JP2002271924A - ガス絶縁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計器用変圧器と、容量分圧形センサによる部分
放電監視装置とを別個に設けると、ガス絶縁開閉装置の
コストが高くなる一因となるだけでなく、ガス絶縁開閉
装置の合理化、保守性の観点からも不利な要因となって
いる。 【解決手段】金属容器の内部で、高電圧導体に対向して
中間電極を配置することにより、前記高電圧導体と前記
中間電極との間の静電容量を主コンデンサとし、前記中
間電極と前記金属容器との間の静電容量を分圧コンデン
サとして容量分圧形電圧センサを構成し、この容量分圧
形電圧センサの出力部に商用周波数帯域の電圧を検出す
る計器用変圧器および前記高電圧導体の部分放電時に発
生する高周波帯域の電圧を検出する高周波電圧検出器を
取り付け可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部分放電監視装置
を備えたガス絶縁開閉装置に係わり、特に電圧センサを
改良したガス絶縁開閉装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、変電機器には課電状態の計測
や、事故時の変電機器の保護を目的として、計器用変圧
器が設けられている。また、近年では、変電機器の信頼
性向上と重大事故を未然に防ぐという観点から、変電機
器に部分放電監視装置が設けられるケースが増加してい
る。

【０００３】図１０はガス絶縁開閉装置に設けられてい
る従来の計器用変圧器１０１と部分放電監視装置１０２
の一例を示すものである。この種の計器用変圧器１０１
には、鉄心と巻線を主体として構成された電磁誘導作用
を原理とするガス絶縁計器用変圧器（ガスＶＴ）が多く
用いられている。ガスＶＴは、負担の大きいものを容易
に製作することが可能なため、入力部の消費電力が大き
いアナログ形の上位システムに接続した場合でも、特別
な付加装置を必要しないといった利点がある。

【０００４】また、ガス絶縁開閉装置に設けられるガス
ＶＴ以外の計器用変圧器の例としては、金属容器１内に
高電圧導体３と対向するように中間電極（図示していな
い）を設けて、ＳＦ_６ガス２を誘電体とし、高電圧導体
３と中間電極との間の浮遊容量を主コンデンサとして構
成する容量分圧形計器用変圧器も実用化されているが、
前述の上位システムの大きい消費電力に対応するため
に、電力増幅器と組み合わせて容易に負担を大きく取れ
る構成にしている。

【０００５】しかし、上位システムのデジタル化が進む
近年では、計器用変圧器に要求される負担は非常に小さ
くなってきており、前述の利点の重要度は低下する傾向
にある。

【０００６】一方、部分放電監視装置としては、ガス絶
縁開閉装置内を伝搬する部分放電パルスを金属容器内に
設けた中間電極で検出する容量分圧センサや、接地線に
流れるパルス電流を検出する接地線電流センサや、部分
放電によって発生する外部放射電磁波をループアンテナ
等で検出する方法など、さまざまな方法が提案され、実
際に適用されている。

【０００７】このうち、容量分圧センサを適用する方法
は他の検出方式に比べて検出感度が高いことから多く採
用されている。図１０に示す部分放電監視装置１０２
は、絶縁スペーサ１０５に埋め込まれた電極１０６を中
間電極とする容量分圧形センサ１０３を用いた部分放電
監視装置の一例である。

【０００８】部分放電によって発生するパルスは、一般
に数Ｍヘルツ〜数百Ｍヘルツの周波数に及ぶため、部分
放電監視装置１０２は前述の容量分圧形センサ１０３と
メガヘルツ以上の周波数帯域を検出する電圧検出器１０
４とから構成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガス絶縁開
閉装置に設けられる計器用変圧器と、容量分圧形センサ
による部分放電監視装置は、電圧を測定するという共通
の機能を有する装置でありながら別々の装置として製作
され、ガス絶縁開閉装置への取り付けは、図１０の従来
例で示したように、個別の装置として取り付けられてい
る。計器用変圧器と容量分圧形センサによる部分放電監
視装置が個別に取り付けられるのは、次のような理由に
よる。すなわち、 （１）計器用変圧器の定格２次出力電圧が、例えば１１
０Ｖなど、上位システムの要求により決まるのに対し
て、部分放電監視装置の定格出力電圧は装置固有であ
る。 （２）計器用変圧器と部分放電監視装置では、要求され
る負担が大きく異なる。 （３）計器用変圧器の測定周波数領域は、５０ヘルツ／
６０ヘルツ付近の商用周波数付近であるのに対して、部
分放電監視装置の測定周波数領域はメガヘルツ以上の周
波数帯域であり、両者の要求周波数帯域がまったく異な
る。 などの理由による。このことはガス絶縁開閉装置のコス
トが高くなる一因となるばかりでなく、ガス絶縁開閉装
置の合理化・簡略化、保守性の観点からも不利な要因と
なっている。

