JPS6192107A - ガス絶縁変流器 - 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〕 本発明は、例えば８相一括凰のガス絶縁開閉装置に用い
られる変流器に係り、特に磁気光学効果を待つ光磁界セ
ンサに上って構成したガス絶縁変流器（＝関する。

〔発明の技術的背景〕

従来、例えば８相一括型のガス絶縁開閉装置に用いられ
るガス絶縁８　；Ｉｉ、ｌ変流器は、ケイ素鋼板にコイ
ルを巻き付けて成る鉄心タイプの変流器コアにより構成
されている。

この体ノよ従来のガス絶縁３相敦流器の一例を第８１２
１に洪いて説明する。円筒形のタンク１内にはｕ、ｖ、
ｗｍの８相の導体２ｕ〜２ｗが配設されている。タンク
１の前恢には絶縁スペーサ３が設けられ、これによって
導体２ｕ〜２ｗが受付されている。タンク１は、その＠
１：垂１１に前恢に分割され、前方にあっては本来の径
を封するタンクｌａと、彼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ｌｂとから構成されて
いる。　このタンクＩＩ）の内側端部の導体２ｕ〜２ｗ
の延長上に夫々変７Ａｔ、器コアが設置すれている。そ
して、この変流器コア４の前方（即ち、波力のタンク１
ｂの端部）には支持板５刀）設けられ、変流器コア４の
内側にはこれと連結して杷はシールド６が設けられ、こ
れらにより、変Ｍｒ、器コア４の支持、及び導体２ｕ〜
２ｗとの杷紘刀１１よされている。更に、タンク１の下
部には、変流器コア４の心数を引き出す為の密封端子７
が設けられている。

ところで、この休なガス絶縁８相変流器においては、８
箇所に設ける変流器コアが重い為、これン支える支持板
、絶縁シールド等もかなりの大きさとなり、これらを３
箇所に設ける為に機器が複−雑・大型化し、重ｆｉｔも
大さくなってしまう。また、変流器コアは１コアで１用
途にしか１吏用できない為、継電器用やＪ計測用など（
＝複数のコアが必要となり、これも犬７煤化の原因とな
り、コスト的にも篤価となってしまう。

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ゼする光ファイバーを
用いた計測技術が注目され、これを応用した光磁界セン
サにより笈流器を構成する試みがなされている。。

第４図及び第５図により、この休を光磁界センサを用い
たガス絶縁３・１ｕ変流器の一例を説明する。

タンクｌ内（＝配設された３相の導体２ｕ〜２ｗｌ二は
、その高電界側（−光磁界センサ８が設けられ、この延
長上のタンクｌ外側には、筐封端子７が設けられている
。光磁界センサ８は、Ｚｎ５ｅ４のファラデー素子を主
体として偏光子、１／４波長板、検光子等から構成され
、密封端子７は光送信器ＬＥＤと、光受信器ＦＤ及び演
算子ＯＰからなる検出装置１０に光フアイバーケーブル
９を介して接続されている。ここで、光磁界センサ８は
、第５図の如く、各導体２ｕ〜２ｗの周囲にそれぞれ複
数個づつ設けられ、導体の帽を中心とした同心円接線方
向の磁界を計測し、その周回積分の近似式からアンペー
ルの定理に丞いて中心導体の電流を計測するＯＪ！に／
よっている。

このガス絶縁８相変流器の作用は次の通りである。即ち
、密封端子７を介して先送４Ｍ器から光磁界センサ８に
光が送られると、この光はまず偏光子を剋り、ランダム
゛−光から直線偏光に７より、１／４波長板で位相表調
を受けて円偏光となる。そして、ファラデー素子ヲ通過
する際に磁界の大きさに応じたＴｉ円制光と７よって、
検光子で強度変調されて再び密封端子７に戻り、これに
接続された快出装置に送られ光受信器によって光パワー
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。

