JPS60203863A

JPS60203863A - ガス絶縁３相変流器

Info

Publication number: JPS60203863A
Application number: JP59059464A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ooyama; 大山　敏
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1984-03-29
Publication date: 1985-10-15

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】［発明の技術分野］本発明は、３相−捨型のガス絶縁開閉装ｒに用いられる
変流器に関するものであり、特に磁気光学効果を持つ光
磁界センサによって構成した変流器に係る。

［発明の技術的費用］従来、３相−捨型のガス絶縁開閉装置に用いられるガス
絶縁３相変流器は、ケイ素鋼板にコイルを巻き付けて成
る鉄心タイプの変流器＝コアにより構成されていた。

この様な従来のガス絶縁３相変流器の一例を第１図に基
いて説明する。円筒形のタンク１内にはＵ、Ｖ、Ｗ相の
３相の導体２ｕ〜２Ｗが配設されている。タンク１の前
後には絶縁スペーサ３が設ｉノられ、これににりて導体
２ｕ〜２Ｗが支持されている。タンク１は、その軸に垂
直に前後に分割され、前方にあって本来の径を有するタ
ンク１ａと、後方にあって変流器コア４の寸法分だけ径
が大きくされたタンク１ｂとから構成されている。

このタンク１ｂの内側端部の導体２ｕ〜２Ｗの延長上に
夫々変流器コアが設置されている。そして、この変流器
コア４の前方（即ち、後方のタンク１ｂの端１部）には
支持板５が設けられ、変流器」ア４の内側にはこれと連
結して絶縁シールド６が設【ノられ、これらにＪ：す、
変流器コア４の支持、及び導体２Ｕ〜２Ｗとの絶縁がな
されている。更に、タンク１の下部には、変流器コア４
の電流を引き出す為の密封端子７が設けられている。

ところで、この様なガス絶縁３相変流器においては、３
箇所に設ける変流器コアが重い為、これを支える支持板
、絶縁シールド等もかなりの大きさとなり、これらを３
箇所に設ける為に機器が複雑・大型化し、重量も大きく
なってしなう。また、変流器コアは１コアで１用途にし
か使用できない為、継電器用や４測用などに複数のコア
が必要となり、これも大型化の原因となり、コスト的に
も高価となってしまう。

これらの欠点に鑑み、最近では、細径性、絶縁性、無誘
導性、耐環境性等の優れた特徴を有する光ファイバーを
用いた計測技術が注目され、これを応用した光磁界セン
サにより変流器を構成づる試みがなされている。

第２図及び第３図により、この様な光磁界センサを用い
たガス絶縁３相変流器の一例を説明する。

タンク１内に配設された３相の導体２　ＬＪ〜２Ｗには
、その高電界側に光磁界セン９−８が設けられ、この延
長上のタンク１外側には、密封端子７が設けられている
。光磁界センサ８は、Ｚｎ５ｅ等のファラデー素子を主
体として偏光子、１／４波長板、検光子等から構成され
、密封端子７は光送信器ＬＥＤと、光受信器ＰＤ及び演
算子ＯＰからなる検出装置１０に光フアイバーケーブル
９を介して接続されている。ここで、光磁界センサ８は
、第３図の如く、各導体２ｕ〜２Ｗの周囲にそれぞれ複
数個づつ設けられ、導体の軸を中心とし１Ｃ同心円接線
方向の磁界を計測し、その周回積分の近似式からアンペ
ールの定理に基いて中心導体の電流を計測する様になっ
ている。

このガス絶縁３相変流器の作用は次の通りである。即ち
、密封端子７を介して光送信器から光磁界センサ８に光
が送られると、この光はまず偏光子を通り、ランダム偏
光から直線偏光になり、１／４波長板で位相変調を受け
て円偏光となる。そして、ファラデー素子を通過する際
に磁界の大きさに応じた楕円偏光となって、検光子で強
度変調されて再び密封端子７に戻り、これに接続された
検出装置に送られ光受信器によって光パワーとして取り
出して、演算処理によって磁界の大きさに比例した出力
が取り出される。

光磁界センサは絶縁性に優れる為、上記の如く導体２ｕ
〜２Ｗの近傍に配置でき、また密封端子７も小型化でき
る。その結果、ガス絶縁３相変流器は大幅に縮小、軽量
化される。特に具体的に数値を示せば、長さについては
２０％程度、直径については６０％程度に縮小された実
例がある。また、光磁界センサは、信号の多重化が自由
である為、従来の様に、使用用途別に複数のコアを設け
るものと違い、１つのセンサを設けるだけで、これを多
用途に使用できる。従って、この点において、変流器を
より小型化・簡略化することが可能であり、コメ１−的
にも安価である。

