JPH01304363A - 光零相変流器 - Google Patents
光零相変流器Info
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- JPH01304363A JPH01304363A JP63134208A JP13420888A JPH01304363A JP H01304363 A JPH01304363 A JP H01304363A JP 63134208 A JP63134208 A JP 63134208A JP 13420888 A JP13420888 A JP 13420888A JP H01304363 A JPH01304363 A JP H01304363A
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- Japan
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- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 8
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
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- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
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Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野１
本発明は光電相変流器に関する。
［従来の技術］
零相変流器は三相交流回路の地絡事故を検出するために
、平衡状態では現れず地絡の際にのみ大地に流れる零相
電流を取り出すものである。送配電線に地絡事故が発生
した場合に、零相変流器によって大地に向かって流れる
零相電流を検出して回路を鴻断じ、事故の拡大を防止す
る。例えば、第９図に示す変電所外の電力会社の６．６
（ＫＶ）配電系統において、＃１フィーダから＃３フ
ィーダのうち例えば＃３フィーダのＴ相に地絡事故が発
生した場合に、変電所内の零相変流器ＺＣＴが地絡事故
時に流れる数Ａ程度の零相電流Ｉｎを検出して地絡方向
継電器ＤＧを作動させ、回路を遮断する。なお、符号Ｇ
ＰＴは接地変圧器である。
、平衡状態では現れず地絡の際にのみ大地に流れる零相
電流を取り出すものである。送配電線に地絡事故が発生
した場合に、零相変流器によって大地に向かって流れる
零相電流を検出して回路を鴻断じ、事故の拡大を防止す
る。例えば、第９図に示す変電所外の電力会社の６．６
（ＫＶ）配電系統において、＃１フィーダから＃３フ
ィーダのうち例えば＃３フィーダのＴ相に地絡事故が発
生した場合に、変電所内の零相変流器ＺＣＴが地絡事故
時に流れる数Ａ程度の零相電流Ｉｎを検出して地絡方向
継電器ＤＧを作動させ、回路を遮断する。なお、符号Ｇ
ＰＴは接地変圧器である。
電力会社の架空線配電系統の場合には、各ツイータの長
さは約１０ＫＩｎあるため地絡事故点の速やかな探知が
、迅速な事故復旧のために不可欠であり、このｌ〔め各
電力会社や電力機器メーカーは配電系統運用上各フィー
ダの途中に零相変流器ＺＣＴを設置することを基本どし
ている。通常、零相変流器ＺＣＴとしては、第１０図に
基本構造を示すレースミルラック形磁心１を右するレー
ス１〜ラツク形零相変流器を使用し、これを開閉器中に
組み込んでいる。配電系統の３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔは、磁
心１の内部の所定位置に貫通して組み込まれている。
さは約１０ＫＩｎあるため地絡事故点の速やかな探知が
、迅速な事故復旧のために不可欠であり、このｌ〔め各
電力会社や電力機器メーカーは配電系統運用上各フィー
ダの途中に零相変流器ＺＣＴを設置することを基本どし
ている。通常、零相変流器ＺＣＴとしては、第１０図に
基本構造を示すレースミルラック形磁心１を右するレー
ス１〜ラツク形零相変流器を使用し、これを開閉器中に
組み込んでいる。配電系統の３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔは、磁
心１の内部の所定位置に貫通して組み込まれている。
なお、工場等の高圧需要家も第９図と略同様の機能を有
する配電系統を有しているが、この場合にも第９図の変
電所を変電設備に、また変電所外を工場にそれぞれ置ぎ
換えれば全く同様に考えることができる。
