JPH07209340A - 光学式電流計測装置 - Google Patents

光学式電流計測装置

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JPH07209340A
JPH07209340A JP6001074A JP107494A JPH07209340A JP H07209340 A JPH07209340 A JP H07209340A JP 6001074 A JP6001074 A JP 6001074A JP 107494 A JP107494 A JP 107494A JP H07209340 A JPH07209340 A JP H07209340A
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optical
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Sakae Ikuta
栄 生田
Toru Tamagawa
徹 玉川
Masao Takahashi
正雄 高橋
Kiyohisa Terai
清寿 寺井
Keiko Niwa
景子 丹羽
Hiroshi Miura
宏 三浦
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 管状ガス絶縁機器の導体通電電流を機器の大
型化を招来することなく精度よく計測可能な光学式電流
計測装置を提供すること。 【構成】 複数の管状タンクを相互に、各々のタンクの
端部に設けたフランジを介して接合して形成した密閉タ
ンク内に絶縁ガスを充填し、密閉タンクの軸方向に通電
導体を配設する。管状タンクの端部フランジ相互間には
環状絶縁部材を配設し、この環状絶縁部材内に通電導体
を周回する溝部を設け、この溝部内に光ファイバーを挿
通し、この光ファイバーの両端部に所定の光学機器を取
り付け、この光ファイバー内を通光する光のファラデー
効果に伴う偏光状態に基づき、通電電流を計測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の電流測定装
置に係り、特に管状絶縁機器に用いる光変流器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】光を利用した電力系統用電流測定装置す
なわち光変流器は、従来一般には導体に極く近接して鉛
ガラスや石英のブロックをセンサとして置き直線偏光を
通過させ、被測定電流が作る磁界によるファラデー効果
の旋光角を測定するところを原理としている。光源から
センサまで光を導くのには、光ファイバーによったり、
或は光ビームとして直接入射させるなどしている。光フ
ァイバーは周知のように絶縁体であり、気中線路では導
体相互間、対地間距離がともに大きいため光ファイバー
により光を導くことが行われている。ガス絶縁母線では
対地間距離が短いため光ファイバーといえども導体と接
地電位間の絶縁を確保することは困難であると考えられ
ていた。その結果、従来のガス絶縁母線用の光変流器で
は光経路の内導体に近い部分はビームとして光を伝播さ
せ、SF6 等のガスにより絶縁を確保している。
【0003】以上のことを、GIS線路用光変流器の場
合を図を用いて説明する。図4は従来の技術によるGI
S線路用光変流器の一例である。図4において、1はG
ISタンク、3は石英あるいは鉛ガラス等のブロックで
できたセンサである。このセンサは入出射面の外に内部
を通過する光線が導体を取囲んで周回するように反射面
を備えた形状をなしている。15はセンサを取り付けるた
めの固定具、16はセンサを接地電位から絶縁して取り付
けるための絶縁物でできた絶縁筒である。図には示して
いない光源を発した光は送光ファイバー11−1を通って
結合レンズ12、偏光器子13からなる光学系でほぼ平行で
直線偏光の光ビーム18となって空間を伝播してセンサ3
に入射し内部で反射を繰り返し導体を周回する光路を経
てセンサを出射する。この間センサ内を通過する光は、
導体7を流れる電流が作る磁界により誘起されるファラ
デー効果によって偏光面がある角度だけ回転している。
この出射光はビーム18となって空間を伝播して再び光学
系に向かい検光子14により互いに偏光面が直交する二つ
の光に分けられた後レンズ12を通り2本の受光ファイバ
ー11−2に入射するし気密光端子17によって中継されて
大気中に付設されたファイバーを通過して図示してない
受光器に至る。この受光器で光の強度を測定しその値か
らセンサ3で生じた偏光面の回転角を知り導体7を流れ
