JPH09178799A

JPH09178799A - 電気設備の事故点標定装置

Info

Publication number: JPH09178799A
Application number: JP7342023A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Yamada; 守山田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】数ｋｍに及ぶ長尺の管路気中ケーブルに発生す
る地絡事故の位置を数の少ない装置でかつ容器に貫通孔
を設けることなく標定できるようにする。【解決手段】複数の導体からなる接地電極としての容器
１２とこの容器１２に収納された高圧導体１１とを備え
た管路気中ケーブル１の、高圧導体１１と容器１２との
間の絶縁破壊による地絡事故の位置を標定する事故点標
定装置において、光ファイバ形分布温度計２００の最大
長１０ｋｍの長尺の光ファイバ３を容器１２の外部にこ
れらの容器１２に沿って引き回して配置し、容器１２を
構成する多数の金属円筒１２１の間を接続する複数の接
続導体１７の少なくとも一部に、この接続導体１７に流
れる電流を検出して光ファイバ３の一部を温度変化させ
るセンサ装置４を設けて、温度変化した光ファイバ３の
位置を光ファイバ型分布温度計によって位置標定する。

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、管路気中ケーブ
ルのように長い寸法の電気設備、あるいは、変電所内の
ガス絶縁開閉装置、遮断器、変圧器などの高電圧の電気
設備を一括して地絡故障などの事故あいは異常を検出す
るとともにその位置の標定又は故障機器を特定するため
の電気設備の事故点標定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】管路気中ケーブルは鉄又はアルミなどの
導体からなる容器とその中に収納された高圧導体、及び
一定の長さの容器を連結するとともにそれぞれの容器ご
とに空間を遮断する絶縁スペーサとからなっていて、高
圧導体は絶縁スペーサによって支持されるとともにこれ
を貫通した構成になっている。そして、それぞれの容器
内の空間には高圧の絶縁ガスが封入されている。前述の
機器も絶縁媒体や構造が異なるにしても金属製の容器の
中に高圧導体が収納された構成に関しては共通である。

【０００３】管路気中ケーブルの長さは数ｋｍ程度であ
るが、１本の円筒状の容器の長さはせいぜい２０ｍ程度
なので、１本の管路気中ケーブルは数百本の容器を絶縁
スペーサを介して接続して構成される。管路気中ケーブ
ルは容器に１相分の１本の高圧導体だけを収納するもの
と３相分を一括して容器に収納するものとがあり、前者
の相分離形は定格電圧が１０００ｋＶや５００ｋＶの超
々高圧の管路気中ケーブルに採用され、後者の３相一括
形はこれよりも低い定格電圧の管路気中ケーブルに採用
される。

【０００４】図１４は相分離形の管路気中ケーブルの模
式図である。この図において、３本の管路気中ケーブル
１はそれぞれ高圧導体１１、この高圧導体１１が収納さ
れる容器１２、容器１２の内部空間に封入される絶縁ガ
ス１５からなっていて、３本の管路気中ケーブルはそれ
ぞれ三相電源１００の各相に一端が接続されるととも
に、他端は負荷１１０に接続される。

【０００５】管路気中ケーブル１の容器１２は電源１０
０側、負荷１１０側でそれぞれの相が電気的に接続され
るとともに一括して接地されている。管路気中ケーブル
１は通常の送電線に代わるものではないが、数ｋｍ離れ
た電気設備の間を接続するために使用されることがあ
る。管路気中ケーブル１の容器１２は長さが２０ｍ程度
の金属円筒が接続されてなっているので、管路気中ケー
ブル１は１ｋｍ当たり５０本ほどの金属円筒が使用さ
れ、電気的、機械的に接続されて図のように１本の管路
気中ケーブル１が形成される。高圧導体１１も容器１２
の接続に合わせて接続される構成になっている。

【０００６】図１５は図１４の管路気中ケーブルの一部
を拡大した断面図である。この図において、容器１２は
両側がフランジ構造を持った金属円筒１２１が直列に接
続されて構成されており、相分離形の管路気中ケーブル
１では容器１２は反対方向に負荷電流が流れる通電導体
でもあるので、その材料としてアルミニウムが採用され
るのが一般である。金属円筒１２１の接続構造は、隣同
士の金属円筒１２１のフランジ部が絶縁スペーサ１３の
周辺部を挟んで接続ボルト１６を貫通させて符号を付け
ないナットで締付けて機械的に一体化される。

【０００７】絶縁スペーサ１３を挟んで金属円筒１２１
が隣合っているので両側の金属円筒１２１は接続ボルト
１６及びナットを介して電気的に接続されているが、接
続ボルト１６やナットは機械的強度を確保するために鋼
材のものが使用されるので良導体でないことから、負荷
電流を支障なく流すために両側の金属円筒１２１を電気
的に接続するための接続導体１７が接続ボルト１６によ
って固定されて設けらる構成が採用される。

