JPS612312A

JPS612312A - コンデンサ形ブツシングｐｄ

Info

Publication number: JPS612312A
Application number: JP59121995A
Authority: JP
Inventors: Terunobu Miyazaki; 宮崎　照信
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1986-01-08

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】（発明の利用分野）本発明は、高電圧機器の端子］こ使用されるコンデンサ
形ブッシングＣこ関し、特に、その内部に直列接続コン
デンサ形の分圧器（電圧変成手段）を内蔵したコンデン
サ形ブッシングＦＤに関する。

さらに、具体的Ｃこいえば、本発明は、ブッシングの表
面が汚損さｎても、その電圧変成比が変動しないような
直列接続コンデンサ形の分ＦＥ器を内蔵したコンデンサ
形ブッシングＰＤに関する。

（発明の背景）第１図（、）は従来のコンデンサ形ブッシングＰＤの概
略断面図、第１図（ｂ）はその等価回路図である。

コンデンサ形ブッシングは、良く知らｎているようにブ
ッシング２の中心を貫通する中心導体１の周囲に、絶縁
紙（図示せず）と金属箔４，５。

６、７．８とを交互に巻き、前記中心導体１および金属
箔４〜８の相互間に、第１図（ｂ）の等価回路に示すよ
うに、容量０１〜Ｃ５を形成したものである。なお、第
１図中の３は取付金具である。

この場合、ブッシング２の外面における電位の傾きが平
等または均等になるように、中心導体１より半径方向に
遠さかる暑こ従って、一換言すれば、取付金具３に近い
ものほど、絶縁紙と金属箔の幅（長手方向）は、短く構
成さｎている。

以上のよう蛋こ、ブッシング２の表面電界分布を合理的
に、平等化することにより、ブッシング２が小形１ヒさ
ｎ、従ってこれを取付けた高電圧機器が小形、軽量化さ
れるという利点があるので、このような構成を有するコ
ンデンサ形ブッシングが広く弔いらｎている。

又、最近では、コンデンサ形ブッシング内の中心導＃−
１と金属箔４〜８相互間に形成される直列コンデンサ０
１〜Ｃ５で分圧された電圧を、第１図（、）に示したよ
うに、端子Ｐ，Ｅからとり出して計測用に使用するコン
デンサ形ブッシングＦＤ（電圧変成器）も実用比されて
いる。

この場合は、中心導体１の電位をコンデンサ分圧によっ
て計測する事ができ、シタがって、別途に、局側な計器
用変成器（ＦＤ或いはＰＴ）を設置しなくても対応出来
るため、必要とする負荷量が小さい場合ｔこは、非常に
経済的なメリットがある。

なお、一般に、ブッシングは高電圧機器の外部引出し端
子に使用されるため、取付金具３を境をこして、一方（
第１図では上半部）は、外気に、他方（第１図では下半
部）は、機器内（こ、設置されることか多い０この場合、外気側のブッシングは汚損しやすいため、汚
損時をこ於ける表面リーク電流を小さくする必要から、
沿面距離を大きくするにめのひだを、その外表面に有す
る碍子等が用いられる。

一方、機器内に設置されるブッシング部分は汚損の心配
がほとんどなく、沿面距離も小さくてすむ事から、第１
図（、）に示したように、ひだを無くするか、あるいは
、ひだの少ない外部形状となっている。

もちろん、両方が共に外気、又は機器内のときは、夫々
の環境条件（あるいは汚損条件）に応じて、ブッシング
２の表面形状が変わる事となる。

さて、同図に於て、金属箔４，５，６，７．８は中心導
体１（こ絶縁紙を介して同心円筒状に巻かしているので
、前述のように、中心導体１と金属箔４、ならび各金属
箔４と５．５と６．６と７及び７と８の夫々の間【こは
コンデンサ０１〜Ｃ５が形成されている。

