JPH10142266A - 光変換形計器用変圧器 - Google Patents

光変換形計器用変圧器

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JPH10142266A
JPH10142266A JP8296502A JP29650296A JPH10142266A JP H10142266 A JPH10142266 A JP H10142266A JP 8296502 A JP8296502 A JP 8296502A JP 29650296 A JP29650296 A JP 29650296A JP H10142266 A JPH10142266 A JP H10142266A
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JP
Japan
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lead
voltage
capacitor
conversion type
optical
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Application number
JP8296502A
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English (en)
Inventor
Keita Ito
啓太 伊東
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光変換形計器用変圧器を構成する部品に高耐
電圧性能を有するものを使用する必要がある。 【解決手段】 容器21内に配設される主母線22と中
間電極23との間の静電容量C1と、容器21にアダプ
タ30を介して接続される収納箱29内に収納されるコ
ンデンサ31の静電容量C2とで定まる分圧電圧を、ア
ダプタ30内を貫通するリード引出部33を介して収納
箱29内に収納される光電圧センサ32に印加すること
により主母線22の電圧を検知する光変換形計器用変圧
器において、リード引出部23を強磁性部材で囲繞す
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、例えば変電所等
に用いられるGISの主母線の電圧を検知するために適
用される光変換形計器用変圧器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は例えば電気学会研究会資料:10
00KV光PD(光変換形計器用変圧器)の性能検証試
験(1996年6月28日)に記載された従来の光変換
形計器用変圧器をGISに適用した構成を示す断面図、
図6は図5における光変換形計器用変圧器の等価回路を
示す回路図である。図において、1はGISの容器、2
はこの容器1の中心部に延在して配設される主母線、3
は円筒状の中間電極で、主母線2と同軸状に容器1の内
周面近傍に配置されている。
【0003】4は一端が容器1に固着され他端は絶縁部
材5を介して中間電極3の一端側を支持する電極支持部
材、6は絶縁部材7を介して中間電極3の他端側に取り
付けられ、中間電極3の電界を緩和するシールド、8は
容器1の一側に突設される枝管、9はこの枝管8にアダ
プタ10を介して接続される収納箱で、内部には複数の
素子が並列および直列接続されたコンデンサ11、およ
び光電圧センサ12が収納されている。13は一端が例
えばチューリップコンタクトを介して中間電極3に、他
端がリード線13aを介してコンデンサ11に接続され
たリード引出部、14は枝管8とアダプタ10との間に
外周部が挟持され、中央部でリード引出部13を絶縁固
定する熱硬化性樹脂でなる絶縁スペーサ、15はコンデ
ンサ11と光電圧センサ12とを接続するリード線、1
6は光電圧センサ12に光ファイバ17を介して接続さ
れる信号処理部である。
【0004】そして、上記のように構成された光変換形
計器用変圧器の等価回路は図6に示すように表される。
図において、C1は主母線2と中間電極3との間の静電
容量、C2はコンデンサ11の静電容量、C2′は容器1
と中間電極3との間の静電容量、Csは光電圧センサ1
2の静電容量、L1はリード引出部のインダクタンス、
2はコンデンサ11内のインダクタンス、L3はコンデ
ンサ11の接地線のインダクタンス、L4はリード線1
5のインダクタンス、Rは光電圧センサ12の静電容量
sの放電抵抗、Eは母線電圧、Vc2はコンデンサ11
の両端に印加されるコンデンサ印加電圧、Vseは光電圧
センサ12に印加されるセンサ印加電圧、Vspは絶縁ス
ペーサ14に発生するスペーサ印加電圧である。
【0005】上記等価回路において、光電圧センサ12
に印加される電圧Vは静電容量C1と静電容量C2との分
圧比によって決定され、以下に示す式1のように表され
る。そして、この値は通常数百ボルト以下に設定され
る。この電圧Vが光電圧センサ12に印加されると、光
電圧センサ12において光信号に変換され、光ファイバ
