JPH09113541A - 電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地絡サージに対する安全性を高めた電圧検出装
置を提供する。 【解決手段】金属容器１内に収納された導体部分２ａに
静電容量Ｃ1 を介して検出電極２０を結合し、検出電極
２０に接続した接地導体２１を金属容器１に接地する。
接地導体２１に貫通形の変流器２２を取り付け、変流器
２２の出力を容器１の外部に導出して信号変換部３０に
入力する。信号変換部３０で変流器の出力を光信号に変
換し、この光信号を光ファイバケーブル３１を通して受
光部３２に伝送する。受光部３２で光信号を電気信号に
変換して、導体部分２ａの対地電圧に相応した検出信号
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】ガス絶縁開閉装置等の電気機
器において、高電圧が印加された導体部分の電圧を検出
するために用いる電圧検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁開閉装置等の電気機器の導体部
分の対地電圧を検出する電圧検出装置として、導体部分
に対向する分圧電極を設けて、該分圧電極と導体部分と
の間の静電容量と分圧電極と接地間の静電容量とによっ
て構成される分圧回路により導体部分の対地電圧を分圧
して検出するようにしたものがある。

【０００３】図１０はこの種の電圧検出装置を備えたガ
ス絶縁開閉装置を示したもので、同図において、１はＳ
Ｆ₆ ガスが封入された金属容器、２は金属容器１内に収
納された開閉装置の構成機器、３は分圧電極、４は線路
５と金属容器１に取り付けられたブッシング６とを介し
て機器２に高電圧を印加する電源（発電所または変電
所）である。

【０００４】図１１に示したように、分圧電極３は中心
部に支持導体７が接続された円盤状の導電板からなって
いて、電圧を検出する必要がある機器２の導体部分２ａ
に対向させられている。支持導体７は、金属容器１の壁
部に設けられた開口部を気密に閉じるように取り付けら
れた絶縁板８に設けられた貫通導体９に接続されてい
る。金属容器１の外側には貫通導体９に接続された端子
１０ａと金属容器１に接続された端子１０ｂを絶縁板に
取り付けた端子台１０が設けられ、該端子台１０の端子
１０ａ及び１０ｂ間に得られる電圧が増幅器１１に入力
されている。

【０００５】上記のガス絶縁開閉装置においては、分圧
電極３と、支持導体７と、絶縁板８及び貫通導体９と、
端子板１０と、増幅器１１とにより電圧検出装置が構成
されている。図示の電圧検出装置においては、導体部分
２ａと分圧電極３との間の静電容量Ｃ1 と、分圧電極３
と金属容器１との間の静電容量Ｃ2 とにより分圧回路が
構成されている。導体部分２ａの対地電圧が該分圧回路
により分圧されて増幅器１１に入力され、該増幅器１１
から導体部分２ａの対地電圧に相応した検出信号が得ら
れる。

【０００６】図１２は、従来用いられていた他の電圧検
出装置を示したもので、この電圧検出装置においては、
金属容器１内に計器用変圧器（ＶＴ）１２が配置されて
いる。計器用変圧器１２の一次コイル１２ａの一端は導
体部分２ａに接続され、他端は金属容器に取り付けられ
た絶縁板１３に設けられた貫通導体１４を通して金属容
器１の外側で該容器１に接続されている。計器用変圧器
１２の二次コイル１２ｂの両端は金属容器１に取り付け
られた絶縁板１５に設けられた端子導体１６及び１７に
接続され、該端子導体１６及び１７を通して導体部分２
ａの対地電圧に比例した検出信号が取り出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１０及び図１１に示
した電圧検出装置では、地絡事故が生じた際に地絡サー
ジが導体部分（高圧回路）側から増幅器１１を含む検出
信号の出力回路（低圧回路）側に直接進入するため、該
低圧回路に設けられている機器（図１０の例では増幅器
１１）を破損するおそれがあった。

【０００８】また図１２に示した電圧検出装置のように
計器用変圧器１２を用いれば、該変圧器により高圧回路
と低圧回路との間が絶縁されるため、地絡サージが低圧
回路側に直接進入するのを防ぐことができる。しかしな
がら、この場合には、鉄心に一次コイル及び二次コイル
を巻装した大形の計器用変圧器１２を金属容器１内に配
置する必要があるため、電気機器（図１２の例ではガス
絶縁開閉装置）が大形化するという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、高圧回路側から低圧回路
側に地絡サージが直接進入するおそれをなくすことがで
きるようにした電圧検出装置を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、電気機器の大形化を
招くことなく、その導体部分の対地電圧を検出すること
ができるようにした電圧検出装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、高電圧が印加
された導体部分と接地間の電圧を検出する電圧検出装置
に係わるものである。

【００１２】本発明においては、上記の目的を達成する
ため、導体部分に静電容量を介して結合された検出電極
と、該検出電極を接地する接地導体と、該接地導体を通
して流れる充電電流を検出する変流器と、変流器の出力
を入力として導体部分と接地間の電圧に相応した検出信
号を出力する検出信号出力部とを設けた。

【００１３】上記検出信号出力部は、発光素子と、該発
光素子に直流バイアス電流を流すバイアス回路と、変流
器の交流出力電流を上記直流バイアス電流に重畳した状
態で発光素子に流す変流器出力入力回路と、発光素子が
発生する光を伝送する光ファイバケーブルと、該光ファ
イバケーブルを通して伝送された光を電圧信号に変換す
る受光素子を備えた受光部とにより構成するのが好まし
い。

【００１４】検出電極を導体部分に静電容量を介して結
合するには、検出電極を導体部分に空隙を介して対向配
置するようにしてもよく、検出電極を導体部分に対向配
置して両者間にセラミック等の誘電体を介在させるよう
にしてもよい。

【００１５】上記の電圧検出装置を、絶縁ガスが充填さ
れた金属容器内に機器を収納してなるガス絶縁電気機器
に適用する場合には、上記検出電極を金属容器内に配置
して、機器の導体部分に静電容量を介して結合する。検
出電極は接地導体を介して金属容器に接地し、該接地導
体を通して流れる充電電流を検出するように金属容器内
に変流器を配置する。また変流器の出力を入力として検
出信号を出力する検出信号出力部を金属容器外に設け
て、金属容器に対して絶縁された状態で設けられた中継
端子を介して変流器の出力を該検出信号出力部に入力す
る。検出信号出力部は、発光素子と、該発光素子に直流
バイアス電流を流すバイアス回路と、変流器の交流出力
電流を上記直流バイアス電流に重畳した状態で発光素子
に流す変流器出力入力回路と、発光素子が発生する光を
伝送する光ファイバケーブルと、該光ファイバケーブル
を通して伝送された光を電圧信号に変換する受光素子を
備えた受光部とにより構成できる。

