WO2020174522A1

WO2020174522A1 - 中間電極構造体、それを用いた変成器及び部分放電検出装置

Info

Publication number: WO2020174522A1
Application number: PCT/JP2019/006999
Authority: WO
Inventors: 角田　孝典; 大輔澁谷; 大木　秀人
Original assignee: 日新電機株式会社
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-09-03

Abstract

中間電極構造体は、送電線の周りを囲む筒状の導電性部材と、導電性部材の２つの開放端の各々に配置された絶縁部材とを含み、導電性部材は、絶縁部材を介して、送電線を収容する管路に装着され、送電線と導電性部材との間の浮遊容量を用いて、送電線の電圧を測定する際に中間電極として使用される。これにより、中間電極構造体は、容器内部に中間電極を形成する必要がなく、容器の外形が大きくなることを抑制でき、従来の中間電極を内蔵する容器よりも製造が容易である。

Description

中間電極構造体、それを用いた変成器及び部分放電検出装置

　本発明は、送電線又は電力設備において電圧及び電流を測定するための変成器に関し、特に高電圧の電力を送電するための送電線及び電力機器において使用される中間電極構造体、それを用いた変成器及び部分放電検出装置に関する。

　管路型の送電経路で使用されるガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Ｇａｓ　Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ　Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ）等の機器では、送電線（以下、母線ともいう）を収容する管路に形成した容器の内部に、容器と絶縁した形態で中間電極を設け、中間電極と大地との間にコンデンサ成分を形成し、コンデンサ成分により分圧された電圧を検出する。例えば、下記特許文献１には、図１０を参照して、超高圧用のガス絶縁開閉装置に用いる電圧変成器の信頼性を高め、保守を容易にするガス絶縁開閉装置用電圧変成器が開示されている。

　この電圧変成器は、ガス絶縁開閉装置の外殻容器の一部を構成する管路において、金属製の管状容器９０２及び９０４と中心軸線を共有した状態で配置され、管状容器９０２及び９０４にフランジ結合された円筒状の金属製の分圧電極容器９０３を備えている。管路の内部及び該管路に接続された他の容器等の内部には、ＳＦ_６ガスが所定の圧力で封入されている。管路内には、該管路の中心軸線に沿って直線的に伸びる主回路導体９０５が収納されている。分圧電極容器９０３内には、主回路導体９０５を取り囲む円筒状の分圧電極９１６が配置され、分圧電極９１６は接続導体９１５の上端に電気的に接続されている。分圧電極容器９０３の下部のフランジには、金属製の接続管路９０６の上端に設けられたフランジが絶縁スペーサ９０７を介して接続されている。

　図１０には、主回路導体９０５と分圧電極９１６との間の浮遊容量（静電容量）をＣ１１、分圧電極９１６と分圧電極容器９０３との間の浮遊容量をＣ１２、接続導体９１５と接続管路９０６との間の浮遊容量をＣ１３で示している。浮遊容量Ｃ１１～Ｃ１３の電気的接続関係は図１１のようになる。したがって、主回路導体９０５の電位をＥ１とすると、浮遊容量Ｃ１１及びＣ１２の接続ノードの電位（分圧電位）Ｅ２は、Ｅ２＝Ｅ１×Ｃ１１／（Ｃ１１＋Ｃ１２＋Ｃ１３）となる。ガス絶縁開閉装置用電圧変成器では、この分圧電位を１次電圧として使用し、トランス（変圧器）により変換した後の電圧を測定する。

特開平５－９００４８号公報特許第４０８０７４９号公報特許第６３３１５２１号公報

　しかし、特許文献１に開示された中間電極を備えた構成では、容器内部に中間電極構造を形成することが難しく、絶縁性能を維持するために、外形が大きくなる問題がある。また、中間電極を小さな構造とすることも報告されている。例えば、上記特許文献２には、３相一括型ガス絶縁開閉装置の電圧検出装置が開示されており、この電圧検出装置では、浮遊電極（中間電極）の大きさは、高電圧導体（母線）の直径以下に形成される。しかし、中間電極を小さくすると、検出できる信号レベルが小さく、取扱いが難しい問題もある。