【０００８】容器１１の内部には数気圧の絶縁ガス１５
が封入されているので、金属円筒１２１の接続部もこの
高圧に耐える必要があることから、接続ボルト１６はフ
ランジ部に等配に多数設けられている。接続導体１７も
接続ボルト１６に応じて設けられている。１つの金属円
筒１２１は両側が絶縁スペーサでふたをされているため
にその内部は密封空間になっている。したがって、何ら
かの理由で内部の絶縁ガスが漏れたとしてもその金属円
筒１２１の内部だけが圧力低下をする。また、内部で絶
縁破壊が生じて内圧が上昇し金属円筒１２１が破壊する
ようなことがあったとしても他の金属円筒１２１には波
及しないという利点がある。

【０００９】高圧導体１１は棒状導体１１１と絶縁スペ
ーサ１３を貫通する部分の接続導体１１２からなってい
て、この接続導体１１２は図示しない複雑な構造になっ
ていて管路気中ケーブルの組み立て、分解が容易にでき
るようになっているが、この発明においては関係のない
ことなので接続導体１１２とその周辺の具体的な図示を
省く。

【００１０】ところで、高電圧の電気設備では雷サージ
などの過電圧によって絶縁破壊が生ずる可能性が有り得
ることを前提にして絶縁破壊による被害を最小限にする
とか修理を迅速に行えるようにするとかの対策がとられ
る。管路気中ケーブル１の場合、長尺なので、絶縁破壊
が発生した場合にその位置を標定するのが迅速な修理を
行うための第１歩である。その方法として従来次のよう
な方法が採用されている。１）金属円筒１２１内部の圧力を検出する圧力センサを
それぞれの金属円筒１２１に取付けて内圧を監視し、内
部での絶縁破壊によって発生するアークによる内圧上昇
を検出して事故を監視と事故が発生した金属円筒１２１
の標定を行う。２）アーク光を検出する光センサをそれぞれの金属円筒
１２１に取付けて絶縁破壊によって生ずるアーク光を検
出し、事故の監視と事故発生位置の標定を行う。３）蛍光ファイバをそれぞれの金属円筒１２１の内部に
挿入して高圧円筒と平行して引き回してアーク光を検出
する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】これらの従来の事故点
標定のためのセンサはいずれも金属円筒１２１の内部の
現象の検出にあるために、金属円筒１２１にセンサを挿
入するためや光を外部に導くための貫通孔を設けなけれ
ばならないという問題がある。貫通孔は絶縁ガスの圧力
に耐えるだけの気密性が保持されなければならないが貫
通孔を設けることはそれだけガス漏れの確率が大きくな
って電気設備の信頼性が低下するという問題がある。

【００１２】更に、圧力センサと光センサの場合、それ
ぞれの金属円筒１２１にセンサを設置する必要がある
が、管路気中ケーブル１の長さが例えば１０ｋｍとする
と金属円筒１２１の本数は５００本という膨大な数にな
り、センサそのものは勿論センサの出力信号を処理する
電子回路なども同じ数必要になることから、コストが多
大になるとともに、標定装置そのものの信頼性も問題に
なる。蛍光ファイバは合成樹脂製なので光の減衰率が大
きく、１本の蛍光ファイバの実用できる長さはせいぜい
数１０ｍ程度なので、この場合も多くの本数のセンサと
電子装置が必要になるという点では圧力センサや光セン
サと大差はない。

【００１３】この発明の目的はこのような問題を解決
し、数ｋｍに及ぶ長尺の管路気中ケーブルなど複数の区
画を備えた電気設備に発生する地絡事故などの事故及び
異常の位置を標定することのできる簡易な構成の事故点
標定装置を提供すること、及び容器に貫通孔を設けるこ
となく標定することのできる電気設備の事故点標定装置
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明によれば、接地電極としての複数の容器とこ
れら容器に収納された高圧導体とを備えた電気設備の、
高圧導体と容器との間の絶縁破壊による地絡事故の位置
を標定する電気設備の事故点標定装置において、光ファ
イバ形分布温度計の光ファイバを前記複数の容器の外部
にこれらの容器に沿って引き回して配置し、容器間又は
容器と接地との間を接続する複数の接続導体の少なくと
も一部に、この接続導体に流れる電流を検出して光ファ
イバの一部を温度変化させるセンサ装置を設けることに
よって、接続導体に地絡電流が流れると前記センサ装置
によって光ファイバの一部が温度変化するので、この温
度変化を光ファイバ型分布温度計が検出してその本体部
から温度変化した光ファイバの部分までの長さとともに
温度上昇値が得られる。光ファイバの光ファイバ型分布
温度計の本体からの温度変化した部分までの長さが分か
ることにより、地絡電流が流れた接続導体を特定するこ
とができるので、地絡箇所の位置標定が可能になる。