［背景技術の問題点］しかし、この様な従来の変流器では、各光磁界センサが
検知する磁界の方向が、導体の軸を中心とした同心円接
線方向であるため、３相一括母線の様に近接して他相の
導体が配置されていると、隣接相による導体軸方向と垂
直な成分の影響を受け易い。即ち、第４図において、Ｕ
相の導体２ｕの電流を考えると、図中の磁力線ΦがＶ相
、Ｗ相の導体２Ｖ、２Ｗを横切るため、■相、Ｗ相の導
体近傍においては各相の導体自身に゛よって生じる磁界
に、このＵ相の導体２ｕの電流による磁界が合成される
。このことは、■相、Ｗ相の導体２ｖ。

２Ｗを考えた場合も同様であり、各導体の磁界は、複雑
な様相を呈している。従って、導体近傍に、当該導体の
電流と位相を計測する光磁界センサを設【プる際には、
他相磁界の影響を排除しなければ、計測データの精度は
大幅に低下する。

特に、事故電流は、平常時の電流の２５倍にも達するこ
ともあり、その磁界は距離に反比例して小さくなるとは
いえ、隣接相の光磁界センサの測定制度に影響を与える
ことは避けられない。

この様に、光磁界センサを導体の周囲に設置し、磁界の
導体軸方向と垂直な成分に゛ついての周回積分を行って
いる従来の変流器では、隣接相の磁界によって計測相の
磁界が歪むため、それが計測誤差となって現れ、精度の
高い計測が実施できない問題点があった。

また、導体の周囲に光磁界センサを配置して周回積分を
行うものでは、光磁界センサの分だけ導体周囲が突出す
る上、精度を向上するため導体の全周囲を取巻く様に光
磁界センサを配置すると、それだけ大型の光磁界センサ
を使用する必要があり、センサの製作が極めて困難にな
り、また重量も増大する欠点があった。

更に、光磁界センサは、受動素子であり、入射光用と出
力用にそれぞれ１乃至２本の光フアイバーケーブルが必
要であり、従来型の様にセンサの数が多いとケーブルの
本数も増大し、３相一括母線全体としてみると、その接
続箇所や接地タンク貫通部のガス気密部が増加し、構成
機器の部品点数の増大や信頼性の低下を招く欠点もあっ
た。

［発明の目的］本発明は、上記の様な従来技術の問題点を解消Ｊ°るた
めに提案されたもので、その目的は、隣接相の磁界の影
響を受けることなく精度の高い計測が可能で、しかも周
回積分を必要とすることなく一方向センサを使用し、部
品点数が少なく信頼性の高いガス絶縁３相変流器を捉供
することにある。

［発明の概要］本発明のガス絶縁３相変流器は、各相の導体の光磁界セ
ンサ配設部分に内部が中空となったコイル部を形成し、
このコイル部内に導体の軸方向の磁界を発生させ、この
磁界をコイル部内に軸方向に沿って配設した一方向型の
光磁界センサで検出することにより、隣接相で発生する
導体軸と垂直方向の磁界に影響されることなく、計測を
実施する様にしたものである。

特に、本発明は、前記コイル部を少なくとも２タ一ン以
上形成することにより、コイル部内に形Ｊ戊される磁界
の方向を、導体の軸方向と極カ一致させることにより、
光磁界センサによる軸方向の磁界の検出が高精度で行え
る様にしたものである。

［発明の実施例］以下、本発明の第１の一実施例を第５図及び第６図（Ａ
）（Ｂ）従って具体的に説明する。

第６図（Ａ＞（Ｂ）は、光磁界センサとタンク側の検出
装置との信号の伝送を、光フアイバーケーブルを使用す
ることなく、タンク内の空間をそのまま利用して行う空
間伝送型の変流器に本発明を適用した実施例である。

この実施例において、３相一括型接地タンク１１内には
、ｕ、ｖ、ｗの各相の導体１２ｕ〜１２Ｗがタンク１１
の軸方向に沿って平行に配設されている。これら各導体
１２は、筒状の中空導体であって、その光磁界センサの
配設部には、内部が中空となったコイル部１３が前記導
体１２の軸方向に沿って形成されている。このコイル部
１３は、棒状の導体を少なくとも２タ一ン巻回して形成
している。このコイル部１３内の中空部分には、導体１
２の軸方向の磁界に対して最大感度を持つ様に、ファラ
デー素子を有する光磁界セ〕／す１４を配置している。

