JPH0843450A

JPH0843450A - 光変流器

Info

Publication number: JPH0843450A
Application number: JP6178192A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Miura; 宏三浦; Toru Tamagawa; 徹玉川; Sakae Ikuta; 栄生田; Kiyohisa Terai; 清寿寺井; Masao Takahashi; 正雄高橋; Keiko Niwa; 景子丹羽; Yuji Mizutani; 雄二水谷
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】電流の増加に伴うビーム揺らぎに起因する精度
の低下を防止し、振動や温度変化が大きい環境でも高精
度で電流を測定できる光変流器を得る。【構成】通電導体２外周部に配置された円形リング状の
ボビン３７に１本のセンシングファイバー１１を複数回
巻回し、このセンシングファイバー１１の一端側から光
源１４からの光をファイバー１２を介して結合光学箱１
９に入力して得られる直線偏光を入射してセンシングフ
ァイバー１１の他端側に設けられた反射材２４により反
射された出射光をファイバー１３を介して検出器１５に
より検出し、通電導体２に流れる電流をファラデー効果
を利用して測定する光変流器において、ボビンの外周面
に連続したファイバー挿入溝３６を設け、このファイバ
ー挿入溝３６に沿ってセンシングファイバー１１を挿入
固定すると共に、ボビン３７を接地側に配置した光変流
器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁ガスが充填された
密閉タンク内に配設されている通電導体に流れる電流を
高い精度で測定なファラデー効果を利用した光変流器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電力系統の通電導体に流れる電流
を測定する電流測定装置の一例として光変流器がある。
これは、通電導体に極く近接して鉛ガラスや石英のブロ
ックをセンサーとして置き、直線偏光の光を通過させ、
導体に流れる被測定電流によって生ずるファラデー効果
の旋光角を測定することを原理としたものである。

【０００３】図１６は、従来の光変流器の１例を示す断
面図であり、ＧＩＳ（ガス絶縁開閉器）タンク１の内側
に、通電導体（以下導体と称する）２を囲むように石英
あるいは鉛ガラス等のブロックでできたセンサー３が配
置されている。センサー３は固定具４に固定され、固定
具４は絶縁物でできた絶縁筒５により接地電位から絶縁
して取り付けられている。

【０００４】このように構成されているのは、導体２に
高電圧が印加されるため、絶縁物でできた絶縁筒５によ
り接地電位から絶縁して取り付けられている。タンク１
外部に配置された光源（図示せず）からの光を送光ファ
イバー６によりタンク１内部に導き、この光をタンク１
内部に配置されているレンズ、偏光子等からなる結合光
学系７によりでほぼ平行光束の直線偏光ビーム８に変換
され、この直線偏光ビーム８はタンク１内部の空間を伝
播してセンサー３に入射し、センサー３の内部で反射を
繰り返した後センサー３を出射する。この間センサー３
内を通過する光は、導体２を流れる電流によって誘起さ
れるファラデー効果により偏光面がある角度だけ回転す
る。この出射光は直線偏光ビーム９となってタンク１内
部の空間を伝播して再び結合光学系７に向かい、検光
子、レンズを透過後受光ファイバー１０を介してタンク
１の外部に配設されている図示しない光源検出器部に入
射する。なお、ここで述べている結合光学系７の構成や
働きについてはすでに公知の事項であるので説明は省略
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図１６のような構成の
光変流器では、ＧＩＳタンク１内の高圧力の絶縁ガス中
を電流測定用の直線偏光ビーム８がガス中を伝播する。
このため、導体２の電流が増加するに従って導体２が発
熱し、絶縁ガスが加熱されガス密度が局所的に変化し対
流が発生する。この結果、測定用の直線偏光ビーム８の
伝播経路の屈折率が不規則に時間変化をし、ビームの揺
らぎが生ずる。このビームの揺らぎは光学系の光軸変化
やセンサー３の感度の不規則な変化と同等なもので電流
測定器としての精度を著しく低下させる。

【０００６】さらに、従来の光変流器を三相一括形のＧ
ＩＳに適用する時、一相の導体に設置した光変流器が被
測定相の通電磁界を測定するだけでなく、他相の磁界の
影響を受けて測定精度が低下する問題があった。

【０００７】また、このような光変流器は現場で発生す
る振動や温度変化（−２０〜９０℃）に対して誤差が増
大するといった欠点があった。ファラデー効果材として
一般に用いられるガラスのようなアモルファス固体は光
学的に等方であるが、外部から応力が加えられるとガラ
スも光学的に異方性となり複屈折を示す。これが測定誤
差の一因となる。また、ガラスに温度変化が生ずると応
力が発生するが、ガラスが熱膨張率の異なる物質に強固
に固定されている場合、もしくはガラスに熱膨張率の異
なる物質が強固に固定されている場合には、温度変化に
より発生するガラス内部の応力は、ガラス単体の場合に
比べてかなり大きくなり、測定誤差となる。

