JPWO2020174521A1 - 電圧変成器 - Google Patents

Abstract

電圧変成器は、一端が接地された接地線と、接地線の他端と送電線との間に形成されるコンデンサと、送電線により交流電力が供給される際に、接地線に流れる電流を、コイルを用い、絶縁して検出する検出部と、検出部により検出された信号を積分する積分部とを含み、積分部による積分結果は、送電線の電圧の測定値を生成するために使用される。これにより、高電圧側と測定機器との絶縁を実現でき、測定電圧の直線性及び周波数特性を改善できる。

Description

本発明は、送電線又は電力設備において電圧を測定するための変成器に関し、特に高電圧の電力を送電するための送電線及び電力機器において使用される電圧変成器に関する。

従来、電圧変成器では巻線形の変圧方式とコンデンサ分圧方式とが採用されている。コンデンサ分圧方式では図６に示すように、従来の電圧変成器８００では、気中に配置された送電線８０２と大地８１０との間に、直列接続された複数のコンデンサ８０４及び８０６を備えた碍子を配置し、例えば、大地８１０に最も近い位置にあるコンデンサ８０６の両端の電圧（以下、コンデンサ電圧という）を、電圧トランス８０８を介して測定機器（電圧測定装置等）で測定する。コンデンサ８０６のコンデンサ電圧は、送電線８０２の電圧がコンデンサ８０４及び８０６により分圧された電圧であるので、コンデンサ８０６のコンデンサ電圧を測定することにより、送電線８０２の電圧を測定（算出）できる。碍子は、絶縁のために、例えば絶縁油で満たされている。また、電圧トランス８０８を介して測定機器を接続する構成により、測定機器を、高電圧側と絶縁している。

管路型の送電経路で使用されるガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）等の機器においても、電子式の変成器においては、上記と同様に、コンデンサにより分圧された電圧を測定する方法が提案されている。ＧＩＳの場合には、送電線（以下、母線ともいう）を収容する管路に形成した容器の内部に、容器と絶縁した形態で中間電極を設け、中間電極と大地との間にコンデンサを配置し、当該コンデンサのコンデンサ電圧を測定する。

例えば、下記特許文献１には、図７を参照して、ガス絶縁開閉装置用電圧変成器が開示されている。この電圧変成器は、ガス絶縁開閉装置の外殻容器の一部を構成する管路において、金属製の管状容器９０２及び９０４と中心軸線を共有した状態で配置され、管状容器９０２及び９０４にフランジ結合された円筒状の金属製の分圧電極容器９０３を備えている。管路の内部及び該管路に接続された他の容器等の内部には、ＳＦ_６ガスが所定の圧力で封入されている。管路内には、該管路の中心軸線に沿って直線的に伸びる主回路導体（母線）９０５が収納されている。分圧電極容器９０３内には、主回路導体９０５を取り囲む円筒状の分圧電極（中間電極）９１６が配置され、分圧電極９１６は接続導体９１５の上端に電気的に接続されている。分圧電極容器９０３の下部のフランジには、金属製の接続管路９０６の上端に設けられたフランジが絶縁スペーサ９０７を介して接続されている。

接続導体９１５の分圧電極９１６に接続していない他端には、電圧トランス（図７において図示せず）の１次コイルが接続され、その２次コイルに発生する信号が測定される。図７には、主回路導体９０５と分圧電極９１６との間の浮遊容量（静電容量）をＣ１１、分圧電極９１６と分圧電極容器９０３との間の浮遊容量をＣ１２、接続導体９１５と接続管路９０６との間の浮遊容量をＣ１３で示している。

浮遊容量Ｃ１１〜Ｃ１３の電気的接続関係は図８のようになる。図８には、図７の主回路導体９０５、接続管路９０６及び接続導体９１５に対応する部分を示している。主回路導体９０５の電位をＥ１とすると、浮遊容量Ｃ１１及びＣ１２の接続ノードの電位（分圧電位）Ｅ２は、Ｅ２＝Ｅ１×Ｃ１１／（Ｃ１１＋Ｃ１２＋Ｃ１３）となる。ガス絶縁開閉装置用電圧変成器では、この分圧電位を１次電圧として使用し、電圧トランス（変圧器）９０９により変換した後、出力端子９２１及び９２２の電圧を測定する。図８において、Ｌは変成比改善用の共振リアクトルであり、ＺＤは鉄共振抑制用負担（負荷）である。