【００１０】本発明は、以上述べた課題を解決するため
になされたもので、個別に取り付けられている計器用変
圧器と容量分圧形センサによる部分放電監視装置を統合
して、合理的で保守性が良く、コストを低減した計器用
変圧器と部分放電監視装置の統合センサを備えたガス絶
縁開閉装置を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、接地された金属容器の内
部に絶縁ガスによって絶縁される高電圧導体を収容した
ガス絶縁開閉装置において、前記高電圧導体に対向して
中間電極を配置することにより、前記高電圧導体と前記
中間電極との間の静電容量を主コンデンサとし、前記中
間電極と前記金属容器との間の静電容量を分圧コンデン
サとして容量分圧形電圧センサを構成し、この容量分圧
形電圧センサの出力端子に対して、商用周波数帯域の電
圧を検出する計器用変圧器および前記高電圧導体による
部分放電時に発生する高周波帯域の電圧を検出する高周
波電圧検出器を取着可能にしたことを特徴とし、また、
請求項２に記載の発明は、前記金属容器内で前記高電圧
導体と対向するように設けた中間電極を、接続導体を介
して前記金属容器の外部に位置する外部電極と接続し、
この接続導体が前記金属容器を貫通する部分を気密にか
つ絶縁支持し、前記外部電極に前記計器用変圧器接続用
の端子および前記高周波電圧検出器接続用の端子を取着
したことを特徴とし、さらに、請求項３記載の発明は、
前記容量分圧形電圧センサの出力のうち、商用周波数帯
域の電圧を通過させるローパスフィルタおよびこのロー
パスフィルタの出力を入力して商用周波数帯域の電圧を
検出する電圧検出回路から前記計器用変圧器を構成し、
かつ前記容量分圧形電圧センサの出力のうち、高電圧導
体による部分放電時に発生する高周波の周波数帯域を通
過させるハイパスフィルタおよびこのハイパスフィルタ
の出力を入力して高周波数帯域の電圧を検出する電圧検
出回路から高周波電圧検出器を構成することを特徴とす
るものである。

【００１２】このような構成を有する請求項１、２およ
び３に記載の発明によれば、容量分圧形電圧センサの出
力を周波数領域の異なる２つのフィルタを通過させ、そ
れぞれのフィルタを通過した信号をフィルタの通過帯域
に対応した電圧検出回路で検出するので、要求周波数帯
域がまったく異なる商用周波数領域とメガヘルツ以上の
周波数領域のそれぞれの電圧信号を統合した１つの電圧
検出器で測定することができる。すなわち、一つの電圧
検出器に統合した計器用変圧器と部分放電監視装置を備
えた、合理的かつコストを低減したガス絶縁開閉装置を
提供することができる。

【００１３】また、ローパスフィルタと商用周波数帯域
の電圧検出回路から成る計器用変圧器、およびハイパス
フィルタとメガヘルツ以上の周波数帯域を検出する電圧
検出回路から成る高周波電圧検出器の交換を容易に行う
ことができるので、保守性に優れたガス絶縁開閉装置を
提供することができる。

【００１４】請求項４記載の発明は、前記容量分圧形電
圧センサの外部端子に高周波電圧検出器のみを接続して
使用する場合、前記計器用変圧器の取付端子に部分放電
監視装置に必要な入力インピーダンスを有する抵抗器を
取り付けることを特徴とするものである。

【００１５】このような構成の請求項４記載の発明によ
れば、部分放電監視装置としての機能のみを必要とする
場合に、計器用変圧器の取付箇所に抵抗器を取り付ける
ことにより、部分放電監視装置として必要な入力インピ
ーダンスを容易に確保することが出来る。また、将来の
回線増設などに伴い、計器用変圧器としての機能が必要
となった場合に、抵抗端子を計器用変圧器に容易に変更
することができる。

【００１６】請求項５記載の発明は、前記商用周波数帯
域を通過させるフィルタは、前記ローパスフィルタと、
直流分を除去して商用周波数帯域を通過させるハイパス
フィルタを組み合わせて成る商用周波数帯域を通過させ
るバンドパスフィルタとすることを特徴とするものであ
り、また、請求項６記載の発明は、前記高周波電圧検出
器において、メガヘルツ以上の周波数領域のある限定し
た周波数成分を通過させるバンドパスフィルタを付加す
ることを特徴とするものである。

【００１７】このような構成を有する請求項５および６
に記載の発明によれば、バンドパスフィルタにより検出
する周波数帯域を限定することができるので、誤動作の
原因となりうるノイズが存在する周波数領域を避けて、
耐ノイズ性に優れた、１次電圧および部分放電を高い精
度で測定することができる計器用変圧器と部分放電監視
装置を備えたガス絶縁開閉装置を提供できる。特に請求
項５記載の発明によれば、ガス絶縁開閉装置に容量分圧
形電圧センサを適用する場合は、主回路の残留電荷の影
響を避けることができないため、開閉機器の再閉路時に
計器用変圧器の２次出力に直流分が重畳するが、直流分
を除去するハイパスフィルタを組み合わせることによ
り、この問題を回避できる。また、請求項６記載の発明
によれば、部分放電監視装置で検出するメガヘルツ以上
の周波数帯域には、誤動作の原因となりうる無線や公共
の放送波などのノイズ源が存在するが、バンドパスフィ
ルタを用いてこれらのノイズ源が少ない帯域で部分放電
パルスを検出することにより誤動作を防止できる。

