JPS60207072A - ガス絶縁変流変成器 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、ガス絶縁変流変成器に関するものであり、特
に光磁界センサを使用して電流の計測を行うと共に、変
流器ユニットを支持づる金属リングを絶縁支持し中間電
極として使用することで電圧の測定を行う様にしたガス
絶縁変流変成器に係る。

［発明の技術的背景］ 従来、ガス絶縁電気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
流器コアに上り構成されていた。

ところが、この様な変流器コアを使用したガス絶縁変流
器は、変流器コアが重い為、これを容器内に支持するた
めの部材やその周囲に配置される絶縁シールド等もがな
りの大きさとなり、機器全体が複雑且つ大型化し、重量
も大きくなってしまう欠点があった。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ｇ
１測用等複数の電流測定が必要とされる場合は、それに
応じた複数のコアが必要となり、これも変流器の大型化
の原因となる問題があった・ これらの欠点に鑑み、最近では、細径性、絶縁性、無誘
導性、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。

即ち、この光変流器は、光が通過する際にその周囲の磁
界強度によりファラデー回転角を生じる物質から成るフ
ァラデー素子を使用したもので、高圧導体の周囲にファ
ラデー素子を配置し、この素子内を通過した光の偏波面
の回転角度から磁界の強度を計測し、それに基いて高圧
導体に流れる電流を計測するものである。

この光変流器においては、匂波面の回転角の検出が可能
な様に偏光子、１／４波長板、検光子等がファラデー素
子と組合されて光磁界センサが構成され、またガス絶縁
電気装置のタンク側には、この光磁界センナに光を供給
する光発信器、光磁界センサからの光を検出する光受信
器及び演算子等の検出装置が設けられている。そして、
導体側の光磁界センサとタンク側の検出装置とは、光フ
アイバーケーブルや空間伝送によって光が伝送される様
になっている。なお、ファラデー素子のみを導体側に設
け、他の偏光子や検光子を検出装置と共にタンク側に設
けるものも知られている。

この様な光変流器は、磁界の検出を行う光磁界センサが
絶縁性に優れる為、高圧導体の近傍に配置でき、また導
体の周囲にコアの様な高張る部材を配置する必要がない
ので、変流器の大幅４【小型縮小化が可能である。具体
的に数値を示μば、長さについては２０％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、用途別に複数のコアを設けるものと違い、１個のセ
ンサを設【プ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、変流器をより小型簡略化する
ことが可能であり、コスト的にも安価である。

［背景技術の問題点］ ところで、ガス絶縁電気装置には、上記の様な変流器の
ほかに、故障点検出や電圧検出等の目的で高圧導体の電
圧を検出する変成器が設けられる。

この変成器には各種のものがあるが、一般には、タンク
内のガス空間を利用して、高圧導体に対して浮遊電位に
ある中間電極を対峙さＵてコンデンサを形成することよ
り、高圧導体の電位をコンデンサ分圧し、この分圧電位
を中間電極に接続され１ｃ口出し端子よりガス絶縁電気
装置外部の測定計器へ伝送するものが使用されている。

従来、この変成器をガス絶縁電気装置に設Ｎ″９るには
、前記の変流器がコアを使用した大型のものであること
から、変流器と変成器とを一体に組込むことは、その部
分のタンクの大型化を招くため、好ましい手段とは言え
なかった。そこで、一般には、変流器と変成器とはそれ
ぞれ独立にガス絶縁電気装置に接続されていたが、この
種の計測装置は、ガス絶縁電気装置の同一部分に設ける
ことが他の測定計器への接続、各機器の保守点検或いは
ガス絶縁電気装置の配置の上から有利であるから、変流
器と変成器を同一箇所に設置する要請のある場合は、従
来ではガス絶縁電気装置の一部に専用タンクを持った変
流変成器ユニットを特別に接続する様にしていた。

ところが、前記の様に最近光変流器が提案され、従来の
コアを使用した変流器に比較して大幅な小型軽量化が達
成されると、変流器については、特に専用のタンク内に
設置することなく、ガス絶縁電気装置の導体の一部、例
えばしゃ断器や断路器の口出し部或いはこれらの機器を
接続Ｊる母線内の導体の周囲に光磁界センサを設け、検
出装置は母線のタンク側に設置する様なものが提案され
ている。この−型の変流器は、専用のタンクを必要とせ
ず、ガス絶縁電気装置の構成機器内部に変流器の組込み
が可能であるため、ガ艮絶Ｒ電気装置システム全体の小
型化に大いに寄与覆るものである。

