JPH0161007B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多数個の連接した密閉容器内に高電
圧導体を絶縁物で支持して収納したガス絶縁機器
等において、上記高電圧導体と密閉容器との間で
生じた短絡事故箇所を前記密閉容器の外から標定
するための短絡事故検出装置に関する。

近年ガス絶縁機器が急速に発達し、変電所の敷
地面積の縮小が絶縁の信頼性向上に貢献してい
る。ところがガス絶縁機器は多数のガスタンク部
から構成されており外部が完全に密閉金属容器で
囲まれている。このためガス絶縁機器の内部で地
絡事故などが発生しても外部からその個所を特定
できない場合が多く、密閉容器内で一旦事故が発
生すると大がかりな分解点検が必要になり、電力
の供給に支障をきたすおそれがあるために、事故
の発生と同時に事故発生個所を機器の外部から標
定できる地絡事故検出装置の開発が望まれてい
る。

第１図は従来の短絡事故検出装置の構造図であ
る。図において高電圧導体１は密閉容器２〜５内
に絶縁スペーサ６〜８を介して支持されるととも
に、密閉容器２〜５は絶縁スペーサ６〜８により
区分され、各密閉容器には六弗化硫黄（SF₆）等
の絶縁性ガスが所定圧力で封入される。密閉容器
２〜５の各境界部近傍には短絡事故検出用の貫通
形変流器９〜１１が密閉容器の内周面に沿つて取
付けられており、それぞれの変流器は前記高電圧
導体を１次導体としリング状鉄心に巻かれた２次
巻線は密閉容器に設けられた図示しない気密端子
を介して密閉容器外部に設置された差動変流器に
接続されている。

第２図は検出装置の構成図である。図において
１２および１３は差動変流器でそれぞれ隣接する
貫通形変流器９，１０および１０，１１の２次巻
線電流を１次電流とし、差動変流器の２次巻線電
流によつて動作するリレーと表示ランプを有する
表示装置１４，１５に接続されている。

この装置の動作は、高電圧導体１の電流の向き
がＡからＢに矢印の方向である時、差動変流器１
２，１３の２個の１次巻線には第２図の矢印で示
すように互いに逆向きの電流が流れ、差動変流器
の２次巻線には電流が流れずしたがつて表示装置
１４，１５は動作しない。つぎに何等かの原因で
密閉容器４内においてＣ点とＤ点との間が短絡し
たと仮定すると、いままで高電圧導体１をＡから
Ｂに向つて流れていた電流は短絡地点Ｃ−Ｄの経
路で電源側に環流し、短絡地点Ｃ−ＤよりＢ側の
高電圧導体には電流が流れなくなる。したがつて
差動変流器１５の２個の１次巻線のうち貫通形変
流器１０の２次巻線電流を入力とする巻線には地
絡電流の１／（巻数比Ｎ）の電流が流れるが、貫
通形変流器１１の２次巻線電流を入力とする巻線
には電流が流れない。したがつて差動変流器１３
の２次側巻線には貫通形変流器１０の２次巻線電
流による電流が流れて表示装置が動作し、密閉容
器４の内部で地絡事故が生じたことが表示され
る。

前記従来技術の欠点とするところは、高電圧導
体を流れる電流による誘導磁界で磁気飽和しない
だけの鉄心断面積をもつた大きな直径の貫通形変
流器を複数個の密閉容器毎に設置するため高価で
あること、また貫通形変流器が占めるスペースに
より絶縁距離が減るので、これを補うために密閉
容器の直径が大きくなり機器の小形化を阻害する
恐れがあること、また貫通形変流器の２次巻線電
流を密閉容器の外部に引き出すための気密端子が
多数必要なので機器の構造の複雑化や気密の保持
に問題を生じやすいことである。

この発明は前述の従来技術の欠点を除去して、
密閉容器内部に検出装置を配置することなく密閉
容器外部に簡単に取り付けられる安価な電気機器
の短絡事故検出装置を提供するものである。

この発明によれば、短絡事故を検出すべき密閉
容器の区間の両端部のそれぞれの密閉容器の外周
面に近接し周方向に延びるように取り付けられた
１対の磁性体バンドと、その磁性体バンド内に前
記高電圧導体中を流れる電流により誘起されこの
バンド中を前記周方向に通る磁束を検出する１対
の磁束検出手段と、この両磁束検出手段からの出
力信号の差を検出して短絡事故の発生を報知する
比較検出手段とを備えるよう構成することにより
達成された。

