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技術 碍子型光変流器

出願人 株式会社東芝東芝エネルギーシステムズ株式会社
発明者 平田幸久佐々木欣一佐藤隆由紀
出願日 2015年2月25日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2015-034735
公開日 2016年9月1日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2016-156709
状態 特許登録済
技術分野 測定装置の細部とブリッジ、自動平衡装置
主要キーワード 側部外側 シート状フィルタ フィルタシート 容器内外 エレクトレットフィルタ 海塩粒子 光電流センサ 絶縁管
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月1日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

構造が単純で廉価でかつ信頼性が高い碍子型光変流器を提供する。

解決手段

実施形態の碍子型光変流器は、第1容器、第2容器、筒状の絶縁管光電流センサ光ファイバ換気部を備える。第1容器は高電圧印加される。第2容器は接地電位とされる。筒状の絶縁管は第1容器と第2容器とを絶縁しつつ支持するために、一端が第1容器に、他端が第2容器に結合されている。光電流センサは第1容器に収容され、高電圧部の金属導体に流れる電流を、ファラデー効果を用いて測定する。光ファイバは光電流センサにより検出された電流の光信号を、第1容器から絶縁管を通じて第2容器へ伝送する。換気部は第1容器および/または第2容器に設けられ、防塵および防水機能を有する。

概要

背景

碍管内高電圧導体を通す機器としては、例えばガス絶縁ブッシングなどがあるが、このガス絶縁ブッシングでは、導体に生じる高電圧を絶縁するために、碍管内に高圧力の絶縁ガス、例えば0.4MPaG程度の六フッ化硫黄ガスSFガス)を充填している。

このような碍管内の高電圧の導体に流れる電流を測定する機器として、碍管の中心部に光ファイバを通す碍子型光変流器(以下「光CT」と称す)があるが、この光CTでは、碍管内に高電圧の導体を通さないため、碍管内部の高電圧部と接地電位部の間は、SF6ガスなどの絶縁ガス充填による絶縁は不要であり、大気圧の空気(大気)での絶縁が可能である。

しかし、いくら大気での絶縁が可能といっても、オーリングによるシール構造を省略すると、大気に含まれる塵埃海塩粒子も空気と一緒に開口部から碍管内に入り、碍管表面に付着し絶縁破壊を引き起こす可能性がある。

例えば海塩粒子の粒径は直径0.1μm〜10μmであり、直径4μm〜5μmに個数ピークをもつため、わずかな隙間があっても海塩粒子が碍管内部に浸入することが可能である。

このため、碍管全体を気密構造とし、塵埃や海塩粒子が大気側から碍管内に入らない構造とする、または碍管内部にシリコーンゴムを充填するなどして大気側から塵埃や海塩粒子が入らない構造とするのが一般的である。

概要

構造が単純で廉価でかつ信頼性が高い碍子型光変流器を提供する。実施形態の碍子型光変流器は、第1容器、第2容器、筒状の絶縁管光電流センサ、光ファイバ、換気部を備える。第1容器は高電圧が印加される。第2容器は接地電位とされる。筒状の絶縁管は第1容器と第2容器とを絶縁しつつ支持するために、一端が第1容器に、他端が第2容器に結合されている。光電流センサは第1容器に収容され、高電圧部の金属導体に流れる電流を、ファラデー効果を用いて測定する。光ファイバは光電流センサにより検出された電流の光信号を、第1容器から絶縁管を通じて第2容器へ伝送する。換気部は第1容器および/または第2容器に設けられ、防塵および防水機能を有する。

目的

本発明が解決しようとする課題は、構造が単純で廉価でかつ信頼性が高い碍子型光変流器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

高電圧印加される導体が通された第1容器と、接地電位とされる第2容器と、一端が前記第1容器に、他端が前記第2容器に結合され、前記第1容器と前記第2容器とを絶縁しつつ前記第1容器を支持する筒状の絶縁管と、前記第1容器に収容され、前記高電圧部の金属導体に流れる電流を、ファラデー効果を用いて測定する光電流センサと、前記光電流センサにより検出された電流の光信号を、前記第1容器から前記絶縁管内を通じて前記第2容器へ伝送する光ファイバと、前記第1容器および/または前記第2容器に設けられ、防塵および防水機能を有する換気部とを具備する碍子型光変流器

請求項2

前記換気部は、前記第1容器および/または前記第2容器の側面に設けられた換気口と、前記換気口に設けられた穴径が2μm以下のフィルタとを備える請求項1記載の碍子型光変流器。

請求項3

前記フィルタが不織布を用いたものである請求項2に記載の碍子型光変流器。

請求項4

前記フィルタが不織布エレクトレットフィルタである請求項2に記載の碍子型光変流器。

請求項5

前記フィルタは、塵埃および海塩粒子を除去する第1フィルタと、撥水性を有するシート状の第2フィルタとを備える請求項2に記載の碍子型光変流器。

請求項6

前記換気部は、前記第1容器の側面に設けた換気口に一端が結合され、他端が鉛直方向に開口したL型配管と、鉛直方向に開口した前記L型配管の他端を塞ぐように設けられたフィルタとを備える請求項1に記載の碍子型光変流器。

