JPH0353526Y2

JPH0353526Y2 -

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Publication number: JPH0353526Y2
Application number: JP1982087559U
Authority: JP
Priority date: 1982-06-10
Filing date: 1982-06-10
Publication date: 1991-11-22
Also published as: JPS58193711U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］この考案は、ガス絶縁開閉装置の内部母線の電
位検出装置に関し、特に、ガス絶縁開閉装置内部
に発生するコロナを検出する等のためのガス絶縁
開閉装置の内部母線の電位検出装置に関する。

［従来の技術］ガス絶縁開閉装置とは、母線、遮断器、断路
器、避雷器など開閉装置の構成機器の充電部を円
筒状の接地金属容器のほぼ中央の配置し、適当な
間隔でエポキシ樹脂注形品で支持し、充電部と接
地金属容器との間を絶縁性能の優れたSF₆（６ふ
っ化いおう）ガスなどで満たした構造の開閉装置
である。

このようなガス絶縁開閉装置においては、絶縁
協調を図るために内部母線に侵入するサージの電
圧波形を観測したり、あるいは、機器内絶縁破壊
の予防保全を図るために内部のコロナを検出した
りするため、内部母線の電位を検出する必要があ
る場合がある。

従来は、そのような目的のために、金属容器内
部の空間に検出電極を挿入し、内部母線の電圧に
よりこの検出電極に誘起される電圧を検出してい
た。

［考案が解決しようとする課題］しかし、そのような検出電極を金属容器内に挿
入することは、検出電極からコロナが発生するこ
とがあり、検出を不正確にしていた。さらに、金
属容器製作後にその内部へ検出電極を挿入するこ
とは困難であるため、既設にガス絶縁開閉装置に
は適用が困難であつた。

また、通常、内部母線には、制御計測用等のた
めのコンデンサ型計器用変圧器が接続されている
ので、この計器用変圧器を用いて各相に印加され
るサージ電圧を検出する方法が従来試みられた。
しかし、もともと計器用変圧器は商用周波（たと
えば60Hz）の電圧のためのものであり、その内部
にインダクタンスを有しておりサージに対しては
周波数特性が悪く、サージ電圧を正確に検出する
ことはできなかつた。

この考案は、装置の運転中のままにおいて簡単
な手段により正確の内部母線の電位を検出するこ
とができ、しかも既設のガス絶縁開閉装置にも適
用することができるガス絶縁開閉装置の内部母線
の電位検出装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］この考案に係る内部母線の電位検出装置は、ガ
ス絶縁開閉装置に用いる内部母線の電位検出装置
である。そのガス絶縁開閉装置は内部母線を収納
する互いに絶縁された複数の筒状の金属容器を有
する。この考案に係る内部母線の電位検出装置
は、接地用導電性バー、光信号発生手段、光信号
伝送手段および電気信号発生手段を備える。

接地用導電性バーは、一端が複数の筒状の金属
容器の１つに接続されかつ他端が接地され、電圧
を検出するための抵抗部分を有する。光信号発生
手段は、接地用導電性バーの抵抗部分により検出
された電圧を光信号に変換する。光信号伝送手段
は、光信号発生手段に接続されており、光信号を
伝送する。電気信号発生手段は、光信号伝送手段
に接続されており、光信号を電気信号に変換す
る。

［作用］この考案に係る電位検出装置において、内部母
線の電位により筒状の金属容器に電圧が誘起され
る。そして、筒状の金属容器に誘起された電圧に
より、その金属容器から接地用導電性バーを介し
て大地の電流が流れる。このとき、接地用導電性
バーの抵抗部分により電圧が検出され、光信号発
生手段に入力される。光信号発生手段に入力され
た電圧は、光信号に変換され、光信号伝送手段に
より所定の地点まで伝送され、電気信号発生手段
に入力される。電気信号発生手段に入力された光
信号は電気信号に変換される。このようにして、
内部母線の電位が検出される。