する配電系統を有しているが、この場合にも第９図の変
電所を変電設備に、また変電所外を工場にそれぞれ置ぎ
換えれば全く同様に考えることができる。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、従来のレース１−ラック形零相変流器Ｚ
ＣＴは、検出可能な零相電流が２００ （ｍＡ）程度で
あって、検出感度が悪いという問題点がある。レースト
ラック形零相変流器は、第１０図に示すように、磁心１
に巻線２が略均−に巻き回されており３相導体Ｒ，Ｓ、
Ｔを流れる電流によって磁心１に磁束を発生させ、この
磁束によって巻線２に磁束密度の時間微分に比例した誘
起起電力を発生させる。この誘起起電ノｊは巻線２全周
では３相導（ＪｋＲ，Ｓ、Ｔの３組成分が互いに打ち消
し合い、そのため出力端子の誘起起電力は零となる。し
かし、実際には、零相変流器ＺＣＴの磁心１の透磁率μ
のばらつき及び／または３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔの組み込み
位置のばらつきに起因して第１１図に示すように磁心１
中に発生する磁束密度に不均一が生じ、また第１２図に
示すＪ：うに巻線２の巻回密度が磁心１の各部において
不均一であることから、３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔを流れる各
電流が完全な対称３相交流電流であっても零相変流器Ｚ
ＣＴの出力端子電圧は通常は零にならない。
ＣＴは、検出可能な零相電流が２００ （ｍＡ）程度で
あって、検出感度が悪いという問題点がある。レースト
ラック形零相変流器は、第１０図に示すように、磁心１
に巻線２が略均−に巻き回されており３相導体Ｒ，Ｓ、
Ｔを流れる電流によって磁心１に磁束を発生させ、この
磁束によって巻線２に磁束密度の時間微分に比例した誘
起起電力を発生させる。この誘起起電ノｊは巻線２全周
では３相導（ＪｋＲ，Ｓ、Ｔの３組成分が互いに打ち消
し合い、そのため出力端子の誘起起電力は零となる。し
かし、実際には、零相変流器ＺＣＴの磁心１の透磁率μ
のばらつき及び／または３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔの組み込み
位置のばらつきに起因して第１１図に示すように磁心１
中に発生する磁束密度に不均一が生じ、また第１２図に
示すＪ：うに巻線２の巻回密度が磁心１の各部において
不均一であることから、３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔを流れる各
電流が完全な対称３相交流電流であっても零相変流器Ｚ
ＣＴの出力端子電圧は通常は零にならない。
このため、従来のレース１〜ラツク形零相変流器ＺＣＴ
は零相電流の検出感度を上げることができないのである
。
は零相電流の検出感度を上げることができないのである
。
本発明の目的は、零相電流の検出感度を大幅に向上にさ
せることができる光電相変流器を提供することにある。
せることができる光電相変流器を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成するため、本発明の光電相変流器は、ギ
ャップ部を有する磁心の周囲が高透磁率の磁性月別より
なる磁気シールド部材でシールドされ、前記磁心の前記
ギャップ部に光磁界センサが配置されて成ることを特徴
とする。
ャップ部を有する磁心の周囲が高透磁率の磁性月別より
なる磁気シールド部材でシールドされ、前記磁心の前記
ギャップ部に光磁界センサが配置されて成ることを特徴
とする。
［作 用１
このように磁心を高透磁率の磁性月別よりなる磁気シー
ルド部材でシールドすると、３相正相電流によって磁心
中に誘起される磁束に基づく該磁心のギャップ部にお（
ブる零相磁界の変動を排除し、また無誘導の光磁界セン
サにより零相磁界即ち零相電流を検出することにより、
検出感度を大幅に向上させる。
ルド部材でシールドすると、３相正相電流によって磁心
中に誘起される磁束に基づく該磁心のギャップ部にお（
ブる零相磁界の変動を排除し、また無誘導の光磁界セン
サにより零相磁界即ち零相電流を検出することにより、
検出感度を大幅に向上させる。
［実施例］
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図乃至第４図は本発明の第１実施例を示したもので
ある。本実施例の光電相変流器は、ループの途中にギャ
ップ部３が設けられた磁心１を有し、該磁心１の外周は
高透磁率の磁性材料よりなる磁気シールド部材４でシー
ルドされている。ギャップ部３には光磁界センサ５が配