請求項7

前記換気部は、前記光ファイバを外部へ引き出すための引出部を有する請求項1に記載の碍子型光変流器。

請求項8

前記第2容器の側面に設けた換気口に設けられ、前記光ファイバの余長部分収納処理するための収納部を備える請求項1に記載の碍子型光変流器。

技術分野

0001

本発明の実施形態は、碍子型光変流器に関する。

背景技術

0002

碍管内高電圧導体を通す機器としては、例えばガス絶縁ブッシングなどがあるが、このガス絶縁ブッシングでは、導体に生じる高電圧を絶縁するために、碍管内に高圧力の絶縁ガス、例えば0.4MPaG程度の六フッ化硫黄ガスSFガス)を充填している。

0003

このような碍管内の高電圧の導体に流れる電流を測定する機器として、碍管の中心部に光ファイバを通す碍子型光変流器(以下「光CT」と称す)があるが、この光CTでは、碍管内に高電圧の導体を通さないため、碍管内部の高電圧部と接地電位部の間は、SF6ガスなどの絶縁ガス充填による絶縁は不要であり、大気圧の空気(大気)での絶縁が可能である。

0004

しかし、いくら大気での絶縁が可能といっても、オーリングによるシール構造を省略すると、大気に含まれる塵埃海塩粒子も空気と一緒に開口部から碍管内に入り、碍管表面に付着し絶縁破壊を引き起こす可能性がある。

0005

例えば海塩粒子の粒径は直径0.1μm〜10μmであり、直径4μm〜5μmに個数ピークをもつため、わずかな隙間があっても海塩粒子が碍管内部に浸入することが可能である。

0006

このため、碍管全体を気密構造とし、塵埃や海塩粒子が大気側から碍管内に入らない構造とする、または碍管内部にシリコーンゴムを充填するなどして大気側から塵埃や海塩粒子が入らない構造とするのが一般的である。

先行技術

0007

特開平1−253523号公報
特開平6−162845号公報

発明が解決しようとする課題

0008

上記先行技術文献に記載されるような構造を採用した光CTでは、碍管内部に封着材、例えばシリコーンゴムなどを封入する必要があり製造が複雑になる。また、封着材を封入しない場合も気密構造が必要となるので、すべての接続部を気密構造とする必要があり、装置のコストが高価になるという問題があった。

0009

本発明が解決しようとする課題は、構造が単純で廉価でかつ信頼性が高い碍子型光変流器を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

実施形態の碍子型光変流器は、第1容器、第2容器、筒状の絶縁管光電流センサ、光ファイバ、換気部を備える。第1容器は高電圧が印加される。第2容器は接地電位とされる。筒状の絶縁管は一端が第1容器に、他端が第2容器に結合され、第1容器と第2容器とを絶縁しつつ第1容器を支持する。光電流センサは第1容器に収容され、高電圧部の金属導体に流れる電流を、ファラデー効果を用いて測定する。光ファイバは光電流センサにより検出された電流の光信号を、第1容器から絶縁管を通じて第2容器へ伝送する。換気部は第1容器および/または第2容器に設けられ、防塵および防水機能を有する。

図面の簡単な説明

0011

一つの実施の形態の自立柱型の碍子型光変流器の側部断面図である。
図1の換気部C(A−A断面)の詳細図である。
図1の換気部Bの詳細図である。

実施例

0012

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
(実施形態)
図1は一つの実施の形態の自立柱型の碍子型光変流器の側部断面図、図2図1接地側の換気部(A−A断面)の詳細図、図3図1の高電圧側の換気部Bの詳細図である。

0013

図1に示すように、一つの実施の形態の碍子型光変流器は、高電圧部に設けられた第1容器として金属容器2、金属容器2の内部を貫通するように設けられた金属導体としての導体1、金属容器2内に収容された光電流センサ3、筒状の絶縁管として碍管4、接地電位部に設けられた第2容器としての金属容器5、金属容器2に設けられた換気部B、金属容器5に設けられた換気部Cを備える。

0014

換気部B、Cはそれぞれの容器内外の換気(空気の流通)を行うものであり、空気に含まれる微細な塵や埃などの浸入を防ぐ防塵機能と雨水などの水滴の浸入を防ぐ防水機能とを有している。この例では換気部B、Cを高電圧部と接地電位部との双方に設けたが、いずれか一方にだけ設けてもよい。

0015

高電圧部側の金属容器2には導体1が水平方向に通されており、金属容器2の内部には光電流センサ3が収容されている。導体1には高圧の電圧(高電圧)が印加され、大電流が流される。

