方向、すなわちブッシングの円周方向に該電流センサのコイル軸心方向を配向するとともに、隣接相に対してはその磁束の影響を受けないように電流センサのコイル軸心方向を隣接相のブッシング中心に向けて配置することにより、隣接相の影響を受けずに、被測定相の線路過電流を精度よく確実に検出して開閉器を安定して作動させることができる。
【００３６】
また、電流センサの構造を簡素にできるために電流センサひいては開閉器を安価に製作することができ、開閉器を小形にすることができる。
【００３７】
そして、請求項２の発明では、更に開閉器の軽量化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の一部縦断面図で、図３のＣ−Ｃ´断面である。
【図２】本発明の実施例の電流センサの縦断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ´断面視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ´断面視図である。
【図５】電流センサの計測原理説明図である。
【図６】本発明の他の実施例で、図３の断面に対応する図である。
【図７】従来の電流センサの説明図である。
【符号の説明】
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃブッシング
２４，２４Ａ，２４Ｃ電流センサ
３４，３４Ａ，３４Ｃ棒状のコア
３５，３５Ａ，３５Ｃコイル
Φ 被計測相の線路電流による磁束
Φ´ 隣接相の線路電流による磁束

Claims

三相配電線路に接続されて電路の開閉を行う開閉器であって、そのブッシング部に線路電流を検出する電流センサを設けている電流センサ内蔵開閉器において、
ブッシングに対して同心円状に線路電流により発生する磁束に対して、棒状コアにコイルを巻装した電流センサを、被測定相の線路電流による磁束とは鎖交するように該電流センサのコイル軸心方向を被測定相の磁束の接線方向に向けて配設するとともに、
隣接相の線路電流により発生する磁束とは鎖交しないように前記電流センサのコイル軸心方向を隣接相のブッシング中心に配向させて設けたことを特徴とする電流センサ内蔵開閉器。
三相配電線路に接続されて電路の開閉を行う開閉器であって、そのブッシング部に線路電流を検出する電流センサを設けている電流センサ内蔵開閉器において、
ブッシングに対して同心円状に線路電流により発生する磁束に対して、ソレノイド状にコイルを巻装した電流センサを、被測定相の線路電流による磁束とは鎖交するように該電流センサのコイル軸心方向を被測定相の磁束の接線方向に向けて配設するとともに、
隣接相の線路電流により発生する磁束とは鎖交しないように前記電流センサのコイル軸心方向を隣接相のブッシング中心に配向させて設けたことを特徴とする電流センサ内蔵開閉器。