以下本発明の実施例について添付図面を参照し
ながら詳細に説明する。

第３ａ図〜第３ｃ図はこの発明の一実施例を示
す磁性体バンドおよび磁束検出手段の断面図であ
る。第３ａ図において、１は絶縁スペーサで支持
された高電圧導体、２は密閉容器、２３は密閉容
器２の外周面に密着して形成された絶縁層、２４
は絶縁層２３の外周面に密接して密閉容器２の外
周面を包囲するように取り付けられた磁性体バン
ドで、絶縁層２３を介在させたことにより地絡事
故時に密閉容器の対地電位が過渡的に上昇した場
合にその異常電圧から地絡事故検出装置を保護す
るようになつている。２５は磁性体バンド２４の
端部に連結された非磁性体よりなる一対のクラン
プで、このクランプをボルト、ノツトを用いて締
結することにより磁性体バンド２４が絶縁層２３
の外周面に密接して固定されるとともに、１対の
クランプに囲まれた空間２５ａの内部で磁性体バ
ンドの両端面が互いに接触するようになつてい
る。２６は空間２５ａ内に設けられた磁束検出手
段で図ではサーチコイルが磁性体バンド２４の外
側に嵌め込まれた状態を示している。第３ｂ図は
磁束センサにサーチコイルを用いた場合の部分図
で、クランプ２５に囲まれた空気２５ａ内におい
て磁性体バンドの両端面が互いに接触して閉磁路
を形成しており、樹脂モールドされたサーチコイ
ル２６が磁性体バンドに挿入され、クランプ２５
に設けられた接栓２７に接続されている。

第３ｃ図は磁束センサとして磁電変換素子２８
をクランプ２５に介装した例である。センサ２８
は絶縁カプセル２９中に密封され、磁性体バンド
の両端面の対向部に設けられた間隙中に位置する
ように取り付けられる。またセンサの電源および
出力端子はクランプ２５に設けた多心コネクタ３
０に接続される。

上述の実施例において、磁性体バンドは例えば
硅素鋼板をクランプ部で束ねたものが使用でき、
その断面積は高電圧導体に流れる負荷電流の２倍
程度の電流を考慮しこの電流による電流磁気が密
閉容器の外部に漏れる量により決められる。また
磁束センサとしてはサーチコイルおよび磁電変換
素子のいずれを使用してもよく、磁電変換素子と
しては磁気抵抗効果素子、ホール効果素子、マグ
ネダイオードなどいずれを用いてもよい。

第４図は前述の実施例における短絡事故検出装
置の構成図である。図において２４ａ〜２４ｃは
それぞれ密閉容器３〜５の外周面のそれぞれ絶縁
スペーサ９〜１１に近い位置に絶縁層を介して取
り付けられた磁性体バンド、３１ａ〜３１ｃは磁
性体バンド２４ａ〜２４ｃにそれぞれ介装された
磁束検出手段、３２ａ〜３２ｃは磁束センサ３１
ａ〜３１ｃの出力を入力とする増巾、整流、レベ
ル調整、位相調整などの調整回路ならびに磁電変
換素子を用いた場合の電源回路および温度補償回
路である。また３３は磁束センサ３１ａおよび３
１ｂの出力を相互に比較する比較回路、３４は磁
束センサ３１ｂおよび３１ｃの出力電圧を相互に
比較する比較回路で、例えばエミツク結合の差動
増巾回路、カレントスイツチ回路、シユミツトト
リガ回路などにより構成され、それぞれ２つの入
力電圧に一定レベル以上の差があつた場合に方形
波パルスを出力する。３５は比較回路３３および
３４の出力を受けてオンオフ動作をする一定時間
動作回路であり、比較回路３３あるいは３４のい
ずれかに出力があつた場合、一定時間出力パルス
を発生し、警報表示回路３６を駆動するよう構成
される。

