JPH02105068A - 光応用変流器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はガス絶縁開閉装置に装着されるファラデー効果
を利用した光応用変流器に関する。

（従来の技術） 従来ガス絶縁開閉装置（以下ＧＩＳと称する）における
変流器としては、鉄心に二次巻線を巻き、−次巻線であ
るＧＩＳ導体に貫通させるいわゆる貫通形変流器が使用
されていた。しかるに本溝成であると、ＧＩＳが高電圧
化した場合、ＧＩＳ導体と貫通形変流器の間に相当寸法
の絶縁距離が必要となり、貫通形変流器は大形化し、こ
れにともないＧＩＳ全体も大きくなる欠点があった。ま
たＧＩＳ導体に事故電流等の過電流が流れた場合、貫通
形変流器が磁気飽和し、波形歪を生じることも問題であ
った。

そこで近年ファラデー効果を利用し光学的に電流を測定
する方法が注目されている。このような光応用変流器（
以下光ＣＴと称する）は小型で絶縁性に優れ、過電流も
忠実に測定でき、耐ノイズ性にも優れる。

第２図は従来考えられている光ＣＴである。

第２図において、タンク１内には３相の導体２Ｕ、２ｖ
、２Ｗが配設され、これらの導体が内挿するようにファ
ラデー素子からなる光磁界センサ３が配置され、さらに
光磁界センサ３を収納できる磁気シールドケース４が配
置されている。この磁気シールドケース４は銅、アルミ
ニウム等の導電材料でできており、電界シールドの機能
も兼ねている。また、タンク１には３ケ所の口出部５Ｉ
Ｊ、５Ｖ、５Ｗが形成され、この日出部のフランジに支
持容器６が固定されている。この支持容器６と磁気シー
ルドケース４との間には、磁気シールドケース４を支持
するための絶縁筒７が設けられている。次に光学系の構
成について説明する。

磁気シールドケース４内に収納される、光磁界センサ３
は、各導体２Ｕ、２■、２Ｗを内挿し、かつ各導体２Ｕ
、２ｖ、２Ｗ、！：接触しないように、アルミニウム等
の金属材料からなる支持台８に接着等で固定される。ま
た接着固定作業は通常２０’Ｃ前後の室温状態で行なわ
れる。

前記の光磁界センサ３は、全反射面、反射ミラー等を備
えた断面略正方形のものであり、光線が導体を周回する
ようになっている。また絶縁筒７内の空間を対向する位
置にある磁気シールドケース４と支持容器６の対向面に
は、それぞれ光線９が通過するための孔１０．１１が形
成されている。さらに支持容器６内には、レンズ、偏光
子、検光子等よりなる発受光部１２が支持部材１３によ
り支持容器６に固定され、この発受光部１２と光磁界セ
ンサ３の光入出射面１４とは光軸上で対向するように配
置され、絶縁筒７内のガス中を光空間伝送するように構
成されている。

また支持容器６に取付けられたフタ１５には光気密端子
１６が設けられ、この光気密端子１６を介して、発受光
部１２とタンク１の外部に設けられた検出装置１７とが
送受光用光ファイバ１８．１９により接続されている。

以上説明したように第２図の構成であると、■発受光部
が低圧側にあるため、高圧側が大きくならない、■光磁
界センサと発受光部の間は光空間伝送なので絶縁不良を
生ずることがない、■光磁界センサは、光線が導体を周
回しかつ磁気シールドケース内に収められているので外
部磁界の影響を受けない等の効果があった。

（発明が解決しようとする課題） ところが上記の如き光ＣＴにおいては、光磁界センサ３
が、アルミニウム等の金属材料からなる支持台８の上に
接着等により固定されているため、次の問題点があった
。

まず第一の問題点は複屈折である。すなわち支持台８に
光磁界センサ３を接着固定した時の温度と、導体に電流
が流れた実使用状態では温度差があり、従って実使用状
態では光磁界センサ３と支持台８の線膨張率の違いより
、光磁界センサ３に応力が加わることになる。すると光
磁界センサ３中で複屈折が生じ、光ＣＴの出力に誤差を
生ずる恐れがあった。

第二の問題点は光磁界センサ３の熱による歪である。す
なわち光磁界センサ３を支持する支持台８の熱伝導率が
高いため、導体の熱が磁気シールドケース４、支持台８
を経由し、支持台８と面接触している光磁界センサ３の
一辺に伝わることになり高温となる。−力先磁界センサ
３の他の三辺は金属に比べ熱伝導率の低いガス中にある
ため、前記の支持台８と面接触している辺に比べ低温で
ある。従って光磁界センサ３の四辺に温度分布が存在す
るため、光磁界センサ３に歪が生ずる可能性があった。

歪が生ずると光軸が変わりこれも、光ＣＴの誤差発生要
因である。

第三の問題点は光磁界センサ３と発受光部１２の相対位
置関係の変化による光軸ずれである。すなわち実使用状
態では導体温度上性は約６０ｄｅｇであり、従って金属
同志が接触している磁気シールドケース４及び支持台８
の温度上昇も６０ｄｅｇ近くとなる。これに対し発受光
部１２の温度上昇は導体を熱源としシールド内絶縁筒７
内及び発受光部１２が収納されたタンク１内に満された
絶縁ガスの対流によるもので、支持台８等の温度上昇に
比べ小ざ＜約２０ｄｅ（］である。従って光磁界センサ
３の支持台８と発受光部１２では膨張量が異なることに
なり、このため相対位置関係が変化し、光軸がずれる恐
れがあった。これも光ＣＴの誤差発生要因となる。