【００１６】上記のように、接地導体を通して接地され
た検出電極を静電容量を介して導体部分に結合すると、
導体部分と接地間に電圧が印加されているときに、導体
部分と検出電極との間の静電容量と接地導体とを通して
充電電流が流れる。この充電電流の大きさは、導体部分
に印加されている電圧に相応した大きさを有している。
本発明においては、接地導体の部分でこの充電電流を変
流器により検出することにより、導体部分の対地電圧を
検出する。このように構成すると、変流器により導体部
分（高圧回路）と検出信号の出力回路（変流器の二次側
に設けられる低圧回路）との間が絶縁されるため、地絡
サージが低圧回路側に直接進入するのを防ぐことがで
き、安全性を高めることができる。

【００１７】また上記のように、変流器の出力を光信号
に変換して光ファイバケーブルを通して伝送した後、伝
送された光信号を電気信号に変換して検出信号を得るよ
うにすると、検出信号に地絡サージが混入するのを更に
確実に防ぐことができるため、該検出信号が入力される
警報発生回路や、制御回路などが破損するおそれをなく
すことができる。

【００１８】更に上記のように、検出電極と接地導体と
を通して流れる充電電流を変流器により検出して導体部
分の対地電圧を検出するようにすると、計器用変圧器を
用いる場合に比べて構成を簡単にすることができ、また
変流器は計器用変圧器に比べて小形に構成できるため、
電圧検出装置を適用する電気機器が大形化するのを防ぐ
ことができる。

【００１９】上記の構成では、変流器の出力を光信号に
変換して伝送した後に、該光信号を電気信号に変換する
ことにより導体部分の対地電圧に相応した検出信号を得
るようにしているが、接地導体を流れる充電電流を検出
する変流器の出力を別の手段を用いて検出する構成をと
ることもできる。

【００２０】この場合には、接地導体を流れる充電電流
を検出する変流器の二次コイルの両端に、導体を少なく
とも１ターン（好ましくは１ないし数ターン）巻回して
構成したリング状の検流コイルを接続し、該検流コイル
を検出信号出力部とする。

【００２１】このように、検流コイルを設けておくと、
該検流コイルにクランプ形の変流器を取り付けたり、ホ
ール素子などの磁気検知素子を用いて検流コイルから生
じる磁束を検出することにより、充電電流を検出して、
導体部分の対地電圧を検出することができる。

【００２２】検流コイルの部分で充電電流を検出する手
段としては、クランプ形の変流器を用いるのが最も好ま
しい。従って、上記検流コイルは、クランプ形の変流器
を取り付け得るように、その大きさを設定しておくのが
好ましい。

【００２３】なおクランプ形の変流器は、二次コイルが
巻回された鉄心が開閉可能に構成されていて、鉄心を開
いて被検出電流が流れる一次導体（上記の例では検流コ
イル）と鎖交させた状態にした後、該鉄心をクランプし
て一次導体を取り囲む磁路を形成するようにしたもので
ある。このクランプ形変流器としては市販のものを用い
ることができる。

【００２４】ＳＦ₆ ガスが封入された金属容器内に構成
機器を収納してなるガス絶縁電気機器に本発明に係わる
電圧検出装置を適用する場合には、金属容器の外部にリ
ング状の検流コイルを設けて、該検流コイルを、金属容
器に対して絶縁された状態で設けられた中継端子を介し
て変流器の二次コイルの両端に接続するようにすればよ
い。

【００２５】上記のように変流器の二次コイルの両端に
検流コイルを接続すると、該検流コイルに例えばクラン
プ形変流器を取り付けることにより、導体部分と検出電
極との間の静電容量を通して流れる充電電流を検出し
て、導体部分の対地電圧を検出することができる。この
場合も接地導体を通して流れる充電電流を検出する変流
器により高圧回路と低圧回路との間を絶縁できるため、
高圧回路から低圧回路に地絡サージが直接進入するのを
防ぐことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係わる電圧検出装
置をガス絶縁開閉装置に適用する場合の、要部の構成例
を概略的に示したもので、同図において１はガス絶縁開
閉装置の金属容器、２ａは金属容器１内に収納された機
器の導体部分であり、金属容器１は接地電位に保たれて
いる。図示の例では、容器１内に、導体部分２ａに所定
の間隙を介して対向する円盤状の検出電極２０が設けら
れている。検出電極２０の裏面（導体部分２ａと反対側
の面）の中心部に該検出電極の板面と直角な方向に延び
る棒状の接地導体２１の一端が接続され、該接地導体の
他端は容器１の内面に接続されている。検出電極２０と
導体部分２ａとの間の静電容量をＣ1 とすると、検出電
極２０は静電容量Ｃ1 を介して導体部分２ａに結合さ
れ、接地導体２１を通して容器１に接地されている。従
って、導体部分２ａに電圧が印加されると、導体部分２
ａから静電容量Ｃ1 と検出電極２０と接地導体２１とを
通して充電電流が流れる。

【００２７】接地導体２１を通して流れる充電電流を検
出するため、該接地導体２１を一次導体とする貫通形の
変流器２２が容器１内に配置されている。貫通形の変流
器２２は環状の鉄心に二次コイルを巻回して構成した周
知の貫通形のもので、その鉄心が接地導体２１を同心的
に取り囲むように配置されて、適宜の手段により接地導
体２１または容器１に対して固定されている。

【００２８】接地導体２１の近傍に位置させた状態で、
容器１の壁部を貫通した孔１ａが設けられ、該孔１ａを
気密に閉じるように絶縁板２３が取り付けられている。
絶縁板２３を貫通した状態で１対の中継端子２４，２５
が設けられ、これらの中継端子に変流器２２の二次コイ
ルの両端が接続されている。中継端子２４及び２５は金
属容器１の外部に配置された端子台２６に設けられた端
子金具２７及び２８を介して検出信号出力部２９の入力
端子に接続されている。

