JPS60207067A - ガス絶縁３相変流器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野１ 本発明は、３相一括型のガス絶縁開閉装置に用いられる
変流器に関づるものであり、特に磁気光学効果を持つ光
磁界レン４）によって構成した変流器に係る。

［発明の技術的背景］ 従来、３相一括型のガス絶縁間閉装胃に用いられるガス
絶縁３相変流器は、グイ素鋼板にコイルを巻きイ１りて
なる鉄心タイプの変流器＝Ｉアにより構成されていた。

　゛ この様な従来のガス絶縁３相変流器の一例を第１図に暴
いて説明する。円筒形のタンク１内にはＵ、＼／、Ｗ相
の３相の導体２（」〜２ｗが配設されている。タンク１
の前後には絶縁スベーリ３が設【プられ、これにＪ：っ
′Ｃ導体２（」〜２ｗが支持されている。タンク１は、
その軸に垂直に前後に分割され、前方にあって本来の径
を有するタンク１ａと、後方にあって変流器コア４の寸
法分だけ径が大きくされたタンク１ｂとから構成されて
いる。

このタンク１ｂの内側端部の導体２ｕ−２ｗの延長上に
夫々変流器コアが殺菌されている。そして、この変流器
コア４の前方〈即ち、後方のタンク１ｂの端部）には支
持板５が設番プられ、変流器コア４の内側に（よこれど
連結して絶縁シールド６が設（プＩうれ、これらにより
、変流器コア４の支持、及ヒ導体２（」〜２Ｗとの絶縁
がなされている。更に、タンク１の下部には、変流器コ
ア４の電流を引き出す為の密封端子７が設けられている
。

ところで、この様なガス絶縁３相変流器においては、３
箇所に設りる変流器コアが重い為、これを支える支持板
、絶縁シールド等もかなりの大きさとなり、これらを３
箇所に設置］る為に機器が複雑・大型化し、ｍｍも大き
くなってしなう。また、変流器コアは１コアで１用途に
しか使用できない為、継電器用やバ１測用などに複数の
コアが必要となり、これも大型化の原因となり、ロスト
的にも高価となってしまう。

これらの欠点に鑑み、最近では、細径性、絶縁性、無誘
導性、耐環境性等の優れた特徴を有づ゛る光ファイバー
を用いた計測技術が注目され、これを応用した光磁界セ
ンナにより変流器を構成する試みがなされている。

第２図に従って、この様な光磁界センサを用いたカス絶
縁３相変流器の一例を説明りる。

タンク１内に配設された３相の導体２　ｕ−２Ｗには、
その高電界側に光磁界センソ８が設【ノられ、この延長
十のタンク１外側には、蜜月ＣＨＩ了７が設（）られて
いる。光磁界セン９８は、Ｚ　ｎ　Ｓ　ｅ等のファラデ
ー素子を主体として偏光子、−１／／Ｉ波長板、検光子
等から構成され、密１１端子７（よ光送信器と、光受信
器及び演粋子からなる検出装置に接続されるものである
。

このガス絶縁３相変流器の作用（１次の通りである。即
ち、密封端子７を介して光送信器から光磁界Ｕンリ８に
光が送られると、この光（ｊまづ”偏光子を通り、ラン
ダム偏光から直線偏光になり、１／４波長板で位相変調
を受１］で円偏光となる。そして、ファラデー素子を通
過づる際に１４＆界の大きさに応じた楕円偏光となって
、検光子で強度変調されて再び密封端子７に戻り、これ
に接続された検出装置に送られ光受信器ににっで光パワ
ーとして取り出して、演算処理によって磁界の大きさに
比例した出力が取り出される。

光磁界セン１Ｊ゛は絶縁性に優れる為、］２記の如く導
体２ｕ〜２Ｗの近傍に配Ｖｊｔでさ、また密封端子７も
小型化できる。その結果、ガス絶縁３相変流器は大幅に
縮小、４ＩｙｆＪｉ化される。特に具体的に数値を示じ
ば、長さについては２０％程度、直径については６０％
程亀に縮小された実例がある。また、光限界セン４ノは
、信号の冬用化か自由である為、従来の様に、使用用途
別に複数のコアを設【プるものと違い、１つのセンソを
設りるだりで、これを多用途に使用ηきる。従って、こ
の点においで、変流器をより小型化・簡略化づることか
可能であり、ロスト的にも安価である。

