JPS60207071A - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、ガス絶縁ｙ１ｊ開装置に用いられる変流器に
関づるｂのぐあり、特に磁気光学効果をト５つ光磁界セ
ンサを、導体の一部に形成しｔｓコイル部内に配置した
変流器に係る。。

Ｃ発明の技術的背理］ 従来、ガス絶縁開閉装置に用いられるガス絶縁変流器は
、ケイ累鋼板にコイルをさぎ付（−Ｊで成る鉄心タイプ
の変流器′−Ｉアににり構成され（いた。

この様な従来のガス絶縁変流器の一例を、第１図に示り
３相一括型のガス絶縁３相変流器を例にとって説明づる
。

円筒形のタンク１内にはＵ、Ｖ、Ｗ相の３相の導体２１
〜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が設りられ、これによって導体２（」〜２Ｗが
支持されている。タンク１は、その軸に！Ｉ！直に前後
に分割され、１）０方にＣらっＣ本来の径を有づるタン
ク１ａと、後方にあって変流器コア４の刈法分だ（プ径
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へ・２ｗの延長上に大
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の端部）には支持
板５が設りられ、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が設けられ、これらにより、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、変流器二】ア４の電流
を引き出づ為の密封端子７が設置プられている。

ところで、この様なガス絶縁変流器においては、各相に
設ける変流器コア４が重い為、これを支える支持板５、
絶縁シールド６等も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箇所に設ける為に機器が複刹１・
大型化し、重湯も大きくなってしなう。まＩζ、変流器
コア４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
化の原因となり、コスト的にし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イｊ！Ｉる光ファイバ
ーを用いた目測技術が注目され、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図及び本発明に先行づる技術とｌノＣ記載した第３
図に従って、この様な光磁界ヒンーノを用いたガス絶縁
変流器の一例を説明覆る。。

タンク１内に配設されｌこ３相σ戸ｔｐ休２（」・〜２
ｗには、その高電弄側に光磁界センサ８が設りられ、こ
の延長上のタンク１には、密１」端子７が気密に設けら
れている。光磁界センサ８は、／　ｒ＋　Ｓ　ｅ　Ｑ’
ｔのファラデー素子を主体どし′Ｃ偏偏光、１　、、／
　／Ｉ波長板、検光子等から４７．Ｈ成され、密Ｊｌ仝
；ｉ　ｆ−７は光発信器、光受信器及び演幹了からなる
検出菰買１０に、光ツノ・イバーケーブル９を介し’　
！８　ｈｒされるしのである。ここで、光磁界センサ８
は、第３図の如く、各導体２１Ｊ〜２ｗの周囲に大々複
数個段けられ、導体の軸を中心とした同心円接線方向の
磁界を測定し、その周回積分の近似式からアンペールの
定理に従って各導体の電流を８１測りる様にイよっ′て
いる。

このガス絶縁変流器の作用は次の通りである。

即ち、密封端子７を介し−（光発信器から光磁界セン」
〕−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Ｉ！ｉ！偏光に４１つ、１／４波長
板で位相変調を受１プて円偏光となる。ぞして、ファラ
デー素子を通過り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Ｃ再び密封端子７に戻
り、これに接続されｌζ検出装置に送られ光受信器にＪ
：つて光パワーとし工取り出して、演算子の部枠処理に
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８は絶縁性に優れる為、上記の如く導体２
ｕ〜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、ガス絶縁変流器は大幅に縮小、軽量化
される。特に具体的に数値を示才ば、長さについでは２
０％程度、直径については６０％程疫に縮小された実例
がある。まｌこ、光磁界センサは、（Ｍ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
（プるものと違い、１つのセンサを設りるだりで、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ＯＬであリ、＝１
スト的にも安価である。

「菌類技術の問題点１ しかし、この様に構成した変流器では、各光磁界センサ
が検知する磁界の方向が、）９体の軸を中心どした同心
円接線方向であるため、３相　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、るン９イホ
軸方向と垂直な成分の影響を受け易いと考λられ４ｏ即
ら、第４図にＪｙいて、Ｕ相の導（４ｔ　２　Ｌｌの電
流を考えると、図中の１ムカ線Φが■相、Ｗ相の環体２
ｖ、２ｗを横切るため、■相、Ｗ相の導体近傍にＪｊい
【は各相の導体自身にＪ：つて生じる磁界に、このり相
の導体２１」の電流にＪ、る磁界が合成される。このこ
と（：１、■相、Ｗ相の導体２Ｖ、２Ｗを考え〕ζ場合
も同様であり、各導体の磁界は、複雑な様相を呈しＣい
る。従−ノで、本発明に先行づる技術として記載した第
３図の様にシ９体近（Ｒに、当該導体の電流とイＱ相を
計測する光磁界セン４ｊを設りる際には、他相磁界の影
響を排除しす（〕れば、ｈＩ側データデ一度は大幅に低
Ｉ−りる恐れがある。

