JPH073346Y2 - 零相電流測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ケーブルを流れる電流の検知装置に関し、特
に、三相高圧交流を給電するケーブル線路における零相
電流を測定する装置に関する。

（従来の技術） 送電ケーブル等を流れる電流、または、該ケーブルでの
漏洩電流等の状態を知るために、該ケーブルに対して電
流検知手段を設け、該検知手段によって、ケーブルの導
電体、または、ケーブルシースを流れる電流を検知出来
るようにすることが、従来より一般に行なわれている。

そのための検知手段としては、例えば、第３図に示され
るような単相用変流器10を用いる場合と、第４図に示さ
れるような変流器11を用いる場合等がある。この第３図
に示される従来例においては、単線ケーブル２の導体５
をカバーする被覆部材６の外側に、単相用変流器10を設
けているもので、該単相用変流器10を鉄芯12と、該鉄芯
12に対して巻掛けたコイル13とから構成する。そして、
前記コイル13の端部の引出し線14を電流計等の検知手段
に接続して、該ケーブル２に流れる電流等の状態を知る
ことが出来るようにされている。

また、第４図に示される従来例においては、三芯ケーブ
ル３に対して変流器11を設けているもので、該変流器11
を鉄芯12とコイル13とにより構成している。そして、該
三芯ケーブル３を構成する３本の単線ケーブル5R、5S、
5Tにおいて、いずれかの単線に漏電等の異常な状態が発
生した場合に、該三芯ケーブル３での零相電流が流れる
ことを検知することが出来るようになっている。

さらに、零相電流の検知手段としては、第５図に示され
るような装置を用いる場合がある。この第５図に示され
る従来の零相電流検知装置は、ケーブル線路１を構成す
る各単線２に対して、それぞれ単相用変流器16……を設
け、それ等の単相用変流器を直列に接続して検知手段15
を構成している。

そして、該検知手段15の接続線の所定の位置に、抵抗17
と検出部18とを配置し、該検出部18を制御装置19に接続
して、該検知手段15に流れる電流の検知を行うことが出
来るように構成している。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記したような従来の装置において、例
えば、第３図に示されたように、各単線ケーブルに対し
てそれぞれ単相用変流器を設けて、３本の単線ケーブル
に流れる電流の比較を行うことによって、ケーブル線路
で異常状態を検知することは、単相用変流器と、該単相
用変流器に接続される検知手段の数が多く必要とする等
の理由によって、装置全体の構成が複雑になるという問
題がある。

また、第４図に示されたような変流器を設ける場合に
は、該変流器が比較的大型の装置として構成されている
ので、三芯ケーブルに対する取付け等の点で問題があ
り、その変流器の装着位置の選定等に問題が発生する。

さらに、上記したような従来例の装置においては、単相
用変流器または変流器から電流計等の表示手段との間を
導電線で接続するものであるために、該電線がケーブル
を流れる電流によって影響を受ける場合があり、ケーブ
ル線路等からの誘電の影響によって、検知された値が不
正確になる等の問題が発生することがある。

したがって、ケーブル線路が高圧送電線であり、単相用
変流器や変流器と制御装置との間の距離が離れている場
合には、送電線に沿って敷設されている引出し線に対し
て、ケーブル線路の影響が大きく発生することになるの
で、長いケーブル線路において一定の区間毎に単相用変
流器を配置して、そのケーブル線路に流れる異常電流の
状態を良好な状態で検知することに多くの問題がある。

また、上記したような単相用変流器または変流器をケー
ブル線路に対して設け、単相用変流器等の装置からの電
流を検知することに代えて、例えば、特開昭59-225372
号公報等に示されるような光磁界センサを用いることも
提案されている。

しかしながら、上記したような光磁界センサを用いる方
式の場合には、三相交流の各相に対してそれぞれ光磁界
センサを設けて、それぞれの光磁界センサからの検知情
報を、それぞれ別個に設けた光源、受光部、および制御
装置に接続することが必要となる。

そして、上記したようにして、それぞれの制御装置で検
知された情報を総合して、ケーブル線路における電流の
異常状態を検知するための装置を、制御装置とは別体に
設けることが必要となるので、装置が複雑になるという
問題がある。

（考案の目的） 本考案は、上記したような従来より用いられている零相
電流測定装置の欠点を解消するもので、ケーブル線路に
おける零相電流の状態を正確に検知できるとともに、そ
の検出地がケーブルを流れる電流の影響を受けずに、遠
隔地に設けた検知手段に伝達出来るようにする装置を提
供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段および作用） 本考案の零相電流測定装置は、三相交流の高圧送電線の
各ケーブルに対してそれぞれ単相用変流器を設け、該単
相用変流器を相互に接続してその端部を鉄芯に対する巻
線部を構成し、該鉄芯のギャップ部分に光磁界センサを
配置し、該光磁界センサによって得られた光信号を処理
することによって、ケーブル線路での電流の変化を検知
するように構成してなる装置である。