【００２９】図示の検出信号出力部２９は、変流器２２
の出力を光信号に変換する信号変換部３０と、該信号変
換部から得られる光信号を伝送する光ケーブル３１と、
光ケーブル３１により伝送された光信号を電気信号に変
換する受光部３２とにより構成されている。

【００３０】検出信号出力部２９は、例えば、図２に示
すように構成することができる。図２に示した例では、
端子金具２７にコンデンサＣの一端が接続され、該コン
デンサＣの他端と端子金具２８との間に発光ダイオード
（発光素子）ＬｄがそのアノードをコンデンサＣ側に向
けた状態で接続されている。発光ダイオードＬｄとコン
デンサＣとの接続点に抵抗Ｒの一端が接続され、該抵抗
Ｒの他端と発光ダイオードＬｄのカソードとの間に直流
電源Ｂが、その正極側の出力端子を抵抗Ｒ側に向けた状
態で接続されている。コンデンサＣと発光ダイオードＬ
ｄと抵抗Ｒと直流電源Ｂとにより、信号変換部３０が構
成されている。

【００３１】この信号変換部においては、直流電源Ｂと
抵抗Ｒとにより、発光ダイオードＬｄに一定の直流バイ
アス電流ｉd を流すバイアス回路が構成されている。ま
た変流器２２からコンデンサＣと発光ダイオードＬｄと
を経て変流器２２に戻る回路により、変流器２２の交流
出力電流ｉc を直流バイアス電流ｉd に重畳した状態で
発光ダイオードＬｄに流す変流器出力入力回路が構成さ
れている。発光ダイオードＬｄは該発光ダイオードを流
れる電流に比例した量の光を発生する。

【００３２】図２の回路において、コンデンサＣは、バ
イアス回路側から直流バイアス電流が変流器２２に流れ
るのを阻止しつつ、変流器２２の交流出力電流を発光ダ
イオードＬｄに流すために設けられている。

【００３３】発光ダイオードＬｄには、光ファイバケー
ブル３１の一端が適宜の結合手段を介して結合され、該
光ファイバケーブルの他端はフォトダイオード等の光電
変換素子からなる受光素子Ｐｄに結合されている。受光
素子Ｐｄから得られる電気信号は増幅器Ａｍに入力さ
れ、該増幅器Ａm により受光素子Ｐｄの出力の交流分を
増幅して、充電電流ｉc に比例した検出信号電圧Ｖc を
得るようになっている。この例では、受光素子Ｐｄと増
幅器Ａｍとにより、受光部３２が構成されている。

【００３４】図１において、検出電極２０と導体部分２
ａとの間の静電容量Ｃ1 のリアクタンスをＺc （＝１／
ωＣ1 ）、導体部分２ａの対地電圧をＥとすると、接地
導体２１を通して流れる充電電流ｉcoは、 ｉco＝Ｅ／Ｚc …（３） 従って、静電容量Ｃ1 を求めておけば、充電電流ｉcoを
検出することにより、導体部分の対地電圧Ｅを求めるこ
とができる。本発明においては、この充電電流ｉcoを検
出する変流器２２を設けて、検出信号出力部から該変流
器の出力電流ｉc に比例した信号電圧Ｖc を導体部分２
ａの対地電圧に相応する検出信号電圧として出力させ
る。

【００３５】上記の電圧検出装置において、発光ダイオ
ードＬｄを通して流れる電流ｉo の波形の一例を図３
（Ａ）に示した。また発光ダイオードＬｄからの発光量
の時間的変化を図３（Ｂ）に示し、受光素子Ｐｄから得
られる電圧信号（Ｏ／Ｅ電圧）の波形を図３（Ｃ）に示
した。

【００３６】発光ダイオードＬｄを流れる電流ｉo は、
直流バイアス電流ｉd と変流器の出力電流ｉc との和
（ｉo ＝ｉd ＋ｉc ）により与えられる。ここで直流バ
イアス電流ｉd が一定であるとすると、該バイアス電流
ｉd を参照量として、発光ダイオードＬｄが発生する光
信号から変流器２２の出力電流ｉc に比例した電圧信号
Ｖc を得ることができる。

【００３７】発光ダイオードＬｄからの発光量の内、変
流器の出力電流ｉc による発光量をＩc 、直流バイアス
電流ｉd による発光量をＩd 、発光量Ｉc 及びＩd にそ
れぞれ相応する検出信号電圧をＶc 及びＶd とすると、
下記の式が成立する。

【００３８】 ｉc ／ｉd ＝Ｉc ／Ｉd ＝Ｖc ／Ｖd …（１） 上記（１）式より、変流器の出力電流ｉc を求めると、 ｉc ＝ｉd ×（Ｖc ／Ｖd ） …（２） となる。即ち、受光部から得られる検出信号電圧Ｖc か
ら充電電流に相応した変流器の出力電流ｉc を求めるこ
とができ、この電流ｉc と変流器の変流比と静電容量Ｃ
1 とにより、導体部分の対地電圧を知ることができる。

【００３９】導体部分２ａと検出電極２０との間の静電
容量Ｃ1 は例えば数ｐＦ程度である。この静電容量Ｃ1
を５［ｐＦ］とし、導体部分２ａの対地電圧Ｅを４５
［ＫＶ］とすると、接地導体２１を通して流れる充電電
流ｉcoは、 ｉco＝（４５×１０³ ）／（６．３７×１０⁸ ）＝７１［μＡ］ …（３） となる。ここで変流器２２として、二次コイルのターン
数が２０Ｔの貫通形の変流器を用いるとすると、該変流
器から出力される電流ｉc は、ｉc ＝７１／２０＝３．
５５［μＡ］となる。

【００４０】発光素子と受光素子との組み合わせにより
検出できる最小電流は０．１μＡ程度である。従って、
図２に示した検出信号出力部を用いることにより、３．
５５／０．１＝３５．５程度の分解能で導体部分２ａの
対地電圧を検出することができる。

