JPH05164787A - 光応用変流器 - Google Patents
光応用変流器Info
- Publication number
- JPH05164787A JPH05164787A JP3331058A JP33105891A JPH05164787A JP H05164787 A JPH05164787 A JP H05164787A JP 3331058 A JP3331058 A JP 3331058A JP 33105891 A JP33105891 A JP 33105891A JP H05164787 A JPH05164787 A JP H05164787A
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- JP
- Japan
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- light
- conductor
- magnetic field
- optical
- optical fiber
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ファラデ―効果を利用した光応用変流器にお
いて、導体の温度変化に左右されることなく、安定に、
かつ高精度な計測を可能とする。 【構成】 磁界センサとして光ファイバ21を使用し、導
体２Ｖから所要の絶縁距離だけ離れた接地電位側の位置
で導体２Ｖの周りにセンサ用光ファイバ21を所定の回数
だけ巻き、レンズ，偏光子，検光子より成る発、受光部
12を直接光ファイバ18，19に接続する。
いて、導体の温度変化に左右されることなく、安定に、
かつ高精度な計測を可能とする。 【構成】 磁界センサとして光ファイバ21を使用し、導
体２Ｖから所要の絶縁距離だけ離れた接地電位側の位置
で導体２Ｖの周りにセンサ用光ファイバ21を所定の回数
だけ巻き、レンズ，偏光子，検光子より成る発、受光部
12を直接光ファイバ18，19に接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてＳＦ6 ガスを
絶縁媒体とする密閉形ガス絶縁開閉装置に装着されるフ
ァラデ―効果を利用した光応用変流器に関する。
絶縁媒体とする密閉形ガス絶縁開閉装置に装着されるフ
ァラデ―効果を利用した光応用変流器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、密閉形ガス絶縁開閉装置（以下Ｇ
ＩＳと称する）に用いる変流器は、鉄心に二次巻線を巻
き、一次巻線である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。しかるに本構成である
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である。このた
め、貫通形変流器は大形化し、これに伴ないＧＩＳ全体
も大きくなるという欠点があった。
ＩＳと称する）に用いる変流器は、鉄心に二次巻線を巻
き、一次巻線である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。しかるに本構成である
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である。このた
め、貫通形変流器は大形化し、これに伴ないＧＩＳ全体
も大きくなるという欠点があった。
【０００３】そこで近年、ファラデ―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
優れている。
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
優れている。
【０００４】図３は、従来考えられている光ＣＴであ
る。図３においてタンク１内には３相の導体２Ｕ，２
Ｖ，２Ｗが配置され、これらの導体が内挿するようにフ
ァラデ―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―ルドケ―ス４が
配置されている。この磁気シ―ルドケ―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―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５Ｕ，５Ｖ，５Ｗが形成され、この口出部のフランジ
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―ルドケ―ス４との間には、磁気シ―ルドケ―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―ルドケ―ス４内に収
納される光磁界センサ３は各導体２Ｕ，２Ｖ，２Ｗを接
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℃前後の室温状態で行われる。
る。図３においてタンク１内には３相の導体２Ｕ，２
Ｖ，２Ｗが配置され、これらの導体が内挿するようにフ
ァラデ―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―ルドケ―ス４が
配置されている。この磁気シ―ルドケ―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―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５Ｕ，５Ｖ，５Ｗが形成され、この口出部のフランジ
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―ルドケ―ス４との間には、磁気シ―ルドケ―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―ルドケ―ス４内に収
納される光磁界センサ３は各導体２Ｕ，２Ｖ，２Ｗを接
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℃前後の室温状態で行われる。
【０００５】前記の光磁界センサ３は全反射面，反射ミ
ラ―等を備えた断面略正方形のもので、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―ルドケ―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1
