JPH08271574A - 放電測定装置 - Google Patents

放電測定装置

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JPH08271574A
JPH08271574A JP8043316A JP4331696A JPH08271574A JP H08271574 A JPH08271574 A JP H08271574A JP 8043316 A JP8043316 A JP 8043316A JP 4331696 A JP4331696 A JP 4331696A JP H08271574 A JPH08271574 A JP H08271574A
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    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02B13/065—Means for detecting or reacting to mechanical or electrical defects

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単にコンパクトに形成することができ、低
経費で作製することができ、ＵＨＦ領域で測定精度が高
いため優れている、高電圧設備内の放電を検出する放電
測定装置を提供する。 【解決手段】 リング隙間９が金属カプセル１のフラン
ジ突起部４に設けた金属カプセル１の開口５に電気絶縁
して挿入された板状の電極１０により形成されている金
属カプセル１の内面に配設された少なくとも一つのリン
グ隙間アンテナ６と、測定装置に通じる同軸測定ケーブ
ル７と、リング隙間アンテナ６および同軸測定ケーブル
７を接続し、電極を担持し、測定ケーブル７のシールド
導体１４に付けた内部導体および測定ケーブル７のシー
ルド１５に付けた外部導体を伴う先細にされた移行導管
８とを備えた、ガス絶縁され金属カプセルで封止された
放電測定装置にあって、フランジ突起部４が開口５とフ
ランジ突起部４で担持されたフランジ１６との間でラッ
パ状に先細りになり、その内面で移行導管８の外部導体
の第一部分を形成している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、リング隙間が板
状の電極で決まり、この電極が金属カプセルのフランジ
突起部にある金属カプセルの開口に電気絶縁して挿入さ
れている、金属カプセルの内面に設けた少なくとも一つ
のリング隙間アンテナと、測定装置に通じる同軸測定ケ
ーブルと、リング隙間アンテナおよび同軸測定ケーブル
を接続し、電極を担持し、測定ケーブルのシールド導体
に付けた内部導体および測定ケーブルのシールドに付け
た外部導体を伴う先細にされた移行導管とを備えた、ガ
ス絶縁され金属カプセルで封止された高電圧設備内の放
電を検出する放電測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような装置は、ガス絶縁された設備
内を伝播する放電インパルスにより放出される電磁波の
検出に使用される。これにより、設備の誘電的な問題が
既に古くから認識されていて、特定されている。放電パ
ルスにより発生する電磁波はＨＦ領域からＶＨＦ領域を
越えてＵＨＦ領域に達し、約 2000 MHz までの周波数で
ある。
【０００３】ＨＦとＶＨＦ領域の放電測定は以前から行
われている。しかし、そのような測定は設備の外で発生
した空気中のコロナ放電により非常に強く影響を受け
る。このコロナ放電は強度の強い300 MHz までの電磁波
を放出する。このような影響を排除するため、測定をＵ
ＨＦ領域で行うと有利である。ガス絶縁された設備の絶
縁寸法は予め指定されているので、放電測定に必要なセ
ンサが設備の高圧導入電流線路と金属カプセルの間のガ
ス室内に配置されていない。そのため、一般に板状に形
成された電極を測定センサとして挿入されている。これ
等の電極は金属カプセルの開口内に配設されている。そ
のような電極は放電から生じる電磁波を検出し、移行導
管と同軸測定ケーブルを介して測定装置に通じているリ
ング隙間アンテナの一部である。
【０００４】この発明は、欧州特許第 0 134 187 B1 号
明細書に開示されているような、放電測定装置の従来技
術に関連している。この従来技術に説明されている放電
測定装置には、ガス絶縁され、金属カプセルに封じられ