特開平５−９００４８号公報

しかし、図６〜８に示した従来の電圧変成器においては、電圧トランスを用いることにより、検出信号の直線性及び周波数特性が充分でない問題がある。特に、低レベルの信号を検出する場合、電圧トランスによる電圧変換の非線形性が問題となる。

この対策として、コンデンサ電圧（分圧電圧）を、電圧トランスを介さずに、半導体の演算増幅器（以下、オペアンプ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）ともいう）等を含む電子回路に直接入力することも考えられる。しかし、その場合、高電圧側と測定機器側とが絶縁されず、系統の遮断器等の開閉サージによりオペアンプが破損する問題がある。オペアンプとして絶縁アンプ（アイソレーションアンプ）を使用したとしても、絶縁アンプの絶縁性能には限界があり、サージにより破損する可能性は高い。

したがって、本発明は、高電圧側と測定機器との絶縁を実現でき、測定電圧の直線性及び周波数特性を改善できる電圧変成器を提供することを目的とする。

本発明の第１の局面に係る電圧変成器は、一端が接地された接地線と、接地線の他端と送電線との間に形成されるコンデンサと、送電線により交流電力が供給される際に、接地線に流れる電流を、コイルを用い、絶縁して検出する検出部と、検出部により検出された信号を積分する積分部とを含み、積分部による積分結果は、送電線の電圧の測定値を生成するために使用される。

これにより、高電圧側（送電線側）と測定機器との絶縁を実現でき、電圧トランスを使用しないので、検出信号の直線性及び周波数特性を改善できる。

好ましくは、電圧変成器は、送電線の周りを囲む筒状部材と、送電線及び筒状部材の間に配置され、接地線の他端に接続された導電性部材とをさらに含み、コンデンサは、送電線と導電性部材との間に形成される浮遊容量である。

これにより、従来のＧＩＳ等で使用されている中間電極（導電性部材）を利用して、送電線（母線）の電圧を測定できる。接地線に流れる電流は、送電線の電圧を上記の浮遊容量であるコンデンサのインピーダンスで除した値となり、電圧の微分信号の性質を有する電流源となる。

検出部は、比透磁率が高いコアを有するコイル（電流変成器）を含む。当該コアは、比透磁率が８０００以上の部材で形成されたコアであることが望ましい。

これにより、接地線に流れる電流を、より精度よく検出できる。比透磁率が高いコアは励磁電流が小さいので、微小電流のセンシングに適している。

さらに好ましくは、積分部は、検出部により検出された信号を増幅する演算増幅器と、演算増幅器の出力端子と演算増幅器の反転入力端子とを接続するコンデンサとを含む。

これにより、検出部により検出された電流信号を積分し、電圧信号として出力できる。

この方式の２重化案も示す。検出部は、第１検出部と第２検出部とを含み、第１検出部は、接地線の他端と接地線上の中間ノードとの間に配置され、第２検出部は、中間ノードと大地との間に配置される。

これにより、一方の検出部及び積分部を含む測定系統が故障した場合にも、他方の検出部及び積分部を含む測定系統により、送電線の電圧測定を継続できる。

より好ましくは、電圧変成器は、接地線の他端と接地線上の中間ノードとを短絡可能な第１のスイッチと、接地線の一端と中間ノードとを短絡可能な第２のスイッチとをさらに含む。これにより、メンテナンス時等に、一方の測定系統をバイパスさせ、他方の測定系統だけを作動させることができ、各測定系統を個別に取り外し、検査できる。