つぎに前述の実施例における動作原理について
説明する。高電圧導体２１にＡからＢ方向へ流れ
る電流により密閉容器２〜５内に磁界が発生しこ
の磁界を打消すように密閉容器の器壁には高電圧
導体とは逆向きの誘導電流が流れる。両者の電流
値が等しければ前記磁界は密閉容器内で閉回路を
形成するため密閉容器外部空間に磁界が漏れるこ
とはない。しかし密閉容器は金属製の架台や接地
線を介して接地されているために前記誘導電流は
上記接地体にも分流する、したがつて高電圧導体
を流れる電流と密閉容器を流れる電流は等しくな
らず、この電流の差に基づいて密閉容器の外部に
も漏れ磁界が発生する。この発明の目指す第１の
手段はこの漏れ磁界を密閉容器の外周を包囲する
ように配設された磁性体バンドで捕捉し、磁性体
バンドの磁路内に介在された磁束センサにより電
気出力に変換して検出しようとするものである。
次の手段としては隣接する磁束センサ３１ａ，３
１ｂあるいは３１ｂ，３１ｃの出力電圧のレベル
差を比較回路で検出し、両者に差があつた時一定
時間動作回路により制御パルスを発生させて警報
表示回路３６を駆動して地絡事故の発生を報知し
ようとするものである。この装置においては高電
圧導体２１にＡからＢ方向に定常的な負荷電流が
流れている場合には磁束センサ３１ａ〜３１ｃに
それぞれほぼ等しい大きさの出力が発生するが、
この状態では比較回力の出力が出ないように、調
整回路３２ａ〜３２ｃと調整しておく。何等かの
原因で高電圧導体１のＣ点と密閉容器４のＤ点と
の間で短絡事故が発生したと仮定すると、短絡点
Ｃ点よりＢ側の高電圧導体には電流が流れなくな
る。したがつて磁性体バンド３１ｃには漏れ磁界
が捕捉されないから磁束センサ３１ｃの出力は零
になり、磁束センサ３１ｂ，３１ｃの出力を入力
とする比較回路３４の二つの入力電圧には差が生
じ、比較回路の出力により作動する一定時間動作
回路３５の発生する制御パルスにより警報表示回
路３６が動作して密閉容器４の内部で地絡事故が
起こつたことを報知する。

前述の実施例において高電圧導体を流れる電流
が交流電流である場合、磁束検出手段の出力波形
は検出手段の種類により交流波形または単極性の
脈動波形のいずれかになるが、出力波形をそのま
ま比較回路に入力してもよく、出力波形を整流し
て直流電圧に変換して比較回路に入力することも
できる。高電圧導体を流れる電流が直流電流の場
合は、磁束検出手段の出力は直流電圧となり、こ
の場合は比較回路で直流電圧同志が比較される。

第５図はこの発明の他の実施例を示す断面図で
ある。図において４１ａ〜４１ｃは三相交流電流
を導く高電圧導体、４２は密閉容器、４３は密閉
容器外周面に密接して設けられた絶縁層、４４ａ
〜４４ｃは高電圧導体４１ａ〜４１ｃに対向する
絶縁層４３の外周面に密着して取り付けられた磁
性体バンドでその周方向の中央部には磁束センサ
４５ａ〜４５ｃが介装される。磁性体バンド４４
ａ〜４４ｃおよび磁束センサ４５ａ〜４５Ｃは絶
縁層４３に接着されたのちその外周面を非磁性体
バンド４６により締結される。非磁性体バンドに
は図示しない磁束センサの出力端子が取り付けら
れる。

三相交流電流を導く３本の高電圧導体を収納し
たガス絶縁機器の場合、各相電流によつて誘起さ
れる漏れ磁束は各相高電圧導体にも最も近い密閉
容器壁を中心にして分布するので、磁性体バンド
の周方向の長さは図に示すように密閉容器の中心
に対してθ≧30゜となるように取り付ける必要が
ある。このように構成することにより、１個の密
閉容器の中のどの相の高電圧導体が地絡したかを
知ることができる。ただしこの場合漏れ磁束の量
が単相器のそれに比べて少ない場合が多いので、
用いる磁束センサとしてはマグネダイオードなど
高感度の素子が適している。

なお第３図〜第４図に示した単相器を対象とし
た実施例では磁性体バンド２４ａ〜２４ｃを密閉
容器の全周に配置するよう構成した例について説
明したが、単相器においても第５図のように密閉
容器の外周の一部分に磁性体バンドを取り付ける
よう構成しても同様に目的を達することができ
る。

