JPH1051915A

JPH1051915A - ガス絶縁電気機器の地・短絡計測装置

Info

Publication number: JPH1051915A
Application number: JP8198166A
Authority: JP
Inventors: Koji Ueda; 晃司上田; Takeshi Masui; 健桝井; Takashi Ito; 隆史伊藤; Mitsuhito Kamei; 光仁亀井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス絶縁機器のガス配管の一部を成すガス配
管絶縁スペーサに着目し、容器及び容器絶縁スペーサに
は加工を施すことなく、光検出手段の配置取付が容易な
ガス絶縁機器の地・短絡計測装置を提供する。【解決手段】ガス絶縁機器の地・短絡計測装置は、内
部に絶縁ガスが充填された容器１ａ、１ｂと、容器１
ａ、１ｂに接続され絶縁ガスを容器１ａ、１ｂに入出さ
せるガス配管３２と、ガス配管３２の一部を成し、容器
１ａ、１ｂ間を絶縁するガス配管絶縁スペーサ３と、容
器１ａ、１ｂ間に介在しガス配管絶縁スペーサ３とによ
り絶縁区間を形成する容器絶縁スペーサ３０と、容器１
ａ、１ｂ内で地・短絡が発生したとき、ガス配管絶縁ス
ペーサ３から外部に漏れる地・短絡光５０の漏れ光５４
を検出する光検出手段４０と備えたものである。

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、絶縁ガスが充填
されたガス絶縁電気機器の地・短絡を検出するガス絶縁
電気機器の地・短絡計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下、従来のガス絶縁母線の地・短絡計
測装置について説明する。なお、説明の都合上、地・短
絡については、地絡は中心導体と容器間、短絡は複数の
導体が容器に内蔵されているときに導体間で各々発生す
る閃絡であるが、発光するという現象では同一であるの
で地絡で代表して説明する。

【０００３】図２８は例えば特開平８−３７７２７号公
報に記載された従来のガス絶縁母線の地絡計測装置の断
面構成図である。図２８において、１はガス絶縁母線の
容器、２は母線である中心導体、３０は中心導体２を支
え容器１間に介在する絶縁スペーサ、５０は地絡、５１
は地絡による発光、５２は発光５１が絶縁スペーサ３０
内部に進入した散乱光、４は光ファイバ、５は光電素
子、３１は光ファイバ４の一端面を絶縁スペーサ３０の
端縁部に対向配置させる治具である。１００は光電素子
５で検出された検出信号（電気信号）である。

【０００４】次に動作について説明する。図２８におい
て、容器１と中心導体２との間で地絡５０が発生してい
る。この時、地絡５０のアークに伴って発光現象が生じ
る。発光５１は容器１に沿って、又は容器１と中心導体
１との間で多重反射を繰り返しながら容器１に沿って進
行し絶縁スペーサ３０に到達する。発光５１の大部分は
乳白色の樹脂で製作された絶縁スペーサ３０の内部に侵
入し、散乱光５２となるがそのほとんどは吸収されてし
まう。しかしながら、絶縁スペーサ３０の界面との間で
臨界角条件が成立した一部の散乱光５２は、絶縁スペー
サ３０の端縁部に達し、ここから外部に漏れ出る現象が
観測される。言うまでもなく、ガス絶縁電気機器の内部
においてアーク以外に発光を伴うような他の物理現象は
有り得ない。したがって、絶縁スペーサ３０の端縁部に
おいて、内部からの漏れ光が観測されれば、絶縁機器内
部でアークの発生即ち放電現象や地絡の発生を意味す
る。

【０００５】一方、ガス絶縁母線に代表されるガス絶縁
電気機器は高圧の電力を扱うものである。そして、その
電磁環境を考慮した場合、検出器や測定器に使用される
電子回路は極力絶縁機器から遠ざけることが好ましい。
図２８では光ファイバ４を用いてこのことを実現してい
る。つまり、治具３１によって光ファイバ４の一端面を
絶縁スペーサ３０の端縁部に対向配置し、絶縁スペーサ
３０の端縁部からの漏れ光を光ファイバ４の一端面で受
光し、遠方に配置した光ファイバ４の他端面に対向配置
した光電素子５によって検出信号１００に変換する。そ
して、この検出信号１００に基づいて、地絡５０の検出
及び地絡位置の検知が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の地絡計測装置は
以上のように構成されていたので、絶縁スペーサ３０は
ガス絶縁電気機器の容器１の一部であり、中心導体２を
支える役割を担っており、容器１のフランジ部分又は絶
縁スペーサ３０に光ファイバ４を取付ることが困難であ
った。さらに、絶縁スペーサ３０自体に加工を施し、漏
れ光の検出精度を上げることが困難であった。また、絶
縁スペーサ３０を介して容器１を接続するので、光ファ
イバ４から漏れ光を検出したとき、左右どちらの容器１
で地絡が発生したかが図２８に示すような１本の光ファ
イバ４を用いた簡単な構成では判断できなかった。

【０００７】この発明は上述のような問題を解消するた
めになされたもので、ガス絶縁電気機器のガス配管の一
部を成すガス配管絶縁スペーサに着目し、光検出手段の
配置取付が容易なガス絶縁電気機器の地・短絡計測装置
を提供することを目的とする。また、容器及び容器絶縁
スペーサには加工を施さずに、ガス配管絶縁スペーサに
加工を施すことにより、漏れ光の検出感度の高いガス絶
縁電気機器の地・短絡計測装置を提供することを目的と
する。さらにまた、いずれの容器内で地・短絡が発生し
たかを簡単な構成で検知可能なガス絶縁電気機器の地・
短絡計測装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係るガス絶縁
電気機器の地・短絡計測装置は、内部に絶縁ガスが充填
された容器と、この容器内部に絶縁して配設された電気
導体と、上記容器に接続され上記絶縁ガスを該容器に入
出させるガス配管と、このガス配管の一部を成すガス配
管絶縁スペーサと、上記容器内で地・短絡が発生したと
き、上記ガス配管絶縁スペーサから外部に漏れる地・短
絡光の漏れ光を検出する光検出手段とを備えたものであ
る。

【０００９】また、内部に絶縁ガスが充填された第１、
第２の容器と、これら第１、第２の容器の内部に配設さ
れた電気導体と、上記第１、第２の容器に接続され上記
絶縁ガスを該第１、第２の容器に入出させるガス配管
と、このガス配管の一部を成し、上記第１、第２の容器
間を絶縁するガス配管絶縁スペーサと、上記第１、第２
の容器間に介在し上記電気導体を該第１、第２の容器に
対して絶縁支持し、上記ガス配管絶縁スペーサとにより
絶縁区間を形成する容器絶縁スペーサと、上記容器内で
地・短絡が発生したとき、上記ガス配管絶縁スペーサか
ら外部に漏れる地・短絡光の漏れ光を検出する光検出手
段とを備えたものである。

【００１０】また、第１の容器からガス配管絶縁スペー
サ又は第２の容器からガス配管絶縁スペーサへ伝達する
光を遮蔽する遮蔽手段を有するものである。また、遮蔽
手段は、絶縁ガスを通過させるとともに遮光機能を有す
るガス透過・遮光部材をガス配管内に設けたものであ
る。

【００１１】また、ガス配管絶縁スペーサ及び光検出手
段は複数設けられ、少なくとも２個の該ガス配管絶縁ス
ペーサから外部に漏れる地・短絡光の漏れ光を検出でき
るように該光検出手段が配置されたものである。また、
ガス配管内に絶縁ガスを通過させるとともに遮光機能を
有するガス透過・遮光部材を設けるとともに、少なくと
も１つのガス配管絶縁スペーサがガス配管の管路におい
て第１の容器と上記ガス透過・遮光部材との間に配置さ
れ、少なくとも１つのガス配管絶縁スペーサが上記ガス
配管の管路において第２の容器と上記ガス透過・遮光部
材との間に配置されるものである。

【００１２】また、光検出手段は、その一端面をガス配
管絶縁スペーサに対向配置し漏れ光を導光する光ファイ
バと、上記ガス配管絶縁スペーサから離れた位置の上記
光ファイバの他端面に対向配置した光電素子と、上記光
ファイバが外部光を進入させないように密接して貫通
し、内面が漏れ光を反射する反射部材で形成され外部光
が進入しないようにガス配管絶縁スペーサを囲う囲いと
を有するものである。

【００１３】また、光検出手段は、ガス配管絶縁スペー
サに巻回されその側面から漏れ光を取り入れ導光する蛍
光ファイバと、上記ガス配管絶縁スペーサから離れた位
置に配置され上記蛍光ファイバで導光された光を受光す
る光電素子とを有するものである。また、光検出手段
は、ガス配管絶縁スペーサに設けた穴と、この穴に通さ
れその側面から漏れ光を取り入れ導光する蛍光ファイバ
と、上記ガス配管絶縁スペーサから離れた位置に配置さ
れ上記蛍光ファイバで導光された光を受光する光電素子
とを有するものである。また、ガス配管絶縁スペーサは
複数設けられるとともに、光検出手段は、上記各ガス配
管絶縁スペーサ毎に巻回されるとともに直列に接続され
その側面から漏れ光を取り入れ導光する蛍光ファイバ
と、上記各ガス配管絶縁スペーサから離れた位置に配置
され上記蛍光ファイバで導光された光を受光する光電素
子とを有するものである。