しかし、この様に変流器はガス絶縁電気装置の構成機器
内に組込むことができても、変流器と同一箇所に変成器
を設置する場合は、中間電極の配置箇所に制限が生じ、
両者を一体化することは技術的に困難であった。例えば
、変成器の中間電極は、高圧導体とタンクの間に絶縁状
態で支持しなければならないが、導体とタンク間には、
変流器用に光磁界センサと検出装置間の光の伝送を行う
光フアイバーケーブルが設けられていたり、また光フア
イバーケーブルは無くても光を空間伝送することのでき
る構成どなっているため、変成器のために中間電極を配
置すると、これらの光の伝送手段の配置が困難になる問
題点があった。

［発明の目的］ 本発明は、上記の如き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、光変流器における光
磁界ヒンサと検出装置間の光の伝送を妨げることなく、
変成器の中間電極をタンク内に配設し、且つこの中間電
極を光変流器の一部として使用することで、変流器と変
成器の構成部品の削減による構造の小型簡略化を達成し
たガス絶縁変流変成器を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明によるガス絶縁変流変成器は、しゃ断器等のガス
絶縁電気装置のタンク内に、タンク内径より径の小さい
金属リングを配置し、この金属リングを絶縁物を介して
タンク内壁に固定し、この金属リング内部に絶縁物を介
して絶縁支持した導体を配置し、この導体の両端にはガ
ス絶縁電気装置の導体と接続づる接続部を設けると共に
、金属リング内部の導体の周囲に光磁界センサを設けた
もので、この光磁界センサを光の伝送手段を介して検出
装置に接続することによって変流器を構成づると共に、
金属リングを変成器の中間電極として使用する様にした
ものである。

［発明の実施例］ 以上）ホベた様な本発明によるガス絶縁変流変成器の実
施例を、図面に従って具体的に説明する。

第１図（Ａ＞（Ｂ）は、本発明によるガス絶縁変流変成
器を空間伝送タイプの３相一括へ１２に採用した実施例
を示ず。

第１図において、しを断器のタンク１内には、同タンク
１と同心円をなす金属リング２が、同タンク１と一定の
間隔をおいて設りられている。この金属リング２内には
３相の導体３（」〜３Ｗが配設され、これらの導体３ｕ
〜３ｗの両端には、ガス絶縁電気装置内に配設された隣
接導体と接続する為の接続部４ａ、４ｂが形成されてい
る。これらの導体３ｕ〜３ｗの略中央位置には、各導体
を周回Ｊ′る様にファラデー素子からなる光磁界ヒンサ
５が夫々取り付ｔ）られている。この光磁界センナ５は
、先出入面、全反射面、コーナーキ：Ｉ−ブ等を備えた
！ＩＪｉ面略正方略正方形であり、先出入面５ａは、金
属リング２に対向する面の中央に設（プられている。光
磁界センナ５の両側には、大小の固定金具６ａ、６ｂが
同じく導体３ｕへ３Ｗを周回する様に取りイ］【プられ
ている。大型の固定金具６ａの金属リング２側は小型の
固定金具６ｂよりも突出しており、この突出部先端に、
金属リング２に対向する板状の支持板７が形成されてい
る。

支持板７は、光磁界センサ５及び小型の固定金具６ｂの
位置まで伸びて、これらと金属リング２とを仕切る形と
なっており、また、その略中央には光通過用の孔７ａが
設けられている。そして、この支持板７と金属リング２
との間には、導体支持用の絶縁ｆｔ）８が各導体３Ｕ〜
３Ｗと垂直に設けられている。

また、金属リング２の光磁界センサ５に対応づる位置に
は、光発信器ＬＥＤ、光受信先受Ｄ、演算子ＯＰより成
る検出装置９が設（プられ、この検出装置９と前述の光
磁界センサ５の先出入面５ａとは、光路の光軸に直交す
る様に配置されており、支持板７の孔７ａ及び絶縁筒８
内の空間を介して光の伝送がなされる様になっている。

そして、タンク１上には前記光磁界センナに対向して密
封端子１０が設けられ、この密封端子１０の部分から、
各層の検出装置９に電源１１が供給されると共に、検出
装置９からの出力信号を引き出り様になっている。

一方、金属リング２の外周には、タンク１側に突出した
複数の絶縁物１２が設けられており、金属リング２は、
これらの絶縁物１２を介してタンク１に着脱自在に固定
されている。この金属リング２には、前記導体及びタン
ク１から絶縁された口出し端子１３が接続され、この口
出し端子１３はタンク１に設けた密封端子１４を介して
タンク外部に引出されている。従って、この金属リング
２と前記導体及びタンクとの間には、タンク内の絶縁ガ
ス空間を挟んで主コンデンサＣ１と分圧コンデンサＣ２
とが形成されている。そして、この口出し端子１３は、
タンク外部に設番プられ１ζ補助コンデンサＣ３及び変
成部ＶＤに接続されている。