【００１８】請求項７記載の発明は、前記高電圧導体と
静電結合する変流器コア用のシールド体を備えた変流器
を前記金属容器の内部に収納し、このシールド体を前記
接続導体に接続し前記中間電極として兼用することを特
徴とするものである。

【００１９】このような構成の請求項７記載の発明によ
れば、中間電極を新たに設ける必要が無くなり、変流
器、計器用変圧器、部部放電監視装置の機能を統合した
合理的、かつコンパクトなガス絶縁開閉装置を提供でき
る。

【００２０】請求項８記載の発明は、前記計器用変圧器
および前記高周波電圧検出器は検出電気量をディジタル
信号で出力し、このディジタル信号を通信用インターフ
ェースおよび信号伝送路を介して上位システムに送信す
ることを特徴とするものである。

【００２１】このような構成を有する請求項８記載の発
明によれば、容量分圧形電圧センサの信号を高入力イン
ピーダンスのアナログ−デジタル変換回路でうけるの
で、容量分圧形電圧センサとしてはほとんど負担を取る
必要がなくなる。また、上位システムとの接続に関し
て、ＬＡＮで接続することが容易になり、上位システム
とのデータの共有化や伝送手段の標準化が容易になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下本発明の各実施形態について
説明するが、共通する要素については共通する符号を付
けて重複した説明を避けることにする。 （第１の実施形態）（請求項１、２、３対応） 図１は本発明の第１の実施形態に係わるガス絶縁開閉装
置のシステム構成図である。

【００２３】図１において、接地された金属容器１の内
部に絶縁ガス（ＳＦ_６ガス）２によって絶縁された高電
圧導体３を収容してガス絶縁開閉装置の本体を構成して
いる。更に、このガス絶縁開閉装置は前述の構成要素に
加えて、容量分圧形電圧センサ４、計器用変圧器５およ
び高周波電圧検出器６から成る電圧検出手段を付加して
いる。なお、前記容量分圧形電圧センサー４の詳細な構
成例は後に図２を参照して説明するのでここでは概要説
明に留める。

【００２４】前記容量分圧形電圧センサー４は、金属容
器１に設けられた開口部から金属容器１の内部に円盤状
の中間電極７を挿入し、この中間電極７と前記高電圧導
体３とを対向させることにより、ＳＦ_６ガス２を誘電体
として高電圧導体３と中間電極７との間の浮遊容量を主
コンデンサとし、中間電極７と金属容器１との間の対地
静電容量を分圧コンデンサＣ２として容量分圧器を構成
している。そして、この容量分圧形電圧センサ４の出力
部に、脱着自在に低周波絶縁トランス２２ａ、高周波絶
縁トランス２２ｂをそれぞれ介して計器用変圧器５、高
周波電圧検出器６を接続する。

【００２５】前記低周波絶縁トランス２２ａ、高周波絶
縁トランス２２ｂは共に、開閉サージや雷サージの影響
から計器用変圧器５および高周波電圧検出器６を保護す
るために設けたものである。検出する周波数が商用周波
数である計器用変圧器５側では、絶縁トランス２２ａに
代えて、サージ吸収コンデンサを用いても良い。また、
低周波絶縁トランス２２ａは、商用周波数帯域の直線性
が良いものを使用しなければならない。なお、絶縁トラ
ンス２２ａにサージ吸収用コンデンサ、バリスタ、保護
ダイオードなどの素子を組み合わせた場合、より効果的
にサージの影響を低減できることはいうまでもない。

【００２６】前記計器用変圧器５は、低周波絶縁トラン
ス２２ａを介して接続される５０ヘルツまたは６０ヘル
ツ付近の商用周波数帯域を通過させるローパスフィルタ
８および商用周波数帯域の電圧検出回路９から構成され
る。ローパスフィルタの遮断周波数は計器用変圧器の要
求仕様により異なるが、一般には４８０ヘルツ〜数ｋヘ
ルツのものを多く使用する。

【００２７】また、図示していないが、保護リレーや監
視制御装置等の上位システムとアナログ信号で取り合う
場合は、計器用変圧器５は上位システムの要求仕様に合
わせて１次電圧を所定の２次電圧に変成するための電圧
増幅器を備える場合もある。また、図示していないが、
計器用変圧器５の出力部を入力部の消費電力が大きいア
ナログ形の上位システムに接続する場合は、所定の負担
を実現するために、電力増幅器を備える場合もある。