また、これらのコンデンサは、電気的には中心導体１と
アース端子Ｂとの間に直列接続されることになる。

このため、中心溝ｆ＊１の対地電位を■とすると、コン
デンサＣ５の両端電圧−すなわち、アース端子Ｅに対す
る電圧出力端子Ｐの電位ｖ５は下式で表わされる。

いま、Ｃ１−Ｃ２−Ｃ３−Ｃ４−Ｃ５と仮定すると、（
１）式より、Ｖ５＝−Ｖとなる。即ち第１図の例では、５等分された電圧が、コ
ンデンサＣ５の両端Ｅこ生じる。

それ故に、金属箔７から電圧出力端子Ｐを引き出せば、
５分の１に分圧さ、ｔｌ、ｙ、：電圧を計測用として取
り出し得ることになる。なお前記分圧比を、上記以外の
任意の値に設定し得ることは当然である。

ところが、従来のこの種コンデンサブッシングでは、碍
子表面の汚損時には、表面のリーク抵抗孔１〜Ｒ５を介
して不規則な電流が流わるために、内部の金属箔間の静
電容量や、各コンデンサＣ１〜Ｃ５の接続点電位に対す
る、前記表面汚損の影響が無視出来なくなる。

そｎ故に、コンデンサの分圧から導体の電位を計測する
コンデンサ形ブッシングＰＤに於ては、誤差が大きくな
る欠点を有していた。

すなわち、この場合の等何回路は第２図のようになり、
表面リーク抵抗Ｒ１〜Ｒ５を介して、ブッシング２の表
面と金属箔４〜７間の静電容量Ｃ１０〜Ｃ４０が、第２
図のように付加される。

したがって、明らかなように、ブッシング２の表面汚損
のために、抵抗Ｒ１〜Ｒ５の値が低下し、且つ不規則、
不均等（こ変化すると、電圧出力端子Ｐに表われる導体
１の電位の分圧値も変化することとなり、高精度を有す
る計測や、保護用電圧として適用する（こは制約があっ
た。

（発明の目的）本発明は、前述の欠点を除去するためになされたもので
あり、その目的はブッシングの表面の汚損によっても、
前記電圧出力端子Ｐに表われる電圧が変化しないような
コンデンサ形ブッシングＰＤを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ブッシングの表面の汚損に
よっても、前記電圧出力端子Ｐに表われる電圧が変化し
ないばかりでなく、ブッシングの表面汚損によるコンデ
ンサの分圧比変動を巧みに利用して、前記表面汚損の程
度および／あるいはＦＤ用分圧コンデンサの異常を検知
できるようなコンデンサ形ブッシングＦＤを提供するこ
とにある。

（発明の概要）前記の目的を達成するために、本発明は、ほぼ中心を貫
通する導体と、前記導体の周囲に交互に、かつほぼ筒状
すこ積層形成された絶縁物および金属箔と、こちらを被
覆するブッシングとよりなり、前記金属箔および絶縁物
がコンデンサの直列回路を形成し、最外周金属箔が接地
電位となり、残りの金属箔の一つから電圧出力信号を取
出すようｌこ構成されたコンデンサ形ブッシングＰＤに
於て、接地電位となる金属箔と中心導体間に、前記コン
デンサ形ブッノングＰＤを形成するコンデンサ直列回路
の少なくとも一方の側Ｅこ、絶縁物および金属箔を交互
に積層して形成した電界平等化用の直列コンデンサ群を
設けた点に特徴がある。

また、本発明は、前記電圧出力信号を、前記電界平等化
用の直列コンデンサ群を形成する金属箔の一つの電位と
比較する電圧監視装置をさらに付設した点に特徴がある
。

さらに、本発明は、前記の接地電位となる金属箔以外の
、他の金属箔を少なくともその一方の端部において、接
地電位となる金属箔からはみ出してブッシングの表面に
投影される各金属箔の正射影部の面積が、それぞｎ対応
する金属箔の全面積に比較して十分に小さくなるように
構成した点（こ特徴がある。

（発明の実施例）以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明するＯ第
３図（、）は本発明の一実施例の概略断面図であり、同
図（ｂ）はその等価回路図である。