置されている。
ある。本実施例の光電相変流器は、ループの途中にギャ
ップ部３が設けられた磁心１を有し、該磁心１の外周は
高透磁率の磁性材料よりなる磁気シールド部材４でシー
ルドされている。ギャップ部３には光磁界センサ５が配
置されている。
光磁界センサ５は、第４図に示すように偏光子６と、フ
ァラデー素子７と、検光子８とが一列に整列配置され、
且つ偏光子６に光信号を入射させるロッドレンズ９と検
光子８から光信号を受光Ｊるロッドレンズ１０とが各素
子６〜８の整列方向とは直交する方向に配置され、各ロ
ッドレンズ９゜１０には光コネクタ１１．１２が接続さ
れた構造になっていいる。各光コネクタ１１．１２には
それぞれ光ファイバ１３．１４が接続され、該光磁界セ
ン９５から離れＩＣ位置にある発光素子１５と受光素子
１６に光学的に結合されるようになっている。
ァラデー素子７と、検光子８とが一列に整列配置され、
且つ偏光子６に光信号を入射させるロッドレンズ９と検
光子８から光信号を受光Ｊるロッドレンズ１０とが各素
子６〜８の整列方向とは直交する方向に配置され、各ロ
ッドレンズ９゜１０には光コネクタ１１．１２が接続さ
れた構造になっていいる。各光コネクタ１１．１２には
それぞれ光ファイバ１３．１４が接続され、該光磁界セ
ン９５から離れＩＣ位置にある発光素子１５と受光素子
１６に光学的に結合されるようになっている。
このように光電相変流器は、例えば磁気シールド部材４
として１５ｍｍの無方向性ケイ素鋼板を使用すると、そ
のシールド効果にはに＝３００である。
として１５ｍｍの無方向性ケイ素鋼板を使用すると、そ
のシールド効果にはに＝３００である。
従って、相電流が３０ＯＡの時、磁気シールド部材４内
に発生する磁界は、該磁気シールド部材４がない時のＩ
Ａ（７）電流が作る磁界にほぼ相当する。
に発生する磁界は、該磁気シールド部材４がない時のＩ
Ａ（７）電流が作る磁界にほぼ相当する。
従って、この時、零相電流が数Δ以上であれば光磁界レ
ンザ５でその計測が可能である。磁気シールド部ｖＪ４
がな（プれば、例え数へ以上の零相電流でも３００Ａの
相電流でマスクされてしまって計測できない。
ンザ５でその計測が可能である。磁気シールド部ｖＪ４
がな（プれば、例え数へ以上の零相電流でも３００Ａの
相電流でマスクされてしまって計測できない。
また、第２図のような構成では、磁気シールド部材４が
あっても、零相電流が１Ａ以下だと、相電流の作る漏れ
磁界に埋もれてしまって、例え磁心１のギヤツブ部３中
に光磁界センサ５を配置しても計測できない。
あっても、零相電流が１Ａ以下だと、相電流の作る漏れ
磁界に埋もれてしまって、例え磁心１のギヤツブ部３中
に光磁界センサ５を配置しても計測できない。
第５図は零相電流の検出感度を高めた本発明の第２実施
例を示したものである。本実施例の光電相変流器におい
ては、磁気シールド部材４が多層構造になっている点で
第１実施例と相違している。
例を示したものである。本実施例の光電相変流器におい
ては、磁気シールド部材４が多層構造になっている点で
第１実施例と相違している。
本実施例の磁気シールド部材４は、第１相４Ａが無方向
性ケイ素鋼板（平均の透磁率μ＝ ３，０００、Ｋ＝１
８）、第２層４Ｂが方向性ケイ素鋼板（平均の透磁率μ
ｍ３０．０００、Ｋ＝１８０）、第３層がパーマロイ（
平均の透磁率μ−ｉｏ、ｏｏｏ、Ｋ＝６０＞からなる３
層構造に積層されて構成されている。
性ケイ素鋼板（平均の透磁率μ＝ ３，０００、Ｋ＝１
８）、第２層４Ｂが方向性ケイ素鋼板（平均の透磁率μ
ｍ３０．０００、Ｋ＝１８０）、第３層がパーマロイ（
平均の透磁率μ−ｉｏ、ｏｏｏ、Ｋ＝６０＞からなる３
層構造に積層されて構成されている。
このような構成にしたときのシールド効果について次に
説明する。
説明する。
発明者の解析ににれば、磁気シールドにおいて、厚さ１
（ｍｍ）のシールド板のシールド効果には近似的にに＝
０．００６μで現される。厚さ１５（ｍｍ）のシール
ド板のシールド効果にはに＝ ０．０７５μとなる。
（ｍｍ）のシールド板のシールド効果には近似的にに＝
０．００６μで現される。厚さ１５（ｍｍ）のシール
ド板のシールド効果にはに＝ ０．０７５μとなる。
通常の光電相変流器が置かれる外部磁界３００Ａ／ｍ程
度の磁場内に、磁気シールド部材４の第１層４Ａを構成
する無方向性ケイ素鋼板が配置されていると、その透磁
率μは第６図のＨ−μ特性から２．０００〜８，０００
程度となる。該透磁率μの中間を４．０００とすると、
厚さ１５（＋＋＋ｎ＋）の無方向性ケイ素鋼板を使用し
た場合、そのシールド効果には前述した如＜ Ｋ ＝
０．０７５ｘ ４０００＝ ３００となる。従って、厚