【００４１】上記の例では、変流器２２の出力電流ｉc
に相応した信号電圧Ｖc を導体部分の対地電圧に相応し
た検出信号電圧として受光部から出力させるようにした
が、主として検電を行う目的で電圧検出装置を用いる場
合には、図４に示したように、中継端子２４及び２５に
リング状の検流コイル３３を接続して、該検流コイル３
３を検出信号出力部として用いるようにしてもよい。本
発明で用いる検流コイル３３は、導体を少なくとも１タ
ーン巻回してリング状に成形したものである。この検流
コイルは、市販のクランプ形変流器３４を取り付け得る
ようにその大きさを設定しておくのが好ましい。また安
全のため、検流コイル３３には絶縁被覆を施しておくの
が好ましい。

【００４２】クランプ形変流器３４は、開閉可能に構成
された鉄心３４ａに二次コイルを巻回したもので、鉄心
を開いて被検出電流が流れる一次導体（この例では検流
コイル）と鎖交させた状態にした後、鉄心３４をクラン
プして一次導体を取り囲む環状の磁路を形成するように
したものである。

【００４３】図４に示すように変流器２２に検流コイル
３３を接続して、該検流コイル３３の巻数を変流器２２
の二次コイルの巻数に等しくしておくと、検流コイル３
３には接地導体２１を流れる充電電流と同じ電流が流れ
る。このように構成しておけば、市販のクランプ形変流
器を用いて接地導体２１を流れる充電電流を検出するこ
とができ、それにより導体部分２ａの対地電圧を間接的
に測定することができる。

【００４４】なお導体部分２ａの電圧の有無を検出する
だけでよく、その電圧値を正確に測定する必要がない場
合には、検流コイルから生じる磁束をホールＩＣ等の磁
気検知素子を用いて検出するようにしてもよい。

【００４５】上記の例では、電圧を測定しようとする導
体部分２ａに検出電極２０を空隙を介して対向させた
が、図５に示すように、検出電極２０と導体部分２ａと
の間にセラミック等の誘電体３５を介在させてコンデン
サを構成するようにしてもよい。図５に示した例では、
多数の円盤状のセラミック３５ａ，３５ａ，…を積層し
たものを電極２０，２０´の間に挟んだ構造のセラミッ
クコンデンサを導体部分２ａと接地導体２１との間に配
置している。

【００４６】図６（Ａ）に示すように、金属容器１内に
Ｕ相ないしＷ相の３相の機器が収納されていて、３相の
導体部分２au，２av，２awのそれぞれの電圧を検出する
必要がある場合には、３相の導体部分２au，２av，２aw
のそれぞれに３相用の検出電極２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ
を対向配置して、これらの検出電極２０ｕ〜２０ｗを接
地する接地導体２１ｕ〜２１ｗにそれぞれ３相用の変流
器２２ｕ〜２２ｗを取り付けるようにすればよい。３相
用の変流器２２ｕ〜２２ｗのそれぞれの二次コイルの両
端は、図１に示した例と同様に、金属容器１に対して絶
縁した状態で設けた中継端子を介して外部に導出する。

【００４７】この場合、図６（Ｂ）に示すように、３相
用の変流器２２ｕ〜２２ｗの二次側にＵ相〜Ｗ相の充電
電流に相応した検出信号を出力する３相用の検出信号出
力回路２９ｕ〜２９ｗを設けるとともに、零相回路を構
成して該零相回路に零相電流に相応した検出信号を出力
する零相用の検出信号出力回路２９ｚを設けると、電圧
検出装置に地絡事故や短絡事故を検出する機能を持たせ
ることができる。

【００４８】図６（Ｂ）に示した検出信号出力部の具体
的な構成例を図７に示した。図７に示した例では、３相
用の変流器２２ｕないし２２ｗに対してそれぞれ３相用
の発光ダイオード（発光素子）Ｌdu〜Ｌdwが設けられ
て、これらの発光ダイオードＬdu〜Ｌdwのカソードが共
通接続され、発光ダイオードＬdu〜Ｌdwのカソードの共
通接続点に零相用の発光ダイオードＬdzのアノードが接
続されている。３相用の発光ダイオードＬdu〜Ｌdwのア
ノードはそれぞれコンデンサＣu 〜Ｃw を介して変流器
２２ｕ〜２２ｗの二次コイルの一端に接続されるととも
に、抵抗Ｒの一端に接続され、該抵抗Ｒの他端と変流器
２２ｕ〜２２ｗの二次コイルの他端との間に、正極端子
を抵抗Ｒ側に向けた状態で直流電源Ｂが接続されてい
る。零相用の発光ダイオードＬdzのカソードは、変流器
２２ｕ〜２２ｗの二次コイルの他端と直流電源Ｂの負極
端子との接続点に接続されている。この例では、直流電
源Ｂと、抵抗Ｒとにより発光素子に一定の直流バイアス
電流を流すバイアス回路が構成されている。

【００４９】３相用の発光ダイオードＬdu〜Ｌdw及び零
相用の発光ダイオードＬdzにはそれぞれ３相用の光ファ
イバケーブル３１ｕ〜３１ｗ及び零相用の光ファイバケ
ーブル３１ｚの一端が結合されている。これらの光ファ
イバケーブル３１ｕ〜３１ｗ及び３１ｚの他端はフォト
ダイオード等からなる３相用の受光素子Ｐdu〜Ｐdw及び
零相用の受光素子Ｐdzに結合され、受光素子Ｐdu〜Ｐdw
及びＰdzから得られる電気信号はそれぞれ３相用の増幅
器Ａmu〜Ａmw及び零相用の増幅器Ａmzに入力されてい
る。

【００５０】図７に示した例では、コンデンサＣu と発
光ダイオードＬduと、抵抗Ｒと、直流電源Ｂと、光ファ
イバケーブル３１ｕと、受光素子Ｐduとにより、図６
（Ｂ）に示したＵ相用の検出信号出力回路２９ｕが構成
されている。またコンデンサＣv と発光ダイオードＬdv
と、抵抗Ｒと、直流電源Ｂと、光ファイバケーブル３１
ｖと、受光素子Ｐdvとにより、図６（Ｂ）に示したＶ相
用の検出信号出力回路２９ｖが構成され、コンデンサＣ
w と発光ダイオードＬdwと、抵抗Ｒと、直流電源Ｂと、
光ファイバケーブル３１ｗと、受光素子Ｐdwとにより、
Ｗ相用の検出信号出力回路２９ｗが構成されている。更
に、発光ダイオードＬdzと、抵抗Ｒと、直流電源Ｂと、
光ファイバケーブル３１ｚと、増幅器Ａmzとにより、図
６（Ｂ）に示した零相用の検出信号出力回路２９ｚが構
成されている。

