JPS637116A - 密閉形電気機器の事故検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、変電所等の電気所で用いられる密閉形電気機
器の事故検出装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、開放形の電気所における充電部の地絡、短絡等の
事故の検出は、充電部に装着された変流器と、それに付
属させた継電器とにより行われており、事故区間の特定
は電気所の所Ｑが電気機器の状態を目視することにより
行っていた。

これに対し、ガス絶縁開閉装置のような密閉形の電気ｖ
ｉｉ器を設置した電気所においては、電気機器の内部を
目視することができないため、目視により事故区間の特
定を行うことができない。しかしながら、事故区間を特
定して速やかに復旧手当を施す必要があるのは、開放形
の電気所も密閉形の電気所も何等変るところがない。

これに対応するためには、密閉形電気機器を小区間に区
分して、各区間毎に変流器を設置することが考えられる
が、このようにした場合には装置が高価になるばかりで
なく、変流器を配設するために容器内にかなりのスペー
スが必要になるため、装置が大形化するのを避けられず
、設備の縮小化を図るために密閉形の電気機器を採用し
たことのメリットが減殺されることになる。

尚容器の外側に磁界検出手段を取付けて、事故電流が流
れた時に容器の外面に現れる磁界を検出することにより
事故を検出することも提案されているが、容器が磁性体
の場合や良導電材（例えば銅、アルミニウム）の場合に
は、容器から漏れる磁界が小さく、ノイズとの識別が難
しいため事故区間の特定が非常に困難であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、従来の技術では、容器外に漏れる磁界を
検出することが難しく、事故電流による漏洩磁束の検出
信号とノイズとを識別することが困難であったため、事
故区間を特定するためには、非常に高精度のシステムを
組む必要があり、装置が複雑になるという問題があった
。

本発明の目的は、密閉形電気機器の信頼性を屓うこと無
く、簡単な構成で事故区間を特定することができる、密
閉形電気ｇ３器の事故検出装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、機器を収納した複数の金属製の容器を絶縁ス
ペーサを介して接続した密閉形電気別器の事故検出装置
で、絶縁スペーサのフランジ部に配設された磁界センサ
と、この磁界センサの出力を入力として事故区間検出信
号を出力する事故区間検出回路とを備えたものである。

［発明の作用］ 絶縁スペーサは絶縁物からなっていて、しかも非磁性体
であるため、充電部導体に通電した際に生じる漏れ磁界
を遮ることがない。そのため、充電部導体に通電した際
には絶縁スペーサのフランジ部に多量の漏れ磁界が現れ
る。従って上記のように絶縁スペーサのフランジ部に磁
界センサを配設すると、該磁界センサは多量の漏れ磁界
に感応し、充電部導体の通電状態を検出する。従ってこ
の磁界センサの出力を事故検出回路に入力することによ
り、いずれ°の区間で事故が生じたかを直ちに判別する
ことができる。

［実施例］ 以下添附図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示したもので、同図におい
て１ａ、ｌｂ、１ｃ及び１ｄはそれぞれガス絶縁開閉装
置の密閉された容器である。これらの容器は鉄、アルミ
ニウム等の金属からなっていて、図示しない接地線によ
り接地され、各容器の内部にはＳＦ６ガス等の絶縁媒体
が充填されている。３ａ、３ｂ及び３ｃは容器１ａ、ｌ
ｂ間、１ｂ、１ｃ聞及びＩＣ，ｌｄ間にそれぞれ挿入さ
れた絶縁スペーサで、各絶縁スペーサはエポキシ樹脂の
如き非磁性絶縁物により形成されている。

−般に密閉形の電気機器においては、殿器が小区間に区
分されて、隣接する区間の容器相互間に絶縁スペーサが
配設される。そして多くの場合、絶縁スペーサがガス区
分を行う部材を兼ねていて、各絶縁スペーサが両側の容
器に気密に接続され、各絶縁スペーサにより各区間の容
器が他の区間の容器に対してガス区分される。

４ｕ、４ｖ及び４Ｗは容器１ａ〜１ｄ内に収納された３
相の内部導体で、これらの内部導体は絶縁スペーサ３ａ
〜３Ｃにより支持されている。５ｕ、５ｖ及び５Ｗはそ
れぞれ内部導体４ｕ、４ｖ。