る電流の値を求める。なお、ここに述べている光学系の
構成や働き、また電流値の求め方は既に公知の事柄であ
るので詳細な説明は省略する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のような構成のG
IS線路用の光変流器では、GISタンク内の高圧力の
絶縁ガス中を電流測定用の光18が空間ビームの形で伝播
する。その結果次のような問題がある。すなわち、導体
電流が増加するにしたがって導体7が発熱し絶縁ガスが
加熱されガス密度が局部的に変化し対流が発生する。そ
の結果測定用の光ビーム18の伝播経路の屈折率が不規則
な時間的変化を生じ、ビームの不規則な揺らぎが発生す
る。このビームの揺らぎは光学系の光軸変化やセンサの
感度の不規則な変化と同等のもので電流測定器としての
精度を著しく低下させる。また、全体の寸法が大きくな
らざるを得ず、外観図である図5に示すように線路の途
中に直径がタンク直径より太く長さも無視できない変流
器が挿入されることになる。GIS設備の小型化にとっ
て大きな障害となっている。
【0005】本発明の目的とするところは、管状ガス絶
縁機器の導体通電電流を機器の大型化を招来することな
く精度よく計測可能な光学式電流計測装置を提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の管状タ
ンクを相互に、前記各々のタンクの端部に設けたフラン
ジを介して接合して形成した密閉タンク内に絶縁ガスを
充填し、前記密閉タンクの軸方向に通電導体を配設して
成るガス絶縁機器の前記通電導体の通電電流を計測する
光学式電流計測装置において、前記管状タンクの端部フ
ランジ相互間には環状絶縁部材を配設し、この環状絶縁
部材内に前記通電導体を周回する溝部を設け、この溝部
内に光ファイバーを挿通し、この光ファイバーの両端部
に所定の光学機器を取り付け、この光ファイバー内を通
光する光のファラデー効果に伴う偏光状態に基づき、前
記通電電流を計測することを特徴とする。
【0007】
【作用】上記のような手段を構じることによってセンサ
を含めて光学系は全て大気圧側に置かれ、高圧力の絶縁
ガス中を光ビームが伝播することがなくなりビームの揺
らぎは発生しなくなる。また、光学的に精密な位置合わ
せが必要な気密光端子なども不用となる。さらに、ファ
イバーセンサは絶縁物で保持されているので地絡事故な
どでGISタンクに電流が流れてもこの電流はセンサの
作る周回光路の外側の結合部を流れる。従ってセンサは
常に導体電流のみを測定することができる。また、ファ
イバーセンサはGISタンクと直径があまり違わない円
環状平板に保持されタンクフランジに挟み込まれるので
寸法の大きな溶接構造物を必要とせず小形化することが
できる。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を図1乃至図3によって説明
する。図1はガス絶縁母線に本発明に係る光変流器を取
り付けた場合の断面取付例解図である。図2は図1の上
部平面図である。図3は本発明の光学系のみを示した光
路図である。図1においてはGISタンクであり、7が
導体である。2はファイバーセンサを保持する絶縁性の
センサ保持板であり、導体7に対して同心状に配置され
る。3はファイバーセンサで巻わく4に巻付けられた状
態でセンサ保持板2に形成された溝の中に納められてい
る。センサ保持板2は、Oリング溝を備えた金属製円環
状の中間板5で結合ボルト8によって両側から押えられ
ている。結合ボルト8は図に示すようにファイバーセン
サより外側で中間板5とセンサ保持板2を締めけてい
る。中間板5はさらに取付ボルト9によってGISタン
ク1のフランジに取付けられている。円環状の中間板5
のOリング溝はセンサを納める溝より内周側に設けられ
ている。Oリング6はGISタンク1の内部に充填され
ている高圧の絶縁ガスをシールするためのものである。
【0009】ファイバーセンサ以外の光学素子は光学系
収納箱10の内部に取り付けられており、多心の光ファイ
バーケーブル11によって図示されていない光源、受光器
と接続されている。ファイバーセンサ3は1回または複
数回巻れたループ部と口出し部より成っており、このル
ープ部と口出し部は全て同一平面内にあって同じ曲率半
径の円弧を成している。図示していない光源よりの光は
送光ファイバー11−1を出射して結合レンズ12によって
ほぼ平行な光束となって偏光子を通って直線偏光とな
る。その後、結合レンズ12によってファイバーセンサ3
に入射する。ファイバーセンサ3を伝播するとき、導体
7を流れる電流の作る磁界によってファラデー旋光を受
