JP3355579B2 - 金属封入ガス絶縁高圧装置用電流及び電圧変換器 - Google Patents

金属封入ガス絶縁高圧装置用電流及び電圧変換器

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JP3355579B2
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アーベーベー・シュヴァイツ・ホルディング・アクチエンゲゼルシヤフト
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属カプセルの内部に
固定可能で、電流−及び電圧変換器を保持するのに役立
つリング状の支持体を有する、金属カプセルされガス絶
縁された高圧装置用の電流−及び電圧変換器であって、
支持体に保持された電流センサーがトーラス形状に巻か
れたコイルとして及び支持体に保持された電圧センサー
が中空円筒の測定電極として形成されており、また高圧
装置に組み込んだ後コイル及び測定電極が高圧装置の電
流導線を同心的に取り囲んでいる様な、電流−及び電圧
変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、例えばドイツ連邦共和国特許
公開第 23 25 441号公報から明らかな様な従来技術に関
連している。この特許公開公報の第１図に示され、金属
カプセルされガス絶縁された切換装置に組み込むために
定められた測定変換器は、組立突起に電気的に絶縁され
て固定された金属管並びに二次巻線を取り付けた電流変
換器芯体を含んでいる。この金属管及びそれによって支
持され二次巻線を取り付けた電流変換器芯体は装置の電
流導線と同軸的に金属カプセルの内部に配設されてい
る。金属管は電流導線と共に容量分配器の上部電圧コン
デンサーを形成し、その出力には電流導線に印加する電
圧に相当する信号を発生する。二次巻線で電流導線に流
れる電流に相当する信号を取り出すことが出来る。電流
変換器芯体は寸法が大きく、その上専ら特別重い強磁性
の材料を含んでいる。従って従来技術による電流−及び
電圧変換器は可なりの空間を必要とするばかりでなく、
その重量が重いために特に安定して形成する必要があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、初めに述べ
た種の金属カプセルされガス絶縁された高圧装置用の電
流−及び電圧変換器において、その寸法が僅かで装置内
の任意の個所に問題なく組み込むことが出来る変換器を
提示することを課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、特許請求の範囲の請求項１の特徴部分の構成により
解決される。
【０００５】本発明による電流−及び電圧変換器は、金
属カプセルの直径に対してカプセル直径の方向でカプセ
ル壁の領域内に位置する無視しうる程僅かな寸法を有し
ている点で優れている。この電流−及び電圧変換器は従
って絶縁間隔に本質的な悪影響が無くほぼ任意の個所で
カプセルの内部に組み込むことが出来る。
【０００６】特に有利な本発明の実施例及びそれにより
達成される長所は以下の図面で詳細に説明される。
【０００７】
【実施例】次に図示の実施例に基づいて本発明を詳細に
説明することにする：図１には切換個所１，２及び駆動
装置３を有する出力スイッチを含む、金属カプセルされ
ガス絶縁される高圧切換装置の部分が図示されている。
この場合接地電位にあり参照番号４で示した管形状の金
属カプセルは、特にSF6 の如き２，３気圧の絶縁ガスで
満たされている。金属カプセル４の内部にはその管軸に
沿って延びる電流導線５が設けられている。この電流導
線はカプセル部分６，７乃至７，８乃至８，９の間にフ
ランジ止めされ特に絶縁ガス隔絶部を生ずる図示してい
ない絶縁体に支持している。金属カプセル４の内部には
電流−及び電圧変換器１０，１１の電流−及び電圧セン
サーが設けられている。これらセンサーは電流導線５を
同心的に取り囲み、また変換器を保持する金属カプセル
４の部分、即ちカプセル部分７乃至はカプセル部分８の
一部と同一軸線を成している。金属カプセル４が複数の
電流導線を含んでいると、電流−及び電圧変換器のセン
サーは従属する電流導線を成る程同心的には取り囲んで
はいるが、しかしながら金属カプセルとは同じ軸線を備
えてはいない。
【０００８】電流−及び電圧変換器１０，１１の極端に
際立ってはいない支持体内に集合されたセンサーは管状
の金属カプセル４の直径に比べて管軸線に対して横方向
でほんの僅かの寸法を有しているに過ぎない。従って電
流−及び電圧変換器１０のセンサーの如きセンサーを、
ほぼ絶縁距離の本質的な悪影響を受けずそれぞれ任意の