【００１４】また、光検出手段は、ガス配管絶縁スペー
サに設けた貫通穴と、この貫通穴の一部に漏れ光を受光
したときのみフォトクロミック動作をするように配置さ
れたフォトクロミック部材と、その一端面が上記貫通穴
に配置され常時照射光を導光し該照射光を上記フォトク
ロミック部材に照射する照射光ファイバと、その一端面
が上記フォトクロミック部材に対して上記照射光ファイ
バと反対側の上記貫通穴に配置され上記照射光を受光す
る受光ファイバとを有するものである。

【００１５】また、光検出手段から得られた検出信号が
商用課電周波の２サイクルを越える長さの信号であると
き、この検出信号をノイズとして処理する信号処理手段
を備えたものである。また、光検出手段から得られた検
出信号と商用課電周波の２倍の周波数の信号とで相互相
関をとり、相互相関がないとき、上記検出信号をノイズ
として処理する信号処理手段を備えたものである。ま
た、変成器から得られた遮断電流の大きさに応じて光検
出手段から得られた検出信号のしきい値を変化させ、上
記検出信号の大きさが上記しきい値より小さいとき、該
検出信号をノイズとして処理する信号処理手段とを備え
たものである。さらにまた、信号処理装置は、設置位置
を異にする光検出手段で検出した検出信号の検出時間差
に基づいて、地・短絡の発生位置を検知する構成とし
た。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係るガス絶縁電
気機器の地・短絡計測装置について説明する。なお、説
明の都合上、ガス絶縁電気機器としては、ガス絶縁遮断
器、ガス絶縁断路器、ガス絶縁避雷器、ガス絶縁母線等
があるが、その一例として、ガス絶縁母線を代表して説
明する。また、地・短絡については、地絡は中心導体と
容器間、短絡は複数の導体が容器に内蔵されているとき
に導体間で各々発生する閃絡であるが、発光するという
現象では同一であるので地絡で代表して説明する。

【００１７】実施の形態１．以下、この発明の実施の形
態１について説明する。図１はこの発明に係るガス絶縁
母線の地絡計測装置を一部断面により示す構成図であ
る。図２は図１のガス配管の中心を含む面で切った断面
によりガス配管絶縁スペーサ周辺を拡大して示す断面図
である。

【００１８】図１、２において、１ａ、１ｂはＳＦ_６等
の絶縁ガスが充填されたガス絶縁母線の第１、第２の容
器で通常接地されている。２ａ、２ｂは母線を形成する
中心導体である。そして、容器１ａ、１ｂの形状は、図
１の場合には円筒形状であるがこれ以外の形状であって
も良い。３はガス配管３２の一部を成し第１、第２の容
器１ａ、１ｂ間を絶縁するガス配管絶縁スペーサであ
り、中心に絶縁ガスを入出させ、ガス配管３２の内側形
状とほぼ同形状のガス入出穴３Ａを有する。３２は第
１、第２の容器１ａ、１ｂに接続され絶縁ガスをガス入
出装置（図示しない）から入出させるガス配管、３０は
中心導体２ａ、２ｂを絶縁支持するとともに、容器１
ａ、１ｂ間に介在しガス配管絶縁スペーサ３とにより絶
縁区画を形成する容器絶縁スペーサである。４はガス配
管絶縁スペーサ３からの漏れ光５４を導光する光ファイ
バ、５は光電素子であり、光ファイバ４の一端面はガス
配管絶縁スペーサ３に、他端面は光電素子５に対向して
配置されている。４０は光ファイバ４及び光電素子５に
より形成され、容器１ａ、１ｂ内で地絡５０が発生した
とき、ガス配管絶縁スペーサ３から外部に漏れる地絡光
５１の漏れ光５４を検出する光検出手段４０である。５
０は地絡、５１は地絡５０による発光（地絡光）、１０
０は光電素子５により検出された検出信号（電気信
号）、２０は検出信号１００を信号処理する信号処理装
置である。

【００１９】次に動作について説明する。図１、２にお
いて、容器１ａと中心導体２ａとの間で地絡５０が発生
しているとする。このとき、地絡５０のアークに伴って
発光現象が生じる。発光５１は容器１ａに沿って、又は
容器１ａと中心導体２ａとの間で多重反射を繰り返しな
がら、ガス配管３２に進入しガス配管絶縁スペーサ３に
到達する。ガス配管絶縁スペーサ３は、乳白色の樹脂で
製作されており、到達した発光５１の大部分はガス配管
絶縁スペーサ３の内部に侵入し、散乱光５２となるがそ
のほとんどは吸収されてしまう。しかしながら、ガス配
管絶縁縁スペーサ３の界面との間で臨界角条件が成立し
た一部の散乱光５３は、ガス配管絶縁スペーサ３の端縁
部に達し、ここから外部に漏れ出る現象が観測される。
言うまでもなく、ガス絶縁母線の内部においてアーク以
外に発光を伴うような他の物理現象は有り得ない。した
がって、ガス配管絶縁スペーサ３の端縁部において、漏
れ光５４が観測されればこれは、ガス絶縁母線でアーク
の発生即ち放電現象や地絡５０の発生を意味する。

【００２０】そして、ガス配管絶縁スペーサ３から外部
へ漏れた漏れ光５４を光ファイバ４により受光しその光
を導光する。光電素子５は、光ファイバ４により導光さ
れた光を受光し、検出信号１００を出力する。したがっ
て、信号検出手段２０は、検出信号１００の値に基づい
て地絡５０を検出できる。また、漏れ光５４が光電素子
５で検出可能なことは実験で確認している。例えば、コ
ア径１ｍｍ、長さ１００ｍの光ファイバ４で伝送した
後、光電素子５としてアバランシェフォトダイオードを
使用し光電変換し、２００倍の増幅を行った。そのと
き、１ｋＶのアーク電圧、１ｋＡのアーク電流に対し、
３０ｍＶ程度の検出信号１００が観測された。

【００２１】以上のように構成したので、容器絶縁スペ
ーサ３０に直接加工を施さなくとも、地絡５０の漏れ光
５４の検出が可能となり、ガス絶縁母線の容器１ａ、１
ｂ内部に発生した地絡５０を検出することができる。ま
た、光ファイバ４をガス配管３２又はガス配管絶縁スペ
ーサ３に固定する必要がある。そして、ガス配管絶縁ス
ペーサ３は、容器１ａ、１ｂと離れた位置に配置されそ
の大きさが容器１ａ、１ｂ及び容器絶縁スペーサ３０比
較して小さい。したがって、光ファイバ４のガス配管３
２又はガス配管絶縁スペーサ３への固定、取付、取り外
しが容易である。また、容器１ａと１ｂとはガス配管３
２の一部を共有するので、ガス配管３２の占有領域を小
さくすることができる。また、１つのガス入出装置によ
り容器１ａと１ｂとに絶縁ガスを供給することができ
る。さらにまた、ガス絶縁電気機器例えばガス絶縁母線
は、高圧の電力を取り扱う。そして、光ファイバ４によ
り光電素子５及び信号処理装置２０を絶縁機器（ガス絶
縁母線）から遠ざけて配置することができる。

【００２２】ここで、図２に示すように、容器１ａとガ
ス配管３２とは固定手段例えばボルトの締結（図示しな
い）や溶接によりフランジ接続されている。しかしなが
ら、ガス配管絶縁スペーサ３と容器１ａとの間のガス配
管３２を、図２に示すように容器１ａとの別部品により
構成せず、容器１ａにガス配管接続部が一体成形される
場合もある。このときにも、この発明の説明において
は、容器１ａのガス配管３２とのガス配管接続部をガス
配管３２として見なす。また、ガス配管絶縁スペーサ３
２のガス配管３２への固定は、例えばボルトの締結（図
示しない）により実現する。さらにまた、中心導体２
ａ、２ｂは連続する１本の導体により構成される場合が
多いが、実施の形態の説明においては、例えば、容器１
ａ内に絶縁支持されている中心導体に２ａの符号を付し
て説明する。

【００２３】実施の形態２．以下この発明の実施の形態
２について説明する。図３はこの発明の実施の形態２に
係るガス絶縁母線の地絡計測装置を一部断面により示す
構成図である。図３において、３２Ｂは第１の容器１ａ
に接続され絶縁ガスをガス入出装置（図示しない）から
入出させるガス配管である。そして、実施の形態２で
は、第１の容器１ａに専用のガス配管３２Ｂが設けられ
ているので、検出信号１００を検出したとき、容器１ａ
内で地絡５０が発生したことが判る。即ち、実施の形態
１では、ガス配管３２は隣接した絶縁区画を連通する構
造をとっているので、ガス配管絶縁スペーサ３からの漏
れ光５４は隣接絶縁区画のどちらの区画で発生した地絡
５０であるか判断することができない。なお、図３では
容器１ａのみにガス配管３２Ｂを設ける構成であるが、
必要に応じて容器１ｂに同様のガス配管３２Ｂを設ける
ことも考えられる。その他の構成、作用及び効果は実施
の形態１と同様であるのでその説明を省略する。