４Ｗに接続された遮断器で、これらの機器全体が一つの
構造体としてまとめられてガス絶縁開閉装置６が構成さ
れている。

本実施例においては、絶縁スペーサ３ａ、３ｂ及び３Ｃ
のフランジ部外周に磁界センサ７ａ、７ｂ及び７Ｃが配
設されている。各磁界センサとしては、ＢＳＯ（ビスマ
ス・シリコンオキサイドの結晶）等が持つファラデー効
果を利用したファラデー素子等の光学的磁界検出素子（
以下光磁界センサという。）、被検出磁界が作用した時
に誘起電圧を生じるサーチコイル、ホール素子等、磁界
に感応して電気的検出信号を出力するあらゆるセンサを
用いることができる。

尚光磁界センサを用いると、検出した磁界の状態を光信
号のまま光ケーブルを通して遠方に伝送することができ
るため、ノイズの影響を回避して良質の信号を遠方に送
ることができ便利である。

８は磁界センサ７ａ〜７Ｃから得られる検出信号を入力
として、事故区間を標定する信号を出力する事故検出回
路で、この事故検出回路はマイクロプロセッサ等により
構成される。

９は上記事故検出回路８の動作に基いて駆動されて、事
故の発生を示す警報を発生するとともに事故区間を表示
する事故区間表示警報器である。

第２図Ａ及びＢは、絶縁スペーサ３ａ〜３Ｃのそれぞれ
への磁界センサの取付は状態の一例を示したもので、第
２図Ａは絶縁スペーサの正面図、同図Ｂは絶縁スペーサ
を容器に取−付けた状態の側断面図である。尚第１図で
は複数の容器及び絶縁スペーサを区別するために、容器
を符号１ａ〜１ｄで、また絶縁スペーサを符号３ａ〜３
Ｃでそれぞれ表示したが、第２図は各絶縁スペーサとそ
の両側に配置されている容器との共通の構造を示してい
るため、第２図では容器及び絶縁スペーサをそれぞれ符
号１及び３で表示している。第１図に示した絶縁スペー
サ３ａ〜３Ｃに取付けられる磁界センサ７ａ〜７Ｃは実
際にはそれぞれＵ、■及びＷの３相の内部導体４Ｕ〜４
Ｗに対応させて３相分設けられている。第２図において
は、各絶縁スペーサに取付けられるり、■及びＷ３相の
磁界センサをそれぞれ符号７Ｕ、７Ｖ及び７ｗで表示し
ている。

第２図において絶縁スペーサ３は容器１，１のフランジ
１０１，１０１間に挟まれた状態で配置され、−方の容
器のフランジ１０１に設けられたスタッド挿通孔１０２
と絶縁スペーサ３のフランジ部３０１に設けられたスタ
ッド挿通孔３０２と他方の容器の７ランジ１０１に設け
られたスタッド挿通孔１０２とを貫通させてスタットボ
ルト１０が設けられている。スタットボルトは絶縁スペ
ーサのフランジ部３０１の周方向に所定の間隔をあけて
多数側設けられ、各スタットボルトの両端にナツト１１
．１１が螺合されている。ナツト１１．１１と容器のフ
ランジ１０１との間には座金１２が挿入され、各ナツト
１１の締付けにより絶縁スペーサ３が容器１．１に締結
されている。

３相の磁界センサ７Ｕ、７Ｖ及び７ｗはそれぞれ絶縁ス
ペーサ３のフランジ部３０１の外周面の内部導体４Ｕ、
４Ｖ及び４Ｗに最も近接した位置に配設されている。こ
れらの磁界センサの取付けは、接着、絶縁バンドによる
締付け、ネジ止め等の適宜の手段により行われる。３相
の磁界センサ７Ｕ、７Ｖ、７Ｗをそれぞれ対応する内部
導体４Ｕ、４Ｖ、４Ｗに最も近接する位置に配置した場
合に、磁界センサ７ｕ〜７Ｗと内部導体４Ｕ〜４Ｗとの
間にスタッドボルト１０が介在しないようにするため、
スタッドボルト１０は各磁界センサと対応する充電部導
体との間の領域を避けて配設することが好ましい。