［実施例］以下、この考案の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は、この考案の一実施例を示す概略図で
ある。ガス絶縁開閉装置の円筒状の金属容器１
ａ，１ｂおよび１ｃの内部に円筒状の内部母線２
が収納されている。内部母線２は、絶縁スペーサ
４ａおよび４ｂ等により内部空間に支持されてい
る。内部空間３ａ，３ｂおよび３ｃには、絶縁の
ためのSF₆ガスが満たされている。金属容器１ｃ
は、変流器５取付のため、絶縁スペーサ４ａおよ
び４ｂにより金属容器１ａおよび１ｂとは絶縁さ
れている。金属容器１ｃの長さは、変流器５取付
のためだけであるので、短い。金属容器１ｃの外
周には、内部母線２に流れる電流を検出するため
の変流器５が設けられている。金属容器１ａおよ
び１ｂは安全等のために接地されている。金属容
器１ｃの長さは通常２ｍ程度であるが、これに限
定されない。

金属容器１ｃは、抵抗部分を有する銅カバーを
介して接地されている。銅カバーは、第１図に示
されるように、抵抗部分６および７を有する。抵
抗部分７は、抵抗部分６と比較して高抵抗を有す
る。抵抗部分６と抵抗部分７との間の接続部Ａお
よび抵抗部分７の接地部は、電気／光変換器８の
入力部に接続されている。電気／光変換器８の出
力部は光フアイバー９の一方の端部に接続されて
いる。光フアイバー９の他方の端部は光／電気変
換器１０の入力部に接続されている。光／電気変
換器１０の出力部は出力端子１１に接続されてい
る。出力端子１１には波形分析器１２が接続され
ている。

一例として、銅バーはキユープロニツケルから
なる抵抗部分７を含む。キユープロニツケルは30
％のニツケルと70％の銅からなる。銅バーの残り
の部分は銅のみからなる。たとえば、キユープロ
ニツケルの部分は20μΩの抵抗値を有し、残りの
部分は0.2μΩの抵抗値を有る。また、一例とし
て、銅バーは短辺が１cm、長辺が４cmの長方形の
断面を有し、100cmの長さを有する。

次に、金属容器１ｃに誘起される電圧を算出す
る。まず、金属容器１ｃが銅バーにより接地され
ていない場合を考える。内部母線２と金属容器１
ｃとの間および金属容器１ｃと大地との間にはそ
れぞれ静電容量が存在する。したがつて、金属容
器１ｃには内部母線２の電圧により一定の電圧が
誘起される。この金属容器１ｃに誘起される電圧
の大きさは、前記静電容量の大きさにより定ま
る。たとえば、内部母線２と金属容器１ｃとの間
の静電容量をC₁，金属容器１ｃと大地との間の
静電容量えおC₂、内部母線２の電圧（大地間）
をV₁、金属容器１ｃの電圧（大地間）をV₂とす
れば、V₂は次式で表わすことができる。

V₂＝V₁・C₁／（C₁＋C₂） …(1) 一例として、C₁＝500［pF］，C₂＝600［pF］，V₁
＝77000／√３［Ｖ］とすれば、式(1)より、V₂＝
20［kV］となる。

次に、金属容器１ｃが銅カバーにより接地され
ている場合を考える。この場合、銅カバーの抵抗
部分７の抵抗値を20［μΩ］とすると、V₂は近似
的に０［Ｖ］とみなすことができる。したがつて、
内部母線２と金属容器１ｃとの間のアドミタンス
をＹとすると、内部母線２と金属容器１ｃとの間
の静電容量に流れる電流は（V₁−V₂）・Ｙとな
る。この電流は、金属容器１ｃと大地間の静電容
量および銅バーに流れるが、銅バーの抵抗値は1/
２πfC₂に比べて小さいので、銅バーに流れる電流
をＩとすると、Ｉは近似的に次式で表わされる。

