JPS59110303A - 密閉電気機器の短絡事故検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多数個の連接した密閉容器内に高電圧導体を
絶縁物で支持して収納したガス絶縁機器等において、上
記高電圧導体と密閉容器との間で生じた短絡事故箇所を
前記密閉容器の外から標定するための短絡事故検出装置
に関する。

近年ガス絶縁機器が急速に発達し、変電所の敷地面積の
縮小や絶縁の信頼性向上に貢献している。

ところがガス絶縁機器は多数のガスタンク部から構成さ
れており外部が完全に密閉金属容器で囲まれている。こ
のためガス絶縁機器の内部で地絡事故などが発生しても
外部からその個所を特定できない場合が多く、密閉容器
内で一旦事故が発生すると大がかりな分解点検が必要に
なり、電力の供給に支障をきたすおそれがあるために、
事故の発生と同時に事故発生個所を機器の外部から標定
できる地絡事故検出装置の開発が望まれている。

第１図は従来の短絡事故検出装置の構造図である。図に
おいて高電圧導体１は密閉容器２〜５内に絶縁スベーサ
６〜８を介して支持されるとともに、密閉容器２〜５は
絶縁スベーサ６〜８によシ区分され、各密閉容器には六
弗化硫黄（ＳＦ６）等の絶縁性ガスが所定圧力で封入さ
れる。密閉容器２〜５の各境界部近傍には地絡事故検出
用の貝通形変流器９〜１１が密閉容器の内周面に沿って
取付けられており、それぞれの変流器は前記高電圧導体
を１次導体としリング状鉄心に巻かれた２次巻線は密閉
容器に設けられた図示しない気密端子を介して密閉容器
外部に設置された差動変流器に接続されている。

第２図は検出装置の構成図である。図において１２およ
び１３は差動変流器でそれぞれ隣接する貫通形変流器９
、１０および１０、１１の２次巻線電流を１次電流とし
、差動変流器の２次巻線電流によって動作するリレーと
表示ランプを有する表示装置１４、１５に接続されてい
る。

この装置の動作は、高電圧導体１の電流の向きがＡから
Ｂに矢印の方向である時、差動変流器１２、１３の２個
の１次巻線には第２図の矢印で示すように互いに逆向き
の電流が流れ、差動変流器の２次巻線には電流が流れず
したがって表示装置１４、１５は動作しない。つぎに何
等かの原因で密閉容器４内においてＣ点とＤ点との間が
短絡したと仮定すると、いままで高電圧導体１をＡから
Ｂに向って流れていた電流は短絡地点Ｃ−Ｄの経路で電
源側に環流し、短絡地点Ｃ−ＤよりＢ側の高電圧導体に
は電流が流れなくなる。したがって差動変流器１５の２
個の１次巻線のうち貫通形変流器１Ｏの２次巻線電流を
入力とする巻線には地絡電流の１／（巻数比Ｎ）の電流
が流れるが、貫通形変流器１１の２次巻線電流を入力と
する巻線には電流が流れない。したがって差動変流器１
３の２次側巻線には貫通形変流器１０の２次巻線電流に
よる電流が流れて表示装置が動作し、密閉容器４の内部
で地絡事故が生じたことが表示される。

前記従来技術の欠点とするところは、高電圧導体を流れ
る電流による誘導磁界で磁気飽和しないだけの鉄心断面
積をもった大きな直径の貫通形変流器を複数個の密閉容
器毎に設置するため高価であること、また貫通珍変流器
が占めるスペースにより絶縁距離が減るので、これを補
うために密閉容器の直径が大きくなり機器の小形化を阻
害する恐れがあること、また貫通形変流器の２次巻線電
流を密閉容器の外部に引き出すための気密端子が多数必
要なので機器の構造の複雑化や気密の保持に問題を生じ
やすいことである。

この発明は前述の従来技術の欠点を除去して、密閉容器
内部に検出装置を配置することなく密閉容器外部に簡単
に取り付けられる安価な電気機器の短絡事故検出装置を
提供するものである。

この発明によれば、地絡事故を検出すべき密閉容器の区
間の両端部のそれぞれの密閉容器の外周面に近接し周方
向に延びるように取り付けられた１対の磁性体バンドと
、この磁性体バンド内に前記高電圧導体中を流れる電流
により誘起されこのバンド中を前記周方向に通る磁束を
検出する１対の磁束検出手段と、この両磁束検出手段か
らの出力信号の差を検出して短絡事故の発生を報知する
比較検出手段表を備えるよう構成することにより達成さ
れた。