　また、高電圧の電気設備においては、発生する部分放電を検出するための専用装置が設けられている（上記特許文献３参照）が、変成器と同じ構成を用いて、部分放電を検出できれば好ましい。

　したがって、本発明は、容器内部に中間電極構造を形成することなく、簡易な構成で製造が容易である小型の中間電極構造体、それを用いた変成器及び部分放電検出装置を提供することを目的とする。

　本発明の第１の局面に係る中間電極構造体は、送電線の周りを囲む筒状の導電性部材と、導電性部材の２つの開放端の各々に配置された絶縁部材とを含み、導電性部材は、絶縁部材を介して、送電線を収容する管路に装着され、送電線と導電性部材との間の浮遊容量を用いて、送電線の電圧を測定する際に中間電極として使用される。

　これにより、導電性部材及び絶縁部材で容器を形成し、導電性部材を中間電極として使用するので、容器内部に中間電極を形成する必要がなく、容器内部における絶縁が容易となる。また、当該容器は、容器の外形が大きくなることを抑制でき、従来の中間電極を内蔵する容器よりも製造が容易である。

　好ましくは、導電性部材は、非磁性の金属で形成される。これにより、中間電極構造体の周囲にロゴスキーコイルを配置して電流変成器を構成でき、送電線の電流を検出できる。

　本発明の第２の局面に係る変成器は、上記の中間電極構造体と、導電性部材を接地するコンデンサと、送電線により交流電力が供給される際に、導電性部材の電圧を検出する検出部とを含み、検出部は、導電線の電圧を、浮遊容量とコンデンサとにより分圧された電圧として検出する。

　これにより、上記の中間電極構造体を用いて、電圧変成器を形成できる。上記の中間電極構造体を使用することにより、比較的大きな浮遊容量を実現できるため、検出信号レベルが大きくなり、検出信号の取扱いが容易となる。

　好ましくは、変成器は、検出部により検出された電圧信号を増幅する絶縁アンプをさらに含む。これにより、測定対象である送電線を含む高圧の電気設備と測定機器とを容易に絶縁することができ、測定装置を保護できる。

　より好ましくは、変成器は、検出部により検出された電圧信号の大きさを変換するトランスと、トランスの出力電圧信号を増幅するオペアンプとをさらに含む。これにより、測定対象である送電線を含む高圧の電気設備と測定機器とを容易に絶縁することができ、測定装置を保護できる。

　本発明の第３の局面に係る変成器は、上記の中間電極構造体と、導電性部材を接地する導電性の接地線と、送電線により交流電力が供給される際に、接地線に流れる電流を検出する検出部と、検出部により検出された信号を積分する積分部とを含み、積分部による積分結果は、送電線の電圧の測定値を生成するために使用される。

　好ましくは、検出部は、比透磁率が１０００以上の部材で形成されたコアを有するコイルである。これにより、接地線に流れる電流を、より精度よく検出できる。比透磁率が高いコアは励磁電流が小さいので、微小電流のセンシングに適している。

　より好ましくは、積分部は、オペアンプと、当該オペアンプの出力端子と反転入力端子とを電気的に接続するコンデンサとを含む。これにより、検出部により検出された電流信号を積分し、電圧信号として出力できる。

　さらに好ましくは、導電性部材は、双方向ダイオードを介して接地される。これにより、過大な電流を大地に逃がすことができ、安全を確保できる。

　本発明の第４の局面に係る変成器は、上記の中間電極構造体と、導電性部材を接地する導電性の接地線と、送電線により交流電力が供給される際に、接地線に流れる電流を検出する検出部と、検出部により検出された信号を積分する第１の積分部と、中間電極構造体の軸に垂直な平面に配置されたロゴスキーコイルと、送電線により交流電力が供給される際に、ロゴスキーコイルの両端に発生する電圧を積分する第２の積分部とを含み、導電性部材は、非磁性部材により形成され、第１の積分部による積分結果は、送電線の電圧の測定値を生成するために使用され、第２の積分部による積分結果は、送電線の電流の測定値を生成するために使用される。これにより、上記の中間電極構造体を用いて、電圧及び電流を測定する変成器を形成できる。