次に積分回路を入れないで、微分信号のまま電圧変換する方法を示す。電圧変成器は、積分部に替えて、検出部により検出された信号が入力される演算増幅器と、演算増幅器の出力端子と演算増幅器の反転入力端子とを接続する抵抗とを含み、演算増幅器の非反転入力端子は接地されている。これにより、検出部により検出された信号（電流）を、電圧に変換して出力できる。この場合には、この後段において、アナログ的に又はデジタル的に積分処理を行なうことになる。

本発明によれば、高電圧側（送電線側）と測定機器との高絶縁を実現でき、電圧トランスを使用しないので、従来よりも測定電圧の直線性及び周波数特性を改善できる。

また、コンデンサ分圧方式の変成器においては、基本的にチャージトラップ（送電線による電力供給が遮断された場合、接地されていないコンデンサには蓄積された電荷が残り、接地されたコンデンサからは電荷が減衰するので、電力供給が再開された後一定時間、コンデンサ分圧された電圧が送電線の電圧を正しく反映できない現象）が発生する問題があるのに対して、本発明によれば、チャージトラップは発生しないので、コンデンサ分圧方式よりも精度よく送電線の電圧を測定できる。参考に、チャージトラップ現象を図９及び図１０を用いて説明する。図１０の上段のグラフは、図９（コンデンサ分圧方式の電圧変成器の等価回路）の左端に示した電源の出力電圧（Ｕｐ）の波形を示しており、正のピークで遮断した後、負のピークで再投入した場合の波形である。図１０の下段のグラフは、図１０の上段のように電圧が供給された場合における、図９の抵抗Ｒ２の電圧（Ｕｓ）の波形（測定波形に相当）を示している。このようにチャージトラップ現象により、実波形（供給される電圧）とは乖離した過渡出力波形が測定される。

本発明の第１実施形態に係る電圧変成器の概略構成を示す模式図である。 図１の信号整合ユニットの構成例を示す回路図である。 本発明の第２実施形態に係る電圧変成器の概略構成を示す模式図である。 変形例に係る測定装置を複数備えた構成を示す回路図である。 検出信号である電流を電圧に変換する回路を示す回路図である。 従来の電圧変成器の概略構成を示す模式図である。 従来の電圧変成器の別の構成を示す断面図である。 図７の電圧変成器の等価回路を示す回路図である。 コンデンサ分圧方式の電圧変成器の等価回路を示す回路図である。 チャージトラップ現象を示すグラフである。 コイル（電流変成器）の負担特性の例を示すグラフである。

以下の実施形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

（第１実施形態）
図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る電圧変成器１００は、一端が気中に配置された送電線２００に接続されたコンデンサ列１０２と、コンデンサ列１０２の他端及び大地２０２の間に配置された接地線１０４と、接地線１０４に巻回された検出コイル１０６と、検出コイル１０６に発生した信号（電流）が入力される信号整合ユニット１０８と、保護素子１１０とを含む。コンデンサ列１０２は、通常複数のコンデンサが直列接続されて形成されている。

接地線１０４は、導電性部材で線状（棒状）に形成され、一端がコンデンサ列１０２に接続され、他端が大地２０２に接続されている。接地線１０４をコンデンサ列１０２に電気的に接続する方法は任意である。溶接であっても、ネジ、ボルト等による固定であってもよい。

検出コイル１０６は、接地線１０４を流れる電流を検出するためのものである。送電線２００が伝送する電力（電圧）は、所定周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ等）の交流であり、その電圧変動に応じて周囲の電気素子は電磁気的影響を受ける。送電線２００と大地２０２との間にコンデンサ列１０２及び接地線１０４を設けることにより、送電線２００に印加される電圧変化に応じて、接地線１０４に変動電流が流れる。この電流値は、送電線電圧をコンデンサ列１０２のインピーダンスで除した値となる。接地線１０４を流れる変動電流（１次電流）により形成される変動磁場により、検出コイル１０６の出力には２次電流が生じる。後述するように、２次電流を信号整合ユニット１０８により積分すれば、送電線２００の電圧を測定（算出）できる。

検出コイル１０６により検出される電流は比較的小さいので、検出コイル１０６には透磁率の高い部材（例えば、比透磁率が１０００以上の部材）で形成したコアを設けることが好ましい。コアには、例えば、ケイ素鋼等を使用できる。比透磁率が８０００以上のパーマロイ等をコアに使用することがより好ましい。

