JPH0894675A - ガス絶縁開閉装置用零相電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外部磁界の影響を受けることなく、零相電流を
直接検出することができるガス絶縁開閉装置用零相電流
検出装置を提供する。 【構成】開閉回路の構成機器を収容した容器１１、１２
のフランジ１１ａ，１２ａを絶縁スペーサ１３を介して
接続する。フランジ１２ａ内に複数ターン巻回された光
ファイバー２２を設ける。光ファイバー２２により容器
１１，１２内の主回路導体を流れる零相電流を検出する
光ファイバー変流器を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガス絶縁開閉装置の主
回路導体を流れる零相電流を検出する零相電流検出装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変電所などの電気所に設置されるガス絶
縁開閉装置は、開閉回路の３相の構成機器を一括して収
納した複数の金属容器のフランジどうしを絶縁スペーサ
を介して突き合わせて、突き合わせたフランジと絶縁ス
ペーサとをボルトにより締結し、各金属容器内にＳＦ₆
ガスを所定の圧力で封入した構造を有する。

【０００３】変電所などの電気所において地絡事故が生
じたときには、直ちにそれを検出して必要な措置を講じ
る必要がある。そのため、変電所などに設置されている
ガス絶縁開閉装置においては、その主回路導体を流れる
零相電流を検出する零相電流検出装置を設けて、主回路
導体を流れる零相電流を検出することにより地絡事故の
発生を検出することが行われている。

【０００４】図６（Ａ）は従来のガス絶縁開閉装置に用
いられていた零相電流検出装置の構成を示したもので、
同図において１はガス絶縁開閉装置の金属容器であり、
２ｕ〜２ｗは容器１内に収容されて図示しない絶縁スペ
ーサにより支持された３相の主回路導体である。容器１
の外周面には導体２ｕ〜２ｗに近接した位置にそれぞれ
位置させて光変流器３ｕ〜３ｗが取り付けられ、これら
の光変流器の出力は図示しない検出器に入力されてい
る。図示しない検出器は光変流器３ｕ〜３ｗの出力をベ
クトル加算して零相電流を検出する。

【０００５】今図６（Ａ）において、３相の電流が平衡
している状態では、同図（Ｂ）に実線で示したように光
磁界センサ３ｕ〜３ｗがそれぞれ３相の導体２ｕ〜２ｗ
を流れる主回路電流Ｉｕ〜Ｉｗから生じる磁界を検出す
るため、これらの光磁界センサの出力をベクトル加算す
ると零になる。これに対して、例えばＵ相の導体２ｕと
容器１との間で地絡事故が生じたとすると、Ｕ相の電流
が消滅するため、光磁界センサ３ｕ〜３ｗの出力は図６
（Ｂ）に破線で示したようにＶ相の電流Ｉｖの検出値と
Ｗ相の電流Ｉｗの検出値とをベクトル加算したものとな
り、零相分が検出される。

【０００６】図７（Ａ）は従来のガス絶縁開閉装置に用
いられていた零相電流検出装置の他の構成例を示したも
ので、この例では、３相の主回路導体２ｕ〜２ｗにそれ
ぞれ巻線形の変流器ＣＴｕ〜ＣＴｗが取り付けられ、こ
れらの変流器の出力が図示しない検出器に入力されてい
る。図７（Ｂ）は図６（Ｂ）と同様のベクトル図で、こ
の例でも図６の場合と同様に零相分の検出を行うことが
できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図６（Ａ）に示した装
置では、３つの光磁界センサ３ｕ〜３ｗが主回路電流か
ら生じる磁界の外に外部磁界の影響を受けるため、外部
磁界の影響を考慮して光磁界センサの出力の演算処理を
行って零相分を求める必要があり、演算処理が面倒にな
るという問題があった。

【０００８】また図７（Ａ）に示した装置では、ガス絶
縁開閉装置の容器１内に変流器を取り付ける必要がある
ため、既設のガス絶縁装置には適用できないという問題
があった。

【０００９】本発明の目的は、外部磁界の影響を考慮し
た複雑な演算処理を行うことなく、零相電流を検出する
ことができるガス絶縁開閉装置用零相電流検出装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、開閉回路の３
相の構成機器を一括して収納した複数の金属容器のフラ
ンジどうしを絶縁スペーサを介して突き合わせ、突き合
わせたフランジと絶縁スペーサとをボルトにより締結し
てなるガス絶縁開閉装置の金属容器内に配置された３相
の主回路導体を流れる零相電流を検出する零相電流検出
装置に係わるものである。