た高電圧設備の開口に電気絶縁して挿入された板状の電
極と、同軸に導入された接続部品を伴う接続部があり、
これ等の接続部品の外側のものが中空円錐状に、また内
側のものが円錐状に形成されている。中空円錐状の接続
部品は金属カプセルの開口の縁部分からシールドに、ま
た円錐状の接続部品は電極から測定ケーブルのシールド
された導体へ通じている。これ等の接続部品の直径を適
当に構成すると、放電時にリング隙間アンテナとして働
く電極により検出される電磁波が移行導管を介して実際
上反射なしに同軸測定ケーブルに供給され、これにより
高い測定精度となる。
【０００５】このような装置は経費がかかり、比較的広
い占有場所を必要とする。何故なら、中空円錐状の接続
部品を金属カプセルの開口に合わせ、金属カプセルに電
流接続させる必要があるからである。その場合、開口の
ところに電気的で機械的な接続部品が必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、簡
単にコンパクトに形成することができ、低経費で作製す
ることができ、ＵＨＦ領域で測定精度が高いため優れて
いる、冒頭の述べた種類の放電測定装置を提供すること
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、リング隙間９が板状の電極１０で決まり、この
電極が金属カプセル１のフランジ突起部４にある金属カ
プセル１の開口５に電気絶縁して挿入されている、金属
カプセル１の内面に設けた少なくとも一つのリング隙間
アンテナ６と、測定装置に通じる同軸測定ケーブル７
と、リング隙間アンテナ６および同軸測定ケーブル７を
接続し、電極を担持し、測定ケーブル７のシールド導体
１４に付けた内部導体および測定ケーブル７のシールド
１５に付けた外部導体を伴う先細にされた移行導管８と
を備えた、ガス絶縁され金属カプセルで封止された高電
圧設備内の放電を検出する放電測定装置にあって、フラ
ンジ突起部４が開口５とフランジ突起部４で担持された
フランジ１６との間でラッパ状に先細りになり、その内
面で移行導管８の外部導体の第一部分を形成しているこ
とによって解決されている。
【０００８】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明の放電測定装置には、ガ
ス絶縁され金属カプセルに封じられた高電圧設備の金属
カプセルのフランジ突起部に簡単に組み込みでき、リン
グ隙間アンテナを有する平坦な輪郭のセンサがある。こ
のセンサはＨＦ領域、ＶＨＦ領域およびＵＨＦ領域内で
高い感度を有する。このセンサは簡単に組み込みでき、
場合によって既に存在する金属カプセルの部品をリング
隙間を形成するためおよび放電時に検出される電磁波を
測定ケーブルに反射なしに伝送するために利用する。セ
ンサは一般に金属カプセルのフランジカバーで担持され
ているので、開口のところで余計な機械的で電気的な接
続部材を省くことができる。同時に、このセンサをガス
絶縁され金属カプセル封止された設備に組み込むことが
でき、この設備の金属カプセルが適当に形成されたフラ
ンジ突起部を有する。
【００１０】更に、有利なことは、この発明の放電測定
装置でアンテナのリング隙間を決める板状の電極がフラ
ンジ突起部の輪郭部分でシールドされることにある。そ
れ故、付加的なシールド手段を節約できる。リング隙間
アンテナは幾何学寸法が小さいので、ガス絶縁され金属
カプセルで封止された高電圧設備に組み込まれたこの発
明の放電測定装置が多数のセンサを保有し、放電に対し
て設備の特に入念で正確な監視が行える。
【００１１】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づきより詳しく
説明する。図１と図２には、主として数バールの圧力の
例えば SF6のような絶縁ガスを充填し金属で封止された
高電圧設備のカプセル１の円管状に形成された部分が示
してある。円管の軸線上には、高圧を流す電流導体２が
電気絶縁された状態で配置されている。参照符号３は金
属カプセル１内の放電を測定する装置を示す。放電測定
装置３は金属カプセル１のフランジ突起部４のために設
けた金属カプセル１の開口５に装着されていて、リング
隙間アンテナ６を有し図示していない測定装置に通じる
同軸測定ケーブル７と、先細になった移行導管８とを有
する。この移行導管８は内部をリング隙間アンテナ６と
外部を開口５の縁部分により仕切られたアンテナ６のリ