【００１５】また、センサ装置を、接続導体の電流を検
出する変流器、この変流器の二次巻線に流れる電流を熱
に変換する電熱変換素子で構成し、この電熱変換素子の
熱変化部を前記光ファイバに接近して設けた構成とする
ことによって、電熱変換素子と光ファイバとは接続導体
とは電気的、構造的に切り離した自由度の高い構成を採
用することができる。また、電熱変換素子を抵抗体とす
ることによって、熱変換部は発熱部となってこれに近接
する部分の光ファイバの温度を上昇させる。また、抵抗
体としては、絶縁膜とこれに貼付された金属箔製の抵抗
材とからなり、光ファイバにこの抵抗体を巻き付けてな
るもの、又は、円柱状の導電性セラミックからなり、そ
の中心軸を含む軸に平行な溝が設けられ、この溝に光フ
ァイバが配置されたものなどを採用することができる。

【００１６】また、電熱変換素子が熱変化部として吸熱
部と発熱部とを持つペルティエ素子であり、このペルテ
ィエ素子が整流器を介して変流器の二次巻線に接続され
てなり、吸熱部又は発熱部を光ファイバに接近して配置
することによって、熱変化部が吸熱部の場合にはこれに
近接する部分の光ファイバが温度低下し、発熱部の場合
には温度上昇して、いずれの場合にも光ファイバ型分布
温度計によってその温度変化値が知れるとともに位置標
定を行うことができる。光ファイバに沿って設けられた
複数の電熱変換素子の熱変化部を、吸熱部と発熱部とが
交互に光ファイバに接近して配置することによって、隣
合うセンサ装置の温度変化が逆になることから隣接する
センサ装置の間隔が接近しているときに位置標定の精度
が２倍になる。

【００１７】また、複数の区画を備えた電気設備の、前
記区画の内部で発生する事故あるいは異常の位置を標定
する電気設備の事故点標定装置において、光ファイバ形
分布温度計の光ファイバを前記複数の区画に沿って引き
回して配置し、前記複数の区画の少なくとも一部に、区
画の内部で発生する事故あるいは異常を検出して光ファ
イバの一部を温度変化させるセンサ装置を設けることに
よって、ある区画の内部で事故あるいは異常が発生する
と前記センサ装置によって光ファイバの一部が温度変化
するので、この温度変化を光ファイバ形分布温度計が検
出してその本体部から温度変化した光ファイバの部分ま
での長さとともに温度上昇値が得られる。光ファイバの
光ファイバ形分布温度計の本体から温度変化した部分ま
での長さが分かることにより、事故あるいは異常が発生
した区画を特定することができるので、事故あるいは異
常の位置標定が可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下この発明を実施例に基づいて
説明する。

【００１９】

【実施例１】図１はこの発明の第１の実施例を示す管路
気中ケーブルと事故点標定装置の正面図である。事故点
標定装置は、光ファイバ形分布温度計２００と、これに
接続されている光ファイバ３の途中に設けられた複数の
センサ装置４とからなっている。光ファイバ形分布温度
計２００は日立電線株式会社製の光ファイバ温度レーダ
（商品名ＦＴＲ）である。この光ファイバ形分布温度計
は、光ファイバのラマン散乱光の温度特性を利用して光
ファイバの長さ方向の温度分布を出力表示するものであ
り、コンピュータからなる演算・表示部、光ファイバ、
発光部、受光部などからなり、図の光ファイバ形分布温
度計２００は光ファイバ３を除く他の構成要素を一つの
ものとして図示してある。光ファイバ形分布温度計は位
置分解能が１ｍ、温度精度が１℃という性能を持ってい
る。前述のように、管路気中ケーブル１の１本の金属円
筒１２１の長さは１０ｍ以上あるので温度差さえあれば
数百本の金属円筒１２１を標定することができる。

【００２０】センサ装置４は隣接する金属円筒１２１間
を電気的に接続する接続導体１７の１つに流れる電流を
基に、この部分の光ファイバ３の温度を変化させるため
のもので、この接続リード１７に定常時よりもはるかに
大きな電流が流れたときに温度が変化するようにしてあ
る。図２は図１のセンサ装置の回路図である。この図に
おいて、接続導体１７に流れる電流は変流器４１によっ
て適当な電流値に変換され変流器４１の二次巻線４１１
には負荷としての抵抗体４２が接続されている。抵抗体
４２は光ファイバ３に接近して設けられている。

【００２１】管路気中ケーブル１に地絡事故が発生する
と高圧導体１１と容器１２との間に定格電流の１０倍を
越える過電流が流れる。この電流は隣同士の金属円筒１
２１を接続する接続導体１７にも流れるので変流器４１
を介して抵抗体４２にも電流が流れて熱が発生し温度上
昇する。その結果、この抵抗体４２に近接する位置にあ
る光ファイバ３の温度も上昇してこの温度に対応したラ
マン散乱光を発する。光ファイバ形分布温度計２００は
パルス状のレーザ光を光ファイバ３に対して発射し、温
度に応じて周波数が変化するラマン散乱光を受光して発
射したレーザ光に対する周波数の違いから温度を、時間
遅れからその位置を求めることができるので、その結果
を表示部であるコンピュータのディスプレーに表示す
る。