【０００８】本発明の目的とするところは、電流の増加
に伴うビーム揺らぎに起因する精度の低下を防止し、振
動や温度変化が大きい環境でも高精度で電流を測定でき
る光変流器を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、複数の筒状タンクを相
互に、各々のタンク端部に設けたフランジを介して接合
して形成した接地形の密閉タンク内に絶縁ガスを充填
し、前記密閉タンク内に軸方向に通電導体を配設してな
るガス絶縁機器の前記通電導体に流れる電流を測定する
光変流器において、前記筒状タンクの端部のフランジ相
互間に環状絶縁部材を配設し、この環状絶縁部材の外周
面に連続したファイバー挿入溝を設け、このファイバー
挿入溝に１本のセンシングファイバーを複数回巻回し、
このセンシングファイバーの一端側から直線偏光を入射
してセンシングファイバーの他端側に設けられた反射材
により反射された出射光を検出器により検出し、前記セ
ンシングファイバー内を通光する光のファラデー効果に
伴う偏光状態に基づき前記通電電流を計測することを特
徴とする光変流器である。

【００１０】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、前記ファイバー挿入溝は断面Ｖ字形状と
し、かつ溝をなす角度を５０〜１１０°にしたことを特
徴とする請求項１記載の光変流器である。

【００１１】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、前記ファイバー挿入溝は前記環状絶縁部材
の軸心に対して平行な外径側の外周面に、らせん状に形
成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
光変流器である。

【００１２】前記目的を達成するため、請求項４に対応
する発明は、前記ファイバー挿入溝は前記環状絶縁部材
の軸心に対して平行な内径側の外周面に、らせん状に形
成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
光変流器である。

【００１３】前記目的を達成するため、請求項５に対応
する発明は、前記ファイバー挿入溝は前記環状絶縁部材
の軸心方向の両端面に、渦巻状に形成したことを特徴と
する請求項１記載の光変流器である。

【００１４】前記目的を達成するため、請求項６に対応
する発明は、前記環状絶縁部材は、少なくとも２個の円
形リングと２個の絶縁性支持体からなり、前記各円形リ
ングは直径が異なり、かつ各円形リングの軸心に対して
平行な外径側の外周面に軸方向に沿って、ファイバー挿
入溝を形成した非磁性材料からなり、絶縁支持体は前記
円形リングを同心状に配置した状態で前記各円形リング
の軸方向の両端面を支持固定したことを特徴とする請求
項１記載の光変流器である。

【００１５】前記目的を達成するため、請求項７に対応
する発明は、複数の筒状タンクを相互に、各々のタンク
端部に設けたフランジを介して接合して形成した接地形
の密閉タンク内に絶縁ガスを充填し、前記密閉タンク内
に軸方向に通電導体を配設してなるガス絶縁機器の前記
通電導体に流れる電流を測定する光変流器において、前
記筒状タンクの端部のフランジ相互間に環状絶縁部材を
配設し、この環状絶縁部材の周面に、弾性体シートに形
成されたセンシングファイバー挿入溝にセンシングファ
イバーを挿入固定したセンシングファイバー体の一端を
巻回してリング状とし、該センシングファイバー体の他
端を少なくとも偏光子と検出器を収納した結合光学箱に
接続し、この結合光学箱に入射して得られる直線偏光を
入射し、前記センシングファイバーの他端側に設けられ
た反射部材により反射された反射光を前記結合光学箱に
再び導き、この結合光学箱より得られる出射光を検出器
により検出し、前記センシングファイバー内を通光する
光のファラデー効果に伴う偏光状態に基づき前記通電電
流を計測することを特徴とする光変流器である。

【００１６】前記目的を達成するため、請求項８に対応
する発明は、前記センシングファイバーと前記結合光学
箱を、同一環状絶縁部材の外周面上に配置し固定したこ
とを特徴とする請求項７記載の光変流器である。

【００１７】前記目的を達成するため、請求項９に対応
する発明は、前記センシングファイバー体と前記結合光
学箱を、環状絶縁部材に近接配置したことを特徴とする
請求項７記載の光変流器である。

【００１８】前記目的を達成するため、請求項１０に対
応する発明は、前記センシングファイバー体を前記環状
絶縁部材に巻回してリング状にする時、リングへの導入
部とリングの曲率を特定したことを特徴とする請求項７
記載の光変流器である。

【００１９】前記目的を達成するため、請求項１１に対
応する発明は、前記ファイバー挿入溝にシリコン系接着
剤を塗布して前記センシングファイバーが前記ファイバ
ー挿入溝に直接接触しないようにしたことを特徴とする
請求項１、請求項７のいずれかに記載の光変流器であ
る。

【００２０】前記目的を達成するため、請求項１２に対
応する発明は、前記ファイバー挿入溝内部にシリコンゲ
ルと前記センシングファイバーを収納し、前記ファイバ
ー挿入溝の開口部を蓋で覆ったことを特徴とする請求項
１または請求項７記載の光変流器である。

【００２１】前記目的を達成するため、請求項１３に対
応する発明は、複数の筒状タンクを相互に、各々のタン
ク端部に設けたフランジを介して接合して形成した接地
形の密閉タンク内に絶縁ガスを充填し、前記密閉タンク
内に軸方向に通電導体を配設してなるガス絶縁機器の前
記通電導体に流れる電流を測定する光変流器において、
前記筒状タンクの端部のフランジ相互間に環状絶縁部材
を配設し、この環状絶縁部材の外周面に連続したファイ
バー挿入溝を設け、このファイバー挿入溝に１本のセン
シングファイバーを複数回巻回し、このセンシングファ
イバーの一端側から直線偏光を入射してセンシングファ
イバーの他端側に設けられた反射材により反射された出
射光を検出器により検出し、前記センシングファイバー
内を通光する光のファラデー効果に伴う偏光状態に基づ
き前記通電電流を計測するものであって、前記ファイバ
ー挿入溝内部にシリコンゴム系の接着剤と共にセンシン
グファイバーを挿入した状態で、酸素あるいは水蒸気を
容易に透過する材料からなる蓋で前記ファイバー挿入溝
の開口部を塞ぐようにしたことを特徴とする光変流器で
ある。

