JPS59119270A

JPS59119270A - 電圧測定装置

Info

Publication number: JPS59119270A
Application number: JP58200112A
Authority: JP
Inventors: ゲオルク・マストネル
Original assignee: Brown Boveri und Cie AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1984-07-10
Also published as: SE8305915L; SE454813B; BE898089A; CH660923A5; DE3243342A1; SE8305915D0; US4591783A

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】宝本発明は、容器に収容され、圧縮ガスに　し絶縁された
たとえば１ｏｏｒｖより高電圧の高社′圧設備に、交流
を導入する導体の電圧を測定するだめに使用される、コ
ンデンサ型計器用変圧器に関する。

この場合、測定すべき電圧を導く高電圧電極と接地され
た低電圧電極との間で、ガス室内に、測定電極が設けら
れている。高電圧電極と測定電極との間の高電圧容量と
、測定電極とアースとの間の低電圧容量とは、コンデン
サ型分圧器を構成するこのコンデンサ型分圧器は、測定
スべき高電圧を、より低い電圧領域にある出方電圧にア
ナログ変換する。この出方電圧は、測定電子機器または
測定機器に供給するために適当なものになっている。変
成比、すなわち出方電圧と高電圧との比、はとの場合、
高電圧容量と低電圧容量との比にほぼ相当する。

高電圧電極を少なくとも部分的に囲む接地された低電圧
電極のケーシングであって、高電圧電極を含むガス室を
少なくとも部分的に囲むものと、実質上高電圧電極と低
電圧電極との間でガス室内に設けられた測定電極と、測
定電極で取シ出される電圧が供給される信号処理装備と
を有する、容器に収容され圧縮ガスに対し絶縁された高
電圧設備の高電圧導入部分の電圧の測定装置は、たとえ
ば［テクニカル・インホメーション・シリーズＪ４６７
７　Ｃ！ＲＤ　１１１．１９７７年５月５ニユーテクニ
ツクス・フォア・カレント・アンド・ボ巧−ジ・メジャ
ーメント・オン・パワー・トランスミッション・ライン
グ」ジェネラル・エレクトリック・カンパニー第５頁以
下及び「スミットーメデデリンゲン／１６４．１９６９
年：ザＥＳＰＯＭア・ギヤパシターカップルド・エレク
トロニック・ボルテージ・トランスフォーマ−」デア・
スミット・二−メゲン・エレクトロテヒニッシエ・ファ
プリーケン　Ｎ、Ｖ、から公知である。

これらに記載されているコンデンサ型計器用変圧器では
、測定電極と低電圧電極とは、絶縁ガスで充填されたギ
ャップによってのみ分離されている。このギャップは、
電極の寸法に比べて、極めて＋１ｌｌｌ　＜なければな
らない。低電圧容量は、充分小さい変成比をうるだめに
、充分に大きくなければガらない。低電圧容量は、もっ
ばら測定電極と低電圧電極との間の容量によって形成さ
れるからである。上記形式の変圧器では、低電圧容量は
、きわめて敏感に測定電極及び低電圧電極の形状とそれ
らの相対位置に依存する。

たとえば温度変動によりこれらの電極のうち１つの形状
が若干変化したシ又は膨張したシ、あるいはこれらの電
極が相対的に若干移動すると変成比は比較的急激に変化
する。変圧器が高い精度要件を充足すべき場合には、材
料の熱膨張係数、構造の機械的安定性及び製造・据付の
際のイ“ｒ’７度に関する要件はそれだけ厳格となり、
変圧器はそれだけ高価となる。

そこで本発明は解決策を枠供する。本発ｒ！Ａは境界条
件の広い範囲にわたり高い測定精度を有し、しかも材料
の品質、機械的安定性及び製造・据付の際の精度に１り
１する要件が妥当な範囲にとど才るようなコンデンサ型
計器用変圧器を提供するという課題を、解決する。

本発明によれば上記課題は次のようにして解決される。

即ちガス室内に設けられたガード電極を設け、ガード電
極の少々くとも一部分を、測定電極と低電圧電極との間
に設け、付加コンデンサを設け、付加コンデンサの一方
の電極を、測定電極に導電接続し、他方の電４ζを接１
ｌｌＬＬだのである。

本発明によシ達成される効果は、とりわけ次のような点
にある。すなわち棒めて管部の困なｉｔな幾何的パラメ
ータに敏感に依存する容量が、分圧器の変成比に、比較
的小さい影響を及ぼすにすぎないということである。従
って許容誤差は著しく犬べくなシ、その結果変圧器のｌ
ｉ造は格段にコストダウンされる。

