JPH01274070A - 光零相変流器 - Google Patents
光零相変流器Info
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- JPH01274070A JPH01274070A JP63104895A JP10489588A JPH01274070A JP H01274070 A JPH01274070 A JP H01274070A JP 63104895 A JP63104895 A JP 63104895A JP 10489588 A JP10489588 A JP 10489588A JP H01274070 A JPH01274070 A JP H01274070A
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Links
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Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は光零相変流器に関する。
（従来の技術）
零相変流器は三相交流回路の地絡事故を検出するために
、平衡状態では現れず地絡の際にのみ大地に流れる零相
電流を取り出すものである。送配電線に地絡事故が発生
した場合に零相変流器によって大地に向かって流れる零
相電流を検出して回路を遮断し、事故の拡大を防止する
。例えば、第７図に示す電力会社の６．６ （ＫＶ）配
電系統において、＃１フィーダから＃３フィーダのうち
例えば＃３フィーダのＴ相に地絡事故が発生した場合に
、変電所内の零相変流器ＺＣＴが地絡事故時に流れる数
Ａ程度の零相電流！。を検出して地絡方向継電器ＤＣを
作動させ、回路を遮断する。符号ＧＰＴは接地変圧器で
ある。電力会社の架空線配電系統の場合には各フィーダ
の長さは約１０ｋｌあるため地絡事故点の速やかな探知
が迅速な事故復旧のために不可欠であり、このため各電
力会社、電力機器メーカーは配電系統運用上洛フィーダ
の途中に零相変流器を設置することを基本としている。
、平衡状態では現れず地絡の際にのみ大地に流れる零相
電流を取り出すものである。送配電線に地絡事故が発生
した場合に零相変流器によって大地に向かって流れる零
相電流を検出して回路を遮断し、事故の拡大を防止する
。例えば、第７図に示す電力会社の６．６ （ＫＶ）配
電系統において、＃１フィーダから＃３フィーダのうち
例えば＃３フィーダのＴ相に地絡事故が発生した場合に
、変電所内の零相変流器ＺＣＴが地絡事故時に流れる数
Ａ程度の零相電流！。を検出して地絡方向継電器ＤＣを
作動させ、回路を遮断する。符号ＧＰＴは接地変圧器で
ある。電力会社の架空線配電系統の場合には各フィーダ
の長さは約１０ｋｌあるため地絡事故点の速やかな探知
が迅速な事故復旧のために不可欠であり、このため各電
力会社、電力機器メーカーは配電系統運用上洛フィーダ
の途中に零相変流器を設置することを基本としている。
通常、零相変流器としては第８図に基本構造を示すレー
ストラック形磁心５を有するレーストラック形零相変流
器を使用し、これを開閉器中に組み込んでいる。配電系
統の３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔは磁心５の内部の所定位置に貫
通して組み込まれている。尚、工場等の高圧需要家も第
７図と略同様の機能を有する配電系統を存しているが、
この場合にも第７図の変電所を変電設備にまた変電所外
を工場に夫々置き換えれば全く同様に考えることが出来
る。
ストラック形磁心５を有するレーストラック形零相変流
器を使用し、これを開閉器中に組み込んでいる。配電系
統の３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔは磁心５の内部の所定位置に貫
通して組み込まれている。尚、工場等の高圧需要家も第
７図と略同様の機能を有する配電系統を存しているが、
この場合にも第７図の変電所を変電設備にまた変電所外
を工場に夫々置き換えれば全く同様に考えることが出来
る。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来のレーストラック形零相変流器は検
出可能な零相電流が２００（ｍＡ）程度であって、検出
感度が悪いという問題点がある。
出可能な零相電流が２００（ｍＡ）程度であって、検出
感度が悪いという問題点がある。
レーストラック形零相変流器は、第８図に示すように、
磁心５に巻線６が略均−に巻き回されており３相導体Ｒ
，Ｓ、Ｔを流れる電流によって磁心５に磁束を発生させ