そして、本考案の零相電流測定装置を用いる場合には、
ケーブルに対するコイルの巻線数を任意に設定すること
によって、そのケーブルでの電流の変化の状態の検知精
度を向上させることが出来るものとなる。

また、本考案の零相電流測定装置においては、光磁界セ
ンサと、磁界変化の検知手段を１組設けるのみで良く、
その検知機構の構成を簡素化出来るとともに、光ファイ
バーを用いて信号を伝達することが可能になるととも
に、長いケーブル線路に対して所定の区間毎に光磁界セ
ンサを配置して、そのケーブル線路の所定の位置に設け
たコントロールセンター等で、集中的にケーブルの状態
を監視することが出来るものとなる。

（実施例） 図示された例に従って、本考案の零相電流測定装置の構
成を説明する。

第１図に示される本考案の実施例において、ケーブル線
路１には、通常の三相交流の場合と同様にして、３本の
ケーブル２が、各位相のケーブル2R、2S、2Tとして配置
されている。

そして、それらの各ケーブルに対して、それぞれ巻線20
S、20R、20Tを設けておき、これ等の各巻線を直列に接
続して変流器20を構成し、該変流器20からの引出し線21
を鉄芯23に設ける巻き線部22に接続する。

また、前記鉄芯23には、その切り欠き部に対して、光磁
界センサ30を設けておき、該光磁界センサ30によって検
知された磁界の変化を、O/E（光−電気）変換回路27を
介して表示部28に表示することが出来るようにする。

前記光磁界センサ30は、第２図にしたがって後述するよ
うに、ファラデー素子により構成されているもので、該
ファラデー素子に対して光の伝達を行うために、第１図
に示される例においては、２本の光ファイバー31、31a
を設けており、それ等の光ファイバーのうち、光磁界セ
ンサ30に対する光の入力のための光ファイバー31に対し
て、LED等の光源25を接続する。

また、光磁界センサからの光の出力部分には、光ファイ
バー31aを介して受光部26を配置し、該受光部26で受け
た光信号を、O/E変換回路27で電気信号として変換し、
図示を省略した復調器等を介して表示部28に表示出来る
ように構成している。

上記した構成の本考案の零相電流測定装置において、ケ
ーブルに対して設ける巻き線20R〜20Tは、同一のコイル
ターン数に形成されており、それ等の巻線を直列に接続
することによって、該ケーブル線路１に正常に電気が流
れている場合には、変流器20には零相電流は発生しない
ものとなる。

したがって、ケーブル線路１に正常な状態で電流が流れ
ている場合には、該変流器20に接続される巻き線部22に
電流は流れないので、鉄芯23に磁界は発生せず、光磁界
センサ30によって磁界の検知は行なわれないことにな
る。

これに対して、ケーブル線路１の各相のケーブルのう
ち、いずれかの位相のケーブルに漏電等が発生した場合
には、その特定のケーブルに多くの電流が流れるものと
なるので、 零相電流Ｉ＝1/3（I1＋I2＋I3）＝０とはならず、変流
器20では零相電流の変化に対応して、ある位相の電流が
発生することになる。

したがって、このような零相電流が変流器20に発生した
場合には、巻線部22に所定の値の電流が流れるので、そ
の電流によって鉄芯23に磁界が生じ、その磁界が発生し
たことを光磁界センサ30によって検知し、その検知情報
を光情報として光ファイバーを介して復調器に伝達し、
そのケーブル線路における異常状態を表示部に表示する
等の手段を用いることが出来るようになっている。

なお、上記した本考案のケーブルに設ける巻線において
は、そのコイルの巻線の数を任意に設定することが可能
であり、ケーブルに流れる微小な電流の移送の変化を正
確に検知しようとする場合には、コイルの巻線の数を多
くして、感度を上昇させること等の処置を容易に取り得
るものである。これに加えて、鉄芯に対して設ける巻線
部でのコイルの巻き線数等も、任意に設定出来るもので
あるから、光磁界センサの性能に応じて、鉄芯での磁界
の強さを設定することが可能である。

本考案の光磁界センサ30としては、第２図に示されるよ
うなファラデー素子35による検知手段を用いることが可
能である。この第２図に示される光磁界センサ30として
は、YIG（イットリウム・アイアン・ガリウム）系、鉛
ガラス系等の従来公知のファラデー素子を用いることが
出来る。