保護素子１１０は、異常電圧が発生した場合に、電流を大地２０２に逃がすためのものであり、避雷器とも言われる。保護素子１１０は安全のために装備されており、電圧変成器１００の機能を実現するために不可欠なものではなく、装備されなくてもよい。

図２を参照して、信号整合ユニット１０８は、オペアンプ１１２と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１とを含む。図２には、図１の接地線１０４及び検出コイル１０６を示す。検出コイル１０６は、一端がオペアンプ１１２の反転入力端子（「−」を付した端子）に接続され、他端は、接地（大地２０２に接続）されている。

オペアンプ１１２の非反転入力端子（「＋」を付した端子）は接地され、オペアンプ１１２の出力端子と反転入力端子とは、並列接続されたコンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１により接続されている。このように構成されることにより、オペアンプ１１２は積分器として機能し、出力信号ＯＵＴは、反転入力端子に入力される信号を積分した信号となる。なお、抵抗Ｒ１は、回路を安定させるためのものであり、積分するために不可欠ではない。

検出コイル１０６が検出するのは、接地線１０４を流れる電流であり、オペアンプ１１２は、上記したように、検出コイル１０６の検出信号（接地線１０４を流れる電流の検出信号（入力信号ＩＮ））を積分して、電圧（出力信号ＯＵＴ）を出力する。接地線１０４を流れる電流Ｉ（ｔ）は、コンデンサ列１０２の容量をＣ０とし、コンデンサ列１０２の両端の電圧（即ち、送電線２００の電圧）をＶ（ｔ）とすると、Ｉ（ｔ）＝Ｃ０×ｄＶ（ｔ）／ｄｔで表される（ここで、ｔは時間を表し、ｄＶ（ｔ）／ｄｔは電圧の微分を表す）。したがって、電流Ｉ（ｔ）を積分すると、電圧Ｖ（ｔ）、即ち送電線２００の電圧を得ることができる。

このような回路方式でコイル出力電流を、オペアンプを用いて変換すると、等価的にその負担を極小化できるため、周波数特性等に関して大きな改善が期待できる。参考に、図１１に負担に応じた周波数特性の一例を示す。コイルの貫通電流の実効値Ｉ_０はＩ_０＝１（Ａｒｍｓ）である。この例では、負担ＲＬが小さくなると、特に低周波数帯域において周波数特性の改善がみられる。

オペアンプ１１２からの出力信号ＯＵＴは、後段の測定機器（図示せず）に出力される。後段の測定機器では、例えば、出力信号ＯＵＴを所定の周波数でサンプリングしてデジタルデータに変換して記憶する。これにより、送電線２００の電圧を信号整合ユニット１０８により測定でき、その変動を観測できる。

以上により、電圧変成器１００は、検出コイル１０６により、高電圧の送電線２００側と信号整合ユニット１０８を含む測定装置側との間の絶縁を実現できる。したがって、オペアンプ１１２は、アイソレーションアンプではなく通常のオペアンプであればよい。また、電圧変成器１００は、従来の電圧トランスを使用した電圧変成器よりも、測定電圧の直線性及び周波数特性を改善できる。

（第２実施形態）
上記した第１実施形態では、気中に配置された送電線の電圧を測定する場合を説明したが、第２実施形態では、ＧＩＳ等の機器における電圧を測定する。

図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る電圧変成器１２０は、送電線２００を収容する外装管２１０及び２１２の間に配置される分圧電極容器２１８と、接地線１０４と、接地線１０４に巻回された検出コイル１０６と、検出コイル１０６に発生した信号（電流）が入力される信号整合ユニット１０８と、保護素子１１０とを含む。外装管２１０及び２１２は導電性部材（金属等）で形成されており、送電線２００は、外装管２１０及び２１２の中心軸に配置されている。外装管２１０及び２１２は、外周が絶縁被膜に覆われていてもよい。