以下本発明の実施例について添付図面を参照しながら詳
細に説明する。

第３ａ図〜第３ｃ図はこの発明の一実施例を示す磁性体
バンドおよび磁束検出手段の断面図である。

第３ａ図において、１は絶縁スベーサで支持された高電
圧導体、２は密閉容器、２３は密閉容器２の外周面に密
着して形成された絶縁層、２４は絶縁層２Ｊの外周面に
密接して密閉容器２の外周面を包囲するように取り付け
られた磁性体バンドで、絶縁層２３を介在させたことに
より地絡事故時に密閉容器の対地電位が過渡的に上昇し
た場合にその異常電圧から地絡事故検出装置を保護する
ようになっている。２５は磁性体バンド２４の端部に連
結された非磁性体よりなる１対のクランプで、このクラ
ンプをボルト，ナットを用いて締結することにより磁性
体パンド２４が絶縁層２３の外周面に密接して固定され
るとともに、１対のクランプに囲まれた空間２５ａの内
部で磁性体バンドの両端面が互いに接触するようになっ
ている。２６は空間２５ａ内に設けられた磁束検出手段
で図ではサーチコイルが磁性体パンド２４の外側に嵌め
込まれた状態を示している。

第３ｂ図は磁束センサにサーチコイルを用いた場合の部
分図で、クランブ２５に囲まれた空間２５ａ内において
磁性体バンドの両端面が互いに接触して閉磁路を形成し
ており、樹脂モールドされたサーチコイル２６が磁性体
バンドに挿入され、クランプ２５に設けられた接栓２７
に接続されている。

第３ｃ図は磁束センナとして磁電変換素子２８をクラン
プ２５に介装した例である。センサ２８は絶緑カプセル
２９中に密封され、磁性体バンドの両端面の対向部に設
けられた間隙中に位置するように取り付けられる。また
センサの電源および出力端子はクランプ２５に設けた多
心コネクタ３０に接続される。

上述の実施例において、磁性体バンドは例えば硅素鋼板
をクランプ部で束ねたものが使用でき、その断面積は高
電圧導体に流れる負荷電流の２倍程度の電流を考慮しこ
の電流による電流磁気が密閉容器の外部に漏れる量によ
り決められる。また磁束センサとしてはサーチコイルお
よび磁電変換素子のいずれを使用してもよく、磁電変換
素子としては磁気抵抗効果素子，ホール効果素子、マグ
ネトダイオードなどいずれを用いてもよい。

第４図は前述の実施例における短絡事故検出装置の構成
図でおる。図において２４ａ〜２４ｃはそれぞれ密閉容
器３〜５の外周面のそれぞれ絶縁スペーサ９〜１１に近
い位置に絶縁層を介して取り付けられた磁性体バンド、
３１ａ〜３１ｃは磁性体バンド２４ａ〜２４ｃにそれぞ
れ介装された磁束検出手段、３２ａ〜３２ｃは磁束セン
サ３１ａ〜３１ｃの出力を入力とする増巾、整流、レベ
ル調整、位相調整などの調整回路ならびに磁電変換素子
を用いた場合の電源回路および温度補償回路である。ま
た３３は磁束センサ３１ａおよび３ｌｂの出力を相互に
比較する比較回路、３４は磁束センサ３１ｂおよび３１
ｃの出力電圧を相互に比較する比較回路で、例えばエミ
ック結合の差動増巾回路，カレントスイッチ回路、シュ
ミットトリガ回路などにより措成され、それぞれ２つの
入力電圧に一定レベル以上の差があった場合に方形波パ
ルスを出力する。３５は比較回路３３および３４の出力
を受けてオンオフ動作をする一定時間動作回路であり、
比較回路３３あるいは３４のいずれかに出力があった場
合、一定時間出力パルスを発生し、警報表示回路３６を
駆動するよう構成される。

