JPH06242148A - インパルス電圧測定装置 - Google Patents

インパルス電圧測定装置

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JPH06242148A
JPH06242148A JP5054687A JP5468793A JPH06242148A JP H06242148 A JPH06242148 A JP H06242148A JP 5054687 A JP5054687 A JP 5054687A JP 5468793 A JP5468793 A JP 5468793A JP H06242148 A JPH06242148 A JP H06242148A
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JP
Japan
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voltage
resistor
inductive
inductive resistor
resistance
Prior art date
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Application number
JP5054687A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Harada
達哉 原田
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NIPPON KOGYO UNIV
Original Assignee
NIPPON KOGYO UNIV
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 無誘導抵抗体各部における対地容量を無視で
きる程度に抑えて、応答特性を大きく向上する。 【構成】 高圧接続線2を通して、インパルス電圧が印
加される電圧分圧用の円筒状の無誘導抵抗体11と、該
無誘導抵抗体11の周囲に同心的かつ等間隔に配置さ
れ、最上部のものが上記誘導抵抗体11の頂部に、最下
部のものが接地側にそれぞれ接続された複数のシールド
リング13と、該シールドリング13の隣り合うものど
うしを接続する無誘導抵抗14および高圧用コンデンサ
15からなる直列回路とを設けて、上記無誘導抵抗体1
1の低圧部に応答特性補償回路Pを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、雷などによるインパ
ルス電圧およびその波頭截断波電圧を高精度で測定する
のに利用するインパルス電圧測定装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図6は従来のインパルス電圧測定装置を
示す回路図であり、図において、1は分圧器、Rd は制
動抵抗、RL はこの分圧器1に直列に接続された低圧部
抵抗、2は高圧接続線、RH は制動抵抗としての高圧部
抵抗で、これらは図示のように直列に接続されて、測定
端子A,Dからインパルス電圧が印加される。
【0003】また、R1 ,R2 は整合抵抗、3は測定ケ
ーブル、R3 は分圧抵抗で、これらは測定対象の電圧を
調整して測定器4に供給する。なお、分圧器1におい
て、端子B,C間は高圧部、端子C,E間は低圧部、C
g は高圧部抵抗RH の対地容量である。
【0004】かかるインパルス電圧測定装置では、高圧
部抵抗RH および高圧接続線2を通して分圧器1に電圧
が印加されると、これにより分圧された電圧が、低圧部
L端に得られ、これがさらに測定ケーブル3を介して
測定器4に入力されて測定される。
【0005】ところで、この測定系の応答特性である周
波数特性は、一般に直角波応答によって示され、端子A
に直角波電圧を印加したとき、測定器4にあらわれる電
圧波形の最終値を1として正規化して表わされる。
【0006】図7はその直角波電圧の応答波形g(t)
を示す。ここでは、波頭における接線が横軸(時間軸)
と交わる点O1 が原点となり、斜線部分の面積(時間の
単位を有する)で応答特性が示される。また、同図にお
いて、T0 は初期歪み時間、Tαは部分応答時間、TN
(Tα−Tβ+Tγ−Tδ+・・・)は実験的応答時間
である。
【0007】また、原点O1 より時刻tまでの斜線部分
を積分した値T(t)は安定時間であり、下記のように
表わされる。
【0008】
【数1】
【0009】そして、このT(t)は図8に示すような
波形となり、これの最終値Tを基準として、T+`O
´.02t,T−0.02tの直線を描き、T(t)と
の最終交点の時間をtS とすれば、このtS が安定時間
となる。
【0010】さらに、抵抗分圧器では、g(t)が振動
性とならず、TN は略RHg /6で与えられる。そし
て、TN が小さいほど応答特性は良好となるので、Cg
を小さくして応答特性の向上をはかるため、図9に示す
ように、分圧器1の頭部に大形のシールドリング5を取
り付ける方法が従来から採用されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】従来のインパルス電圧
測定装置は以上のように構成されているので、上記分圧
器1の端子B,C間の高圧部では、インパルス電圧が印