0，11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，検光子等より成る発受光部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。
ラ―等を備えた断面略正方形のもので、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―ルドケ―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1
0，11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，検光子等より成る発受光部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。
【０００６】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。
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。
【０００７】以上説明したように、図３の構成である
と、（１）発受光部が低圧側にあるため、高圧側が大き
くならない。（２）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。（３）光磁
界センサは光線が導体を周回し、かつ磁気シ―ルドケ―
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。
と、（１）発受光部が低圧側にあるため、高圧側が大き
くならない。（２）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。（３）光磁
界センサは光線が導体を周回し、かつ磁気シ―ルドケ―
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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述の如き光
ＣＴにおいては、光磁界センサ３が通電により発熱する
導体２のすぐ近くに配置されており、また、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。
ＣＴにおいては、光磁界センサ３が通電により発熱する
導体２のすぐ近くに配置されており、また、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。
【０００９】まず第一の問題点は複屈折である。すなわ
ち組立の際、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の線膨張率の違いにより、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。
ち組立の際、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の線膨張率の違いにより、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。
【００１０】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―ルドケ―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。一方
光磁界センサ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に機械的歪が生ず
る可能性があった。機械的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。
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―ルドケ―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。一方
光磁界センサ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に機械的歪が生ず
る可能性があった。機械的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。
【００１１】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昇は約60deg であり、従っ
て金属同志が接触している磁気シ―ルドケ―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―ルド内絶縁筒７
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
小さく約20deg 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の誤差の発生要因となる。
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昇は約60deg であり、従っ
て金属同志が接触している磁気シ―ルドケ―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―ルド内絶縁筒７
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
小さく約20deg 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の誤差の発生要因となる。
【００１２】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ＣＴの誤差の要因であ
った。
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ＣＴの誤差の要因であ
った。
【００１３】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、導体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する
ことを目的とする。
されたもので、導体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する
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁界センサと
して光ファイバを使用し、導体から所要の絶縁距離だけ
