JPS60260863A - ３相一括形ガス絶縁電気機器の電圧電流検出装置 - 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】 ［発明の技術分野］ この発明は主としてＳ　Ｆｓガスを絶縁媒体とするガス
絶縁電気機器の電圧電流検出装置に係り、特に、フロー
テングミ極を使用して充電部の電位をコンデンサ分圧し
て電圧の検出を行うと共に、光磁界センサを使用して電
流の検出を行う様にした３相−指形ガス絶縁電気機器の
電圧電流検出装置に関するものである。

し発明の技術的背景とその問題点］ 従来から３相一括型ガス絶縁電気機器の電圧及び電流を
検出する装置としては、電圧検出装置（以下ＰＤと称す
。）と電圧検出装置（以下ＣＴと称す。）がそれぞれ個
別に知られている。

以下、従来のＰＤ及びＣＴのそれぞれの技術的背景と問
題点について個別に説明する。゛（ＰＤに関する問題点
） 従来、ガス絶縁電気機器（ＧＩＳ）用ＰＤとしては、■
コンデンサ形計器用変圧器、■増幅形計器用変圧器、■
増幅形のコンデンサ形計器用変圧器等が使用されている
。最近では、変電所用地の縮小化という観点から、ガス
絶縁電気機器の各構成機器の小型化が進展しており、Ｐ
Ｄとしても上記■よりは上記■、さらに上記■が適用さ
れるようになってきた。

ところで、増幅形のコンデンサ形計器用変圧器を３相〜
括型ガス絶縁電気機器等の多相形機器に適用する場合の
最大の問題は、各相の電圧検出用電極が他相の導体の影
響を受けずに、自相の導体の電圧をいかにして忠実に検
出するかということにある。

従来、この種の増幅形のコンデンサ形計器用変圧器とし
ては、第１図及び第２図に示す様なものがあった。第１
図は機器の軸方向断面、第２図は横断面を示し、３相−
指数納容器１内にＳＦ６ガス等の絶縁性ガスを充填して
絶縁された３相導体２ａ〜２Ｃの中心軸延珠、呻上に、
前記導体の各々に対向する各相電圧検出−電極４ａ、４
ｂ、４ｃ（図示せず）は球面形状とし、各相の導体と電
圧検出用電極との対向部近傍を他相導体からシールドす
る為に、導体長手方向に延びる接地されたシールドパイ
プ３ａ、３ｂ、３ｃ　（図示せず）を設けたものである
。

しかるに上記の例では、例えばＢ相の電圧検出用電極４
ｂは自相の導体２ｂ間の静電容ａｃｂｂの他に、Ａ′相
功導体２ａとの間の静電容ｆｆ１ｃｂａ及び図示しない
Ｃ相の導体２Ｃとの間の静電容量Ｃｂｃの影響を受けて
しまう。従って他相からの影響を回避すべくＣｂｂ＞＞
Ｃｂａ、Ｃｂｂ＞＞Ｃｂｃを実現する為には、第１図の
シールド１＜イブ３ｂの端部より電圧検出用電極４ｂま
での距離を長くする必要があり、機器全体の寸法が長く
なるため、ガス絶縁電気機器縮小化の意図に反するとい
う欠点があった。

（ＣＴに関する問題点） 一方、近年、我が国では電力需要の増大に伴い、既に実
現している５００ＫＶ級から将来出現の期待される１　
０００ＫＶ級へと送電計画の開発が進められ、送電電流
は８ＫＡ〜１２ＫＡ、また短時間故障電流も５０ＫＡ〜
６３．ＫＡと増大の一途をたどっている。しかるに、こ
の様な現状において変電所、開閉所では、変流器とリレ
ー室とを連結する電線ケーブルに対する電磁障害の影響
が大きくなり問題となっていた。その為、最近では、電
線ケーブルに代って電気的雑音の影響を全く受けること
のない、光フアイバーケーブルが注目され、その使用が
考慮されている。

