JPS61214308A - 電圧センサ内蔵碍子 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は送電線又は配電線などを支持するとともに、
光による電界測定手段を有する電圧センサ内蔵碍子に関
する。

（従来の技術） 従来、送電線又は配電線では、変電所において、線路に
変成器を設けて事故電圧を検出し、継電器を作動させ、
遮断器をトリップさせて線路を保護していた。

ところで、これまでに線路の電圧の検出に用いられてき
た装置は、導体を支持する碍子とは別体のものであり、
測定精度が充分でないばかりか、大型で測定場所への取
付作業も複雑で、その設置によって線路の美観を損ねる
ことが少なくながうた。このため、電圧の検出可能な電
圧検出装置内蔵型の碍子として、特開昭５４−１３４３
９５号公報に開示された碍子が提案された。

この碍子は第５図に示すように、磁器よりなる碍子本体
４１の内部に空洞部４２を設けるとともに、同碍子本体
４１頂部に前記空洞部４２と連通ずる孔４３を設け、そ
の孔４３にはチタン酸バリウムなどを主成分とするセラ
ミックス体４４が嵌合固着されていた。更に、前記セラ
ミックス体４４上端には、導体４５を支持するための導
体支持部４６を設けた電極４７が一体に設けられるとと
もに、下端部には電極４８が一体に設けられ、同電極４
８には碍子外部に導出したリード線４９が接続されてお
り、又、碍子本体４１の下方にはベース金具５０がセメ
ントで一体に嵌着されていた。

これによって、碍子本体４１は線路の導体４５を大地か
ら絶縁支持するとともに、電極４７と電極４８の間には
セラミックス体４４が介在されているので、前記電極４
７．４８は極板として、セラミックス体４４は誘電率の
高い誘電体として作用し、静電容量の大きいセラミック
スコンデンサが形成される。したがって、電極４８に接
続されたリード線４９を測定器に接続させることより、
碍子本体４１外周表面の汚損の影響をほとんど受けず、
線路電圧が容易に検出されていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前述した碍子は、碍子内部のリード線４９が
外部からの電磁誘導を受けるので、ＳＮ比が低下すると
言う欠点があった。特に、近年は送電線や配電線の信頼
性を更に向上させために、瞬時地絡や間欠地絡等、これ
まで検出困難であった事故の検出も必要となりつつある
ので、線路電圧の精度の高い測定が望まれている。

この発明は導体支持碍子の内部に電圧センサを内蔵して
、構造が簡単でコンパクト、かつ信号検出が容易なばか
りでなく、碍子本来の絶縁性を損なうことなく、しかも
ＳＮ比や測定精度の高い電圧センサ内蔵碍子の提供を目
的としている。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 第１発明は前記問題点を解決するために、導体７を支持
する碍子において、碍子本体ｌの課電側端から接地側端
へ貫通する空洞部１３を設ける。

又、前記空洞部１３の課電側端開口から課電側電極１４
を嵌合するとともに、同電極１４の接地側端面１４ａに
は導体７の電圧に応じて光を変調するための、例えば、
ポッケルス素子１６などの電気光学素子を当接する。更
に、電気光学素子の接地側端には、光パワーを外部から
導入し、同素子を通過する間に電界強度に応じて変調さ
れた光を外部へ導出するための一対の光ファイバ１７ａ
。

１７ｂを接続するという構成を採用している。

次に、第２発明は同じく前記問題点を解決するために、
導体７を支持する碍子本体２１の課電側端から接地側端
へ貫通する空洞部１３を設ける。

又、前記空洞部１３には課電側電極及び接地側電極の間
を接続するとともに、前記導体７の電圧に応じて光を変
調するための、例えば、ポッケルス素子２４などの電気
光学素子を介装する。更に、電気光学素子の接地側端に
は、光パワーを外部から導入し、同棄子を通過する間に
電圧強度に応じて変調された光を外部へ導出するための
一対の光ファイバ２６ａ、２６ｂを一体又は別体に接続
するという構成を採用している。

（作用） この発明は前記構成を採用したことにより、次のように
作用する。

第１発明は、碍子に支持れた導体にかかる電圧が課電側
電極に印加され、これと同時に同電極近傍に生じる電界
が電気光学素子に印加される。このとき、碍子外部の発
光ダイオードなどの光源から出射された光パワーが入射
光用光ファイバを通じて、前記電気光学素子に導かれ、
開光は電気光学素子を通過する間に前記電界、つまり線
路電圧に応じて強度変調される。

更に、この強度変調された光信号は、出射光用光ファイ
バを通じて碍子外部に伝送され、受光素子に導かれて電
気信号となり、線路電圧が測定される。

第２発明は、碍子に支持された導体にかかる電圧が、課
電側電極及び接地側電極の間に介装された電気光学素子
に印加される。このとき、碍子外部の発光ダイオードな
どの光源から出射された光が、入射光用光ファイバを通
じて前記電気光学素子へ導かれる。ここで、開先は電気
光学素子の接地側端から入射し、課電側端で反射して再
び接地側端へ回帰し、偏光要素を介した後線路電圧に応
じて強度変調される。