【００２２】前記目的を達成するため、請求項１４に対
応する発明は、前記ファイバー挿入溝にセンシングファ
イバーを挿入後、個々の開口部を覆ったり、あるいは前
記ファイバー挿入溝の全体を覆う蓋を、酸素透過性の低
い材料および紫外線透過性の低い材料で塞ぐようにした
ことを特徴とする請求項１３記載の光変流器である。

【００２３】前記目的を達成するため、請求項１５に対
応する発明は、複数の筒状タンクを相互に、各々のタン
ク端部に設けたフランジを介して接合して形成した接地
形の密閉タンク内に絶縁ガスを充填し、前記密閉タンク
内に軸方向に通電導体を配設してなるガス絶縁機器の前
記通電導体に流れる電流を測定する光変流器において、
前記筒状タンクの端部のフランジ相互間に環状絶縁部材
を配設し、この環状絶縁部材の外周面に連続したファイ
バー挿入溝を設け、このファイバー挿入溝に１本のセン
シングファイバーを複数回巻回して固定する際に、前記
センシングファイバーを捻った状態とし、かつこの状態
のセンシングファイバーの外周側に複数のシリコンゴム
管片を所定間隔で挿入した後、この両者を接着し、前記
ファイバー挿入溝に前記シリコンゴム管片を挿入固定し
たことを特徴とする光変流器である。

【００２４】前記目的を達成するため、請求項１６に対
応する発明は、前記センシングファイバーを前記環状絶
縁部材に巻く時、発生する複屈折を打ち消す抑え具を設
置したことを特徴とする請求項１記載の光変流器であ
る。

【００２５】

【作用】請求項１に対応する発明によれば、環状絶縁部
材のん外周面に連続したファイバー挿入溝を設け、この
ファイバー挿入溝に１本のセンシングファイバーを複数
回巻回するようにしたので、センシングファイバーが振
動等で変位したり、ファイバー溝や隣接するセンシング
ファイバーとこすれて、内部で応力を発生することを防
止できる。従って、誤差の要因となる複屈折の誘起を抑
えることができ、また環状絶縁部材を接地側に配置する
ことにより、直線偏光にした光の光ファイバー伝送が可
能となって、ビームゆらぎの影響を受ける光ビームの空
間伝送が不用になる。

【００２６】請求項２に対応する発明によれば、ファイ
バー挿入溝を断面Ｖ字形状とし、溝の成す角度を５０〜
１１０°に特定したことにより、センシングファイバー
をループ状に曲げる時発生する応力を、ファイバー挿入
溝とセンシングファイバーの接触で発生する応力が相殺
する方向に働き、複屈折を抑制することができる。

【００２７】請求項３に対応する発明によれば、ファイ
バー挿入溝は環状絶縁部材の軸心に対して平行な外径側
の外周面にらせん状に形成したことにより、応力に敏感
なセンシングファイバーに他の物が触ぬよう保護した形
で、ガス絶縁機器に容易に実装できる。

【００２８】請求項４に対応する発明によれば、ファイ
バー挿入溝は前記環状絶縁部材の軸心に対して平行な内
径側の外周面に、らせん状に形成したことにより、温度
上昇等でボビンとセンシングファイバー間に熱膨張差を
生じ、センシングファイバーに過大な引っ張り応力がか
かる問題を解決できる。

【００２９】請求項５に対応する発明によれば、ファイ
バー挿入溝は環状絶縁部材の軸心方向の両端面に渦巻状
に形成したことにより、前述の引っ張り応力問題を解決
でき、従って、温度変化による測定精度への影響を除去
することができる。

【００３０】請求項６に対応する発明によれば、センシ
ングファイバー巻き数が増加しても軸方向に厚くならな
く、また絶縁性のリングで支持したため、被測定電流に
よる渦電流の発生を防止できる。

【００３１】請求項７に対応する発明によれば、結合光
学箱と環状絶縁部材を結ぶセンシングファイバー部を保
持できるため、センシングファイバーが振動等で揺れて
応力を発生する心配がなく、また環状絶縁部材の溝加工
が不要で弾性体シートを巻いて積層すれば、上記の溝を
環状絶縁部材の側面に設置したタイプが簡単に実現でき
る。

【００３２】請求項８に対応する発明によれば、センシ
ングファイバーと結合光学箱を、同一環状絶縁部材の外
周面上に配置し固定したことにより、両者を結ぶセンシ
ングファイバー部を一体保持できるため、振動等に対し
強くさらに環状絶縁部材と結合光学箱との渡り部に緩衝
構造を設ける必要がなく、またこの構造は他相磁界の影
響を受けにくい。

【００３３】請求項９に対応する発明によれば、センシ
ングファイバーと光学箱を近接配置したことにより、両
者を結ぶセンシングファイバー長を短くできるから、複
屈折や伝送損失を減らすことができ、他相磁界の影響を
受けにくくなる。

【００３４】請求項１０に対応する発明によれば、セン
シングファイバー体を環状絶縁部材に巻回してリング状
にする時、リングへの導入部とリングの曲率を特定した
ことにより、低複屈折化が可能になり、また導入部の曲
率半径を小とすることにより、他相磁界の影響を受けに
くい。