第１図（ａ）との対比から明らかなように、この実施例
は、一番外周Ｅこ配置され、アース電位を有する金属箔
８を除く、他の箔４〜７が４人と４Ｂ。

５Ａと５Ｂ、６Ａと６Ｂ１７人と７Ｂに２分割され、夫
々２系列の直列コンデンサ群を形成するよう（こ分離さ
れた点で、従来例と異なるＯ即ち、中心導体１から各金
属箔４Ａ、５Ａ、６Ａ。

７人および８の間では、第３図（ｂ）の左端に示すよう
にＣ１ａ　、　Ｃ２ａ　、　Ｃ３ａ　、　Ｃ４ａ　、　
Ｃ５ａの直列コンデンサが形成される。

また一方、中心導体１から各金属箔４１１．５Ｂ。

６Ｂ　、７Ｂ及び８の間では、同図（ｂ）の右端に示す
ようにＣ１ｂ　、　Ｃ２ｂ　、　Ｃ３ｂ　、　Ｃ４ｂ　
、　Ｃ５ｂの各直列コンデンサが形成される。

さらに、前記２系列のコンデンサの相互間にも、同図（
ｂ）の中央部に示すような、コンデンサ群Ｃ１ａｂ。

Ｃ２ａｂ　、　Ｃ３ａｂ　、　Ｃ４ａｂ　が形成される
。

前記コンデンサＣ１ａｂは、相対向する金属箔４人と４
Ｂとの間（こ形成されるものであり、その対向面積は極
めて小さいので、その容量値は極端に小さいものとなる
。他のコンデンサＣ２ａｂ　−Ｃ４ａｂについても同様
である。

前述したように、第３図（こおいて、取付金具３よりも
上側の部分が機器外部に露出して設置されると仮定する
と、ブッシング２の表面汚損の影響を受けるコンデンサ
群はＣ１ｂ−Ｃ５ｂである。

ところが相対向する電極（即ち、４人と４Ｂ、５人と５
Ｂ１６Ａと６Ｂ１　？Ａと７ＢＪ間の静電容量Ｃ１ａｂ
　−Ｃ４ａｂは非常をこ小さいため、これ等コンデンサ
の接続点の電位が表面汚損によって、前述のように変動
しても、この電圧変動の影響は、機器内部側コンデンサ
列Ｃ１ａ−０５ａの各接続点の電位にはほとんど表わｎ
ない０即ち、分圧端子すなわち電圧出力端子Ｐに表われる電位の
、汚損による誤差はほぼ完全に除去される。

換言すれば、第３図の実施例は、碍子の汚損面に近い直
列コンデンサ群Ｃｌｂ　−Ｃ５ｂは、これだけで、従来
のコンデンサ形ブッシングの目的である、ブッシング表
面の電界分布を平等比する役目を果し、一方、機器内部
側の直列コンデンサ群Ｃ１ａ−０５ａは、電圧計測を目
的とするコンデンサ形ブソンングＰＤを形成する役目を
果すように構成したものである。

明らかなように、この実施例（こよりは、汚損に対して
極めて抵抗力の強い、シタがって分圧精度の安定したコ
ンデンサ形ブッシングＦＤを実現する事が出来る。

以上の説明では、金属箔４Ａ〜７人と４Ｂ〜７Ｂとを同
数としたが、伺も同一である必要はなく、夫々独立に最
適のコンデンサを形成するように各箔を配設すれば良い
事は明白である〇尚、この場合、当然の事ながら、両コンデンサ用箔間の
静電容量が無視出来る位の距離を離した方が良い事も明
白である。

第３図の実施例では、ブッシング２の外気に接する片方
−機器外に露出する片側のみに、電界分布平等化用の直
列コンデンサ群Ｃ１ａ−０５ｍを設けたが、必要であれ
ば、両側に同様の直列コンデンサ群を設けてもよい。

すなわち、取付金具３の両側のブッシング内に、電界分
布平等化用の直列コンデンサ群をそれぞれ設け、その中
間（ブッシング２の中央部）に、電圧計測ＰＤ用の直列
コンデンサ群を設けるようにしてもよい。