【００５１】図７に示したように検出信号出力部を構成
した場合、発光ダイオードＬdu〜Ｌdwからそれぞれ３相
の充電電流ｉcou 〜ｉcow に相当する光信号が得られ、
増幅器Ａmu〜Ａmwからそれぞれ充電電流ｉcou 〜ｉcow
に相当する検出信号電圧が得られる。

【００５２】３相の導体部分２au〜２awの対地電圧が平
衡しているときには、３相の接地導体２１ｕ〜２１ｗを
それぞれ流れる充電電流ｉcou 〜ｉcow のベクトル合成
値が零であるため、変流器２２ｕ〜２２ｗの二次側に構
成された零相回路の零相用発光ダイオードＬdzには電流
が流れない。そのため、３相の対地電圧が平衡している
ときには、３相用の増幅器Ａmu〜Ａmwからのみ充電電流
ｉcou 〜ｉcow に相当する検出信号が出力され、零相用
の増幅器Ａmzから出力される検出信号は零になる。

【００５３】これに対し、地絡事故または短絡事故の発
生により、３相の対地電圧に不平衡が生じると、零相用
の発光ダイオードＬdzに電流が流れ、零相用の増幅器Ａ
mzから零相の充電電流ｉcoz に相応した検出信号電圧が
得られる。これにより地絡事故や短絡事故の発生を検出
することができる。

【００５４】図７の例では、３相用の発光ダイオード
（発光素子）Ｌdu〜Ｌdwと零相用の発光ダイオードＬdz
と、３相用の受光素子Ｐdu〜Ｐdwと、零相用の受光素子
Ｐdzと、３相用の増幅器Ａmu〜Ａmzと、零相用の増幅器
Ａmzとを設けて、変流器２２ｕ〜２２ｗの出力信号を発
光素子により光信号に変換した後、受光素子により電気
信号に変換して充電電流に相応した検出信号を得る構成
をとっているが、図８に示すように、３相用の検流コイ
ル３３ｕ〜３３ｗと、零相用の検流コイル３３ｚとを設
けて、これらの検流コイルにクランプ形変流器を取り付
けることにより、３相の充電電流に相応した検出信号
と、零相の充電電流に相応した検出信号とを得るように
することもできる。

【００５５】図８の例では、３相用の検流コイル３３ｕ
〜３３ｗの一端がそれぞれ３相用の変流器２２ｕ〜２２
ｗの二次コイルの一端に接続され、検流コイル３３ｕ〜
３３ｗの他端は共通に接続されている。検流コイル３３
ｕ〜３３ｗの共通接続点に検流コイル３３ｚの一端が接
続され、該検流コイル３３ｚの他端が変流器２２ｕ〜２
２ｗの二次コイルの他端に共通に接続されている。

【００５６】図８の検出信号出力部において、３相の対
地電圧が平衡しているときには、零相用の検流コイル３
３ｚを流れる電流が零であるため、検流コイル３３ｚに
取り付けたクランプ形変流器の検出出力は零である。３
相の対地電圧に不平衡が生じると、零相検出用の検流コ
イル３３ｚに電流が流れるため、該検出コイルに取り付
けたクランプ形変流器から検出信号が得られ、地絡事故
または短絡事故が生じたことが検出される。

【００５７】図６（Ｂ）に示した例では、変流器２２ｕ
〜２２ｗの二次側に零相回路を構成することにより、地
絡事故または短絡事故の検出機能を持たせているが、金
属容器１の内部に零相回路を構成することもできる。図
９（Ａ）は金属容器１内に零相回路を構成した例を示し
もので、この例では、金属容器１内で３相の導体部分２
au〜２awにそれぞれ静電容量Ｃ1 を介して結合された３
相の検出電極２０ｕ〜２０ｗに３相の接地導体２１ｕ〜
２１ｗの一端が接続され、これら３相の接地導体２１ｕ
〜２１ｗの他端は共通に接続されている。接地導体２１
ｕ〜２１ｗの他端の共通接続点には、零相回路形成用接
地導体２１ｚの一端が接続され、該接地導体２１ｚの他
端は金属容器１に接続されている。金属容器１内にはま
た、３相用の接地導体２１ｕ〜２１ｗを流れる充電電流
をそれぞれ検出する３相用の変流器２２ｕ〜２２ｗと、
零相回路形成用接地導体２１ｚを流れる充電電流を検出
する零相用の変流器２２ｚとが収納されている。

【００５８】３相用の変流器２２ｕ〜２２ｗの二次コイ
ルの両端は金属容器に対して絶縁された状態で設けられ
た中継端子（図９には図示せず。）を介して外部に導出
され、図９（Ｂ）に示したように、３相用の変流器２２
ｕ〜２２ｗの出力が、金属容器１の外部に配置された３
相用の検出信号出力回路２９ｕ〜２９ｗに入力されてい
る。零相用の変流器２２ｚの二次コイルの両端も金属容
器１に対して絶縁された状態で設けられた中継端子を介
して外部に導出され、該変流器２２ｚの出力は、金属容
器１の外部に配置された零相用の検出信号出力回路２９
ｚに入力されている。検出信号出力回路２９ｕ〜２９ｗ
と２９ｚとにより、検出信号出力部が構成されている。
各検出信号出力回路は図２に示したものと同様に構成し
てもよく、検流コイルにより構成してもよい。

【００５９】上記の説明では、ガス絶縁開閉装置に本発
明に係わる電圧検出装置を適用したが、本発明に係わる
電圧検出装置は、ガス絶縁変圧器などの他のガス絶縁電
気機器等、高電圧が印加される導体部分を有する電気機
器の電圧を検出する装置として広く適用することができ
る。

【００６０】上記の例では、発光素子として発光ダイオ
ードを用いているが、本発明で用いる発光素子は、通電
電流に比例して発光量が変化する素子であればよく、発
光ダイオードに限らない。