【００２４】実施の形態３．以下この発明の実施の形態
３について説明する。図４はこの発明の実施の形態３に
係るガス絶縁母線の地絡計測装置を一部断面により示す
構成図である。図４に示すガス絶縁母線の地絡計測装置
は、図１に示すガス絶縁母線の地絡計測装置に比較し
て、光ファイバ４を配置せず、光検出手段である光電素
子５をガス配管絶縁スペーサ３に対向配置したものであ
る。そして、光ファイバ４を配置する必要がないので、
コスト低減を図れる。また、容器絶縁スペーサ３０に直
接加工を施さなくとも、ガス絶縁母線の容器１ａ、１ｂ
内部に発生した地絡５０を検出することができる。ま
た、ガス配管絶縁スペーサ３は、容器１ａ、１ｂと離れ
た位置に配置されその大きさが容器１ａ、１ｂ及び容器
絶縁スペーサ３０比較して小さいので、光電素子５のガ
ス配管３２又はガス配管絶縁スペーサ３への固定、取
付、取り外しが容易である。その他の構成、作用及び効
果は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略す
る。なお、実施の形態２の光検出手段４０を、実施の形
態３で説明した光ファイバ４が無い構成の光検出手段に
置き換えることも可能である。

【００２５】実施の形態４．以下この発明の実施の形態
４について説明する。図５はこの発明の実施の形態４に
係るガス絶縁母線の地絡計測装置を一部断面により示す
構成図である。図５において、６はガス配管３２内に設
けられ、絶縁ガスを通過させるとともに遮光機能を有す
るガス透過・遮光部材であり、例えば金属製や樹脂製の
スポンジ等が挙げられる。その他の構成は実施の形態１
と同様であるのでその説明を省略する。

【００２６】次に動作について説明する。容器１ａ内で
地絡５０が発生したときには、実施の形態１と同様にし
て、検出信号１００の値に基づいて地絡５０の発生を判
断できる。しかしながら、容器１ｂ内で地絡５０が発生
したときには、ガス透過・遮光部材６がガス配管３２内
部に設けられているので、容器１ｂ内で発生した発光５
１はガス配管絶縁スペーサ３に到達することはない。し
たがって、容器１ａ内で発生した地絡５０のみを検出す
ることができる。一方、実施の形態１では、ガス配管３
２は隣接した絶縁区画を連通する構造をとっているの
で、ガス配管絶縁スペーサ３からの漏れ光５４は、隣接
絶縁区画どちらの絶縁区画で発生した地絡５０であるか
判断することができない。以上のように、ガス透過・遮
光部材６は絶縁ガスを通過させるとともに遮光性能を有
するので、絶縁ガスを容器１ａ、１ｂに供給するととも
に簡単な構成で容器１ａ内で発生した地絡５０のみを検
出することができる。

【００２７】なお、実施の形態４では、容器１ａからガ
ス配管絶縁スペーサ３へは光の伝達を可能に、容器１ｂ
からガス配管絶縁スペーサ３へは光を遮蔽する遮蔽手段
として、ガス配管３２内にガス透過・遮光部材６を設け
る例について説明したが、この遮蔽手段としてはガス透
過・遮光部材６に代えて次のようなものであっても良
い。（１）ガス配管３２の容器１ｂ側にバルブ（図示しな
い）を設け、絶縁ガスを容器１ｂに充填した後、このバ
ルブを閉めることにより、容器１ｂからの光を遮蔽する
もの。（２）ガス配管絶縁スペーサ３を容器１ａ側に設け、容
器１ｂ側からガス配管絶縁スペーサ３の間のガス配管３
２内面に、光を吸収する加工を施すもの、又は塗料を塗
布するもの。

【００２８】実施の形態５．以下この発明の実施の形態
５について説明する。図６はこの発明の実施の形態５に
係るガス絶縁母線の地絡計測装置を一部断面により示す
構成図である。図６は、図５に比較して、ガス配管絶縁
スペーサ３、光ファイバ４及び光電素子５が、ガス配管
３２の容器１ｂ側にも設けられ、ガス透過・遮光部材６
のガス配管３２内での配置が異なっている。そして、ガ
ス透過・遮光部材６は、容器１ａ側のガス配管絶縁スペ
ーサ３に容器１ａ内の発光５１が到達するように、容器
１ｂ側のガス配管絶縁スペーサ３に容器１ｂ内の発光５
１が到達するように配置されている。その他の構成は実
施の形態４と同様であるのでその説明を省略する。

【００２９】次に動作について説明する。容器１ａ内で
地絡５０が発生したときには、実施の形態４と同様にし
て、容器１ａ側に配置されたガス配管絶縁スペーサ３か
らの漏れ光５４を受光し、光ファイバ４で導光され、光
検出素子５で受光後光電変換された検出信号１００の値
に基づいて地絡５０の発生を判断できる。このとき、ガ
ス透過・遮光部材６があるので、容器１ｂ側のガス配管
絶縁スペーサ３に容器１ａ内の発光５１が到達すること
はない。また、同様に、容器１ｂ内で地絡５０が発生し
たときには、容器１ｂ側に配置されたガス配管絶縁スペ
ーサ３からの漏れ光５４が漏れ出し、この漏れ光５４が
容器１ｂ側の光ファイバ４で導光され、光検出素子５で
受光後光電変換された検出信号１００の値に基づいて地
絡５０の発生を判断できる。このとき、ガス透過・遮光
部材６があるので、容器１ａ側のガス配管絶縁スペーサ
３に容器１ｂ内の発光５１が到達することはない。

【００３０】以上のように、ガス透過・遮光部材６は絶
縁ガスを通過させるとともに遮光性能を有するので、絶
縁ガスを容器１ａ、１ｂに供給するとともに簡単な構成
で容器１ａ、１ｂ内で発生した地絡５０をその発生側が
いずれであるかも合わせて検出することができる。

【００３１】なお、実施の形態１〜４では、１つのガス
配管３２に対し、ガス配管絶縁スペーサ３、光ファイバ
４及び光電素子５が１組設けられている例について説明
したが、これらを複数組設ける構成としても良い。この
ときには、検出精度の向上が図られることはもちろんで
あるが、１つの光検出手段が故障しても他の光検出手段
により地絡５０を検出できる。また、１つのガス配管３
２に対し、ガス配管絶縁スペーサ３、光ファイバ４及び
光電素子５を複数組設ける構成とすれば、ガス配管３２
の管路の軸方向に異なる位置にガス配管絶縁スペーサ３
が配置されるので、各光電素子５が受光し光電変換した
検出信号１００の時間差から地絡位置を特定すること、
又はいずれの容器で地絡５０が発生したかを特定するこ
ともできる。また、実施の形態５では、１つのガス配管
３２のガス透過・遮光部材６と容器１ａ、１ｂとの間
に、ガス配管絶縁スペーサ３、光ファイバ４及び光電素
子５が１組設けられている例について説明したが、これ
らを複数組設ける構成とすれば上述と同様の、１つの光
検出手段が故障しても他の光検出手段により地絡５０を
検出できるという効果を得られる。

【００３２】実施の形態６．以下この発明の実施の形態
６について説明する。図７はこの発明の実施の形態６に
係るガス絶縁母線の地絡計測装置を一部断面により示す
構成図である。図７において、７は光遮光物質で形成さ
れガス配管３２の一部、ガス配管絶縁スペーサ３及び光
ファイバ４の一部を囲う囲いである。光遮光物質は、例
えば金属物質での覆いや金属物質へのペイントがある。
その他の構成は実施の形態１と同様であるのでその説明
を省略する。

【００３３】実施の形態１に示す構成では、屋外の使用
環境においては太陽光がガス配管絶縁スペーサ３の端縁
部から入り込み、表層で乱反射し再び端縁部に出てくる
ことが想定される。この光は、検出信号１００の検出波
形に直流成分として表れ、純粋にガス絶縁母線内部で発
生した地絡５０に対応した漏れ光５４の検出の妨げとな
る。そして、囲い７を設けることにより、ガス配管絶縁
スペーサ３の端縁部はすべて光遮蔽物質によって囲われ
るので、太陽光のガス配管絶縁スペーサ３への入射を防
ぐことができる。したがって、ガス配管絶縁スペーサ３
から検出された漏れ光５４は、すべて地絡５０の発生に
よるものと判断でき、地絡５０の検出精度が向上する。

【００３４】実施の形態７．以下この発明の実施の形態
７について説明する。図８はこの発明の実施の形態７に
係るガス配管絶縁スペーサ周辺を図２に示すVIII−VIII
線から見た断面図である。図８において、８はその内面
に光反射物質がコーティング又は配置された光遮光物質
で形成され、ガス配管３２の一部、ガス配管絶縁スペー
サ３及び光ファイバ４の一部を密着して囲う囲いであ
る。囲い８は、例えば光反射物質であるアルミ箔を囲い
８の本体を構成する金属体内面に貼り付けることにより
形成する。その他の構成は実施の形態１と同様であるの
でその説明を省略する。