、この磁束によって巻線に磁束密度の時間微分に比例し
た誘起起電力を発生させる。この誘起起電力は巻線全周
では３指導体Ｒ１Ｓ、Ｔの３相導分が互いに打ち消し合
い、そのため出力端子の誘起起電力は零となる。しかし
、実際には、零相変流器の磁心５の透磁率μのばらつき
及び／又は３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔの組み込み位置のばらつ
きに起因して第９図に示すように磁心５中に発生する磁
束密度に不均一が生じ、また第１０図に示すように巻線
６の巻回密度が磁心５の各部において不均一であること
から、３指導体Ｒ１Ｓ、Ｔを流れる各電流が完全な対称
３相交流電流であっても零相変流器の出力端子電圧は通
常は零にならない。このため、従来のレーストラック形
零相変流器は零相電流の検出感度を上げることが出来な
いのである。
磁心５に巻線６が略均−に巻き回されており３相導体Ｒ
，Ｓ、Ｔを流れる電流によって磁心５に磁束を発生させ
、この磁束によって巻線に磁束密度の時間微分に比例し
た誘起起電力を発生させる。この誘起起電力は巻線全周
では３指導体Ｒ１Ｓ、Ｔの３相導分が互いに打ち消し合
い、そのため出力端子の誘起起電力は零となる。しかし
、実際には、零相変流器の磁心５の透磁率μのばらつき
及び／又は３相導体Ｒ，Ｓ、Ｔの組み込み位置のばらつ
きに起因して第９図に示すように磁心５中に発生する磁
束密度に不均一が生じ、また第１０図に示すように巻線
６の巻回密度が磁心５の各部において不均一であること
から、３指導体Ｒ１Ｓ、Ｔを流れる各電流が完全な対称
３相交流電流であっても零相変流器の出力端子電圧は通
常は零にならない。このため、従来のレーストラック形
零相変流器は零相電流の検出感度を上げることが出来な
いのである。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、零相
電流の検出感度を大幅に向上した光零相変流器を提供す
ることを目的とする。
電流の検出感度を大幅に向上した光零相変流器を提供す
ることを目的とする。
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明によれば、磁心の周
囲を異なる作動磁界を有する高透磁率の磁性材料を積層
して構成した磁気シールド部材でシールドし、前記磁心
にコイルを均一に巻回し、該コイルに光電圧センサを接
続して成る光零相変流器が提供される。
囲を異なる作動磁界を有する高透磁率の磁性材料を積層
して構成した磁気シールド部材でシールドし、前記磁心
にコイルを均一に巻回し、該コイルに光電圧センサを接
続して成る光零相変流器が提供される。
（作用）
異なる作動磁界を有する高透磁率の磁性材料を積層した
磁気シールドを磁心に施したことから３相正相電流によ
って磁心中に誘起される磁束に基づく零相変流器の出力
電圧の変動を排除し、また無誘導の光電圧センサにより
零相電流の出力を検出することにより、検出感度を大幅
に向上させる。
磁気シールドを磁心に施したことから３相正相電流によ
って磁心中に誘起される磁束に基づく零相変流器の出力
電圧の変動を排除し、また無誘導の光電圧センサにより
零相電流の出力を検出することにより、検出感度を大幅
に向上させる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の光零相変流器の一実施例を示す平面図
及び側面図であり、第２図は第１図の光零相変流器の部
分断面図であり、第３図は第２図の■−■矢視の断面図
である。本発明のレーストラック形光零相変流器１は、
３相正相電流による磁心５への磁束の誘起を排除して検
出感度を向上させるべく磁心５を磁気シールドしている
。つまり、３００〜６００（Ａ）の相電流が磁心５に影
響を与えると検出可能な零相電流は２００（ｍＡ）程度
より下がらず、検出感度を向上できない。そのため、本
発明では、後述するように、磁気シールドを完全にする
ために、磁心５及びコイル６を囲む磁気シールドは、種
々の透磁率を存する磁性材料を積層して構成する０本実
施例では、磁気シールドは、第３図に示すように、第１
層が無方向性ケイ素鋼板７、第２層が方向性ケイ素鋼板
８、第３Ｎがパーマロイ９から成る３層構造に積層され
ている。更に、磁心５に均一に巻回されたコイル６は、
零相電流によって磁心５に発生した誘起起電力を検出す
る光電圧センサ４に接続されている。光電圧センサ４に
は１対の光ファイバ３が接続されている。符号２は取付
用ビス孔である。
及び側面図であり、第２図は第１図の光零相変流器の部
分断面図であり、第３図は第２図の■−■矢視の断面図
である。本発明のレーストラック形光零相変流器１は、