さ１５（ｍｍ）の無方向性ケイ素鋼板を使用しても磁界
は３００（Ａ／ｍ） ÷に＝１ （Ａ／ｍ）程度にしか
減衰しない。磁気シールド部材４の第１層４Ａで減衰さ
れた後、第２層４Ｂに到達する残留磁界は、３０１１８
＝１６．７（Ａ／ｍ）となる。この残＠ｌＪｌ界１６．
７ ＜ Ａ ／ｍ ）は、第７図に示す第２層４Ｂの方
向性ケイ素鋼板のＨ−μ特性かられかるように、最大の
透磁率μを得るのに適切な磁界である。次に第２層４Ｂ
で減衰された後、第３層４Ｃに到達する残留磁界は、１
６７÷１８０＝ ９２．６ （ｍＡ／ｍ＞となる。この
残留磁界は、ケイ素鋼板で磁気シールドするには小さ過
ぎるので、さらに高透磁率のパーマロイを第３層４Ｃに
使用する。パーマロイはその１」−μ特性から９２．６
（ｍＡ／ｍ＞の磁化力に対して透磁率μｍ１０５程度は
確保できる。従って、第３層４Ｃの内側の残留磁界は、
９２．６ （ｍＡ／ｒｒｌ ） −，６０＝ １．６
（ｍ△／ｍ）となる。
度の磁場内に、磁気シールド部材４の第１層４Ａを構成
する無方向性ケイ素鋼板が配置されていると、その透磁
率μは第６図のＨ−μ特性から２．０００〜８，０００
程度となる。該透磁率μの中間を４．０００とすると、
厚さ１５（＋＋＋ｎ＋）の無方向性ケイ素鋼板を使用し
た場合、そのシールド効果には前述した如＜ Ｋ ＝
０．０７５ｘ ４０００＝ ３００となる。従って、厚
さ１５（ｍｍ）の無方向性ケイ素鋼板を使用しても磁界
は３００（Ａ／ｍ） ÷に＝１ （Ａ／ｍ）程度にしか
減衰しない。磁気シールド部材４の第１層４Ａで減衰さ
れた後、第２層４Ｂに到達する残留磁界は、３０１１８
＝１６．７（Ａ／ｍ）となる。この残＠ｌＪｌ界１６．
７ ＜ Ａ ／ｍ ）は、第７図に示す第２層４Ｂの方
向性ケイ素鋼板のＨ−μ特性かられかるように、最大の
透磁率μを得るのに適切な磁界である。次に第２層４Ｂ
で減衰された後、第３層４Ｃに到達する残留磁界は、１
６７÷１８０＝ ９２．６ （ｍＡ／ｍ＞となる。この
残留磁界は、ケイ素鋼板で磁気シールドするには小さ過
ぎるので、さらに高透磁率のパーマロイを第３層４Ｃに
使用する。パーマロイはその１」−μ特性から９２．６
（ｍＡ／ｍ＞の磁化力に対して透磁率μｍ１０５程度は
確保できる。従って、第３層４Ｃの内側の残留磁界は、
９２．６ （ｍＡ／ｒｒｌ ） −，６０＝ １．６
（ｍ△／ｍ）となる。
この残留磁界は、零相電流による磁界１０（ｍＡ／ｍ）
程度を検出するには十分に減衰されている。
程度を検出するには十分に減衰されている。
なお、磁気シールド用の磁性材料は前述のものに限られ
ず、また３層に限られず他の層数のものも構成できる。
ず、また３層に限られず他の層数のものも構成できる。
このように磁気シールド部材４を多層構造にすると、例
え相電流が３０ＯＡであったとしてもシールド内のもれ
磁界をシールドが無い時に約数ｍＡ程度に引き下げるこ
とが可能となり、ｌ０＝１Ａ以下の計測は十分に可能と
なる。
え相電流が３０ＯＡであったとしてもシールド内のもれ
磁界をシールドが無い時に約数ｍＡ程度に引き下げるこ
とが可能となり、ｌ０＝１Ａ以下の計測は十分に可能と
なる。
地絡事故時に流れる零相電流は、第８図に示す地絡点抵
抗Ｒ（］によって決ってしまうために、零相電流の検出
感度を向上すれば、これまで検知できなかった地絡点抵
抗Ｒ（］の高い事故点が検出可能となる。
抗Ｒ（］によって決ってしまうために、零相電流の検出
感度を向上すれば、これまで検知できなかった地絡点抵
抗Ｒ（］の高い事故点が検出可能となる。
［発明の効果コ
以上説明したように本発明に係る光電相変流器は、磁心
を高透磁率の磁性材料よりなる磁気シールド部材でシー
ルドしたので、３相正相電流によって磁心中に誘起され
る磁束に基づく該磁心のギャップ部にお（プる零相磁界
の変動を排除することができる。また、本発明によれば
、無誘導の光磁界センサにより零相磁界即ち零相電流の
検出を行うので、検出感度を大幅に向上することができ
る。
を高透磁率の磁性材料よりなる磁気シールド部材でシー
ルドしたので、３相正相電流によって磁心中に誘起され
る磁束に基づく該磁心のギャップ部にお（プる零相磁界
の変動を排除することができる。また、本発明によれば
、無誘導の光磁界センサにより零相磁界即ち零相電流の
検出を行うので、検出感度を大幅に向上することができ
る。
更に、本発明によれば、磁心に巻線を施すことが不要に
なり、構造が簡略化されて、製造が容易になり、コスト
を低減できる利点がある。
なり、構造が簡略化されて、製造が容易になり、コスト
を低減できる利点がある。
第１図は本発明の光電相変流器の第１実施例の内部構成
