【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、例えばケーブルを流れる電流を検出
するための変流器に関するものである。
３個の変流器CTを第１図に示すようにＹ接続
の三相回路１の各相に設置し、3CTとして零相電
流を検出する方法は従来より行われている。この
3CTにおける残留電流のメカニズムは、それぞれ
のCTの励磁電流のベクトル和であることが知ら
れている。１次電流が増加すると励磁電流も比例
して大きくなり、励磁電流は磁束密度が1000G
（ガウス）以上になると、第３、第５、第９調波
の増加が著しくなる。励磁電流の３つのベクトル
和は第３高調波×３倍が多くなるので残留電流は
大きくなる。そのため、定格電流が大きいとき
は、その時の電流において磁束密度が小さくなる
ように、鉄心の大きさ、巻線、巻線の線径を考慮
して設計されている。
しかし、このように設計された3CTも、第３図
に示すように気中開閉器等、鉄板製高圧開閉器
（以下開閉器という）２内に設置すると、１次突
入電流時に残留電流が大きくなり、高性能に設計
された3CTにおいても殆ど同一の１次過渡電流で
継電器３が誤動作するという問題点がある。
例えば、定格１次電流200Aのもので、１次過
渡電流が600A程度流れる場合に、その時の3CT
の残留電流が200ｍＡ以下ならばよいものとして、
第２図に示すように3CTを開閉器２の鉄板ケース
の外側において開閉器２と直列に設置し、１次過
渡電流600A及び1000Aを流した時、継電器３が
誤動作しない２種類の3CTを製作することは容易
である。
しかし、このような２種類の3CTを開閉器２内
に設置すると、交流回路的に同一であり１次過渡
電流も同じ値になるが、何れも400A程度で２次
出力の波高値が200ｍＡを越えてしまい、継電器
３が誤動作する。
第２図に示すように3CTを開閉器２の外側に設
置した場合について、第４図に示すように各CT
のうち２つのCT−Ａ、CT−Ｂの８個所における
磁束密度、つまり外部磁界の影響と自線による磁
束の和をさぐりコイル４を使つて調べると、次の
ようになる。
The present invention relates to a current transformer for detecting current flowing through a cable, for example. Conventionally, three current transformers CT are installed in each phase of a Y-connected three-phase circuit 1, as shown in FIG. 1, and zero-sequence current is detected as three CTs. this
It is known that the mechanism of residual current in 3CT is the vector sum of the excitation currents of each CT. When the primary current increases, the excitation current also increases proportionally, and the excitation current has a magnetic flux density of 1000G.
(Gauss) or more, the third, fifth, and ninth harmonics increase significantly. Since the sum of the three vectors of excitation current is 3 times as large as the third harmonic, the residual current becomes large. Therefore, when the rated current is large, the size of the iron core, the winding, and the wire diameter of the winding are designed so that the magnetic flux density is small at that current. However, when the 3CT designed in this way is installed inside a steel plate high voltage switch (hereinafter referred to as the switch) 2, such as an air switch, as shown in Figure 3, the residual current will be large during the primary inrush current. Therefore, even in the 3CT designed for high performance, there is a problem in that the relay 3 malfunctions due to almost the same primary transient current. For example, if the rated primary current is 200A and the primary transient current is about 600A, then the 3CT
Assuming that the residual current of is 200mA or less,
As shown in Figure 2, two types of 3CTs were installed in series with the switch 2 on the outside of the iron plate case of the 3CT, and the relay 3 did not malfunction when primary transient currents of 600A and 1000A were applied. It's easy to do. However, when these two types of 3CT are installed in the switch 2, they are the same AC circuit and have the same primary transient current, but in both cases the peak value of the secondary output is about 400A and the peak value of the secondary output is 200mA. This causes the relay 3 to malfunction. In the case where 3CT is installed outside the switch 2 as shown in Fig. 2, each CT is installed as shown in Fig. 4.
The magnetic flux density at eight locations of two CT-A and CT-B, that is, the sum of the influence of the external magnetic field and the magnetic flux due to the own wire, is investigated using the probe coil 4, and the result is as follows.