３相正相電流による磁心５への磁束の誘起を排除して検
出感度を向上させるべく磁心５を磁気シールドしている
。つまり、３００〜６００（Ａ）の相電流が磁心５に影
響を与えると検出可能な零相電流は２００（ｍＡ）程度
より下がらず、検出感度を向上できない。そのため、本
発明では、後述するように、磁気シールドを完全にする
ために、磁心５及びコイル６を囲む磁気シールドは、種
々の透磁率を存する磁性材料を積層して構成する０本実
施例では、磁気シールドは、第３図に示すように、第１
層が無方向性ケイ素鋼板７、第２層が方向性ケイ素鋼板
８、第３Ｎがパーマロイ９から成る３層構造に積層され
ている。更に、磁心５に均一に巻回されたコイル６は、
零相電流によって磁心５に発生した誘起起電力を検出す
る光電圧センサ４に接続されている。光電圧センサ４に
は１対の光ファイバ３が接続されている。符号２は取付
用ビス孔である。
発明者の解析によれば、磁気シールドにおいて、厚さ１
（ｆｉ）のシールド板のシールド効果には近似的にに＝
０．００６μで表される。厚さ１５（ｍｓ）のシールド
板のシールド効果にはに＝０．０７５μとなる。
（ｆｉ）のシールド板のシールド効果には近似的にに＝
０．００６μで表される。厚さ１５（ｍｓ）のシールド
板のシールド効果にはに＝０．０７５μとなる。
通常の零相変流器が置かれる外部磁界３００＾／を程度
の磁場内で無方向性ケイ素鋼板をシールド材として使用
した場合にはその透磁率μは第４図のＨ−μ特性から２
．０００〜８．０００程度となる。透磁率μを中間の４
、０００とすると厚さ１５（ｍ）の無方向性ケイ素鋼
板を使用するとそのシールド効果には前述した如＜ Ｋ
＝０．０７５ Ｘ ４０００−３００となる。従って、
厚さ１５（ｍｓ）の無方向性ケイ素鋼板を使用しても磁
界は３００（Ａ／ｍ）十に−１（＾／ＩＩ＋）程度にし
か減衰しない。このため、１００＋ａ＾以下の零相電流
を検出しようとする断面１０ （ｍｍ） ｘｌＯ（鰭）
程度の磁心を磁気シールドするシールド材料としては、
厚さが１５（ｍｓ）あっても単一の無方向性ケイ素鋼板
は不十分である。そこで、本発明では適正な磁界（磁化
力）Ｈに対して適正な透磁率μの磁性材料を使用して完
全な磁気シールドを行なうために、磁気シールドを異な
る作動磁界を有する高透磁率の磁性材料を積層して構成
するものとする。
の磁場内で無方向性ケイ素鋼板をシールド材として使用
した場合にはその透磁率μは第４図のＨ−μ特性から２
．０００〜８．０００程度となる。透磁率μを中間の４
、０００とすると厚さ１５（ｍ）の無方向性ケイ素鋼
板を使用するとそのシールド効果には前述した如＜ Ｋ
＝０．０７５ Ｘ ４０００−３００となる。従って、
厚さ１５（ｍｓ）の無方向性ケイ素鋼板を使用しても磁
界は３００（Ａ／ｍ）十に−１（＾／ＩＩ＋）程度にし
か減衰しない。このため、１００＋ａ＾以下の零相電流
を検出しようとする断面１０ （ｍｍ） ｘｌＯ（鰭）
程度の磁心を磁気シールドするシールド材料としては、
厚さが１５（ｍｓ）あっても単一の無方向性ケイ素鋼板
は不十分である。そこで、本発明では適正な磁界（磁化
力）Ｈに対して適正な透磁率μの磁性材料を使用して完
全な磁気シールドを行なうために、磁気シールドを異な
る作動磁界を有する高透磁率の磁性材料を積層して構成
するものとする。
今、高透磁率の磁性材料を３層に積層して磁気シールド
を構成するものとし、第１層を無方向性ケイ素鋼板（平
均の透磁率μｍ３，０００、に＝１８）７で、第２層を
方向性ケイ層鋼板（平均の透磁率μｍ３０゜０００、
Ｋ・１８０）８で、第３層をパーマロイ（平均の透磁率
μ−ｉｏ、 ｏｏｏ、Ｋ−６０）９で夫々構成する。
を構成するものとし、第１層を無方向性ケイ素鋼板（平
均の透磁率μｍ３，０００、に＝１８）７で、第２層を
方向性ケイ層鋼板（平均の透磁率μｍ３０゜０００、
Ｋ・１８０）８で、第３層をパーマロイ（平均の透磁率
μ−ｉｏ、 ｏｏｏ、Ｋ−６０）９で夫々構成する。
前述のように外部磁界を３００ （Ａ／ｍ）とすると、
磁気シールドの第１層で減衰され第２層に到達する残留
磁界は３００ ＋１８＝１６．７（Ａ／ｍ）となる。こ
の残留磁界１６．７（Ａ／ｍ）は第５図に示す方向性ケ
イ素鋼板のＨ−μ特性かられかるように最大の透磁率μ
を得るのに適切な磁界であり、第２Ｎで減衰され第３層
に到達する残留磁界は１６．７÷１８０ ＝ ９２．６
（ｍＡ／ｍ）となる。この残留磁界はケイ素鋼板で磁
気シールドするには小さ過ぎるので、更に高透磁率のパ
ーマロイを第３層に使用する。パーマロイはそのＨ−μ
特性から９２、６ （ｍＡ／ｍ）の磁化力に対して透磁
率μ＝１０５程度は確保できる。従って第３層の内側の
残留磁界は９２．６ （ｍＡ／ｍ）÷６０＝ １．６