【００１１】本発明においては、３相の主回路導体の周
囲を囲む状態で複数ターン巻回された光ファイバーを金
属容器のフランジ内に設けて、該複数ターンの光ファイ
バーにより零相電流検出用光ファイバー変流器を構成す
る。複数ターンの光ファイバーをフランジ内に設けるに
は、フランジに絶縁スペーサ側に開口した溝を設けて、
該溝内に光ファイバーを収納するようにすればよい。こ
の場合、光ファイバーを収容する溝は、容器の気密保持
に影響を与えることがないようにするために、絶縁スペ
ーサとフランジとの間をシールするＯリングよりも外周
側に設けるのが好ましい。また、光ファイバーを収容す
る溝は、フランジ及び絶縁スペーサを締結するボルトを
通して流れる地絡電流から生じる磁界を検出しないよう
にするために、該ボルトよりも内周側に設けるのが好ま
しい。即ち、光ファイバーを収容する溝は、絶縁スペー
サとフランジとの間をシールするＯリングと、フランジ
及び絶縁スペーサを締結するボルトとの間に設けるのが
好ましい。

【００１２】上記の光ファイバー変流器は、光ファイバ
ー内を直線偏光された光が進行する際に、電流により生
じた磁界の影響を受けてその偏光方向が回転する効果
（ファラデー効果）を利用したもので、光ファイバーの
一端は偏光子を介して光源に接続され、他端は検光子を
介して受光器に接続される。

【００１３】上記の構成では、容器のフランジ内に光フ
ァイバーを設けたが、金属容器のフランジの外周または
絶縁スペーサの外周に光ファイバーを複数ターン巻回し
て該複数ターンの光ファイバーにより零相電流検出用光
ファイバー変流器を構成するようにしてもよい。この場
合、隣り合うフランジ間を接続する短絡バーが設けられ
ているときには、光ファイバーを短絡バーの内側に巻回
する。またこの場合、フランジと絶縁スペーサとを締結
するボルトを通して地絡電流が流れないようにするた
め、各ボルトを各フランジに対して絶縁する必要があ
る。

【００１４】

【作用】上記の装置において、光ファイバー変流器は、
通常の光変流器と同様に、光ファイバーの一端を偏光子
を通して光源に接続し、他端を検光子を介して受光器に
接続して使用する。光源が発生する光は偏光子を通過す
ることにより直線偏光となって光ファイバー内に進入す
る。この直線偏光は光ファイバー内を進行する過程で３
相の主回路導体を流れる電流により生じる磁界のベクト
ル和に相応した角度だけ、その偏光方向が回転させられ
る。従って、検光子を通して出力される光出力は主回路
導体を流れる電流により生じる磁界のベクトル和により
強度変調されたものとなり、この光出力を受光器により
受光して復調することにより、主回路導体を通して流れ
る電流のベクトル加算値を検出することができる。

【００１５】上記のように３相の導体の回りを複数回周
回するように光ファイバーを設けて光ファイバー変流器
を構成すると、光ファイバーのループの外側からの磁界
をすべてキャンセルして、金属容器内の主回路導体を流
れる電流のベクトル加算値に相当する電流による磁界の
みを検出することができる。従って、外部磁界の影響を
考慮した複雑な演算処理を行うことなく、定常時及び地
絡事故時に流れる零相電流を直接検出することができ
る。

【００１６】光ファイバーをフランジの外周または絶縁
スペーサの外周に巻回するようにすると、その取り付け
が容易であり、既設のガス絶縁開閉装置にも容易に適用
することができる。

【００１７】

【実施例】図１及び図２は本発明の実施例を示したもの
で、図１は要部の縦断面図を示し、図２（Ａ）は図１の
Ａ−Ａ線断面図を示している。また図２（Ｂ）は主回路
導体を流れる電流のベクトル図である。

【００１８】図１及び図２（Ａ）において１１及び１２
はそれぞれガス絶縁開閉装置の金属容器で、容器１１及
び１２はそれぞれの端部にフランジ１１ａ，１２ａを有
している。容器１１及び１２の隣り合うフランジ１１
ａ，１２ａが絶縁スペーサ１３を介して突き合わされ、
フランジ１１ａ，１２ａの端面の内周寄りの部分に周設
された溝内にＯリング１４，１５が収容されて、これら
のＯリングによりフランジ１１ａ，１２ａと絶縁スペー
サ１３との間の接合部の気密保持が図られている。フラ
ンジ１１ａ，１２ａと絶縁スペーサ１３とを貫通させた
スタッドボルト１６がフランジの周方向に多数本設けら
れ、各ボルトの両端にナットが螺合されてフランジ１１
ａ，１２ａと絶縁スペーサ１３とが締結されている。フ
ランジ１１ａ、１２ａ間に跨って短絡バー１７が設けら
れて該短絡バーがフランジ１１ａ，１２ａの外周部に接
続され、該短絡バーにより、容器１１，１２間が電気的
に接続されている。