を示す平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ′線断面図、第
３図は第１実施例の光電相変流器の平面図及び側面図、
第４図は本実施例の光電相変流器で用いている光磁界セ
ンサの内部構成の一例を示す説明図、第５図は本発明の
光電相変流器の第２実施例におりる光磁界センサ部の横
断面図、第６図は無方向性ケイ素鋼板の１４−μ特性図
、第７図は方向性ケイ素鋼板のＨ−μ特性図、第８図は
地絡事故時の地絡点抵抗を説明する説明図、第９図は従
来の高圧配電系統を示す電気回路図、第１０図はレース
トラック形零相変流器の基本構成を示す平面図、第１１
図は第１０図の零相変流器の発生磁束の不均一状態を示
す説明図、第１２図は零相変流器のコイル巻回の不均一
状態を示す平面図である。 １・・・磁心、３・・・ギャップ部、４・・・磁気シー
ルド部材、５・・・光磁界センサ。 □□□□□□□］ ＼ 、 区 区 １４８ ↓ 区 曙淋ユＥ 、９
を示す平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ′線断面図、第
３図は第１実施例の光電相変流器の平面図及び側面図、
第４図は本実施例の光電相変流器で用いている光磁界セ
ンサの内部構成の一例を示す説明図、第５図は本発明の
光電相変流器の第２実施例におりる光磁界センサ部の横
断面図、第６図は無方向性ケイ素鋼板の１４−μ特性図
、第７図は方向性ケイ素鋼板のＨ−μ特性図、第８図は
地絡事故時の地絡点抵抗を説明する説明図、第９図は従
来の高圧配電系統を示す電気回路図、第１０図はレース
トラック形零相変流器の基本構成を示す平面図、第１１
図は第１０図の零相変流器の発生磁束の不均一状態を示
す説明図、第１２図は零相変流器のコイル巻回の不均一
状態を示す平面図である。 １・・・磁心、３・・・ギャップ部、４・・・磁気シー
ルド部材、５・・・光磁界センサ。 □□□□□□□］ ＼ 、 区 区 １４８ ↓ 区 曙淋ユＥ 、９
Claims (1)
- ギャップ部を有する磁心の周囲が高透磁率の磁性材料よ
りなる磁気シールド部材でシールドされ、前記磁心の前
記ギャップ部に光磁界センサが配置されて成ることを特
徴とする光零相変流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63134208A JPH01304363A (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 光零相変流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63134208A JPH01304363A (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 光零相変流器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01304363A true JPH01304363A (ja) | 1989-12-07 |
Family
ID=15122948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63134208A Pending JPH01304363A (ja) | 1988-05-31 | 1988-05-31 | 光零相変流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01304363A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004228176A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 零相変流器 |
| JP2010230456A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 漏電検出装置 |
-
1988
- 1988-05-31 JP JP63134208A patent/JPH01304363A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004228176A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 零相変流器 |
| JP2010230456A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 漏電検出装置 |
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