分圧電極容器２１８は、外殻２２０と、外殻２２０の両側の開放端に配置されたスペーサ２１４及び２１６と、送電線２００の周囲に配置された導電性部材２２２とを含む。外殻２２０は、外周が絶縁被膜に覆われていてもよい。

外殻２２０は、導電性部材により、送電線２００を取り囲むように、筒状に形成されている。外殻２２０は、円筒（軸に垂直な断面形状が円）であっても、多角形の筒（軸に垂直な断面形状が多角形）であってもよい。外殻２２０は、導電性の高い金属（例えば、鉄、銅、アルミニウム、及び、それらの合金、並びに、ステンレス等）で形成されることが好ましい。

スペーサ２１４及び２１６は、送電線２００を支持し、分圧電極容器２１８を外装管２１０及び２１２に固定するためのものである。スペーサ２１４及び２１６は、例えば非導電性の部材（樹脂等）で形成されている。スペーサ２１４及び２１６は、送電線２００を貫通させ、送電線２００を外殻２２０の軸上に配置できるように形成されることが好ましい。

外殻２２０と、スペーサ２１４及び２１６とにより分圧電極容器２１８の内部には密閉された空間２３０が形成される。空間２３０（外殻２２０と、スペーサ２１４及び２１６とにより密閉される空間）には、絶縁のために、油、ガス、モールド部材等が充填されてもよい。外装管２１０及び２１２により形成される空間２２６及び２２８にも、絶縁のために、油、ガス、モールド部材等が充填されてもよい。

導電性部材２２２は、送電線２００から電気的に絶縁されており、導電性部材で筒状に形成されている。例えば、導電性部材２２２は、その軸が送電線２００と一致するように配置される。導電性部材２２２は、従来のコンデンサ分圧方式の変成器における中間電極に対応する。

導電性部材２２２には、接地線１０４の一端が接続されている。接地線１０４は、外殻２２０に接触せず、外殻２２０と電気的に絶縁されるように、外殻２２０に形成された貫通孔２２４を通過して配置されている。接地線１０４を導電性部材２２２に電気的に接続する方法は任意である。溶接であっても、ネジ、ボルト等による固定であってもよい。

検出コイル１０６、信号整合ユニット１０８及び保護素子１１０は、第１実施形態（図１及び図２参照）と同様に構成され、同様に機能する。したがって、重複説明を繰返さない。

上記したように、送電線２００が伝送する電力（電圧）は、所定周波数の交流であり、その電圧変動に応じて周囲の電気素子は電磁気的影響を受ける。外殻２２０内に配置される導電性部材２２２により、送電線２００と導電性部材２２２との間には浮遊容量２３２が形成される。したがって、送電線２００の周りに導電性部材２２２を設け、導電性部材２２２を接地するための接地線１０４を設けることにより、第１実施形態と同様に、送電線２００に印加される電圧変化に応じて、接地線１０４に変動電流（１次電流）が流れる。この電流値は、送電線電圧を浮遊容量２３２のインピーダンスで除した値となる。それにより形成される変動磁場により、検出コイル１０６には２次電流が生じる。したがって、これを信号整合ユニット１０８により検出すれば、第１実施形態と同様に、検出信号を積分して送電線２００の電圧を測定（算出）できる。

以上により、電圧変成器１２０は、検出コイル１０６により、高電圧の送電線２００側と信号整合ユニット１０８を含む測定装置側との間の絶縁を実現できる。したがって、信号整合ユニット１０８を構成するオペアンプ１１２（図２参照）は、アイソレーションアンプではなく通常のオペアンプであればよい。また、電圧変成器１２０は、従来の電圧トランスを使用した電圧変成器よりも、測定電圧の直線性及び周波数特性を改善できる。

電圧変成器１２０において、検出コイル１０６により検出される電流は比較的小さいので、第１実施形態と同様に、検出コイル１０６には透磁率の高い部材（例えば、比透磁率が１０００以上の部材）で形成したコアを設けることが好ましい。