つぎに前述の実施例における動作原理について説明する
。高電圧導体２１にＡからＢ方向へ流れる電流により密
閉容器２〜５内に磁界が発生しこの磁界を打消すように
密閉容器の器壁には高電圧導体とは逆向きの誘導電流が
流れる。両者の電流値が等しければ前記磁界は密閉容器
内で閉回路を形成するため密閉容器外部空間に磁界が漏
れることはない。しかし密閉容器は金属製の架台や接地
線を介して接地されているために前記銹導電流は上記接
地体にも分流する、したがって高電圧導体を流れる電流
と密閉容器を流れる電流は等しくならず、この電流の差
に基づいて密閉容器の外部にも漏れ磁界が発生する。こ
の発明の目指す第１の手段はこの漏れ磁界を密閉容器の
外周を包囲するように配設された磁性体バンドで捕捉し
、磁性体バンドの磁路内に介装された磁束センサにより
電気出力に変換して検出しようとするものである。次の
手段としては隣接する磁束センサ３１ａ、３１ｂあるい
は３１ｂ、３１ｃの出力電圧のレベルの差を比較回路で
検出し、両者に差があった時一定時間動作回路により制
御パルスを発生させて警報表示回路３６を駆動して地絡
事故の発生を報知しようとするものである。この装置に
おいては高電圧導体２１にＡからＢ方向に定常的な負荷
電流が流れている場合には磁束センサ３１ａ〜３１ｃに
それぞれほぼ等しい大きさの出力が発生するが、この状
態では比較回力の出力が出ないように、調整回路３２ａ
〜３２ｃを調整しておく。何等かの原因で高電圧導体１
のＣ点と密閉容器４のＤ点との間で短絡事故が発生した
と仮定すると、短絡めＣ点よりＢ側の高電圧導体には電
流が流れなくなる。したがって磁性体パンド３１ｃには
漏れ磁界が捕捉されないから磁束センサ３１ｃの出力は
零になり、磁束センサ３１ｂ、３１ｃの出力を入力とす
る比較回路３４の二つの入力電圧には差が生じ、比較回
路の出力により作動する一定時間動作回路３５の発生す
る制御パルスにより警報表示回路３６が動作して密閉容
器４の内部で地絡事故が起こったことを報知する。

前述の実施例において高電圧導体を流れる電流が交流電
流である場合、磁束検出手段の出力波形は検出手段の種
類により交流波形または単極性の脈動波形のいずれかに
なるが、出力波形をそのまま比較回路に入力してもよく
、出力波形を整流して直流電圧に変換して比較回路に入
力することもできる。高電圧導体を流れる電流が直流電
流の場合は、磁束検出手段の出力は直流電圧となり、こ
の場合は比較回路で直流電圧同志が比較される。

第５図はこの発明の他の実施例を示す断面図である。図
において４１ａ〜４１ｃは三相交流電流を導く高電圧導
体、４２は密閉容器、４３は密閉容器外周面に密接して
設けられた絶縁層、４４ａ〜４４ｃは高電圧導体４１ａ
〜４１ｃに対向する絶縁層４３の外周面に密着して取り
付けられた磁性体バンドでその周方向の中央部には磁束
センサ４５ａ〜４５ｃが介装される。磁性体バンド４４
ａ〜４４ｃおよび磁束センザ４５ａ〜４５ｃは絶縁層４
３に接着されたのちその外周面を非磁性体バンド４６に
より締結される。非磁性体パンドには図示しない磁束セ
ンサの出力端子が取り付けられる。

三相交流電流を導く３本の高電圧心体を収納したガス絶
縁機器の場合、各相電流によって誘起される漏れ磁束は
各相高電圧導体に最も近い密閉容器壁を中心にして分布
するので、磁性体バンドの周方向の長さは図に示すよう
に密閉容器の中心に対してθ≧３０°となるように取り
付ける必要かある。このように構成することにより、１
個の密閉容器の中のどの相の高電圧導体が地絡したかを
知ることかできる。ただしこの場合漏れ磁束の量が単相
器のそれに比べて少ない場合が多いので、用いる磁束セ
ンサとしてはマグネトダイオードなど高感度の素子が適
している。

なお第３図〜第４図に示した単相器を対象とした実施例
では磁性体バンド２４ａ〜２４ｃを密閉容器の全周に配
置するよう構成した例について説明したが、単相器にお
いても第５図のように密閉容器の外周の一部分に磁性体
バンドを取り付けるよう構成しても同様に目的を達する
ことができる。

前述のように本発明によれば、地絡事故検出用の変流器
を密閉容器内に設置する代りに、密閉容器の外部の漏れ
磁束を捕捉するための磁性体バンドを密閉容器の外周面
に絶縁層を介して取り付け、この磁性体バンドを通る漏
れ磁束を磁束センサによシ検出し、隣接する密閉容器に
取り付けられた１対の磁束センサの出カＫ差が生じたと
き地絡事故が発生したと判定して瞥報を発するよう構成
したことにより、密閉容器およびその収納機器に何等影
響を与えることなく地絡事故を検出することができる。