【００２８】一方、高周波電圧検出器６は、高周波絶縁
トランス２２ｂを介して接続されるメガヘルツ以上の周
波数帯域を通過させるハイパスフィルタ１０およびメガ
ヘルツ以上の周波数帯域を検出する電圧検出回路１１か
ら構成される。

【００２９】ハイパスフィルタ１０の遮断周波数は、部
分放電パルスの周波数が数メガヘルツ〜数百メガヘルツ
に及ぶため、一般には数百キロヘルツのものを使用す
る。また、高周波電圧検出器６側の高周波絶縁トランス
２２ｂは、部分放電パルスを通過させなければならない
ので、少なくともギガヘルツの周波数帯域のものを使用
しなければならない。

【００３０】また、図示していないが、高周波電圧検出
器６は、部分放電パルスを所定の電圧信号に加工するた
めの回路、例えば検波器やピークホールド回路などを備
えている場合もある。また、ハード的な外部ノイズ除去
回路を備えている場合もある。また、ソフト的に外部ノ
イズを除去するために、マイクロプロセッサを備えてい
る場合もある。

【００３１】また、図示していないが、計器用変圧器
５、高周波電圧検出器６は信頼性向上のために回路を２
重化する場合がある。さらにまた、自己監視回路を備
え、故障の場合に上位システムに警報を出力する回路を
備える場合もある。また、電源の瞬時断で出力を維持す
るために、バックアップ電源を備える場合もある。

【００３２】次に、図２を参照して容量分圧形分圧セン
サー４の取付け状態について説明する。ガス絶縁開閉装
置の金属容器１の一部に開口部１ａを設けてこの開口部
１ａから金属容器１内部に高電圧導体３と対向するよう
に円盤状の中間電極７を配置する。前記開口部１ａはそ
の周縁に形成されたフランジ１ｂにボルト等でガス気密
端子１４を取付けることにより金属容器１内部を気密状
態に保つように構成されている。

【００３３】なお、前記ガス気密端子１４は、中心部に
孔１２ａのあいている接地側電極を兼ねた金属製の蓋
（以下、金属蓋）１２とこの金属蓋１２に外側からボル
ト等で固定した絶縁フランジ１３から構成されている。

【００３４】そして前記中間電極７は、前記金属蓋１２
の孔１２ａを貫通しかつ前記絶縁フランジ１３で絶縁保
持された接続導体１５によって、前記金属容器１の外部
に配置した外部電極１６と接続される。前記接続導体１
５によって、前記中間電極７と前記外部電極１６とは同
電位に維持される。

【００３５】１７は、前記外部電極１６を覆うための絶
縁カバーであって、前記計器用変圧器５を接続するため
の商用周波検出端子１８および高周波電圧検出器を接続
するための高周波検出端子１９とを備えており、前記金
属蓋１２にボルト等の固着手段により固定される。

【００３６】このように構成された容量分圧形電圧セン
サ４は図２に示すように、ＳＦ_６ガス２を誘電体とし
て、高電圧導体３と中間電極７の間の浮遊容量を主コン
デンサＣ１とし、中間電極７と前記金属製の蓋１２との
対地静電容量を分圧コンデンサＣ２として容量分圧器を
構成し、分圧電圧を外部電極１６を介して端子１８、１
９から取り出すようになっている。

【００３７】以上説明した第１の実施形態のガス絶縁開
閉装置は、次のように機能する。容量分圧形電圧センサ
４は、常時は高電圧導体３に課電された５０ヘルツまた
は６０ヘルツの１次電圧を分圧して、分圧電圧を絶縁ト
ランス２２ａ、２２ｂをそれぞれ介して計器用変圧器
５、高周波電圧検出器６へ送る。そして計器用変圧器５
に送られた分圧電圧は、ローパスフィルタ８でノイズな
どの不要な高周波成分を除去された後、商用周波数帯域
の電圧検出回路９に送る。さらに、必要に応じて所定の
２次電圧に変成し、所定の電力に増幅したうえで、上位
システムの保護リレーなどに主回路電圧情報として送
る。

【００３８】一方、高周波電圧検出回路６はハイパスフ
ィルタ１０を備えているため、５０ヘルツまたは６０ヘ
ルツの分圧電圧は通過できないので、常時は作動しな
い。なお、場合によっては、常時は「部分放電の発生は
無い」という旨の情報を上位システムに伝送する機能を
備えることもある。

【００３９】しかし、部分放電が発生した場合、容量分
圧形電圧センサ４は部分放電パルスを分圧し、高周波絶
縁トランス２２ｂを介して高周波電圧検出器６へ送る。
高周波電圧検出器６に送られた部分放電パルスの分圧信
号は、ハイパスフィルタ１０で商用周波数の課電電圧成
分や低周波ノイズなどの不要な成分を除去された後、メ
ガヘルツ以上の周波数帯域を検出する電圧検出回路１１
に送る。