（ｍＡ／ｍ）となる。この残留磁界は零相電流による磁
界１０（ｍＡ／ｍ）程度を検出するには十分に減衰され
ている。尚、磁気シールド用の磁性材料は前述のものに
限られず、また３眉に限られず他の層数のものも構成で
きる。
磁気シールドの第１層で減衰され第２層に到達する残留
磁界は３００ ＋１８＝１６．７（Ａ／ｍ）となる。こ
の残留磁界１６．７（Ａ／ｍ）は第５図に示す方向性ケ
イ素鋼板のＨ−μ特性かられかるように最大の透磁率μ
を得るのに適切な磁界であり、第２Ｎで減衰され第３層
に到達する残留磁界は１６．７÷１８０ ＝ ９２．６
（ｍＡ／ｍ）となる。この残留磁界はケイ素鋼板で磁
気シールドするには小さ過ぎるので、更に高透磁率のパ
ーマロイを第３層に使用する。パーマロイはそのＨ−μ
特性から９２、６ （ｍＡ／ｍ）の磁化力に対して透磁
率μ＝１０５程度は確保できる。従って第３層の内側の
残留磁界は９２．６ （ｍＡ／ｍ）÷６０＝ １．６
（ｍＡ／ｍ）となる。この残留磁界は零相電流による磁
界１０（ｍＡ／ｍ）程度を検出するには十分に減衰され
ている。尚、磁気シールド用の磁性材料は前述のものに
限られず、また３眉に限られず他の層数のものも構成で
きる。
一方、零相電流の検出感度を１０（ｍＡ／ｍ）とすれば
零相変流器の磁心５の材料としては前述の高透磁率のパ
ーマロイが適切である。１０（ｍＡ／ｍ）の磁界によっ
て磁心５内に発生される磁束密度は１０（Ｃ）程度であ
るから、巻回数が１０“（ターン）のコイルの誘起起電
力■は次のようになる。
零相変流器の磁心５の材料としては前述の高透磁率のパ
ーマロイが適切である。１０（ｍＡ／ｍ）の磁界によっ
て磁心５内に発生される磁束密度は１０（Ｃ）程度であ
るから、巻回数が１０“（ターン）のコイルの誘起起電
力■は次のようになる。
Ｖ＝ （Ｂ−３−ｎ）
ｔ
＝ｊω・１０弓・（１０−”） ”・１０４′＝ ｊ
π１０−’ ＝０．３１４（Ｖ）ここで、Ｂ：磁心に零
相電流により発生する磁束密度（テスラ）、 Ｓ：磁心面積（１０ａａＸ １０層ｍ）、ｎ：巻線の巻
回数（ターン）。
π１０−’ ＝０．３１４（Ｖ）ここで、Ｂ：磁心に零
相電流により発生する磁束密度（テスラ）、 Ｓ：磁心面積（１０ａａＸ １０層ｍ）、ｎ：巻線の巻
回数（ターン）。
このように小さい誘起起電力を、３相交流の３００Ａ〜
６００（Ａ）という正相分電流による誘導作用の影響を
受けずに検出するためには無誘導の光電圧センサ４が必
要である。光電圧センサ４は検出インピーダンス（素子
インピーダンス）が高く、巻線には実質的に電流が流れ
ないために巻線は可能な限り細くしても良い。
６００（Ａ）という正相分電流による誘導作用の影響を
受けずに検出するためには無誘導の光電圧センサ４が必
要である。光電圧センサ４は検出インピーダンス（素子
インピーダンス）が高く、巻線には実質的に電流が流れ
ないために巻線は可能な限り細くしても良い。
地絡事故時に流れる零相電流は第６図に示す地絡点抵抗
Ｒｇによって決まってしまうために、零相電流の検出感
度を向上すればこれまで検知できなかった地絡点抵抗Ｒ
ｇの高い事故点が検出可能となる。
Ｒｇによって決まってしまうために、零相電流の検出感
度を向上すればこれまで検知できなかった地絡点抵抗Ｒ
ｇの高い事故点が検出可能となる。
次に、本発明の光零相変流器の作用について説明する。
零相変流器１の内側を貫通する３指導体を流れる３相正
相電流により発生される磁界は、順次外側から磁気シー
ルド層によって減衰され、磁心５に到達する磁界は非常
に小さくされる。一方、地絡事故の発生により３層導体
のどれか１つに零相電流が流れるとこの雪層電流により
磁心５中に磁束が誘起される。コイル６がこれを検出し
て光電圧センサ４に送り、光電圧センサ４は無誘導でか
つ高感度に検出して光信号として出力する。
相電流により発生される磁界は、順次外側から磁気シー
ルド層によって減衰され、磁心５に到達する磁界は非常
に小さくされる。一方、地絡事故の発生により３層導体
のどれか１つに零相電流が流れるとこの雪層電流により
磁心５中に磁束が誘起される。コイル６がこれを検出し
て光電圧センサ４に送り、光電圧センサ４は無誘導でか
つ高感度に検出して光信号として出力する。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、磁心の周囲を異
なる作動磁界を有する高透磁率の磁性材料を積層して構
成した磁気シールド部材でシールドし、前記磁心にコイ
ルを均一に巻回し、該コイルに光電圧センサを接続して
成ることにより、従来不可能であった１０（ｍＡ）オー
ダの零相電流が検出可能となり、その結果零相変流器の
検出感度が大幅に向上できるという効果が得られる。