【００３５】請求項１１に対応する発明によれば、ファ
イバー挿入溝にシリコン系接着剤を塗布して前記センシ
ングファイバーが前記ファイバー挿入溝に直接接触しな
いようにしたことにより、センシングファイバーが直接
硬い溝に触れて応力を発生することが無くなり、またフ
ァイバー挿入溝形状の制約がなくなる。

【００３６】請求項１２に対応する発明によれば、ファ
イバー挿入溝を蓋で覆い、溝内部にシリコンゲルとセン
シングファイバーを配置したことにより、センシングフ
ァイバーを溝内に保持する時に与える応力を極めて小さ
くできる。

【００３７】請求項１３に対応する発明によれば、ファ
イバー挿入溝内に充填したシリコン系の接着剤の硬化が
均一に進み、異常な応力発生を防止できる。請求項１４
に対応する発明によれば、ファイバー挿入溝内に充填し
たシリコン系の接着剤等が高温下で、酸素や紫外線によ
り劣化して徐々に硬化することを防止できる。

【００３８】請求項１５に対応する発明によれば、環状
絶縁部材の周面に連続したファイバー挿入溝を設け、こ
のファイバー挿入溝に、センシングファイバーを挿入固
定する際に、前記センシングファイバーを捻った状態と
し、かつこの状態のセンシングファイバーの外周側に複
数のシリコンゴム管片を所定間隔で挿入した後、この両
者を接着し、前記ファイバー挿入溝に前記シリコンゴム
管片を挿入固定したことにより、捻りセンシングファイ
バーを溝内に固定する時に応力の発生を小さくでき、リ
ング側面および円周面いずれの溝にも適用可能となる。

【００３９】請求項１６に対応する発明によれば、セン
シングファイバーを環状絶縁部材に巻く時、発生する複
屈折を打ち消す抑え具を設置したことにより、低複屈折
で精度の高い光変流器を実現できる。

【００４０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。（第１実施例）本発明の１実施例（請求項１〜請求項３
に対応する発明）について図１から図４を参照して説明
する。図１は本発明の第１実施例の概略構成を示す図で
あり、接地形のガス絶縁機器タンク（以下タンクと称す
る）１の外周側にセンシングファイバー部１１をタンク
１内部に配設されている導体２の回りを取り囲むように
配置している。

【００４１】センシングファイバー部１１の両端部に
は、送光用ファイバー１２および受光用ファイバー１３
が接続されており、ファイバー１１，１２の端部には、
以下に述べる光源検出器部１８が接続されている。送光
用ファイバー１２の端部には光源１４が接続され、受光
用ファイバー１３の端部には検出器１５を介して信号処
理回路１６が接続されている。検出器１５の出力信号は
信号処理回路１６にて演算され結果が出力端子１７より
出力される。

【００４２】図２に図１の実施例の光学システムをより
具体的に示す図である。光源１４より出射されたレーザ
光は、送光用ファイバー１２を通り、センシングファイ
バー部１１中の結合光学箱１９に入射される。結合光学
箱１９に入射したレーザ光はレンズ２０ａにより平行ビ
ームにされた後、偏光子２１ａにより直線偏光化され、
ビームスプリッタ２５ａを介してレンズ２０ｂに達す
る。そして、レンズ２０ｂで集光されたレーザビームは
ホルダー２２を介して導体２の外周側のはタンク１の外
周側に巻かれたセンシングファイバー２３（以下ファイ
バー２３と略称する）に導かれ、ファイバー２３の終端
部に配置された反射材２４により、再びもとの光路を戻
る。戻されたレーザ光はビームスプリッター２５ａによ
り反射され、さらにビームスプリッター２５ｂにより２
分割され、各々のレーザ光は互いに直交する配置におか
れた検光子２１ｂ，２１ｃを通過後、レンズ２０ｃ，２
０ｄにより受光用ファイバー１３に導かれる。受光用フ
ァイバー１３からの出力光は検出器１５ａ，１５ｂによ
り検出されると共に、信号処理回路１６で演算された
後、出力端子１７より結果が出力される。信号処理回路
１６内での信号処理等の方法については、公知であるの
でここでは割愛する。

【００４３】図３は図１のセンシングファイバー部１１
の具体的構造を説明するための図で、タンク１の縦断面
図を示している。タンク１，１の端部に有するフランジ
相互間に設けられ、通電導体２を支持固定するための環
状絶縁部材例えばリング状の絶縁スペーサ２６の外周面
に、ファイバー２３を固定するため、以下のようなファ
イバー挿入溝３６を形成してボビン（巻き枠）を構成し
たものである。絶縁スペーサ２６はＯリング２７により
気密性を保ちながら絶縁用カラー２８などで絶縁された
ボルト２９でタンク１に固定されている。

【００４４】ファイバー挿入溝３６は、絶縁スペーサ２
６の軸心に対して平行な外周面（外径側）に、この周方
向に沿ってら線状に形成され、その断面形状は断面Ｖ字
状に形成されている。ファイバー挿入溝（以下単に溝と
称する）３６には、１本のファイバー２３が順次挿入さ
れ、この結果、ファイバー２３が絶縁スペーサ２６の外
周側に複数回巻き付けられた構造となっている。