また変流器を内設しないので密閉容器の外径が大きくな
ることもないので機器の縮小化を阻害しない。また高電
圧導体を流れる電流により誘起される磁束のうち一部分
の漏れ磁束を捕捉するようにしたので磁性体バンドの断
面積を小さくできるとともにバンド状に構成できる、ま
たこれにより例えば変電所等において既設の機器に容易
に取付けられるため本発明を広く活用することが可能に
なった。このような本発明の構成の効果が得られたと同
時に、本来の目的である電気機器の高電圧導体が貫通す
る多数個の密閉容器のうち地絡事故が発生した密閉容器
をすみやかに特定できるので、電気機器の補修点検を短
時間で行なうことができ、電力の供給支障の低減に貢献
できる。

この発明の実施例では高電圧導体およひ密閉容器を円形
断面で表現したが、導体の一部に遮断器、断路器などの
電気機器の允電部を含む場合や、多角形や隋円形断面を
有する密閉容器に収納された電気機器、あるいは管路気
中ケーブルなどにも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来技術の構造図、第３ａ〜第３
ｃ図は本発明の実施例を示す磁束検出手段の構造図、第
４図は本発明の実施例の措成図、第５図は本発明の他の
実施例における磁束検出手段の構造図である。 図においてｌ：高電圧導体、２〜５：密閉容器、６〜８
；絶縁スベーサ、９〜１１：貫通形変流器、１２〜１３
：差動変流器、１４〜１５〜表示装置、２３、４３：絶
縁層、２４、４４：磁性体バンド、２５：クランプ、２
６：サーチコイル、２８，４５：磁電変侯素子、２７，
３０：端子、３１ａ〜３１ｃ：磁束センサ、３２ａ〜３
２ｃ：調整回路、３３，３４：比較回路、３５：一定時
間動作回路、３６：警報表示回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）電流を導く高電圧導体とこの導体を収納する筒状の
   密閉容器との間の短絡ないし閉絡事故をこの容器の外か
   ら検出する装置であって、前記事故を検出すべき連接し
   た前記密閉容器の端部にそれぞれ密閉容器の外周面に近
   接しかつ周方向に延びるよう取り付けられた１対の磁性
   体バンドと、この磁性体バンド内に介装され前記高電圧
   導体中を流れる電流により誘起されて前記バンド中を前
   記周方向に通る磁束を検出する１対の磁束検出手段と、
   この両磁束検出手段からの出力信号の差を検出して短絡
   事故の発生を報知する比較検出手段とを備えてなること
   を特徴とする密閉電気機器の短絡事故検出装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、磁束検
   出手段が磁性体バンドの中間に介装された磁束変換素子
   を含むことを特徴とする密閉電気機器の短絡事故検出装
   置。 ３）特許請求の範囲第１項記載の装置において、高電圧
   導体中を流れる電流が交流であり、磁束検手段が磁性体
   バンドの一部を囲むように巻装された磁束検出コイルで
   あるζとを特徴とする密閉電気機器の短絡事故検出装置
   。 ４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、１対の
   磁束検出手段からの出力信号がそれぞれ直流信号であシ
   、両直流信号が比較検出手段内で比較されることを特徴
   とする密閉電気機器の短絡事故検出装置。 ５）特許請求の範囲第１項記載の装置において、磁性体
   バンドが密閉容器の外周面の全周にわたって取り付けら
   れたことを特徴とする密閉電気機器の短絡事故検出装置
   。 ６）特許請求の範囲第１項記載の装置において、磁性体
   バンドが密閉容器の外周面の一部分にのみ取り付けられ
   たことを特徴とする密閉電気機器の短絡事故検出装置。 ７）特許請求の範囲第１項記載の装置において、密閉容
   器内に複数の高電圧導体が収納され、密閉容器内の前記
   高電圧導体それぞれに近接した密閉容器の外周面の一部
   分に磁性体バンドおよび磁束検出手段を取り付けたこと
   を特徴とする密閉電気機器の短絡事故検出装置。 ８）特許請求の範囲第１項記載の装置において、各磁束
   検出手段がその出力信号のレベルあるいは位相を調節す
   る出力信号調整回路を含むことを特徴とする密閉電気機
   器の短絡事故検出装置。