【００２２】図３は図１のセンサ装置が設けられた部分
の管路気中ケーブルとセンサ装置の拡大断面図である。
この図において、センサ装置４は容器４０の中に図２の
回路要素である接続導体１７Ａ、変流器４１、抵抗体４
２が設けられていて、光ファイバ３は容器４０の壁を支
持部４４を介して貫通している。接続導体１７Ａは変流
器４１を設けるために必要な寸法を確保するために他の
接続導体１７とは異なる寸法になるので添字Ａを付けて
区別したものである。抵抗体４２は変流器４１のこの図
には図示しない二次巻線４１１の引き出しリード４３に
よって変流器４１と接続されている。容器４０は接続導
体１７Ａとともに接続ボルト１６Ａによって固定されて
いる。接続ボルト１６Ａは符号を付けないナットによっ
て両側から締付ける構成になっていて、容器４０を取付
ける前にいったん接続導体１７Ａを内側の２つのナット
で締付けて固定し、そのあと容器４０を取付けて再度外
側の２つのナットで締めつけて固定する。なお、容器４
０は内部の構成要素を図示できるように断面図で示して
ある。実際には容器４０には手前側にも壁があって内部
の構成要素を隠しているのが実際である。

【００２３】図４は図３のＡ矢視図であり、図３と同じ
部材には同じ符号を付けて重複する説明を省く。この図
においても容器４０は断面図を示して内部の構成要素を
図示してある。この図では容器４０は３本のボルト１６
Ａによって固定されており、その部分の容器４０の手前
側の壁を破線で示してある。図５は図１の抵抗体を製作
した状態の平面図、図６は図５の抵抗体を巻き付けたと
きの斜視図、図７は図６の抵抗体を光ファイバに巻き付
けた状態を示す斜視図である。図５において、抵抗体４
２は絶縁膜４２２とこれに貼付された図のような波形の
金属箔からなる抵抗材４２１とからなり（例えば、三井
東圧化学株式会社他製のフレキシブル面状発熱体）、抵
抗材４２１の両端には引き出しリード４２３，４２４が
接続されていてこれら引き出しリード４２３、４２４が
図３の変流器４１の引き出しリード４３と接続される。
図６に示すように平板状の抵抗体４２に曲げ癖をつけた
上で、図７に示すように光ファイバ３に巻き付ける。

【００２４】光ファイバ３はコアとクラッドと呼ばれる
二重層からなる芯部３１とこの芯部を覆って保護するた
めの保護層３２とからなっている。周知のように光ファ
イバ３の中を伝わる光はクラッドに反射しながらコアの
中を伝わる。ちなみに、光ファイバ型分布温度計２００
に使用される光ファイバ３の芯部３１の直径は０．２ミ
リ程度、保護層３２のそれは２ミリ程度である。

【００２５】ラマー散乱を起こすのはコア部なのでこの
コア部になるべく接近して抵抗体４２を配置するために
このように保護層３２を取り除いて芯部３１に抵抗体４
２が直接接触するような構成を採用してある。図８は図
７の状態から更に加工を加えて抵抗体と光ファイバとの
近接部が完成した状態の断面図である。この図におい
て、光ファイバ３の芯部３１に抵抗体４２を巻き付けた
後、発泡スティロールからなる熱遮蔽体４２５で全体を
覆い、更にその外径側に保護テープを巻き付けてなる保
護層４２６を設けてある。この保護層４２６によって光
ファイバ３の保護層３２とともに抵抗体４２が機械的に
一体化される。なお、抵抗体４２と光ファイバ３との間
にはペースト状の熱伝導材（例えば、信越シリコーン株
式会社製、シーリング材ＫＥ３４１８）を充填して隙間
を埋めて熱伝導性を高めてある。

【００２６】図９は図５〜図７とは異なる抵抗体の実施
例を示す斜視図である。この図において、抵抗体４２Ａ
は、導電性セラミック（例えば、日本タングステン株式
会社、ジルコニア系導電性セラミックＮＰＺ−２）から
なる円柱状の抵抗材４２１Ａであり、この抵抗材４２１
Ａには軸に平行に溝４２７が設けられていてこの溝４２
７に挿入されて抵抗材４２１Ａのほぼ中心軸に光ファイ
バ３の芯部３１が配置される。溝４２７の中には光ファ
イバ３の芯部３１と抵抗材４２１Ａとの熱伝導性を高め
るために前述の抵抗体４２と同じように熱伝導材が充填
される。抵抗材４２１Ａの両端の面は金属コーティング
されて引き出しリード４２３Ａ，４２４Ａがそれぞれ接
続されている。図の状態のものを断熱材４２５で覆い更
にその上に保護テープ４２６を巻き付けて保護層を設け
る点は図８と同じである。

