JPS62276468A - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ガス絶縁開閉装置に用いられる変流器に関す
るものであり、特に光磁界センサ及びその検出装置を備
え、この間で光を伝送する構成を有する変流器に係る。

（従来の技術） 従来、ガス絶縁開閉装置に用いられるガス絶縁変流器は
、ケイ素鋼板にコイルを巻き付けて成る鉄心タイプの変
流器コアにより構成されていた。

この様な従来のガス絶縁変流器を、特に３相−捨型のガ
ス絶縁開閉装置に用いられるガス絶縁変流器を例に取っ
て、第３図に基いて説明する１円筒形のタンク１内には
Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３相の導体２Ｕ〜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が設けられ、これ
によって導体２Ｕ〜２Ｗ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
径を有するタンク１ａと、後方にあって変流器コア４の
寸法分だけ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〜２Ｗの
延長上に夫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、タンク上の下部には、変流器コア
４の電流を引き出す為の密封端子７が設けられている。

ところで、二の様なガス絶縁３相変流器においては、３
１ｉ所に設ける変流器コアが重い為、これを支える支持
板、絶縁シールド等もかなりの大きさとなり、これらを
３箇所に設ける為に機器が複雑・大型化し１重量も大き
くなってしまう。また、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なり、コスト的
にも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
専性、耐環境性等の優れた特徴を有する光ファイバーを
用いた計測技術が注目され、これを応用した光磁界セン
サにより変流器を構成する試みがなされている。

第４図及び第５図により、この様な光磁界センサを用い
たガス絶１＃３相変流器の一例を説明する。

タンク１内に配設された３相の導体２Ｕ〜２Ｗには、そ
の高電圧側に光磁界センサ８が設けられ、この延長上の
タンク１外側には、密封端子７が設けられている。光磁
界センサ８は、Ｚｎ５ｅ等のファラデー素子を主体とし
て偏光子、検光子、レンズ等から構成され、密封端子７
は光送信器ＬＥＤと。

光受信器ＰＤ及び演算部ＯＰからなる検出装置１０に光
ファイバー９を介して接続されている。ここで、光磁界
センサ８は、第３図の如く、各導体２Ｕ〜２Ｗの周囲に
それぞれ複数個づつ設けられ、導体の軸を中心とした同
心円接線方向の磁界を計測し、その周回積分の近似式か
らアンペールの定理に基いて中心導体の電流を計測する
様になっている。

このガス絶縁３相変流器の作用は次の通りである。即ち
、密封端子７を介して光送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ってファラデー素子を通過する。そ
して、ファラデー素子を通過する際に磁界の大きさに応
じて偏波面が回転し、検光子で強度変調されて再び密封
端子７に戻り、これに接続された検出装置に送られ光受
信器によって光パワーとして取り出して、演算処理によ
って磁界の大きさに比例した出力が取り出される。

光磁界センサは絶縁性に優れる為、上記の如く導体２Ｕ
〜２Ｗの近傍に配置でき、また密封端子７も小型化でき
る。その結果、ガス絶縁３相変流器は大幅に縮小、軽量
化される６特に具体的に数値を示せば、長さについて２
０％程度、直径については６０％程度に縮小された実例
がある。また、光磁界センサは、信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ける
ものと違い、１つのセンサを設けるだけで、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能であり、コスト的にも
安価である。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、この様な従来の変流器では、各光磁界センサが
検知する磁界の方向が、導体の軸を中心とした同心円接
線方向であるため、３相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、隣接相による導体軸方向と垂
直な成分の影響を受は易い。即ち、第６図において、Ｕ
相の導体２Ｕの電流を考えると、図中の磁界φがＶ相、
Ｗ相の導体２Ｖ、２Ｗを横切るため、■相、Ｗ相の導体
近傍においては各相の導体自身によって生じる磁界に、
このＵ相の導体２Ｕの電流による磁界が合成される。こ
のことは、■相、Ｗ相の導体２Ｖ。

２Ｗを考えた場合も同様であり、各導体の磁界は、複雑
な様相を呈している。従って、導体近傍に。

当該導体の電流と位相を計測する光磁界センサを設ける
際には、他相磁界の影響を徘除しなければ、計測データ
の精度は大幅に低下する。

特に、事故電流は、平常時の電流の２５倍にも達するこ
ともあり、その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制度に影響を与える
ことは避けられない。