第４図は本発明の他の実施例の概略断面図であり、この
場合の等価回路は第２図と同じである０この実施例は、
ブッシング２の表面の電界分布を平等化するための直列
コンデンサ群を設けず、コンデンサ形ブノソングＦＤを
形成するための金属箔４０〜７Ｃのみを設けにものであ
る。

この場合は、各金属箔４Ｃ〜７Ｃの個数および寸法は、
ＰＤとして最適になるように設計することができる。

もっとも、第４図の実施例（こおいては、各金属箔とブ
ッシング２外表面との間の浮遊容量（第２図のコンデン
サＣＩＯ、Ｃ２０、Ｃ３０、Ｃ４０＋こ相当するもの）
を可及的に小さくすることが必要である０このにめには、第３図の第１実施例（こ関する説明から
容易に理解されるように、接地電位となる金属箔８から
はみ出して、ブッシング２の表面（こ投影される各金属
箔４０〜７Ｃの正射影部の面積が、そ２％それ対応する
金属箔の全面積台こ比軟して十分に小さくなるように考
慮しなければならない〇換言すれは、ＰＤ用の直列コン
デンサ０１〜Ｃ５の容量値（こ比較して、浮遊容量Ｃｌ
０−０４０の値が十分（こ小さくなるよう］こ設計され
なければならない。

なお、第４図の実施例に於ても、各金属箔４０〜７Ｃの
、機器内（こ位置する（汚損の少ない）ブッシング部分
側の端部は、第４図に点線で付加して示したようｌこ、
電界平等化用の機能を呈するよう（こ配列してもよいこ
とは、明らかである。

第５図（、）は、本発明のさらに他の実施例の概略断面
図、第５図（ｂ）はその等価回路図である。

この実施例は、第３図の電界分布平等化用金属箔４Ｂ〜
７Ｂのいずれか一つ（図示の例では７Ｂ＞から電圧検出
端子Ｑを引き出して構成したものである。

電圧監視装置５０は、電圧出力端子Ｐの電位と電圧検出
端子Ｑの電位とを、常時比較監視する（両電位の差まに
は比を監視する）事により、ブッシング２の表面の汚損
具合を検出する。

すなわち、第５図（、）に於いて、ブッシング２の表面
が汚損すると、第１図の従来例に関して前に説明したよ
う（こ、電圧検出端子Ｑ（こ表われる電位は変化するが
、一方、電圧出力端子Ｐの電位はブッシング２の汚損の
影響をほとんど受けず、一定分圧比に保持される。

したがって、両端子Ｐ、Ｑの電位を入力とする電圧監視
装置（例えば差動または比率回路）５０で、電圧検出端
子Ｑの電位変ｒヒを検出すれば、間接的にブッシング２
の表面汚損の度合いを検出する事ができる。