【００３５】次に動作について説明する。地絡５０が発
生したとき、アーク光による発光５１がガス配管３２に
沿ってガス配管絶縁スペーサ３に到達する。そして、ガ
ス配管絶縁スペーサ３の端縁部からの漏れ光５４を光フ
ァイバ４で導光する。ここで、囲い８を設けたので、光
ファイバ４の方向以外の方向に漏れた漏れ光５４は囲い
８の内面で反射し、光ファイバ４の方向にのみに漏れ光
５４が漏れ出す。したがって、光ファイバ４が導光する
光の量が増え、検出信号１００が大きくなる。なお、光
ファイバ４で導光する光を光電素子５で受光するが、こ
の光の量が多く、光電変換して得られる検出信号１００
は大きい方が好ましいことは言うまでもない。また、ガ
ス配管３２及びガス配管絶縁スペーサ３の形状は、どの
ような形状でも良い。ここでは、断面が図８に示すよう
なガス配管絶縁スペーサ３を示している。

【００３６】実施の形態８．以下この発明の実施の形態
８について説明する。図９はこの発明の実施の形態８に
係るガス配管絶縁スペーサ周辺を図２に示すIX−IX線か
ら見た断面図である。図９において、９は光ファイバの
束で構成されるバンドルファイバ、３３は一辺を平坦に
加工したガス配管絶縁スペーサである。その他の構成は
実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。

【００３７】次に動作について説明する。ガス配管絶縁
スペーサ３３の平坦面３３Ａからの漏れ光５４（図示せ
ず）をバンドルファイバ９を構成する個々の光ファイバ
により導光する。つまり、複数の光ファイバで漏れ光５
４を多重に検出する。したがって、個々の光ファイバか
らの導出光を光電素子５で集光し光電変換することによ
り大きな検出信号１００が得られ、検出精度が向上す
る。

【００３８】ここでは、個々の光ファイバからの導出光
を光電素子５で集光する例について説明した。しかしな
がら、図９に示すように、バンドルファイバを構成する
光ファイバをガス配管絶縁スペーサ３３に対し、光ファ
イバ群９ａの端面と光ファイバ群９ｂの端面とがガス配
管３２の管路の軸方向の異なる位置に配置してもよい。
このとき、光ファイバ群９ａから導光された光と、光フ
ァイバ群９ｂから導光された光とを各々別の光電素子５
で集光し光電変換することにより各々検出信号１００を
得る構成とすれば、各検出信号１００の検出時間差を検
出すれば、地絡５０の発生位置を特定、又はいずれの容
器で地絡５０が発生したかを特定できる。なお、光ファ
イバ群９ａ、９ｂの端面がガス配管３２の管路の軸方向
の異なる位置に配置されているが、光ファイバ群９ａ、
９ｂに代えて各１本の光ファイバでも同様に地絡５０の
位置を特定できる。

【００３９】実施の形態９．以下この発明の実施の形態
９について説明する。図１０はこの発明の実施の形態９
に係るガス配管絶縁スペーサ周辺を図２に示すX−X線か
ら見た断面図である。図１０において、３４はレンズ１
０を固定可能に加工を施したガス配管絶縁スペーサであ
る。その他の構成は実施の形態１と同様であるのでその
説明を省略する。

【００４０】次に動作について説明する。ガス配管絶縁
スペーサ３４の平坦面からの漏れ光５４はレンズ１０に
よって集光される。光ファイバ４の端面を適当な位置、
例えばレンズ１０の焦点位置に配置すれば、集光された
漏れ光５４を光ファイバ４は導光することができる。し
たがって、他への漏れ光５４の漏れを少なくすることが
でき、光ファイバ４からの導出光を光電素子５で光電変
換することにより大きな検出信号１００が得られ、検出
精度が向上する。

【００４１】実施の形態１０．以下この発明の実施の形
態１０について説明する。図１１はこの発明の実施の形
態１０に係るガス配管絶縁スペーサ周辺を図２と同様の
断面で切った一部断面により示す構成図である。図１１
において、１１はガス配管絶縁スペーサ３に巻回されそ
の側面から漏れ光を取り入れ導光する蛍光ファイバ、１
２は蛍光ファイバ１１と光ファイバ４とを接続する中継
コネクタである。そして、囲い７によりガス配管３２の
一部、ガス配管絶縁スペーサ３、蛍光ファイバ１１及び
中継コネクタ１２の一部を囲っている。また、蛍光ファ
イバ１１、中継コネクタ１２、光ファイバ４及び光電素
子５により光検出手段４０が構成される。その他の構成
は実施の形態６と同様であるのでその説明を省略する。

【００４２】次に動作について説明する。容器１ａ、１
ｂ内において短絡５０が発生したとき、ガス配管絶縁ス
ペーサ３から漏れ光５４（図示しない）が漏れ出る。そ
して、この漏れ光５４は、ガス配管絶縁スペーサ３の外
周に巻き付けられた蛍光ファイバ１１により取り入れら
れ中継コネクタ１２に導光される。その光は中継コネク
タ１２を経て、２本の単なる導光用の光ファイバ４によ
り光電素子５に導光され、光電素子５が光電変換した検
出信号１００に基づいて地絡５０を検知する。

【００４３】以上のように、ガス配管絶縁スペーサ３の
外周に巻き付けられた蛍光ファイバ１１から漏れ光５４
を導光している。ここで、蛍光ファイバ１１はその端面
以外の周囲から漏れ光５４を取り入れることができるの
で、実施の形態６に示したような光ファイバ４の端面か
ら漏れ光５４を取り入れる構成に比較して、漏れ光５４
に対する受光面積が格段に大きいので、導光される光の
量を大きくできる。さらに、図１１に示すように、ガス
配管絶縁スペーサ３の外周に何重にも巻く構成とすれ
ば、より導光される光の量を大きくできることは言うま
でもない。このことは、以下に説明する実施の形態にお
いても同様である。

【００４４】なお、中継コネクタ１２を囲い７に固定す
る例について説明しているが、中継コネクタ１２を囲い
７内に配置し、光ファイバ４を囲い７に固定するように
してもよい。但し、中継コネクタ１２を囲い７に固定す
る方が固定が容易である。また、囲い７は必ずしも必要
ではない。但し、囲い７を設けた方が地絡５０の検出精
度は向上する。また、光電素子５は蛍光ファイバ１１が
導光する光を受光すればよいので、中継コネクタ１２及
び光ファイバ４は必ずしも必要でない。但し、光電素子
５が遠隔地にあるときには、地絡５０の検出精度及び経
済性の観点から、中継コネクタ１２及び光ファイバ４に
より導光する構成とすることが好ましい。さらにまた、
ガス配管絶縁スペーサ３は容器絶縁スペーサ３０に比較
して非常に小さいので、容易に蛍光ファイバ１１をガス
配管絶縁スペーサ３に巻回することができる。即ち、光
検出手段４０を容易に配置取付することができる。

【００４５】実施の形態１１．以下この発明の実施の形
態１１について説明する。図１２はこの発明の実施の形
態１１に係るガス配管絶縁スペーサ周辺を図２と同様の
断面で切った一部断面により示す構成図である。図１２
において、１３は蛍光ファイバの一端に設けられ導光を
反射する反射部材である。反射部材は、例えばミラー加
工を施した金属を付加したコネクタのような光を全反射
する物質である。そして、図１２では、図１１の中継コ
ネクタ１２の１つが反射部材１３に置き換えられてい
る。また、蛍光ファイバ１１、中継コネクタ１２、反射
部材１３、光ファイバ４及び光電素子５により光検出手
段４０が構成される。その他の構成は実施の形態１０と
同様であるのでその説明を省略する。

【００４６】ここで、実施の形態１０では、２本の光フ
ァイバ４により取り入れた漏れ光５４を２方向に導光し
ているが、実施の形態１１のように１本の光ファイバ４
で漏れ光５４を導光し地絡５０を検出できることは言う
までもない。このように構成したので、反射部材１３で
導光は反射され、蛍光ファイバ１１により取り入れられ
た導光は、全て中継コネクタ１２の方向のみ即ち一方向
に導光される。したがって、光電素子５で受光する光量
は、実施の形態１０の約２倍となり地絡５０の検出精度
が向上する。

【００４７】実施の形態１２．以下この発明の実施の形
態１２について説明する。図１３はこの発明の実施の形
態１２に係るガス配管絶縁スペーサ周辺を図２と同様の
断面で切った一部断面により示す構成図である。図１４
は図１３のXIV−XIV線断面図である。図１３、１４にお
いて、３５は上、下側ガス配管絶縁スペーサ３５Ａ、３
５Ｂを組立て形成されるガス配管絶縁スペーサである。
そして、上、下側ガス配管絶縁スペーサ３５Ａ、３５Ｂ
には、溝３５ａ（図示せず）、３５ｂが設けられてお
り、上、下側ガス配管絶縁スペーサ３５Ａ、３５Ｂを組
立てることによりガス入出穴３Ａと別個の穴が形成され
る。なお、蛍光ファイバ１１を通す穴は貫通穴であって
も良い。また、図１３ではガス配管３２に対し手前側の
蛍光ファイバ１１を破線で、ガス配管３２に対し向こう
側の蛍光ファイバ１１を一点破線で示した。また、蛍光
ファイバ１１、中継コネクタ１２、光ファイバ４及び光
電素子５（図示せず）により光検出手段４０が構成され
る。その他の構成は実施の形態１０と同様であるのでそ
の説明を省略する。