【００４０】この電圧検出回路１１は、部分放電パルス
信号を波形情報として上位システムに伝送する場合もあ
るし、または検波器やピークホールド回路、マイクロプ
ロセッサを介して、部分放電信号を加工して上位システ
ムに伝送する場合もある。一方、計器用変圧器５は、ロ
ーパスフィルタ８を備えているので、部分放電パルスを
検出することはないが、部分放電の発生位相を検知する
目的で、５０ヘルツまたは６０ヘルツの課電電圧の位相
情報を高周波電圧検出器６へ伝送するシステムとする場
合もある。

【００４１】以上のような構成を有する第１の実施の形
態のガス絶縁開閉装置によれば、容量分圧形電圧センサ
４の出力を、周波数領域の異なるローパスフィルタ８と
ハイパスフィルタ１０を通過させ、それぞれのフィルタ
を通過した電圧信号をそれぞれのフィルタの通過帯域に
対応した電圧検出回路９、１１で検出するように構成し
たので、要求周波数帯域がまったく異なる商用周波数領
域とＭヘルツ以上の周波数領域のそれぞれの電圧信号を
統合した１つの電圧検出器で測定することができる。

【００４２】その結果、一つの電圧検出器４に統合した
計器用変圧器５と部分放電監視装置（高周波電圧検出
器）６を備えた合理的かつコストを低減したガス絶縁開
閉装置を提供することができる。

【００４３】さらに、電圧検出手段としてガスＶＴを使
用した従来のガス絶縁開閉装置では、ガスＶＴの寸法が
非常に大きく、これは電圧階級の上昇とともに顕著とな
りＵＨＶ（１０００ｋＶ）階級のガス絶縁開閉装置では
ガスＶＴの適用は非現実的なものとなっているが、本実
施形態によれば、容量分圧形電圧センサは金属容器内に
中間電極を追加することで構成しているので、分岐母線
も不要となり、ガス絶縁開閉装置のコンパクト化に大き
く寄与でき、コストダウンにもつながる。

【００４４】さらに、本実施形態によれば中間電極の面
積の寸法を調整することにより分圧電圧、すなわち容量
分圧形電圧センサの出力を調整できるので、分圧電圧を
受ける計器用変圧器と高周波電圧検出器を電圧階級に依
らず共通ユニットとして使用可能であり、ガス絶縁開閉
装置の合理化・標準化に寄与できる。

【００４５】また、図２の構成を有する容量分圧形電圧
センサ４によれば、ローパスフィルタ８と商用周波数帯
域の電圧検出回路９から成る計器用変圧器５、およびハ
イパスフィルタ１０とＭヘルツ以上の周波数帯域を検出
する電圧検出回路１１から成る高周波電圧検出器６の交
換を容易に行うことができるので、保守性に優れたガス
絶縁開閉装置を提供することができる。

【００４６】さらに、図２の構成によれば、上位システ
ムのシステム変更等により、計器用変圧器の２次出力信
号の定格電圧、負担などを変更した場合、または部分放
電監視装置の装置改造・更新等が生じた場合に、ガス絶
縁開閉装置の主器側を変更すること無く、計器用変圧器
５、高周波電圧検出器６の交換のみで対応することがで
きる。

【００４７】（発明の運用形態１）図３は本発明の運用
形態１を示す図である。この運用形態では、容量分圧形
電圧センサ４の商用周波検出端子１８に、計器用変圧器
５を常時接続し、高周波電圧検出器６は、常時は接続さ
れていなくて、必要に応じて高周波検出端子１９に接続
するように運用する場合の例を示す。

【００４８】この運用例では、図示しない保護リレー装
置の入力信号となる計器用変圧器の出力はオンラインで
常時出力するが、部分放電についてはオフラインで監視
するという場合に適している。すなわち、定期点検時、
および異常が発生したときのみ部分放電を測定するとい
った運用方法に最適である。

【００４９】また、部分放電測定で使用する高周波電圧
検出器については、電気所に複数設置された容量分圧形
電圧センサに対して共通で使用できるので、経済的なシ
ステム構成が可能となる。

【００５０】（発明の運用形態２）（請求項４対応） 図４は本発明の運用形態２を示す図である。この運用形
態は、前述の運用形態とは逆に、高周波絶縁トランス２
２ｂとハイパスフィルタ１０とメガヘルツ以上の周波数
帯域を検出する電圧検出回路１１から成る高周波電圧検
出器６を高周波検出端子１９に常時接続して、部分放電
監視のみを行い、商用周波検出端子１８には、計器用変
圧器５を取り付けずに、部分放電監視装置として必要な
入力インピーダンスを確保するために、抵抗器２０を常
時接続しておく。

【００５１】なお、高周波電圧検出器６は、常時は接続
せず、必要に応じて高周波検出端子１９に接続すると言
うシステム構成にしても良い。この場合にも、商用周波
検出端子１８には抵抗器２０を常時接続しておく。