以上の様な構成を有する本実施例の作用は次の通りであ
る。

まず、変流器としては、タンク１側の電源１１が検出装
置９に供給されると、その光発信器ＬＥＤからの光は、
空間伝送により光磁界センサ５に伝送され、光出入り面
５ａからセンサ内に入射し、全半斜面、コーナーキュー
ブ等で反射されながら導体の周囲を周回した後、光磁界
センサ外部に出て、再び空間伝送されて光受信器ＰＤに
戻ってくる。この光は、光磁界センサ５内を通過する際
に、その偏光面が導体の磁界によって回転し、その回転
角が検光子により光量変化に変換され、それが検出装置
の光受信器で受信され、演算子ＯＰから電気信号として
取出される。

一方、変成器としては、金属リング２がタンク１及び各
導体２と絶縁された浮遊電位にあり、この金属リング２
と導体及びタンクとの間に形成された主コンデンサＣ＋
及び分圧コンデンサＣ２を利用して導体の電位を分圧で
きるので、コンデンサ形計器用変成器としての使用が可
能となる。

この様に、本実施例では、導体、光磁界センサ及び検出
装置がいずれも金属リングに支持されているので、これ
を１ユニツトとしてガス絶縁電気装置のタンク内に収納
することにより、ガス絶縁電気装置に専用のタンクを接
続しなくても変流変成器の設置が可能となる利点がある
。特に、変流器をタンク内に支持する金属リングをその
まま変成器の中間電極として使用づることにより、専用
の部品を特に用意しなくとも変成器を構成することが可
能となり、機器全体の部品点数の削減並びに構造の簡略
化が達成できる。

また、本実施例の様に光磁界セン１ノと検出装置間で光
を空間伝送する様にしたものでは、検出装置が金属リン
グ上に設りられているので、検出装置をガス絶縁電気装
置のタンク上に設ｃノだ従来の光変流器において見られ
た検出装置と光磁界センサ間の位置ずれの問題点も解消
される。即ち、導体が長くなるとその撓みもそれに比例
して大ぎくなり、またタンクが大型化するとタンク製缶
公差も拡大し、タンク側に設けた検出装置の位置ずれが
生じ易くなる。しかも、ファラデー素子を経由した光の
径は数ｍ　ｒｒｌという極小サイズであるため、ファラ
デー素子の先出入面に対し、従来の光変流器の様に検出
装置の光受信器の位置が少しでもずれると、検出不可能
となる恐゛れがあるが、本実施例では、光磁界センサを
取付けた導体や検出装置を支持する金属リング等が短い
ため変型の恐れががなく、またその加工精度向上させる
ことが可能となるので、光磁界センザ検出装置との位置
ずれがなくなり、高精度の調芯あわせが可能となる。

更に、本実ｆｌＩ！１例では、導体３ｕ〜３ｗの両側に
接続部４ａ、４ｂが設けられ、且つ、金属リング２が絶
縁物を介して着脱自在にタンク１に固定されている為、
導体３ｕ〜３Ｗ及び金属リング２は、接続された隣接導
体又はタンクから夫々容易に取り外すことが可能で（従
って容易に組立てることも可能である）、小型・軽量の
変流変成器ユニットが構成されている。その結果、変流
変成器の交換が必要な際にも、しゃ断器等の機器全体を
取替える等の不都合なく、小型のユニ・ット部分だけを
容易に交換するだけで良い為、しゃ断器等の運転時間に
与える悪影響も最小限に止どめられる。このことは試験
調整についても同様であるが、この点については後に図
面を用いて説明する。

次に、第２図＜Ａ＞（Ｂ）は、本発明によるガス絶縁変
流変成器を光フアイバー伝送タイプの３相一括型変流変
成器に採用した実施例を示す。

本実施例では、光磁界センυ４１が、鉛ガラス等の可撓
性を有するファラデー素子を主体として糸状に形成され
、これがコイル状に導体３Ｕ〜３Ｗに巻き付けられたも
のとなっている。そして、この各相の光磁界センサ４１
は、タンク１に設【プられた一つの密封端子４２に光フ
ァイバー４３にて一括して接続され、この密封端子４２
内に設けられた図示しない検出装置と光ファイバー／１
３によって光の伝送を行う様になっている。そこで、こ
の光ファイバー４３を通ず為に、支持板４４及び金属リ
ング４５の中央には人々孔４４ａ、４５ａが設けられて
いる。なお、他の構成については前記の空間伝送タイプ
の実施例と同一となっている。

