JP5180376B2 - 光ファイバー電流センサーを有する発電機回路遮断器 - Google Patents
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Description
上述のように、電流センサーは、ファイバー7の中の光磁気効果(ファラデー効果)を利用している。好ましいセンサーのタイプは、図2に示されているような干渉(interferometric)センサーであって、それについては、特許文献1,2及び非特許文献1,2の中に記載されている。
光学的な検出ファイバー7を有する光ファイバー・センサー・ヘッドは、図3に示されているように、従来の変流器と同様に、GCBの中の同一の位置に設置されることが可能であり、または、GCB3の中の電流搬送パーツに直接取り付けられることが可能である。
− センサー・ヘッド、従ってヘッドとオプトエレクトロニクス・モジュール8の間でファイバー16を接続するためのファイバー・ケーブルが、接地電位にある。それ故に、耐高電圧ケーブルまたは絶縁体ポールが必要にならない。
− ピーク温度が比較的穏当である。
− センサーは、GCBアセンブリと干渉すること無く、取り付けられることが可能である。
− 後付けによる設置が可能性である。
オプトエレクトロニクス・モジュール8は、光源10、信号検出及び処理ユニット、並びにインターフェース・エレクトロニクスを含んでいて、通常、GCB3の近くに、好ましくは、GCBコントロール・キュービクルの中に、配置される。ファイバー・ケーブルは、センサー・ヘッド7とエレクトロニクス8の間の接続ファイバー16を保護する。好ましくは、接続ファイバー16は、光学的なコネクターを有していて、それにより、例えば運搬及び据付の間、センサー・ヘッド7及びエレクトロニクス8が分離されることを可能にする。
(a) 低複屈折検出ファイバー(Low birefringent sensing fiber)
上述のように、光学的な検出ファイバー7は、特許文献1の中に開示されているように、且つ本願発明の図4に示されているように、好ましくは、可撓性のある検出ストリップ29(例えばファイバー強化エポキシ樹脂製)の中に包み込まれる。裸の検出ファイバー7(コーティング無し)及びリターダ(retarder)17は、特許文献3の中に記載されているように、薄い石英ガラスの細孔33の中に収容されている。細孔33は、例えば薄いポリイミド・コーティングで保護するために、被覆され、ファイバーと細孔ウォールの間の摩擦を避けるために、潤滑剤34で満たされる。この細孔は、検出ストリップ29のグルーブ36の中のシリコーンまたは樹脂35の中に埋め込まれる。グルーブ36は、例えば、矩形または三角形の形状であって良い。好ましくは、長手方向の細孔軸は、検出ストリップ29の中立面に(ストリップの半分の厚さに)あり、それにより、ストリップを曲げることにより細孔に歪が生じないようになる。
低い真正複屈折(intrinsic birefringence)を有するファイバーの代わりに、ファイバーは、非特許文献5から知られているような、高複屈折スパン・ファイバー(spun highly birefringent fiber)であっても良い。このタイプのファイバーは、低い複屈折のファイバーと比べて、応力に対する許容度が大きく、それ故に、ファイバー強化エポキシ・ストリップの中に埋め込まれても良く、または、細孔の無いファイバー・ケーブルの中に保護されても良い。それに代わって、このタイプのファイバーは、以上で説明された低い複屈折のファイバーと同一のやり方で、細孔の中に埋め込まれても良い。
更なる代替案は、フリント・グラス・ファイバー(文献11)の使用である。フリント・グラス・ファイバーは、非常に小さい応力光学係数(stress optic coefficients)を有していて、それ故に、応力に対する許容度もかなり大きい。高複屈折スパン・ファイバーと同様に、フリント・グラス・ファイバーは、ファイバー強化エポキシ・ストリップの中に埋め込まれても良く、または、細孔の無いファイバー・ケーブルの中に保護されても良い。
小さいループ直径(例えば、40〜60cmよりも小さいループ直径)の場合、または、もし、より多くの数のファイバー・ループが使用される場合には、文献3の中に記載されているように、ファイバーが熱的にアニールされても良い。この場合には、ファイバー・コイルが、リジッドなリング形状のハウジングの中に詰め込まれることが可能である。
ここに示されたデザインは、改良の幾つかの重要なアスペクトを提供する:
− このデザインは、GCBの中への光ファイバー電流センサーの設置のコンセプトをもたらす。
− 接地電位にセンサー・ヘッドの配置することが、耐高電圧ファイバー・リンクの必要性を避けるために使用されることが可能である。
− それに代わって、電力ラインの電位にセンサー・ヘッドを配置することが、筐体無しでの、GCBの中への適用を可能にする。
− GCBの組み立ての後の設置、及び容易な後付け設置を可能にするファイバーのパッケージングの方法が示された。
− 従来の変圧器の場合のように幾つかのコアを使用する代わりに、単一の光学的な検出ファイバーコイルが、全電流範囲に対して使用されことが可能である。
− 標準化されたセンサー・ヘッドが、全ての要求に対して適切である。
Claims (20)
- 発電機(1)と変圧器(2)の間に配置されるための発電機回路遮断器(3)であって、
前記発電機(1)から前記変圧器(2)へ電流を送るための導体(4)と、
前記電流を遮断するためのスイッチ(5)と、
前記導体(4)の中の電流を測定するための少なくとも一つの電流センサー(6)と、
を有し、
前記電流センサー(6)は、
前記導体(4)の周りに環状に巻かれた光学的な検出ファイバー(7)と、