【００２７】次に、変流器４１、抵抗４２、４２Ａの諸
元の例について述べる。光ファイバ３の抵抗体４２で覆
われた温度上昇部の所要温度は上昇値１０℃程度であ
る。前述のように光ファイバ型分布温度計の温度検出感
度は１℃なので、これよりも１桁上の１０℃ならば誤っ
た検出するをする可能性が非常に小さく、何らかの理由
で温度上昇が過大になって温度上昇値がこの数倍になっ
たとしても部材が劣化するほどの温度にはならない。１
０℃という値は概略値であって、この値が５℃であって
も差し支えない。また、以下の数値計算に使用する諸元
は仮定的な値として設定してあるが、これらは実際のも
のの値を丸めた値であったり代表的な値であって実際の
ものから掛け離れた値ではない。

【００２８】温度上昇部の温度上昇値Ｔは次の式で得ら
れる。

【００２９】

【数１】Ｔ＝Ｒｉ²ｔ／ｍ…………………………………（１）ここで、Ｔ；温度上昇値（℃) Ｒ；抵抗体４２の抵抗値（Ω）ｉ；抵抗体４２に流れる電流値（Ａ）ｔ；電流の持続時間(sec) ｍ；抵抗体４２と光ファイバを含めたその内部の熱容量
（Ｊ／℃) 抵抗体４２の抵抗値Ｒは前述のような金属箔で構成する
場合、その厚み、幅及び長さを適当な値に設定すること
によって広い範囲の値のものが得られる。また、電流値
ｉも変流器４１の変流比によって広い範囲の値が得られ
る。一般に高圧導体１１に流れる短絡電流は１０ｋＡ程
度であり、接続ボルトの数、すなわち、接続導体１７の
等配数を４０とすると、１つの接続導体に流れる電流は
２５０Ａ、変流器４１の変流比を２００／１とすると、
１０ｋＡの短絡電流が流れたときの抵抗体４２に流れる
電流は約１Ａになる。電流の持続時間ｔは、短絡事故発
生から遮断器が動作して短絡電流を遮断するまでの時間
であり、系統の短絡保護性能によって異なるが一般に数
サイクルである。したがってこの持続時間を仮に０．２
sec （５０Hz系統で１０サイクル）とする。

【００３０】熱容量ｍは実際の抵抗体４２と周辺の構造
が決定してから決まるが、抵抗体４２の長さは２cm、直
径は２mm、等価的比熱を０．３（Ｊ／ｇ・℃）、比重を
１として概算値を求めると、

【００３１】

【数２】ｍ＝０．３×１×２×３．１４×０．１²＝ca０．０２（Ｊ／℃) したがって、温度上昇が１０℃になるための抵抗体４２
の抵抗値Ｒは、

【００３２】

【数３】Ｒ＝Ｔｍ／（ｉ²ｔ）＝１０×０．０２／（１²×０．２）＝ca１（Ω）となる。図５の抵抗体４２で１Ωの抵抗値を実現した例
は次のような諸元になる。

【００３３】抵抗体４２の抵抗材４２１はステンレス製
で、その固有抵抗ρ＝８１×１０^-8Ωｍ）、厚みｔ＝２
０μｍ、幅ｄ＝１mm、長さＬ＝２５mmとすると、

【００３４】

【数４】Ｒ＝ρＬ／（ｔｄ）＝８１×１０^-8×２５×１０^-3／（２０×１０^-6×１×１０^-3）＝ca１（Ω）となる。

【００３５】また、図９の抵抗体４２Ａの場合では、抵
抗材４２１Ａの固有抵抗ρ＝６×１０^-5Ωｍ、直径Ａ＝
２mm、長さＬ＝２０mmとし、溝４２７の断面積は無視す
ると、

【００３６】

【数５】Ｒ＝ρＬ／（πＡ²／４）＝６×１０^-5×２０×１０^-3／（３．１４×（２×１０^-3）²／４）＝ca０．４（Ω）となるので、同じジュール熱を得るためにはこの抵抗体
４２Ａの電流は前述の抵抗体４２の電流値の約１．６
倍、したがって、これに対応した変流器の電流比を選択
することになる。

【００３７】図１０は管路気中ケーブルに地絡事故が発
生した場合の光ファイバ型分布温度計のディスプレーに
表示される結果を模式的に図示したグラフである。この
図において、横軸は光ファイバ３の長さ、縦軸は温度で
あり、センサ装置４は光ファイバ３の一定の長さ位置に
一定間隔で設けられるから、センサ装置４が設置されて
いる位置を電源側から順次、１、２、３〜と番号を付け
ると、図示のように横軸に等間隔にセンサ装置４の位置
が設定される。縦軸の温度Ｔ₀は周囲温度であり、温度
Ｔ₁はセンサ装置４の抵抗体４２によって温度上昇した
値である。

