JPS60207070A - ガス絶縁変流器 - 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】 し発明の技術分野］ ′本発明は、ガス絶縁開閉装置に用いられる変流器に関
覆るものであり、　Ｉｒｊに磁気光学り）果を１もつ光
磁界センＪｊを、導体の一部に形成したコイル部内に配
置１ノだ変流器に係る。

［発明の技術的画用］ 従来、ガス絶縁開開装首ば用いられるガス絶縁変流器は
、ケイ素鋼板にコイルを巻き刊り（成る鉄心タイプの変
流器］７７にＪ−り構成されていた。

この様イＩ従来のガス絶縁変流器の一例を、第１図に示
す°３相一括型のガス絶縁３相変流器を例にとって説明
する。

円筒形のタンク１内に１まＵ、Ｖ、Ｗ相の３相の導体２
ｕ〜２Ｗが配設されている。タンク１の前後には絶縁ス
ペー′１１３が設【プられ、これによって導体２ｕ〜２
Ｗ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づるタンク１ａ
と、後方にあって変流器′１ア４の寸法分だけ径が大き
くされｌこタンク１ｂとから構成されている。このタン
ク１ｂの内側端部のう９体２ｕ〜２ｗの延長上に人々変
流器−コアが設置されている。ぞして、この変流器コア
４の前方（即ち、後方のタンク１ｂの端部）には支持板
５が設けられ、変流器コア４の内側にはこれと連結して
絶縁シールド６が股りられ、これらににす、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
引さ出り為の密封端子７が設（プられている。

ところで、この様なガス絶縁変流器においては、各相に
設置）る変流器コアが重い為、これを支える支持板５、
絶縁シールド６等−しかなりの大きさとなり、しかも３
相一括型ではこれらを３箇所に設（プる為に機器が複ｉ
ｔ・大型化し、重量も大きくなってしなう。まＩＣ１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
器用や計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’ｔ′にり、コスト的にも高価どなってし
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づる光ファイバーを
用いた計測技術が注目され、これを応用した光磁界セン
ザにｊ二り変流器を構成りる試みがなされている、。

第２図及び本発明に先行りる技１＋ｉどし゛Ｃ記載し１
、、：第３図に従って、この様な光磁界センリを用いた
ガス絶縁変流器の一例を説明りる１、タンク１内に配設
された３相の導体２ｕ・〜２Ｗには、（の高電弄側に光
磁界センリ８が段りられ、この延展上のタンク］には、
密封端子７が気密に設【ノられている。光１社界Ｕンリ
８（よ、７ｎ５ｅ等のファラデー素子を主体として偏光
子、１７４波長板、検光Ｔ−等から構成され、密封端１
′７は光発信器、先受ＩＳ器及び演算子からなる検出装
置１０に、光フアイバーケーブル９を介しく接続され・
るものでおる。ここで、光磁界センサ８は、第３図の如
く、各々休２ｕへ・２Ｗの周囲にイれぞれ複数個設（′
Ｊられ、導体の軸を中心とした同心円接線方向の磁稈を
ｉ？を測し、での周回積分の近似式からアンペールの定
理に従って８導体の電流を１１測する様になっている。

このガス絶縁変流器の作用１２１次の通りである。

即ち、密封端子７を介して光発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、１７′４波長板で位相変調
を受り−（円偏光となる。そして、ノアラブ−素子を通
過Ｊ８際に磁讐の人ささに応じた楕円偏光となって、検
光子で強度変調されＣ再び密」１端子７に戻り、これに
接続された検出装置に送られ先受（＋Ｆ　器によって光
パワーとして取り出し゛（、演算子の）山亦処理によっ
て１４１界の大きさに比例した出力が取り出される。