光磁界センサは絶縁性（−優れる為、上記の如く導体２
ｕ〜２Ｗの近傍に配置でき、また密封端子７も小型化で
きる。その結果、ガス絶縁８相変流器は大幅に縮小、軽
址化される。特（＝具体的に数１直を示せば、長さ゛に
ついては２０％程度、直径については６０　％　６度に
縮小された実例がある。また、光磁界センサは、信号の
多重化が自由である為、従来の体に、使用用途別に複数
のコアを設けるものと違い、１つのセンサを設けるだけ
で、これを多用途に使用できる。従って、この点におい
て、変流器をより小型化・簡略化することが可能であり
、コスト的にも安価である。

〔背景技術の問題点〕

しかし、この休な従来の変流器では、各光磁界センサが
積卸する磁界の方向が、導体の軸を中心とした同心円接
線方向であるため、８相一括母線の休に近接して他相の
導体が配置されていると、隣接相による導体軸方向と垂
直な成分の影響な受ｆｆｇい。即ち、第６図において、
Ｕ相の導体２ｕの磁流を考えると、凶甲の磁力線φがＶ
相、Ｗ相の導体２ｖ、２ｗを漠切るため、■相、Ｗ柑の
導体近彷（＝おいては各相の導体自身（＝よって生じる
磁界に、このＵ相の導体２ｕの磁流（−よる磁界が合成
される。このことは、Ｖ相、Ｗ相の導体２ｖ。

２ｗを考えた場合も同様であり、各導体の磁界は、複雑
な法相を呈している。従って、導体近傍に、当該導体の
磁流と位相？：計測する光磁界センサを設ける際には、
他相磁界の影響を排除しなければ、計測データの精度は
大幅（−低下するっ特に、事故電流は、平常時の電流の
２５倍にも達することもあり、その磁界は距ｄｉ二反比
例して小さくなるとはいえ、隣接相の光磁界センサの測
定制度ζ二影番ヲ与えることは避けられない。

この休に、光磁界センサを導体の周囲に設置し、磁界の
導体一方向と垂ｍｌよ成分についての周回積分を行って
いる従来の変流器では、隣接相の磁界；二よって計測相
の磁界が歪むため、それが計測誤走となって現れ、精度
の高い計測が実施できない問題点があった。

また、導体の周囲に光磁界センサを配置して周回積分を
行うものでは、光磁界センサの分だけ導体周囲が突出す
る上、＋４度を同上するため導体の全周囲を取巻く体に
光磁界センサを配置すると、それだけ大型の光磁痒セン
サを吏用する必要があり、センサの製作が極めて困難に
なり、また重量も増大する欠点があった。

更に、光磁界センサは、受動素子であり、入射光用と出
力用にそれぞれ１乃至２本の光フアイバーケーブルが必
要であり、従来型の休（ニセンサの数が多いとケーブル
の本数も増大し、８相一括母線全体としてみると、その
接続箇所や接地タンク貫通部のガス気密部が増加し、構
成機器の部品点数の増大や信頼性の低下を招く欠点もあ
った。

上記の休ｒ（、従来技術の問題点を解消するため（＝発
明者は先（＝、隣接相の磁界の影響を受けることなく精
度の高い計測が９目して、しかも周回積分を必要とする
ことなく一方向センサン使用し、部品点数が少なく信頼
性の高いガス絶縁８相変流器を開発した。

即ち各１−の々Ｉ体の光磁祥七ンサ配設部分に内部か中
量とノよったコイル部をルメ戊し、このコイル部内に棉
体の一方向の磁界を発王さぜ、この磁界をコイル部内）
二・一方向に１９って配設した一方向型の光磁界センサ
で恢出することにより、隣接相で発生する導体軸と垂直
方間の磁界に影響されることなく、計測を実施する・１
＊（ユしたものである。

特に、コイル部を少なくとも２ターン以上形成すること
４二より、コイル部内に形ｊ戊される磁界の方向を、導
体の一方向と、題カ一致させることにより、光磁界セン
サによる一方向の磁界の検出が高拮度で行える休（ニし
たものである。