【００１９】容器１１，１２内には３相の主回路導体２
０ｕ〜２０ｗが収容されていて、これらの主回路導体は
一部が絶縁スペーサ１３に埋めこまれた状態で設けられ
た貫通導体１３ａに接続されて支持されている。ガス絶
縁開閉装置には更に遮断器や断路器等の開閉機器や、ケ
ーブルヘッド等の機器が設けられて、それぞれの機器が
所定の容器内に収納されるが、これらの図示は省略され
ている。

【００２０】本実施例では、容器１２のフランジ１２ａ
の絶縁スペーサ１３に対向する端面に、Ｏリング１５と
ボルト１６との間に位置させて、溝２１が周設され、こ
の溝２１内に導体２０ｕ〜２０ｗの回りを周回するよう
に複数ターン巻回された光ファイバー２２が収容されて
いる。光ファイバー２２としては、ファラデー効果を有
するものを使用する。光ファイバー２２の両端２２ａ，
２２ｂは、フランジ１２ａに設けられた孔を通して外部
に導出されている。複数ターン巻回された光ファイバー
２２により零相電流検出用光ファイバー変流器が構成さ
れる。この光ファイバー変流器の使い方は、ファラデー
効果を利用した一般の光変流器と同様であって、図４に
示したように、光ファイバー２２の一端２２ａは偏光子
２３を介して発光器２４に接続され、他端２２ｂは検光
子２５を介して受光器２６に接続される。

【００２１】発光器２４から偏光子２３を介して光ファ
イバー２２に直線偏光が与えられると、該直線偏光は、
光ファイバー内を進行する過程で、ファラデー効果によ
り主回路導体２０ｕ〜２０ｗを流れる電流により生じる
磁界のベクトル和に相応した角度だけその偏光方向が回
転させられる。従って、検光子２５を通して出力される
光出力は主回路導体２０ｕ〜２０ｗを流れる電流により
生じる磁界のベクトル和により強度変調されたものとな
り、この光出力を受光器２６により受光して復調するこ
とにより、主回路導体２０ｕ〜２０ｗを通して流れる電
流のベクトル加算値を検出することができる。図２
（Ｂ）に実線で示したように、３相の電流Ｉｕ〜Ｉｗが
平衡しているときには、これらの電流のベクトル加算値
は零になり、零相分は検出されない（零相電流は０）。
これに対して、例えばＵ相の導体２０ｕと容器１２との
間で地絡事故が発生すると、Ｕ相の電流Ｉｕが零になる
ため、電流のベクトル加算値Ｉｖ＋Ｉｗが零相分Ｉo と
して検出される。図５は、光変流器により得られる検出
信号の波形の一例を示したもので、事故がなく、３相の
電流が平衡しているときには検出信号が零であるが、時
刻ｔ1 で地絡事故が生じると零相分Ｉo に相当する検出
信号が得られる。

【００２２】上記の実施例では、容器のフランジ内に光
ファイバーを設けたが、光ファイバー２２は３相の導体
の回りを周回するように設ければよく、上記実施例のよ
うにフランジ内に設ける場合に限定されない。例えば、
図３に示したように容器１２のフランジ１２ａの外周に
光ファイバー２２を複数ターン巻回することにより零相
電流検出用光ファイバー変流器を構成するようにしても
よい。この場合、短絡バー１７を通して流れる地絡電流
を検出しないようにするため、光ファイバー２２は図示
のように短絡バー１７よりも内側に巻回する。

【００２３】またボルト１６を通して地絡電流が流れな
いようにするため、各ボルトを各フランジに対して絶縁
する必要がある。

【００２４】なお図３に示した例では、光ファイバー２
２をフランジ１２ａの外周に巻回しているが、光ファイ
バー２２を絶縁スペーサ１３の外周に巻回するようにし
てもよい。