個所で金属カプセル４内に挿入し、ほぼ挟み留めたりネ
ジ止めするという適当な手段によって固定することが出
来る。しかしまた電流−及び電圧変換器１１のセンサー
における如く、支持体を金属カプセル４の２つのフラン
ジの間に組み込み、ネジを用いて気密に固定することも
可能である。この場合、図１で明らかな様に、固定され
た支持体をカプセル部分に集合することも良い。場合に
よってはしかし電流導線５を支持し２つのフランジの間
に固定された絶縁体をセンサーを保持するために適用す
ることが出来る。
【０００９】図２から電流−及び電圧変換器１０の電流
−及び電圧センサーの構造及び配置状態が分かる。電流
−及び電圧変換器１０のこの図に拡大されて示された部
分は本質的に、例えばカプセル部分７に対して半径方向
外側へ通るネジ１２によって、金属カプセル内に挟まれ
リング形状の支持体１３と、電流センサーとしてトーラ
ス形状に巻かれたリング形状のコイル１４と、電圧セン
サーとしての中空円筒形の測定電極１５と、電流−及び
電圧変換器の図示していない電子評価装置に対して金属
カプセルから気密に案内される遮蔽された信号導線１
６，１７及び１８とを含んでいる。この電子評価装置で
は、センサーから発せられる信号から測定値が形成さ
れ、これら測定値は電流導線５中を流れる電流乃至は電
流導線５に印加される電圧に対応する。
【００１０】支持体１３は、電流導線５をリング形状に
取り囲む空間１９を含んでおり、その中にコイル１４が
配設されている。この空間１９はその両側の端面側で電
流導線５を膨張形状に取り囲む２つの遮蔽電極２０，２
１によって制限されている。遮蔽電極２１はネジ１２を
入れるための閉鎖可能の孔２２，２３と、カプセル部分
７の内面に接合するリング形状の突起２４とを有し、こ
の突起は支持体１３を形成しながら遮蔽電極２０内に嵌
め込まれている。
【００１１】突起２４は金属カプセルの方に向いた外筒
面でリング形状の空間１９を制限し、それに反して電流
導線５の方に向いた外筒面ではこの空間１９は平面の様
なリング形状の遮蔽電極２５によって制限されている。
遮蔽電極２５の一方の端面側は導電的仕方で遮蔽電極２
１に、そしてそれに向かい合う端面側は電気絶縁された
仕方で遮蔽電極２０に保持されている。遮蔽電極２０，
２１及び２５は特に有利には例えばアルミニウムのよう
な、金属カプセルと同じ材料から作るのが良く、金属カ
プセルと同じ電位にある。これにより空間１９は障害電
界の影響に対して遮蔽され、従ってコイル１４によって
装置内で測定する場合に種々の運転条件下でほぼ誤差の
ない信号が発せられる。
【００１２】コイル１４の特に良好な遮蔽は、両方の遮
蔽電極２０，２１のうちの少なくとも一方の電極が電流
導線５をリング形状に取り囲む材料切欠きを備えている
時に達成され、この切欠きの中に遮蔽電極２５の両方の
うちの一方の端面側が挿入される。この場合に特に遮蔽
電極２０内にも遮蔽電極２１内にもリング形状の溝２
６，２７として形成され管軸の方向に延びるそれぞれ１
つの材料切欠きを挿入することが、また一方の材料切欠
き、例えば溝２６内に、絶縁箔２８を用いてほぼ絶縁さ
れた一方の端面側を、また他方の材料切欠き、例えば溝
２７内に、遮蔽電極２５の向かい合う絶縁していない端
面側を支承するのが良いと分かった。
【００１３】コイル１４はロゴスキー・コイル型で非強
磁性の材料からなるリング形状の芯体２９上に巻かれて
いる。芯体２９は軸方向に切断してほぼ矩形の断面を有
し、その半径に比べて及び半径方向でその軸方向の延び
に比べてほんの僅かの寸法しかない。例えば１４０ｍｍ
の半径で、例えば１００ｍｍの軸方向の長手方向延びで
この芯体は典型的にほんの５ｍｍの厚さを有している。
これにより測定すべき電流の磁界中の非対称が補償さ
れ、望ましくない外部磁界の影響が最小となる。コイル
１４を収容する空間１９はリング形状の絶縁体３０で満
たされ、それによってコイル１４は支持体１３に固定さ
れる。
【００１４】絶縁体３０は同時に遮蔽電極２５を固定
し、その内側外筒面上に測定電極１５を支持している。
絶縁体３０及びコイル１４の芯体２９は専ら等方性の材
料を含んでいる。これによって絶縁体３０及び芯体２９
は温度変化した場合あらゆる方向に均一に膨張乃至は収
縮する。コイル１４及び測定電極１５の幾何形状は従っ
て温度が変化した場合に線形に変えられる。この変化は
電流−及び電圧変換器１０，１１のセンサーを常に温度
監視することにより、またこの監視から生ずる電子評価
装置を常に適合させることによって容易に補償すること
が出来る。
【００１５】特に高い測定精度は、コイル１４の芯体２
９及び絶縁体３０の材料が遮蔽電極２０，２１，２５の
材料乃至は金属カプセル４に合った温度膨張係数を有す