特に、小数電流は、平常時の電流の２５倍にも達づるこ
ともあり、ぞの磁界は距離に反比例して小さくなるとは
いえ、ｖＡ接相の光磁界センサの測定１ｉ１１度に影響
を場えることは避けられない。

従って１、光Ｖｉｉｌ界センリしンを導体２の周囲に複
数個設置し、磁界の導体軸ｙＪ向と垂＠な成分について
の周回積分を行う様な変流器では、隣接相の磁界によっ
て８１測４１１の磁界が歪むため、それがｎ１測誤差と
なって現れ、精度の高いπ１測が実施できない問題点が
ある。

また、０休２の周囲に光磁界ヒンザ８を複数個配置して
周回積分を行うものでは、光磁界セン（ｊ８の分だ（ジ
導体周囲が突出づる。

更に、光磁界センサーは、受動素子であり、入側光用と
出力用にそれぞれ１乃至２木の光フアイバーケーブル９
が必要であり、センサの数が多いとケーブルのＡＸ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ことが考えられる
。

なＪ５、柘１哀を向１　＝ｌるため導体２の全周囲を取
巻く様に光磁界レンリ−を配置づることしにえられるが
、それだ（］人へ１（の゛光磁界セン１）゛を使用りる
必要があり、セン４ノの興１′Ｆが極めて内力１に４＋
−る恐れがあった。

［発明の１］的］ 本発明は、」−記の様な問題点を解ｔｌ’ｉ　”Ｊるた
めに提案されたもので、その目的（よ、隣接相の磁界の
影響を受１づることなく精度の高いπ１測が川面で、し
かｂ周回積分を必要とづることなく一方向ヒン」）を使
用し、部品点数が少なく　（Ｔｈ　ｉ（ｉ　（２１の１
″：Ｓいガス絶縁変流器を提（，１ζＪること（Ｊある
。

Ｌ発明の概要コ 本発明のガス絶縁変流器ＩＪ、各相のうイ４−の光磁界
センサ配設部分に内部に中空部を形成づる＝］コイル部
形成１ノ、この−」イル部内に；９　（Ａ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レンリで検出づることにより
、隣接相で発生ずる導体軸と垂直方向の磁界に影響され
ることなく、目測を実施する様にしたものである。

特に、本発明は、前記コイル部を構成り゛る導体を拘束
部材によって拘束し−で、事１孜電流などの多大な電流
が流れた場合に、１１イル部のターン間距離が電磁力に
にり変動し、コイル部内磁束が電流に対づる直線性を失
うことを防」１り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５図以下の図面に従って具
体的に説明づる。

第６図（Ａ）（Ｂ）は、光磁界セン１ノとタンク側の検
出装置との信号の伝送を、光７Ｐイバーケーブルを使用
りることなく、タンク内の空間をイ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Ｃある。

この実施例にＪ３いＵ、３相一括型接地タンク１１内に
１ま、ｕ、ｖ、ｗの各相のＳ１４１２　ｕ　−１２Ｗが
タンク１１の軸方向に沿って平行に配設さ？１でいる。

これら各導体１２は、筒状の中空シ９体であって、その
光磁界はンサの配設部には、内部ｌ）り中空となったロ
イル部１３が前記導１＊１２の軸方向に治って形成され
ｌいる。この１イル部１３は、棒状の導体を少なくとも
２り、−ン巻回して形成されている。この−コイル部１
３内の中４１部分には、導体１２の軸方向の磁界に対し
く最大感度を持つ様に、ファラデー素子を右する光磁界
センサ−１４が配置されている。