【００６１】以上、本発明の好ましいと思われる実施の
形態を種々説明したが、本明細書に開示した発明の主な
態様を挙げると下記の通りである。

【００６２】（１） 高電圧が印加される導体部分と接
地間の電圧を検出する電圧検出装置において、前記導体
部分に静電容量を介して結合された検出電極と、前記検
出電極を接地する接地導体と、前記導体部分から前記静
電容量と接地導体とを通して流れる充電電流を検出すべ
く該接地導体に取り付けられた貫通形の変流器と、前記
変流器の出力を入力として前記導体部分と接地間の電圧
に相応した検出信号を出力する検出信号出力部とを具備
した電圧検出装置。

【００６３】（２） 高電圧が印加される導体部分と接
地間の電圧を検出する電圧検出装置において、前記導体
部分に静電容量を介して結合された検出電極と、前記検
出電極を接地する接地導体と、前記導体部分から前記静
電容量と接地導体とを通して流れる充電電流を検出すべ
く、該接地導体に取り付けられた貫通形の変流器と、前
記変流器の出力を入力として前記導体部分と接地間の電
圧に相応した検出信号を出力する検出信号出力部とを具
備し、前記検出信号出力部は、発光素子と、前記発光素
子に一定の直流バイアス電流を流すバイアス回路と、前
記変流器の交流出力電流を前記直流バイアス電流に重畳
した状態で前記発光素子に流す変流器出力入力回路と、
前記発光素子が発生する光を伝送する光ファイバケーブ
ルと、前記光ファイバケーブルを通して伝送された光を
電圧信号に変換する受光部とを備えていることを特徴と
する電圧検出装置。

【００６４】（３） 高電圧が印加された導体部分と接
地間の電圧を検出する電圧検出装置において、前記導体
部分に静電容量を介して結合された検出電極と、前記検
出電極を接地する接地導体と、前記導体部分から前記静
電容量と接地導体とを通して流れる充電電流を検出すべ
く前記接地導体に取り付けられた貫通形の変流器と、前
記変流器の出力を入力として前記導体部分と接地間の電
圧に相応した検出信号を出力する検出信号出力部とを具
備し、前記検出信号出力部は、導体を少なくとも１ター
ン巻回したものからなっていて前記変流器の二次コイル
の両端に接続されたリング状の検流コイルからなり、前
記検流コイルは、クランプ形の変流器を取り付け得るよ
うに設けられていることを特徴とする電圧検出装置。

【００６５】（４） 絶縁ガスが充填された金属容器内
に機器を収納してなるガス絶縁電気機器の前記金属容器
内の機器の導体部分と接地間の電圧を検出する電圧検出
装置において、前記金属容器内に配置されて前記導体部
分に静電容量を介して結合された検出電極と、前記検出
電極を前記金属容器に接地する接地導体と、前記金属容
器内に配置されて前記導体部分から前記静電容量と接地
導体とを通して流れる充電電流を検出すべく前記接地導
体に取り付けられた貫通形の変流器と、前記金属容器外
に設けられて、前記金属容器に対して絶縁された状態で
設けられた中継端子を介して前記変流器の出力が入力さ
れた検出信号出力部とを具備し、前記検出信号出力部
は、発光素子と、前記発光素子に直流バイアス電流を流
すバイアス回路と、前記変流器の交流出力電流を前記直
流バイアス電流に重畳した状態で前記発光素子に流す変
流器出力入力回路と、前記発光素子が発生する光を伝送
する光ファイバケーブルと、前記光ファイバケーブルを
通して伝送された光を電圧信号に変換する受光部とを備
えていることを特徴とする電圧検出装置。

【００６６】（５） 絶縁ガスが充填された金属容器内
に機器を収納してなるガス絶縁電気機器の前記金属容器
内の機器の導体部分と接地間の電圧を検出する電圧検出
装置において、前記金属容器内に配置されて前記導体部
分に静電容量を介して結合された検出電極と、前記検出
電極を前記金属容器に接地する接地導体と、前記金属容
器内に配置されて前記導体部分から前記静電容量と接地
導体とを通して流れる充電電流を検出する貫通形の変流
器と、前記金属容器外に設けられて、前記金属容器に対
して絶縁された状態で設けられた中継端子を介して前記
変流器の出力が入力された検出信号出力部とを具備し、
前記検出信号出力部は、前記中継端子を介して前記変流
器の両端に接続されたリング状の検流コイルからなり、
前記検流コイルは、導体を少なくとも１ターン巻回した
ものからなっていて、クランプ形の変流器を取り付け得
るように設けられていることを特徴とする電圧検出装
置。

【００６７】（６） 絶縁ガスが充填された金属容器内
に３相の機器を収納してなるガス絶縁電気機器の前記金
属容器内の３相の導体部分と接地間の電圧を検出する電
圧変成器において、前記金属容器内に配置されて前記３
相の導体部分にそれぞれ静電容量を介して結合された３
相用の検出電極と、前記３相用の検出電極をそれぞれ前
記金属容器に接地する３相用の接地導体と、前記金属容
器内に配置されて前記３相用の接地導体をそれぞれ流れ
る充電電流を検出する３相用の貫通形変流器と、前記金
属容器外に設けられて前記容器に対して絶縁された状態
で設けられた中継端子を介して前記３相用の変流器の出
力が入力された検出信号出力部とを具備し、前記検出信
号出力部は、前記３相用の変流器のそれぞれの一方の出
力端子に一端がコンデンサを介して接続され他端が共通
に接続された３相用の発光素子と、前記３相用の発光素
子の共通接続点と前記３相用の変流器の他方の出力端子
との間に接続された零相分検出用発光素子と、前記３相
用の発光素子と零相用の発光素子とを通して直流バイア
ス電流を流すバイアス回路と、前記３相用の発光素子が
発生する光をそれぞれ伝送する３相用光ファイバーケー
ブルと、前記零相用の発光素子が発生する光を伝送する
零相用光ファイバーケーブルと、前記３相用の光ファイ
バーケーブルを通して伝送された光をそれぞれ電気信号
に変換する３相用受光素子と、前記零相用光ファイバー
ケーブルを通して伝送された光を電気信号に変換する零
相用受光素子とを有する受光部とを備えていることを特
徴とする電圧変成器。