しかしなから１述したコ１ル部内に光磁昇センサを収ａ
ｌｌ　した変流器は、１Ｑｌｊ・ｉ部であるコイル部と
これ力）収納されるタンクとの杷縁距ｍの関係上、コイ
ル導体折曲ン火さくとれｌ！いため、大屯流通喝への】
１蚕用を首えたとき、コイル部の温度上昇を所’＆　Ｉ
Ｉｔ以内に抑えることができないム１能性のあることか
懸念される。即１＞　６００ＯＡ／８０００Ａ等の大−
流芝格の場合９体をＮｅで形成し、コイル部をＣｕ等高
導電材料を用いて形成してもコイル部の温度上昇値が規
定値を越えてしまうｃｉｌ’目と性かあり、この問題点
を解決することが要望される。

〔発明の目的〕

本発明は上記要望を満足させるためになされたもので、
コイル部内に光磁界センサを収納したもの（；於て、特
にコイル部の温度上昇を抑制することができるガス１１
１ｇ様変流器を得ることを目的とするものである。

Ｃ’Ａ萌の概要〕 かかる目的を達成するために本発明によれば、コイル部
（−近接する導体（−、コイル部の熱を積極的に近接導
体に伝達させてコイル部の温度上昇を抑制させる熱吸引
手段具体的にはヒートパイプ等を設けるよう（ニしたも
のである。

〔発明の実〃市例〕

以下、本発明の第ｌの一実施例を弔１図及び第２図（Ａ
）　（Ｂ）に従って具体的に説明する。

第２図（Ａ）　（）］）は、光光磁上ンサとタンク側の
慎出装置との信号の伝送を、光フアイバーケーブルを使
用することなく、タンク内の空間ンその”まま利用して
行う仝間伝送型の変流器に本発明を通用した実施例であ
る。また８相一括型のものについて説明する。

この実Ａ例（＝おい−（，３相一括型接地タンクｌｌ内
には、ｕ、ｖ、ｗの各相の導体１２ｕ　＝　１２ｗがタ
ンク１１の一方向に沿って平行に配設されている。

これら各導体１２は、面状の中仝導体であって、その光
磁界センサの配設部には、内部が中空となったコイル部
１３が前記導体１２の軸方向に沿って形成されている。

このコイル部１３は、棒状の導体を少なくとも、２ター
ン巻回してルＪ戊している。このコイル部１３内の中空
部分（−は、導体１２の一方向の磁界に対して最大ＡＩ
Ｍ夏を持つ休に、ファラデー素子をゼする光磁界センサ
１４を配置している。

この光磁界センサ１４は、直線状の磁界を計測する一方
向屋のセンサで、その形状も導体１２の軸方向に沿った
其直ぐ７．Ｃ弾状体をしている。また、この光磁界セン
サ１４は、コイル部１３に接続されだ円筒状導体１２の
端部（ニー着しコイル部１３内に突出させた支持台【５
を介して、コイル部１３の中心軸上に位置する球に回定
している。この光磁界センサ］４の支持台１５側の端部
側面には、タンク１１に１疋された筏出装：ｄ１６とセ
ンサの一方向（導体の一方向）間（２送受信される光を
屈曲させるプリズム１４ａを、更に光磁界センサＩ４の
支持台とは反対側の端部（＝はプリズム１４３からの光
の反射面１４ｂを設けている。

タック１１にｔ司冗された検出装置１６はタンク１１を
貫通する密封端子１７部分に設けられ、光発信器（発光
ダイオード）ＬＢＤと光受信器（フォトダイオード）Ｐ
Ｄ及び演算子１６ａとから構成されている。