【００３８】今仮にセンサ装置４の１０番目と１１番目
の間の管路気中ケーブル１で地絡事故が発生したとす
る。そうすると、この位置から容器を流れる地絡電流は
図１４に従って左側の電源側に向かって流れる。したが
って、１〜１０番目のセンサ装置４は全て抵抗体４２に
正常時よりもはるかに大きな電流が流れて過熱し抵抗体
４２が巻き付けられた部分の光ファイバ３の温度が上昇
して光ファイバ型分布温度計２００の表示部は図示のよ
うに表示して地絡事故が発生した位置が１０番のセンサ
装置４の右側にあると位置標定することができる。

【００３９】

【実施例２】図１１はこの発明の第２の実施例を示すセ
ンサ装置の回路図であり、図２と同じ構成要素には同じ
符号を付けて重複する説明を省く。この図の図２の実施
例１と異なる点は、変流器４１の負荷は実施例１では抵
抗体４２であるのに対して図１１ではペルティエ素子４
６である点である。ペルティエ素子４６は周知のように
直流によって動作するので変流器４１とペルティエ素子
４６との間に全波整流の整流器４５を挿入して変流器４
１から出力される交流電力を直流に変換してある。

【００４０】ペルティエ素子４６は周知のペルティエ効
果を利用して電力を熱に変換するもので、抵抗体４２の
ように単に発熱するだけでなく吸熱、すなわち、冷却す
ることも可能であり、主に冷却のために種々の用途に利
用されている電熱変換素子である。図１２は図１１のペ
ルティエ素子を示す斜視図である。この図において、ペ
ルティエ素子４６はｐ型の半導体４６２とｎ型の半導体
４６４との一方の面を導体４６３で接続し、それぞれの
半導体４６２，４６４にはそれぞれ導体４６１，４６５
が接続されていて、これら導体４６１と４６５が整流器
４５に接続される。

【００４１】導体４６３、導体４６１，４６５はそれぞ
れ吸熱又は発熱のための熱導体でもあり、電流の方向に
よって導体４６３が吸熱部となるときには導体４６１，
４６５が発熱部になり、電流の方向を逆にすると吸熱と
発熱の関係も逆になる。光ファイバ３は導体４６３に近
接させて発熱又は吸熱するとして、その具体的構成は従
来の技術の範囲において種々の構成を採用することがで
き、この発明の目的に反しない範囲でどのような構成を
採用して差し支えない。

【００４２】ペルティエ素子４６を用いたセンサ装置４
Ｂは光ファイバ３の温度を下げることができるという点
が抵抗体４２、４２Ａと異なる機能である。したがっ
て、隣合うセンサ装置４Ｂで発熱と吸熱とが交互になる
ようにすると隣合うセンサ装置４の間隔が接近している
ときに分解能が１／２、位置標定の精度が２倍になると
いう利点がある。

【００４３】

【実施例３】図１３はこの発明の第３の実施例を示す管
路気中ケーブルと事故点標定装置の正面図であり、図１
と同じ構成要素については重複する説明を省く。この図
において、管路気中ケーブル１Ｃは高圧導体１１及び容
器１２は図１のそれと同じであるが、接地方式が異な
る。すなわち、図１では管路気中ケーブル１の両側で接
地する方式が採用されているが、図１３の管路気中ケー
ブル１Ｃでは金属円筒１２１の接続部でそれぞれ共通接
地線１９に接地線１８で接地された方式である。このよ
うな場合、地絡電流の帰路は容器１２と共通接地線１９
とに分流して流れる。そして、分流比はそれぞれのイン
ピーダンスの関係から決まる。

【００４４】この実施例では共通接地線１９に流れ込む
地絡電流成分をセンサ装置４Ｃで検出するものである。
このような構成によると図３の変流器４２は接地線１８
を貫通させる構成を採用することができるので管路気中
ケーブル１Ｃそのものには一切関係なしにセンサ装置４
Ｃを設けることができることから、既設の管路気中ケー
ブルにもこの発明を容易に適用することができるという
利点がある。

【００４５】接地線１８に流れる電流は条件によって異
なるので、実施例１の場合と同じ変流器の仕様で良いと
は限らない。いずれにしても地絡事故発生時の接地線に
分流する電流値はインピーダンスの関係から数式的に計
算で求めることができるので、その結果に応じてセンサ
装置４Ｃの製作をすればよい。ガス絶縁開閉器（ＧＩ
Ｓ）も容器が絶縁スペーサによって区切られているとい
う点で管路気中ケーブルと共通の構造を持っている。し
たがって、この発明を採用してＧＩＳを構成する複数の
空間に発生する地絡事故とその箇所を検出することが可
能である。この場合、ＧＩＳの隣合う空間の間隔は１ｍ
レベルなので光ファイバ型分布温度計の分解能ぎりぎり
であり充分な精度での位置標定が困難になるという要素
があるが、隣同士を結ぶ光ファイバに輪を作って光ファ
イバの長さが長くなるように設定すればよい。光ファイ
バ型分布温度計の分解能は光ファイバの長さに関係する
からである。