【表】
なお、3CTの結線方法をＹ接続、鉄心にはスー
パーマロイを使用すると、400〜5000G辺りで飽
和が徐々に始まる。なお自線のみによる磁束密度
は600Gである。
第３図に示すように3CTを開閉器２の内部に設
置した場合についても、第５図に示すように各
CTのコアの内２つのコアＡ、Ｂの８個所におけ
る磁束密度を、第４図の場合と同様にして調べる
と次のようになる。[Table] If the 3CT is connected using a Y connection and Super Malloy is used for the iron core, saturation will gradually begin at around 400 to 5000G. The magnetic flux density due to the own wire alone is 600G. Even when the 3CT is installed inside the switch 2 as shown in Fig. 3, each
The magnetic flux densities at eight locations in the two cores A and B of the CT are investigated in the same way as in the case of Fig. 4, and the results are as follows.
【表】【table】
【表】
以上２つの実験例から、3CTは開閉器３の内部
に設置した時の方がコアは外部磁界の影響を多く
受けることが分かる。即ち、部分的に磁性材が飽
和し、部分的に漏れ磁束に高調波が多く含まれる
ようになり、そのため励磁電流も高調波が含まれ
残留電流が多くなることになる。
そこで、外部磁界の影響を少なくする対策とし
て、第６図に示すようにCT−Ｂの巻線の外側に
シールドを施して、鉄心の各部の磁束密度を測定
すると、次のようになる。
CT−Ｂ
検出個所 磁束密度(G)
１ 1300
２
３ 4600
４
５ 1700
６
７ 6300
８
即ち、シールド材が自線による電流で磁気飽和
するために、シールドは殆ど効果がないことが分
かる。
このシールド材の磁気飽和を防止するために、
従来例として例えば実公昭37−25653号公報が知
られており、この公報には、鉄心に巻かれて検出
出力となる２次巻線の外側に、シールド材となる
磁気遮蔽板を配置し、その上から端部同芯を短絡
した３次巻線を巻回した零相変流器が開示されて
いる。
この零相変流器においては、３次巻線に流れる
電流はシールド材中の磁束量に応じて流れるので
あるが、電流はこの磁束量を減少させるように流
れるので、シールド材が磁気飽和することは防止
される。
しかし、この従来例においては３次巻線は磁気
遮蔽板を巻回すると共に、鉄心をも巻回している
ために、１次電流により誘起される鉄心中の磁束
量と、同様に誘起される磁気遮蔽板中の磁束量の
和を基に、３次巻線に電流が流れることになる。
ここで、雰囲気の温度変化により３次巻線の直
流分抵抗が変化すると、３次巻線に流れる電流が
変化し、ひいては鉄心及び磁気遮蔽板中の磁束量
に変化をもたらすことになる。特に、鉄心内の磁
束量の変化は２次巻線における電流の出力変化と
なるので、温度変化があると検出出力が変化し測
定誤差となる。
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、シー
ルド材の磁気飽和を防止すると共に、温度変化に
対する２次巻線の出力特性への影響を少なくし、
零相変流器として広く使用できる変流器を提供す
ることにある。
以下に、第７図〜第９図に基づいて本発明を詳
細に説明する。
第７図において、パーマロイ（スーパーマロイ
を含む）製の鉄心６の周囲には緩衝材７が設けら
れている。なお、この緩衝材７はスポンジその他
の材質を用いてもよく、空〓にしてもよい。緩衝
材７の周囲には、フエノール樹脂等で成形された
鉄心保護ケース８が設けられ、歪力により特性が
下がるパーマロイで製作されている鉄心６に巻線
による歪力が直接加わらないようにしている。鉄
心保護ケース８の周囲には２次巻線９が巻回さ
れ、２次巻線９の周囲は綿テープ１０で覆われ、
線テープ１０にはワニス・パラフイン等が含浸さ
れている。２次巻線９の外側部分には外側シール
ド材１１が配置され、このシールド材１１のみに
巻線１２が巻回されている。また、２次巻線９の
左右両側部分には側面シールド材１３，１３が配
置され、側面シールド材１３，１３のみにそれぞ
れ巻線１４，１４が巻回されている。そして、こ
れらの巻線１２及び１４，１４はそれぞれ端部同
志を短絡している。
従つて、このような構成の変流器CTの３個を
第８図に示すように開閉器２の内部において三相
回路１の各層に設置し、変流器CT−Ｂの鉄心６
の各部の磁束密度を２磁巻線９の上からさぐりコ
イル４を使用して調べてみると、次のようにな
る。[Table] From the above two experimental examples, it can be seen that when the 3CT is installed inside the switch 3, the core is more affected by the external magnetic field. That is, the magnetic material is partially saturated, and the leakage magnetic flux partially contains many harmonics, so that the excitation current also contains harmonics and the residual current increases. Therefore, as a measure to reduce the influence of external magnetic fields, a shield is applied to the outside of the winding of CT-B as shown in FIG. 6, and the magnetic flux density at each part of the core is measured as shown below. CT-B Detection point Magnetic flux density (G) 1 1300 2 3 4600 4 5 1700 6 7 6300 8 In other words, it can be seen that the shield has almost no effect because the shield material is magnetically saturated by the current generated by its own wire. To prevent magnetic saturation of this shielding material,