更に、前記強度変調された光信号は、出射光用光ファイ
バを通じて碍子外部に伝送され、受光素子に導かれて電
気信号となり、線路の電圧が測定される。

（実施例） 以下、第１発明を具体化した実施例を第１図に従って説
明する。

図面中１は磁器よりなるクランプトップラインポスト型
の碍子本体であって、上下端部外周にはフランジ金具２
．３がセメントで接着され、同フランジ金具２，３には
端子板４．５がそれぞれボルトで締付されている。６は
前記端子板４上端の凹状ａ４ａに埋め込まれた導電性の
軟質金属よりなる座金であって１．その上部には導体７
が設置されている。８は前記導体７を把持するためのク
ランプ金具であって、端子板４上部の図示しないねじ穴
に螺合され、ナツト９で締付られたボルト１０に係合さ
れ、ナツト１１によって締付固定されている。１２は碍
子１頭部を被覆する絶縁カバーである。

１３は碍子本体１の上下端部を貫通して設けられた空洞
部であって、その上部には有底円筒状の課電側電極１４
が嵌合され、同電極１４の接地側端面１４ａがフランジ
金具２下端より下方に位置するようにしている。前記課
電側電極１４は、基端フランジ１４ｂが碍子１の上端面
と端子板４との間に挟持固定され、かつ、端子板４に電
気的に接続され、同電極１４の内側にはゴム又はレジン
などの充填物１５が詰められている。１６は前記課電側
電極１４の接地側端面１４ａに接着された電気光学素子
としてのポッケルス素子であって、下端には高絶縁性と
無誘導性とを有する入射光用及び出射光用の一対の光フ
ァイバ１７ａ、１７ｂが接続されている。又、前記光フ
ァイバ１７ａ。

１７ｂの他端は、光コネクタ１８に接続され、同コネク
タ１８は端子板５に嵌合固定されている。

なお、１９は空洞部１３内部に詰められた、レジン、コ
ンパウンドあるいは絶縁油、ＳＦ、ガスなどの絶縁物で
ある。

次に、前記のように構成した電圧センサ内蔵碍子の作用
について説明する。

今、第１図に示す導体７に電圧が印加されると、同時に
座金６及び端子板４を介して課電側電極１４に電圧が印
加され、課電側電極１４の接地側端面１４ａに接着され
たポッケルス素子１６内に電界が加わる。なお、課電側
電極１４の端面１４ａが、フランジ金具２の端部よりも
下方に位置しているので、前記ポッケルス素子１６中の
電界は同金具２の端部による遮蔽効果を受けず、弱めら
れることがないため、電界検出感度の低下はない。

これに次いで、碍子外部の図示しない光＃Ｉ（例えば、
発光ダイオード）より光コネクタ１８を介して入射光用
光ファイバ１７ａに光パワーが伝送され、更に、ポッケ
ルス素子１６中を光が通過する間に、開光はポッケルス
効果により電界強度、すなわち、導体７の電圧に応じて
位相変調を受けて、ポッケルス素子１６に付加された偏
光要素により強度変調される。更に、この被変調光は、
出射光用光ファイバ１７ｂによって、外部からの電磁誘
導を受けることなく伝送され、光コネクタ１８を介して
、碍子外部の図示しない受光器に導かれ、その後電気信
号となって電圧が測定される。

なお、この第１発明は次のように実施することもできる
。

第２図に示すように、空洞部１３をポッケルス素子１６
及び光ファイバ１７ａ、１７ｂが収容できる程度に可及
的に狭くすること。

この別例では、空洞部１３内の絶縁物１９の使用量を少
なくし、碍子本体１の機械的強度を高めることができる
。

次に、第２発明の構成について第３図に従って説明する
。なお、第１図に示す実施例と同一の機能を有する部材
については、同一の番号を附して説明を省略する。

図面中２１は磁器よりなるタイトツブ型のラインポスト
碍子本体、２２は端子板４の下面中央に一体に形成した
課電側電極である。同電極２２の端部には反射板２３を
介して絶縁性の電気光学素子であるポッケルス素子２４
が当接され、同素子２４下端は偏光要素を介してベース
金具２５に嵌合固定された光コネクタ１８に接続されて
いる。

同コネクタ１８には碍子外部から高絶縁性と無誘導性と
を有する入射光用及び出射光用の一対の光ファイバ２６
ａ、２６ｂが接続可能になっている。

次に、前記のように構成された電圧センサ内蔵碍子の作
用について説明する。

今、第３図に示す導体７に電圧が印加されると、同時に
座金６及び端子板４の課電側電極２２を介して、同電極
２２とベース金具２５との間に介装された反射板２３及
びポッケルス素子２４に電圧が印加さる。このとき、ポ
ッケルス素子２４に印加される電圧は、線路の対地電圧
、すなわち碍子に加わる全電圧である。このため、碍子
本体２１の汚損により、同碍子２１外表面に漏れ電流が
生じても、碍子２１外表面及び内部の電界の乱れとは無
関係に線路電圧が検出される。従って、ポッケルス素子
２４により線路の対地電圧の微弱な変化を精度よく検出
できる。