【００４５】そして、ファイバー２３は弾性のある例え
ばシリコンゴムからなる接着材料３０によりファイバー
挿入溝３６内に接着（固定）されている。さらに、絶縁
スペーサ２６の外周側（外径側）には、ファイバー２３
を保護するための円周方向に複数に分割可能な絶縁カバ
ー３１が空隙部３２を保ちながら取り付けられている。
また、絶縁カバー３１の外周側に断熱材３３を挟んで導
電性カバー３４でＧＩＳタンク１間を接続するように囲
んでいる。

【００４６】さらに、断熱材３３の内側の一部に結合光
学箱１９が配設され、結合光学箱１９は絶縁カバー３１
の上部にシリコンゴム等の接着剤３５を介して取り付け
ており、ファイバー２３を巻いた絶縁スペーサ２６との
距離ができるだけ近くなるように配置している。

【００４７】図４は、絶縁スペーサ２６に形成されてい
るファイバー挿入溝３６を説明するための図であり、フ
ァイバー挿入溝３６の断面形状をＶ字形とすることは前
述の通りであり、ファイバー挿入溝３６のなす角度θを
５０度から１１０度の範囲に特定している。

【００４８】以上述べた第１実施例によれば、以下のよ
うな作用効果が得られる。 (1) ファイバー２３を導体２を覆うタンク１の外側に配
置しているから、光ビームの空間伝送が不要になると共
に、ファイバー２３を温度変化の激しい領域から遠ざけ
ることができる。

【００４９】(2) ファイバー２３を絶縁スペーサ２６の
ファイバー挿入溝３６に沿って巻回し、かつファイバー
２３を溝３６に固定することにより、振動等でファイバ
ー２３が相互にこすれて大きな複屈折を発生するおそれ
がない。

【００５０】(3) 図４に示すようなファイバー挿入溝３
６を形成することにより、ファイバー２３と溝３６の斜
面に働く力Ｆ1 の合成ベクトルＦ2 が、ボビンである絶
縁スペーサ２６に巻く時にファイバー２３内部に発生す
る応力と逆向きになって、複屈折を低下させる作用を生
じる。

【００５１】(4) 絶縁カバー３１の外周側に断熱材３３
を間にはさんで導電性のカバー３４でＧＩＳタンク１間
を接続するように囲み、また結合光学箱１９は絶縁カバ
ー３１の上部にシリコンゴム等の接着剤３５を介して取
り付けており、ファイバー２３を巻いた絶縁スペーサ２
６との距離ができるだけ近くなるように配置しているの
で、ファイバー２３の複屈折と伝送損失を減らことがで
き、また、後述する図１０の実施例で述べるように他相
磁界の影響を受けにくくなることから測定誤差を生じな
い。

【００５２】（第２実施例）図５は本発明の第２実施例
（請求項１５に対応する発明）の要部、すなわちファイ
バー固定構造のみを示す図であるが、この実施例は以下
のような問題点を除去するためなされたものである。一
般に、ファイバー２３を単にループ状に巻く場合、複屈
折という問題が生ずるため、これを消去するためにファ
イバー２３を捻るが、この捻りを保持するためにファイ
バー２３を固定する必要がある。ファイバー２３を絶縁
スペーサ２６に固定するために普通の接着剤を用いる
と、接着剤の硬化時に起きる収縮の接合境界面に応力を
発生するため、複屈折の増加を招きやすい。また、ボビ
ン３７の溝３６にファイバー２３を固定した後も、熱膨
張差でファイバー２３に応力を発生させるので、これを
回避する必要がある。

【００５３】このようなことから、図５に示すように、
捻った状態のファイバー２３に複数のシリコンゴム管片
３８を等間隔に配置してシリコンゴム等の接着材料３０
で相互に点接着し、一定間隔で配置した物を、前述した
第１実施例の絶縁スペーサ２６のファイバー挿入溝３６
に巻くようにした実施例である。

【００５４】この場合、ファイバー２３は溝３６の底と
直接触れない。双方の間に柔軟性のあるシリコン管片３
８が挿入されるため、接合境界面の応力発生や熱膨張差
による応力発生を防止できる。また、捻ったファイバは
溝３６から浮き上がって保持しにくいが、本実施例では
製造が容易になる。

【００５５】（第３実施例）図６は本発明の第３実施例
（請求項７に対応する発明）の要部すなわちファイバー
固定構造のみを示す図であり、（ａ）はその正面図、
（ｂ）はその側面図、（ｃ）はその平面図である。個の
実施例は溝付きのボビンすなわち前述した溝３６付き絶
縁スペーサ２６を用いない場合である。すなわち、図６
（ａ）に示すようにＶ字状の溝３９ａを設けたシリコン
ゴム等の弾性体シート３９にファイバー２３を挿入接着
し、図６（ｃ）に示すようにまるめて積層し接着する。
弾性体シート３９の一端は結合光学箱１９に接合するた
め、ファイバー２３と結合光学箱１９の渡り部分の保持
も併せて行える物である。

【００５６】この結果、振動や温度変化があっても複屈
折を発生しない性能の良いユニットが容易に得られる。
さらに、設置場所に十分な自由度をもって実現できる。（第４実施例）図７は本発明の第４実施例（請求項４に
対応する発明）の要部すなわちファイバー固定構造のみ
を示す断面図である。以上述べた図３の実施例ではファ
イバー２３を絶縁スペーサ２６の外周面に設けた溝３６
に挿入した例であるが、図７はリング状をしたボビン３
７の内径面、すなわちボビン３７の軸心に対して平行な
に内径面に断面Ｖ字状のファイバー挿入溝３６をらせん
状に形成した例である。

