JPH11352244A - 蛍光ファイバ光センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、蛍光ファイバ光センサを用いて、故障
アークによる光を検出し、ＧＩＳ内部での故障の有無を
検出する方法がある。この場合、故障電流が微小である
と、蛍光ファイバと故障箇所間の距離に応じて光強度は
減衰するため、検出ができないことがある。また、蛍光
ファイバと故障箇所間でＧＩＳタンク内部の導体やタン
クの屈曲部などにより光が遮蔽されると、蛍光ファイバ
に届く光強度は著しく減衰するため、検出ができないこ
とがある。そのため、検出感度を向上させるためには、
蛍光ファイバの受光面積、即ち表面積を増やす必要があ
る。 【解決手段】 蛍光ファイバ１を複数本ならべて平面
状、円筒状または球状構造に配置し、収束した端部を覆
うハウジング２と、このハウジング２に光ファイバコネ
クタ３を取付けた構成にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置
（以下ＧＩＳという）の絶縁異常に伴なう放電光を検出
する蛍光ファイバ光センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に蛍光ファイバ光センサの例を示
す。図６に示すように蛍光ファイバ光センサ１０ｅは１
本の長尺で線状の蛍光ファイバ１がループ状に配設さ
れ、前記蛍光ファイバ１の端部に取付けられたハウジン
グ２とこのハウジング２に光ファイバコネクタ３が固定
されている。

【０００３】図４は、前述した構成の蛍光ファイバ光セ
ンサ１０ｅが取付けられたＧＩＳ内部の故障アーク１０
０の有無を検出する方法の例を示す。ＧＩＳは金属製タ
ンク７と絶縁スペーサ８により区画、密封されており、
各区画を貫通するように導体９が設置されている。蛍光
ファイバ光センサ１０ｅをＧＩＳ内に取付け、この蛍光
ファイバ光センサ１０ｅと接続された光ファイバケーブ
ル５をＧＩＳ外部で光検出装置６と接続する。ＧＩＳ内
部で生じる故障アーク１００による光の検出をする際に
は、ループ状に配設された蛍光ファイバ光センサ１０ｅ
の開口面を導体９に対向するように設置してタンク内部
の光を検出し、前記蛍光ファイバ光ファイバ１０ｅの端
部に接続された光ファイバケーブル５を介して光検出装
置６により故障アーク１００に基づく発光の有無を計測
する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した構成の蛍光フ
ァイバ光センサ１０ｅを用いて、故障アーク１００によ
る光を検出し、ＧＩＳ内部での故障の有無を検出する方
法がある。この場合、故障電流が地絡故障などのように
微小であると、蛍光ファイバと故障箇所の距離が大きい
場合、距離に応じて光強度は減衰するため、検出ができ
ないことがある。また、蛍光ファイバと故障箇所間のＧ
ＩＳタンク内部の導体やタンクの屈曲部などにより遮蔽
され、蛍光ファイバに届く光強度は著しく減衰するた
め、検出ができないことがある。そのため、検出感度を
向上させるためには、蛍光ファイバの受光面積、即ち表
面積を増やす必要がある。

【０００５】蛍光ファイバ光センサの検出感度を向上さ
せる方法として、ループ状に配設された蛍光ファイバの
ループ径を大きくしたり、ループ周回数を増やすことに
より、蛍光ファイバの表面積を増やすようにしている。
しかしながら、図５の実線ｂで示すようにループ状に配
設された蛍光ファイバの総延長Ｌと蛍光ファイバの光検
出量Ｐの関係が比例関係にあるのは、蛍光ファイバの総
延長Ｌが数１００ｍｍ程度までであり、それより長くな
ると蛍光ファイバの光検出量Ｐは飽和傾向を示す。従っ
て、この方法では蛍光ファイバの長さに比例した受光量
を得ることができず、蛍光ファイバの長さに応じた効果
が得られないため、必要な感度を得るためには長大な蛍
光ファイバの長さが必要になるという問題がある。

【０００６】また、ループ状に配設されているため、ル
ープ径を大きくする場合には設置スペースが広くなり、
狭隘部への設置が困難となるという問題もある。

【０００７】そこで本発明は、かかる問題に鑑み、微小
な故障アークによる発光を感度よく検出し、しかも設置
スペースを小さくできる蛍光ファイバ光センサを提供す
るものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１では、蛍光ファイバを複数本なら
べて形成される平面状構造と、蛍光ファイバの端部を円
筒状に収束し端部を覆うように設けられたハウジング
と、ハウジングに固定された光ファイバコネクタとから
なる構成とする。