光磁界センリ８にｊ、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
化でさる。その結果、ガス絶縁変流器（ｊ大幅に縮小、
軽重化される。特に具体的に数値を示せば、長さについ
ては２０％稈磨、直径については６０％稈磨に縮小され
た実例がある。また、光磁界センサは、伝号の多重化が
自由である為、従来の様に、使用用ｊの別に複数のコア
を設（］るｂのと違い、１つのセン１ノを設けるだけで
、これを多用途に使用できる１、従って、この点におい
て。

変流器をより小型化・簡略化づることが可能であリ、ロ
スト的にｂ安（ｌｌｌｉである。

［背昂技術の問題点］ しかし、この様に構成した変流器（−は、各光磁界レン
ジが検知づる磁界の方向が、導体の軸を中心どした同心
円接線方向であるため、３　ＩＩ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Ｊ、る導体
軸方向と垂直な成分の影響を受り易い。即ち、第４図に
おいて、（」相のｉ９捧２ｕの電流を考えるど、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Ｊ３いては各相の導体自身にＪ
、つく生じる磁界に、このＵ相の導体２（」の電流１．
ｌ　Ｊ、る１分界が合成される。２このごとＩ；ｌ、Ｖ
相、Ｗ相の＞９体２Ｖ。

２Ｗ（！−考λた揚合し同様であり、各導体の磁界は、
複雑な様相を？している。従って、５９体近傍に、当該
導体の電流と位相を計測づる光磁界レンジ゛を段１ノる
際に【９１、他相磁界の影響を排除しなりれば、Ｃ！測
データの精度は大幅に低下する恐れがある。

このことは、３相一括型の変流器だりではなく、事故電
流は平常時の電流の２５倍にも達づることもあり、単相
型の様に各相の導体が離れている場合でも、事故時の強
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精度に影響を与えることは避けられ
ない。

また、導体の周囲に一種類の光磁界センサしか設けられ
ていないため、鮭全通ｆｆｌ　Ｍの比較的小さな磁界強
度に対しては精度の高い測定が可能であるが、地絡事故
１１．）の入電流については対処できない問題点もある
。即ら、第５図に示ｌす如く、光磁界センサの磁界強１
良に対する光出力１も１１は、一定のレベルを越えると
心線性（Ｌ’　！　ｎ　ｅ　ａ　ｒ特性）が他相づるの
で、１個の光磁界レノ１ノー、例えば陽１もしくはＮＯ
，２の光磁界センサを使用した場合に、イの測定可能レ
ンジが限られてしまい、健全時と事故時とで２５１８に
も達する電流差があると、１個の光磁界センサで全レン
ジをカバーりることが不可能となる。

［発明の目的］ 本発明は、上記の様な問題点を解消りるために提案され
たもので、その目的は、隣接相の磁界の影響を受ｃＪる
ことなく、しかしｉａ磁界強１良比較的小さ４ｆ健全通
電■）でし、磁界強度の人さｌ、’ｃ　ＪＩ！ｌ絡事故
時でも１１ｉ１１度の、６い測定を実施でさるガス絶縁
変流器を提供りることにある。

し発明の概要１ ４＼発明のガス絶縁変流器１；）１、各相のり体の光磁
弄セン号配設部分に内部が中空となった゛−１イル部を
形成し、この二］イル部内に脅イホの軸プノ向の磁界を
発生させ、この磁界を−Ｊ−（ル部内に軸方向に治って
配設した一方向型の光磁界レンジで検出づ−ることにＪ
、す、隣接相で発生りる導体軸と垂直方向の）社弄に影
響されることなく、ｆｌ測を実施りる様にし！ζもので
ある。

特に、本発明は、前記コイル部内にグイノミツクレンジ
の程なる２種以上の光磁Ｗレンジを配置りることにＪ、
つ（、広範囲の磁界゛強度を１′八度良くｉｔ　１１１
１１づる様にしたしのである。