【００５２】この運用形態によれば、部分放電監視装置
としての機能のみを必要とする場合に、計器用変圧器の
取付箇所に抵抗器を取り付けることができるので、部分
放電監視装置として必要な入力インピーダンスを容易に
確保することが出来る。また、将来の回線増設などに伴
い、計器用変圧器としての機能が必要となった場合に、
抵抗器を計器用変圧器に容易に変更することができる。

【００５３】（第２の実施形態）（請求項７対応） 図５は本発明の第２の実施形態に係わるガス絶縁開閉装
置の構造図である。ガス絶縁開閉装置の内部に、前記高
電圧導体３と同心状にシールド体２３を配置し、さらに
このシールド体２３に変流器２４（鉄芯巻線変流器、空
芯巻線変流器のいずれの場合もある）を内装する。（こ
の例では、２コアの変流器を内装した状態を示してい
る。）そして、このシールド体２３を接続導体１５を介
して外部端子１６と接続する。

【００５４】本実施形態では、ＳＦ_６ガス２を誘電体と
し高電圧導体３とシールド体２３との間の浮遊容量を主
コンデンサＣ１として構成し、シールド体２３の対地容
量すなわちシールド体２３と金属容器１の間の静電容量
を分圧コンデンサＣ２として構成して、これを容量分圧
形電圧センサ４ａとしたものであり、その他は図２と同
様である。

【００５５】この実施形態によれば、中間電極７を新た
に設ける必要が無くなり、変流器、計器用変圧器、部分
放電監視装置の機能を統合した合理的、かつコンパクト
なガス絶縁開閉装置を提供できる。

【００５６】（第３の実施形態）（請求項５、６対応） 図６は本発明の第３の実施形態に係わるガス絶縁開閉装
置のシステム構成図である。容量分圧形電圧センサ４に
接続される計器用変圧器５については、商用周波数帯域
のローパスフィルタ８の後段もしくは、図とは逆になる
か前段に直流分を除去して商用周波数帯域を通過させる
ハイパスフィルタ２５を取り付けて商用周波数帯域のバ
ンドパスフィルタ２６を構成する。ハイパスフィルタ２
５の遮断周波数は、その目的が直流成分の除去であるの
で、数ヘルツから１０ヘルツ程度に設定するが、遮断周
波数の選定の際には要求される直流分減衰時定数を満足
するようにする。

【００５７】一方、高周波電圧検出器６については、ハ
イパスフィルタ１０の後段に数メガヘルツ〜数百メガヘ
ルツの周波数領域の間のある限定した周波数成分を通過
させるバンドパスフィルタ２７を接続する。バンドパス
フィルタ２７の中心周波数は、無線や公共の放送波など
のノイズ源を避けるように選定する。数メガヘルツ以上
の周波数帯域で、ノイズが少ない周波数領域は１０メガ
ヘルツ〜数１０ヘルツ程度と狭い帯域のものが不連続に
存在しているので、バンドパスフィルタの通過領域は、
中心周波数±５ヘルツ程度にするのが適当である。その
他の構成は前述した実施の形態と同じである。

【００５８】以上のような構成を有する第３の実施形態
によれば、バンドパスフィルタにより検出する周波数帯
域を限定することができるので、誤動作の原因となりう
るノイズが存在する周波数領域を避けて、耐ノイズ性に
優れた、１次電圧および部分放電を高い精度で測定する
ことができる計器用変圧器と部分放電監視装置を備えた
ガス絶縁開閉装置を提供できる。

【００５９】特に、ガス絶縁開閉装置に容量分圧形電圧
センサを適用する場合は、主回路の残留電荷の影響を避
けることができないため、開閉機器の再閉路時に計器用
変圧器の２次出力に直流分が重畳するが、直流分を除去
するハイパスフィルタを組み合わせることにより、この
問題を回避できる。

【００６０】また、部分放電監視装置で検出するメガヘ
ルツ以上の周波数帯域には、誤動作の原因となりうる無
線や公共の放送波などのノイズ源が存在するが、バンド
パスフィルタを用いてこれらのノイズ源が少ない帯域で
部分放電パルスを検出することにより誤動作を防止する
ことができる。

【００６１】（第４の実施形態）図７は、本発明の第４
の実施形態に係わるガス絶縁開閉装置の構成図である。
本実施形態は、計器用変圧器５Ａおよび高周波電圧検出
器６Ａの基本的な機能は前述の第１の実施形態と同じで
あるが、本実施形態では、計器用変圧器５および高周波
電圧検出器６にアナログ−デジタル変換器を内蔵し、こ
れらの２次出力をデジタル信号として出力するように構
成したものである。

【００６２】このため、本実施形態は、各計器用変圧器
５Ａおよび高周波電圧検出器６Ａにそれぞれ通信インタ
ーフェース２８を設け、これら通信インターフェース２
８をＬＡＮ２９と結合し、さらにこのＬＡＮ２９に通信
インターフェース３０を介して保護リレーシステムとか
監視制御装置等上位システム３１を接続するようにした
ものである。