ング隙間９を測定ケーブル７に接続する。
【００１２】図２から分かることは、リング隙間９が良
導電性材料の円板１０で定まり、この円板が膨れていて
回転対称の良導電性材料から成る支持本体１１の広がっ
た端部に装着されている。この支持本体１１はフランジ
突起部４にガス気密状態で装着された金属カプセル１の
金属性のカバー１２に電気絶縁されて保持されている。
このため、フランジカバー１２には支持本体９を支える
絶縁体１３を納めるために使用する窪みがある。
【００１３】移行導管８には内部導体と外部導体が同軸
に配置されている。内部導体は支持本体１１の外面によ
り形成され、円板１０を測定ケーブル７のシールド導体
１４に接続する。外部導体は開口５の縁部分を測定ケー
ブル７のシールド１５に接続する。移行導管８の外部導
体は、第一部分で主にラッパ状のフランジ突起部４の内
面により形成され、開口５の縁部分と、フランジカバー
１２を保持するために使用される縁部分に担持されたフ
ランジ１６との間でラッパ状に先細りになっている。
【００１４】外部導体の第一部分と支持本体１１の外面
で形成される内部導体の第一部分がほぼ円弧状に曲げて
ある。前記両方の第一部分で形成される第一部分での移
行導管８の電波インピーダンスが主に 50 Ωの同軸ケー
ブル７の電波インピーダンスに同調するように曲率半径
Ｒa とＲi を設計する。絶縁体１３は中空円筒の形状で
あり、その外面は外部導体の第二部分を形成するフラン
ジカバー１２の窪みの境界１７に、また内面は支持本体
１１で形成される内部導体の第二部分の外面に接する。
外部導体の第二部分、内部導体の第二部分および絶縁体
１３で決まる第二部分の移行導管８の電波インピーダン
スが同軸ケーブル７の電波インピーダンスに同調するよ
うに、外部導体の第二部分の半径Ｒ2 と内部導体の第二
部分の半径Ｒ1 を設計する。
【００１５】移行導管８の第一部分と第二部分の間に
は、更に第三導体部分がある。この第三導体部分は円筒
状に形成された直径 2Ｒ3 の支持本体１１の外面と、円
筒状に形成された直径 2Ｒ2 のフランジ突起部４の内面
で限定され、測定ケーブル７に同調させた電波インピー
ダンスを有する。第三部分あるいは第一部分から絶縁体
１３で決まる移行導管８の第二部分への移行で、内部導
体を形成する支持本体１１の直径 2Ｒ3 はステップ状に
直径 2Ｒ1 に先細りになる。
【００１６】この放電測定装置の動作は以下のようであ
る。放電が生じると、金属カプセル内に電磁波が生じ
る。この電磁波は 1000 kVまでになる高圧の値に応じて
ＵＨＦ領域で多少強く形成される周波数帯域を有する。
例えば 0.5 GHzあるいは 1.5 GHzになるこの周波数帯域
は、放電測定装置３により高精度と高感度で検出され
る。この場合、300 MHz の乱れた周波数帯域を濾波でい
るのが特に有利である。このような周波数帯域は屋外装
置の避けがたいコロナ放電により金属カプセル１に導入
される。周波数帯域に属する電磁波はリング隙間アンテ
ナ６のリング隙間９に入力し、移行導管８を経由して測
定ケーブル７に案内される。
【００１７】リング隙間９は円板の直径が 50 〜 100 m
m の間にあり、円板の厚さが数ミリ、例えば 2ミリメー
タの場合、ミリメートルからセンチメートルの間にある
幅、例えば 10 mmを有する。円板１０を電流導体２に特
に密に近づけると電磁波を特に強くリング隙間９に取り
込むことができる。しかし、絶縁のため、円板１０を開
口５に幾分入れると一般的に有利である。
【００１８】取り込んだ電磁波は、フランジ突起部およ
び支持本体１１の円弧状に曲げて同軸に配置された面に
沿って実用上損失なしにリング隙間６から絶縁体１３を
経由して測定ケーブル７に案内される。空気から絶縁体
１３に移行する個所では、支持本体の半径Ｒ1 がステッ
プ状に狭まり、同時に絶縁体１３もステップ状に膨らむ
ので、取り込んだ電磁波の反射が大幅に防止される。
【００１９】図３には、電流導体２に印加する可変周波
数の信号Ｕp の振幅と、この信号に対する応答としてこ
の発明の放電測定装置のセンサの出力端に出力する信号
Ｕaの振幅が周波数の関数にして示してある。信号Ｕa
の周波数応答はこの発明の放電測定装置の伝達関数を与
える。この伝達関数は正確な放電測定に対して重要な30
0 MHzと 1.8 GHzの間の周波数のＵＨＦ領域内で高く平
坦になる部分を有する。それ故、放電測定はこの発明の
放電測定装置を用いＵＨＦ領域内で高測定精度と高感度