次に本発明を、実施例について、図面により詳細に説明
する。第１図は、本発明のコンデンサ型計器用変圧器の
縦断面略図である。第２図は１本発明のコンデンサ型計
器用変圧器に生ずる容器及びその他のインピーダンスを
示ス等価回路図である。

第１図には、コンデンサ型計器用変圧器が図示されてい
る。この計器用変圧器は、その基本的構成において、高
電圧電極と低電圧電極３と測定電極５とを有している。

高電圧電極は、重縮の導体管としてオ、′４成された内
部導体１の区間から構成されている。低電圧電極３は、
ケーシング２の一部分を同時に形成し、内部導体１を同
軸状に囲む。低電圧電極６はガス室４を部分的に囲む。

測定電極５は、ガス室４内に配置され、シリンダ胴面形
状であり、内部導体１をやはり同軸状に囲んでいる。測
定電極５で取シ出される電圧は、信号処理装置乙に送ら
れる。信号処理装置６は、たとえば測定信号をデジタル
又はアナログに処理する測定エレクトロニクスとして構
成されている。かような測定エレクトロニクスはたとえ
ばドイツ連邦共和国特許出願公開公報第２Ｂ’＋６６４
７号に記載されている。

本発明によれば、低電圧電極３と測定電極５との間には
、ガス室４中にガード電極７が設けられており、測定電
極５とアースとの間には、安定性の点で厳格な要件を充
足する付加コンデンサが挿入されている。ガード電極７
は、内部導体１を同軸に囲む３つのシリンダ胴面形状の
部分、第１の部分８及び第２、第６の部分９ａもしくは
９ｂを有する。第１の部分８は測定電極５の外側面を囲
む。第２及び第３の部分９ａもしくは９ｂは、測定電極
５と同じ直径を有し、それぞれ測定ｖＬ極５の軸方向で
延在部に位置してお秒、両側で第１の部分８に接続する
。菌１の部分８と第２の部分９ａもしくは第３の部分９
ｂとの間の接続は、円環状の部分１０ａもしくは１０ｂ
によυ形成される。付加コンデンサは平板コンデンサ１
１として構成されており、容器１２中に収納される。容
器１２はガス室４と接続されている。ガード電極７は補
充コンデンサ１３の一方の電極に導電接続されている。

補充コンデンサ１３の他の電極は接地されている。

補充コンデンサ１３はたとえばマイカコンデンサとして
構成することができる。ガード電極７は更に、補償装置
１４を介して接地される。測定電極５は絶縁部分１５ａ
、１５ｂによりガード電極７で支持される。ガード電極
７は、絶縁部分１６ａ。

１６ｂにより、低電圧電極６で支持される。

第２図は、本発明のコンデンサ型計器用変圧器に生ずる
容量及びその他のインピーダンスを示す等価回路図であ
る。この等価回路図では番号を付記して示す点は、第１
図において同じ番号で示すコンデンサ型計器用変圧器の
部分を表示し、同じ個所における電位をもつ。従って、
Ｃ１５１０１７は、内部導体１と測定電極５もしくはガ
ード電極７との間の容量を示す。またＣ３５．Ｃ３７は
、低電圧電極３と測定電極５もしくはガード電極７との
間の容量を示す。同様に、Ｃ５７は測定電極５とガード
電極７との間の容量を示す。ＣＰ、０゜は、平板コンデ
ンサ１１もしくは補充コンデンサ１３の容量を示す。ｚ
Ｂは信号処理装Ｖｌｌ乙の入力インピーダンスを示しｚ
Ｋは補償装置１４のインピーダンスを示す。

本発明の変圧器は２つの並列なコンデンサ型分圧器を有
する。第１のコンデンサ型分圧器は、高電圧容量である
ところの、内部導体１と測定電極５との間の容量Ｃ１５
と、低電圧容量であるところの、平板コンデンサ１１の
ｇ　’Ａ　Ｃｐを含むアースに対する測定電極５の容量
とにより形成される。第２のコンデンサ型分圧器は、高
電圧容量であるところの、内部導体１とガード電極７と
の間の容ｉ　ｃ、、と、低電圧容量であるところの、補
充コンデンサ１６の容ｋ　ＣＫも含むアースに対するガ
ード電極７の容量とにより形成される。２つの分圧器は
、測定電極５とガード電極７との間の容１ｃｅ５７によ
シ結合される。