　本発明の第５の局面に係る部分放電検出装置は、上記の中間電極構造体と、導電性部材を接地する導電性の接地線と、接地線に流れる電流を検出する検出部と、検出部により検出された信号に対して所定の処理を行ない、部分放電の発生の有無を判定する判定部とを含む。これにより、上記の中間電極構造体を用いて、部分放電検出装置を形成できる。

　本発明によれば、容器の外殻（導電性部材）で中間電極を構成するので、容器内に中間電極構造を形成することが不要となり、容器内部における絶縁が容易となる。また、容器の外形が大きくなることを抑制できる。また、比較的大きなコンデンサ容量（浮遊容量）を実現できるため、検出信号レベルが大きくなり、取扱いが容易となる。

本発明の第１実施形態に係る変成器の概略構成を示す断面図である。図１の信号整合ユニットの構成例を示す回路図である。図１の信号整合ユニットの構成例を示す、図２とは別の回路図である。第１変形例に係る変成器の概略構成を示す断面図である。図４の信号整合ユニットの構成例を示す回路図である。第２変形例に係る部分放電検出装置の概略構成を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係る変成器の概略構成を示す断面図である。図７のVIII－VIII線での断面を示す断面図である。ＣＴユニットの構成を示す回路図である。従来の電圧変成器の構成を示す断面図である。図１０の電圧変成器において複数箇所に発生する浮遊容量の電気的接続関係を示す回路図である。

　以下の実施形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

　（第１実施形態）
　図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る変成器１００は、送電線２００を収容する外装管２０２及び２０４の間に配置される中間電極構造体１０２と、分圧コンデンサ１０４と、信号整合ユニット１０６と、保護素子１０８とを含む。送電線２００は、外装管２０２及び２０４の中心軸に配置されている。中間電極構造体１０２は、外殻部１１０と、外殻部１１０の両側の開放端に配置されたスペーサ１１２及び１１４と、外殻部１１０の外周を覆う絶縁被膜１１６とを含む。

　外殻部１１０は、大地２０８から絶縁されており、外装管２０２及び２０４とも電気的に絶縁されている。外殻部１１０は、金属部材により送電線２００を取り囲むように、筒状に形成されている。外殻部１１０は、円筒（軸に垂直な断面形状が円）であっても、多角形の筒（軸に垂直な断面形状が多角形）であってもよい。外殻部１１０は、導電性の高い金属（例えば、鉄、銅、アルミニウム、及び、それらの合金、並びに、ステンレス等）で形成されることが好ましい。

　スペーサ１１２及び１１４は、送電線２００を支持し、中間電極構造体１０２を外装管２０２及び２０４に固定するためのものである。スペーサ１１２及び１１４は、非導電性の部材（樹脂等）で形成されている。スペーサ１１２及び１１４は、送電線２００を貫通させ、送電線２００を外殻部１１０の軸上に配置できるように形成されることが好ましい。

　外殻部１１０と、スペーサ１１２及び１１４とにより中間電極構造体１０２の内部には密閉された空間２０６が形成される。空間２０６（外殻部１１０と、スペーサ１１２及び１１４とにより密閉される空間）には、絶縁のために、油、ガス、モールド部材等が充填されてもよい。

　分圧コンデンサ１０４は、一方の端部が外殻部１１０に接続され、他方の端部は大地２０８に接続（接地）されている。分圧コンデンサ１０４の外殻部１１０に接続された端部は、信号整合ユニット１０６にも接続されている。分圧コンデンサ１０４を外殻部１１０に電気的に接続する方法は任意である。溶接であっても、ネジ、ボルト等による固定であってもよい。

　保護素子１０８は、異常電圧が発生した場合に、電流を大地２０８に逃がすためのものであり、避雷器とも言われる。保護素子１０８は安全のために装備されており、変成器１００の機能を実現するために不可欠なものではなく、装備されなくてもよい。絶縁被膜１１６も、同様に、周囲の作業者等の安全を確保するためのものであり、変成器１００の機能を実現するために不可欠なものではない。