また、従来の巻線型ＣＴは、導体電流により生じる磁路
を円周方向全周に亙って積分できる為、測定精度は良い
反面、巻線の組立作業にかなりの時間と労力を要する為
、製造コストは非常に高く、且つ重量が重く、大型であ
る等の欠点を持っている。そこで、ＣＴにおいても、最
近巻線型のものに代って、ファラデー効果を利用した安
価で低重量、且つコンパクトな磁気光学素子が注目され
ており、同素子を母線導体周囲に配置して電流計測を行
うことによって、ガス絶縁電気機器におけるＣＴの小型
化及び電気所の監視システムのデイジタル化を推進する
方法が検討されつつある。

（総合的な問題点） この様に、３相一括型のガス絶縁電気機器においては、
そのＰＤ及びＣＴの双方について機器の小型化及び隣接
相の影響の低減による信頼性向上が要求されているが、
更に次の様な問題点もあった。

即ち、従来の各検出装置は、各々別のコンポーネン゛ト
として配設されており、前述の様にそれぞれ専用の取付
は空間を必要としていたが、それに加えてこれらを接続
する為には別途接続母線を設ける必要があり、その為の
スペースも用意しなければならなかった。例えば、第７
図は、主母線ＢＵＳ１、ガスしゃ断器ＧＣＢ１断路器Ｄ
Ｓを備えたガス絶縁開閉装置であるが、このガス絶縁開
閉装置において、ケーブルヘッドＣＨｄ側に設けられた
０丁及びＰＤ自体が大型であるばかりか、その間の接続
母線ＢＵＳ２がかなりのスペースを占めていた。

［発明の目的］ 本発明は、上記の如き従来枝線の問題点を解消するため
に提案、されたもので、その目的は、他相からの影響を
受けずに各相の導体の電流及び電圧を正確に検出でき、
しかもガス絶縁電気機器の小型縮小化に大いに貢献でき
る３相一括型ガス絶縁電気機器の電圧電流検出装置を提
供することにある。

［発明の概要］ 本発明による３相−指形ガス絶縁電気機器の電圧電流検
出装置は、タンク容器内部をその半径方向に３枚以上の
接地グリッドにて等分割し、これらのグリッドを各相の
主回路導体がそれぞれ隣合うグリッドの中央に位置する
様に配置し、各相の主回路導体の周囲にはタンク容器か
ら絶縁状態で支持された７０−ティング電極をそれぞれ
配置し、このフローティング電極によって主回路導体の
電位をコンデンナ分圧することでＰＤを構成し、他相か
らの電磁誘導の影響を受けずに各相の電圧を検出する様
にしたものである。

また、各相の導体のフローティング電極の外周にはこれ
を取り巻く様４にＣＴ用のファラデー素子番配置し、こ
のファラデー素子を光フアイバーケーブルを介してタン
ク容器外部に導出して光ＣＴ　。

を構成することにより、従来の巻線型ＣＴに比較して大
幅な縮小化を達成すると共に、導体円周上を周回積分可
能として高精度の電流測定を行える様にしたものである
。

［発明の実施例］ 以上説明した様な本発明による３相−指形ガス絶縁電気
機器の電圧電流検出装置の実施例を、−第３図乃至第６
図を用いて具体的に説明する。

まず、本発明による３相−指形ガス絶縁電気機器の電圧
電流検出装置の単線結線図は、第３図に示す。

そして、本発明を実施するに当たり、主回路導体の構成
は正三角形配置及び二等辺三角形配置が考えられるが、
ここでは正三角形配置の３相一括母線に本発明を適用し
た一実施例について、第４図及び第５図に基づいて説明
する。

Ｓ　Ｆ６ガス等の絶縁性ガスを充填したタンク容器１１
内には、３相の主回路導体Ｕ、Ｖ、Ｗが正三角形の頂点
上に配置されている。主回路導体Ｕ。

Ｖ、Ｗ同士の中央にはそれぞれタンク容器１１軸心上に
中、心を有し半径方向に直線的に延びる接地グリッド１
２ａ〜１２ｃが設けられ、支え金具１２−を介してタン
ク容器１１に取り付をプられており、これら３枚の接地
グリッド１２８〜１２ｃによってタンク容器１１内部が
半径方向に３等分割されている。また、主回路導体Ｕ、
Ｖ、Ｗの外周には、これど同軸に円筒状の７０−チイン
グ電極ＦＵ、ＦＶ、ＦＷがそれぞれ設けられ、これら各
フローティジグ電極は夫々の接地グリッド１２ａ〜１２
Ｃのうち近接する２個の接地グリッドに夫々の絶縁物１
３を介して固定されている。なお、各相毎のタンク容器
１１、主回路導体Ｕ、Ｖ、Ｗ。