そして、特に、YIG系のファラデー素子を用いる場合に
は、該素子が1.3μｍ以上の波長の光を用いると、弱い
磁界を検知することが可能であり、良好な状態で光の偏
光面の回転を行い得るとともに、その状態を光ファイバ
ーを介して伝達することが出来るものとなる。

また、前述したような長い波長の光を用いる場合には、
光ファイバーによる光の伝達に際してのロスが減少する
ことになるので、光ファイバー31を10km程度の長距離に
わたって配線した場合でも、その光信号を良好な状態で
伝達することが可能になる。

本考案の第２図に示される光磁界センサ30においては、
ファラデー素子35に対して、その光の入力側に偏光子36
を配置し、その反対側に検光子37および直角プリズム38
を配置している。

また、前記偏光子36と直角プリズム38に対しては、それ
ぞれレンズ32、32aを介して、光ファイバー31、31aを接
続し、LED等により構成される発光部25と、受光部26と
にそれぞれ接続する。

そして、前記ファラデー素子35により構成される光磁界
センサが、鉄芯に発生する磁界の変化に対応して、ファ
ラデー効果により光の偏光面の回転を行い、その光の偏
光面の回転によって光ファイバーを介して伝達される光
の強さの情報を、復調器に対して正確に伝達することが
出来るものとなる。

本考案の第１図に示される零相電流測定装置において
は、各位相のケーブルに対して、それぞれ巻線を設け、
それ等の巻線を直列に接続して、３本のケーブルに流れ
る電流の位相がズレた場合に、その状態を正確に検知す
ることが出来る。そして、その検知手段による磁界の変
化の状態を光信号として得て、復調器により処理するこ
とによって、ケーブル線路での電流の位相、電圧の変化
等を正確に検出することが出来るものとなる。

また、本考案の零相電流測定装置を長いケーブル線路に
対して設ける場合には、該ケーブル線路のクロスボンド
接続区間等に対して、それぞれ光磁界センサによる検知
装置を配置し、それ等の光磁界センサからの光信号をケ
ーブル線路のコントロールセンター等に集中させるよう
にして、各ケーブル線路の区間毎にケーブルの状態を検
知することが出来るように構成することが出来る。

そして、上記したように、ケーブル線路を複数の区間に
分けた状態で、それぞれの区間毎にケーブルの状態を監
視出来るようにする場合には、ケーブル線路に異常が発
生した場合の場所の特定が容易に行われ得るものとな
り、事故に対処する動作を容易に行うことが出来るもの
となる。

さらに、本考案の装置においては、制御装置からの信号
の伝達に光ファイバーを用いているので、その光ファイ
バーを送電線に沿って配設した場合でも、ケーブルから
の誘電等の影響を受けることが防止され、光磁界センサ
による検知情報を正確にコントロールセンターに伝達す
ることが出来るものとなる。

（考案の効果） 本考案の零相電流測定装置は、上記したような構成を有
するものであるから、３本のケーブルに対して１組の巻
線を直列に設けることによって、その単相用変流器の構
成を簡素化出来るものであり、その単相用変流器からの
零相電流の変化を増幅した状態で、光磁界センサにより
検知することが出来る。

また、本考案の零相電流測定装置は、単相用変流器と光
磁界センサとの組合せの構造を従来より用いられている
装置に比較して大幅に簡素化出来るものであり、光信号
として遠隔地に設けたコントロールセンター等で信号の
処理を行うことが出来るので、長いケーブル線路に対し
てもその保守管理を容易に行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の零相電流測定装置の構成を示す説明
図、第２図は本考案の装置に用いられる光磁界センサの
構成を示す説明図、第３図および第４図はそれぞれ従来
の単相用変流器の構成を示す説明図であり、第５図は従
来の零相電流測定装置の構成を示す説明図である。 図中の符号 １……ケーブル線路、２……ケーブル、３……三芯ケー
ブル、10……単相用変流器、11……変流器、15……検知
手段、19……制御装置、20……変流器、21……電線、22
……巻線部、23……鉄芯、25……光源、26……受光部、
27……O/E変換回路、28……表示部、30……光磁界セン
サ、31……光ファイバー、35……ファラデー素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 森田 幸男 兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭63−311177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−50761（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】三相交流の高圧送電線の各ケーブルに対し
   てそれぞれ巻線を設け、該巻線を直列に接続するととも
   に、その引出し線の端部を鉄芯に対する巻線部に接続
   し、 前記鉄芯を略Ｃ字状に構成して、該鉄芯のギャップ部分
   に光磁界センサを配置し、該光磁界センサによって得ら
   れた光信号を処理することによって、ケーブル線路での
   電流の変化を検知するように構成したことを特徴とする
   零相電流測定装置。