離れた接地電位側の位置で導体の周りにセンサ用光ファ
イバを、所定の回数だけ巻き、レンズ，偏光子，検光子
等より成る発受光部と、直接光ファイバで接続したこと
を特徴としたものである。
して光ファイバを使用し、導体から所要の絶縁距離だけ
離れた接地電位側の位置で導体の周りにセンサ用光ファ
イバを、所定の回数だけ巻き、レンズ，偏光子，検光子
等より成る発受光部と、直接光ファイバで接続したこと
を特徴としたものである。
【００１５】
【作用】磁界センサは、導体から離して配置することに
より、導体の発熱による温度変動を低減できるので、複
屈折の影響は小さくなる。また、同様に機械的歪も小さ
くなる。さらに、空間伝送部がなく、光磁界センサと発
受光部が接近しておりかつ、直接光ファイバで接続され
ているので、両者間の光軸ずれおよび、ガスの対流によ
る光軸のゆらぎも、極めて小さくなる。しかも、磁界セ
ンサとして光ファイバを用いて、導体の周りに巻回して
いるので、アンペ―ルの周回積分の法則により、他相磁
界の影響を受けないという特長は、いささかも損なわれ
ない。
より、導体の発熱による温度変動を低減できるので、複
屈折の影響は小さくなる。また、同様に機械的歪も小さ
くなる。さらに、空間伝送部がなく、光磁界センサと発
受光部が接近しておりかつ、直接光ファイバで接続され
ているので、両者間の光軸ずれおよび、ガスの対流によ
る光軸のゆらぎも、極めて小さくなる。しかも、磁界セ
ンサとして光ファイバを用いて、導体の周りに巻回して
いるので、アンペ―ルの周回積分の法則により、他相磁
界の影響を受けないという特長は、いささかも損なわれ
ない。
【００１６】
【実施例】以下本発明の一実施例を図１により説明す
る。図３と同一部品は同一番号とし、同一構成部分につ
いては説明を省略する。
る。図３と同一部品は同一番号とし、同一構成部分につ
いては説明を省略する。
【００１７】図１において、20は導体２Ｖと同心配置さ
れた円筒状の接地シ―ルドで、高電圧側の導体２Ｖとの
距離は絶縁上から十分に離れている。21は光ファイバに
成形した磁界センサで、接地シ―ルド20の外周に所定の
回数だけ巻回され、その巻始めと巻終りは、孔10を通
り、支持部材13を介して支持容器６に固定されている発
受光部12に直接接続されている。
れた円筒状の接地シ―ルドで、高電圧側の導体２Ｖとの
距離は絶縁上から十分に離れている。21は光ファイバに
成形した磁界センサで、接地シ―ルド20の外周に所定の
回数だけ巻回され、その巻始めと巻終りは、孔10を通
り、支持部材13を介して支持容器６に固定されている発
受光部12に直接接続されている。
【００１８】以上の構成による本実施例の作用は次の通
りである。すなわち、光ファイバに成形した磁界センサ
を用いて、ファラデ―効果により、電流計測ができるこ
とは、例えば、次の文献などから明らかである。 （１）光ファイバのファラデ―効果と電流測定への応用 （財）電力中央研究所 栗原 他 電気学会研究会資料 計測研究会 IM−81−８ （２）A GREAT STEP IN THE INDUSTRIALIZATION OF OPTICAL MEASURING REDUCERS P.MEYRUEIX 他 CIGRE Interrational Conference on Large High Voltage Eiectric Systems ，1988Session ， 34−15 （３）SENSITLVE MINIATURE OPTICAL FIBER CURRENT MONITOR WITH PASSIVE TEMPERATURE STABILIZATION R.I.Laming 他 WORKSHOP ON THE ROLE OF OPTICAL SENSORS IN POWER SYSTEMS CURRENT AND VOLTAGE MEASUREMENTS Gaitheresburg，Maryiand USA，Sept．16−18，1987 また、磁界センサ21に沿った閉ル―プＣに関してアンペ
―ルの周回積分の法則により
りである。すなわち、光ファイバに成形した磁界センサ
を用いて、ファラデ―効果により、電流計測ができるこ
とは、例えば、次の文献などから明らかである。 （１）光ファイバのファラデ―効果と電流測定への応用 （財）電力中央研究所 栗原 他 電気学会研究会資料 計測研究会 IM−81−８ （２）A GREAT STEP IN THE INDUSTRIALIZATION OF OPTICAL MEASURING REDUCERS P.MEYRUEIX 他 CIGRE Interrational Conference on Large High Voltage Eiectric Systems ，1988Session ， 34−15 （３）SENSITLVE MINIATURE OPTICAL FIBER CURRENT MONITOR WITH PASSIVE TEMPERATURE STABILIZATION R.I.Laming 他 WORKSHOP ON THE ROLE OF OPTICAL SENSORS IN POWER SYSTEMS CURRENT AND VOLTAGE MEASUREMENTS Gaitheresburg，Maryiand USA，Sept．16−18，1987 また、磁界センサ21に沿った閉ル―プＣに関してアンペ
―ルの周回積分の法則により
【００１９】
【数１】 が成立する。ここで、Ｈは閉ル―プＣの接線方向の磁界
の強さ、dlは閉ル―プＣの接線方向の微小長さ、ｉは閉
ル―プＣと鎖交する電流である。
の強さ、dlは閉ル―プＣの接線方向の微小長さ、ｉは閉
ル―プＣと鎖交する電流である。
【００２０】（１）式は電流ｉが閉ル―プＣと鎖交して
いることが重要で、閉ル―プＣすなわち、界磁センサフ
ァイバル―プの大きさや、位置には無関係に成立するこ
とは、良く知られている。したがって、図１に示した本
発明の構成のように、導体２Ｖから離れた位置に、磁界
センサ用ファイバを巻回しても、図３に示した従来の構
成と同等の電流感度が得られかつ外部磁界の影響も同じ
ように受けない。
いることが重要で、閉ル―プＣすなわち、界磁センサフ
ァイバル―プの大きさや、位置には無関係に成立するこ
とは、良く知られている。したがって、図１に示した本
発明の構成のように、導体２Ｖから離れた位置に、磁界
センサ用ファイバを巻回しても、図３に示した従来の構
成と同等の電流感度が得られかつ外部磁界の影響も同じ
ように受けない。
【００２１】一方、導体２Ｖから離れているので、通電
による導体の発熱の影響は小さくなる。すなわち、磁界