【００４８】実施の形態１０、１１では、ガス配管絶縁
スペーサ３の外周に蛍光ファイバ１１を巻回し、この外
周からの漏れ光５４を取り入れるものについて説明し
た。実施の形態１２では、ガス配管絶縁スペーサ３５に
穴を設け、その穴に蛍光ファイバ１１を通している。そ
して、蛍光ファイバ１１は、穴の全周（上下左右方向）
より、漏れ光５４を取り入れることができる。したがっ
て、より多くの漏れ光５４を取り入れることができる。

【００４９】なお、実施の形態１０、１２に示す構成に
おいて、２本の光ファイバ４で導光された光を２個の光
電素子５で各々受光する構成としたが、２本の光ファイ
バ４の中継コネクタ１２に接続されていない側の端面を
近接して配置し、１つの光電素子５により受光する構成
としても良い。このときには、光電素子５が１つでよく
光電素子５を含む電子回路（図示しない）も１つでよ
く、装置を小型化及び低コスト化することができる。

【００５０】実施の形態１３．以下この発明の実施の形
態１３について説明する。図１５はこの発明の実施の形
態１３に係るガス配管絶縁スペーサ周辺を示す斜視図で
ある。図１５において、１５は貫通穴３６ａ内に設けら
れフォトクロミック材料で形成されたフォトクロミック
部材、１６は一端面が貫通穴３６ａに配置され常時照射
光を導光しフォトクロミック部材１５に照射光を照射す
る照射光ファイバ、１７は一端面がフォトクロミック部
材１５に対して照射光ファイバ１６とは反対側の貫通穴
３６ａに配置され照射光を受光する受光ファイバ、３６
は貫通穴３６ａを有するガス配管絶縁スペーサである。
そして、フォトクロミック部材１５は、ガス配管絶縁ス
ペーサ３６から漏れ光を受光したときのみフォトクロミ
ック動作をするように配置しておく。その他の構成は実
施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。

【００５１】次に動作について説明する。ガス配管絶縁
スペーサ３６内部に地絡５０による光の散乱がない時
は、フォトクロミック材料１５は、光ファイバ１６から
入射した照射光を透過し、光の散乱のある時は照射光を
遮断する。つまり、ガス絶縁母線において、地絡５０が
発生したときのみ受光ファイバ１７は照射光の受光を遮
断される。したがって、受光ファイバ１７の他端面に設
けた光電素子５により、この照射光の有無を計測するこ
とで、ガス絶縁母線の地絡５０の有無を検出することが
できる。

【００５２】実施の形態１４．以下この発明の実施の形
態１４について説明する。図１６はこの発明の実施の形
態１４に係るガス絶縁母線の地絡計測装置を一部断面に
より示す構成図である。図１６において、１８はガス配
管絶縁スペーサ３から離れて配置されガス配管絶縁スペ
ーサ３６を撮像するカメラ等の撮像装置（光検出手段）
である。その他の構成は実施の形態１と同様であるので
その説明を省略する。次に動作について説明する。撮像
装置を１８を固定すれば、ガス配管絶縁スペーサ３の撮
像装置１８の画面への写像位置が決まる。そして、撮像
装置１８が受光する光量は漏れ光５４の量に比例する。
したがって、写像位置での光量の変化をしきい値と比較
することにより、地絡５０の有無をモニタすることがで
きる。また、漏れ光５４をガス配管絶縁スペーサ３から
離れて配置する撮像装置１８で監視するので、撮像装置
１８を固定するためのガス配管絶縁スペーサ３又はガス
配管３２への加工は不要となるとともに、ガス絶縁母線
の近傍に撮像装置１８（光検出手段）を配置しなくても
地絡計測装置を実現できる。

【００５３】［ＢＧＮ除去の実施の形態］実施の形態１
〜１４において、地絡５０の発生時にガス配管絶縁スペ
ーサ３、３３、３４、３５、３６から漏れ光５４が漏れ
出ることを検出する。そして、漏れ光５４を光電素子５
で電気信号に変換した時点で信号処理装置２０は、様々
な外乱によるＢＧＮ（ＢａｃｋＧｒｏｕｎｄＮｏｉ
ｓｅ）を除去する対策をすることが好ましい。実施の形
態１５〜１７においては、ＢＧＮを除去する実施の形態
について説明する。

【００５４】実施の形態１５．以下この発明の実施の形
態１５について説明する。図１７はこの発明の実施の形
態１５の信号処理に係る地絡波形と定格遮断時間とを示
す図である。図１８はこの発明の実施の形態１５の信号
処理に係る動作を示すフローチャートである。図１７に
おいて、縦軸は信号振幅、横軸は時間、Ｔ１は定格遮断
時間、Ｔ２は地絡信号１００Ａの継続時間、１００Ａは
信号処理装置２０に入力された検出信号１００に基づい
て得られた地絡波形である。

【００５５】次に動作について説明する。信号処理装置
２０は、地絡波形１００Ａを入力したとき、地絡波形１
００Ａの継続時間Ｔ２を検出する（Ｓ１０）。ついで、
地絡波形１００Ａの継続時間Ｔ２と定格遮断時間Ｔ１と
を比較する（Ｓ１１）。ここで、信号処理装置２０に
は、初期設定値として遮断器等（図示しない）の定格遮
断時間Ｔ１が設定されている。Ｓ１１において、継続時
間Ｔ２が定格遮断時間Ｔ１以下のとき、検出された地絡
波形１００Ａは地絡５０の発生に基づくものであると判
断し、地絡５０を検出する（Ｓ１２）。Ｓ１１におい
て、継続時間Ｔ２が定格遮断時間Ｔ１より大きいとき、
検出された地絡波形１００Ａは地絡５０の発生に基づく
ものでなくノイズ信号であると判断しこのノイズ信号を
破棄する処理、即ちＢＧＮ処理する（Ｓ１３）。したが
って、検出精度の高いガス絶縁母線の地絡計測装置を提
供できる。

【００５６】実施の形態１６．以下この発明の実施の形
態１６について説明する。図１９はこの発明の実施の形
態１６の信号処理に係る地絡波形と商用課電周波の倍周
波信号とを示す図である。図１９において、縦軸は信号
振幅、横軸は時間、１９は商用課電周波の２倍の周波数
の信号、即ち参照用の商用課電周波の倍周波信号、１０
０Ａは信号処理装置２０に入力された検出信号１００に
基づいて得られた地絡波形である。ここで、地絡波形１
００Ａは、実験的に商用課電周波数の倍周波数を持つ波
形であることが確認されている。

【００５７】次に動作について説明する。信号処理装置
２０は、地絡波形１００Ａを入力したとき、地絡波形１
００Ａと予め用意した商用課電の倍周波信号１９とで検
出信号の波形との相互相関をとる。即ち、図１９におい
ては商用課電の倍周波信号１９を左右に移動させ、地絡
波形１００Ａと許容範囲内で一致するかを調べる。或い
は、サンプリング法により相互相関を調べる。そして、
相互相関があるとき、検出された地絡波形１００Ａは地
絡５０の発生に基づくものであると判断し、地絡５０を
検出する。一方、相互相関がないとき（例えば図１９の
とき）、検出された地絡波形１００Ａは地絡５０の発生
に基づくものでなくノイズ信号であると判断しこのノイ
ズ信号を破棄する処理、即ちＢＧＮ処理する。そして、
実施の形態１５では、継続時間Ｔ２が定格遮断時間Ｔ１
以下の地絡波形１００Ａを全て地絡５０による波形と判
断するが、実施の形態１６では両波形の相互相関をとる
ので、継続時間Ｔ２が定格遮断時間Ｔ１以下の地絡波形
１００Ａをもノイズとして識別可能である。したがっ
て、より検出精度の高いガス絶縁母線の地絡計測装置を
提供できる。

【００５８】実施の形態１７．以下この発明の実施の形
態１７について説明する。図２０はこの発明の実施の形
態１７に係る信号処理装置の構成を説明する説明図であ
る。図２１はこの発明の実施の形態１７に係る遮断電流
信号と検出信号とのしきい値の関係を説明する図であ
る。図２０において、２０は信号処理装置、１００は検
出信号、１０１は遮断器（図示しない）の変成器（図示
しない）から検出された遮断電流信号、１０２は信号処
理装置２０で判定された判定結果信号である。図２１
は、縦軸に検出信号１００のしきい値、横軸に遮断電流
信号１０１の絶対値をとった図であり、検出信号１００
のしきい値は遮断電流信号１０１の絶対値の例えば比例
関数である単調増加関数である。

【００５９】次に動作について説明する。信号処理装置
２０は、地絡波形１００Ａを入力したとき、図２１に示
す関数に基づいて、遮断電流信号１０１の絶対値から検
出信号１００のしきい値を得る。そして、この検出信号
１００のしきい値と地絡波形１００Ａの絶対値との大き
さを比較する。そして、検出信号１００のしきい値が地
絡波形１００Ａの絶対値以下のとき、検出された地絡波
形１００Ａは地絡５０の発生に基づくものであると判断
し、地絡５０を検出する。一方、検出信号１００のしき
い値が地絡波形１００Ａの絶対値より大きいとき、検出
された地絡波形１００Ａは地絡５０の発生に基づくもの
でなくノイズ信号であると判断しこのノイズ信号を破棄
する処理、即ちＢＧＮ処理する。したがって、検出精度
の高いガス絶縁母線の地絡計測装置を提供できる。な
お、実施の形態１５〜１７を適当に組み合わせて構成す
れば更に地絡検出の精度を高くできる。