この様に、光磁界センサを導体の周囲に設置し、磁界の
導体軸方向と垂直な成分についての周回積分を行ってい
る従来の変流器では、Ｖ４接相の磁界によって計測相の
磁界が歪むため、それが計測誤差となって現れ、精度の
高い計測が実施できない問題点があった・ また、導体の周囲に光磁界センサを配置して周回積分を
行うものでは、光磁界センサの分だけ導体周囲が突出す
る上、精度を向上するため導体の全周囲を取巻く様に光
磁界センサを配置すると。

それだけ大型の光磁界センサを使用する必要があり、セ
ンサの製作が極めて困難になり、また重量も増大する欠
点があった。

更に、光磁界センサは、受動素子であり、入射光用と出
力用にそれぞれ１及至２本の光ファイバーが必要であり
、従来型の様にセンサの数が多いと光ファイバーの本数
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欠点もあった。

本発明は、上記の様な従来技術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、隣接相の磁界の影響
を受けることなく精度の高い計測が可能で、しかも周回
積分を必要とすることなく一方向センサを使用し９部品
点数が少なく信頼性の高いガス絶縁変流器を提供するこ
とにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明によるガス絶縁変流器は、第１図において円筒状
導体１２の光磁界センサ１３の配設部分に。

導体軸方向と所定の角度をもたせた複数個の空隙部を設
け１円筒状導体内部に導体軸方向の磁界を発生させ、こ
の磁界を導体内部に配設した一方向型の光磁界センサ１
３で検出することを特徴とする。

（作用） 上記のごとく構成することにより、タンク１１の外部に
配設された検出装置１８の光発信器から、光ファイバー
１６によって密封端子１５に導かれた光は。

密封端子１５内の発受光部において直線偏光となり、こ
の直線偏光がタンク１１内を空間伝送して、プリズム１
３ａから光磁界センサ１３内に入射し１次いで反射面１
３ｂにて反射されて再度光磁界センサ１３内を透過する
。そして、光磁界センサ１３のファラデー素子において
、そこに加わる磁界により所定のファラデー角だけ偏光
面が回転した後、プリズム１３ａを介して再び空間伝送
されて密封端子１５内の発受光部に送られ、光ファイバ
ー１７を通って検出装置１８に送られる。そして、検出
装置１８の光受信器によって光パワーとして取り出され
、演算処理され、その演算処理の大きさ１こ比例した出
力が電気信号として取出される。かくして隣接相で発生
する導体軸と垂直方向の磁界に影響されることなく、計
測を実施する様になる。

特に、本発明は、前記空隙部を導体円周上に等間隔に設
け、且つ、一方向型の光磁界センサを導体軸上に配設す
ることにより、自相の電流の測定が高精度で行なえる様
になる。

（実施例） 以下、本発明の第１の一実施例を第１図（Ａ）（Ｂ）に
従って具体的に説明する。

第１図（Ａ）（Ｂ）は、高電圧側の導体に設けた光磁界
センサとタンクとの間の信号の伝送を、光ファイバーを
使用することなく、タンク内の空間をそのまま利用して
行う空間伝送型の変流器に本発明を適用した実施例であ
る。

この実施例において、３相−捨型接地タンク１１内には
、Ｕ、Ｖ、Ｗの各相の導体１２Ｕ〜１２Ｗがタンク１１
の軸方向に沿って平行に配設されている。

これら各導体１２は、筒状の中空導体であって、その光
磁界センサの配設部には、導体軸方向と所定の角度θを
もたせた複数個の空隙部１９が導体円周上に等間隔に形
成されている。この空隙部１９の数は、空隙部にはさま
れた導体部分を流れる電流２゜が、導体軸方向に対し角
度θの向きに流れるとみなせ、且つ、導体の機械的強度
を損なわない程度の値に選ばれている。この空隙部１９
を設けた導体内の中空部分には、導体１２の軸方向の磁
界に対して最大感度を持つ様に、ファラデー素子を有す
る光磁界センサ１３を配置している。