前記光学的な検出ファイバー(7)の中のファラデー効果により、前記電流を測定するためのオプトエレクトロニクス・モジュール(8)と、
を有し、且つ、
前記光学的な検出ファイバー(7)は、前記スイッチを作動させることにより発生する衝撃を吸収するためのショック・アブソーバ(24a,28)を介して、当該発電機回路遮断器自体に取り付けられていること、
を特徴とする発電機回路遮断器。 - 下記特徴を有する請求項1に記載の発電機回路遮断器(3):
筐体(20)を更に有し、
前記光学的な検出ファイバー(7)は、この筐体(20)に取り付けられている。 - 下記特徴を有する請求項2に記載の発電機回路遮断器(3):
前記光学的な検出ファイバー(7)は、前記筐体(20)の内側に取り付けられている。 - 下記特徴を有する請求項1または2に記載の発電機回路遮断器(3):
前記光学的な検出ファイバー(7)は、前記導体(4)の外側に取り付けられている。 - 下記特徴を有する請求項1に記載の発電機回路遮断器(3):
筐体(20)を更に有し、
前記光学的な検出ファイバー(7)は、この筐体(20)の内側に配置されている。 - 下記特徴を有する請求項5に記載の発電機回路遮断器(3):
前記筐体(20)から内側に伸びる少なくとも一つのフランジ(24)を有し、
前記光学的な検出ファイバー(7)は、前記フランジ(24)に取り付けられ、前記フランジ(24)を前記筐体(20)に取り付けるためのカップリング(24a)が、前記ショック・アブソーバを形成する。 - 下記特徴を有する請求項1に記載の発電機回路遮断器(3):
前記導体(4)から外側に伸びる少なくとも一つのフランジ(24a、24b)を有し、
前記光学的な検出ファイバー(7)は、前記フランジ(24a、24b)に取り付けられている。 - 下記特徴を有する請求項1から7に記載の発電機回路遮断器(3):
前記発電機回路遮断器(3)に取り付けられた環状の支持ボディ(25)と、
前記支持ボディ(25)と前記光学的な検出ファイバー(7)の間で、前記支持ボディ(25)に取り付けられた発泡ストリップ(28)と、
を有し、
前記発泡ストリップ(28)が、前記ショック・アブソーバを形成する。 - 下記特徴を有する請求項1から7に記載の発電機回路遮断器(3):
前記発電機回路遮断器(3)に取り付けられた環状の支持ボディ(25)と、
前記支持ボディ(25)から距離を隔てて前記光学的な検出ファイバー(7)を保持する、複数の空間的に隔てられた支持部材(37)と、
を有している。 - 下記特徴を有する請求項9に記載の発電機回路遮断器(3):
前記支持ボディ(25)に対して同軸に配置された環状のカバー・リング(38)を、更に有し、
前記光学的な検出ファイバー(7)は、前記支持ボディ(25)と前記カバー・リング(38)の間に配置され、
特に、前記支持部材(37)は、少なくとも前記支持ボディ(25)と前記カバー・リング(38)の間に伸びている。 - 下記特徴を有する請求項1から10の何れか1項に記載の発電機回路遮断器(3):
前記光学的な検出ファイバー(7)は、細孔(33)の中に包み込まれ、
この細孔(33)は、可撓性のある検出ストリップ(29)の中に取り付けられている。 - 下記特徴を有する請求項11に記載の発電機回路遮断器(3):
前記キャリア・ストリップ(29)の開始及び終了部分を共通に保持するクランプ(31)を有している。 - 下記特徴を有する請求項11または12に記載の発電機回路遮断器(3):
前記検出ストリップ(29)は、単一の光学的な検出ファイバー(7)を保持し、且つ導体の周りに数回巻かれている。 - 下記特徴を有する請求項11または12に記載の発電機回路遮断器(3):
前記検出ストリップ(29)は、前記導体(4)の周りに単一のループを形成し、且つ光学的な検出ファイバー(7)の幾つかのループを含んでいる。 - 下記特徴を有する請求項11から14の何れか1項に記載の発電機回路遮断器(3):
アダプター(32)が、前記検出ストリップ(29)を接続ファイバー(16)のファイバー・ケーブル(39)に接続するために、前記発電機回路遮断器(3)の筐体(20)の内側に取り付けられ、
このファイバー・ケーブルは、前記光学的な検出ファイバー(7)と前記オプトエレクトロニクス・モジュール(8)の間に配置されている。 - 下記特徴を有する請求項11から14の何れか1項に記載の発電機回路遮断器(3):
リターダ(17)が準備され、このリターダは、ヴェルデ定数と、前記光学的な検出ファイバー(7)の熱膨張と比べて大きい前記検出ストリップ(29)の熱膨張との、結合された温度依存性を補償するように構成されている。 - 下記特徴を有する請求項1から16の何れか1項に記載の発電機回路遮断器(3):
前記光学的な検出ファイバー(7)は、アニールされていないファイバー、アニールされたファイバー、高複屈折スパン・ファイバー、またはフリント・グラス・ファイバーである。 - 下記特徴を有する請求項1から17の何れか1項に記載の発電機回路遮断器(3):
幾つかの冗長な検出ファイバーを有している。 - 下記特徴を有する請求項1から18の何れか1項に記載の発電機回路遮断器(3):
リング形状のリジッドなハウジング(42)を更に有し、このハウジングは、前記導体(4)の周囲に伸び、且つ、光学的な検出ファイバー(7)または光学的な検出ファイバー(7)を有する細孔(33)を含んでいる。 - 第一の電圧(V1)を発生する発電機(1)、及びこの第一の電圧(V1)を第二の電圧(V2)に変換する変圧器(2)を有するアセンブリであって、
当該アセンブリが、前記発電機(1)と前記変圧器(2)の間に配置された、請求項1から19の何れか1項に記載の発電機回路遮断器(3)を更に有していることを特徴とするアセンブリ。
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