【００６０】実施の形態１８．以下この発明の実施の形
態１８について説明する。図２２はこの発明の実施の形
態１８に係るガス絶縁母線の地絡計測装置の構成図であ
る。図２３はこの発明の実施の形態１８に係る各地絡検
出信号の有無と地絡発生ガス絶縁区画の対応を示す説明
図である。図２２において、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは
容器、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは中心導体、３ａ、３
ｂ、３ｃはガス配管絶縁スペーサ、３０ａ、３０ｂ、３
０ｃは容器絶縁スペーサ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃはガ
ス配管、４ａ、４ｂ、４ｃは光ファイバ、５ａ、５ｂ、
５ｃは信号処理装置２０内部に設けられた光電素子、２
１は解析部２１Ａを有する信号処理手段である。Ｓ３
ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃは光電素子５ａ、５ｂ、５ｃから解
析部２１Ａに出力された検出信号、ａ、ｂ、ｃ、ｄは絶
縁区画である。その他の構成は実施の形態１と同様であ
るのでその説明を省略する。

【００６１】次に動作について説明する。実施の形態１
の動作と同様にして、各ガス配管絶縁スペーサ３ａ、３
ｂ、３ｃからの漏れ光５４に基づく検出信号Ｓ３ａ、Ｓ
３ｂ、Ｓ３ｃ（実施の形態１では検出信号１００）が出
力される。例えば、絶縁区画ｂで地絡５０が発生したと
すると、地絡５０によるアーク光５０が容器１ｂ内を伝
搬し、ガス配管絶縁スペーサ３ａ、３ｂに到達する。つ
いで、ガス配管絶縁スペーサ３ａ、３ｂから漏れ光５４
が発生し、光ファイバ４ａ、４ｂにより漏れ光５４が導
光され、光電素子５ａ、５ｂで検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ
が検出され解析部２１に入力される。そして、解析部２
１では、このときは、ケース４であると解析し、地絡５
０の発生した容器は絶縁区画ｂの容器１ｂであると標定
する。同様にして、検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃを
解析部２１Ａは入力することで、検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３
ｂ、Ｓ３ｃに基づいて地絡５０の発生した絶縁区画の容
器を解析することができ、地絡点検知が可能となる。

【００６２】実施の形態１９．以下この発明の実施の形
態１９について説明する。ガス絶縁母線におけるガス配
管絶縁スペーサ３ａ、３ｂ、３ｃの端縁部からの漏れ光
５４を利用した地絡点検知において、検出信号Ｓ３ａ、
Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃが実施の形態１８のケース４、５のよう
に２点で検出される場合に、その地絡検出信号を利用し
さらに詳細な地絡位置の検知を可能にする実施の形態に
ついて説明する。図２４はこの発明の実施の形態１９に
係るガス絶縁母線の地絡計測装置の一部断面により示す
構成図である。図２５はこの発明の実施の形態１９に係
る検出信号の零点検出を説明する説明図である。図２４
において、２点破線で示したＬ_Ａ、Ｌ_Ｂは地絡５０の発
生点からガス配管絶縁スペーサ３ａ、３ｂまでの光路長
である。図２５において、縦軸は地絡波形１００Ａの信
号振幅、横軸は時間、ｔ_０は零点時刻、ｔ_１は地絡波形
１００Ａの１番目のピーク時刻、Ｔ２はピーク時刻ｔ_１
から零点時刻０を引いた時間である。ここで、地絡波形
１００Ａは、検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ、Ｓ３ｃに基づい
て得られる。その他の構成は実施の形態１８と同様であ
るのでその説明を省略する。

【００６３】次に動作について説明する。まず、零点時
刻ｔ_０の検出について説明する。図２５に示すように、
地絡波形１００Ａの第１番目ピークから商用課電周波数
の１／４サイクル戻った位置、即ちピーク時刻ｔ_１から
時間Ｔ２を引いた時刻を零点時刻ｔ_０とする。ついで、
地絡位置の検知について実施の形態１８におけるケース
４（絶縁区画ｂで地絡５０が発生）を例に説明する。２
つの光電素子５ａ、５ｂから入力された検出信号Ｓ３
ａ、Ｓ３ｂに基づいた地絡波形１００Ａを得る。この地
絡波形１００Ａから２つの零点が得られる。そして、２
つの零点の時間差、即ち光ファイバ４ａ、４ｂを通った
光により得られた検出信号Ｓ３ａ、Ｓ３ｂの解析部２１
Ａへの到達時間差を算出する。ここで、解析部２１Ａへ
の検出信号の到達時間がＴ_３ａ、Ｔ_３ｂと算出できたと
すると、地絡点からガス配管絶縁スペーサ３ａ、３ｂま
での光路長の差Ｌ_Ａ、Ｌ_Ｂは次式で表される。但し、ｖ
は光の伝搬速度である。Ｌ_Ａ−Ｌ_Ｂ＝（Ｔ_３ｂ−Ｔ_３ａ）×ｖしたがって、到達時間差に基づいて、絶縁区画内のさら
に詳細な地絡位置の検知ができる。

【００６４】実施の形態２０．以下この発明の実施の形
態２０について説明する。図２６はこの発明の実施の形
態２０に係るガス絶縁母線の地絡計測装置の構成図であ
る。図２６において、２５はガス配管絶縁スペーサ３
ａ、３ｂ、３ｃ毎に巻回され直列接続されその側面から
漏れ光５４を取り入れ導光することができる１本の蛍光
ファイバ、２６は中継コネクタ１２及び信号処理装置２
１間を接続する導光用の光ファイバ、２１は内部に光電
素子５を２個有する信号処理装置である。ｎ−１、ｎ、
ｎ＋１、ｎ＋２は絶縁区画、ｌ_ｎー１、ｌ_ｎ、ｌ_ｎ＋１
は各絶縁区画の渡りに相当する光ファイバ長、Ｌ_１、Ｌ
_２は信号処理装置２１から中継コネクタ１２までの光フ
ァイバ長である。なお、実施の形態１０で説明したもの
と同様の囲い７を設けても良い。その他の構成は実施の
形態１９と同様であるのでその説明を省略する。

【００６５】次に動作について説明する。絶縁区画ｎ即
ち容器１ｂにおいて地絡５０が発生した時を例に説明す
る。ここで、ガス配管絶縁スペーサの総数をＫ（図２６
の場合にはｋ＝３）、地絡点から各ガス配管絶縁スペー
サへの距離の和Ｌ_Ａ＋Ｌ_Ｂ（実施の形態１９において説
明したものと同じ）と各ガス絶縁区間の渡りの距離（例
えば光ファイバ長ｌ_ｎ）がほぼ等しい（ｌ_ｎ≒Ｌ_Ａ＋Ｌ
_Ｂ）とする。このとき、地絡点から信号処理装置２１ま
での２方向からの光の伝搬距離差ΔＬは、

【００６６】

【数１】

【００６７】となる。第１項、２項は絶縁区画を除く蛍
光ファイバ２５長の和を示す。ゆえに光の伝搬速度と信
号処理装置２１にける光の到達時間差よりどの区画で地
絡５０が発生したか検知することができる。例えばｋ＝
４、ｌ_ｔ＝１（ｔ＝１〜４）、Ｌ_１＝Ｌ_２＝１_０とし、
信号処理装置２１への導光の到達時間差より計測値ΔＬ
が、−０．５と算出されたとする。このとき、ΔＬは−
１＜ΔＬ＜１の範囲である。これは第１項が１_１、第２
項が１_２の時、即ち絶縁区画２で地絡５０が発生した場
合であることを意味し、地絡発生のガス区画は２と位置
検知することができる。

【００６８】以上のように構成したので、２方向からの
地絡検出信号の到達時間差により地絡点検知が可能であ
る。また、１本の蛍光ファイバ２５を用いればよいの
で、短い蛍光ファイバ２５でガス絶縁母線の地絡計測装
置を構成できるとともに、信号処理装置２１への入力信
号が２本で済むので、光電素子５の個数を少なくするこ
とができる。なお、蛍光ファイバ２５の途中に中継コネ
クタ１２を設ける構成としてもよい。このとき、見かけ
上は中継コネクタ１２を介して２本の蛍光ファイバ２５
が接続されるように見えるが、中継コネクタ１２の機能
を考えるとこの場合にも１本の蛍光ファイバ２５でガス
絶縁母線の地絡計測装置を構成しているとみて問題な
い。また、蛍光ファイバ２５は１本の場合について説明
したが、ガス配管絶縁スペーサ３ａ、３ｂ、３ｃ毎に巻
回されるとともに直列に接続されているものであれば良
く、複数本でも良い。