【００５７】このような構造とすることにより、温度上
昇時にボビン３７が熱膨張しても、ファイバー２３に過
大な張力がかかる問題がない。なお、本実施例において
も、第１実施例と同様に、ボビン３７が熱収縮した時フ
ァイバー２３が溝３６から出ないよう、ボビン３７の内
径面に図示しないが、溝カバーをつけるように構成して
もよいことは明らかである。

【００５８】（第５実施例）図８は、本発明の第５実施
例（請求項８、請求項９に対応する発明）の要部すなわ
ちファイバー固定構造のみを示す図である。リング状を
したボビン３７の側面に、ファイバー挿入溝３６を渦巻
状に形成した例である。

【００５９】この構造によれば、温度上昇時に発生する
上記問題を解決するだけでなく、結合光学箱１９と一体
化が容易である。また、図８のように、ボビン３７の端
部に結合光学箱１９を配置し、溝３６と相互にファイバ
ー２３の深さ方向の位置を一致させる。溝３６に接着材
料３０を入れてファイバー２３を固定すれば、結合光学
箱１９とボビン３７との渡り部に特別な緩衝構造を設け
る必要がなく、振動等に対して強いセンシングファイバ
ー部１１を構成できる。さらに、ファイバー２３の渡り
部を短く、また、巻きわくの中心に寄せて配置している
ため、他相磁界の影響を受けにくい利点がある。

【００６０】（第６実施例）図９は、本発明の第６実施
例（請求項６に対応する発明）の要部すなわちファイバ
ー固定構造のみを示す部分断面図である。ボビン３７
は、直径の異なる少なくとも２個の円形リング３７ａ，
３７ｂと、２個の絶縁性のリング３８ａ，３８ｂから構
成されている。すなわち、円形リング３７ａ，３７ｂ
は、それぞれ非磁性の肉厚の薄い金属材料により作ら
れ、それぞれ軸心に対して平行な外径側の円周面に周方
向に、断面Ｖ字状のファイバー挿入溝３６がらせん状に
形成されている。円形リング３７ａ，３７ｂはそれぞれ
同心円状でかつ互いに間隔を存してに配置し、円形リン
グ３７ａ，３７ｂの軸心方向の両端面の形成されている
固定部３７ａｔ，３７ｂｔが絶縁性のリング３８ａ，３
８ｂにより支持固定されている。

【００６１】このような構成とすることにより、ファイ
バー２３の巻き数が増加しても軸方向に厚くならなく、
また絶縁性のリング３８ａ，３８ｂで円形リング３７
ａ，３７ｂを支持固定したため、被測定電流による渦電
流の発生を防止できる。

【００６２】（第７実施例）図１０は、本発明の第７実
施例（請求項１０に対応する発明）の要部すなわちファ
イバー固定構造のみを説明するための図である。前述の
実施例のように、ファイバー２３をボビン３７に巻き付
けてリング状に形成する時、リングの曲率Ｒにより発生
する曲げの応力を、リングへの導入部の曲率Ｒ′が打ち
消すよう（例えばファイバー２３を半回転捻り後Ｒ′を
形成）に配置することにより、低複屈折化を図った例で
ある。この際、Ｒ′は他相磁界の影響を受けにくいよう
に、図１０の向きではできるだけ半径を小さくし、結合
光学箱１９までの距離を短くする必要がある。

【００６３】この理由を光変流器の測定原理から考える
と、ファイバー２３は周回した通電導体の電流を検出す
るが、導体を囲まない端部すなわち結合光学箱１９まで
の接続部は、他の通電導体を取り囲むような配置を取る
と、他の電流の影響を受ける。光変流器を三相一括ＧＩ
Ｓ等に適用する時、他相磁界の影響を受けることを避け
るために、端部がボビン３７の径と逆方向の円弧を描い
たり、誘導を拾い易い大きな半径を有するもの、長いも
のは不適当と考えられる。

【００６４】（第８実施例）図１１は、本発明の第８実
施例（請求項１１に対応する発明）の要部すなわちファ
イバー固定構造のみを説明するための断面図である。ボ
ビン３７に形成されたファイバー挿入溝３６底部にシリ
コンゴム等の接着材料３０を塗布または注入した後、フ
ァイバー２３を挿入し、接着材料３０を再度注入固定し
た例である。この場合、接着材料３０の底部の厚さがＬ
となっている。

【００６５】このような構成とすることにより、ファイ
バー２３が直接硬い溝３６の面に触れて応力を発生する
ことが無く、また溝形状の制約がなくなる。さらに、接
着材料３０の底部の厚さがＬとなっているので、図５で
述べた熱膨張差による応力発生も防止できる。

【００６６】（第９実施例）図１２は、本発明の第９実
施例（請求項１２に対応する発明）の要部すなわちファ
イバー固定構造のみを説明するための図である。ボビン
３７に形成されたファイバー挿入溝３６を蓋３９で覆
い、溝内部にシリコンゲル４０とファイバー２３を配置
した例である。

【００６７】このように構成することにより、ファイバ
ー２３を溝３６内に保持する時に与える応力を極めて小
さくでき、また振動等に対して良好なダンパー作用を示
し、応力の発生を防止できる。