第１の分圧器では、測定電極５から出力電圧が取シ出さ
れる。これらの両電極間にあるガード電極７による遮へ
いの結果、低電圧電極６と測定電極５との間の容量Ｃ５
５は極めて小さい。

分圧器の変成比を定める低電圧容量は、もっはう平板コ
ンデンサ１１の容量ＣＰによって形成される。低電圧電
極３と測定電極５との間の容量’１５は、大した役割を
果す訳ではないので低電圧電極３と測定電極５の形状及
びそれらの相対位置の誤差に対する変成比の安定性が、
格段に改善される。内部導体１と測定電極５との間の高
電圧容量Ｃ１５が、担立誤差にそれほど敏感に依存しな
くなるからである。どりわけ、平板コンデンサ１１が収
容されている容器１２の内部をガス室４に接続すれば、
変成比の温度安定性を高めることができる。この場合、
温度変動または密度変動によって生ずる絶縁ガスの誘電
率の変動が影響を及ぼしえなくなるからである。

第２の分圧器は、低電圧ｉ１１極３とガード電極７との
間の容ＲＣ５，により、幾何的誤差に対して敏感な容量
を有する２、幾何的誤差に対して比較的敏感である測定
電極５とガード電極７との間の容量０５７による、第１
の分圧器の第２の分圧器に対する結合は、内部導体１〜
と測定電極５との間の容ｉｃ、５を介して流れる電流と
の比較で無視できない電流が、測定電極５とガード。

電極７との間の容量Ｃ５７を介して流れる場合、測定結
果を、上記の容ｆｆｉ　Ｏ５，及びＣ３７に依存せしめ
、ひいては幾何的パラメータに敏感に依存させる結果と
なる。このような有害な影響は。

低電圧電極３とガード電極７との間の容量Ｃ３７を、補
充コンデンサ１！１の容量Ｃ８により補充し、第２の分
圧器の変成比が第１の分圧器の変成比にほぼ等しくなる
ように補充コンデンサ１３を設定すれば、解消される。

その結果、測定電極５とガード電極７には、はぼ同じ定
位が生ずる。

そして、これら２つの電極間の容量Ｃ５７を介して流れ
る電流は、無視しうる程度に小さい。この形式の変圧器
では、測定％Ｌ極と、測定電極を外側から囲む電極との
間の容量は、幾何的パラメータに特に微妙に依存する。

ちなみに公知の変圧器では、この容量が出力電圧に著し
い影響を及ぼす。本発明の変圧器では、この容量はほと
んど出力電圧に影響を及はさない。測定電極を外側から
囲む電極、この場合ではガード電極に、測定電極におけ
るとほぼ同じ電位が生じ、それ故、問題となる容量を介
してほとんど電流が流れないからである。

測定電極５の電位とガード電極７の電位が。

過渡ｙＬ象過程の間もほぼ同一であるようにするために
、ガード電極７を、補償装置１４を介して接地する。そ
して補償装置１４のインピーダンスｚＫを、測定電極５
及びガード電極７の放電の時定数が近似的に等しくなる
ように設定する。

第１の分圧器の変成比からの第２の分圧器の変成比の許
容偏差は、変圧器の精度に対する要語、結合強度、すな
わち測定電極５とガード電極７との間の容ｆｔｒｃ５７
の値及びその他のパラメータに依存する。一般には、最
適の幾何的設計をした場合、±２０％の偏差が許容され
る。いずれにしても、第２の分圧器における容量の安定
性に対する要請は、第１の分圧器の場合より格段に小さ
い。それ故既述のように補充コンデンサ１５をたとえば
マイカコンデスサとして構成し、ケーシングの外側に設
けることができる。

理論上は、補充コンデンサ１３を省略し、ガード電極７
を増幅度＋１の増幅器の出力側に接続し、測定電極５で
取シ出される出力電圧がこの増幅器の入力側に加わるよ
うにすることもできる。との方法はいずれにしても、測
定電極及びガード電極に比較的高い電圧が加わるので、
かなり高価である。その上、周波数領域が制限され、従
ってたとえば過渡現象の捕捉が損なわれる。

ガード電極７の部分９ａ、９ｂが測定電極５の軸方向の
延在部に設けられた、ここで説明する変圧器の特殊な構
成により、測定電極５の領域で一様な電界分布が生じ、
電極の軸方向の移動に対する容量の敏感度が低減される
。低電圧ｖｉ極３の内壁部の部分がガード電＃ｉ、７の
前記部分９ａ。