［青用技術の問題点］ ところで、この様なガス絶縁３相変流器においては、ｔ
ｑられだ）１界のテ゛−タから、導体の電流を演算によ
ってめている。この演算（よ周囲の磁界と中心電流との
関係式であるアンペア（Ａｍｐｅｒｅ）の周回路の法則
による公式 ％式％ く磁界をト１．７１２流１．積分路の微小長さく」Ｓ）
に基いて行われる。

しかしながら、この様な光磁界レンυを用いたガス絶縁
３相変流器においては、３引導体が近接して配列されて
いる為に、他相磁界の影響が大きくなり、充分な精度が
得られないと考えられる。

以下この点について、第３図及び本発明に先行する技術
として記載した第４図に従って説明ηる。

即ち、第３図において、Ｕ相の導体２ｕの電流を考える
と、図中の磁力線Φが、Ｖ相Ｗ相の導体２■、２Ｗを横
切る為、■相、Ｗ相の導体近傍においては各相の導体自
身の電流にＪ、−）て生ヂる磁界に、このＵ相の導体２
ｕの電流による磁界が合成される。このことは■相、Ｗ
相の導体２ｖ、２Ｗの電流を考えた場合にも同様であり
、各導体近傍の磁界は、複雑な様相を呈している。従っ
て、導体近傍に、当該導体の電流と位相を４測づる光磁
界センサを設りる際には、他相磁界の影響を排除しなり
れば、８１測データの精度は大幅に低下してしまう。

しかしながら、この様なガス絶縁３相変流器にａ３いて
は、この様な他相磁界の影響をＪＪＩ除できず、しかも
第４図に示す如く、導体表面に複数の光磁界センサ８を
光ファイバー９で連結して円周状に配置する構成である
為１点在的なデータのみでデータの無いレンリ聞を補充
して、全県路弁の磁界強度を演算することになる。即ち
、全県路弁の磁界強度が検出できない為、前述のアンペ
アの周回路の法則による公式が成立せず、電流をめた際
には大きな誤差がにＪ−じてしまう恐れがある。

従って、この様なガス絶縁３相変流器においで、一般に
４測用に用いられる１級乃至３級クラスの高精度の変流
器を得ることは困難であると考えられる。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みなされたものであり、その目的
は、光磁界レンジの構成に改良を施すことにより、各相
の光磁界レンジに対する他相の磁界の影響を排除し、１
つ全沿路分の磁界強度の検出を可能とすることにより、
アンペアの周回路の公式を成立させ、精度の高いガス絶
縁３相変流器を提供することである。

［発明の概要］ 本発明によるガス絶縁３相変流器は、光路の光軸方向に
のみ（即ち光の通過方向にのみ）存在する磁界強度によ
りファラデー回転角を牛しる磁気光学素子にて光磁界セ
ン１１を構成し、この光磁界はンリを導体を周回する１
個の）弔続した構成どすることにＪ：す、各相自身の磁
界強度のみを検出して他相の磁界の影響を排除し、目つ
仝磁路分の磁界強度の検出を可能どしたものである。。

［発明の実施例］ 以上説明した様な本発明によるガス絶縁３相変流器の実
施例を第５図及び第６図を用いて具体的に説明する１、
なお、従来技術と同一部分については同一符号をイ」シ
、説明を省略する。

第５図に示すものは本発明によるガス絶縁３相変流器の
第１実施例である。第５図にａ３いて、導体２ｕ〜２Ｗ
の周囲には可撓性のある鉛ガラスにより糸状に形成され
！ζ′１つの連続した光磁界Ｌンナ１８が少なくとも１
周巻き付番プられている。この鉛ガラスは、光路の光軸
方向にのみ存在する磁界強度によりファラデー回転角を
生じる磁気光学素子である。〜方、タンク１上には、各
相の光磁界センサ１８に近接する位冒に密」４端子７が
設（プられ、更にタンク１外部には光送信器Ｌ　Ｅ　Ｄ
、光受信器Ｐ　Ｄ　’を演Ｑ了ＯＰから成る検出装置１
０が設りられ、順次光ファイバー９で接続されている。