この光磁界センサ１４は、直線状の磁界を計測する一方
向型のセンサで、その形状も導体１２の軸方向に沿った
真直ぐな棒状体をしている。ま１＝、この光磁界センサ
１４は、コイル部１３に接続された円筒状導体１２の端
部に固着しコイル部１３内に突出させた支持台１５を介
して、コイル部１３の中心軸上に位置する様に固定して
いる。この光磁界センサ１４の支持台１５側の端部側面
には、タンク１１に固定された検出装置１６とセンサの
軸方向（導体の軸方向）間に送受信される光を屈曲させ
るプリズム１４ａを、更に光磁界センサ１４の支持台と
は反対側の端部にはプリズム１４ａからの光の反射面１
４ｂ＠設けている。

タンク１１に固定された検出装置１６はタンク１１を貫
通ずる密封端子１７部分に設けられ、光発信器（発光ダ
イオード）ＬＥＤと光受信器（フォトダイオード）ＰＤ
及び演算子１６ａとから構成されている。

この様な構成を有する本実施例の変流器においで検出装
置１６の光発信器ＬＥＤから発した光は、図示しない偏
光子により直線偏波され、その直線偏光がタンク１１内
を空間伝送して、プリズム１４ａから光磁界センサ１４
内に入射し、次いで反射内１４ｂにて光磁界センサ１４
内に送込まれる。

そして、光磁界センサ１４のファラデー素子において、
そこに加わる磁界により所定のファラデー角回転した後
、プリズム１４ａを介して再び空間伝送され、光受信器
ＰＤに光量変化として入力され、演算子１６ａから電気
信号として取出される。

この様な本実施例の変流器においては、第５図に示す様
に導体１２の部分では電流ｉ１が導体の軸方向に流れ、
それに伴って導体１２の周囲には、その軸中心まわりに
磁界Φｌが発生するが、コイル部１３では旋回しながら
流れる電流１２が存在するため、コイル内部空間の磁界
Φ２の向きは導体１２の軸方向とほぼ平行で同軸状とな
り、隣接相の導体を流れる電流ｉ３による磁界Φ３とは
直交する関係にあり、隣接相の磁界の影響を受けること
がない。特に、本実施例では、コイル部１３の導体のタ
ーン数を少なくとも２ターン設けることにより、各ター
ン間にお【プるコイル部１３内の磁界の方向を直線状と
したので、隣接相の磁界の影響を効果的に排除できる。

次に、検出装置１６と光磁界センサ１４との間の信号の
伝送を、光フアイバーケーブルによって行う変流器に、
本発明を適用した第２の実施例を第７図（Ａ＞（Ｂ）に
よって説明する。なお、前記実施例と同一の部材につい
ては、同一符号を付し、説明は省略する。

本実施例において、コイル部１３ａは、その両側に配設
された直線状の筒状導体１２の一部にボルト２０によっ
て固定している。また、このコイル部り３ａ内に導体の
軸方向に沿って配設された光磁界センサ１４には、前記
実施例のプリズムの代りに、検出装置１６がらタンク１
１内の空間を通って延びる光フアイバーケーブル２１が
接続されている。この光フアイバーケーブル２１は、密
封端子２２の部分でタンク１１に対しガス気密の状態で
貫通し、筒状導体１２の壁面に開口した挿入孔２３、及
び筒状導体端部及びコイル部端部に設けた挿入孔２４を
通って光磁界センサ１４に接続されている。

更に、本実施例では、光磁界センサ１４の配設箇所、即
ちコイル部１３ａの位置を第７図（Ｂ）に示す様に、各
相の導体ごとに導体の長手方向にほぼコイル部１３ａの
長さだけずらして配置されている。

この第２実施例においても、前記実施例と同様に、コイ
ル部り３ａ内には導体の軸方向に沿った磁界が発生し、
光磁界センサ１４はその磁界を検出して電流の測定を実
施するものであるから、隣接相の導体中心回りの磁界の
影響を受けることなく計測が可能となり、計測精度が向
上する。その上、本実施例では、コイル部１３ａの位置
が導体ごとにほぼコイル部１３ａの長さずらして配置さ
れているので、例えばＶ相に発生づる軸方向の磁界Φ■
とＵ相に発生する軸方向の磁界ΦＵとが干渉することが
なくなり、更に高精度の開側が実施できる利点がある。

以上の様に、本発明の第１及び第２の実施例によるガス
絶縁３相変流器は、導体を少なくとも２タ一ン巻回して
成るコイル部によって、導体の軸方向と平行な磁界を発
生させ、これを光磁界センサで検出して電流の計測を実
施す゛るものであるが、その構成は、図示のものに限定
されるものではない。