【０００９】請求項２では、蛍光ファイバを複数本なら
べて形成される円筒状構造と蛍光ファイバの端部を円筒
状に収束し端部を覆うように設けられたハウジングと、
ハウジングに固定された光ファイバコネクタとからなる
構造とする。

【００１０】請求項３では、蛍光ファイバを複数本なら
べて形成される円筒状構造と蛍光ファイバの端部を円筒
状に収束し端部を覆うように設けられたハウジングと、
ハウジングに固定された光ファイバコネクタとからなる
構造とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１の実施の形態を
図１、図４および図５を用いて説明する。図１に示すよ
うに、蛍光ファイバ光センサ１０ａは、検出部の断面形
状が図１（ｂ）に示すように、１列になるよう蛍光ファ
イバ１を平面状にｎ本ならべて平面状構造に構成されて
いる。そして、この平面状にならべて構成されたｎ本の
蛍光ファイバの片方の端部は、断面形状が図１（ｃ）に
示すように円筒状になるように収束されている。この円
筒状に収束された蛍光ファイバ１の端部は図１（ａ）で
示すハウジング２で固定され、このハウジング２には光
ファイバコネクタ３が取付けられている。

【００１２】蛍光ファイバ光センサ１０ａをこのように
構成することによって、ＧＩＳ内部の故障アークを感度
よく検出できるようになる。以下その作用について詳し
く述べる。

【００１３】図４に示すように、金属製タンク７と絶縁
スペーサ８で区画、密封されたＧＩＳ内部の絶縁異常で
発生する故障アーク１００による光は、ＧＩＳ内部の金
属製タンク７の壁面、絶縁スペーサ８の表面、および導
体９の表面での反射や、遮蔽物に対しては回折によって
蛍光ファイバまで到達する。

【００１４】上記のようにＧＩＳ内で蛍光ファイバにま
で到達した光は、蛍光ファイバの表面に照射され、蛍光
ファイバ内でその光を検出する。蛍光ファイバの総延長
Ｌと蛍光ファイバの光検出量Ｐは図５の関係があり、Ｌ
が数１００ｍｍ程度までは定数をａとするとＰ＝ａ・Ｌ
の関係がある。ここでＰとＬが比例関係にあるＬの最大
をＬｍとして、平面状に配設した蛍光ファイバの有効長
Ｌ１をＬ１≦Ｌｍに設定する。

【００１５】図１に示すように蛍光ファイバ１をｎ本平
面状にならべて配設した場合、検出に有効な蛍光ファイ
バの総延長はｎ・Ｌ１となり、この時の蛍光ファイバの
検出光量Ｐ１は図５の破線ａで示される直線上にある。
一方、同径の蛍光ファイバをループ状に配設し、総延長
をｎ・Ｌ１とした場合、蛍光ファイバの検出光量Ｐ１’
は図５の実線ｂで示された曲線上にあり、Ｐ１とＰ１’
の関係はＰ１＞Ｐ１’となる。従って、蛍光ファイバの
総延長が同じであっても検出光量は平面状に配設した場
合のほうが多く、感度が良好になる。

【００１６】本発明の請求項２の蛍光ファイバ光センサ
について、図２を用いて説明する。図２に示すように、
蛍光ファイバ光センサ１０ｂは、検出部の断面が図２
（ｂ）に示すように蛍光ファイバ１を円筒状にｎ本なら
べて円筒状構造に構成されている。そして、この円筒状
にならべて構成されたｎ本の蛍光ファイバ１の片方の端
部は、図２（ｃ）に示すように円筒状になるように収束
されている。この円筒状に収束された蛍光ファイバ１の
端部は図２（ａ）で示すハウジング２で固定され、この
ハウジング２には光ファイバコネクタ３が取付けられて
いる。

【００１７】上記のように構成した蛍光ファイバ光セン
サ１０ｂは、請求項１の発明と同様の作用によって、Ｇ
ＩＳ内部の故障アーク１００を感度よく検出できるよう
になる。更に、本発明は円筒状に構成されているため、
円筒の円周方向に対して同様の検出特性を有することに
なる。円筒状構造の蛍光ファイバの長さ方向に対して垂
直な全円周方向で発生する故障アークの光は、どの角度
からも同じ受光面積であり、従って同じ感度で検出する
ことができる。これまでのループ状に配設された蛍光フ
ァイバ光センサ１０ｅは、蛍光ファイバのループ開口面
が平面であることから、開口面に対して角度を有する位
置での光に対しては受光面積が少なくなり、感度が低下
するという問題があり、これを解決することができる。