【００６９】実施の形態２１．以下この発明の実施の形
態２１について説明する。図２７はこの発明の実施の形
態２１に係るガス絶縁母線の地絡計測装置の構成図であ
る。図２１において、６ａ、６ｂ、６ｃはガス透過遮蔽
部材である。その他の構成は実施の形態２０と同様であ
るのでその説明を省略する。そして、実施の形態２１に
おいては、地絡検出信号はガス配管絶縁スペーサ３ａ、
３ｂ、３ｃのいずれか１つからのみ現れるので、２つの
検出信号の到達時間差を予め算出しておくことにより、
どのガス配管絶縁スペーサからの検出信号か判定でき
る。したがって、地絡の発生した絶縁区画の検知を容易
にできる。例えばｋ＝４、ｌ_ｔ＝１（ｔ＝１〜４）、Ｌ
_１＝Ｌ_２＝１_０とすると、ガス配管絶縁スペーサ３ａで
地絡５０の漏れ光５４が検出された場合ΔＬ＝−２、同
様にガス配管絶縁スペーサ３ｂ、３ｃで検出された場合
はΔＬ＝０、２とあらかじめ算出することができる。し
たがって信号処理装置２１への光の伝搬時間差と光の伝
搬速度よりΔＬ＝０と計算されると、地絡はガス区画３
で発生したと検知できる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように構成したので、この発明に
係るガス絶縁電気機器の地・短絡計測装置は、内部に絶
縁ガスが充填された容器と、この容器内部に絶縁して配
設された電気導体と、上記容器に接続され上記絶縁ガス
を該容器に入出させるガス配管と、このガス配管の一部
を成すガス配管絶縁スペーサと、上記容器内で地・短絡
が発生したとき、上記ガス配管絶縁スペーサから外部に
漏れる地・短絡光の漏れ光を検出する光検出手段とを備
えたので、容器に加工を施すことなく光検出手段の配置
取付が容易である。

【００７１】また、内部に絶縁ガスが充填された第１、
第２の容器と、これら第１、第２の容器の内部に配設さ
れた電気導体と、上記第１、第２の容器に接続され上記
絶縁ガスを該第１、第２の容器に入出させるガス配管
と、このガス配管の一部を成し、上記第１、第２の容器
間を絶縁するガス配管絶縁スペーサと、上記第１、第２
の容器間に介在し上記電気導体を該第１、第２の容器に
対して絶縁支持し、上記ガス配管絶縁スペーサとにより
絶縁区間を形成する容器絶縁スペーサと、上記容器内で
地・短絡が発生したとき、上記ガス配管絶縁スペーサか
ら外部に漏れる地・短絡光の漏れ光を検出する光検出手
段とを備えたので、容器又は容器絶縁スペーサに加工を
施すことなく光検出手段の配置取付が容易である。

【００７２】また、第１の容器からガス配管絶縁スペー
サ又は第２の容器からガス配管絶縁スペーサへ伝達する
光を遮蔽する遮蔽手段を有するので、いずれの容器内で
地・短絡が発生したかを簡単な構成で検知可能である。

【００７３】また、遮蔽手段は、絶縁ガスを通過させる
とともに遮光機能を有するガス透過・遮光部材をガス配
管内に設けたので、絶縁ガスを容器に供給できるととも
に、地・短絡が発生した容器を簡単な構成で特定でき
る。

【００７４】また、ガス配管絶縁スペーサ及び光検出手
段は複数設けられ、少なくとも２個の該ガス配管絶縁ス
ペーサから外部に漏れる地・短絡光の漏れ光を検出でき
るように該光検出手段が配置されたので、地・短絡の検
出精度が高いとともに、１つの光検出手段が故障したと
きにも地・短絡の検出が可能である。

【００７５】また、ガス配管内に絶縁ガスを通過させる
とともに遮光機能を有するガス透過・遮光部材を設ける
とともに、少なくとも１つのガス配管絶縁スペーサがガ
ス配管の管路において第１の容器と上記ガス透過・遮光
部材との間に配置され、少なくとも１つのガス配管絶縁
スペーサが上記ガス配管の管路において第２の容器と上
記ガス透過・遮光部材との間に配置されるので、第１、
第２のいずれの容器内で地・短絡が発生したかを簡単な
構成で検知可能である。

【００７６】また、光ファイバが外部光を進入させない
ように密接して貫通し、内面が漏れ光を反射する反射部
材で形成され外部光が進入しないようにガス配管絶縁ス
ペーサを囲う囲いを設けたので、光ファイバが導光する
光の量が多くなり、地・短絡の検出精度が向上する。

【００７７】また、光検出手段は、ガス配管絶縁スペー
サに巻回されその側面から漏れ光を取り入れ導光する蛍
光ファイバと、上記ガス配管絶縁スペーサから離れた位
置に配置され上記蛍光ファイバで導光された光を受光す
る光電素子とを有するもので、蛍光ファイバが取り入れ
る漏れ光の量が多く地・短絡の検出精度が向上するとと
もに、蛍光ファイバはガス配管絶縁スペーサに容易に巻
回することができ光検出手段を容易に配置取付すること
ができる。

【００７８】また、光検出手段は、ガス配管絶縁スペー
サに設けた穴と、この穴に通されその側面から漏れ光を
取り入れ導光する蛍光ファイバと、上記ガス配管絶縁ス
ペーサから離れた位置に配置され上記蛍光ファイバで導
光された光を受光する光電素子とを有するので、穴に通
された部分の蛍光ファイバは漏れ光を全周から取り入れ
ることができ、蛍光ファイバが導光する光量が多く、地
・短絡の検出精度が向上する。

【００７９】また、ガス配管絶縁スペーサは複数設けら
れるとともに、光検出手段は、上記各ガス配管絶縁スペ
ーサ毎に巻回されるとともに直列に接続されその側面か
ら漏れ光を取り入れ導光する蛍光ファイバと、上記各ガ
ス配管絶縁スペーサから離れた位置に配置され上記蛍光
ファイバで導光された光を受光する光電素子とを有する
ので、２方向からの地絡検出信号の到達時間差により地
・短絡点検知が可能であるとともに、各ガス配管絶縁ス
ペーサ毎に巻回されるとともに直列に接続される蛍光フ
ァイバを用いればよいので、光電素子の個数を少なくで
き、装置を小型化することができる。

【００８０】また、光検出手段は、ガス配管絶縁スペー
サに設けた貫通穴と、この貫通穴の一部に漏れ光を受光
したときのみフォトクロミック動作をするように配置さ
れたフォトクロミック部材と、その一端面が上記貫通穴
に配置され常時照射光を導光し該照射光を上記フォトク
ロミック部材に照射する照射光ファイバと、その一端面
が上記フォトクロミック部材に対して上記照射光ファイ
バと反対側の上記貫通穴に配置され上記照射光を受光す
る受光ファイバとを有するので、容器又は容器絶縁スペ
ーサに加工を施すことなく光検出手段の配置取付が容易
である。

【００８１】また、信号処理装置は、光検出手段から得
られた検出信号が商用課電周波の２サイクルを越える長
さの信号であるとき、この検出信号をノイズとして処理
する信号処理手段を備えたので、地・短絡の検出精度が
向上する。

【００８２】また、光検出手段から得られた検出信号と
商用課電周波の２倍の周波数の信号とで相互相関をと
り、相互相関がないとき、上記検出信号をノイズとして
処理する信号処理手段を備えたので、地・短絡の検出精
度が向上する。

【００８３】また、変成器から得られた遮断電流の大き
さに応じて光検出手段から得られた検出信号のしきい値
を変化させ、上記検出信号の大きさが上記しきい値より
小さいとき、該検出信号をノイズとして処理する信号処
理手段とを備えたので、地・短絡の検出精度が向上す
る。

【００８４】また、信号処理装置は、設置位置を異にす
る光検出手段で検出した検出信号の検出時間差に基づい
て、地・短絡の発生位置を検知する構成としたので、容
易に地・短絡の発生位置を検知できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１に係るガス絶縁母線
の地絡計測装置を一部断面により示す構成図である。