前述のように本発明によれば、地絡事故検出用
の変流器を密閉容器内に設置する代りに、密閉容
器の外部の漏れ磁束を捕捉するための磁性体バン
ドを密閉容器の外周面に絶縁層を介して取り付
け、この磁性体バンドを通る漏れ磁束を磁束セン
サにより検出し、隣接する密閉容器に取り付けら
れた１対の磁束センサの出力に差が生じたとき地
絡事故が発生したと判定して警報を生じるよう構
成したことにより、密閉容器およびその収熱機器
に何等影響を与えることなく地絡事故を検出する
ことができる。また変流器を内設しないので密閉
容器の外径が大きくなることもないので機器の縮
小比を阻害しない。また高電圧導体を流れる電流
により誘起される磁束のうち一部分の漏れ磁束を
補捉するようにしたので磁性体バンドの断面積を
小さくできるとともにバンド状に構成できる、ま
たこれにより例えば変電所等において既設の機器
に容易に取付けられるため本発明を広く活用する
ことが可能になつた。このような本発明の構成の
効果が得られたと同時に、本来の目的である電気
機器の高電圧導体が貫通する多数個の密閉容器の
うち地絡事故が発生した密閉容器をすみやかに特
定できるので、電気機器の補修点検を短時間で行
なうことができ、電力の供給支障の低減に貢献で
きる。

この発明の実施例では高電圧導体および密閉容
器を円形断面で表現したが、導体の一部に遮断
器、断路器などの電気機器の充電部を含む場合
や、多角形や隋円形断面を有する密閉容器に収納
された電気機器、あるいは管路気中ケーブルなど
にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来技術の構造図、第３
ａ〜第３ｃ図は本発明の実施例を示す磁束検出手
段の構造図、第４図は本発明の実施例の構成図、
第５図は本発明の他の実施例における磁束検出手
段の構造図である。 図において１：高電圧導体、２〜５：密閉容
器、６〜８：絶縁スペーサ、９〜１１：貫通形変
流器、１２〜１３：差動変流器、１４〜１５〜表
示装置、２３，４３：絶縁層、２４，４４：磁性
体バンド、２５：クランプ、２６：サーチコイ
ル、２８，４５：磁電変換素子、２７，３０：端
子、３１ａ〜３１ｃ：磁束センサ、３２ａ〜３２
ｃ：調整回路、３３，３４：比較回路、３５：一
定時間動作回路、３６：警報表示回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電流を導く高電圧導体とこの導体を収納する
   筒状の密閉容器との間の短絡ないし閃絡事故をこ
   の容器の外から検出する装置であつて、前記事故
   を検出すべき連接した前記密閉容器の端部にそれ
   ぞれ密閉容器の外周面に近接しかつ周方向に延び
   るよう取り付けられた１対の磁性体バンドと、こ
   の磁性体バンド内に介装され前記高電圧導体中を
   流れる電流により誘起されて前記バンド中を前記
   周方向に通る磁束を検出する１対の磁束検出手段
   と、この両磁束検出手段からの出力信号の差を検
   出して短絡事故の発生を報知する比較検出手段と
   を備えてなることを特徴とする密閉電気機器の短
   絡事故検出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   磁束検出手段が磁性体バンドの中間に介装された
   磁電変換素子を含むことを特徴とする密閉電気機
   器の短絡事故検出装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   高電圧導体中を流れる電流が交流であり、磁束検
   手段が磁性体バンドの一部を囲むように巻装され
   た磁束検出コイルであることを特徴とする密閉電
   気機器の短絡事故検出装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   １対の磁束検出手段からの出力信号がそれぞれ直
   流信号であり、両直流信号が比較検出手段内で比
   較されることを特徴とする密閉電気機器の短絡事
   故検出装置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   磁性体バンドが密閉容器の外周面の全周にわたつ
   て取り付けられたことを特徴とする密閉電気機器
   の短絡事故検出装置。 ６ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   磁性体バンドが密閉容器の外周面の一部分にのみ
   取り付けられたことを特徴とする密閉電気機器の
   短絡事故検出装置。 ７ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   密閉容器内に複数の高電圧導体が収納され、密閉
   容器内の前記高電圧導体それぞれに近接した密閉
   容器の外周面の一部分に磁性体バンドおよび磁束
   検出手段を取り付けたことを特徴とする密閉電気
   機器の短絡事故検出装置。 ８ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   各磁束検出手段がその出力信号のレベルあるいは
   位相を調節する出力信号調整回路を含むことを特
   徴とする密閉電気機器の短絡事故検出装置。