以上の構成を有する本実施例の作゛用は次の通りである
。

まず、光磁界はンリ１８が導体２　ＬＪ〜２■の周囲に
巻き付けられ、全沿路分をカバーしている為に、全県路
弁の磁界強度検出ができる。特に本実施例では、光磁界
レンジ１８が可撓性を有する鉛ガラスで糸状に形成され
、これを導体２Ｕ〜２■に巻き付ける構成の為、組立作
業も容易であり、また、変流器にＪ３いＣ各相の導体に
複数個設けられていた光磁界センサが、一つにまとめら
れたことにより、レンジど光）７フイバーとの接続箇所
や部品点数が削減される利点がある。

更に、光磁界しンリ１８を導体２ｕ〜２ｖの周囲に巻き
付けた為、その光路の光軸方向は、各相自身の磁界方向
である導体周回方向と一致づ゛る為、前述の如き鉛ガラ
スの特性により、光磁界センサ１８は、他相の磁界強度
の影響な（、各相の磁界強度のみを検出できる。

従って、本実施例のガス絶縁３相変流器では、各相自身
の全磁路分の磁界強度を正確に検出できる為、アンペア
の周回路の法則による公式１式％ が成立し、この構成による周回積分が可能となる為、１
級乃至３級クラスの高い精度を得られる。

次に、第６図に本発明によるガス絶縁３相変流器の第２
実施例を示す。

本実施例では、前記実施例と同じ鉛ガラスで光磁界セン
サ゛２８を構成しているが、その断面形状はこれを略正
方形として、その中央の内聞口部で導体２　’Ｌｊ〜２
■の外側に挿入され、導体２ｕ〜２′　Ｗに取付番）ら
れている。また、光磁界センサ２８とタンク１との間に
光ファイバー９は設けられず、光は直接空間伝送される
様になっている。

本実施例の構成は３相共に同一であるので、以下、本実
施例の構成を第７図を用いてＵ相のみ説明する。

導体２ｕにＭＳｔｔノられた断面略正方形の光磁界セン
サ２８は、４方の平面１１ａ〜１１ｄ及びコーｔ一部１
２．ａ〜１２ｄより形成されている。４方のコーナ一部
１２ａ〜１２ｄのうち、３方のコーナ一部１２ｂ〜１２
（ｊには、夫々のコーナ一部を形成する二平面に対し４
５度の角度をなす全反射面が形成されている。全反射面
とならないコーナ一部１２ａを構成する一方の平面１１
ｄには、２つの４５度反射面を対向させた逆反射用のコ
ーナーキューブ１３が設けられており、他方の平面１１
ａは、タンク１に対向して、光の出入面１４を構成して
いる。そして、タンク１上において、この出入面１４に
対向リ−る位置には、密封端子７の代りに直接光送信器
ＬＥＤ等から成る検出装置１０が設置）られ、光路の光
軸と前述の光磁界センサの光の出入面１４とは、光路の
光軸と直交する様に配置されている。

なお、本実施例にＪ３いては、偏光子及び検光子は夫々
光送信器ＬＥＤ及び検出装置１０側に設番プられている
。

以上の構成を右づる本実施例の作用は次の通りである。

まず、光送信器ＬＥＤから偏光子を介して送られた直線
偏光は、光磁界セン１ノ２８のコーナ一部１２ａから光
の出入面１４に垂直に入用し、平面１１ｂに沿って直進
し、次のコーナ一部１２ｂにおいて直角方向に全反射し
て、今度はｔ１７面１１ｃに沿って直進する。同様にし
てコーナ一部に１２Ｇ、１２ｄを経由して平面１１ａに
沿ってコーナー１２８に大剣し、回部に設【ノられたＬ
ｌ−ナーキューブ１３により逆反射して、再び前とは逆
に］−す一部を１２ｄ、１２ｃ、１２ｂの順で進んでコ
ーナ一部１２ａの平面１１ａより再び空間伝送され、検
出装Ｍ１０の光受信器ＰＤに到達づる。