17を介して信号処理部16に伝送されることにより母
線電圧Eが検知される。
【0006】
【数1】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一般に、GISの構成
要素である開閉機器の動作時、あるいは、GISの地絡
事故発生時においては、主母線2に数MHzのサージ電
圧が発生することが知られている。この場合において、
光変換形計器用変圧器を構成する光電圧センサ12の両
端、コンデンサ11の両端および絶縁スペーサ14の両
端に発生する各サージ電圧Vse、Vc2、Vspを、それぞ
れの部品の耐電圧値より低く抑える必要があることは言
うまでもない。
【0008】しかしながら、主母線2に高周波サージ電
圧が発生すると、図6に示す等価回路中の各閉回路1
8、19において、それぞれに対応した共振角周波数ω
1およびω2が発生する。そして、この時の各サージ電圧
se、Vc2、Vspは、以下に示す各式2、式3、式4の
ように表される。
【0009】
【数2】
【0010】
【数3】
【0011】
【数4】
【0012】そして、各共振角周波数ω1およびω2は数
MHz〜数十MHzのオーダとなり、各リード線のイン
ダクタンス分が無視できなくなるため、上記各式2、式
3、式4で表されるが、主母線2の電圧の周波数が商用
周波レベルにおいては、リード線のインダクタンスが無
視できるため、各部品の両端に発生する電圧Vse
c2、Vspは以下に示す式5で表すような値で等しくな
り、又、角周波数ω1、ω2は以下に示す式6および式7
で表される。
【0013】
【数5】
【0014】
【数6】
【0015】
【数7】
【0016】今、例えば図5に示す構成とした場合、L
1、L2、L3およびL4はそれぞれ0.05〜0.5μH
程度となる。又、例えばC1=22pF、C2=5000
0pF、C2′=400pF、Cs=10pFとして式6
および式7に代入すると、ω1≒10MHz、ω2=30
MHzとなる。そして、これらω1、ω2の値を式4に代
入すると、Vse=12×V(但しVは商用周波レベルで
の光電圧センサ印加電圧)となり、商用周波レベル時の
12倍程度の電圧が発生することが分かる。
【0017】又、GISの開閉機器動作による主回路発
生サージ電圧は、定格一次電圧のピーク値の最大2.0
倍以上に至る可能性があるため、Vseはさらに大きな値
となる可能性があり、コンデンサ11の両端の電圧
c2、絶縁スペーサ14の電圧Vspについても同様のこ
とが言えるため、光変換形計器用変圧器を構成するコン
デンサ11および光電圧センサ12等の部品に高耐電圧
性能を有するものを使用しなければならないという問題
点があった。
【0018】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、コンデンサ、光電圧センサ等の
部品の発生電圧を抑制して耐電圧性能の小さい部品でも
使用することが可能な光変換形計器用変圧器を提供する
ことを目的とするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る光変換形計器用変圧器は、容器内に配設される主母線
と中間電極との間の静電容量C1と、容器にアダプタを
介して接続される収納箱内に収納されるコンデンサの静
電容量C2とで定まる分圧電圧を、アダプタ内を貫通す
るリード引出部を介して収納箱内に収納される光電圧セ
ンサに印加することにより主母線の電圧を検知する光変
換形計器用変圧器において、リード引出部を強磁性部材
で囲繞したものである。
【0020】又、この発明の請求項2に係る光変換形計
器用変圧器は、請求項1において、リード引出部をフェ
ライトコアで囲繞したものである。
【0021】又、この発明の請求項3に係る光変換形計
器用変圧器は、請求項1において、リード引出部の表面
に強磁性物質でなるメッキを施したものである。
【0022】又、この発明の請求項4に係る光変換形計
器用変圧器は、請求項1において、アダプタを強磁性部
材で形成したものである。
【0023】又、この発明の請求項5に係る光変換形計
器用変圧器は、請求項1において、リード引出部をアダ
プタ内に絶縁固定する熱硬化性樹脂部材内に円筒状の強
磁性部材を埋設しリード引出部を囲繞したものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1における
光変換形計器用変圧器をGISに適用した構成を示す断
面図である。図において、21はGISの容器、22は
この容器21の中心部に延在して配設される主母線、2
3は中間電極で、主母線22と同軸状に容器21の内周
面近傍に配置されている。24は一端が容器21に固着
され他端は絶縁部材25を介して中間電極23の一端側
を支持する電極支持部材、26は絶縁部材27を介して
中間電極23の他端側に取り付けられ、中間電極23の
電界を緩和するシールドである。
【0025】28は容器21の一側に突設される枝管、
29はこの枝管28にアダプタ30を介して接続される
収納箱で、内部には複数の素子が並列および直列接続さ