　送電線２００が伝送する電力（電圧）は、所定周波数（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ等）の交流電圧であり、その変動に応じて周囲の金属は電磁気的影響を受ける。送電線２００及び外殻部１１０の間には浮遊容量１１８が存在する。外殻部１１０、分圧コンデンサ１０４及び浮遊容量１１８は、送電線２００の電圧を分圧する分圧回路を構成する。即ち、分圧コンデンサ１０４及び信号整合ユニット１０６の接続ノードには、送電線２００及び外殻部１１０の間の浮遊容量１１８の容量Ｃ２と、分圧コンデンサ１０４の容量Ｃ１とにより送電線２００の電圧Ｖ０が分圧された電圧が発生する。送電線２００の電圧をＶ０とすると、分圧コンデンサ１０４及び信号整合ユニット１０６の接続ノードの電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｖ０×Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）となる。したがって、電圧Ｖ１を信号整合ユニット１０６により検出することにより、送電線２００の電圧Ｖ０を測定し、その変動を観測できる。分圧コンデンサ１０４及び信号整合ユニット１０６の接続ノードの電圧Ｖ１は、容量Ｃ１及びＣ２に依存するが、送電線２００の電圧が高電圧であれば、比較的高い電圧である。

　送電線２００と外殻部１１０との間に発生する浮遊容量１１８の容量Ｃ２に関しては、中間電極構造体１０２内の空間にガス等を充填するか否かを考慮し、送電線２００と外殻部１１０との距離（円筒状の外殻部１１０であれば、半径）、及び外殻部１１０の軸方向の長さを調整することにより、所望の容量を得ることができる。浮遊容量１１８の容量Ｃ２は、約１００～１０００ｐＦであれば好ましい。浮遊容量１１８の容量Ｃ２が小さいと、検出信号は小さい。例えば、１ｐＦの容量でカップリングした場合（Ｃ２＝１ｐＦ）、送電線２００の電圧を７７ｋＶ／３^１／２とすると、検出信号は約１０μＡと小さい。他の回路からのリーク電流等を考えると、精度を維持するのが容易ではない（例えば、１μＡのリーク電流であっても、約１０％の誤差になる）。

　図２を参照して、信号整合ユニット１０６は、絶縁アンプ１３０と、抵抗Ｒ１～Ｒ３とを含む。信号整合ユニット１０６への入力信号ＩＮ（電圧Ｖ１）は、絶縁アンプ１３０により増幅されて出力信号ＯＵＴとして、後段の測定機器（図示せず）に出力される。増幅率ａは、抵抗Ｒ１及びＲ２により決定され、ａ＝１＋Ｒ２／Ｒ１となる。後段の測定機器では、例えば、出力信号ＯＵＴを所定の周波数でサンプリングしてデジタルデータに変換し、上記の式を用いて送電線２００の電圧Ｖ０を求めることができる。また、測定結果を記憶し、その変動を観測できる。

　絶縁アンプ１３０は、アイソレーションアンプとも呼ばれ、入力側と出力側とが絶縁されている。したがって、送電線２００を含む高電圧の電力設備と、絶縁アンプ１３０の出力信号を処理する測定機器とを絶縁することができる。絶縁アンプ１３０には、例えば、光学素子を用いた光結合型のアンプ、又は、トランスを用いたトランス結合型のアンプを使用できる。

　なお、絶縁アンプ１３０と周囲の抵抗との接続関係は、図２に限定されない。入力信号ＩＮを増幅した出力信号ＯＵＴを出力できるものであればよい。入力信号ＩＮ及び出力信号ＯＵＴの極性が反転する反転増幅回路であっても、極性が同じである非反転増幅回路であってもよい。