け偏光面がある角度回転して出射する。この出射光は結
合レンズ12によってほぼ平行な光束となってウォラスト
ンプリズムなどの検光子14に入射する。検光子14はそれ
への入射光を偏光面が互いに直交する二つの直線偏光に
分離する。この二つの光はそれぞれ結合レンズ12によっ
て送光ファイバー11−2へ入射し図示していない二つの
受光器へ達してその強度が測定される。8は図1の結合
ボルトの中の数本についてその位置を示したものであ
る。ここで、偏光子、検光子の動作及び上記二つの受光
強度から電流値を求める方法は既に公知の事項であるの
で詳細の説明は省略する。
【0010】本実施例においてファイバーセンサ3及び
その他の光学系は図1、図2に示すようにGISタンク
内の高圧絶縁ガスからはOリングによって遮断されてい
るため大気圧雰囲気中に置かれることになる。また、フ
ァイバーセンサ3の作るループを貫く金属はないのでこ
れを貫く電流は導体7を流れる電流のみである。また、
センサ部全体が比較的厚さの薄い円環状の形となりGI
Sタンクのフランジ部に挟み込むように取り付けられ
る。またファイバーセンサ3はその全長にわたって同じ
曲率半径の円弧を成しているので、曲がりによって生じ
る複屈折の大きさと同じ主軸の方向はファイバーセンサ
のどの場所でも同じである。
【0011】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、電流の増加
とともに生じる絶縁ガスの密度変化による光の揺らぎの
影響を受けて誤差を発生することがない。また地絡時な
どにタンクを流れる電流によって誤差を生じることもな
い。さらに、GISに占める寸法的な割合をより大幅に
小さくできる。そのためGIS全体の小型化に大きく貢
献できる。また、ファイバーセンサの全長にわたってど
こでも複屈折とその主軸の方向が同じであるので、精度
の向上も大きく期待しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の光変流器装置の取付例解図
【図2】図1の上側平面図
【図3】本発明の一実施例に係る光変流器装置の原理的
構成図
【図4】従来の光変流器装置の原理的構成図
【図5】図4の上側平面図
【符号の説明】
1…GISタンク 2…センサ保持板 3…ファイバーセンサ 4…ファイバー巻わく 5…中間板 6…Oリング 7…導体 8…結合ボルト 9…取付ボルト 10…光学系収納箱 11…光ファイバーケーブル 12…結合レンズ 13…偏光子 14…検光子 11−1…送光ファイバ 11−2…受光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺井 清寿 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 丹羽 景子 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 三浦 宏 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の管状タンクを相互に、前記各々の
    タンクの端部に設けたフランジを介して接合して形成し
    た密閉タンク内に絶縁ガスを充填し、前記密閉タンクの
    軸方向に通電導体を配設して成るガス絶縁機器の前記通
    電導体の通電電流を計測する光学式電流計測装置におい
    て、前記管状タンクの端部フランジ相互間に環状絶縁部
    材を配設し、この環状絶縁部材内に前記通電導体を周回
    する溝部を設け、この溝部内に光ファイバーを挿通し、
    この光ファイバーの両端部に所定の光学機器を取り付
    け、この光ファイバー内を通光する光のファラデー効果
    に伴う偏光状態に基づき、前記通電電流を計測する光学
    式電流計測装置。
  2. 【請求項2】 前記端部フランジ相互間は前記環状絶縁
    部材を貫通する導電性向合部材にて電気的に結合されて
    いる請求項1記載の光学式電流計測装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109376487A (zh) * 2018-12-04 2019-02-22 国网青海省电力公司电力科学研究院 一种高海拔地区gis长母线结构温差变形的计算方法
CN109376487B (zh) * 2018-12-04 2022-12-06 国网青海省电力公司电力科学研究院 一种高海拔地区gis长母线结构温差变形的计算方法

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