本実施例においても、光の伝送方法が代るだりで、その
作用は前実施例と略同様であるが、特に、光ファイバー
を用いることで、光磁界センサ４１と検出装置との調芯
が不用であるという製造成いは組立作業における大き゛
な長所を有している。

第３図は、光フアイバー伝送型における試験方法の一例
を示す図である。即ち、ガス絶縁電気装置のタンク１か
ら取り外された変流器ユニットＣＴＵにおいて、各相の
導体３ｕ〜３Ｗは一方の接続部４ａで同一の電源Ｅに夫
々接続され、且つ他方の接続部４ｂ同士が短絡接続され
ている。このように構成すれば、タンク１から取り外し
た状態で、同ユニットＣＴＵだけで試験調整を実施でき
、交換時と同様にしゃ断器等への影響を最小限に止どめ
ることができる。

なお、第３図には、光フアイバー伝送タイプの変流器の
試験方法を示したが、第１図に示した空間伝送タイプの
ものについても全く同様の方法で実施でき、その効果も
同じである。

また、前記の説明はいずれも３相一括型の変流変成器に
ついて行ったが、本発明はこれに限らず単相型のガス絶
縁変流変成器にも適用可能であり、その場合にも同様の
作用効果を有することはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明した様に、本発明によれば、光変流器の導体及
び検出装置を支持する金属リングを、タンク内に絶縁支
持することで変成器の中間電極として使用するという構
成により、部品点数が少なく小型化されたガス絶縁変流
変成器を（に供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図（Ａ）（Ｂ）は夫々本発明を空間伝送タイプのガ
ス絶縁変流変成器に採用した一実施例を示す断面図と側
面図、第２図（Ａ）（Ｂ）は夫々本発明を光フアイバー
伝送タイプのガス絶縁変流変成器に採用した一実施例を
示す断面図と側面図、第３図は第２図に示したガス絶縁
変流変成器における試験方法の一例を示す側面図である
。 １・・・タンク、２・・・金属リング、３ｕ〜３Ｗ・・
・導体、４ａ、４ｂ・・・接続部、５・・・光磁界レン
チ、５ａ・・・先出入面、６ａ、６ｂ・・・固定金具、
７・・・支持板、７ａ・・・孔、８・・・絶縁筒、９・
・・検出装置、１０・・・密封端子、１１・・・電源、
１２・・・絶縁物、１３・・・口出し端子、４１・・・
光磁界センサ、４２・・・密封端子、４３・・・光ファ
イバー、４４・・・支持板、４５・・・金属リング、Ｌ
　Ｅ　Ｄ・・・光発信器、ＰＤ・・・光受信器、ＯＰ・
・・演算子。 第１図　（Ａ） 第１図　（Ｂ） 第２図　（Ａ） 第２図　（Ｂ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）しゃ断器等のガス絶縁電気装置のタンク内に、タ
   ンク内径より径の小ざい金属リングを配置し、この金属
   リングを絶縁物を介してタンク内壁に固定し、この金属
   リング内部に絶縁物を介して支持した導体を配置し、こ
   の導体の両端にはガス絶縁電気装置の導体と接続する接
   続部を設りると共に、前記金属リング内に位＠りる導体
   の周囲に光磁界センナを配置し、この光磁界センサを光
   伝送手段を介して検出装置に接続し、前記金属リングの
   電位をタンク外部に引出すことにより、金属リングをコ
   ンデンサ形変成器の中間ｆｆ２極としたことを特徴とづ
   ′るガス絶縁変流変成器。
2. （２）金属リングが、ガス絶縁電気装置のタンクに対し
   て着脱自在に固定されている特許請求の範囲第１項記載
   のガス絶縁変流変成器。
3. （３）検出装置が、光磁界センサに対応する金属リング
   上に設けられたものであり、且つこの検出装置と光磁界
   セン勺との光伝送手段が、空間伝送で行なわれるもので
   ある特許請求の範囲第１項又は第２項記載のガス絶縁変
   流変成器。
4. （４）検出装置が、金属リング又はタンク上に設けられ
   たものであり、且つこの検出装置と光磁界センサとの光
   伝送手段が、この間に接続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項又は第２項記載の
   ガス絶縁変流変成器。
5. （５）導体が、一つのタンク内に３相一括して配設され
   たものである特許請求の範囲第１項記載のガス絶縁変流
   変成器。