　信号整合ユニット１０６は、図３に示したように、トランス１３２と、オペアンプ１３４と、抵抗Ｒ４～Ｒ６とを含んで構成されてもよい。この場合、トランス１３２の１次側コイルへの入力信号ＩＮ（電圧Ｖ１）は、トランス１３２により電圧レベルが調整されて所定のレベルの電圧として２次側コイルから出力され、オペアンプ１３４に入力される。オペアンプ１３４に入力される信号は、オペアンプ１３４により増幅されて、後段の測定機器に出力され、上記と同様に処理される。増幅率ａは、抵抗Ｒ４及びＲ５により決定され、ａ＝１＋Ｒ５／Ｒ４となる。

　図３の回路では、トランス１３２により、送電線２００の側とオペアンプ１３４の後段の測定機器とは絶縁されるので、オペアンプ１３４は、アイソレーションアンプではなく、通常のオペアンプ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であればよい。

　なお、オペアンプ１３４と周囲の抵抗との接続関係は、図３に限定されない。入力信号ＩＮを増幅した出力信号ＯＵＴを出力できるものであればよい。非反転増幅回路であっても、反転増幅回路であってもよい。

　（第１変形例）
　上記の実施形態では、外殻部１１０を中間電極として分圧コンデンサ１０４を含む分圧回路を構成し、分圧された電圧を直接検出して増幅する場合を説明した。送電線２００の電圧を測定する方法は、これに限定されない。第１変形例では、外殻部１１０を中間電極とする点は同じであるが、送電線２００の交流電圧により生じる電流を検出する。

　図４を参照して、本変形例に係る変成器１５０は、中間電極構造体１０２と、中間電極構造体１０２及び大地２０８の間に配置された接地線１５２と、接地線１５２に巻回された検出コイル１５４と、検出コイル１５４に発生した信号（電流）が入力される信号整合ユニット１５６と、ダイオード対１５８とを含む。中間電極構造体１０２は、上記の実施形態と同様に構成されている。したがって、重複説明を繰返さず、ここでは、主として上記の実施形態と異なる点に関して説明する。

　接地線１５２は、導電性部材で線状（棒状）に形成され、中間電極構造体１０２を構成する外殻部１１０に一端が接続され、他端が大地２０８に接続されている。接地線１５２を外殻部１１０に電気的に接続する方法は任意である。溶接であっても、ネジ、ボルト等による固定であってもよい。

　検出コイル１５４は、接地線１５２を流れる電流を検出するためのものである。上記したように、送電線２００と外殻部１１０との間には浮遊容量１１８（Ｃ２）が存在するので、送電線２００に印加される電圧により、Ｃ２を介した変動電流が接地線１５２に流れる。接地線１５２を流れる変動電流により形成される変動磁場により、検出コイル１５４の出力には２次電流が生じる。したがって、これを信号整合ユニット１５６により検出し、検出信号を積分して送電線２００の電圧を測定（算出）する。検出コイル１５４により検出される電流は比較的小さいので、検出コイル１５４には透磁率の高い部材（例えば、比透磁率が１０００以上の部材。パーマロイ等）で形成したコアを設けることが好ましい。

　このような構成では、通常、外殻部１１０に発生する電圧は極めて小さい。しかし、内部で異常放電が発生した場合等には過電圧が生じ、変成器（信号整合ユニット１５６内部の半導体素子等）を破壊する可能性がある。そこで、外殻部１１０に発生する電圧が小さいことを利用して、順方向電圧の小さなダイオードを用いて保護する方法が考えられる。この方法は比較的安価に、大電流までカバーできる。即ち、順方向が相互に逆になるように接続された２つのダイオード（以下、双方向ダイオードともいう）で構成されたダイオード対１５８を設ける。ダイオード対１５８は、安全のために設けられ、過大な電流が発生した場合に、電流を大地に逃がすためのものである。なお、ダイオードの数は２つ（１対）に限定されず、４つ（２対）以上であってもよい。