る時に得られる。絶縁体３０及び／又は芯体２９用の材
料として小さいガラス球で満たされた、特にエポキシ樹
脂をベースにした鋳造体が良いことが分かった。芯体２
９用の材料として非強磁性の金属を使用することも出来
る。特にアルミニウムはこれに特に適している。という
のはアルミニウムは高い周波数で誘電されたピーク電圧
を著しく緩衝し、またアルミニウムは同時に絶縁体３０
乃至は金属カプセル４に使用される材料に相当する温度
係数を有しているからである。
【００１６】電流−及び電圧変換器１０，１１のセンサ
ーは簡単に硬化後、絶縁体３０の材料に通ずる鋳造体と
共に予備組み立てた部分の鋳造により製造しうる。この
製造の際に先ず、予め出来たコイル１４が水平方向に支
承された遮蔽電極２１内に絶縁性のスペーサーを用いて
次の様に、即ちコイルが所定の位置を占める様に支承さ
れる。信号導線１６，１７はこの場合、図示していない
貫通部を用いて遮蔽電極２１により鋳造樹脂で密閉され
て案内されている。リング形状の例えば３ｍｍの厚さの
遮蔽電極２５はその両方のうちの一方の端面側で溝２７
内に押し込められ、電極２５と同心的に、それと僅かの
間隔を置いて測定電極１５が設けられ、その信号導線１
８は信号導線１６及び１７に対応して遮蔽電極２１を通
して案内されている。それにより遮蔽電極２０は遮蔽電
極２１上に案内され、その溝２６内に遮蔽電極２５の絶
縁性のある端面側が押し込められる。この様にして形成
されコイル１４を収容する空間１９は両方の遮蔽電極２
０，２１の突き合わせ接合で並びに測定電極１５と遮蔽
電極２０，２１の間に留まる絶縁距離で鋳造樹脂でしっ
かりと密閉され、続いて図示していない供給通路を介し
て、エポキシをベースにした鋳造樹脂の様な、硬化性の
鋳造体で満たされる。鋳造体の硬化後電流−及び電圧変
換器１０，１１のセンサーが製造され、僅かな仕上げ加
工の後、金属カプセルされガス絶縁された装置の中に組
み込まれる。
【００１７】コイル１４は電流導線５内に流れる電流の
時間的変化に比例する信号を発し、この信号は適当に設
けた遮蔽のため望ましくない外部電磁界の影響を受け
ず、また装置内に生ずる変換プロセスを受けず、この信
号は電子評価装置において検出すべき電流に相当する信
号に纏められる。
【００１８】このセンサーの測定電極１５は電流導線５
と共に装置内に組み込んだ後、電流導線５から出て印加
された電圧に相当する電界用の連結コンデンサーを形成
し、遮蔽電極２４と共に連結された測定信号の正確さ及
び処理を改良する補助コンデンサーを形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電流−及び電圧変換器を有する金
属カプセルされガス絶縁された高圧切換装置の一部を通
る中央に案内された断面への図面を示す。
【図２】図１による電流−及び電圧変換器の縁付けによ
りマーキングされた部分への図面を示す。
【符号の説明】
１，２ 切換個所 ３ 駆動装置 ４ 金属カプセル ５ 電流導線 ６，７，８，９ カプセル部分 １０，１１ 電流−及び電圧変換器 １２ ネジ １３ 支持体 １４ コイル １５ 測定電極 １６，１７，１８ 信号導線 １９ 空間 ２０，２１ 遮蔽電極 ２２，２３ 孔 ２４ 突起 ２５ 遮蔽電極 ２６，２７ 溝 ２８ 絶縁箔 ２９ 芯体 ３０ 絶縁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインツ・ヘーゲリ スイス国、ウンターレーレンデインゲ ン、ハイメリ、３ (72)発明者 アンドルツアイ・カクツオウスキー スイス国、ウユーレンリンゲン、シヤデ ッグウエーク、11 (56)参考文献 特開 平３−183108（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−371（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−10013（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01F 38/22

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属封入ガス絶縁高圧装置が円管状の金
    属カプセル（４）と円管の軸方向に延びる電流導体
    （５）から成り、このような高圧装置用の電流及び電圧
    変換器（１０，１１）が電流センサ及び電圧センサのほ
    か金属カプセル（４）の内部に固定可能で、電流センサ
    及び電圧センサを保持するリング状の支持体（１３）を
    有し、支持体（１３）に保持された電流センサが軸方向
    に切った断面がほぼ矩形で半径及び軸方向の延びに比較
    して僅かの半径方向寸法を有するリング状芯体（２９）