なる作動磁界を有する高透磁率の磁性材料を積層して構
成した磁気シールド部材でシールドし、前記磁心にコイ
ルを均一に巻回し、該コイルに光電圧センサを接続して
成ることにより、従来不可能であった１０（ｍＡ）オー
ダの零相電流が検出可能となり、その結果零相変流器の
検出感度が大幅に向上できるという効果が得られる。
第１図は本発明の光零相変流器の一実施例を示す平面図
及び側面図、第２図は第１図の光零相変流器の部分断面
図、第３図は第２図の■−■矢視の断面図、第４図は無
方向性ケイ素鋼板のＨ−μ特性を示す図、第５図は方向
性ケイ素鋼板のＨ−μ特性を示す図、第６図は地絡事故
時の地絡点抵抗を説明する図、第７図は従来の高圧配電
系統を示す電気回路図、第８図はレーストラック形零相
変流器の基本構成を示す図、第９図は第８図の零相変流
器の発生磁束の不均一を示す図、第１０図は零相変流器
のコイル巻回の不均一を示す図である。 １・・・レーストラック形零相変流器、２・・・ビス孔
、３・・・光ファイバ、４・・・光電圧センサ、５・・
・磁心、６・・・コイル、７・・・無方向性ケイ素鋼板
層、８・・・方向性ケイ素鋼板層、９・・・パーマロイ
層。
及び側面図、第２図は第１図の光零相変流器の部分断面
図、第３図は第２図の■−■矢視の断面図、第４図は無
方向性ケイ素鋼板のＨ−μ特性を示す図、第５図は方向
性ケイ素鋼板のＨ−μ特性を示す図、第６図は地絡事故
時の地絡点抵抗を説明する図、第７図は従来の高圧配電
系統を示す電気回路図、第８図はレーストラック形零相
変流器の基本構成を示す図、第９図は第８図の零相変流
器の発生磁束の不均一を示す図、第１０図は零相変流器
のコイル巻回の不均一を示す図である。 １・・・レーストラック形零相変流器、２・・・ビス孔
、３・・・光ファイバ、４・・・光電圧センサ、５・・
・磁心、６・・・コイル、７・・・無方向性ケイ素鋼板
層、８・・・方向性ケイ素鋼板層、９・・・パーマロイ
層。
Claims (1)
- 磁心の周囲を異なる作動磁界を有する高透磁率の磁性材
料を積層して構成した磁気シールド部材でシールドし、
前記磁心にコイルを均一に巻回し、該コイルに光電圧セ
ンサを接続して成ることを特徴とする光零相変流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63104895A JPH01274070A (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 光零相変流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63104895A JPH01274070A (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 光零相変流器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01274070A true JPH01274070A (ja) | 1989-11-01 |
Family
ID=14392890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63104895A Pending JPH01274070A (ja) | 1988-04-27 | 1988-04-27 | 光零相変流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01274070A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03215760A (ja) * | 1990-01-19 | 1991-09-20 | Ngk Insulators Ltd | 地絡検出装置 |
| JP2015188029A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 零相変流器 |
-
1988
- 1988-04-27 JP JP63104895A patent/JPH01274070A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03215760A (ja) * | 1990-01-19 | 1991-09-20 | Ngk Insulators Ltd | 地絡検出装置 |
| JP2015188029A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | 零相変流器 |
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