ここでコイル部１３に接続される円筒状導体１２につい
て更に詳述する。第１図及び第２凶の）に於て、第１の
実施例をコイル部１３の左側の導体で、また第２の実施
例を右側の導体で説明する。第１の実施例では中空状導
体の内部にヒートパイプ１２０人を収納している。ヒー
トパイプは導体１２の端部即ちコイル部１３側にｍ４さ
せるよう（ニして配置しである。また第２の実施例では
、導体１２とコイル部１３との接続に、導体を形成する
ヒートパイプ１２０Ｂを接続したものである。従ってコ
イル部１３はヒートパイプ１２０Ｂを介して導体１２と
接続されるものである。

この休な構成を有する本実施例の変流器において検出装
置■６の光発信！　Ｌ　Ｅ　Ｄから発した光は、図示し
ない偏光子により直線偏波され、その直線偏光がタンク
１１内を壁間伝送して、プリズム１４ａから光磁界セン
サ１４内に人射し、次いで反射面１４ｂにて光磁界セン
サ１４内に送込まれるっそして、光磁界センサ１４のフ
ァラデー素子において、そこに加わる磁界により所定の
ファラデー角回転した後、プリズム１４ａを介して再び
空間伝送され、光受信器ＦＤに光量変化として入力され
、演算子１（ｉａから心気信号として取出される。

この休な本実施例の変流器においては、第１図に示す休
（＝導体１２の部分では電流ｉ、が導体の軸方向に流れ
、それ（−伴って導体１２の周囲には、その軸中心まわ
りに磁界φ、が発生するが、コイル部１３では旋回しな
がら流れる磁流ｉ、が存在するため、コイル内部空間の
磁界φ、の向きは導体１２の軸方向とほぼ平行で同輔状
となり、隣接相の導体を流れる電流ｉ、ｌ二よる磁界φ
、とは直交する関係にあり、隣接相の磁界の影響を受け
ることがない。特に、本実施例では、コイル部１３の導
体のターン数を少なくとも２ターン設けることにより、
各ターン間におけるコイル部１３内の磁界の方向を直線
状としたので、隣接相の磁界の影響を効果的に排除でき
る。

一方導体１２並びにコイル部１３の進礪時の温度上昇を
考えるとき、コイル部１３の温度上昇は、これを接続す
る導体１２に比較し應′砥谷量の点から温度上昇が著し
い。しかしながら本発明にあってはコイル部１３の両側
（＝コイル部１３からの発熱を積極的に移動させうる熱
吸引手段であるヒートパイプ１２０人、１２０Ｂが夫々
設けられているので、全体としてコイル部の温度上昇を
抑制することができ、犬゛鷹流定格の変流器として使用
することが可能とする。

以上の体に、本発明によるガス絶縁変流器は、導体を少
なくとも２ターン巻回して成るコイル部によって、４体
の軸方向とＦ行は磁界を発生させ、これを光磁界センサ
で愼出して電流の計測を実施し、コイル部の熱を、コイ
ル部？償続する導体４二積極的（−移動させるものであ
るが、その構成は、図示のもの（−限定されるものでは
ない。

例えば、コイル部の導体のターン数は、２ターンに限ら
ず、ターン数を多くすれば光磁界センサ部分の磁界強度
を大きくすることができるので、その分他相磁界の影響
が少なくなり、多少光磁界センサの光軸とコイル中心軸
とのずれがあっても高精度の磁界測定を行うことができ
る。

また、３相−捨型の変流器について説明したが単相及流
器であってもよいことは勿論である。

更に８相一括型の場合各導体の軸方向（２少なくともコ
イル部長だけコイル部をずらして配置することも可能で
ある。この場合（＝はタンク径の小形化が可能となる。

〔発明の効果〕

以上の休に、本発明によれば、導体の一部に形成したコ
イル部内に一方同型の光磁界センサを設け、コイール部
を接続したａｆ体におけるコイル部に接近した部位（２
熱吸引手段を設けるという簡単な４１弯成（−より、高
精度の計測を行え且つ犬屯流走格にも適用しうるガス絶
縁変流器の提供が可能となる。