［発明の実施例］ 以下、本発明の一実施例を第６図以下の図面に従って具
体的に説明する。

第６図（Ａ＞（Ｑ）は、本発明をｌｉ相型の瓦斯絶縁変
流器に適用しｌこ実施例である１゜この実施例において
、中相型接地タンク１１内には、シル休１２がりツク１
１の軸方向に冶って配設されている。これら導体１２は
、筒状の中空導体であって、での光磁界レンジの配設部
には、内部を中空に形成したコイル部１３が前記導体１
２の軸プｉ向に沿って形成されている。この−、オイル
部１３は、棒状の導体を少なくとも２タ一ン巻回して形
成されている。この二コイル部１３内の中空部分には、
導体１２の軸方向の磁界に対しＣ最人感１立を持つ様に
、ノドうγ−素素子右りる２個の光磁界レンジ１４Δ、
１４Ｂが配置されている。

これら各光磁界はン４Ｊ１４△、１４Ｂは、直線状の磁
界をｉｉｌ　ｍｌ＋　！ｌる　方向型のレンジで、第５
図に示し１〔センザ臨１．比２の如く、その磁界強度に
対する測定レンジが互いに異なったものである。

各光磁界セン１）１４△、１４Ｂは、二１イル部１３に
接続された円筒状導体１２の端部に対して支持台１５を
介して、−１イル部１３内の中心軸上に位岡づる様に固
定されている。これら各光磁界ゼン量す１４Ａ、１４Ｂ
の支持台側の端部側面と、タンク１１外部に設（プられ
た検出部１Ｇどの１７ｉｌには、タンク１１に設りられ
た密封端子１７を貫通して、光フアイバーグープル１８
が設けられ（いる。なお、検出装置１６は、先発（ｇ器
（発光ダイオード）ＬＥＤど光受信器（）、ｆｌ〜ダイ
Ａ−ド）１〕Ｄ及び演算子１６ａとから構成され°Ｃい
る。

更に、本実施例においては、Ｌ記の様／、「−：、イル
部１３を構成する螺旋状導体の各ターン間の間隙部に、
レラミック祠或いは合成樹脂材の様な絶縁物から成る拘
束部材１つが、一体成型等の手段で１■込まれている。

この拘束部材１９は、　例どして、ぞの外周部にコイル
部１３の導体が１■合りる凹部１９ａが形成されたしの
で、各ターンをその内側から拘束する様に＜７っている
。

この様な構成を右りる本実施例の変流器において、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ＫＩＩ線偏波され、その直線偏光が光フア
イバーケーブル１８によりタンク１１内に導かれる。そ
して、各光磁界センサ１４Ａ、１４Ｂのノア１ラデー素
子において、通電によりコイル部１３内に軸方向の磁界
が発生し、そこに加わる磁界にＪ、り所定のノア・ラブ
−角回転した後、再び光フッフィバ−ケーブル１８を通
って光受信器１）　Ｄに光ω変化とし【入力され、演昏
子１６ａから電気信号として取出される。

この場合、第７図に示！７様に導体１２の部分では電流
ｉｌが導体の軸方向に流れ、それに伴って導体１２の周
囲には、その軸方向と直角な成分の磁界Φｌが発生Ｊる
が、前記電流１１はコイル部１３では旋回しながら流れ
る電流１２となるため、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。

また、本実施例では、コイル部１３の導体のターン数を
少なくと６２ターン設【ノることにより、各、ターン間
におけるゴ１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ひきる。

ｒＩに、木すミ施例におい−Ｃは、ダイノミツクレンジ
の異なる光磁Ｗレンジ１４Δ、　１４１３を二１イル部
１３の内部空間にレッ１〜りるＣどにＪ：す、例えば叶
全通電時の磁界強１身が比較的小さな範囲は小レンジを
イラする光磁界レンジ１４△ｃａｌｌ定し、万一地格事
故が発生し大電流ににる人さな磁界が生じても、大きな
磁界範囲は大レンジを右りる光磁界レンジ１／ＩＢにＣ
カハーりることにＪ、す、広範囲のダイナミックレンジ
の計測が可能となる。また、：１イルａ＋ｉ　１３の内
部空間に光磁界１１ンリ１／ＩＡ、１１３を配買Ｊる人
さな利＋：：ｉ、どし４、−１イルのターン数をある桿
度（ｉｆｆ保し、−＝１１イルの内部空間磁界を無限長
ソレノイドの内部空間磁界ど近似させることにより、コ
イル内部空間の磁界強度はコイルの径方向に一定どなる
ため、必すシも光磁界レンジ１４．Ａ、１４Ｂをコイル
部１３の中心軸上にけツ１〜りる必要はなく、従つく九
磁界しンリの軸方向をコイル部１３の主軸方向と合致さ
せるのみで空間磁界ｎ１測が可能どなる。