【００１８】本発明の請求項３の蛍光ファイバ光センサ
１０ｃについて図３を用いて説明する。図３に示すよう
に、蛍光ファイバ光センサ１０ｃは、検出部の断面が図
３（ｂ）に示すように等間隔になるように蛍光ファイバ
１を球状にｎ本ならべて球状構造に構成されている。そ
して、この球状にならべて構成されたｎ本の蛍光ファイ
バの片方の端部は、図３（ｃ）に示すように円筒状にな
るように収束されている。この円筒状に収束された蛍光
ファイバの端部は図３（ａ）で示すハウジング２で固定
され、このハウジング２には光ファイバコネクタ３が取
付けられている。

【００１９】上記のように構成した蛍光ファイバ光セン
サ１０ｃは、請求項１の発明と同様の作用によってＧＩ
Ｓ内部の故障アークを感度よく検出することができる。
また、本発明の蛍光ファイバ光センサ１０ｃは蛍光ファ
イバ１が球状に配設されていることから球状構造の蛍光
ファイバに対してどの角度からも同じ受光面積を有する
ため検出の指向性が無く、球状構造の蛍光ファイバに対
してどの方向からの光も感度よく検出することができ
る。

【００２０】以上説明したように、本発明においては、
短い蛍光ファイバを複数本ならべた配設形状を平面状構
造、円筒状構造、および球状構造にすることにより、絶
縁異常により生じる放電光を感度よく検出することがで
きる。

【００２１】

【発明の効果】ＧＩＳ内部の絶縁異常にともない生じる
微弱な光を小さなセンサで感度よく検出することがで
き、しかも設置スペースを小さくすることができる。ま
た、蛍光ファイバ光センサの取付け箇所はＧＩＳタンク
内の構造に制限されること無く設置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１の蛍光ファイバ光センサの構
成の例を示す図で、（ａ）は全体の構造を、（ｂ）はＸ
−Ｘ部の断面を、（ｃ）は端部の断面をそれぞれ示す図
である。

【図２】本発明の請求項２の蛍光ファイバ光センサの構
成の例を示す図で、（ａ）は全体の構造を、（ｂ）はＹ
−Ｙ部の断面を、（ｃ）は端部の断面をそれぞれ示す図
である。

【図３】本発明の請求項３の蛍光ファイバ光センサの構
成の例を示す図で、（ａ）は全体の構造を、（ｂ）はＺ
−Ｚ部の断面を、（ｃ）は端部の断面をそれぞれ示す図
である。

【図４】蛍光ファイバ光センサをＧＩＳに取付けた例を
示す図である。

【図５】蛍光ファイバ光センサの総延長と蛍光ファイバ
の光検出量の関係を示す図である。

【図６】従来の蛍光ファイバ光センサの構成の例を示す
図である。 １ 蛍光ファイバ ２ ハウジング ３ 光ファイバコネクタ １０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｅ 蛍光ファイバ光セン
サ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｈ 9/50 Ｈ０１Ｈ 9/50 33/00 33/00 Ａ (72)発明者 山田 康久 愛知県西春日井郡西枇杷島町芳野町３丁目 １番地 株式会社高岳製作所技術開発セン ター内 (72)発明者 黒澤 潔 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 岨 知宏 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者 山下 和徳 神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号 東京電力株式会社電力技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス絶縁開閉装置の絶縁異常に伴う放電光
   を検出する蛍光ファイバ光センサにおいて、蛍光ファイ
   バを複数本ならべて形成される平面状構造と、前記蛍光
   ファイバの端部を円筒状に収束し前記端部を覆うように
   設けられたハウジングと、前記ハウジングに固定された
   光ファイバコネクタとで構成されることを特徴とする蛍
   光ファイバ光センサ。
2. 【請求項２】前記蛍光ファイバを複数本ならべて形成さ
   れる円筒状構造とで構成されることを特徴とする請求項
   １記載の蛍光ファイバ光センサ。
3. 【請求項３】前記蛍光ファイバを複数本ならべて形成さ
   れる球状構造とで構成されることを特徴とする請求項１
   記載の蛍光ファイバ光センサ。