JPH0664952B2 - 電流検出用碍子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は電線路の電流を測定するために用いる電流検
出用碍子に関するものである。

（従来の技術） 従来、電線路における電力供給のための情報収集の一つ
である電流の測定は、第３図（ａ）及び（ｂ）に示すよ
うに、電線５に近接させて磁界センサ４１を配置し、こ
の磁界センサ４１によって電線路の電流による磁界（鎖
線で示す）を検出し、計測器を介して直接に電流値を測
定する手段が採用されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前記従来の電流検出装置は、直接に電線路の
磁界を検出して電流を測定しているので、三相電線路な
どにおいては測定する相の磁界が他相の磁界の干渉を受
けて変動し易いために測定精度が低下し、又、磁界セン
サ４１は、その測定能力の制約上、一定の電流領域しか
測定できないなどの欠点があり、電線路における事故電
流など広領域の測定には支障があり、これをカバーする
ためには、電流領域別の各種センサの設置が必要になる
などの問題点があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は前記問題点を解決するために、碍子本体内
に、外部の測定器に接続される光ファイバを挿通すると
ともに、電線を囲繞する交流器の鉄心に巻回した巻線と
前記光ファイバの先端との間に、電線に流れる電流に比
例した電圧の変化を光の強度変化に変換するための二次
負担抵抗と電圧センサ又は電流センサを接続し、前記交
流器、二次負担抵抗と電圧センサ又は電流センサ等の全
ての部材を、前記碍子本体の上部に取付けられ電線を挾
持するためのクランプ部材の内部に配置するという手段
を採用している。

（作用） この発明は前記手段を採ったことにより、電線路の電流
により変流器の鉄心に磁界が生じ、この磁界の大きさに
比例して巻線に二次電流が発生し、このときの二次電流
が二次負担抵抗と電圧センサ又は電流センサに印加さ
れ、同電圧センサ又は電流センサから前記電線に生じた
電流の大きさに応じて変調された光が光ファイバを通じ
て測定器に伝送される。この際、磁界は測定する相の電
線を囲繞する鉄心に収束され、かつ他相の磁界の干渉を
遮蔽するので、巻線には電線路の一次電流に比例した正
確な二次電流を誘起させる。又、前記巻線に接続した二
次負担抵抗はその抵抗値を増減調整することにより、広
領域の電流を所定範囲の電圧に変換できるので、広領域
電流の検出を高精度に維持できる。前記変調光は測定器
で電気信号に変換することにより電線の電流が測定され
る。そして前記のように全ての構成部材が、下部及び上
部クランプ部材内に配置されるので小型となるばかりで
なく、前記クランプ部材に電線を挾持させるだけで取付
作業が完了し作業能率が向上する。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図及び第２
図に基づいて説明すると、磁器製の碍子本体１の下端部
にはベース金具２がセメント３により嵌合固定され、上
端部にはキャップ金具４がセメント３により一体に嵌合
固定されている。前記キャップ金具４の上面に形成し嵌
合凹部４ａには、電線５を挾持するクランプ部材として
の機能を兼用した分割型の変流器６が装着されている。
この変流器６は前記キャップ金具４の嵌合凹部４ａに螺
合あるいは接着材により固定されたゴム、樹脂等の絶縁
材よりなる下部クランプ部材７と、同下部クランプ部材
７の上面に接合され、ボルト８により締付固定された上
部クランプ部材９と、前記両クランプ部材７、９に前記
電線５を囲繞するように埋設された一対の鉄心１０，１
１と、下部の鉄心１０に巻回された巻線１２とにより構
成されている。

前記下部クランプ部材７の下部内側には、前記巻線１２
の両端部に接続され、かつ同巻線１２に誘起された二次
電流を電圧に変換するための二次負担抵抗１３と、同じ
く前記巻線１２の両端部に直列に接続され、かつ同巻線
１２に印加された電圧変化を光の強弱に変換するための
電圧センサ１４が埋設固定されている。この電圧センサ
１４を第１図により説明すると、絶縁ケース１５内にポ
ッケルス素子によりなる電気光学素子１６を配し、その
上面に1/4波長板１７及び反射鏡１８を、下面にはロッ
ドレンズ１９をそれぞれ接着固定し、さらにロッドレン
ズ１９には偏光子２０を接着している。又、この偏光子
２０には光伝送路となる透光体として高絶縁性と無誘導
性とを有する入射光用及び出射光用の光ファイバ２１が
接続され、絶縁ケース１５から導出されている。前記電
気光学素子１６には内部電極２２ａ，２２ｂが接着固定
され、同内部電極２２ａ，２２ｂに前記巻線１２の両端
が接続されている。

光ファイバ２１は偏光子２０、及び絶縁ケース１５に対
し固定材２３，２４により固着され、又、絶縁ケース１
５内の空隙部には絶縁物２５が充填されている。

一方、透光体である前記光ファイバ２１は前記碍子本体
１の中心部に貫通形成した挿通孔１ａに挿入され、その
下端はベース金具２の中央部に取り付けた光コネクタ２
６に接続されている。なお、透光体は、光ファイバ２１
のほか、外周にＰＶＣシースなどを被覆した光ファイバ
ケーブル（図示略）を使用してもよく、さらに、光ファ
イバや光ファイバケーブルに代えて、碍子本体１の軸心
に設けた透光性セラミックス（図示略）などの端部に、
前記偏光子２０や光コネクタ２６を接合してもよい。前
記光コネクタ２６には光ファイバケーブル２７が接続さ
れ、その基端は電柱等に設置した測定器３２の光分岐器
２８を介して例えば、発光ダイオードよりなる光源２９
及びホトダイオードよりなる受光器３０に接続され、同
受光器３０は演算制御装置３１に接続されている。