その上、事故１１，１．の電流は極めて大きくなるため
、拘束部材がない中なるコイルたりでは、この過大な電
流ににつ−（／ｌじる電磁力にｊ；す、−１イル部のタ
ーン間距離が変動し、コイル部内部の磁束が乱れその直
線性が失われる恐れがあるが、本実施例では、拘束部材
１９によりコイル部の振動変形が阻止されるので、コイ
ル部内の磁束の０線↑１が確保され、精度の＜Ｉ、いバ
１測が実施できる利点がある。

まＩこ、この拘束部材どして、耐熱性に優れたレラミッ
ク月を使用Ｊれば、大電流用の変流器において、他の筒
状ηｆホ１２部分に比較して径の細い＝１１イルが発熱
Ｊる恐れのある場合で６、拘束部（ＡのｊΩ傷をＩＬ（
＜こと４Ｅ　＜効果的に導体を拘束できる。

以上の様に、本発明のガス絶縁変流器は、導体を少なく
と６２タ一ン巻回して成る−１イル部にＪ：つで、導体
の軸方向と平行な磁界を発生さＵ゛、これを１ｆｌｌ定
レンジの異なる２　＋１／、１以上の光磁界レンジぐ検
出し′Ｕ計測を実施するしのであるが、その４ｉ４或は
、下記の様に図示のしのに限定されるしのではない。

■　コイル部の導体のターン数は、２クーンに限らず、
ターン数を多くずれば光ＩｊＩｉＩｉｌＩ？ンリ部分の
磁界強度を大きくづることができ、るの（゛、その分他
相磁界の影響が少なくなり、多少光磁界「ζンυの光軸
と二」イル中心軸とのずれがあ−＞’（”ｂ高精度の磁
界測定を行うことができる。

■　筒状導体・１２部分に比較して＝、Ｊ−（ル部ＧＪ
“断面積が少なくなるため、銅材等のｉ！ｉ！ｌ’！′
Ｊ”電材を用いるのが電流による温度上界抑制にイｉ　
ｆＡＪ　”Ｃある。

■　検出装置の（）７置は□、タンク１１−１−で０良
いし、光フアイバーケーブルを利用しＣタンク外部に設
番プＣ１，）良い。

■　光磁界レンジと検出装置どの（ｒ’＋　；’ｒの仏
〕スは、光ファーイバーケーブル以外に、空間１ｚ：　
Ｊｈ方式によつＣし良い。

■　コイル部を拘束づる手段も、図示の如く内側から拘
束づるｂの以外に、例えば二つ割としたセラミック月等
を用いて外側から拘束してしＪ：い。

■コイル部内に配設づる光磁ＶＩ！廿ンリ−は２個に限
らず、磁界の測定範囲に合ゼ゛Ｃ適当数段【ノることも
できる。更に、イの配設（（／、　ｈ”Ｑ　’ｂ複数本
を対向させて一直線に設（］“（もよい、。

また、以上の説明は、いｆれも単相型の変流器について
行ったが、３相一括型のガス絶縁変流器にも適用可能で
ある３、この場合、各相の７７１イル部の取付位置は、
他相の磁界の影響を考虞して、夫々導体の軸方向に−ｆ
らして配設ツ゛ることが望ましい。