接地グリッド１２ａ〜１２ｃ及びフロティング電極Ｆｕ
〜Ｆｗの相対的な位置関係は一定としている。各７０−
ディング電極Ｆｕ−Ｆｗは、それぞれタンク容器１１の
各７０−ティング電極Ｆｕ〜ＦＷに最も近接する位置に
取り付けられたチューリップ形コンタクト１４、及び絶
縁密封端子１５を貫通する導線１６を介してタンク容器
１１外部に配された補助コンデンサを含む変成部Ｔ’ｕ
、Ｔｖ、　Ｔｗに接続されている。また、このフローテ
ィング電極Ｆ　ＬＪ〜Ｆｗは、その軸方向については接
地グリッド１２ａ〜１２Ｃの中央部に配置され、且つ接
地グリッド長さ１＋は、フローティング電極の長さ１２
の概略２倍以上としている。

一方、各相の７０一テイング電極Ｆｕ〜Ｆｗの外側円周
上には、これを取巻く様に電流検出用のファラデー素子
１７が１タ一ン以上配設され、同素子１７のタンク容器
１１側に設けられた人出光端子には光フアイバーケーブ
ル１８が接続されている。タンク容器１１にはＰ’Ｄ用
の絶縁密封端子１５に並べて光フアイバー密封部１９が
設置ノられ、光フアイバーケーブル１８は、この光フア
イバー密封部１９を介し、タンク容器１１外部に同じく
変成部と並べて取付けられた光ＣＴ用の発受光部（出力
部）２０に接続されている。

以上の構成を有する本実施例の作用は、次の通りである
。

即ち、ＰＤとしては、各相のフローティング電極Ｆｕ−
Ｆｗにて分圧された電位は、チューリップ形コンタクト
１４及び導線１６によって、タンク容器１１外部の変成
器部Ｔｕ−Ｔｗに導出され、ここで検出電圧は電気出力
となってガス絶縁電気機器と隔離された監視所に導かれ
る。

ここで、タンク容器１１内部空間は接地グリッド１２ａ
〜１２Ｃにて電気的に３分割されている為、各相は電気
的に独立しており、他相からの静電誘導の影響が相互に
効果的に排除されている。

この場合、フローティング電極Ｆｕ〜ＦＷを各相の主回
路導体Ｕ−Ｗの回りに同軸円筒状に設け、また、７０−
チイング電極Ｆｕ−Ｆｗと接地電位（タンク容器及び接
地グリッド）との距離関係も等しくされている為、各相
の主回路導体とそれを囲むフローティング電極Ｆｕ〜「
Ｗ間のそれぞれ静電容量Ｃ＋　ｕ、Ｃ＋　Ｖ、Ｃ＋　Ｗ
、及び各フローティング電極ＦＵ−ＦＷとタンク容器′
１１間のそれぞれの静電容ｆｆ１ｃ２Ｕ、Ｃ２Ｖ、Ｃ２
Ｗは、それぞれＣ＋　Ｕ−Ｃ＋　Ｖ＝Ｃ＋　Ｗ、Ｃ２ｕ
＝ｃ２Ｖ＝Ｃ２Ｗが成立する。従って、各相のフローテ
ィング電極Ｆｕ−ＦＷの電位を容易に同電位に分担で−
き、分圧電位を一制御する為の容量調整はほとんど不要
となっている。

また、フローテ〉ング電極１”ｕ〜ＦＷは、その軸方向
において接地グリッド１２ａ〜１２ｄの中央部に配置さ
れ、且つグリッド長さ斐１はフローティング電極の長さ
斐２の概略２倍以上とされている為、フローティング電
極Ｆｕ〜Ｆｗはその端部においても十分に電気的に独立
しており、ここにおいて他相からの影響を受ける恐れは
ない。