　図５を参照して、信号整合ユニット１５６は、オペアンプ１６２と、抵抗Ｒ７と、コンデンサＣ３とを含む。図５には、図４に示した中間電極構造体１０２の構成の一部を示す。

　オペアンプ１６２の反転入力端子（「－」を付した端子）は、検出コイル１５４の一方の端部と接続され、オペアンプ１６２の非反転入力端子（「＋」を付した端子）は接地されている。オペアンプ１６２の出力端子と反転入力端子とは、並列接続されたコンデンサＣ３及び抵抗Ｒ７により接続されている。このように構成されることにより、オペアンプ１６２は積分器として機能し、出力信号ＯＵＴは、反転入力端子に入力される入力信号ＩＮを積分した信号となる。この構成は、先に述べたコアと検出コイルで構成した電流検出センサーとしての能力（特に周波数特性）を最大に向上させることができる。その理由は、この構成は検出コイルにとって、等価的に負担抵抗（負荷抵抗）を極小化できる利点を持つからである。なお、抵抗Ｒ７は、回路を安定させるためのものであり、積分するために不可欠ではない。

　ここで、検出コイル１５４が検出するのは、接地線１５２を流れる電流である。接地線１５２を流れる電流Ｉ（ｔ）は、浮遊容量１１８（容量Ｃ２）の両端の電圧をＶ（ｔ）とすると、Ｉ（ｔ）＝Ｃ２×ｄＶ（ｔ）／ｄｔで表される（ここで、ｔは時間を表し、ｄＶ（ｔ）／ｄｔは電圧の微分を表す）。したがって、電流Ｉ（ｔ）を積分すると、電圧Ｖ（ｔ）を得ることができる。即ち、オペアンプ１６２は、検出コイル１５４の検出信号（接地線１５２を流れる電流の検出信号（入力信号ＩＮ））を積分して、電圧（出力信号ＯＵＴ）を出力する。オペアンプ１６２からの出力信号ＯＵＴは、後段の測定機器に出力され、上記と同様に処理される。これにより、送電線２００の電圧を信号整合ユニット１５６により測定でき、その変動を観測できる。

　オペアンプ１６２は、検出コイル１５４により、送電線を含む電力設備と絶縁されているので、アイソレーションアンプでなく、通常のオペアンプであればよい。

　上記では、検出される電流を、オペアンプを使用した積分回路により積分して、電圧に変換する場合を説明したが、これに限定されない。オペアンプを使用せずに、アナログの検出信号（電流）をデジタルデータに変換した後に、半導体演算子（ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等）により積分を実行してもよい。

　（第２変形例）
　上記の第１変形例では、母線の電圧及びその変動を測定する場合を説明したが、これに限定されない。第２変形例として、図４に示した構成を用いて、部分放電を検出する場合について説明する。

　図６を参照して、第２変形例に係る部分放電検出装置１７０は、図４と同様に構成されており、中間電極構造体１０２と、中間電極構造体１０２及び大地２０８の間に配置された接地線１５２と、接地線１５２に巻回された検出コイル１７２と、検出コイル１７２に発生した信号（電流）が入力される信号整合ユニット１５６と、ダイオード対１５８とを含む。但し、ここでは、検出コイル１７２は、図４の検出コイル１５４とは異なり、部分放電により発生する高周波電流（ＭＨｚオーダ）を検出できるコイルである。部分放電の検出方法は、上記の特許文献３と同じである。特許文献３では、母線及び接地の間に配置された電気設備において部分放電が発生したときに、部分放電により消失した電荷を補うためのコンデンサ（以下、補償コンデンサという）を、母線と接地との間に設ける。電気設備において部分放電が発生すると、補償コンデンサに蓄積されていた電荷が、母線を介して、部分放電の発生部（電荷消失源）に供給される。このとき、流れる電流を検出することにより、部分放電の発生を検出できる。

　本変形例では、送電線２００及び外殻部１１０の間に生じる浮遊容量１１８を、補償コンデンサとして機能させる。部分放電が発生していない通常状態において、送電線２００による交流電力の供給により接地線１５２に電流が流れる。部分放電が発生すると、図６に示したように、浮遊容量１１８に蓄積されていた電荷が、部分放電部に送電線２００を介して供給され、瞬間的に大きな補償電流１７４が流れる。これにより、検出コイル１７２による検出信号も瞬間的に増大する。したがって、検出コイル１７２の検出信号の変化を観測することにより部分放電を検出できる。例えば、検出コイル１７２により検出された信号に対して所定処理（ピーク検出等）を行なえば、部分放電を検出できる。また、送電線２００を流れる商用電流の位相を利用して、検出信号から商用電流の影響を分離し、部分放電により発生した電流を検出してもよい。