（変形例）
上記の実施形態では、１組の検出コイル及び信号整合ユニットを備える場合を説明したが、送電線に装備される主機器に対して、電子回路を含む測定装置（信号整合ユニット等）は故障する可能性が高い。したがって、その対策として、変形例では測定装置を２重化する。

図４を参照して、本変形例に係る電圧変成器は、測定装置１３０及び１３２と、スイッチ１４８及び１５０とを含む。電圧測定の対象である送電線及びその周辺の構成は、図１又は図３と同様である。図４には、図１及び図３の接地線１０４を示している。

測定装置１３０は、検出コイル１４０と、オペアンプ１４４と、抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ２とを含む。オペアンプ１４４の反転入力端子は、検出コイル１４０の接地されていない端子と接続され、オペアンプ１４４の非反転入力端子は接地されている。オペアンプ１４４の出力端子と反転入力端子とは、並列接続されたコンデンサＣ２及び抵抗Ｒ２により接続されている。検出コイル１４０は、接地線１０４上の中間ノードである第２ノード１５４と、接地側のノードである第１ノード１５２との間に配置されている。

測定装置１３２は、検出コイル１４２と、オペアンプ１４６と、抵抗Ｒ３と、コンデンサＣ３とを含む。オペアンプ１４６の反転入力端子は、検出コイル１４２の接地されていない端子と接続され、オペアンプ１４６の非反転入力端子は接地されている。オペアンプ１４６の出力端子と反転入力端子とは、並列接続されたコンデンサＣ３及び抵抗Ｒ３により接続されている。検出コイル１４２は、中間ノードである第２ノード１５４と、送電線側のノードである第３ノード１５６との間に配置されている。

図２及び図４から分かるように、測定装置１３０及び１３２はそれぞれ、図２の回路と同様に構成されており、図２の回路と同様に積分器として機能する。したがって、測定装置１３０及び１３２の機能に関する重複説明を繰返さない。

スイッチ１４８は、接地側のノードである第１ノード１５２と中間ノードである第２ノード１５４とを短絡可能に配置されている。スイッチ１５０は、中間ノードである第２ノード１５４と送電線側のノードである第３ノード１５６とを短絡可能に配置されている。

このような構成により、通常はスイッチ１４８及び１５０は開放状態で２重化運用される。メンテナンス時等において、スイッチ１４８及び１５０のいずれか一方を開放し、他方を短絡すれば、接地線１０４を流れる電流を、接地線１０４の一部をバイパスさせて流すことができる。したがって、測定装置１３０及び１３２の一方のみを作動させて、出力信号ＯＵＴ１及びＯＵＴ２のいずれかを出力できる。メンテナンス時等には、このような形態において点線の円を付した位置で、各ユニットを切り離すことが可能となる。この場合、実運用側には何ら影響は発生しない。

上記では、検出される電流を、オペアンプを使用した積分回路により積分して、電圧に変換する場合を説明したが、これに限定されない。オペアンプを使用せずに、アナログの検出信号（電流）をデジタルデータに変換した後に、半導体演算子（ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等）により積分を実行してもよい。

上記では、図２に示したように、検出信号（電流）を積分して電圧値を生成する場合を説明したが、これに限定されない。電流を電圧に変換する回路（以下、電流電圧変換回路という）により、電流である検出信号を電圧に変換してもよい。図５に、電流電圧変換回路の一例を示す。この電流電圧変換回路は、オペアンプ１６０と、抵抗Ｒ４とを含んで構成されている。オペアンプ１６０の出力端子と反転入力端子とは抵抗Ｒ４により接続され、オペアンプ１６０の非反転入力端子は接地されている。オペアンプ１６０の反転入力端子は、検出コイル１０６の接地されていない端子にも接続されている。これにより、オペアンプ１６０の反転入力端子に入力される検出コイル１０６の検出信号（電流）ＩＮは、電圧に変換されて出力信号ＯＵＴとして出力される。オペアンプ１６０の反転入力端子に入力される電流をＩｉｎで表し、出力信号ＯＵＴの電圧をＶｏｕｔで表すと、Ｖｏｕｔ＝−Ｒ４×Ｉｉｎとなる。