上記の実施例において、内部導体４Ｕ〜４Ｗを電流が流
れると磁界が発生する。この磁界の位相は各相内部導体
に流れた電流の位相に−致し、しかもその値は流れた電
流に比例する。

そのため絶縁スペーサ３ａ〜３Ｃにそれぞれ取付けられ
た磁界センサ７ａ〜７Ｃは絶縁スペーサ３ａ〜３Ｃにそ
れぞれ支持された各相の内部導体を流れる電流の位相と
大きさとを検知する。

各磁界センサの出力は事故検出回路８に入力される。こ
の事故検出回路８は、絶縁スペーサ３ａ〜３ｃにそれぞ
れ取付けられた磁界センサの検出信号を入力として、事
故区間を判定し、警報器９を動作させる。この事故検出
回路８は、平常時は警報？！！９を動作させないように
設定されており、いずれかの区間で事故が生じて、いず
れかの磁界センサが事故電流を検出した時に、事故電流
を検出した磁界センサの位置から、いずれの区間で事故
が生じたかを判定する。

例えば、容器１Ｃの区間で短絡事故Ｆが生じたとすると
、この点には電源側Ｓから過電流が供給され、事故点Ｆ
より負荷側しには電流が流れない。

今磁界センサ７ａ〜７ＣとしてＢＳＯ等のファラデー効
果を利用した光磁界センサが用いられているとすると、
Ｆ点で短絡事故が生じた時には磁界センサ７ａ、７ｂの
光の偏光角度が大ぎくなり、磁界センサ７Ｃの偏光角度
が小さくなる。また磁界センサ７ａ〜７Ｃとしてサーチ
コイルやホール素子のように検出した磁界の大きさに相
応した出力電圧を発生するセンサを用いた場合には、Ｆ
点で事故が生じた時に磁界センサ７ａ、７ｂの出力電圧
が大きくなり、磁界センサ７Ｃの出力電圧が小さくなる
。事故検出回路８はこれらの磁界センサの状態から、絶
縁スペーサ７ｂと７Ｃとの間の区間（容器１Ｃ内）で事
故が生じたことを判定して、この事故区間を示す信号を
出力すると共に、警報器９を動作させる為の信号を出力
する。事故区間を示す信号は電気所の配ｍ１等に設けら
れた表示手段を駆動して事故区間を表示させる。

第３図Ａは第１図の実施例において内部導体４ＬＪ、　
４Ｖ及び４Ｗ短絡時の絶縁スペーサ３ｂの断面における
磁界分布を示し、第３図Ｂは容器１ｂの断面における磁
界分布を示している。尚内部導体４Ｗ及び４ｕに示され
た黒点印は、これらの導体を図の紙面の裏側から表側に
電流ｉ３．ｉ１が流れていることを示し、内部導体４■
に示されたＸ印は図の紙面の表側から裏側に電流１２が
流れていることを示している。第３図Ａ及びＢにおいて
各相の電流ｉ１．ｉ２及びｉ３の位相は、第３図Ｃの時
刻ｔにおける位相を示している。

第３図からも明らかように、各絶縁スペーサ３のフラン
ジ部外周に漏れ出る磁界は、容器１の外周に漏れ出る磁
界よりはるかに大きい。本発明においては、このように
漏れ磁界が大きい絶縁スペーサのフランジ部に磁界セン
サを配設するため、検出感度を向上させて事故区間の検
出を確実に行わせることができる。

第４図は本発明の効果を示す実験例を示したもので、定
格電圧８４ＫＶのガス絶縁開閉装置において、内部導体
４Ｕないし４Ｗに３相短絡電流を流し、アルミニュウム
製の容器の外周とエポキシ樹脂製の絶縁スペーサのフラ
ンジ部３０１の外周面とにＢＳＯによる光磁界センサを
取付けて、フランジ部３０１の円周方向の漏れ磁界を測
定した結果を示したものである。第４図において曲線１
６は絶縁スペーサのフランジ部の外周における測定値を
示し、曲線１７は容器の外周における測定値を示してい
る。尚第４図において横軸の目盛りは、絶縁スペーサの
フランジ部の外周における測定値Ｈ１の容器外周におけ
る測定値Ｈ２に対する比（＝）−１１／Ｈ２）を示して
いる。