れたコンデンサ31、および光電圧センサ32が収納さ
れている。33は一端が例えばチューリップコンタクト
を介して中間電極23に、他端がリード線33aを介し
てコンデンサ31に接続されたリード引出部、34は枝
管28とアダプタ30との間に外周部が挟持され、中央
部でリード引出部33を絶縁固定する熱硬化性樹脂でな
る絶縁スペーサ、35はコンデンサ31と光電圧センサ
32とを接続するリード線、36は光電圧センサ32に
光ファイバ37を介して接続される信号処理部であり、
以上の構成は従来におけるものと同様である。38は取
付枠39によってアダプタ30に固定され、リード線3
3aを囲繞するように配設された環状のフェライトコア
である。
【0026】上記式4における分子の2項、すなわちC
1とω1 212(L2+L3)とを比較すると、従来にお
ける構成の場合、後項が前項の10倍以上の大きさであ
る。したがって、Vseは殆ど後項によって決まることに
なり、ω1 212(L2+L3)の値を低減することがサ
ージ発生電圧の抑制に有効であることは明らかである。
よって、この発明はこの点に着目してなされたものであ
り、図6に示す回路中の閉回路18の角周波数ω1を低
減することにより、各部品の発生サージ電圧を抑制する
ようにしたものである。
【0027】すなわち、図1に示すようにリード引出部
33のリード線33aを環状のフェライトコア38で囲
繞すると、リード引出部33のインダクタンスL1の値
を、従来の構成におけるインダクタンスL1の値の数百
倍(値としては数10μH)とすることができ、式6に
おける閉回路18の共振周波数ω1を従来の値の数十分
の1に低減できるため、ω1 212(L2+L3)の値を
殆ど無視可能なレベルに低減可能である。したがって、
上記実施の形態1におけるように構成した場合のV
seは、式4より従来の場合の1/10程度、すなわち、
se=1.2×Vとなり商用周波レベルの光電圧センサ
印加電圧とほぼ同程度となるため、耐電圧上全く問題は
なくなる。
【0028】又、コンデンサ31の両端の電圧Vc2につ
いても同様となり、ω1を数十分の1に低減することに
より、ほぼ商用周波レベルの印加電圧Vと同程度の値に
抑制可能となる。また、絶縁スペーサ34の両端の電圧
spに関しては、式7から明らかなようにL1の逆数と
ω1 2とが比例するため、ω1を低減しても抑制すること
はできないが、絶縁スペーサ34の耐電圧性能は数10
KV以上あるため、従来の場合と同程度であっても全く
問題はない。
【0029】このように上記実施の形態1によれば、リ
ード引出部33のリード線33aを環状のフェライトコ
ア38で囲繞するように構成したことにより、リード引
出部33のインダクタンスL1の値を従来の構成におけ
るインダクタンスの値の数百倍として、閉回路18の共
振周波数ω1を従来の値の数十分の1に低減し、コンデ
ンサ31および光電圧センサ32に発生する電圧Vc2
seを、商用周波数レベルの印加電圧とほぼ同程度に抑
えることができるため、絶縁性能の確保が可能になる。
【0030】尚、上記フェライトコア38は断面を1c
m×1cm、径を数cm程の非常にコンパクトな環状の
ものとしても、上記数μH程度の所望の値とすることが
できる。又、フェライトコア38は取付枠39によって
アダプタ30に固着された場合について説明したが、フ
ェライトコア38は強磁性体であるため、磁石のように
直接アダプタ30に取り付けることも可能であり、取付
枠39を省略したことによる部品点数の削減ができる。
さらに又、アダプタ30自身を例えばコバルト、ニッケ
ル等の強磁性部材で形成するようにすれば、フェライト
コア38を省略することができ、さらに部品点数の削減
が可能になる。
【0031】実施の形態2.図2はこの発明の実施の形
態2における光変換形計器用変圧器をGISに適用した
構成を示す断面図、図3は図2における光変換形計器用
変圧器の要部の構成を示す断面図である。図において、
図1に示す実施の形態1における光変換形計器用変圧器
と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。40
はリード引出部33の表面に施された例えばニッケル、
コバルト等の強磁性物質でなるメッキである。
【0032】このように上記実施の形態2によれば、リ
ード引出部33の表面に強磁性部材でなるメッキ40を
施しているので、部品点数を増加させることなく、上記
実施の形態1におけると同様にサージ電圧抑制効果が得
られ、部品点数が少なくなっただけ機器の信頼性の面か
らも非常に有効である。
【0033】実施の形態3.図4はこの発明の実施の形
態3における光変換形計器用変圧器の要部の構成を示す
断面図である。図において、上記各実施の形態における
と同様な部分は同一符号を付して説明を省略する。41
はリード引出部33を絶縁固定する絶縁スペーサ34内
に埋設される例えばニッケル、コバルトでなる円筒状の
強磁性部材で、リード引出部33を囲繞するように配置
されている。
【0034】このように上記実施の形態3によれば、絶
縁スペーサ34内に埋設された強磁性部材41により、