Ｉ≒（V₁−V₂）・Ｙ＝（V₁−V₂）・2πfC₁ …(2) V₁＝77000／√３［Ｖ］，ｆ＝60［Hz］，C₁＝500
［pF］とすれば、式(2)によりＩ＝8.48［mA］とな
る。したがつて、抵抗部分７の抵抗値をＲ、抵抗
部分７に現われる電圧をV₃とすれば、V₃は次式
で表わすことができる。

V₃＝Ｉ・Ｒ …(3) 上式(3)により、Ｉ＝8.48［mA］，Ｒ＝20［μΩ］
のときには、V₃＝0.1696［μV］となる。

異常時には、内部母線２に大きな電圧が発生す
る。たとえば、内部母線等においてコロナが発生
すると、内部母線２の電圧は２〜３倍になる。し
たがつて、抵抗部分７に流れる電流も通常時の２
〜３倍になり、抵抗部分７に現われる電圧も通常
時の２〜３倍になる。この場合、コロナにより内
部母線２に発生するノイズも金属容器１ｃに誘起
される。金属容器１ｃに誘起された電圧は、銅バ
ーの抵抗部分７により検出され、電気／光変換器
８の入力される。検出された電圧の波形および周
波数スペクトルを分析することによつて異常を検
出することができる。このように、キヤパシタお
よび抵抗の直列等価分圧方式により、電圧が検出
される。

また、内部母線２と金属容器１ｃとの間に絶縁
破壊が生じる等の事故は発生した場合を考える。
この場合には、内部母線２に流れる電流が銅バー
を通つて流れる。たとえば20［kA］の電流の通電
時には、銅バーに20［kA］の電流が流れる。この
とき、抵抗部分７には400［mV］の電圧が発生す
る。

このように、銅バーは、保安対策用の接地手段
および電圧検出手段として働くことになる。した
がつて、銅バーの抵抗値は、上記に値に限らず、
保安対策用の接地手段として機能しかつ電圧検出
のために十分な値に設定すればよい。

電気／光変換器８に入力された電圧は、そこに
おいて光信号に変換され、当該光信号は光フアイ
バ９を経由してガス絶縁開閉装置から離れた地点
まで伝送され、光／電気変換器１０に入力され
る。光／電気変換器１０に入力された光信号は、
そこにおいて電気信号に変換され、当該電気信号
は出力端子１１に出力される。

したがつて、出力端子１１には、内部母線２の
電位が適当に変圧されて出力される。なお、以上
のように、検出信号の伝送手段として光信号を用
いているので、ノイズが混入することがなく測定
を正確に行なうことができる。

出力端子１１に出力された内部母線の電位は、
一例として、周波数分析器１２により周波数分析
される。第２図は、外来ノイズの周波数スペクト
ルを示す概略図である。第２図において、横軸は
周波数を表わし、縦軸は201og（V₂／V₁）により
求められる強度［dB］を表わしている。この周
波数スペクトルは、たとえば、V₁＝77000／√３
［Ｖ］，C₁＝500［pF］，C₁＝500［pF］，C₂＝600
［pF］，Ｒ＝２０［μΩ］という条件の下で得られ
るものである。

通常、内部母線の電位には、種々の周波数成分
を有するノイズが含まれており、ガス絶縁開閉装
置内部にコロナが発生していない場合には、第２
図に示すように、全周波数帯域にわたつて周波数
成分がランダムに分布する。

第３図は、ガス絶縁開閉装置内部にコロナが発
生している場合の周波数スペクトルを示す概略図
である。第３図においても、横軸は周波数を表わ
し、縦軸は201og（V₂／V₁）により求められる強
度［dB］を表わしている。