尚、コイル部をイ・々”１７１Ｊ′ｉ、する導体を少な
くとも２ターン形成して、コイル部内に導体の軸方向に
沿った直線状の磁界が発生する涼に七衾哨積ζすること
（−より３相−捨型の場合ニーは他相の磁界の影響を受
けることなく、シかも一方向型の光磁界センサの使用が
可能となる効果がある。

また、光磁界センサとして一方向型のものを使用するこ
とで、光磁界センサの小型化及び製作の容易化が達成さ
れ、更に光磁界センサの削減−よりこれ（＝接続するフ
ァイバーケーブルの本数も少ｌ工くなるので、変流器の
構成の単純化が計れる効果もある。

【図面の簡単な説明】

Ｑ’ｓ　１図は本発明によるガス絶縁変流器の磁界の状
態を／バす斜祝凶、第２凶ｃｖ　（１３）は本発明の一
実施例を小す断面図及び側ｔｈＩ図、第８図（〜（Ｂ）
は従来の／２流器コアを用いたガス杷、ｌ、Ｊｃ８相変
諷器に示す正面図とＩＪｔＵ面凶、第４図（Ａ）の）は
光磁界センサを使用したガス上縁３相変流器の一シリを
示す正面図と側面図、第５図は同回遺分を二よる光磁界
センサ乞使用したガス絶縁３・１１反流器の断面図、第
６凶はガス絶縁３４ｆＪ変流器に卦ける信州磁界の影響
を示す断面図である。 １、ｌａ、ｌｂ・・・タンク、２ｕ〜２ｗ・・・導体、
　３・・・杷、道スベーす、４・・・変流器コア、ｂ・
・・支Ｎ板、６・・・絶縁シールド、７・・・密封端子
、８・・・光磁界センサ、９・・・元ファイバーグープ
ル、１０・・・、灰出ｉｔ、１１・・・タンク、１２・
・・筒状導体、１３・・・コイル部、１４・・・光磁界
センサ、１５・・支持台、１６・・・慣用装置、１６ａ
・・・演昇子、■７・・・密封端子、２０・・・ボルト
、２１・・・光フアイバーケーブル、２２・・蓄材端子
、２３．２４・・・挿入孔、ＬｇＤ・・・光発信ａ；、
ＰＤ・・・先受イｂ器、１２０人。 １２０Ｂ・・・ヒートパイプ。 第１図 第　２　エ　（Ａ） 第２図（β） １−、、；３　　　≧二 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）第″４　図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）第５０ 第　Ｃ図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＳＦ＿６ガス等の絶縁ガスが封入されたタンク内
   に導体を配設し、この導体には少なくとも２ターン巻回
   して内部が中空となった導電性のコイル部を形成し、こ
   のコイル部内に導体の軸方向の磁界を発生させるように
   なし、このコイル部内に前記軸方向の磁界を検出する一
   方向型の光磁界センサを配設し、 タンク上又はタンク外部には、光発信器と光受信器及び
   演算子とから成る各相の検出装置を配設し、この検出装
   置と前記光磁界センサとの間で光を伝送する構成となし
   、前記コイル部に近接する導体にはコイル部の温度上昇
   を抑制するための熱吸引手段を施こしたことを特徴とす
   るガス絶縁変流器。
2. （２）検出装置と光磁界センサとの光の伝送手段が、光
   の空間伝送によるものである特許請求の範囲第１項記載
   のガス絶縁変流器。
3. （３）各相のコイル部が、導体の軸方向に沿って少なく
   ともコイル部長だけずれた位置に配設されている特許請
   求の範囲第１項記載のガス絶縁変流器。
4. （４）導体に施こした熱吸引手段が、導体内に収納配置
   したヒートパイプである特許請求の範囲第１項記載のガ
   ス絶縁変流器。
5. （５）導体に施こした熱吸引手段が、導体のコイル部に
   接続される部分をヒートパイプにより構成したものであ
   る特許請求の範囲第１項記載のガス絶縁変流器。