センサ21が受ける応力も小さく、複屈折は小さい。また
細い光ファイバに成形しているため、磁界センサ21内の
温度分布も一様となり機械的歪も小さくなる。
による導体の発熱の影響は小さくなる。すなわち、磁界
センサ21が受ける応力も小さく、複屈折は小さい。また
細い光ファイバに成形しているため、磁界センサ21内の
温度分布も一様となり機械的歪も小さくなる。
【００２２】さらに、磁界センサ21と発受光部12は、短
距離を光ファイバで直接接続されているので、相互の相
対位置関係が、熱膨張の違いその他で多少変化しても、
誤差にはならない。また、光伝送路は熱源である導体２
Ｖから離れており、空間伝送の部分がないので、ガスの
対流による光軸のゆらぎも防止できる。図２は本発明の
他の実施例で単相母線に適用した例である。図３，図１
と同一部品は同一番号とする。
距離を光ファイバで直接接続されているので、相互の相
対位置関係が、熱膨張の違いその他で多少変化しても、
誤差にはならない。また、光伝送路は熱源である導体２
Ｖから離れており、空間伝送の部分がないので、ガスの
対流による光軸のゆらぎも防止できる。図２は本発明の
他の実施例で単相母線に適用した例である。図３，図１
と同一部品は同一番号とする。
【００２３】図２において２は単相母線の導体である。
光ファイバに成形した磁界センサ21は、タンク１の外周
に所定の回数だけ巻回され、その巻始めと巻終りは支持
部材13に固定されている発受光部12に直接接続されてい
る。
光ファイバに成形した磁界センサ21は、タンク１の外周
に所定の回数だけ巻回され、その巻始めと巻終りは支持
部材13に固定されている発受光部12に直接接続されてい
る。
【００２４】以上の構成による本実施例の作用・効果
は、図１に示した本発明の一実施例で述べた事と全く同
じである。加えて、磁界センサ21が密封されたタンク１
の外にあるので、保守が容易という効果がある。
は、図１に示した本発明の一実施例で述べた事と全く同
じである。加えて、磁界センサ21が密封されたタンク１
の外にあるので、保守が容易という効果がある。
【００２５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば光ファイ
バに成形した磁界センサを導体から、所要の絶縁距離だ
け離れた接地電位側の位置で、導体の周りに所定の回数
だけ巻き、レンズ，偏光子，検光子等より成る発受光部
と直接光ファイバで接続しているので、導体の温度変化
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することができる。
バに成形した磁界センサを導体から、所要の絶縁距離だ
け離れた接地電位側の位置で、導体の周りに所定の回数
だけ巻き、レンズ，偏光子，検光子等より成る発受光部
と直接光ファイバで接続しているので、導体の温度変化
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することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す光応用変流器の断面
図。
図。
【図２】本発明の他の実施例を示す光応用変流器の断面
図。
図。
【図３】従来の光応用変流器の断面図。
１…タンク ２，２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ…導体 ３…光磁界センサ ４…磁気シ―ルドケ―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…送光用光ファイバ 19…受光用光ファイバ 20…接地シ―ルド 21…光ファイバ形磁界センサ
Claims (4)
- 【請求項１】 ガス絶縁機器のタンク内に配設された導
体と、この導体から、必要な絶縁距離以上離した位置
に、前記導体と鎖交するように巻回された光ファイバか
ら成る光磁界センサと、前記光磁界センサの巻始めと巻
終りが、その近傍で直接接続され、偏光子，検光子，レ
ンズから成る発受光部と、発受光部に光源からの光を導
く送光ファイバと、発受光部からの光を受光素子に導く
受光ファイバと、光源，受光素子を含む検出装置とで構
成されることを特徴する光応用変流器。 - 【請求項２】 前記光ファイバ状光磁界センサは、タン
ク内に、導体と同心配置された円筒形接地シ―ルドの外
周に巻回されたことを特徴とする請求項１記載の光応用
変流器。 - 【請求項３】 ガス絶縁機器が、タンク内に３つの導体
が配設された三相一括形であることを特徴とする請求項
２記載の光応用変流器。 - 【請求項４】 ガス絶縁機器が、導体と同軸のタンクか
ら成る単相器であって、前記光ファイバ状光磁界センサ
は、タンクの外周に巻回されたことを特徴とする請求項
１記載の光応用変流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331058A JPH05164787A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 光応用変流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3331058A JPH05164787A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 光応用変流器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05164787A true JPH05164787A (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=18239386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3331058A Pending JPH05164787A (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 光応用変流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05164787A (ja) |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP3331058A patent/JPH05164787A/ja active Pending
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