As a conventional example, for example, Japanese Utility Model Publication No. 37-25653 is known, and in this publication, a magnetic shielding plate serving as a shielding material is arranged on the outside of a secondary winding wound around an iron core and serving as a detection output. A zero-phase current transformer is disclosed in which a tertiary winding with concentric ends short-circuited is wound thereon. In this zero-phase current transformer, the current flowing through the tertiary winding corresponds to the amount of magnetic flux in the shielding material, but since the current flows in a manner that reduces this amount of magnetic flux, the shielding material becomes magnetically saturated. This will be prevented. However, in this conventional example, since the tertiary winding winds the magnetic shielding plate and also winds the iron core, the amount of magnetic flux induced in the iron core is the same as that induced by the primary current. Current flows through the tertiary winding based on the sum of the magnetic fluxes in the magnetic shielding plates. Here, when the DC resistance of the tertiary winding changes due to a change in the temperature of the atmosphere, the current flowing through the tertiary winding changes, which in turn causes a change in the amount of magnetic flux in the iron core and magnetic shielding plate. In particular, a change in the amount of magnetic flux within the iron core results in a change in the current output in the secondary winding, so if there is a temperature change, the detected output changes, resulting in a measurement error. The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, prevent magnetic saturation of the shielding material, reduce the influence of temperature changes on the output characteristics of the secondary winding,
An object of the present invention is to provide a current transformer that can be widely used as a zero-phase current transformer. The present invention will be explained in detail below based on FIGS. 7 to 9. In FIG. 7, a cushioning material 7 is provided around an iron core 6 made of permalloy (including supermalloy). Note that this cushioning material 7 may be made of sponge or other material, or may be empty. A core protection case 8 made of phenolic resin or the like is provided around the buffer material 7 to prevent strain from the windings from being directly applied to the core 6, which is made of permalloy whose characteristics deteriorate due to strain. There is. A secondary winding 9 is wound around the core protective case 8, and the periphery of the secondary winding 9 is covered with cotton tape 10.
The wire tape 10 is impregnated with varnish, paraffin, etc. An outer shield material 11 is arranged on the outer side of the secondary winding 9, and the winding 12 is wound only around this shield material 11. Further, side shield materials 13, 13 are arranged on both left and right sides of the secondary winding 9, and windings 14, 14 are wound only around the side shield materials 13, 13, respectively. The ends of these windings 12, 14, 14 are short-circuited. Therefore, three current transformers CT having such a configuration are installed in each layer of the three-phase circuit 1 inside the switch 2 as shown in FIG. 8, and the iron core 6 of the current transformer CT-B is
When the magnetic flux density of each part of is investigated using the probe coil 4 from above the bimagnetic winding 9, it is as follows.
【表】
即ち、この結果から鉄心６の磁束は飽和しない
ことが分かる。
この実施例による3CTと従来の3CTの定常時の
残留特性を、開閉器２の内部に設置しない場合
と、設置した場合に分けて比較すると、表１、表
２の通りになる。[Table] That is, from this result, it can be seen that the magnetic flux of the iron core 6 is not saturated. Tables 1 and 2 show the residual characteristics of the 3CT according to this embodiment and the conventional 3CT when the 3CT is compared when the 3CT is not installed inside the switch 2 and when it is installed.