また、ＣＴとしては、主回路導体Ｕ〜Ｗの電流計測を行
うファラデー素子１７をフローティング電極Ｆｕ〜ｌ”
ｗの外側円周上にこれを取巻く様に配置した為、導体円
周上を周回積分でき、従って従来の巻線型ＣＴと同等の
計測精度が期待できる。

特に、ファラデー素子１７を中間電位を持つフローティ
ング電極Ｆｕ−ＦＷに設けたため、素子に接ビする光フ
アイバーケーブル１８に高い電圧が印加された場合に生
じ易い絶縁破壊の心配がない。また、ファラデー素子１
７を７０−ティング電極に巻付けるだけでＣＴが構成さ
れるので、従来の巻線型ＣＴに比べてその製作も容易に
なり、小型化も達成できスペースが大幅に縮小される。

特に本発明の最大の長所は、３相のＰＤ及びＣＴを同一
タンク容器１１の同軸上の同一□箇所に一括して配設し
た為、ガス絶縁電気機器の大幅な縮小が実現されること
である。例えば、第８図に示ずものは本発明を単母線の
ケーブル引込みのガス絶縁電気機器に適用した場合の一
実施例であるが、第７図の従来形に比べ、ＰＤ、ＣＴが
一括して同タンクＢＩＪＳ３内に収納されている為、各
々のスペースが縮小される上に余分な接続母線ＢＵＳ２
も不要となり、ガス絶縁電気機器全体の長さ及び高さが
共に大幅に縮小化されている。

更に、本実施例では各相のＰＤ用密封端子１５と光フア
イバー密封部１９、及びＰＤ用変成部と光ＣＴ用の発受
光部（出力部）２０とを各々併設して設けた為、構造的
に簡略・縮小化され、製造の効率化に繋がる。

その上、図示の様にタンク容器１１及び主回路導体Ｕ〜
Ｗの両端を他の機器に対して着脱自在の構造とすれば、
他の機器に影響を与えることなくユニット交換が用意に
行え、機器の試験及び損傷時の取り代え等の作業が極め
て短時間で簡単にできる長所もある。

もちろん、本発明の３相−指形ガス絶縁電気機器の電圧
電流検出装置はこれに限ることな（、ＰＤ用の密封端子
や変成部とＣＴ用の密封部や発受光部とを別の箇所に設
けたり、或いは一括して同一の箱に収納する構成とする
こともできる。更に、必ずしもユニット構成としなくと
も、十分な効果が得られることはいうまでもない。

なお、本発明の装置を主回路導体が二等辺三角形配置の
接続母線に適用する場合には、第６図に示すごとく、タ
ンク容器３１を４枚の接地グリッド３２ａ〜３２ｄによ
って４等分割する。第５図において各相の主回路導体Ｕ
〜Ｗは、それぞれグＩＪ　ｙド３２ａ、３２ｂ間、グリ
ッド３２ｂ、３２Ｃ間、グリッド３２０．３２６間の中
央に設けられ、従ってグリッド３２ｄ、３２ａ間は導体
が収納されない空間Ｓとなっている。他の構成について
は、全実施例と全く同様であり、従ってその作用効果も
同じである。

また、上記２つの実施例では、ＰＤにおいてはいずれも
検出した電圧を変成部Ｔｕ−Ｔｗにて電気出力として取
り出したが、本発明はこれに限らず、変成部を光変換部
に置き代え、ＣＴと同様検出電圧を光出力として取り出
すものであっても良い。さらに、７０−ティング電極に
ついても、円筒状のものに限らず板状のものでも良い。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明によれば、タンク内を接地グリ
ッドにて等分割し、各相の導体の周囲に７０−ティング
電極を設けてＰＤを構成し、且つ、各相のフローティン
グ電極にこれを取巻く様にファラデー素子を設け、これ
を光フアイバーケーブルに接続してＣＴを構成するこ、
とにより、ＰＤ及び０丁を一括した構造としてガス絶縁
電気機器、全体を縮小させながら、しかも他相からの影
響を受けずに各相の主回路導体の電圧及び電流を正確に
計測できる３相−指形ガス絶縁電気機器の電圧電流検出
装置を提供できる。