　図６の信号整合ユニット１５６は、検出コイル１７２により検出された高周波信号を処理する回路である。図６に示した部分放電検出装置１７０を、例えばガス絶縁開閉装置に適用して、部分放電を検出できる。

　（第２実施形態）
　第２実施形態の変成器では、第１の実施形態に示した構成に加えて、ロゴスキーコイルを備える。具体的には、図７及び図８を参照して、第２の実施形態に係る変成器１８０は、中間電極構造体１０２と、ロゴスキーコイル１８２と、中間電極構造体１０２及び大地２０８の間を接続する接地線１５２と、接地線１５２に設けられたＣＴユニット１９２とを含む。中間電極構造体１０２は、第１の実施形態（図１及び図４参照）と同様に構成されている。したがって、重複説明を繰返さず、ここでは、主として上記の実施形態と異なる点に関して説明する。

　ロゴスキーコイル１８２は、中間電極構造体１０２の周囲に、保持部材１８４～保持部材１９０を介して固定されている。ロゴスキーコイル（トロイダルコイルとも呼ばれる）は、環状体の芯（又は空芯）の周囲（図７では、母線を中心軸とする環の周囲）に被覆導線を巻付けた外観環状のコイルである。ロゴスキーコイル１８２は、樹脂等によりモールドされることが好ましい。これは、ロゴスキーコイルにより検出するのは、送電線２００に流れる電流により発生する磁束（母線に垂直な平面内に形成され、母線位置を中心とする同心円に沿った磁束）を微分した信号であり、ロゴスキーコイルにより囲まれる空間内を通る鎖交磁束に対するロゴスキーコイルの角度が変化しないようにするためである。この用途では、外殻部１１０が磁場を乱さないように、外殻部１１０は導電性の非磁性体（例えば、銅、アルミニウム、及び、それらの合金、並びに、非磁性のステンレス等）で形成されることが必要である。変成器１８０の両端はＣＴユニット１９２に接続され、後述するように、変成器１８０により検出された信号はＣＴユニット１９２により積分される。

　保持部材１８４～１９０は、ロゴスキーコイル１８２を中間電極構造体１０２から所定の距離だけ離隔して固定するためのものであり、樹脂等の非導電性部材で形成されている。保持部材１８４～保持部材１９０の数、形状及び配置は任意であり、ロゴスキーコイル１８２を中間電極構造体１０２から所定の距離だけ離隔して固定できればよい。

　図９を参照して、ＣＴユニット１９２は、検出コイル１５４、オペアンプ１６２、抵抗Ｒ７、及びコンデンサＣ３を含む回路（以下、第１回路という）と、ロゴスキーコイル１８２、オペアンプ１９６、抵抗Ｒ８及びＲ９、並びにコンデンサＣ４を含む回路（以下、第２回路という）とを含む。第１回路は、図５と同じであるので、重複説明を繰返さない。第１回路は、接地線１５２を電流が流れることにより検出コイル１５４に流れる電流（入力信号ＩＮ１）を積分した電圧（出力信号ＯＵＴ１）を出力する。出力信号ＯＵＴ１は、後段の測定機器に出力され、上記と同様に処理される。

　第２回路はミラー積分回路とよばれるものであり、オペアンプ１９６は積分器として機能し、出力信号ＯＵＴ２は、反転入力端子に入力される入力信号ＩＮ２を積分した信号となる。第２回路は第１回路と異なり、オペアンプ１９６は、ロゴスキーコイル１８２の両端に発生する電圧を積分するので、出力信号ＯＵＴ２は母線電流（送電線２００の電流）に比例した値である。即ち、ロゴスキーコイル１８２のインダクタンスＬにより、ロゴスキーコイル１８２の両端の電圧Ｖ（ｔ）は、母線（送電線２００）の電流をＩ（ｔ）とすると、Ｖ（ｔ）∝Ｌ×ｄＩ（ｔ）／ｄｔで表される（ここで、ｔは時間を表し、ｄＩ（ｔ）／ｄｔは電流の微分を表す）。したがって、電圧Ｖ（ｔ）を積分すると、電流Ｉ（ｔ）を得ることができる。