例えば、コイル部の導体のターン数は、２ターンに限ら
ず、ターン数を多くすれば光磁界センサ部分の磁界強度
を大きくすることができるので、その分他相磁界の影響
が少なくなり、多少光磁界センサの光軸とコイル中心軸
とのずれがあっても高精度の磁界測定を行うことができ
る。

また、筒状導体１２部分に比較してコイル部は断面積が
少なくなるため、鋼材等の高導電材を用いるのが電流に
よる湿度上昇抑制に有効である。

更に、第２の実施例において検出装置の位置はタンク１
１上でも良いし、光フアイバーケーブルを使用してタン
ク外部に設けても良い。

もちろん、各導体の軸方向にコイル部をずらして配置づ
ることは、第１の実施例においても実施可能である。

［発明の効果］以上の様に、本発明によれば、導体の一部に形成したコ
イル部内に一方向型の光磁界センサを設けるという簡単
な構成により、隣接相の磁界の影響を排除して高精度の
計測を行えるガス絶縁３相変流器の提供が可能となる。

特に、本発明では、コイル部を構成する導体を少なくと
も２ターン形成して、コイル部内に導体の軸方向に沿っ
た直線状の磁界が発生する様にしたので、他相の磁界の
影響を受けることなく、しかも一方向型の光磁界センサ
の使用が可能となる効果がある。

また、光磁界センサとして一方向型のものを使用するこ
とで、光磁界センサの小型化及び製作の容易化が達成さ
れ、更に光磁界センサの削減によりこれに接続するファ
イバーケーブルの本数も少なくなるので、変流器の構成
の単純化が計れる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）は従来の変流器コアを用いたガス絶
縁３相変流器を示す正面図と側面図、第２図（Ａ）（Ｂ
）は光磁界センサを使用したガス絶縁３相変流器の一例
を示す正面図と側面図、第３図は周回積分による光磁界
センサを使用したガス絶縁３相変流器の断面図、第４図
はガス絶縁３相変流器における他相磁界の影響を示づ断
面図、第５図は本発明によるガス絶縁３相変流器の磁界
の状態を示す斜視図、第６図（Ａ）（Ｂ）は本発明のガ
ス絶縁３相変流器の第１実施例を示す断面図と側面図、
第７図（Ａ）（Ｂ）は同じく第２実施例を示す断面図と
側面図である。１、ｉ　ａ、ｉ　ｂ・・・タンク、２ｕ〜２Ｗ・・・導
体、３・・・絶縁スペーサ、４・・・変流器コア、５・
・・支持板６・・・絶縁シールド、７・・・密封端子、
８・・・光磁界センサ、９・・・光フアイバーケーブル
、１０・・・検出装置、１１・・・タンク、１２・・・
筒状導体、１３・・・コイル部、１４・・・光磁界セン
サ、１５・・・支持台、１６・・・検出装置、１’６　
ａ・・・演算子、１７・・・密封端子、２０・・・ボル
ト、２１・・・光フアイバーケーブル、２２・・・密封
端子、２３．２４・・・挿入孔、ＬＥＤ・・・光発信器
、ＰＤ・・・光受信器。第１図（Ａ）　（Ｂ）第２図（Ａ）　（Ｂ）第　３　図第　４　図第５図６図（Ａ）ｓ　ｌａ（Ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳＦ６ガス等の絶縁ガスが封入されたタンク内に
３相の導体を配設し、この各相の導体には少なくとも２
タ一ン巻回して内部が中空となった導電性のコイル部を
形成し、このコイル部内に導体の軸方向の磁界を発生さ
せるようになし、このコイル部内に前記軸方向の磁界を
検出する一方向型の光磁界レンサを配設し、タンク上又はタンク外部には、光発信器と光受信器及び
演算子とから成る各相の検出装置を配設し、この検出装
置と前記光磁界センサとの間で光を伝送−づ゛る構成と
したことを特徴とづるガス絶縁３相変流器。
（２）検出装置と光磁界センサとの光の伝送手段が、両
省間に配設された光フアイバーケーブルによるものであ
る特許請求の範囲第１項記載のガス絶縁３相変流器。
（３）検出装置と光磁界センサとの光の伝送手段が、光
の空間伝送によるものである特許請求の範囲第１項記載
のガス絶縁３相変流器。
（４）各相のコイル部が、導体の軸方向に沿って少なく
ともコイル部長だけずれた位置に配設さｔｕている特許
請求の範囲第１項記載のガス絶縁３相変流器。
（５）コイル部を構成する導体が、銅等の高導電性の部
材により形成されている特許請求の範囲第１項記載のガ
ス絶縁３相変流器。