この光磁界センサ１３は、直線状の磁界を計測する一方
向型のセンサで、その形状も導体１２の軸方向に沿った
真直ぐな棒状体をしている。また、この光磁界センサ１
３は、支持台１４を介して、導体１２の中心軸上に位置
する様に固定している。この光磁界センサ１３の支持台
１４側の端部側面には、タンク１１に配設され、偏光子
及び検光子等がら成る発受光部を内蔵する密封端子１５
とセンサの軸方向（導体の軸方向）間に送受信される光
を屈曲させるプリズム１３ａを、更に光磁界センサ１３
の支持台とは反対側の端部にはプリズム１３ａがらの光
の反射面１３ｂを設けている。また、導体１２の壁面に
は光を通過させるための孔３０を設けている。

この様に構成された本実施例の変流器の作用は次の通り
である。即ち、タンク１１の外部に配役された検出装置
１８の光発信器から、光ファイバー１６によって密封端
子１５に導かれた光は、密封端子１５内の発受光部にお
いて直線偏光となり、この直線偏光がタンク１１内を空
間伝送して、プリズム１３ａから光磁界センサ１３内に
入射し、次いで反射面１３ｂにて反射されて再度光磁界
センサ１３内を透過する。そして、光磁界センサ１３の
ファラデー素子において、そこに加わる磁界により所定
のファラデー角だけ偏光面が回転した後、プリズム１３
ａを介して再び空間伝送されて密封端子１５内の発受光
部に送られ、光ファイバー１７を通って検出装置１８に
送られる。そして、検出装置１８の光受信器によって光
パワーとして取り出され、演算処理され、その演算処理
の大きさに比例した出力が電気信号として取出される。

この様な本実施例の変流器においては、第１図（Ｂ）に
示す様に１円筒状導体の空隙配設部では電流２０が空隙
部に沿って流れる。ここで、空隙部１９は導体軸方向と
所定の角度θをもたせて設けているため、この部分の電
流も導体軸方向に対し角度θの向きに流れ、この結果、
導体内部空間には導体軸方向の磁界２１が発生する。特
に１本実施例では、空隙部１９を導体円周上に等間隔に
設け、且つ、一方向型の光磁界センサ１３を導体軸上に
配設しているため、空隙配設部における電流の通路に偏
りが生じても導体中心軸上の軸方向磁界成分の変動は小
さく、自相の電流を高精度に測定できる。また、隣接相
やタンクシースを流れる電流によって発生する磁界に対
しては、空隙配設部の導体を銅等の高導電性の磁気シー
ルド部材により形成することで効果的にその影響を排除
する事ができる。

更に、本実施例において、光磁界センサ１３の配設箇所
、即ち空隙配設部の位置を各相の導体ごとに導体の長手
方向に少なくとも空隙配設部の長さだけずらして配置す
ることにより、自相の空隙配設部で発生する軸方向の磁
界２１と隣接相の空隙配設部で発生する軸方向の磁界と
が干渉することが少なくなり、更に高精度の計測が可能
となる。

次に、検出装置１８と光磁界センサとの間の信号の伝送
を、光ファイバーによって行う変流器に、本発明を適用
した第２の実施例を第２図（Ａ）（Ｂ）によって説明す
る。なお、前記実施例と同一の部材については、同一符
号を付し、説明は省略する。

本実施例において、空隙部を設けた筒状導体２２は、筒
状導体２８にボルト２９によって接続されている。また
、筒状導体２２内に導体の軸方向に沿って配設された光
磁界センサ２４には、前記実施例のプリズムの代りに、
検出装置１８からタンク１１内の空間を通って延びる光
ファイバー１６．１７と光磁界センサ２４とを光学的に
接続するために、偏光子、検光子、レンズ等で構成され
る発受光部２４ａを設けている。この光ファイバー１６
．１７は、密封端子２６の部分でタンク１１に対しガス
気密の状態で貫通し、筒状導体２８の壁面に開口した挿
入孔２３、及び筒状導体２２．２８の端部に設けた挿入
孔２７を通って発受光部２４ａに接続されている。

この第２の実施例においても、前記実施例と同様に、空
隙配設部内には４体の軸方向に沿った磁界が発生し、光
磁界センサ２４はその磁界を検出して電流の測定を行な
うものであるから、隣接相やタンクシースを流れる電流
の影響を排除し、高精度の計測が可能となる。