【図２】図１のガス配管の中心を含む面で切った断面
によりガス配管絶縁スペーサ周辺を拡大して示す断面図
である。

【図３】この発明の実施の形態２に係るガス絶縁母線
の地絡計測装置を一部断面により示す構成図である。

【図４】この発明の実施の形態３に係るガス絶縁母線
の地絡計測装置を一部断面により示す構成図である。

【図５】この発明の実施の形態４に係るガス絶縁母線
の地絡計測装置を一部断面により示す構成図である。

【図６】この発明の実施の形態５に係るガス絶縁母線
の地絡計測装置を一部断面により示す構成図である。

【図７】この発明の実施の形態６に係るガス絶縁母線
の地絡計測装置を一部断面により示す構成図である。

【図８】この発明の実施の形態７に係るガス配管絶縁
スペーサ周辺を図２に示すVIII−VIII線から見た断面図
である。

【図９】この発明の実施の形態８に係るガス配管絶縁
スペーサ周辺を図２に示すIX−IX線から見た断面図であ
る。

【図１０】この発明の実施の形態９に係るガス配管絶
縁スペーサ周辺を図２に示すX−X線から見た断面図であ
る。

【図１１】この発明の実施の形態１０に係るガス配管
絶縁スペーサ周辺を図２と同様の断面で切った一部断面
により示す構成図である。

【図１２】この発明の実施の形態１１に係るガス配管
絶縁スペーサ周辺を図２と同様の断面で切った一部断面
により示す構成図である。

【図１３】この発明の実施の形態１２に係るガス配管
絶縁スペーサ周辺を図２と同様の断面で切った一部断面
により示す構成図である。

【図１４】図１３のXIV−XIV線断面図である。

【図１５】この発明の実施の形態１３に係るガス配管
絶縁スペーサ周辺を示す斜視図である。

【図１６】の発明の実施の形態１４に係るガス絶縁母
線の地絡計測装置を一部断面により示す構成図である。

【図１７】この発明の実施の形態１５の信号処理に係
る地絡波形と定格遮断時間とを示す図である。

【図１８】この発明の実施の形態１５の信号処理に係
る動作を示すフローチャートである。

【図１９】この発明の実施の形態１６の信号処理に係
る地絡波形と商用課電周波の倍周波信号とを示す図であ
る。

【図２０】この発明の実施の形態１７に係る信号処理
装置の構成を説明する説明図である。

【図２１】この発明の実施の形態１７に係る遮断電流
信号と検出信号とのしきい値の関係を説明する図であ
る。

【図２２】この発明の実施の形態１８に係るガス絶縁
母線の地絡計測装置の構成図である。

【図２３】この発明の実施の形態１８に係る各地絡検
出信号の有無と地絡発生ガス絶縁区画の対応を示す説明
図である。

【図２４】この発明の実施の形態１８に係るガス絶縁
母線の地絡計測装置の一部断面により示す構成図であ
る。

【図２５】この発明の実施の形態１９に係る検出信号
の零点検出を説明する説明図である。

【図２６】この発明の実施の形態２０に係るガス絶縁
母線の地絡計測装置の構成図である。

【図２７】この発明の実施の形態２１に係るガス絶縁
母線の地絡計測装置の構成図である。

【図２８】従来のガス絶縁母線の地絡計測装置の断面
構成図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ容器３、３ａ、３ｂ、３ｃガス配管部絶
縁スペーサ４、４ａ、４ｂ、４ｃ光ファイバ５光電素子６ガス透過・遮
光部材７囲い８囲い１１蛍光ファイバ１２中継コネクタ１３反射部材１５フォトクロミ
ック部材１６照射光ファイバ１７受光ファイバ１８撮像装置１９商用課電の倍
周波信号２０信号処理装置２１信号処理装置２５蛍光ファイバ３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ容器絶縁スペ
ーサ３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２Ｂガス配管３３、３４、３５、３６ガス配管部絶
縁スペーサ３５ａ、３５ｂ溝３６ａ貫通穴４０光検出手段５０地絡５１発光５３散乱光５４漏れ光１００検出信号１００Ａ地絡波形１０１遮断電流信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者亀井光仁東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に絶縁ガスが充填された容器と、こ
の容器内部に絶縁して配設された電気導体と、上記容器
に接続され上記絶縁ガスを該容器に入出させるガス配管
と、このガス配管の一部を成すガス配管絶縁スペーサ
と、上記容器内で地・短絡が発生したとき、上記ガス配
管絶縁スペーサから外部に漏れる地・短絡光の漏れ光を
検出する光検出手段とを備えたことを特徴とするガス絶
縁電気機器の地・短絡計測装置。
【請求項２】内部に絶縁ガスが充填された第１、第２
の容器と、これら第１、第２の容器の内部に配設された
電気導体と、上記第１、第２の容器に接続され上記絶縁
ガスを該第１、第２の容器に入出させるガス配管と、こ
のガス配管の一部を成し、上記第１、第２の容器間を絶
縁するガス配管絶縁スペーサと、上記第１、第２の容器
間に介在し上記電気導体を該第１、第２の容器に対して
絶縁支持し、上記ガス配管絶縁スペーサとにより絶縁区
間を形成する容器絶縁スペーサと、上記容器内で地・短
絡が発生したとき、上記ガス配管絶縁スペーサから外部
に漏れる地・短絡光の漏れ光を検出する光検出手段とを
備えたことを特徴とするガス絶縁電気機器の地・短絡計
測装置。
【請求項３】第１の容器からガス配管絶縁スペーサ又
は第２の容器からガス配管絶縁スペーサへ伝達する光を
遮蔽する遮蔽手段を有することを特徴とする請求項２記
載のガス絶縁電気機器の地・短絡計測装置。
【請求項４】遮蔽手段は、絶縁ガスを通過させるとと
もに遮光機能を有するガス透過・遮光部材をガス配管内
に設けたことを特徴とする請求項３記載のガス絶縁電気
機器の地・短絡計測装置。
【請求項５】ガス配管絶縁スペーサ及び光検出手段は
複数設けられ、少なくとも２個の該ガス配管絶縁スペー
サから外部に漏れる地・短絡光の漏れ光を検出できるよ
うに該光検出手段が配置されたことを特徴とする請求項
１〜４のいずれか一項記載のガス絶縁電気機器の地・短
絡計測装置。
【請求項６】ガス配管内に絶縁ガスを通過させるとと
もに遮光機能を有するガス透過・遮光部材を設けるとと
もに、少なくとも１つのガス配管絶縁スペーサがガス配
管の管路において第１の容器と上記ガス透過・遮光部材
との間に配置され、少なくとも１つのガス配管絶縁スペ
ーサが上記ガス配管の管路において第２の容器と上記ガ
ス透過・遮光部材との間に配置されることを特徴とする
請求項５記載のガス絶縁電気機器の地・短絡計測装置。
【請求項７】光検出手段は、その一端面をガス配管絶
縁スペーサに対向配置し漏れ光を導光する光ファイバ
と、上記ガス配管絶縁スペーサから離れた位置の上記光
ファイバの他端面に対向配置した光電素子と、上記光フ
ァイバが外部光を進入させないように密接して貫通し、
内面が漏れ光を反射する反射部材で形成され外部光が進
入しないようにガス配管絶縁スペーサを囲う囲いとを有
することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載
のガス絶縁電気機器の地・短絡計測装置。
【請求項８】光検出手段は、ガス配管絶縁スペーサに
巻回されその側面から漏れ光を取り入れ導光する蛍光フ
ァイバと、上記ガス配管絶縁スペーサから離れた位置に
配置され上記蛍光ファイバで導光された光を受光する光
電素子とを有することを特徴とする請求項１〜６のいず
れか一項記載のガス絶縁電気機器の地・短絡計測装置。
【請求項９】光検出手段は、ガス配管絶縁スペーサに
設けた穴と、この穴に通されその側面から漏れ光を取り
入れ導光する蛍光ファイバと、上記ガス配管絶縁スペー
サから離れた位置に配置され上記蛍光ファイバで導光さ
れた光を受光する光電素子とを有することを特徴とする
請求項１〜６のいずれか一項記載のガス絶縁電気機器の
地・短絡計測装置。
【請求項１０】ガス配管絶縁スペーサは複数設けられ
るとともに、光検出手段は、上記各ガス配管絶縁スペー
サ毎に巻回されるとともに直列に接続されその側面から
漏れ光を取り入れ導光する蛍光ファイバと、上記各ガス
配管絶縁スペーサから離れた位置に配置され上記蛍光フ
ァイバで導光された光を受光する光電素子とを有するこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のガス
絶縁電気機器の地・短絡計測装置。
【請求項１１】光検出手段は、ガス配管絶縁スペーサ
に設けた貫通穴と、この貫通穴の一部に漏れ光を受光し
たときのみフォトクロミック動作をするように配置され
たフォトクロミック部材と、その一端面が上記貫通穴に
配置され常時照射光を導光し該照射光を上記フォトクロ
ミック部材に照射する照射光ファイバと、その一端面が
上記フォトクロミック部材に対して上記照射光ファイバ
と反対側の上記貫通穴に配置され上記照射光を受光する
受光ファイバとを有することを特徴とする請求項１〜６
のいずれか一項記載のガス絶縁電気機器の地・短絡計測
装置。
【請求項１２】光検出手段から得られた検出信号が商
用課電周波の２サイクルを越える長さの信号であると
き、この検出信号をノイズとして処理する信号処理手段
を備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一
項記載のガス絶縁電気機器の地・短絡計測装置。
【請求項１３】光検出手段から得られた検出信号と商
用課電周波の２倍の周波数の信号とで相互相関をとり、
相互相関がないとき、上記検出信号をノイズとして処理
する信号処理手段を備えたことを特徴とする請求項１〜
１２のいずれか一項記載のガス絶縁電気機器の地・短絡
計測装置。
【請求項１４】変成器から得られた遮断電流の大きさ
に応じて光検出手段から得られた検出信号のしきい値を
変化させ、上記検出信号の大きさが上記しきい値より小
さいとき、該検出信号をノイズとして処理する信号処理
手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜１３のいず
れか一項記載のガス絶縁電気機器の地・短絡計測装置。
【請求項１５】信号処理装置は、設置位置を異にする
光検出手段で検出した検出信号の検出時間差に基づい
て、地・短絡の発生位置を検知する構成としたことを特
徴とする請求項１〜１４のいずれか一項記載のガス絶縁
電気機器の地・短絡計測装置。