リード引出部33を囲繞するようにしているので、上記
各実施の形態におけると同様にサージ電圧抑制効果が得
られることは言うまでもない。
【0035】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項1によ
れば、容器内に配設される主母線と中間電極との間の静
電容量C1と、容器にアダプタを介して接続される収納
箱内に収納されるコンデンサの静電容量C2とで定まる
分圧電圧を、アダプタ内を貫通するリード引出部を介し
て収納箱内に収納される光電圧センサに印加することに
より主母線の電圧を検知する光変換形計器用変圧器にお
いて、リード引出部を強磁性部材で囲繞したので、コン
デンサ、光電圧センサ等に発生するサージ電圧を抑制し
て耐電圧の小さい部品でも使用することが可能な光変換
形計器用変圧器を提供することができる。
【0036】又、この発明の請求項2によれば、請求項
1において、リード引出部をフェライトコアで囲繞した
ので、コンデンサ、光電圧センサ等に発生するサージ電
圧を抑制して耐電圧の小さい部品でも使用することが可
能な光変換形計器用変圧器を提供することができる。
【0037】又、この発明の請求項3によれば、請求項
1において、リード引出部の表面に強磁性物質でなるメ
ッキを施したので、部品点数を増加させることなく、光
電圧センサ等に発生するサージ電圧を抑制して耐電圧の
小さい部品でも使用することが可能な光変換形計器用変
圧器を提供することができる。
【0038】又、この発明の請求項4によれば、請求項
1において、アダプタを強磁性部材で形成したので、部
品点数を増加させることなく、コンデンサ、光電圧セン
サ等に発生するサージ電圧を抑制して耐電圧の小さい部
品でも使用することが可能な光変換形計器用変圧器を提
供することができる。
【0039】又、この発明の請求項5によれば、請求項
1において、リード引出部をアダプタ内に絶縁固定する
熱硬化性樹脂部材内に円筒状の強磁性部材を埋設しリー
ド引出部を囲繞したので、コンデンサ、光電圧センサ等
に発生するサージ電圧を抑制して耐電圧の小さい部品で
も使用することが可能な光変換形計器用変圧器を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1における光変換形計
器用変圧器をGISに適用した構成を示す断面図であ
る。
【図2】 この発明の実施の形態2における光変換形計
器用変圧器をGISに適用した構成を示す断面図であ
る。
【図3】 図2における光変換形計器用変圧器の要部の
構成を示す断面図である。
【図4】 この発明の実施の形態3における光変換形計
器用変圧器の要部の構成を示す断面図である。
【図5】 従来の光変換形計器用変圧器をGISに適用
した構成を示す断面図である。
【図6】 図5における光変換形計器用変圧器の等価回
路を示す回路図である。
【符号の説明】
21 容器、22 主母線、23 中間電極、29 収
納箱、30 アダプタ、31 コンデンサ、32 光電
圧センサ、33 リード引出部、34 絶縁スペーサ、
38 フェライトコア、40 メッキ、41 強磁性部
材。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器内に配設される主母線と中間電極と
    の間の静電容量C1と、上記容器にアダプタを介して接
    続される収納箱内に収納されるコンデンサの静電容量C
    2とで定まる分圧電圧を、上記アダプタ内を貫通するリ
    ード引出部を介して上記収納箱内に収納される光電圧セ
    ンサに印加することにより上記主母線の電圧を検知する
    光変換形計器用変圧器において、上記リード引出部を強
    磁性部材で囲繞したことを特徴とする光変換形計器用変
    圧器。
  2. 【請求項2】 リード引出部をフェライトコアで囲繞し
    たことを特徴とする請求項1記載の光変換形計器用変圧
    器。
  3. 【請求項3】 リード引出部の表面に強磁性物質でなる
    メッキを施したことを特徴とする請求項1記載の光変換
    形計器用変圧器。
  4. 【請求項4】 アダプタを強磁性部材で形成したことを
    特徴とする請求項1記載の光変換形計器用変圧器。
  5. 【請求項5】 リード引出部をアダプタ内に絶縁固定す
    る熱硬化性樹脂部材内に円筒状の強磁性部材を埋設し上
    記リード引出部を囲繞したことを特徴とする請求項1記
    載の光変換形計器用変圧器。
JP8296502A 1996-11-08 1996-11-08 光変換形計器用変圧器 Pending JPH10142266A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006337357A (ja) * 2005-05-02 2006-12-14 Mitsubishi Electric Corp 電圧検出装置

Cited By (1)

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