【００６８】（第１０実施例）図１３は、本発明の第１
０実施例（請求項１３に対応する発明）の要部すなわち
ファイバー固定構造のみを説明するための断面図であ
る。ボビン３７に形成されたファイバー挿入溝３６にフ
ァイバー２３を挿入後、個々の溝上部の覆いまたは溝全
体を覆う蓋３９を設けたもので、蓋３９は酸素あるいは
水蒸気を容易に透過する材質で構成した例である。

【００６９】このように構成することにより、蓋３９の
素材により、溝３６内に充填したＲＴＶ（自然加硫）シ
リコン等の硬化が均一に進み、異常な応力発生を防止す
ることができる。

【００７０】（第１１実施例）図１４は、本発明の第１
１実施例（請求項１４に対応する発明）の要部すなわち
ファイバー固定構造のみを説明するための断面図であ
る。ボビン３７に形成されたファイバー挿入溝３６にフ
ァイバー２３を挿入しシリコン系接着材料３０で接着
後、溝３６の開口部を塞ぐ紫外線透過性の低いフィルム
４３を溝上部に巻き、このフィルム４３の上にさらに酸
素透過性の低いフィルム４２を巻いた例である。この場
合には、前者のフィルムとして塩化ビニリデンフィルム
やポリスチレンテレフタートフィルムを使用し、また後
者のフィルムとしてポリイミド、ポリカーボネイト、シ
リコンレジン充填材入り等のフィルムを用いて、ラミネ
ートフィルムにヒートロールする。

【００７１】このように構成することにより、高温下で
接着材料３０に用いたシリコンゴムが劣化して硬化が進
む反応を緩和させることができる。（第１２実施例）図１５は、本発明の第１２実施例（請
求項１６に対応する発明）の要部すなわちファイバー固
定構造のみを説明するための図であり、（ａ）はその正
面図、（ｂ）はその側面図である。

【００７２】この実施例は、ファイバー２３をボビン３
７に巻く時、発生する複屈折を打ち消す抑え具４１を設
置した例である。例えばボビン３７に設けた溝３６の一
部に切り欠き部を作り、ここにファイバー２３を挟み圧
縮する抑え具４１を取り付ける。

【００７３】このように構成することにより、ファイバ
ー２３を圧縮する力と向きを、抑え具４１により調整す
ることにより、低複屈折で精度の高い光変流器が実現で
きる。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、電流の増加に伴うビー
ム揺らぎに起因する精度の低下を防止し、振動や温度変
化が大きい環境でも高精度で電流を測定できる光変流器
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光変流器の第１実施例の全体を示す概
略構成図。

【図２】図１の光学システムを示す図。

【図３】図１のセンシングファイバー部の具体的構造を
示す断面図。

【図４】図３のセンシングファイバー部の具体的構造を
示す断面図。

【図５】本発明の光変流器の第２実施例の要部のみを示
す図。

【図６】本発明の光変流器の第３実施例の要部のみを示
す図。

【図７】本発明の光変流器の第４実施例の要部のみを示
す図。

【図８】本発明の光変流器の第５実施例の要部のみを示
す図。

【図９】本発明の光変流器の第６実施例の要部のみを示
す図。

【図１０】本発明の光変流器の第７実施例の要部のみを
示す図。

【図１１】本発明の光変流器の第８実施例の要部のみを
示す図。

【図１２】本発明の光変流器の第９実施例の要部のみを
示す図。

【図１３】本発明の光変流器の第１０実施例の要部のみ
を示す図。

【図１４】本発明の光変流器の第１１実施例の要部のみ
を示す図。

【図１５】本発明の光変流器の第１１実施例の要部のみ
を示す図。

【図１６】従来の光変流器の１例を示す断面図。

【符号の説明】

１…ガス絶縁機器タンク、２…導体、１１…セ
ンシングファイバー部、１９…結合光学箱、２３…セ
ンシングファイバー、２６…絶縁スペーサ、３０…
接着材料、３６…溝、３７…ボビン。