　したがって、変成器１８０は、第１回路により電圧変成器として機能し、ロゴスキーコイル１８２及び第２回路により電流変成器として機能する。

　以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。

　本発明によれば、容器内部に中間電極構造を形成することなく、簡易な構成で製造が容易である小型の中間電極構造体、それを用いた変成器及び部分放電検出装置を提供できる。

１００、１５０、１８０　　変成器
１０２　　中間電極構造体
１０４　　分圧コンデンサ
１０６、１５６　　信号整合ユニット
１０８　　保護素子
１１０　　外殻部
１１２、１１４　　スペーサ
１１６　　絶縁被膜
１１８　　浮遊容量
１３０　　絶縁アンプ
１３２　　トランス
１３４、１６２、１９６　　オペアンプ
１５２　　接地線
１５４、１７２　　検出コイル
１５８　　ダイオード対
１７０　　部分放電検出装置
１７４　　補償電流
１８２　　ロゴスキーコイル
１８４、１８６、１８８、１９０　　保持部材
１９２　　ＣＴユニット
２００　　送電線
２０２、２０４　　外装管
２０６　　空間
２０８　　大地
９０２、９０４　　管状容器
９０３　　分圧電極容器
９０５　　主回路導体
９０６　　接続管路
９０７　　絶縁スペーサ
９１５　　接続導体
９１６　　分圧電極

Claims

　送電線の周りを囲む筒状の導電性部材と、
　前記導電性部材の２つの開放端の各々に配置された絶縁部材とを含み、
　前記導電性部材は、
　　前記絶縁部材を介して、前記送電線を収容する管路に装着され、
　　前記送電線と前記導電性部材との間の浮遊容量を用いて、前記送電線の電圧を測定する際に中間電極として使用されることを特徴とする、中間電極構造体。
　請求項１に記載の中間電極構造体と、
　前記導電性部材を接地するコンデンサと、
　前記送電線により交流電力が供給される際に、前記導電性部材の電圧を検出する検出手段とを含み、
　前記検出手段は、前記導電線の電圧を、前記浮遊容量と前記コンデンサとにより分圧された電圧として検出することを特徴とする、変成器。
　請求項１に記載の中間電極構造体と、
　前記導電性部材を接地する導電性の接地線と、
　前記送電線により交流電力が供給される際に、前記接地線に流れる電流を検出する検出手段と、
　前記検出手段により検出された信号を積分する積分手段とを含み、
　前記積分手段による積分結果は、前記送電線の電圧の測定値を生成するために使用されることを特徴とする、変成器。
　請求項１に記載の中間電極構造体と、
　前記導電性部材を接地する導電性の接地線と、
　前記送電線により交流電力が供給される際に、前記接地線に流れる電流を検出する検出手段と、
　前記検出手段により検出された信号を積分する第１の積分手段と、
　前記中間電極構造体の軸に垂直な平面に配置されたロゴスキーコイルと、
　前記送電線により交流電力が供給される際に、前記ロゴスキーコイルの両端に発生する電圧を積分する第２の積分手段とを含み、
　前記導電性部材は、非磁性部材により形成され、
　前記第１の積分手段による積分結果は、前記送電線の電圧の測定値を生成するために使用され、
　前記第２の積分手段による積分結果は、前記送電線の電流の測定値を生成するために使用されることを特徴とする、変成器。
　請求項１に記載の中間電極構造体と、
　前記導電性部材を接地する導電性の接地線と、
　前記接地線に流れる電流を検出する検出手段と、
　前記検出手段により検出された信号に対して所定の処理を行ない、部分放電の発生の有無を判定する判定手段とを含むことを特徴とする、部分放電検出装置。