【００６３】この構成により、各計器用変圧器５Ａおよ
び高周波電圧検出器６Ａの出力をＬＡＮ経由上位システ
ムに送信する。この場合、電気−光変換器を設けて光Ｌ
ＡＮ通信にするとか、ソフト的に外部ノイズを除去する
ために、マイクロプロセッサを備えるようにしてもよ
い。

【００６４】図８は、前記計器用変圧器５Ａおよび高周
波電圧検出器６Ａの詳細構成を示す構成図である。図８
において、絶縁トランス２２ａの出力はアンチエイリア
スフィルタ（アナログ回路）５Ａ−１に入力されて折り
返し周波数成分を除去された後、アナログ−デジタル変
換器５Ａ−２でディジタルデータに変換され、ディジタ
ル演算プロセッサ５Ａ−３に入力される。このディジタ
ル演算プロセッサ５Ａ−３は、ディジタルローパスフィ
ルタ５Ａ−３１および商用周波数帯域電圧検出演算手段
５Ａ−３２の機能を備えている。

【００６５】もう一方の絶縁トランス２２ｂの出力も同
様に、アンチエイリアスフィルタ（アナログ回路）６Ａ
−１に入力されて折り返し周波数成分を除去された後、
アナログ−デジタル変換器６Ａ−２でディジタルデータ
に変換され、ディジタル演算プロセッサ６Ａ−３に入力
される。このディジタル演算プロセッサ６Ａ−３は、デ
ィジタルハイパスフィルタ６Ａ−３１および高周波数帯
域電圧検出演算手段６Ａ−３２の機能を備えている。

【００６６】なお、本実施形態では、計器用変圧器５Ａ
側は、一つのディジタル演算プロセッサ５Ａ−３によっ
て、ディジタルローパスフィルタ５Ａ−３１および商用
周波数帯域電圧検出演算手段５Ａ−３２の機能を実現し
ているが、それぞれ別個のディジタル演算プロセッサで
実現するようにしてもよい。高周波電圧検出器側につい
ても同様に、一つのディジタル演算プロセッサで、ディ
ジタルハイパスフィルタ６Ａ−３１および高周波数帯域
電圧検出演算手段６Ａ−３２の機能を実現してもよい。
また、第３の実施の形態と同様に、デジタル演算プロセ
ッサで、デジタルバンドパスフィルタを構成しても良
い。この場合は、第３の実施の形態と同様の効果が得ら
れる。

【００６７】次に示す図９は、図８の一部を変更した実
施形態を示す図である。本実施形態は、今まで説明した
実施形態とは異なり、計器用変圧器と高周波電圧検出器
とを１台の電圧検出器即ち、計器用変圧器兼高周波電圧
検出器５０で兼ねるように構成したものである。

【００６８】このため、容量分圧形電圧センサ４の一つ
の検出端子１８のみから、絶縁トランス２２ａに電圧を
取り込み、この絶縁トランス２２ａの出力をアンチエイ
リアスフィルタ（アナログ回路）５Ａ−１に入力して折
り返し周波数成分を除去した後、アナログ−デジタル変
換器５Ａ−２に入力してディジタルデータに変換して出
力する。アナログ−デジタル変換器５Ａ−２の出力を二
つに分岐して、一方を計器用変圧器５Ａとして機能する
ディジタル演算プロセッサ５Ａ−３側に、他方を高周波
数電圧検出器６Ａとして機能するディジタル演算プロセ
ッサ６Ａ−３側に入力する。そして、ディジタル演算プ
ロセッサ５Ａ−３、６Ａ−３の出力を通信用インターフ
ェース２８に出力する。

【００６９】これら第４および第５の実施形態によれ
ば、容量分圧形電圧センサ４の信号を高入力インピーダ
ンスのアナログ−デジタル変換回路で受けるので、容量
分圧形電圧センサとしてはほとんど負担を取る必要がな
くなるうえに、上位システムとの接続に関して、ＬＡＮ
で接続することが容易になり、上位システムとのデータ
の共有化や伝送手段の標準化が容易になる。

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、計器用変圧器と部分放
電監視装置を統合した電圧検出器を備えた合理的で保守
性が良くしかも、コストを低減したガス絶縁開閉装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のガス絶縁開閉装置
のシステム構成図。