これに次いで、碍子外部の図示しない光源（例えば、発
光ダイオード）より光パワーが入射光用光フアイバ２６
ａ伝送され、光コネクタ１８を介してポッケルス素子２
４に導入される。すると、開先は光コネクタ１８上端か
ら同素子２４内部を通り反射板２３で反射され、再び素
子２４内部を通って光コネクタ１８上端に回帰する。こ
の間、前記光はポッケルス効果により、同素子２４に印
加される電圧の変化に応じて位相変調され、偏光要素を
介して強度変調される。従って、その後光コネクタ１８
より導出され、外部からの電磁誘導を受けることなく出
射光用光ファイバ２６ｂを遣って、碍子外部の図示しな
い受光器に伝送された変調後の光信号は、電気信号とな
って電圧が測定される。

なお、第２発明は次のように実施することもできる。

第４図に示すように、複数のポッケルス素子２７を光フ
ァイバ２８とリード線で光学的及び電気的に接続して電
気光学素子とすること。

この実施例は、高価な大型の素子を用いなくても機能が
低下することがないので経済的である。

なお、前記第１発明及び第２発明の実施例で用いられる
光ファイバ１７ａ、１７ｂ、２６ａ、２６ｂは、光ファ
イバの単体の他に、光ファイバの単体をＰｖＣシースな
どで被覆保護した光フアイバケーブルも含めたものであ
る。

又、この第１発明及び第２発明の電圧センサ内蔵碍子は
、それぞれ導体７の支持として従来のように変電所など
の所要箇所に設置するだけでなく、電線路における各電
柱などに設置して電圧を測定し、その信号を伝送するよ
うにしておけば、各フィーダごとの地絡、短絡などの事
故などを集中監視することができる。又、電線路に股い
ては、携書式電圧測定器を用いることによって、光コネ
クタ１８を介して適宜測定することもできる。

発明の効果 以上詳述したように、第１発明は碍子本体に電気光学素
子及び光ファイバを内蔵したので、この発明の説明で省
略した碍子外部の発光素子及び受光素子などを含む測定
部と、碍子内部の電圧検出部とを効果的に絶縁強化でき
るとともに、碍子本体もセンサ内蔵のための大きなスペ
ースを必要とせず、構造が簡単かつコンパクトなぽかり
でなく、無誘導で精度の高い測定ができる。

又、第２発明は前記第１発明の効果に加えて、構造が簡
単で、更に精度の高い測定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の実施例を示す断面図、第２図は同じ
く第１発明の別例を示す断面図、第３図は第２発明の実
施例を示す断面図、第４図は同じく第２発明の別例を示
す断面図、第５図は従来例を示す断面図である。 １．２１・・・碍子本体、７・・・導体、１３・・・空
洞部、１４．２２・・・課電側電極、１４　ａ−・一端
面、１７ａ。 １７ｂ、２６ａ、２６ｂ・・・光ファイバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　導体（７）を支持する碍子において、碍子本体（１
   ）の導体支持側端から接地側端へ貫通する空洞部（１３
   ）を設け、空洞部（１３）の導体支持側端開口へ課電側
   電極（１４）を嵌合するとともに、課電側電極（１４）
   の接地側端面（１４ａ）には前記導体（７）の電圧変化
   を光の強度変化に変換するための電気光学素子を当接し
   、同電気光学素子の接地側端には同素子へ光パワーを供
   給し、前記素子により変調された光を外部へ導出するた
   めの光ファイバ（１７ａ、１７ｂ）を接続することを特
   徴とする電圧センサ内蔵碍子。 ２　課電側電極（１４）は有底筒状で空洞部（１３）の
   内周面に嵌合された特許請求の範囲第１項に記載の電圧
   センサ内蔵碍子。 ３　課電側電極（１４）はその先端接地側端面（１４ａ
   ）がフランジ金具（２）端部よりも接地側寄りに位置し
   た特許請求の範囲第１項に記載の電圧センサ内蔵碍子。 ４　導体（７）を支持する碍子において、碍子本体（２
   １）の導体支持側端から接地側端へ貫通する空洞部（１
   ３）を設け、同空洞部（１３）には課電側電極と接地側
   電極の間に、ほぼ全長にわたって前記導体（７）の電圧
   変化を光の強度変化に変換するための電気光学素子を介
   装し、同電気光学素子の接地側端には同素子へ光パワー
   を供給し、前記素子に変調された光を外部へ導出するた
   めの光ファイバ（２６ａ、２６ｂ）を一体又は別体に接
   続することを特徴とする電圧センサ内蔵碍子。 ５　電気光学素子は課電側電極との接続部に光の反射板
   （２３）を投けた特許請求の範囲第５項に記載の電圧セ
   ンサ内蔵碍子。 ６　電気光学素子は接地側電極に設けた光コネクタ（１
   ８）に連結され、光ファイバ（２６ａ、２６ｂ）と接続
   される特許請求の範囲第５項に記載の電圧センサ内蔵碍
   子。 ７　電気光学素子は細長棒状の一体型または光ファイバ
   （２８）と交互に連結された分割型である特許請求の範
   囲第５項に記載の電圧センサ内蔵碍子。