で行える。
【００２０】図４のセンサを使用したこの発明の放電測
定装置の実施例では、図２の実施例の場合と同じ参照符
号を同じ作用の部材に付ける。先に説明したセンサとは
異なり、絶縁体１３は少なくとも部分的に測定ケーブル
７の方向に傾いた円錐外面１８と同じ方向であるがより
強く傾いた円錐内面１９を有する中空円錐台の形状をし
ている。円錐状の外面１８は外部導体の第二部分を形成
する境界１７に接触し、円錐状の内面１９は内部導体の
第二部分を形成する支持本体１１の外面に接触する。絶
縁体の円錐状の面１８と１９に接触する外部導体と内部
導体の面の傾きは、外部導体の第二部分、内部導体の第
二部分および絶縁体１３で決まる第二部分の移行導管８
の電波インピーダンスが同軸ケーブルの電波インピーダ
ンスに同調するように設計される。絶縁体１３を円錐状
に形成し、これにより移行導管８も円錐状に形成する
と、取り込んだ電磁波を絶縁体１３から測定ケーブル７
に移す時に反射損失を特に低く維持できる。
【００２１】絶縁体１３が支持本体１１とフランジカバ
ー１２の境界の間にスポーク状に配置されている保持バ
ンドあるいは保持台を有するセンサは特に損失が少な
い。更に、支持本体１１をフランジ突起部４の外面と内
面んお間に保持された絶縁体１３に固定することもでき
る。フランジ突起部４の内面により形成され、開口５の
縁部分に接続する外部導体の第一部分と、支持本体１１
の外面により形成され、円板１０に接続する内部導体の
第一部分とが円錐状に傾いている。外部導体の第一部分
の傾きと内部導体の第一部分の傾きが両方の部分で形成
される第一部分の移行導管の電波インピーダンスを同軸
ケーブルの電波インピーダンスに同調させるように設計
されていることが、良好な伝達能力にとって特に重要で
ある。
【００２２】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の放電
測定装置は簡単にコンパクトに形成することができ、低
経費で作製することができ、ＵＨＦ領域で測定精度が高
いため優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による放電測定装置を備えたガス絶
縁された金属カプセルで封止された高電圧設備の金属カ
プセルのほぼ円筒対称に形成された部分の縦断面図、
【図２】 図１の放電測定装置にあるセンサの第一実施
例の断面図、
【図３】 高電圧設備の電流導体に印加する試験電圧Ｕ
P の振幅と、試験電圧に対する応答として図２のセンサ
の出力端に出力する電圧Ｕa の振幅とを周波数の関数と
して示すグラフ、
【図４】 図１の放電測定装置に含まれるセンサの第二
実施例の断面図。
【符号の説明】
１ 金属カプセル ２ 電流導体 ３ 放電測定装置 ４ フランジ突起部 ５ 開口 ６ リング隙間アンテナ ７ 測定ケーブル ８ 移行導管 ９ リング隙間 １０ 円板 １１ 支持本体 １２ フランジカバー １３ 絶縁体 １４ シールド導体 １５ シールド １６ フランジ １７ 境界 １８ 外面 １９ 内面

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リング隙間（９）が板状の電極（１０）
    で決まり、この電極が金属カプセル（１）のフランジ突
    起部（４）にある金属カプセル（１）の開口（５）に電
    気絶縁して挿入されている、金属カプセル（１）の内面
    に設けた少なくとも一つのリング隙間アンテナ（６）
    と、測定装置に通じる同軸測定ケーブル（７）と、リン
    グ隙間アンテナ（６）および同軸測定ケーブル（７）を
    接続し、電極を担持し、測定ケーブル（７）のシールド
    導体（１４）に付けた内部導体および測定ケーブル
    （７）のシールド（１５）に付けた外部導体を伴う先細
    にされた移行導管（８）とを備えた、ガス絶縁され金属
    カプセルで封止された高電圧設備内の放電を検出する放
    電測定装置において、フランジ突起部（４）が開口
    （５）とフランジ突起部（４）で担持されたフランジ
    （１６）との間でラッパ状に先細りになり、その内面で
    移行導管（８）の外部導体の第一部分を形成しているこ
    とを特徴とする放電測定装置。
  2. 【請求項２】 外部導体の第一部分と支持本体（１１）
    の外面で形成される内部導体の第一部分は移行導管
    （８）の方向にほぼ円弧状に曲がっていることを特徴と