加されたときには、各部での電圧分担が不均一であり、
かつ各部からの対地容量が大きく、かつ不均等であるた
め、抵抗体より大地に向う電気力線が大きく、応答特性
の改善には限界があるなどの問題点があった。
【0012】また、図9に示すものでは、1個のシール
ドリング5を用いるので、抵抗RHの対地容量Cg を完
全に打消すことが困難であること、シールドリング5が
大形となり、これの対地容量が大きくなり、この対地容
量,制動抵抗Rd および高圧接続線2のインダクタンス
Lにより分圧器1の頭部に加わる電圧波形がゆるやかと
なり、応答特性を悪くするなどの問題点があった。
【0013】さらに、シールドリング5は分圧器1の頭
部よりかなり下方に取り付けるので、大地への距離が短
くなり、分圧器1の耐電圧を低下することとなり、場合
によっては、耐電圧が2/3程度となることもあるなど
の問題点があった。
【0014】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、無誘導抵抗体各部における
対地容量を無視できる程度に抑えることで応答特性を大
きく向上できるインパルス電圧測定装置を得ることを目
的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】この発明に係るインパル
ス電圧測定装置は、高圧接続線を通して、インパルス電
圧が印加される電圧分圧用の円筒状の無誘導抵抗体と、
該無誘導抵抗体の周囲に同心的かつ等間隔に配置され、
最上部のものが上記誘導抵抗体の頂部に、最下部のもの
が接地側にそれぞれ接続された複数のシールドリング
と、該シールドリングの隣り合うものどうしを接続する
無誘導抵抗および高圧用コンデンサからなる直列回路と
を設けて、上記無誘導抵抗体の低圧部に応答特性補償回
路を接続したものである。
【0016】
【作用】この発明におけるインパルス電圧測定装置は、
シールドリング間を小容量の高電圧用のコンデンサと無
誘導抵抗との直列回路で接続したものであり、インパル
ス電圧が電圧分圧用の無誘導抵抗体に印加されたとき、
各シールドリング間には均等の電圧を分担させ、その無
誘導抵抗体の頂部より接地側に向って電圧を直線的に分
布させ、シールドリング間の電界を無誘導抵抗体に平行
に発生させ、その無誘導抵抗体から大地に向う電気力線
を略零にするように機能する。
【0017】
【実施例】
実施例1.以下に、この発明の一実施例を図について説
明する。図1において、11は垂直に立てられた円筒状
の電圧分圧用の無誘導抵抗体であり、例えば全長が23
20mm、抵抗値が10Ωとされ、これの頂部には高圧
接続線を通して雷などによるインパルス電圧が印加され
るようになっている。12は無誘導抵抗体11の下端と
接地との間に接続された低圧部補償回路である。
【0018】また、上記無誘導抵抗体11の周囲には、
これに対し同心的に複数の環状のシールドリング13が
上下方向に等間隔に配置され、これらのシールドリング
13は例えば外径が330mm,厚さが30mmとさ
れ、これらのうち、最上部にあるものは無誘導抵抗体1
1の頂部に電気的に接続され、最下部にあるものは無誘
導抵抗および高圧用コンデンサを介して低圧部補償回路
12を収容するケースKなどを介して、接地されてい
る。
【0019】さらに、14は例えば抵抗値が数10Ω〜
数100Ωの無誘導抵抗、15はこの無誘導抵抗14に
直列接続された、例えば容量が数10pF〜数1000
pFの高圧用コンデンサであり、これらの直列回路が上
記各シールドリング13間および最下部のシールドリン
グ13と接地との間に接続されている。
【0020】また、上記無誘導抵抗体11の下端と低下
部補償回路12との接続点には、測定ケーブル16を介
して他の低圧部補償回路17およびディジタルレコー
ダ,オシロスコープなどの測定器18が順次接続されて
いる。なお、上記2つの低圧部補償回路12,17は応
答特性補償回路Pを構成している。
【0021】図2はその応答特性補償回路Pを構成す
る、例えば低圧部補償回路17の具体例を示し、抵抗R
a が50ΩおよびインダクタンスLa が1.3μHの直
列回路と、抵抗Rb が10Ω、インダクタンスLb が3
μHおよびキャパシタCが650pFの直列回路とを並
列接続したものからなる。なお、上記低圧部補償回路1
2としては、例えば抵抗50Ωが用いられる。
【0022】次に動作について説明する。かかる構成に
なるインパルス電圧測定装置は、雷インパルス電圧が無
誘導抵抗体11に印加されると、各シールドリング13
間では無誘導抵抗14および高圧用コンデンサ15によ
って互いに等しい電圧を分担することとなり、その無誘
導抵抗体11の頂部より接地側に向って、電圧が直線的
に分布する。
【0023】従って、各シールドリング13間の電界は
抵抗体と平行に生じ、無誘導抵抗体11より大地に向う
電気力線は殆どなくなり、この無誘導抵抗体11の対地
容量は無視できるほど小さくなるので、応答特性は大き
く向上する。また、この発明では、低圧部補償回路17
の図2に示すような最適の回路定数によって、一段の応
答特性の高性能化を図ることができる。
【0024】なお、上記の低圧部補償回路12,17と
して、図3(a)に示すように、インダクタンスl1
よび抵抗r1 の直列回路を用いてもよいし、図3(b)
に示すように、インダクタンスl1 および抵抗r1 の直