特に、本発明は、中間電位となるフローティング電極外
周にファラデー素子を設けたため、光フアイバーケーブ
ルに高電圧が加わることなく、絶縁信頼性が充分に保た
れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ従来の増幅形のコンデンサ
形計器用変成器を示す軸方向断面図及び横断面図、第３
図は本発明の装置の範囲を示す単線結線図、第４図及び
第５図はそれぞれ本発明による３相−指形ガス絶縁電気
機器の電圧電流検出装置の一実施例を示す軸方向断面図
及び横断面図、第６図は本発明による３相−指形ガス絶
縁電気機器のＰＤの伯の実施例を示す横断面図、第７図
は従来型ＰＤ、ｃＴを用いて構成したガス絶縁電気機器
の一例を示す概略図、第８図は本発明による３相−指形
ガス絶縁電気機器の電圧電流検出装置を用いて構成した
ガス絶縁電気機器の一実施例を示す概略図である。 １１．３１−・・タンク容器、１２ａ〜１２ｃ、３２ａ
〜３２ｄ・・・接地グリッド、１３・・・絶縁物、１４
・・・チューリップ形コンタクト、１５・・・密封端子
、１６・・・導線、１７・・・ファラデー素子、１８・
・・光フアイバーケーブル、１９・・・光フアイバー密
封部、２０・・・発受光部（出力部）、Ｕ−Ｗ・・・主
回路導体、Ｆｕ〜Ｆｗ・・・フローティング電極、Ｔｕ
−Ｔｗ・・・変成部。 第　１．ＩＩＩ 第２図 第３図 本カ　ゴ（７７ 第４図 第　５１１１ｉ 第　６　図 第７１ ｎ ＊ｓｍ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）タンク容器内にＳ　Ｆｓガス等の絶縁ガスを封入
   し、３相の主回路導体を一括して収納し、タンク容器内
   部をその半径方向に３枚以上の接地グリッドにて等分割
   し、これらの接地グリッドを各相の主回路導体がそれぞ
   れ隣合う前記接地グリッド間の中央に位置する様に配置
   し、各相の前記主回路導体の周囲には前記タンク容器か
   ら絶縁状態で前記接地グリッドに支持された７０−ティ
   ング電極をそれぞれ配置し、このフローティング電極に
   て分圧された電位を前記タンク容器より引き出し、変成
   器又は光変換部に接続して電圧検出装置を構成し、 各相の前記主回路導体の前記フローティング電極の外周
   にはこれを取巻く様に電流検出用のファラデー素子を配
   置し、このファラデー素子の人出光端子には光フアイバ
   ークープルを接続し、この光フアイバーケーブルを前記
   タンク容器外部に導出し、発受光部に接続して光電流検
   出装置を構成したことを特徴とする３相−指形ガス絶縁
   電気機器の電圧電流検出装置。
2. （２）主回路導体が正三角形配置であり、接地グリッド
   が３枚である特許請求の範囲第１項記載の３相−指形ガ
   ス絶縁電気機器の電圧電流検出装置。
3. （３）主回路導体が二等辺三角形配置であり、接地グリ
   ッドが４枚である特許請求の範囲第１項記載の３相−指
   形ガス絶縁電気機器の電圧電流検出装置。
4. （４）電圧検出装置用の絶縁密封端子と光フアイバー密
   封部とが、各相毎にタンク容器上に併設されるか又は一
   体に設けられている特許請求の範囲第１項記載の３相−
   指形ガス絶縁電気機器の電圧電流検出装置。
5. （５）電圧検出装置用の変成部又は光変換部と光電流検
   出装置用の発受光部とが、各相毎にタンク容器外部空間
   にて併設されるか又は一体に設番プられている特許請求
   の範囲第１項記載の３相−指形ガス絶縁電気機器の電圧
   電流検出装置。