【図２】本発明の第１の実施の形態のガス絶縁開閉装置
の構造図。

【図３】本発明の運用形態１を示す構成図。

【図４】本発明の運用形態２を示す構成図。

【図５】本発明の第２の実施の形態のガス絶縁開閉装置
のシステム構成図。

【図６】本発明の第３の実施の形態のガス絶縁開閉装置
のシステム構成図。

【図７】本発明の第４の実施の形態のガス絶縁開閉装置
のシステム構成図。

【図８】本発明の第４の実施の形態の要部を示す構成
図。

【図９】本発明の第５の実施の形態の要部を示す構成
図。

【図１０】従来の計器用変圧器と部分放電監視装置の構
成図。

【符号の説明】

１…金属容器、１ｂ…フランジ、３…高電圧導体、４，
４ａ…容量分圧形電圧センサ、５、５Ａ…計器用変圧
器、５Ａ−１アンチエイリアスフィルタ、５Ａ−２…ア
ナログ／ディジタル変換器、５Ａ−３…ディジタル演算
プロセッサ、６、６Ａ…高周波電圧検出器、６Ａ−１ア
ンチエイリアスフィルタ、６Ａ−２…アナログ／ディジ
タル変換器、６Ａ−３…ディジタル演算プロセッサ、７
…中間電極、８…ローパスフィルタ、９…商用周波数帯
域の電圧検出回路、１０…ハイパスフィルタ、１１…高
周波帯域の電圧検出回路、１２…金属蓋、１３…絶縁フ
ランジ、１４…ガス気密端子、１５…接続導体、１６…
外部電極、１７…絶縁カバー、１８…商用周波検出端
子、１９…高周波検出端子、２０…抵抗器、２２ａ、２
２ｂ…絶縁トランス、２３…シールド体、２４…変流
器、２５…商用周波数帯域のハイパスフィルタ、２６…
商用周波数帯域のバンドパスフィルタ、２７…高周波帯
域のバンドパスフィルタ、２８…通信用インターフェー
ス、５０…計器用変圧器兼高周波電圧検出器。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接地された金属容器の内部に絶縁ガスに
   よって絶縁される高電圧導体を収容したガス絶縁開閉装
   置において、前記高電圧導体に対向して中間電極を配置
   することにより、前記高電圧導体と前記中間電極との間
   の静電容量を主コンデンサとし、前記中間電極と前記金
   属容器との間の静電容量を分圧コンデンサとして容量分
   圧形電圧センサを構成し、この容量分圧形電圧センサの
   出力端子に対して、商用周波数帯域の電圧を検出する計
   器用変圧器および前記高電圧導体による部分放電時に発
   生する高周波帯域の電圧を検出する高周波電圧検出器を
   取着可能にしたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
2. 【請求項２】 前記金属容器内で前記高電圧導体と対向
   するように設けた中間電極を、接続導体を介して前記金
   属容器の外部に位置する外部電極と接続し、この接続導
   体が前記金属容器を貫通する部分を気密にかつ絶縁支持
   し、前記外部電極に前記計器用変圧器接続用の端子およ
   び前記高周波電圧検出器接続用の端子を取着したことを
   特徴とする請求項１に記載のガス絶縁開閉装置。
3. 【請求項３】 前記容量分圧形電圧センサの出力のう
   ち、商用周波数帯域の電圧を通過させるローパスフィル
   タおよびこのローパスフィルタの出力を入力して商用周
   波数帯域の電圧を検出する電圧検出回路から前記計器用
   変圧器を構成し、かつ前記容量分圧形電圧センサの出力
   のうち、高電圧導体による部分放電時に発生する高周波
   の周波数帯域を通過させるハイパスフィルタおよびこの
   ハイパスフィルタの出力を入力して高周波数帯域の電圧
   を検出する電圧検出回路から高周波電圧検出器を構成す
   ることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに
   記載のガス絶縁開閉装置。
4. 【請求項４】 前記容量分圧形電圧センサの外部端子に
   高周波電圧検出器のみを接続して使用する場合、前記計
   器用変圧器の取付端子に部分放電監視装置に必要な入力
   インピーダンスを有する抵抗器を取り付けることを特徴
   とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス絶
   縁開閉装置。
5. 【請求項５】 前記商用周波数帯域を通過させるフィル
   タは、前記ローパスフィルタと、直流分を除去して商用
   周波数帯域を通過させるハイパスフィルタを組み合わせ
   て成る商用周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ
   とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれ
   かに記載のガス絶縁開閉装置。
6. 【請求項６】 前記高周波電圧検出器において、メガヘ
   ルツ以上の周波数領域のある限定した周波数成分を通過
   させるバンドパスフィルタを付加することを特徴とする
   請求項１から請求項５のいずれかに記載のガス絶縁開閉
   装置。
7. 【請求項７】 前記高電圧導体と静電結合する変流器コ
   ア用のシールド体を備えた変流器を前記金属容器の内部
   に収納し、このシールド体を前記接続導体に接続し前記
   中間電極として兼用することを特徴とする請求項１から
   請求項６のいずれかに記載のガス絶縁開閉装置。
8. 【請求項８】 前記計器用変圧器および前記高周波電圧
   検出器は検出電気量をディジタル信号で出力し、このデ
   ィジタル信号を通信用インターフェースおよび信号伝送
   路を介して上位システムに送信することを特徴とする請
   求項１乃至請求項８記載のガス絶縁開閉装置。