この光磁界ヒン→Ｊｉ／ｌは、直線状の磁界を計測づる
一方向型のセン１ノで、イの形状し導体１２の’ｈｂｈ
向に治った真直ぐ４丁棒状体をし°（いる。この光磁界
センサ−１４は、コーｒル部１３に接続された円筒状う
９体１２の端部に対して支１カ台１　Ｅｉを介して、コ
イル部１３の中心軸上に位買りる様に固定されている。

この光磁界センｖ１４の支持台側の端部側面には、タン
ク１１側に固定きれた検出装置１６に対向して光をヒン
リ°の軸方向（導体の軸方向）に屈曲づるプリズム１４
ａが、更に光磁界Ｕンリ１／ｌの支Ｊ負台とは反対側の
端部にはプリズム１／Ｉａからの光の反則面１４　ｂ　
ｌｆｉにΩりられている。

タンク１１側に固定されｌζ検出装置１６はタンク１１
を貫通する密」１端子１７部分に設りられ、光発信器（
発光グイΔ−ド）ＬＥＤと光受信器〈フＡトダイＡ−ド
）ＰＤ及び浄ｉ算了１６ａとから構成されている。。

ところで、本発明においては、上記の様なコイル部１３
を構成りる螺旋状′＃体の各ターン間の間隙部に、セラ
ミック材或いは合成樹脂材の様な絶縁物から成る拘束部
＋Ａ３０．／ｆｉ嵌込まれている。この拘束部Ｕ　３０
μ、−例として、その内周面に＝］コイル１３の導体が
１■含づる凹部３１が形成されたもので、各ターンをそ
の外側から拘束する様になっている。即ち、内面に導体
嵌合用の凹部３１を持った拘束部材３０を全体が２つ割
り可能な構造としてａ３さ、コイル部を外側から締付（
ブる様になっている。この拘束部材３０の壁面には、本
実施例におりる光の空間伝送を妨げない様に、光が通過
りる貫通孔３２が形成されている。

この様な構成を右づる本実施例の変流器にＪ３いて検出
装置１６の光発信器Ｌ　［Ｅ　Ｄから発した光は、図示
しない偏光子にＪ、す１１１１線偏波され、イの１白線
偏光がタンク１１内を空間伝送しＣ１拘未部材３０の貫
通孔３２を通り、プリズム１４Ｅ〕から光磁界センサ１
４内に入則し、光磁界セン（ｊ−１４内に送込まれる。

、そして、反則面１／ｌｂて反射される間に光磁界はン
サ１４のファラデー素ｊ′にＪ３いて、そこに加イつる
磁界により所定のツノ・シシ″−角１つ１転した後、プ
リズム１４ａを介し−Ｃ再び空間伝送され、先受イｔ６
器Ｌ）１〕に光但変化どし′て人力され、演算子１６３
　ｌｌｌ　Ｉら電気信号どして取出される。

この様イ「本実施例の変流器にＪ３いて【よ、第５）図
に示づ様に導体１２の部分では電流ＩＩが導体の軸方向
に流れ、イれに伴ってＳ（ホ１２の周囲には、での軸方
向と直角な成分の磁界０１が光生りるが、コイル部１３
では電流１２が旋回しく【がら流れるため、コイル内部
空間の磁界Φ２の向さは導体１２の軸方向どほぼ平？”
Ｊで同軸状どなり、隣接相の導体を流れる電流ｉ３にに
る磁界Φ３とは１白交する関係にあり、哨接相の磁界の
影響を受１）ることがない。まｌこ、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タ一ン段り
ることにより、各ターン間にｄｊ番ツノコイル部１３内
の！ｉ界の方向を直線状としたので、Ｍ接相の磁界の影
響を効果的に４１１除できる。

その上、先にも説明した様に、事故時の電流は極めて大
きくなるため、拘束部材がない１１１なるコイルだけで
は、この過大な電流によって生じる電磁力により、コイ
ル部のターン間距離が変動し、コイル部内部の磁束が乱
れイの直線性が失われる恐れがあるが、本発明では、拘
束部材３０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直線性が確保され、精度の高い胴
側が実施でさる利点がある。また、この拘束部材として
、耐熱性に優れｌこセラミック材を使用覆れば、入電流
用の変流器において、他の筒状導体１２部分に比較して
径の細いコイル部が光熱りる恐れのある場合でも、拘束
部材の損傷を１＆　＜ことなく効果的にシ９体を拘束で
さる。