第四の問題点は光が空間伝送する部分のガスが導体の熱
により暖められ対流を起こし、このため光軸がゆらぐこ
とであり、これも光０丁の誤差の要因であった。

本発明は上記問題点を解決するために提案されたもので
、光ＣＴ内の温度変化に左右されることなく安定にかつ
高精度な計測が可能な光応用変流器を提供づることを目
的とする。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は光磁界セン畳すを支持する支持台を、線膨張率
は光磁界センサと概略同じであり、熱伝導率は金属月利
に比べ充分小さい材料で作り、かつ前記支持台は絶縁筒
と磁気シールドケースの間に介在させたことを特徴とし
たものである。

（作　用） 光磁界センサを支持する支持台を光磁界センサの線膨張
率と概略同じとし、かつ支持台の熱伝導率を充分小ざく
選ぶことより、温度変化による光磁界センサへの応力の
低減ができ、かつ光空間伝送部の対流による光軸ゆらぎ
も低減できる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図により説明する。

第２図と同一部品は同一番号とする。また第２図と同一
構成部分については説明を省略する。

第１図において第２図と異なるのは光磁界センサ３を支
持する支持台２０である。すなわち支持台２０の材料を
■線膨張率は光磁界センサと概略同じ■熱伝導率は金属
材料に比べ充分小さなものとする。形状はガラスが固定
でき、かつ光線９が通過する孔２１を有するものとする
。また支持台２０は磁気シールドケース４と絶縁筒７の
間に介在させ、−次導体と接触している金属が光空間伝
送路に露出しない構成としている。

光磁界センサとして一般的に用いられている鉛ガラス、
支持台としての鋼板（例として３３４１　）、鋼板（例
としてＣ１１００）、アルミニウム板（例としてＡ３０
８３　）および／ＳＸっ素金雲母系のマシナブルセラミ
ックスの線膨張率、熱伝導率を比較すると表１となる。

表１かられかるように支持台２０の材料として例えばマ
シナブルセラミックスを選んだ場合、線膨張率を鉛ガラ
スすなわち光磁界センサ３とほぼ同一とすることができ
る。従って支持台２ｏに接着された光磁界センサ３が接
着硬化時の温度と異なった温度で使用されても応ツノが
加わらないことになり、光弾性効果も発生しない。

またマシナブルセラミックスの熱伝達率は小さイ（７）
Ｔ−１！体、シールド、支持台を経由して光磁界センサ
３に流れ込む熱を大幅に低減できる。従って光磁界セン
サ３の４辺の温度分布をほぼ均一にできるため光磁界セ
ンサ単体の歪も小さくできる。

ざらにマシナブルセラミックスよりなる支持台２０は線
膨張率が小さく、かつ絶縁筒７にじかに固定する構造の
ため、通電時に生ずる光磁界センサ３と発受光部１２の
相対位置関係の変化を低減できる。

また支持台２０の熱伝導率が小さいため、支持台２０そ
のものの温度上昇は磁気シールドケース４に比べかなり
低くすることができる。従って支持台２０と発受光部１
２の温度差も小さくなり、光空間伝送部のガス対流も低
減でき、光軸ゆらぎも低減する。

以上の如く光磁界センサを支持する支持台を、線膨張率
は光磁界センサと概略同じであり、がっ熱伝導率は金属
に比べ充分小さな材料で作り、この支持台を絶縁筒と磁
気シールドケースの間に配置することにより、導体の温
度が変化しても光磁界センサの熱応力による複屈折を低
減でき、光磁界センナの歪による光軸ずれを低減でき、
光磁界センサと発受光部の相対位置関係のずれを低減で
き、光空間伝送部の光軸ゆらぎを低減できる等の効果を
生じ、安定で高精度な測定ができる光応用変流器を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す光応用変流器の断面図
、第２図は従来の光応用変流器の断面図である。 １・・・タンク ２Ｕ、２Ｖ、２Ｗ・・・導体 ３・・・光磁界センナ ４・・・磁気シールドケース ５Ｕ、５Ｖ、５Ｗ・・・口出部 ６・・・支持容器　　　　７・・・絶縁筒８・・・支持
台　　　　　９・・・光線１０、１１・・・孔　　　　
　１２・・・発受光部１３・・・支持部材　　　　１４
・・・光入出射面１５・・・フタ　　　　　　１６・・
・光気密端子１７・・・検出装置　　　　１８・・・送
光用光フフイバ１９・・・受光用光ファイバ ２０・・・支持台　　　　　２１・・・孔代理人　弁理
士　則　近　憲　佑 同　　第子丸　健 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガス絶縁機器のタンク内に配設された導体が貫通するよ
   うに磁気シールドケースを配設し、前記磁気シールドケ
   ース内に位置する導体の周囲に光磁界センサを配設し、
   タンク外部に配設された検出装置と光伝送手段を介して
   接続された発受光部を前記光磁界センサと対向する接地
   電位側に配設し、これら光磁界センサと発受光部とを絶
   縁筒によつて支持固定するとともに、光磁界センサと発
   受光部の間の光伝送を絶縁筒内のガス空間伝送で行なう
   光応用変流器において、前記光磁界センサを線膨張率は
   光磁界センサと概略同じで、熱伝導率は金属に比べ充分
   小さな材料よりなる支持台により固定し、さらに前記支
   持台は絶縁筒と磁気シールドケースの間に介在し、この
   支持台の介在により光空間伝送路に一次導体と接触して
   いる金属が露出しないようにしたことを特徴とする光応
   用変流器。