又、万一、２系列の直列ブッシングコンデンサの少なく
ともいずれかに、苗量短絡などの事故が生じγこ時には
、これをも検出出来る。

そｎ故（こ、第５図の実施例によれば、極めて、信頼度
の高いブッシングＰＤを得る事が出来る。

（発明の効果）以上の説明から明らかなよう（こ、本発明によれば、つ
ぎのような効果が達成される。

（１）ブッシングの表面汚損の状態によって分圧比が影
響を受けないので、安定かつ長寿命のコンデンサ形ブッ
シングＰＤを得ることができる。

（２）ブッソング表面の電界分布平等化機能と、コンデ
ンサ形ブッシングＰＤの機能安定化とを両立させること
ができる。

（３）電界分布平等出用の直列コンデンサを形成する金
属箔の一つ暑こ電圧検出端子を設け、その端子の電圧と
、コンデンサ形ブノ／ングＰＤｏ）電圧出力とを比較す
るようにすれば、両系統の直列コンデンサの路間短絡事
故などを検出できるので、より一層信頼性を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（、）は従来のコンデンサ形ブッシングを示す概
略断面図、第１図（ｂ）はその等価回路図、第２図は従
来方式（こ於け４ブッシング表面汚損時の等価回路図、
第３図（、）は本発明の一実施例の概略断面図、第３図
（ｂ）はその等価回路図、第４図は本発明の他の実施例
の概略断面図、第５図（、）は本発明のさらに他の実施
例の概略断面図、第５図（ｂ）はその等価回路図である
０１・・中心導体、２・・・ブッシング、３・・・取付金
具、４Ａ〜７Ａ、４Ｂ〜７Ｂ・・・金属箔、５０・・・
電圧監視装置、Ｐ・・・電圧出力端子、Ｑ・・・電圧検
出端子代理人　弁理士　　平　　木　　道　　人オ］図第２図第　　　６　　　図（ａ）　　　　　（ｂ）（ａ）図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ほぼ中心を貫通する導体と、前記導体の周囲に交
互に、かつほぼ筒状に積層形成された絶縁物および金属
箔と、これらを被覆するブッシングとよりなり、前記金
属箔および絶縁物がコンデンサの直列回路を形成し、最
外周金属箔が接地電位となり、残りの金属箔の一つから
電圧出力信号を取出すように構成されたコンデンサ形ブ
ッシングＰＤに於て、接地電位となる金属箔と中心導体
間に、かつ前記コンデンサ形ブッシングＰＤを形成する
コンデンサ直列回路の少なくとも一方の側に、絶縁物お
よび金属箔を交互に積層して形成した電界平等化用の直
列コンデンサ群を設けた事を特徴とするコンデンサ形ブ
ッシングＰＤ。
（２）ほぼ中心を貫通する導体と、前記導体の周囲に交
互に、かつほぼ筒状に積層形成された絶縁物および金属
箔と、これらを被覆するブッシングとよりなり、前記金
属箔および絶縁物がコンデンサの直列回路を形成し、最
外周金属箔が接地電位となり、残りの金属箔の一つから
電圧出力信号を取出すように構成されたコンデンサ形ブ
ッシングＰＤに於て、接地電位となる金属箔と中心導体
間に、かつ、前記コンデンサ形ブッシングＰＤを形成す
るコンデンサ直列回路の少なくとも一方の側に、絶縁物
および金属箔を交互に積層して形成した電界平等化用の
直列コンデンサ群を設け、さらに、前記電圧出力信号を
、前記電界平等化用の直列コンデンサ群を形成する金属
箔の一つの電位と比較する電圧監視装置を設けた事を特
徴とするコンデンサ形ブッシングＰＤ。
（３）前記電圧監視装置は、電圧差を演算する差動回路
であることを特徴とする前記特許請求の範囲第２項記載
のコンデンサ形ブッシングＰＤ。
（４）前記電圧監視装置は、電圧比率を演算する比率計
回路であることを特徴とする前記特許請求の範囲第２項
記載のコンデンサ形ブッシングＰＤ。
（５）ほぼ中心を貫通する導体と、前記導体の周囲に交
互に、かつほぼ筒状に積層形成された絶縁物および金属
箔と、これらを被覆するブッシングとよりなり、前記金
属箔および絶縁物がコンデンサの直列回路を形成し、最
外周金属箔が接地電位となり、残りの金属箔の一つから
電圧出力信号を取出すように構成されたコンデンサ形ブ
ッシングＰＤに於て、接地電位となる金属箔を除く、他
の金属箔は、少なくともその一方の端部において、接地
電位となる金属箔からはみ出してブッシングの表面に投
影される各金属箔の正射影部の面積が、それぞれ対応す
る金属箔の全面積に比較して十分に小さくなるように構
成されたことを特徴とするコンデンサ形ブッシングＰＤ
。
（６）接地電位となる金属箔を除く、他の金属箔は、中
心導体に近いものほど、中心導体方向の長さが短かく設
定されたことを特徴とする前記特許請求の範囲第５項記
載のコンデンサ形ブッシングＰＤ。