    にトーラス形状に巻かれたコイル（１４）を有し、支持
    体（１３）に保持された電圧センサーが中空円筒の測定
    電極（１５）を有し、コイル（１４）及び測定電極（１
    ５）が変換器（１０，１１）の高圧装置への組み込み後
    高圧装置の電流導線（５）を測定電極（１５）がコイル
    （１４）より中心に近い形で同心的に取り囲む、電流及
    び電圧変換器（１０，１１）において、コイル（１４）
    が非強磁性材料から成るリング状芯体（２９）にロゴス
    キー・コイル形状に巻かれて、支持体（１３）の中にあ
    り電界に対して遮蔽され中空円筒に形成された空間（１
    ９）内に設けられていること、空間（１９）の境界壁が
    電気的遮蔽として作用し、変換器（１０，１１）の高圧
    装置への組み込み後金属カプセル（４）と電位が等しく
    なること、支持体（１３）を形成する２つの遮蔽電極
    （２０，２１）が電流導線（５）をトーラス形状に取り
    囲み、空間（１９）が空間（１９）の両端をこれらの遮
    蔽電極（２０，２１）によって仕切られて、コイル（１
    ４）及び測定電極（１５）を固定する絶縁体（３０）で
    充填されていることを特徴とする電流及び電圧変換器。
  2. 【請求項２】 絶縁体（３０）及びコイル（１４）の芯
    体（２９）が専ら等方性の材料を含んでいることを特徴
    とする請求項１に記載の電流及び電圧変換器。
  3. 【請求項３】 コイル（１４）の芯体（２９）及び絶縁
    体（３０）の材料が金属カプセル（４）の材料に合わせ
    た熱膨張係数を備えていることを特徴とする請求項２に
    記載の電流及び電圧変換器。
  4. 【請求項４】 少なくとも芯体（２９）が、球形の粒子
    で満たされ硬化された絶縁材製の鋳造体によって形成さ
    れていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載
    の電流及び電圧変換器。
  5. 【請求項５】 芯体（２９）が非強磁性の金属を含んで
    いることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電
    流及び電圧変換器。
  6. 【請求項６】 非強磁性の金属がアルミニウムであるこ
    とを特徴とする請求項５に記載の電流及び電圧変換器。
  7. 【請求項７】 ２つの遮蔽電極（２０，２１）のほか
    に、電流導線（５）をリング状に取り囲み、電流導体
    （５）に対して空間（１９）を仕切る第３の遮蔽電極
    （２５）が設けられ、この遮蔽電極（２５）の一方の端
    面が２つの遮蔽電極（２０，２１）の中の第１の遮蔽電
    極（２１）に電気的に導電する方法で保持され、この遮
    蔽電極（２５）の向かい合う他方の端面が２つの遮蔽電
    極（２０，２１）の中の第２の遮蔽電極（２２）に電気
    的に絶縁される方法で保持されていることを特徴とする
    請求項１から請求項６のうちの１項に記載の電流及び電
    圧変換器。
  8. 【請求項８】 測定電極（１５）が電気的に絶縁されて
    おり、第３の遮蔽電極（２５）に対して僅かの距離を置
    いて第３の遮蔽電極（２５）より中心に近い形で同心的
    に空間（１９）の外に配設されていることを特徴とする
    請求項７に記載の電流及び電圧変換器。
  9. 【請求項９】 コイル（１４）を固定する絶縁体（３
    ０）と、測定電極（１５）と第３の遮蔽電極（２５）と
    の間の電気的絶縁体が硬化された鋳造体によって形成さ
    れていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載
    の電流及び電圧変換器。
  10. 【請求項１０】 第３の遮蔽電極（２５）の両端面を収
    容するために第１の遮蔽電極（２１）及び第２の遮蔽電
    極（２０）内にそれぞれ１つの溝（２６，２７）が形成
    され、それらの溝（２６，２７）は電流導線（５）をリ
    ング状に取り囲み深さ方向が軸方向に延びており、それ
    らのうちの第１の溝（２７）が第３の遮蔽電極（２５）
    の電気的に導電する方法で保持されている方の端面を収
    容し、それらのうちの第２の溝（２６）が第３の遮蔽電
    極（２５）の電気的に絶縁される方法で保持されている
    方の端面を収容することを特徴とする請求項７から請求
    項９のうちの１項に記載の電流及び電圧変換器。
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