以上の実施例は、本発明を３相−捨型のガス絶縁変流器
に適用した場合であるが、本発明は図示のものに限定さ
れるものではなく、例えば単相型のガス絶縁変流器に適
用した場合でも顕著な効果が得られるものである。

〔発明の効果〕

以上の様に、本発明によれば、導体の一部に形成した空
隙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、隣接相やタンクシースの電流による磁界の
影響を排除して高精度の計測を行えるガス絶縁変流器の
提供が可能となる。

特に１本発明では、導体軸方向と所定の角度θをもたせ
た複数個の空隙部を導体円周上に等間隔に形成し、この
空隙配設部内に導体の軸方向に沿った直線状の磁界が発
生する様にしたので、隣接相やタンクシースの電流によ
る磁界の影響を受けることなく、しかも一方向型の光磁
界センサの使用が可能となる効果がある。

また、光磁界センサとして一方向型のものを使用するこ
とで、光磁界センサ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よりこれに接続するファ
イバーの本数も少なくなるので、変流器の構成の単純化
が計れる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）は本発明のガス絶縁３相変流器の第
１実施例を示す断面図と側面図、第２図（Ａ）（Ｂ）は
同じく第２実施例を示す断面図と側面図、第３図（Ａ）
（Ｂ）は従来の変流器コアを用いたガス絶縁３相変流器
を示す正面図と側面図、第４図（Ａ）（Ｂ）は光磁界セ
ンサを使用したガス絶縁３相変流器の一例を示す正面図
と側面図、第５図は周回積分による光磁界センサを使用
したガス絶縁３相変流器の断面図、第６図はガス絶８３
相変流器における他相磁界の影響を示す断面図である。 １、ｌａ、ｌｂ−タンク、　　２Ｕ〜２Ｗ・・・導体、
３・・・絶縁スペーサ、　　４・・・変流器コア、５・
・・支持板、　　　　　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。 １２Ｕ〜１２Ｗ・・・筒状導体、 １３・・・光磁界センサ、　　１３ａ・・・プリズム。 １３ｂ・・・反射面、　　　　　１４・・・支持台、１
５・・・密封端子、　　　１６．１７・・・光ファイバ
ー、１８・・・検出装置、　　　　１９・・・空隙部、
２０・・・電流、　　　　　　２１・・・磁界、２２Ｕ
〜２２Ｗ・・・筒状導体、　　２３・・・挿入孔、２４
・・・光磁界センサ、２４ａ・・・発受光部、２４ｂ・
・・反射面、　　　　　２５・・・支持台、２６・・・
密封端子、　　　　２７・・・挿入孔、２８・・・筒状
導体、　　　　２９・・・ボルト、３０・・・孔。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文 第１図（Ａ） 第１図（β） 第２図（Ａ） 第２図（θ） 第３図ＣＡ） 第３図（、、Ｂ） （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　ＣＢ）第４図

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳＦ＿６ガス等の絶縁ガスが封入されたタンク内
   に円筒状導体を配設し、この導体円周上に導体軸方向と
   所定の角度をもたせた複数個の空隙部を設けて導体内部
   に導体軸方向の磁界を発生させ、この導体内部に前記軸
   方向の磁界を検出する一方向型の光磁界センサを配設し
   、タンク上又はタンク外部には、光発信器と光受信器及
   び演算部とから成る検出装置を配設し、この検出装置と
   前記光磁界センサとの間で光を伝送する構成としたこと
   を特徴とするガス絶縁変流器。
2. （２）一方向型の光磁界センサが導体内部の導体軸上に
   配設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。
3. （３）空隙部を導体円周上に等間隔に設けた事を特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のガス絶縁変流器。
4. （４）空隙部を設けた導体が、銅等の高導電性の磁気シ
   ールド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。
5. （５）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ァイバーで行なわれるものである
   特許請求の範囲第１項記載のガス絶縁変流器。
6. （６）高電圧側の導体に設けた光磁界センサとタンクの
   間の光の伝送手段が、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. （７）タンクが、その内部に３相の導体を一括して収納
   してなる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。
8. （８）タンクが、その内部に単相の導体を収納してなる
   単相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。
9. （９）各相の空隙配設部が、導体の軸方向に沿って少な
   くとも空隙配設部長だけずれた位置に配設されている特
   許請求の範囲第７項記載のガス絶縁変流器。