図５の回路では、図１及び図３に示したように検出コイル１０６により、オペアンプ１６０は送電線２００の側と絶縁されるので、オペアンプ１６０は、アイソレーションアンプではなく、通常のオペアンプであればよい。

なお、電流電圧変換回路は、図５に示したものに限定されない。電流である検出信号ＩＮを電圧に変換して出力できるものであればよい。

以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。

本発明によれば、高電圧側と測定機器との絶縁を実現でき、測定電圧の直線性及び周波数特性を改善できる電圧変成器を提供できる。

１００、１２０、８００ 電圧変成器
１０２ コンデンサ列
１０４ 接地線
１０６、１４０、１４２ 検出コイル
１０８ 信号整合ユニット
１１０ 保護素子
１１２、１４４、１４６、１６０ オペアンプ
１３０、１３２ 測定装置
１４８、１５０ スイッチ
１５２ 第１ノード
１５４ 第２ノード
１５６ 第３ノード
２００、８０２ 送電線
２０２、８１０ 大地
２１０、２１２ 外装管
２１４、２１６ スペーサ
２１８、９０３ 分圧電極容器
２２０ 外殻
２２２ 導電性部材
２２４ 貫通孔
２２６、２２８、２３０ 空間
２３２ 浮遊容量
８０４、８０６ コンデンサ
８０８、９０９ 電圧トランス
９０２、９０４ 管状容器
９０５ 主回路導体
９０６ 接続管路
９０７ 絶縁スペーサ
９１５ 接続導体
９１６ 分圧電極
９２１、９２２ 出力端子

１００、１２０、８００ 電圧変成器
１０２ コンデンサ列
１０４ 接地線
１０６ 検出コイル（検出手段）
１０８ 信号整合ユニット
１１０ 保護素子
１１２、１４４、１４６、１６０ オペアンプ
１３０、１３２ 測定装置
１４０ 検出コイル（第１検出手段）
１４２ 検出コイル（第２検出手段）
１４８、１５０ スイッチ
１５２ 第１ノード
１５４ 第２ノード
１５６ 第３ノード
２００、８０２ 送電線
２０２、８１０ 大地
２１０、２１２ 外装管
２１４、２１６ スペーサ
２１８、９０３ 分圧電極容器
２２０ 外殻（筒状部材）
２２２ 導電性部材
２２４ 貫通孔
２２６、２２８、２３０ 空間
２３２ 浮遊容量
８０４、８０６ コンデンサ
８０８、９０９ 電圧トランス
９０２、９０４ 管状容器
９０５ 主回路導体
９０６ 接続管路
９０７ 絶縁スペーサ
９１５ 接続導体
９１６ 分圧電極
９２１、９２２ 出力端子

Claims (5)

1. 一端が接地された接地線と、
   前記接地線の他端と送電線との間に形成されるコンデンサと、
   前記送電線により交流電力が供給される際に、前記接地線に流れる電流を、コイルを用い、絶縁して検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された信号を積分する積分手段とを含み、
   前記積分手段による積分結果は、前記送電線の電圧の測定値を生成するために使用されることを特徴とする、電圧変成器。
2. 前記送電線の周りを囲む筒状部材と、
   前記送電線及び前記筒状部材の間に配置され、前記接地線の前記他端に接続された導電性部材とをさらに含み、
   前記コンデンサは、前記送電線と前記導電性部材との間に形成される浮遊容量であることを特徴とする、請求項１に記載の電圧変成器。
3. 前記検出手段は、比透磁率が８０００以上の部材で形成されたコアを有するコイルを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載の電圧変成器。
4. 前記積分手段は、
   前記検出手段により検出された信号を増幅する演算増幅器と、
   前記演算増幅器の出力端子と前記演算増幅器の反転入力端子とを接続するコンデンサとを含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電圧変成器。
5. 前記検出手段は、第１検出手段と第２検出手段とを含み、
   前記第１検出手段は、前記接地線の前記他端と前記接地線上の中間ノードとの間に配置され、
   前記第２検出手段は、前記中間ノードと大地との間に配置されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電圧変成器。

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