ガス絶縁開閉装置内部のコロナが発生すると、
コロナ雑音により、第３図に示すように、周波数
スペクトルにいくつかの顕著な山が現われる。し
たがつて、ガス絶縁開閉装置の内部母線の電位を
検出し、これを周波数分析し、その波形を観察す
ることにより。ガス絶縁開閉装置内部のコロナ発
生を検出できる。なお、波形分析器１２の代わり
に、シンクロスコープを用いても同様である。

また、ガス絶縁開閉装置の外部から母線にイン
パルスが侵入した場合、内部母線２に伝播されて
きた当該インパルスを前記手段により検出し、こ
れを同様に周波数分析することにより絶縁協調の
検討を行なうこともできる。一例として、600kV
の波高値を有する標準インパルス（１×40μS）
を内部母線２に印加した場合においてこの実施例
の内部母線の電位検出装置により得られた周波数
スペクトルの概略を第４図に示す。

以上のように、上記実施例によれば、ガス絶縁
開閉装置の内部に検出電極を挿入する必要がな
い。したがつて、従来のように検出電極から発生
するコロナにより測定が不正確になるということ
はなく、さらに、検出電極により耐圧が低下する
こともない。また、既設のガス絶縁開閉装置にも
適用が可能である。

また、ガス絶縁開閉装置に既に備わつている変
流器取付け部分の金属容器を、銅バーにより接地
するだけでよいので、検出が容易である。また、
変流器取付け部分の金属容器の長さは短いので、
そこに誘起される電圧は比較的小さく。母線電圧
が超高圧の場合にも取扱が容易である。

さらに、検出信号の伝送の光フアイバを使用し
ているので、電気的に絶縁が可能であり、また、
外部からの誘導を受けないのでノイズが混入する
こともなく、測定は正確である。

［考案の効果］以上のようにこの考案によれば、筒状の金属容
器に誘起された電圧が接地用導電性バーの抵抗部
分より検出されるので、検出される電圧の位相の
ずれおよび電圧波形の歪みを生ずることなく、か
つ周囲の磁界の変動や他のサージ電圧の影響を受
けることなく、内部母線の電位が正確に検出され
る。

また、検出用導体が接地用導電性バーを介して
接地されているので、通常の運転中のみならず事
故発生時にも、人身に対する保安面で安全性が確
保され、周辺機器が破壊されることもない。

さらに、接地用導電性バーのインダクタンスは
非常に小さいので、事故発生時に大電流が流れて
も、周囲に強い磁界変動を与えない。したがつ
て、磁界変動による周囲機器の破損がなく、通常
の運転時のみならず事故発生時にも継続して、内
部母線の電位の測定を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例を示す概略図で
ある。第２図は、外来ノイズの周波数スペクトル
を示す概略図である。第３図は、ガス絶縁開閉装
置内部のコロナが発生している場合の周波数スペ
クトルを示す概略図である。第４図は、標準イン
パルスを印加した場合の周波数スペクトルを示す
概略図である。図において、１ｃは金属容器、２は内部母線、
４ａ，４ｂは絶縁スペーサ、６，７は銅バーの抵
抗部分、８は電気／光変換器、９は光フアイバ、
１０は光／電気変換器、１６は絶縁スペーサ、１
７は円管導体、１８は電極である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】ガス絶縁開閉装置に用いる内部母線の電位検出
装置であつて、前記ガス絶縁開閉装置は前記内部
母線を収納する互いに絶縁された複数の筒状の金
属容器を有し、一端が前記複数の筒状の金属容器の１つに接続
されかつ他端が接地され、電圧を検出するための
抵抗部分を有する接地用導電性バーと、前記接地用導電性バーの抵抗部分により検出さ
れた電圧を光信号に変換する光信号発生手段と、前記光信号発生手段に接続されていて、前記光
信号を伝送する光信号伝送手段と、前記光信号伝送手段に接続されていて、前記光
信号を電気信号に変換する電気信号発生手段とを
備える、ガス絶縁開閉装置の内部母線の電位検出
装置。