従って、本実施例によっても、光磁界はンサ２８が導体
２ｕ周囲をカバーし、光が導体の周囲を周回する為、前
実施例と同様周回積分がｊ」能である。

特に本実施例では、光磁界センサ２８の断面形状を略正
方形とづることにより、空間伝送を可能とした為、絶縁
耐力が増大する長所がある。

なお、本実施例において、各コーナ一点での全反射によ
る複屈折は、光を往復させることで補償される為、副側
精度上問題はない。

以上の様に本発明は、各相の導体の全周囲に光磁界セン
サを周回させて周回積分を可能としたもので、その構成
は、図示の実施例に限定されるものではない。例えば、
第１実施例において、光磁界セン１ノの周回数は１回以
上なダ何回巻き付けても良く、巻付は回数に拘わらず同
様の効果が得られる。また、第１実施例においては、タ
ンク外部に検出装置を設り、密封端子を貫通プる光ファ
イバーで検出装置と光磁界ヒレ１ノを接続したが、これ
に限らず、例えば、タンクに直接検出装置を取り付けて
両者を光ファイバーで接続しても良い。

［発明の効果］ 以」−説明した様に本発明によれば、導体の周囲に配設
する磁気光学素子を採用し、これを１個の連続した構成
として導体全周囲に配設置”るという簡単な構成により
、他相の磁界の影響を排除し、且つ全磁路弁の磁界強度
が検出可能である為、磁界強度と電流の関係式にお（プ
る誤差が大幅に縮小され、高精度のガス絶縁−３相変流
器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、夫々従来のガス絶縁３相変流器を
示す図で、第１図（Δ）（Ｂ）は夫々変流器コアを用い
たガス絶縁３相変流器を示Ｊ正面図と側断面図、第２図
＜Ａ）（Ｂ）は人々光磁界センサを用いたガス絶Ｒ３相
変流器を示寸正面図と側断面図、第３図は他相の磁界の
影響を示１断面図、第４図は本発明に先行する技術であ
る光磁界センソ〜を用いたガス絶縁３相変流器をＪ、り
具体的に示す断面図である。第５図乃至第７図は本発明
によるガス絶縁３相変流器の実施例を承り図で、第５図
及び第６図は夫々第１実茄例と第２実施例を示す断面図
、第７図は第２実施例の部分拡大断面図である。 １．１ａ、１ｂ−・・タンク、２　ｕ　〜２　Ｗ−＞５
体、３・・・絶縁スペーリ、４・・・変流器コア、５・
・・支持板、６・・・絶縁シールド、７・・・密封端子
、８，１８．２８・・・光磁界センサ、９・・・光ファ
イバー、１０・・・検出装置、１１　ａ　〜１１　ｄ−
・・平面、１２ａ〜１２ｄ・・・コーナ一部、１３・・
・コーナーキューブ、１４゜１５・・・光の出入面、Ｌ
ＥＤ・・・光送信器、ＰＤ・・・光受信器、ＯＰ・・・
演粋子。 第１図 （Ａ）　（Ｂ） 第２図 （Ａ）　ＣＢ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳＦ６ガス等の絶縁ガスが１４人されたタンク内
   に３相の導体を備え、夫々の導体の周囲には磁界強度に
   よりファラデー回転角を生ずる磁気光学素子により構成
   される光磁界センサ゛を配設したガス絶縁３相変流器で
   あって、 前記磁気光学素子は、光路の光軸方向に存在する磁界強
   度のみに反応し、且つこの磁気光学素子は単一で導体の
   周囲を周回する様に４ｊｌ、ｉ成されて、この磁気光学
   素子を通過づる光が導５木の周囲を周回するものとし、 タンク上又はタンク外部には、光発信器と光受信器等か
   ら成る検出装置を配設し、この検出装置の光受信機には
   前記光磁界センタで周回積分された光を伝送する構成と
   したことを特徴とづ゛るガス絶縁３相変流器。
2. （２）光磁界セン勺が、磁気光学素子として鉛ガラス等
   の可撓性を有するものを採用し、糸状に形成された上で
   、磁界センサに巻き付けられたものであり、且つ、検出
   装置と光磁界センサとの光伝送が、この間に接続された
   光ファイバーによって行なわれるものである特許請求の
   範囲第１項記載のガス絶縁３相変流器。
3. （３）光磁界センナが、断面が略四角形で、光の出入面
   、全反射面、逆反射面を備えた形状とされ、且つ、検出
   装置が、タンク上の前記光磁界セン勺に対向して、しか
   し検出装−と光磁界センサの光の出入面が光路の光軸に
   直交する様に配置され、この検出装置と光磁界センサと
   の光の伝送がこの間の空間を介して行なわれるものであ
   る特許請求の範囲第１項記載のガス絶縁３相変流器。