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、光フアイバークープルにＪ：つてｆｓう変流器
に、本発明を適用しＩこ実施例を第７図（Δ）　（Ｂ）
にＪ：っＣ説明づる３、１．工ｄ３、前記実施例と同一
の部材に−）い−では、同一？’Ｇ　′；シをｆ・１シ
、説明は省略づる。

本実施例にＪｊいて、コイル部１３は、−イの両側に配
設されｌζＩＣ１線状の筒状導ＩＡ　１　’２の端部に
対してポル１−２０にＪ：って固定されＣいる。また、
このコイル部１３内に導体の軸方向に沿って配設されＩ
Ｃ光磁界レセン１４には、前記実施例のプリズムの代り
に、検出装置１６からタンク１１内の空間を通つ°Ｃ延
びる光フｉ・イム−９−プル２１が接続されている。こ
の光フアイバーシープル２１は、蜜月端子２２の部分で
タンク１１に対しガス気密の状態で門通し、筒状導体１
２の壁面に間口した挿入孔２３、及び筒状導体端部及び
１イル部端部に設けた挿入孔２４を通って光磁界センサ
１４に接続されでいる。更に、本実施例では、光磁界セ
ンサ１／ｌの配設箇所、即ち〕イル部１３の位置を第７
図（’　Ｂ　）に承り様に、各相の３９（Ａごとに導体
の長手方向に（，１ば−ｊイル部１３の長さ分ずらして
配置されている。

また、前記実施例と同様に、コイル部１３にはそのター
ン間距離の変動を阻止づるための拘束部材４０が設りら
れている。この拘束部材４０は、各ターンをその内側か
ら支持づる様に、その外周面に導体嵌合用の凹部４１が
形成されくいる。このコイル部１３の内側に設りられた
拘束部材４０は、コイル部１３に対してアラ１−ザート
成形等の手段で一体化されＣいる。なａ５、この実施例
では、光フアイバークープル２１を筒状導体１２側から
引出しているので、拘束部材４０の壁面には、特にｎ通
孔を設【〕る必要はない、。

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１３内には導体の軸方向に沿った磁界が発生し、九
罎界センザ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、隣接相の導体と直角方向の磁界の
影響を受けることなく計測が可能となり、計測精度が向
上りる。その上、本実施例では、コイル部１３の位置が
導体ごとにずらして配置されているので、例えば■相に
発生Ｊる刊１方向の１社界ΦＶど（」相ｉこｆｆｕ牛・
Ｊる１１１方向の磁界（１）ｕとが一１渉することがな
くなり、更に高ｉｌ′ｉ度の８１測が実施Ｃ・さる利点
がある１１．１、た、コイル部のターン間距離の変動も
ないのｃ、＋ｈ１方向の磁界のｉｉ：］わｉｆｆノ１が
（１１ｆ保され、ぞのＪｊ、ミ（−シ泪測ｆｉＪ度は向
」ニする、。

以上の様に、本発明のガス絶縁変流：ｚ：は、脣休を少
むくども２タ一ン巻回して成るコイル部によって、導ｆ
小の軸方向と平行な磁界を発１１さＵ、これを光磁界セ
ン１〕で検出して３１測を実施づる乙のであるが、イの
構成は、図示のものに限定されるものではない、１ 例えば、空間伝送ぐし光ノン・イバークーゾルによる場
合でも、ｌイル部を内外いｆれの方向がら拘束し’ＣＬ
）良い、。

まｌこ、−」イル部の）９体のターン数）；）、２クー
ンに限らず、ターン数を多くりれば光磁界レンリ°部分
の磁界強度を人きくづることがＣさるのＣ，ぞの分他相
磁界の影響が少なくなり、多少光磁界ヒン１）の光軸と
＝１イル中心軸との°ｆれがあっ（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：１イル部は断面積
が少なくなるため、鋼材等のｉ！！ｉ導′ｒｒｉ祠を用
いるのが電流にＪ、る温Ｉｆ上昇抑制に有効である。

更に、検出装；４の位置は、タンク１１土でも良いし、
光フアイバーケーブルを利用してタンク外部に設置）で
も良い。

もちろｌυ、各導体のコイル部を軸ブｊ向にずらして配
置づることは、第１実施例においても実流可能である。

まＩこ、以上の説明は、いり゛れし３相一括型の変流器
について行ったが、コイル部を拘束づる本発明は、単相
型のガス絶縁変流器にも適用可能である。

［発明の効果コ 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附界じンザを設りるという簡）
ｌな構成により、隅接相の磁界の影響を排除して高粘度
のｈ１測を行えるカス絶縁変流器の提供が可能どなる。