列回路とインダクタンスl2,キャパシタCおよび抵抗
2 の直列回路とを並列接続したものを用いてもよく、
さらに、上記低圧部補償回路12,17の一方を図3
(a)または図3(b)の各回路とし、他方を無誘導抵
抗としてもよい。
【0025】現在改訂中のIEC規格(国際規格)案の
ハイ ボルテージ テスト テクニクス,パート2:メ
ージュアリング システムズ(high voltag
etest techniques,part2:me
asuring systems)1992では、全波
雷インパルスならびに波頭截断波雷インパルス電圧測定
用の標準分圧器の応答条件を、図4の表図に示すように
規定している。
【0026】そして、この発明により1000KV用の
高圧部抵抗(抵抗値10KΩ)を持った無誘導抵抗体1
1を試作して、応答性能を測定したところ、TN ≒0、
S≦100〜150ns、Tα<10ns、T0
0.05nsのように、極めて優れた特性を得た。この
性能は現在のところ、内外で最高水準である。
【0027】このように、この発明の誘導抵抗体11は
本質的に抵抗分圧器であり、分圧比は高圧部,低圧部の
抵抗値によって定まり、抵抗はマンガニン・カマーロイ
などの抵抗線を用いるので、温度変化,経年変化が極め
て小さく、分圧比への影響は無視できる。
【0028】また、各シールドリング13間を連結する
高電圧用コンデンサ15の容量の温度変化,経年変化は
1〜2%はあるが、仮に10%変化しても、応答パラメ
ータへの影響は殆どないことが実測により確かめられ
た。
【0029】そして、低圧部補償回路12,17に用い
られるキャパシタCは使用電圧が低く(数100V以
下)、容量も小さいので、特性の良好なものが容易かつ
安価に得られ、容量値を監視し、容易に一定に保持でき
る。
【0030】図5は上記試作した1000KV用プロッ
トタイプについて実測した応答波形を示したものであ
り、補償回路の定数は図1および図2について説明した
値を使用したが、高圧接続線2や制動抵抗Rd の値に従
って、最適値に選ぶ必要がある。なお、この実測例で
は、高圧接続線2を3mとし、制動抵抗Rd を100Ω
とした。これにより、TN ≒0、tS ≒110μs、T
α≒10ns、T0 ≒0.04nsが得られた。
【0031】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、高圧
接続線を通して、インパルス電圧が印加される電圧分圧
用の円筒状の無誘導抵抗体と、該無誘導抵抗体の周囲に
同心的かつ等間隔に配置され、最上部のものが上記誘導
抵抗体の頂部に、最下部のものが接地側にそれぞれ接続
された複数のシールドリングと、該シールドリングの隣
り合うものどうしを接続する無誘導抵抗および高圧用コ
ンデンサからなる直列回路とを設けて、上記無誘導抵抗
体の低圧部に応答特性補償回路を接続するように構成し
たので、高圧部抵抗体である無誘導抵抗体の対地容量を
殆ど零にすることができ、従って、分圧器としての応答
特性を向上できるとともに、さらに低圧部の応答特性補
償回路によって、一段の応答特性の向上を図れるものが
得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるインパルス電圧測定
装置を示す構成図である。
【図2】図1における低圧部補償回路を具体的に示す回
路図である。
【図3】図1における低圧部補償回路の他の具体例を示
す回路図である。
【図4】改訂中のIEC規格による、標準分圧器に要求
される応答パラメータを示す表図である。
【図5】1000KV用プロトタイプのインパルス電圧
測定装置による実測応答波形を示す波形図である。
【図6】従来のインパルス電圧測定装置を示す回路図で
ある。
【図7】図6のインパルス電圧測定装置による応答波形
を示す波形図である。
【図8】図7の応答波形の安定時間を示す特性図であ
る。
【図9】従来のシールドリングを用いた抵抗分圧器を示
す概念図である。
【符号の説明】
2 高圧接続線 11 無誘導抵抗体 13 シールドリング 14 無誘導抵抗 15 高圧用コンデンサ P 応答特性補償回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧接続線を通して、インパルス電圧が
    印加される電圧分圧用の円筒状の無誘導抵抗体と、該無
    誘導抵抗体の周囲に同心的かつ等間隔に配置され、最上
    部のものが上記誘導抵抗体の頂部に、最下部のものが接
    地側にそれぞれ接続された複数のシールドリングと、該
    シールドリングの隣り合うものどうしを接続する無誘導
    抵抗および高圧用コンデンサからなる直列回路と、上記
    無誘導抵抗体の低圧部に接続された応答特性補償回路と
    を備えたインパルス電圧測定装置。
JP5054687A 1993-02-22 1993-02-22 インパルス電圧測定装置 Pending JPH06242148A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112563030A (zh) * 2020-12-01 2021-03-26 上海上电电容器有限公司 无感均压阻尼分压电容器
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