【００６８】（７） 絶縁ガスが充填された金属容器内
に３相の機器を収納してなるガス絶縁電気機器の前記金
属容器内の３相の導体部分と接地間の電圧を検出する電
圧変成器において、前記金属容器内に配置されて前記３
相の導体部分にそれぞれ静電容量を介して結合された３
相用の検出電極と、前記３相用の検出電極をそれぞれ前
記金属容器に接地する３相用の接地導体と、前記金属容
器内に配置されて前記３相用の接地導体をそれぞれ流れ
る電流を検出する３相用の貫通形変流器と、前記金属容
器外に設けられて前記容器に対して絶縁された状態で設
けられた中継端子を介して前記３相用の変流器の出力が
入力された検出信号出力部とを具備し、前記検出信号出
力部は、前記３相用の変流器のそれぞれの一方の出力端
子に一端が接続され他端が共通に接続された３相用の検
流コイルと、前記３相用の検流コイルの共通接続点と前
記３相用の変流器の他方の出力端子との間に接続された
零相用の検流コイルとを備え、前記各検流コイルは、導
体を少なくとも１ターン巻回したものからなっていて、
クランプ形の変流器を取り付け得るように設けられてい
ることを特徴とする電圧変成器。

【００６９】（８） 絶縁ガスが充填された金属容器内
に３相の機器を収納してなるガス絶縁電気機器の前記金
属容器内の３相の導体部分と接地間の電圧を検出する電
圧変成器において、前記金属容器内に配置されて前記３
相の導体部分にそれぞれ静電容量を介して結合された３
相用の検出電極と、前記３相用の検出電極にそれぞれ一
端が接続された３相用の接地導体と、前記３相用の接地
導体の他端に一端が共通に接続され、他端が前記金属容
器に接続された零相回路形成用接地導体と、前記金属容
器内に配置されて前記３相用の接地導体をそれぞれ流れ
る充電電流を検出する３相用の貫通形変流器と、前記金
属容器内に配置されて前記零相回路形成用接地導体を流
れる充電電流を検出する零相用の貫通形変流器と、前記
金属容器外に設けられて前記容器に対して絶縁された状
態で設けられた中継端子を介して前記３相用の変流器及
び零相用の変流器の出力が入力された検出信号出力部と
を具備し、前記検出信号出力部は、前記３相用の変流器
がそれぞれ発生する出力がコンデンサを介して印加され
た３相用の発光素子と、前記零相用の変流器の出力がコ
ンデンサを介して印加された零相用の発光素子と、前記
３相用の発光素子及び前記零相用の発光素子にそれぞれ
直流バイアス電流を流すバイアス回路と、前記３相用の
発光素子が発生する光をそれぞれ伝送する３相用光ファ
イバーケーブルと、前記零相用の発光素子が発生する光
を伝送する零相用光ファイバーケーブルと、前記３相用
の光ファイバーケーブルを通して伝送された光をそれぞ
れ電気信号に変換する３相用の受光素子と、前記零相用
光ファイバーケーブルを通して伝送された光を電気信号
に変換する零相用受光素子とを有する受光部とを備えて
いることを特徴とする電圧変成器。

【００７０】（９） 絶縁ガスが充填された金属容器内
に３相の機器を収納してなるガス絶縁電気機器の前記金
属容器内の３相の導体部分と接地間の電圧を検出する電
圧変成器において、前記金属容器内に配置されて前記３
相の導体部分にそれぞれ静電容量を介して結合された３
相用の検出電極と、前記３相用の検出電極にそれぞれ一
端が接続された３相用の接地導体と、前記３相用の接地
導体の他端に一端が共通に接続され、他端が前記金属容
器に接続された零相回路形成用接地導体と、前記金属容
器内に配置されて前記３相用の接地導体をそれぞれ流れ
る充電電流を検出する３相用の貫通形変流器と、前記金
属容器内に配置されて前記零相回路形成用接地導体を流
れる充電電流を検出する零相分検出用変流器と、前記金
属容器外に設けられて前記容器に対して絶縁された状態
で設けられた中継端子を介して前記３相用の貫通形変流
器及び零相分検出用変流器の出力が入力された検出信号
出力部とを具備し、前記検出信号出力部は、前記３相用
の貫通形変流器の出力端子間に接続された３相用の検流
コイルと、前記零相用の貫通形変流器の出力端子間に接
続された零相用の検流コイルとを備え、前記各検流コイ
ルは、導体を少なくとも１ターン巻回したものからなっ
ていて、クランプ形の変流器を取り付け得るように設け
られていることを特徴とする電圧変成器。

【００７１】（１０） 前記検流コイルの巻数は、変流
器の二次コイルの巻数に等しく設定されている上記
（３），（５），（７）または（９）項のいずれか１つ
に記載の電圧検出装置。

【００７２】上記（６）項ないし（９）項のように構成
すると、導体部分の対地電圧の零相分の有無を検出する
ことができるため、電圧検出装置に地絡事故または短絡
事故の検出機能を持たせることができる。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、接地導
体を通して接地された検出電極を静電容量を介して導体
部分に結合するとともに、導体部分と検出電極との間の
静電容量と接地導体とを通して流れる充電電流を検出す
る変流器を設けて、該変流器により充電電流を検出する
ことにより導体部分の対地電圧に相応した検出信号を得
るようにしたので、変流器により導体部分（高圧回路）
と検出信号の出力回路（変流器の二次側に設けられる低
圧回路）との間を絶縁して、地絡サージが低圧回路側に
直接進入するのを防ぐことができ、安全性を高めること
ができる。

【００７４】また本発明によれば、接地導体を通して流
れる充電電流を変流器により検出することにより導体部
分の対地電圧を検出するので、計器用変圧器を用いてい
た従来の電圧検出装置に比べて構成を簡単にすることが
でき、電圧検出装置を適用する電気機器が大形化するの
を防ぐことができる。

【００７５】更に本発明において、変流器の出力を光信
号に変換して光ファイバケーブルを通して伝送した後、
伝送された光信号を電気信号に変換して検出信号を得る
ようにした場合には、光ファイバケーブルによる絶縁作
用により、検出信号に地絡サージが混入するのを更に確
実に防ぐことができるため、該検出信号が入力される警
報発生回路や、制御回路などが破損するおそれをなくす
ことができる。