【００４６】更に、１つの変電所に設置されている複数
の電気設備の接地線にそれぞれセンサ装置を設けて１本
の光ファイバを引き回すことによって、地絡事故が発生
した場合にどの電気設備で発生したかを標定することが
できる。ただ、一般の電気設備では３相それぞれの高圧
導体がひとつの容器に収納されている場合が多く、相間
で短絡事故が発生した場合、地絡電流は流れないので、
この発明によっても検出することができない事故が存在
するという点で相分離形の管路気中ケーブルにこの発明
を採用した場合ほどの効果を期待することはできないの
で、採用にあたっては費用対効果を勘案した上で決定さ
れるべきである。

【００４７】センサ装置４，４Ｂ及び４Ｃの構成として
変流器４１を共通の構成要素としているが、センサ装置
として必ずしも変流器４１を必要とするものではない。
接続導体１７，１７Ａ及び接地線１８も地絡電流によっ
て温度上昇するから、この温度上昇を利用して光ファイ
バの一部を温度上昇させる構成を採用することもでき
る。この場合、電熱変換素子は接続導体や接地線そのも
のになるので変流器や抵抗体を必要としない簡素な構成
になる。ただ、光ファイバの配置が接続導体や接地線の
構成によって制約されることから、光ファイバの引き回
しに制約が生じて結果的には必ずしも簡素な構成にはな
らないという要素もあることから、それぞれの異なる構
成のセンサ装置の選択には関係する種々の条件を勘案し
て総合的に判断して決定される。

【００４８】また、以上の各実施例においては、電気設
備の区画内で発生する異常あるいは事故が地絡事故であ
る場合について記載したが、本発明の事故点標定装置に
よる位置標定の対象は、地絡事故に限られるものではな
く、例えば、複数の絶縁ガス区画を設けた電気設備にお
ける絶縁ガス圧力異常について位置を標定する構成とす
ることも可能である。すなわち、光ファイバ形分布温度
計の光ファイバを前記複数の絶縁ガス区画に沿って引き
回して配置し、前記複数の絶縁ガス区画の少なくとも一
部に、絶縁ガス圧力異常を検出して光ファイバの一部を
温度変化させるセンサ装置を設ける。なお、前記センサ
装置は、絶縁ガス圧力異常を検出するガス圧力検出器
と、前記ガス圧力検出器の出力電気信号を熱に変換す
る、例えば抵抗体のような電熱変換素子とにより構成す
ることができる。

【００４９】

【発明の効果】この発明は前述のように、市販の光ファ
イバ形分布温度計の光ファイバを電気設備の複数の容器
の外部にこれらの容器に沿って引き回して配置し、容器
間を接続する導体又は容器を接地する接地導体などの複
数の接続導体の少なくとも一部に、この接続導体に流れ
る電流によって光ファイバの一部を温度変化させるセン
サ装置を設けることによって、温度変化した部分が光フ
ァイバ型分布温度計によってその位置が特定されるの
で、地絡電流が流れた接続導体、ひいては地絡箇所を標
定することができる。

【００５０】光ファイバ及びセンサ装置は電気設備の外
部に設けられるので容器に貫通孔を設ける必要がなくて
容器の信頼性が向上するとい効果が得られる。また、光
ファイバの最大長は１０ｋｍと長尺なので数多くの容器
を１つの光ファイバ型分布温度計で位置標定することが
できることから、標定装置が簡素化されるという効果が
得られる。

【００５１】また、センサ装置として、前述のように変
流器を用いた構成とし、この変流器の二次巻線の電流を
電熱変換素子に流して光ファイバの一部の温度を変化さ
せる構成とすることによって、センサ装置として設計自
由度の高い構成を採用することができるので、より最適
の構成を採用することができるという効果が得られる。
また、電熱変換素子を抵抗体とすることによって、熱変
換部は発熱部となってこれに近接する部分の光ファイバ
の温度を上昇させることができる。抵抗体としては、絶
縁膜とこれに貼付された金属箔製の抵抗材とからなり、
光ファイバにこの抵抗体を巻き付けてなるもの、又は、
円柱状の導電性セラミックからなり、これに軸に平行な
溝を設けて、この溝に光ファイバを配置する構成のもの
などを採用することができる。

【００５２】また、電熱変換素子が熱変化部として吸熱
部と発熱部とを持つペルティエ素子を採用してもよく、
この場合、吸熱部を光ファイバに接近して配置すれば光
ファイバの温度を低下させることができるので、吸熱部
と発熱部とが交互になるようにセンサ装置を光ファイバ
に沿って配置することによって、隣接するセンサ装置の
温度変化は逆になるので、隣接するセンサ装置の間隔ガ
接近しているときに位置標定の感度が２倍に向上すると
いう効果が得られる。