［発明の効果］ 以上の様に、本発明にＪ、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Ｉ１１を行えるガス絶縁変流器の提供が可能となる
。また、複数のレンジの異なる光磁界センソを使用した
ので、替金時から地絡事故時にわたる広い範囲の磁界を
粘度良く検出できる効果がある。

【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
縁変流器を示す゛正面図と側断面図、第２図（△）（Ｂ
）Ｌ；Ｌ光磁界しンリを使用したガス絶縁変流器の一例
を示す正面図と側断面ν１、第３図は本発明に先行ヅる
技術である周回積分にＪ、る光磁界ヒンザを使用したガ
ス絶縁変流器の断面図、第４図はガス絶縁変流器にお１
ノる他相磁界の影響を示づ断面図、第５図は光磁界レン
ツのグイノミツクレンジを示リグラフ、第６図（Δ）（
Ｂ）は本発明のガス絶縁変流器の一実施例を示り断面図
と側面図、第７図は本発明にＪ、るガス絶縁変流器の磁
界の状態を承り斜視図である。 １．１ａ、１ｂ−・・タンク、２　ｕ　〜２　Ｖｌｌ　
・Ｌ”１体、３・・・絶縁スベーリ゛、４・・・変流器
コア７．５・・・少持板、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）９イ木、１３・・・」イル部、１
４Ａ、１４Ｂ・・・光磁界センサ、１５・・支持台、１
６・・・検出興ｌ”ＪＪ、１６ａ・・・δｆｉ粋了、′
１７・・・密封端子、１８・・・光ノアイバーケーブル
、１９・・・拘中部月、 ＬＥＤ・・・光発信器、Ｐ［）用光受信器。 ＠　１　図 （Ａ）　、　（Ｂ） （ 第２図 （Ａ）、　（Ｂ） 第３図 第４図 第５図 租界強度 第　６　図（Ａ） 第　６　図（Ｂ） 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ＳＦｓガス等の絶縁ガスが封入されたタンク内に
   導体を配設し、その導体に内部に中空部を形成りる＝１
   イル部を形成し、この］コイル部に導体の軸方向の磁界
   を発生させ、このコイル部内には、前記軸方向の磁界を
   検出りるーブｊ向型（−ｆＪ　−）測定レンジの異なる
   光磁界レンツを複数個配設し、タンク」−又はタンク外
   部には、先発Ｇｔ　Ｅと光受信器等から成る検出装置を
   配設し、この検出装置と前記各光磁界センサどの間で光
   を仏送りる（ｉ−１成としたことを特徴とづるガス絶縁
   変流器、。 （２〉」イル部が、その各ターンの相互の（ｆｌｉｉを
   保持覆る絶縁物から成る拘束部材を配設したしのである
   ｆＪ　ｒｌ　請求の範囲第１項記載のガス絶縁変流器。 （３）−Ｊイル部が、導体を少なくとも２ターン巻回し
   又形成されＣいる特許請求の範囲第１　Ｉｎ記載のガス
   絶縁変流器。 （４）タンクが、その内部に３相各相の導体を一括して
   収納して成る３相一括型のものである特許請求の範囲第
   １項記載のガス絶縁変流器。 （５）タンクが、その内部に単相の導体を収納して成る
   単相型のｂのである特許請求の範囲第１項記載のガス絶
   縁変流器。 （６）各相のコイル部が、う９体の軸方向に沿って夫々
   ずれた位置に配設されている特許請求の範囲第４項記載
   のガス絶縁変流器。 （７）検出装置と光磁界はンリとの光の伝送手段が、両
   者間に配設された光フアイバー／７−プルによるもので
   ある１４ｊＪ３！Ｉ請求の範囲第１項記載のガス絶縁変
   流器。 （８）」イル部７ｉ、　ｔ？、ｊ成づる導体が、銅等の
   高う９電性の部材にＪ：り形成され（いる特許請求の範
   囲第１項記載のガス絶縁変流器。