【表】【table】
【表】
また、この２つの場合において、３相１次電流
600Aで、１次電流を0.1秒オン、５秒オフ、0.1秒
オン、５秒オフと繰り返し試験を行つた時の0.1
秒オンの場合の残留電流の例をフオトグラフで示
すと、第９図Ｉに示すようなる。なお、従来例で
は第９図に示すようになる。
本発明に係る変流器は、鉄心及び鉄心に巻回し
た２次巻線の周囲を覆うシールド材のみに巻線を
施し、この巻線の巻き始めと終わりを短絡させ、
これによつてこの巻線に流れシールド材中の磁束
量を減少させるように作用する電流により、１次
電流から受ける磁束によるシールド材の磁気飽和
を防止し、外部侵入磁束に対し有効にシールド作
用が行われる。
また、シールド材に巻かれた巻線は鉄心とは磁
気的に無関係であるので、この巻線における雰囲
気の温度変化に基づく電流の変化は、鉄心中の磁
束量に影響を与えることはない。これにより、鉄
心に巻かれた２次巻線の出力は温度変化に対して
安定な特性が得られる。[Table] Also, in these two cases, the three-phase primary current
0.1 when the primary current is repeatedly tested at 600A with 0.1 seconds on, 5 seconds off, 0.1 seconds on, and 5 seconds off.
A photograph of an example of the residual current when the circuit is turned on for seconds is shown in FIG. 9I. Note that the conventional example is as shown in FIG. The current transformer according to the present invention winds only the shielding material that covers the core and the secondary winding wound around the core, and short-circuits the beginning and end of the winding.
As a result, the current that flows through this winding and acts to reduce the amount of magnetic flux in the shielding material prevents magnetic saturation of the shielding material due to the magnetic flux received from the primary current, effectively shielding against external intrusion magnetic flux. will be held. Further, since the winding wound around the shielding material is magnetically unrelated to the iron core, changes in the current in this winding due to changes in the temperature of the atmosphere do not affect the amount of magnetic flux in the iron core. As a result, the output of the secondary winding wound around the iron core has stable characteristics against temperature changes.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は従来の3CTによる零相電流の検出回路
図、第２図は従来の3CTを開閉器の外側に設置し
た回路図、第３図は従来の3CTを開閉器の内部に
設置した回路図、第４図は第２図における各CT
の各部の磁束密度の求め方を示す説明図、第５図
は第３図における各CTと各部の磁束密度の求め
方を示す説明図、第６図は第３図における各CT
にシールドを施した場合の各部の磁束密度の求め
方を示す説明図、第７図は本発明の実施例に係る
変流器の断面図、第８図は第７図における各CT
の各部の磁束密度の求め方を示す説明図、第９図
は本発明の3CTのフオトグラフと従来の3CTの
フオトグラフの比較を示す説明図である。
符号６は鉄心、８は鉄心保護ケース、９は２次
巻線、１１は外側シールド材、１２は巻線、１
３，１３は側面シールド材、１４，１４は巻線で
ある。
Figure 1 is a zero-sequence current detection circuit diagram using a conventional 3CT, Figure 2 is a circuit diagram of a conventional 3CT installed outside a switch, and Figure 3 is a circuit diagram of a conventional 3CT installed inside a switch. Figure 4 shows each CT in Figure 2.
Figure 5 is an explanatory diagram showing how to determine the magnetic flux density of each part of each CT in Figure 3, and Figure 6 is an explanatory diagram showing how to determine the magnetic flux density of each CT in Figure 3.
Fig. 7 is a cross-sectional view of a current transformer according to an embodiment of the present invention, and Fig. 8 is an explanatory diagram showing how to determine the magnetic flux density of each part when shielding is applied to the current transformer.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing how to determine the magnetic flux density of each part. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a comparison between the 3CT photograph of the present invention and the conventional 3CT photograph. 6 is the core, 8 is the core protection case, 9 is the secondary winding, 11 is the outer shield material, 12 is the winding, 1
3 and 13 are side shield materials, and 14 and 14 are winding wires.