第４図の結果からも明らかなように、絶縁スペーサのフ
ランジ部の外周では、容器の外周に比べて４倍強の検出
出力を得ることができ、絶縁スペーサのフランジ部に磁
界センサを取付ければ、事故電流の検出を確実に行い得
ることが分る。

第５図に示したように、容器１ａ、、１ｂのフランジ部
１０１が磁界センサ７に接近している場合には、磁界セ
ンサ７の近傍に磁性体からなる集磁板１８を配置して、
漏れ磁束をこの集磁板を通して積極的に磁界センサに導
くようにすると検出感度を上げることができる。

また集磁板１８を絶縁スペーサ３のフランジ部のほぼ全
周に亘って配設すると一段と集磁界効果を高めて検出感
度を向上させることができる。

上記の説明では、３相−括形の密閉形電気機器に本発明
を適用した場合を示したが、相分離形の密閉形電気機器
にも本発明を適用し得るのはもちろんである。この場合
各絶縁スペーサに１個の磁界センサを取付ければよい。

［発明の効果〕 以上のように、本発明では、絶縁スペーサのフランジ部
の外周に磁界センサを取付けて、内部導体に流れる電流
により生じる漏れ磁界を検出することにより事故を検出
するようにしたので、下記のような効果を得ることがで
きる。

（ａ）密閉形電気機器において容器の内部に検出器を配
設した場合には、他の機器の絶縁性能に影響を与え、容
器内部の信頼性を低下させるおそれがあるが、本発明で
は磁界センサを容器内に配設しないので、密閉形電気機
器の内部の信頼性に影響を与えること無く、事故の検出
を行うことができる。また容器内に事故検出用のセンサ
を配設するスペースを確保する必要がないため、容器が
大形になるのを防ぐことができる。

（ｂ）非磁性絶縁材料からなる絶縁スペーサの部分で漏
れ磁界を検出するので、検出感度を高めることができる
。

（Ｃ）検出部の構造が簡単であるので、電気機器の構造
を複雑にすることなく、安価に実施し得る。

（ｄ）絶縁スペーサのフランジ部に磁界センサを取付け
るだけで事故電流の検出を行うことができるため、既設
の機器への適用をも容易に行うことができる。

（ｅ）絶縁スペーサがガス区分用のものである場合には
、ガス区分点と事故区分点とが一致するため、好都合で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を一部断面し、電気的構成部
分をブロックで示した側面図、第２図Ａ。 Ｂは本発明で用いる磁界センサの取付は状態を説明する
ためのもので、同図Ａは絶縁スペーサを正面から見てセ
ンサの配置を示す正面図、同図８は絶縁スペーサを容器
に取付けた状態でのセンサの位置を示すために、絶縁ス
ペーサと容器とを同図Ａの■−■線に沿って断面して示
した断面図である。第３図Ａ−Ｃは漏れ磁界の状態を説
明するためのもので、同図Ａは絶縁スペーサのフランジ
部の横断面上における磁界分布を示す磁界分布図、同図
Ｂは容器の横断面上における磁界分布を示す磁界分布図
、同図Ｃは内部導体を流れる３相電流の位相関係を示し
た線図である。第４図は本発明の実験例において絶縁ス
ペーサのフランジ部外周及び容器外周の磁界分布を求め
た結果を示す線図、第５図は本発明の他の実施例の要部
を示す側面図である。 １．１ａ　〜ｌｄ−・・容器、３．３ａ　〜３Ｃ・・・
絶縁スペーサ、７．７ａ　〜７Ｇ、７Ｕ　〜７Ｗ・・・
磁界センサ、８・・・事故検出回路。 第１　図 乙 第２図 第３図 ＠４図 ＠５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 機器を収納した複数の金属製の容器を絶縁スペーサを介
   して接続した密閉形電気機器の事故検出装置において、 前記絶縁スペーサのフランジ部に配設された磁界センサ
   と、 前記磁界センサの出力を入力として事故検出信号を出力
   する事故検出回路とを具備したことを特徴とする密閉形
   電気困器の事故検出装置。