    する請求項１に記載の放電測定装置。
  3. 【請求項３】 外部導体の第一部分の曲率半径（Ｒi ）
    と内部導体の第一部分の曲率半径（Ｒa ) は、移行導管
    の電波インピーダンスが両方の第一部分で形成される第
    一部分で同軸測定ケーブル（７）の電波インピーダンス
    に同調するように設計されていることを特徴とする請求
    項２に記載の放電測定装置。
  4. 【請求項４】 外部導体の第一部分と支持本体の外面で
    形成される内部導体の第一部分は移行導管（８）の方向
    に円錐状に傾いていることを特徴とする請求項１に記載
    の放電測定装置。
  5. 【請求項５】 外部導体の第一部分の傾きと内部導体の
    第一部分の傾きは、移行導管（８）の電波インピーダン
    スが両方の第一部分で形成される第一部分で同軸ケーブ
    ル（７）の電波インピーダンスに同調するように設計さ
    れていることを特徴とする請求項４に記載の放電測定装
    置。
  6. 【請求項６】 支持本体（１１）はフランジ突起部
    （４）に装着できる金属カプセル（１）のカバー（１
    ２）に電気絶縁して保持されていることを特徴とする請
    求項２〜５の何れか１項に記載の放電測定装置。
  7. 【請求項７】 支持本体（１１）は支持本体の外面とフ
    ランジ突起部（４）の内面との間に保持された絶縁体に
    保持されていることを特徴とする請求項２〜５の何れか
    １項に記載の放電測定装置。
  8. 【請求項８】 フランジカバー（１２）には外部導体の
    第二部分を形成する境界（１７）を有する窪みがあり、
    この窪みは支持本体（１１）を支える絶縁体（１３）を
    収納するために使用されることを特徴とする請求項６に
    記載の放電測定装置。
  9. 【請求項９】 絶縁体（１３）は少なくとも部分的に中
    空円筒形状を有し、その外面が外部導体の第二部分を形
    成する境界（１７）に接し、その内面が支持本体（１
    １）で形成された内部導体の第二部分の外面に接するこ
    とを特徴とする請求項８に記載の放電測定装置。
  10. 【請求項１０】 外部導体の第二部分の半径（Ｒ2 ）と
    内部導体の第二部分の半径（Ｒ1 ）は移行導管（８）の
    電波インピーダンスが外部導体の第二部分、内部導体の
    第二部分および絶縁体（１３）で決まる第二部分で同軸
    ケーブル（７）の電波インピーダンスに同調するように
    設計されていることを特徴とする請求項９に記載の放電
    測定装置。
  11. 【請求項１１】 絶縁体（１３）には測定ケーブル
    （７）の方向に傾いた円錐状外面（１８）と同じ方向で
    あるがより強く傾いた円錐状の内面（１９）を有する中
    空円錐台の形状を少なくとも部分的に有し、その場合、
    円錐状の外面（１８）が外部導体の第二部分を形成する
    境界（１７）に接し、円錐状の内面が内部導体の第二部
    分を形成する支持本体（１１）の外面に接することを特
    徴とする請求項８に記載の放電測定装置。
  12. 【請求項１２】 外部導体の第二部分の傾きと内部導体
    の第二部分の傾きは、移行導管（８）の電波インピーダ
    ンスは外部導体の第二部分、内部導体の第二部分および
    絶縁体（１３）で決まる第二部分で同軸ケーブル（７）
    の電波インピーダンスに同調するように設計されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の放電測定装置。
  13. 【請求項１３】 内部導体を形成する支持本体（１１）
    の直径は移行導管の第二部分に移行するところでステッ
    プ状に先細りになっていることを特徴とする請求項９〜
    １２の何れか１項に記載の放電測定装置。
  14. 【請求項１４】 絶縁体は支持本体とフランジカバーの
    境界の間にスポーク状に配置されたホルダーバンドある
    いはホルダー支持体を有することを特徴とする請求項６
    〜８の何れか１項に記載の放電測定装置。
JP04331696A 1995-03-01 1996-02-29 放電測定装置 Expired - Fee Related JP3914278B2 (ja)

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