なお、前記キャップ金具４には変流器６を覆うカバー３
３が装着されている。

次に、前記にように構成した電流検出碍子の作用を説明
する。

今、電線５に電流が流れると、鉄心１０，１１には磁界
が生じ、同磁界により巻線１２に磁界の大きさに比例し
た二次電流が誘起され、この電流が二次負担抵抗１３に
より電圧に変換され、同電圧が電圧センサ１４の電気光
学素子１６に印加される。

又、本発明では、二次負担抵抗１３を巻線１２に接続し
ており、巻線１２に誘起する二次電流の大きさによって
その抵抗値を適宜に増減調整すれば、電線路における広
領域の電流を一定範囲内の電圧値に選定的に変換できる
ので、電流領域別のセンサを用いることなく、共通の電
圧センサを適用することができる。なお、二次負担抵抗
１３は適用電流によって予め抵抗値を設定して、碍子に
組付けてもよいが、外部から調節可能な可変式にしてお
けば、汎用性が高くなる。

一方、前記光源２９から光ファイバケーブル２７を通
り、光コネクタ２６を介して碍子本体１内の光伝送路で
ある光ファイバ２１に光が伝送され、さらに、電圧セン
サ１４内を通過する間に電気光学素子１６のポッケルス
効果により同光は前記電圧、つまり電線５の電流に応じ
て位相変調を受け、偏光子２０及び1/4波長板１７によ
り強度変調されて光の強弱信号となり、この被変調光信
号は光ファイバ２１によって外部からの電磁誘導を受け
ることなく伝送され、光コネクタ２６を介して測定器３
２の受光器３０に導かれ、その後電気信号となって電線
５に生じた電流が測定される。

ところで、この実施例では電圧センサ１４の電気光学素
子１６として、例えば−２０℃〜１００℃の温度範囲
で、電流の検出誤差が±１％と低い。つまり温度特性が
良好な、しかも耐候性に富むポッケルス素子を使用する
ことにより、又、測定回路に二次負担抵抗１３を接続す
ることにより、従来のものと比較して電流の検出精度が
向上し信頼性が高まる。又、前記電気光学素子１６、光
ファイバ２１及び光ファイバケーブル２７はともに絶縁
物性、及び無誘導性であり、又、磁器製の碍子本体１の
頭部に電線支持機能を備えた電流検出部を設けているの
で、構造も簡単で、又、取扱いや取付けも容易であり、
周囲条件による影響も排除して、精度の高い測定がで
き、安全性に優れている。

なお、本発明は前記各実施例に限定されるものではな
く、次のように具体化することもできる。

（１）前記実施例では巻線１２の両端に発生する電圧変
化を光の強弱に変化するようにしたが、巻線１２に対
し、電流変化を光の強弱に変化する電流センサとしての
発光ダイオードを接続するとともに、同発光ダイオード
には光ファイバを接続すること。

（２）図示しないが前記二次負担抵抗１３と並列に、ア
レスターを接続して、過電圧保護を行うようにするこ
と。

（３）図示しないが二次負担抵抗１３と直列、又は並列
にサーミスタを接続して温度補償し、温度特性をさらに
向上するようにすること。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は電線の支持碍子に電流検
出部を一体化して設置スペースを小さくできるととも
に、構造が簡単で、又、製作及び取付けを容易に行え、
さらに本発明では前記のように、全ての検出部材が上下
クランプ内に埋設配置され電線の真近かに位置決めされ
ているので検出機能が安定するとともに、出力信号の光
伝達部が碍子内に保護されているので、劣化や外力によ
る損傷が防止され信頼性が高いという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部の断面図、第２図
は電流検出用碍子全体を示す中央部半縦断面図、第３図
（ａ）は従来の電流検出装置を示す斜視図、第３図
（ｂ）は同じく従来の電流検出装置を示す正面図であ
る。 １…碍子本体、５…電線、６…変流器、７…下部クラン
プ部材、９…上部クランプ部材、１０，１１…鉄心、１
２…コイル、１３…二次負担抵抗、１４…電圧センサ、
１６…電気光学素子、２１…光ファイバ、２６…光コネ
クタ、２７…光ファイバケーブル、３２…測定器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 昭彦 愛知県名古屋市昭和区楽園町77番地の２ (72)発明者 加藤 和明 愛知県知多市八幡字田渕１番地の606 (72)発明者 沖本 明道 愛知県名古屋市瑞穂区竹田町２丁目15番地 (72)発明者 柘植 憲治 愛知県名古屋市緑区鳴海町字矢切127番地 の５ (72)発明者 高岡 直敏 愛知県犬山市字上小針１番地 (56)参考文献 特開 昭61−194945（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】碍子本体（１）内に、外部の測定器（３
   ２）に接続される光ファイバ（２１）を挿通するととも
   に、電線（５）を囲繞する変流器（６）の鉄心（１０，
   １１）に巻回した巻線（１２）と前記光ファイバ（２
   １）の先端との間に、電線（５）に流れる電流に比例し
   た電圧の変化を光の強度変化に変換するための二次負担
   抵抗（１３）と電圧センサ（１４）又は電流センサを接
   続し、前記変流器（６）、二次負担抵抗（１３）と電圧
   センサ（１４）又は電流センサ等の全ての部材を、前記
   碍子本体（１）の上部に取付けられ電線（５）を挾持す
   るためのクランプ部材（７，９）の内部に配置したこと
   を特徴とする電流検出用碍子。