９ｂの延在部にあることによシ、上記効果は一層強めら
れる。

電界分布の一様性は、高電圧電極を構成する直線内部導
体が残りの電極により同軸的に囲まれる、ここで説明す
る形式のコンデンサ型計器用変圧器では、特に顕著であ
る。しかし、本発明は、他の構成のコンデンサ型分圧器
、たとえば２番目に引用した文献に記載された形式のも
のでも、有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のコンデンサ型計器用変圧器の縦断面
略図、第２図は本発明のコンデンサ型計器用変圧器に生
ずる容量及びその他のインピーダンスを示す等価回路図
である。１・・・内部導体２・・・ケーシング６・・・低電圧電極４・・・ガス室５・・・測定電極６・・・信号処理装置７・・・ガード電極１１　・・・平板コンデンサ１２・・・平板コンデンサの容器１３・・・補充コンデンサ１４・・・補償装置８．９１！Ｌ、９ｂ、ｉｏａ、１０ｂ−・・ガード電極
の部分１５ａ、１５ｂ・・・測定電極の支持のための支
持部分１６ａ、Ｒ＋ｂ・・・ガード電極の支持のだめの支持部
分代理人　江　崎　光　好＋、’、、７”、、’：、）。

Claims

【特許請求の範囲】（１）高電圧電極を少なくとも部分的に囲む接地された
低電圧電極のケーシングであって、高電圧電極を含むガ
ス室を少なくとも部分的に囲むものと、実質上高電圧電
極と低電圧電極との間でガス室内に設けられた測定電極
と、測定電極で取シ出される電圧が供給される信号処理
装量とを有する、容器に収容され圧縮ガ＝ｐ耐ビ鴛縁さ
れた高電圧設備の高電圧導入部分の電圧の測定装置にお
いて、ガス室（４）内に設けられたガード電極（７）を設け、
ガード電極（７）の少なくとも一部分を、測定電極（５
）と低電圧電極との間に設け、付加コンデンサを設け、
付加コンデンサの一方の電極を、測定電極（５）に導電
接続し、他方の電極を接地・したことを特徴とする電圧
測定装置。（２）付加コンデンサを、平板コンデンサ（１１）トし
て構成して容器０２）内に設け、容器（１２）をガス室
（４）に接続した特許請求の範囲第（１）項記載の電圧
測定装置。（６）　　高電圧電極とガード電極（７）との間の容量
を高電圧容量としかつアースに対するガード電極（７）
の容量を低電圧容量として構成された分圧器の変成比が
、高電圧電極と測定電極（５）との間の容量を高電圧容
量としかつ付加コンデンサの容量も含めてアースに対す
る測定′１「極（５）の容−ボ・を低電圧容量として構
成された分圧器の変成比から、２０％よシ小さい値だけ
具なるようにした特許請求の範囲第（１）項又は第（２
）項のいずれかに記載の電圧測定装置。（４）補充コンデンサ（１６）を設け、補充コンデンサ
（１３）の一方の電極をガード電極（７）に導電接続し
、他方の電極を接地した特許請求の範囲第（３）項記載
の電圧測定装置。（５）　　ガード電極（７）を、補償装置０４）を介し
て接地し、測定電極（５）及びガード−電極（７）の放
電の時定数が少なくとも近似的に等しくなるように、補
償装置０４）のインピーダンスを設定した特許請求の範
囲第（１）項〜第（４）項のうちいずれか１項に記載の
電圧測定装置。（６）円筒形状の高電圧電極と、高電圧電極を同軸状に
囲みシリンダ胴面状に構成された測定電極（５）を設け
、ガード電極が３つのシリンダ胴面状部分を有するよう
にし、第１の部分（８）が測定電極（５）を同軸状に囲
み、軸方向で両側に測定電極（５）から突出し、第２及
び第３の部分（９ａ、９ｂ）がそれぞれ測定電極（５）
と同じ直径を有し、高電圧電極に対し同軸に、両側で第
１の部分に接続するようにした特許請求の範囲第（１）
項〜第（５）項のうちいずれか１項に記載の電圧測定装
置。（７）低電圧電極（３）が軸方向で両側にガード電極（
７）から突出し、ガード電極（７）から突出する部分に
おける低電圧電極（３）の内壁部が、少なくとも部分的
にシリンダ胴面状に構成され、高電圧電極に対し同軸で
あり、測定電極（５）と同じ半径を有する特許請求の範
囲第（６）項記載の電圧測定装置。