まｌこ、光磁界レンジどして一方向型のものを使用覆る
ことで、＞ｖ、１４１　Ｗ’　ｔ：ン→ノ゛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
Ｊ：りこれに接わ゛もりるノシ・イバーケーブルの本数
ら少な（なるので、変流器の構成の単純化がｎｌれる効
果しある。

特に、本発明（，１１コイル部を拘束部材で拘束しＣ１
電磁力にＪ、るターン開戸１ｔｌｌｌの変動を防止した
ものであるから、コイル部内の磁界が直線状に形成され
、光磁ｓ１１’レンサにＪ、る磁界の検出がｔ１〜度良
〈実施できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（△）（＋３）は従来の変流器二１ツノを用いｌ
Ｃガス絶縁変流器を承り正面図ど側断面図、第２図（Ａ
＞（Ｂ）は光磁界レンリを使用しＩこガス絶縁変流器の
一例を承り−１面図と側断面図、ｆｆ１３図は本発明に
先行する技術であって周回積分による光磁界センサ′を
使用しＩこガス絶縁変流器の…ｉ面図、第４図はガス絶
縁変流器に＋５１Ｊる他相磁界の影響を示′ｔｊ断面図
、第５図は本発明にＪ、るガス絶縁変流器の磁Ｗの状態
を示づ斜視図、第６図〈△）＜Ｂ）は本発明のガス絶縁
変流器の第１実施例を承り断面図と側面図、第７図〈Δ
’）（Ｂ）は同じく第２実施例を示づ断面図と側面図で
ある。 １　、．１　ａ　、１　ｂ・−・タンク、２　ｕ　〜２
　ｗ　・＝　ｇ体、３・・・絶縁スベー１ノ、４・・・
変流器コア、５・・・支持板、６・・・絶縁シールド、
７・・・密１１端子、８・・・光魁界しン４ノ、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、１６ａ・・・演算子、１７・・・密」ｌ
端子、２０・・・ポル１〜．２１・・・光フアイバーケ
ーブル、２２・・・密」１端子、２３．２４・・・挿入
孔、３０．４０・・・拘束部材、３１，４．１・・・凹
部、３２・・・山道孔。 Ｌ口Ｄ・・・光発信器、ＰＤ・・・光受信器。 出願人　東京芝浦電気株式会社− １・・、 代理人　弁卯士　水内先台１．１′ 第１図 （Ａ）（Ｂ） 第　２　図 （Ａ）　（Ｂ） 第３　図 ＃Ｉ４図 第５図 第　６　１！Ｉ（Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）Ｓ比ガス等の絶縁カスが封入され１．：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コ
   イル部を形成し、この」１イルＡｌｌ内に導体の軸方向
   の磁界を発生さけ、この二Ｊイル部内に前記軸方向の磁
   界を検出づる一方向型の光１１．　＋ｌ’ｌ’レンサを
   センし、 前記：コイル部の各クーン１１１Ｊの間隙部に（，１、
   絶ｔ７、物７）ｐ　＋ろ成る拘束部祠を配設し、タンク
   上又はタンク外部には、先光イＪ：器と光受信器等から
   成る検出装置を配設し、この検出装置と前記九ｒ４＆界
   レンザとの間で光を伝送・ノる４１１１戒としたことを
   特徴とづるガス絶縁変流ｆａ　ａ（２）拘束部（Δが、
   セラミック（Δから形成されＣいる特δ′Ｆ請求の範囲
   第１項記載のガス絶縁変流器。 （３）　Ｔｊｌイル部、導体を少なくとも２タ一ン巻回
   して形成されている特許請求の範囲第１項記載のガス絶
   ａ変流器。 （４）タンクが、その内部に３相各相の導体を括して収
   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）各相の＝ｌイル部が、導体の軸方向に治ってずれ
   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。 （６）検出装置と光磁界センタ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
   記載のガス絶縁変流器。 （７）検出装置と光磁界センサとの光の伝送手段が、両
   者間に配設された光フアイバーグープルにＪ：るもので
   ある特許請求の範囲第１項記載のガス絶縁変流器。 （８）」イル部を（ス１１成する導体か、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
   載のガス絶縁変流器。