【００５３】また、市販の光ファイバ形分布温度計の光
ファイバを電気設備の複数の区画に沿って引き回して配
置し、前記複数の区画の少なくとも一部に、区画の内部
で発生する事故あるいは異常を検出して光ファイバの一
部を温度変化させるセンサ装置を設けることによって、
温度変化した部分が光ファイバ形分布温度計によってそ
の位置が特定されるので、事故あるいは異常が発生した
区画を標定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す相分離形の管路
気中ケーブルと事故点標定装置の正面図

【図２】図１のセンサ装置の回路図

【図３】図１の管路気中ケーブルの部分拡大断面図

【図４】図３のＡ矢視図

【図５】図３の抵抗体の平面図

【図６】図５の抵抗体に巻き癖を付けた状態の斜視図

【図７】図６の抵抗体を光ファイバに巻き付けた状態の
斜視図

【図８】光ファイバに図５の抵抗体を巻き付けた部分の
完成した状態の断面図

【図９】図５の抵抗体とは異なる構成の抵抗体とその周
辺の斜視図

【図１０】光ファイバ形分布温度計の表示の例を示すグ
ラフ

【図１１】この発明の第２の実施例を示すセンサ装置の
回路図

【図１２】図１１のペルティエ素子の斜視図

【図１３】この発明の第３の実施例を示す管路気中ケー
ブルと事故標定装置の正面図

【図１４】相分離の管路気中ケーブルの模式図

【図１５】図１４の管路気中ケーブルの部分拡大断面図

【符号の説明】

１００…三相電源、１１０…負荷、１，１Ｃ…管路気中
ケーブル、１１…高圧導体、１２…容器、１２１…金属
円筒、１３…絶縁スペーサ、１４…接続導体、１５…絶
縁ガス、１６，１６Ａ…接続ボルト、１７，１７Ａ…接
続導体、２００…光ファイバ型分布温度計、３…光ファ
イバ、３１…芯部、３２…光ファイバ被覆、４，４Ａ，
４Ｂ…センサ装置、４０…容器、４１…変流器、４２…
抵抗体（電熱変換素子）、４２１，４２１Ａ…抵抗材、
４２２…絶縁膜、４２３，４２４，４２３Ａ，４２４Ａ
…引き出しリード、４２５…断熱材、４２６…保護層、
４２７…溝、４５…整流器、４６…ペルティエ素子、４
６１，４６５…導体（発・吸熱部）、４６３…導体（発
・吸熱部）、４６２，４６４…半導体素子、１８…接地
線、１９…共通接地線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接地電極としての複数の容器とこれら容器
に収納された高圧導体とを備えた電気設備の、高圧導体
と容器との間の絶縁破壊による地絡事故の位置を標定す
る電気設備の事故点標定装置において、光ファイバ形分
布温度計の光ファイバを前記複数の容器の外部にこれら
の容器に沿って引き回して配置し、容器間又は容器と接
地との間を接続する複数の接続導体の少なくとも一部
に、この接続導体に流れる電流を検出して光ファイバの
一部を温度変化させるセンサ装置を設けてなることを特
徴とする電気設備の事故点標定装置。
【請求項２】センサ装置を、接続導体の電流を検出する
変流器、この変流器の二次巻線に流れる電流を熱に変換
する電熱変換素子で構成し、この電熱変換素子の熱変化
部を前記光ファイバに接近して設けてなることを特徴と
する請求項１記載の電気設備の事故点標定装置。
【請求項３】電熱変換素子が抵抗体であることを特徴と
する請求項２記載の電気設備の事故点標定装置。
【請求項４】抵抗体が、絶縁膜とこれに貼付された金属
箔製の抵抗材とからなり、光ファイバにこの抵抗体を巻
き付けることを特徴とする請求項３記載の電気設備の事
故点標定装置。
【請求項５】抵抗体が、円柱状の導電性セラミックから
なり、その中心軸を含む軸に平行な溝が設けられ、この
溝に光ファイバが配置されてなることを特徴とする請求
項３記載の電気設備の事故点標定装置。
【請求項６】電熱変換素子が熱変化部として吸熱部と発
熱部とを持つペルティエ素子であり、このペルティエ素
子が整流器を介して変流器の二次巻線に接続されてな
り、吸熱部又は発熱部が光ファイバに接近して配置され
てなることを特徴とする請求項２記載の電気設備の事故
点標定装置。
【請求項７】光ファイバに沿って設けられた電熱変換素
子の熱変化部が、吸熱部と発熱部とが交互に光ファイバ
に接近して配置されてなることを特徴とする請求項６記
載の電気設備の事故点標定装置。
【請求項８】複数の区画を備えた電気設備の、前記区画
の内部で発生する事故あるいは異常の位置を標定する電
気設備の事故点標定装置において、光ファイバ形分布温
度計の光ファイバを前記複数の区画に沿って引き回して
配置し、前記複数の区画の少なくとも一部に、区画の内
部で発生する事故あるいは異常を検出して光ファイバの
一部を温度変化させるセンサ装置を設けてなることを特
徴とする電気設備の事故点標定装置。