【００７６】本発明において、変流器の二次コイルの両
端に検流コイルを接続した場合には、該検流コイルの部
分でクランプ形変流器などを用いて充電電流を検出でき
るため、簡単な構成で導体部分の対地電圧を検出するこ
とができる。この場合も接地導体を通して流れる充電電
流を検出する変流器により高圧回路と低圧回路との間を
絶縁できるため、高圧回路から低圧回路に地絡サージが
直接進入するのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の要部の構成例を示した
断面図である。

【図２】図１の例で用いる検出信号出力部の回路構成の
一例を示した回路図である。

【図３】図２の回路の各部の信号波形を示した波形図で
ある。

【図４】本発明の他の実施の形態の要部の構成を示した
断面図である。

【図５】本発明の更に他の実施の形態の要部の構成を示
した断面図である。

【図６】（Ａ）は本発明の更に他の実施の形態の要部の
構成を示した断面図である。（Ｂ）は同実施の形態で用
いる検出信号出力部の構成例を示した回路図である。

【図７】図６（Ｂ）の検出信号出力部の具体的な構成例
を示した回路図である。

【図８】図６（Ｂ）の検出信号出力部の他の具体的構成
例を示した回路図である。

【図９】（Ａ）は本発明の更に他の実施の形態の要部の
構成を示した断面図である。（Ｂ）は同実施の形態で用
いる検出信号出力部の構成例を示した回路図である。

【図１０】従来の電圧検出装置の構成を説明する説明図
である。

【図１１】従来の他の電圧検出装置の構成を示す断面図
である。

【図１２】従来の更に他の電圧検出装置の構成を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 金属容器 ２ 開閉装置の構成機器 ２ａ 導体部分 ２０ 検出電極 ２０ｕ〜２０ｗ ３相用の検出電極 ２１ 接地導体 ２１ｕ〜２１ｗ ３相用の接地導体 ２１ｚ 零相用の接地導体 ２２ 変流器 ２２ｕ〜２２ｗ ３相用の変流器 ２２ｚ 零相用の変流器 ２９ 検出信号出力部 Ｌｄ 発光ダイオード（発光素子） Ｌdu〜Ｌdw ３相用の発光ダイオード Ｌdz 零相用の発光ダイオード Ｐｄ 受光素子 Ｐdu〜Ｐdw ３相用の受光素子 Ｐdz 零相用の受光素子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧が印加される導体部分と接地間の
   電圧を検出する電圧検出装置において、 前記導体部分に静電容量を介して結合された検出電極
   と、前記検出電極を接地する接地導体と、前記接地導体
   を通して流れる充電電流を検出する変流器と、前記変流
   器の出力を入力として前記導体部分と接地間の電圧に相
   応した検出信号を出力する検出信号出力部とを具備した
   ことを特徴とする電圧検出装置。
2. 【請求項２】 高電圧が印加される導体部分と接地間の
   電圧を検出する電圧検出装置において、 前記導体部分に静電容量を介して結合された検出電極
   と、前記検出電極を接地する接地導体と、前記接地導体
   を通して流れる充電電流を検出する変流器と、前記変流
   器の出力を入力として前記導体部分と接地間の電圧に相
   応した検出信号を出力する検出信号出力部とを具備し、 前記検出信号出力部は、発光素子と、前記発光素子に直
   流バイアス電流を流すバイアス回路と、前記変流器の交
   流出力電流を前記直流バイアス電流に重畳した状態で前
   記発光素子に流す変流器出力入力回路と、前記発光素子
   が発生する光を伝送する光ファイバケーブルと、前記光
   ファイバケーブルを通して伝送された光を電圧信号に変
   換する受光部とを備えていることを特徴とする電圧検出
   装置。
3. 【請求項３】 高電圧が印加された導体部分と接地間の
   電圧を検出する電圧検出装置において、 前記導体部分に静電容量を介して結合された検出電極
   と、前記検出電極を接地する接地導体と、前記接地導体
   を通して流れる充電電流を検出する変流器と、前記変流
   器の出力を入力として前記導体部分と接地間の電圧に相
   応した検出信号を出力する検出信号出力部とを具備し、 前記検出信号出力部は、導体を少なくとも１ターン巻回
   したものからなっていて前記変流器の二次コイルの両端
   に接続されたリング状の検流コイルからなっていること
   を特徴とする電圧検出装置。
4. 【請求項４】 絶縁ガスが充填された金属容器内に機器
   を収納してなるガス絶縁電気機器の前記金属容器内の機
   器の導体部分と接地間の電圧を検出する電圧検出装置に
   おいて、 前記金属容器内に配置されて前記導体部分に静電容量を
   介して結合された検出電極と、前記検出電極を前記金属
   容器に接地する接地導体と、前記金属容器内に配置され
   て前記接地導体を通して流れる充電電流を検出する変流
   器と、前記金属容器外に設けられて、前記金属容器に対
   して絶縁された状態で設けられた中継端子を介して前記
   変流器の出力が入力された検出信号出力部とを具備し、 前記検出信号出力部は、発光素子と、前記発光素子に直
   流バイアス電流を流すバイアス回路と、前記変流器の交
   流出力電流を前記直流バイアス電流に重畳した状態で前
   記発光素子に流す変流器出力入力回路と、前記発光素子
   が発生する光を伝送する光ファイバケーブルと、前記光
   ファイバケーブルを通して伝送された光を電圧信号に変
   換する受光部とを備えていることを特徴とする電圧検出
   装置。
5. 【請求項５】 絶縁ガスが充填された金属容器内に機器
   を収納してなるガス絶縁電気機器の前記金属容器内の機
   器の導体部分と接地間の電圧を検出する電圧検出装置に
   おいて、 前記金属容器内に配置されて前記導体部分に静電容量を
   介して結合された検出電極と、前記検出電極を前記金属
   容器に接地する接地導体と、前記金属容器内に配置され
   て前記接地導体を通して流れる充電電流を検出する変流
   器と、前記金属容器外に設けられて、前記金属容器に対
   して絶縁された状態で設けられた中継端子を介して前記
   変流器の出力が入力された検出信号出力部とを具備し、 前記検出信号出力部は、導体を少なくとも１ターン巻回
   したものからなっていて、前記中継端子を介して前記変
   流器の両端に接続されたリング状の検流コイルからなっ
   ていることを特徴とする電圧検出装置。