フロントページの続き (72)発明者寺井清寿神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者高橋正雄神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者丹羽景子神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者水谷雄二三重県三重郡朝日町大字縄生2121番地株式会社東芝三重工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の筒状タンクを相互に、各々のタン
ク端部に設けたフランジを介して接合して形成した接地
形の密閉タンク内に絶縁ガスを充填し、前記密閉タンク
内に軸方向に通電導体を配設してなるガス絶縁機器の前
記通電導体に流れる電流を測定する光変流器において、前記筒状タンクの端部のフランジ相互間に環状絶縁部材
を配設し、この環状絶縁部材の外周面に連続したファイ
バー挿入溝を設け、このファイバー挿入溝に１本のセン
シングファイバーを複数回巻回し、このセンシングファ
イバーの一端側から直線偏光を入射してセンシングファ
イバーの他端側に設けられた反射材により反射された出
射光を検出器により検出し、前記センシングファイバー
内を通光する光のファラデー効果に伴う偏光状態に基づ
き前記通電電流を計測することを特徴とする光変流器。
【請求項２】前記ファイバー挿入溝は断面Ｖ字形状と
し、かつ溝をなす角度を５０〜１１０°にしたことを特
徴とする請求項１記載の光変流器。
【請求項３】前記ファイバー挿入溝は前記環状絶縁部
材の軸心に対して平行な外径側の外周面に、らせん状に
形成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載
の光変流器。
【請求項４】前記ファイバー挿入溝は前記環状絶縁部
材の軸心に対して平行な内径側の外周面に、らせん状に
形成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載
の光変流器。
【請求項５】前記ファイバー挿入溝は前記環状絶縁部
材の軸心方向の両端面に、渦巻状に形成したことを特徴
とする請求項１記載の光変流器。
【請求項６】前記環状絶縁部材は、少なくとも２個の
円形リングと２個の絶縁性支持体からなり、前記各円形
リングは直径が異なり、かつ各円形リングの軸心に対し
て平行な外径側の外周面に軸方向に沿って、ファイバー
挿入溝を形成した非磁性材料からなり、絶縁支持体は前
記円形リングを同心状に配置した状態で前記各円形リン
グの軸方向の両端面を支持固定したことを特徴とする請
求項１記載の光変流器。
【請求項７】複数の筒状タンクを相互に、各々のタン
ク端部に設けたフランジを介して接合して形成した接地
形の密閉タンク内に絶縁ガスを充填し、前記密閉タンク
内に軸方向に通電導体を配設してなるガス絶縁機器の前
記通電導体に流れる電流を測定する光変流器において、前記筒状タンクの端部のフランジ相互間に環状絶縁部材
を配設し、この環状絶縁部材の周面に、弾性体シートに
形成されたセンシングファイバー挿入溝にセンシングフ
ァイバーを挿入固定したセンシングファイバー体の一端
を巻回してリング状とし、該センシングファイバー体の
他端を少なくとも偏光子と検出器を収納した結合光学箱
に接続し、この結合光学箱に入射して得られる直線偏光
を入射し、前記センシングファイバーの他端側に設けら
れた反射部材により反射された反射光を前記結合光学箱
に再び導き、この結合光学箱より得られる出射光を検出
器により検出し、前記センシングファイバー内を通光す
る光のファラデー効果に伴う偏光状態に基づき前記通電
電流を計測することを特徴とする光変流器。
【請求項８】前記センシングファイバーと前記結合光
学箱を、同一環状絶縁部材の外周面上に配置し固定した
ことを特徴とする請求項７記載の光変流器。
【請求項９】前記センシングファイバー体と前記結合
光学箱を、環状絶縁部材に近接配置したことを特徴とす
る請求項７記載の光変流器。
【請求項１０】前記センシングファイバー体を前記環
状絶縁部材に巻回してリング状にする時、リングへの導
入部とリングの曲率を特定したことを特徴とする請求項
７記載の光変流器。
【請求項１１】前記ファイバー挿入溝にシリコン系接
着剤を塗布して前記センシングファイバーが前記ファイ
バー挿入溝に直接接触しないようにしたことを特徴とす
る請求項１、請求項７のいずれかに記載の光変流器。
【請求項１２】前記ファイバー挿入溝内部にシリコン
ゲルと前記センシングファイバーを収納し、前記ファイ
バー挿入溝の開口部を蓋で覆ったことを特徴とする請求
項１または請求項７記載の光変流器。
【請求項１３】複数の筒状タンクを相互に、各々のタ
ンク端部に設けたフランジを介して接合して形成した接
地形の密閉タンク内に絶縁ガスを充填し、前記密閉タン
ク内に軸方向に通電導体を配設してなるガス絶縁機器の
前記通電導体に流れる電流を測定する光変流器におい
て、前記筒状タンクの端部のフランジ相互間に環状絶縁部材
を配設し、この環状絶縁部材の外周面に連続したファイ
バー挿入溝を設け、このファイバー挿入溝に１本のセン
シングファイバーを複数回巻回し、このセンシングファ
イバーの一端側から直線偏光を入射してセンシングファ
イバーの他端側に設けられた反射材により反射された出
射光を検出器により検出し、前記センシングファイバー
内を通光する光のファラデー効果に伴う偏光状態に基づ
き前記通電電流を計測するものであって、前記ファイバ
ー挿入溝内部にシリコンゴム系の接着剤と共にセンシン
グファイバーを挿入した状態で、酸素あるいは水蒸気を
容易に透過する材料からなる蓋で前記ファイバー挿入溝
の開口部を塞ぐようにしたことを特徴とする光変流器。
【請求項１４】前記ファイバー挿入溝にセンシングフ
ァイバーを挿入後、個々の開口部を覆ったり、あるいは
前記ファイバー挿入溝の全体を覆う蓋を、酸素透過性の
低い材料および紫外線透過性の低い材料で塞ぐようにし
たことを特徴とする請求項１３記載の光変流器。
【請求項１５】複数の筒状タンクを相互に、各々のタ
ンク端部に設けたフランジを介して接合して形成した接
地形の密閉タンク内に絶縁ガスを充填し、前記密閉タン
ク内に軸方向に通電導体を配設してなるガス絶縁機器の
前記通電導体に流れる電流を測定する光変流器におい
て、前記筒状タンクの端部のフランジ相互間に環状絶縁部材
を配設し、この環状絶縁部材の外周面に連続したファイ
バー挿入溝を設け、このファイバー挿入溝に１本のセン
シングファイバーを複数回巻回して固定する際に、前記
センシングファイバーを捻った状態とし、かつこの状態
のセンシングファイバーの外周側に複数のシリコンゴム
管片を所定間隔で挿入した後、この両者を接着し、前記
ファイバー挿入溝に前記シリコンゴム管片を挿入固定し
たことを特徴とする光変流器。
【請求項１６】前記センシングファイバーを前記環状
絶縁部材に巻く時、発生する複屈折を打ち消す抑え具を
設置したことを特徴とする請求項１記載の光変流器。