【００２５】以上、本発明の好ましいと思われる実施例
につき説明したが、本明細書に開示した発明の主な態様
を以下に挙げる。

【００２６】（１） 開閉回路の３相の構成機器を一括
して収納した複数の金属容器のフランジどうしを絶縁ス
ペーサを介して突き合わせて該絶縁スペーサと各フラン
ジとの間にＯリングを介在させ、突き合わせたフランジ
と絶縁スペーサとをＯリングよりも外周側に配置したボ
ルトにより締結してなるガス絶縁開閉装置の前記金属容
器内に配置された３相の主回路導体を流れる零相電流を
検出する零相電流検出装置において、前記３相の主回路
導体の周囲を囲む状態で複数ターン巻回された光ファイ
バーを前記ボルトとＯリングとの間に位置させて前記金
属容器のフランジ内に設け、該複数ターンの光ファイバ
ーにより零相電流検出用光ファイバー変流器を構成した
ことを特徴とするガス絶縁開閉装置用零相電流検出装
置。

【００２７】（２） 開閉回路の３相の構成機器を一括
して収納した複数の金属容器のフランジどうしを絶縁ス
ペーサを介して突き合わせて該絶縁スペーサと各フラン
ジとの間にＯリングを介在させ、突き合わせたフランジ
と絶縁スペーサとをＯリングよりも外周側に配置したボ
ルトにより締結するとともに隣り合うフランジ間を短絡
バーにより電気的に接続してなるガス絶縁開閉装置の前
記金属容器内に配置された３相の主回路導体を流れる零
相電流を検出する零相電流検出装置において、前記短絡
バーよりも内側に位置させて前記金属容器のフランジの
外周または絶縁スペーサの外周に光ファイバーを複数タ
ーン巻回して該複数ターンの光ファイバーにより零相電
流検出用光ファイバー変流器を構成し、前記各ボルトを
前記金属容器のフランジに対して絶縁したことを特徴と
するガス絶縁開閉装置用零相電流検出装置。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、３相の
導体の回りを周回するように光ファイバーを複数ターン
巻回することにより光ファイバー変流器を構成して、光
ファイバーのループの外側からの磁界をキャンセルしつ
つ金属容器内の主回路導体を流れる電流のベクトル加算
値に相当する電流による磁界を検出するようにしたの
で、外部磁界の影響を考慮した複雑な演算処理を行うこ
となく、定常時及び地絡事故時に主回路導体を流れる零
相電流を直接検出することができる利点がある。

【００２９】特に請求項２に記載された発明によれば、
光ファイバーをフランジの外周または絶縁スペーサの外
周に巻回するようにしたので、その取り付けを容易にす
ることができ、既設のガス絶縁開閉装置にも容易に適用
することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部の構成を示した縦断面図
である。

【図２】（Ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図
（Ａ）の各相の電流のベクトルを示すベクトル図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例の要部を一部断面して示し
た正面図である。

【図４】本発明の実施例において用いる光変流器の構成
例を示したブロック図である。

【図５】地絡事故が生じたときに光変流器から得られる
信号を示した波形図である。

【図６】（Ａ）は従来例の要部の構成を示した縦断面
図、（Ｂ）は図（Ａ）の各相の電流のベクトルを示すベ
クトル図である。

【図７】（Ａ）は他の従来例の要部の構成を示した縦断
面図、（Ｂ）は図（Ａ）の各相の電流のベクトルを示す
ベクトル図である。

【符号の説明】 １１，１２ 金属容器 １１ａ，１２ａ フランジ １３ 絶縁スペーサ １４，１５ Ｏリング ２０ｕ〜２０ｗ 主回路導体 ２２ 光ファイバー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開閉回路の３相の構成機器を一括して収
   納した複数の金属容器のフランジどうしを絶縁スペーサ
   を介して突き合わせ、突き合わせたフランジと絶縁スペ
   ーサとをボルトにより締結してなるガス絶縁開閉装置の
   前記金属容器内に配置された３相の主回路導体を流れる
   零相電流を検出する零相電流検出装置において、 前記３相の主回路導体の周囲を囲む状態で複数ターン巻
   回された光ファイバーを前記金属容器のフランジ内に設
   けて、該複数ターンの光ファイバーにより零相電流検出
   用光ファイバー変流器を構成したことを特徴とするガス
   絶縁開閉装置用零相電流検出装置。
2. 【請求項２】 開閉回路の３相の構成機器を一括して収
   納した複数の金属容器のフランジどうしを絶縁スペーサ
   を介して突き合わせ、突き合わせたフランジと絶縁スペ
   ーサとをボルトにより締結してなるガス絶縁開閉装置の
   前記金属容器内に配置された３相の主回路導体を流れる
   零相電流を検出する零相電流検出装置において、 前記金属容器のフランジの外周または絶縁スペーサの外
   周に光ファイバーを複数ターン巻回して該複数ターンの
   光ファイバーにより零相電流検出用光ファイバー変流器
   を構成したことを特徴とするガス絶縁開閉装置用零相電
   流検出装置。