0016

金属容器5は接地電位とされている。碍管4は一端が高電圧部側の金属容器2に結合されており、他端が接地電位部側の金属容器5に結合されている。碍管4は高電圧部側の金属容器2と接地電位部側の金属容器5とを絶縁しつつ金属容器2を支持する。

0017

光電流センサ3は導体1に対して非接触で環状に設けられている。光電流センサ3は導体1を流れる電流を、ファラデー効果を用いて測定し、測定した電流の値に応じた光信号を出力するものであり、容器内に1つまたは複数個設けられている。

0018

光ファイバ6は石英ガラスプラスチックで形成される細い繊維状の物質であり、中心部のコアである光ファイバ芯線6aとその周囲を覆うクラッドとの二層構造になっている。光ファイバ6は光電流センサ3により検出された電流の光信号を、金属容器2から碍管4の内部を通って金属容器5へ伝送する。

0019

光ファイバ6は高電圧部の側に配設された光電流センサ3と接続されている。光ファイバ6は碍管4の中を通り、接地電位部の側に配置された金属容器5に入るように配線されている。

0020

図2に示すように、接地電位部には、碍管4を立設するための金属容器5が地面または基台に固定されている。金属容器5の側部外側には接続箱7がネジなどにより取り付けられている。

0021

接続箱7は光ファイバ6の光ファイバ芯線6aどうしをつなぎ合わせたり(接続)および光ファイバ芯線6aの余長部分を処理するための筐体であり、下側の部分が開口され、それ以外の面は塞がれている。

0022

金属容器5の接続箱7が取り付けられている側面には、換気口として開口部8が設けられている。開口部8は光ファイバ6の光ファイバ芯線6aを外部へ引き出すための引出部としても使用される。

0023

開口部8の外側には光ファイバ芯線6aを接続および余長部分を収納処理するための収納部9が設けられている。収納部9の片側(開口部8とは逆の側)は開口されており、その開口部分にフィルタ10が取り付けられている。このフィルタ10により内部の光ファイバ芯線6aの余長部分がばらけないよう収納部9の開口が塞がれている。

0024

フィルタ10は大気側(外側)が塵埃や海塩粒子を除去する第1のフィルタとしての不織布エレクトレットフィルタ10aと、内側が第2のフィルタとしての撥水性を有するシート状フィルタ10bの2層構造とされている。

0025

この例では第1のフィルタとして不織布エレクトレットフィルタ10aを用いたが、不織布を用いたもので穴径が2μm以下のフィルタあれば他のフィルタであってもよい。シート状フィルタ10bは例えばPTFEフィルタなどである。

0026

すなわち、換気部Bは金属容器5の側面に設けられた開口部8と、この開口部8に設けられた穴径が2μm以下のフィルタ10とを備えるものである。

0027

図3に示すように、高電圧部に設置された換気部Bは、L型配管11とフィルタ10を有する。金属容器2には、側方に開口する換気口である開口部12が設けられている。この開口部12を覆うようにL型配管11が設けられている。

0028

すなわちL型配管11は金属容器2の側面に設けた開口部12に一端が結合され、他端の開口部11aが鉛直方向(下向き)に開口している。

0029

フィルタ10は鉛直方向に開口したL型配管11の端部の開口部11aを塞ぐように開口部11aの内側に設けられている。このフィルタ10は接地電位部側の金属容器5に設けられている物と素材や機能が同じものである。

0030

続いて、この実施形態の碍子型光変流器の作用を説明する。
接地側においては、金属容器5に開口部8が設けられているので、碍子型光変流器全体として気密を取る必要はなく、金属容器2と碍管4の間、容器5と碍管4の間、その他、既存のオーリングによる気密を必要としていた接続部において、オーリングを用いる高価なシール構造を採用しなくてよい。

0031

圧力変化で開口部8を経由して碍管4の内部に浸入する海塩粒子を含む空気は、必ずフィルタ10を通ることになる。このフィルタ10に例えば穴径が2μm以下のフィルタ10を使用することで、海塩粒子の70%以上を除去することができる。

0032

またこのフィルタ10には不織布エレクトレットフィルタ10aを使用することで、静電気のクーロン力が働き1μm以下の海塩粒子まで捕捉することが可能である。

0033

さらに捕捉した海塩粒子は、潮解性により溶け出すこともあるが、内側に撥水性を有するフィルタシート10b、例えばPTFEを利用したフィルタシートなどにより海塩粒子を含む水は膜状に広がらず滴状となり、碍管4の内部に浸入することがない。

0034

また光ファイバ6を引き出す穴を開口部8と共用することで、引き出し専用の穴を不必要に金属容器5に開けずに済む。また、光ファイバ6は接続箱7内に収納されるので直接風雨紫外線にさらされることがないので、寿命を伸ばすことができる。

0035

また、高電圧側にも開口12を設けることで、接地側の開口部8と高圧側の開口部12による換気が可能となるが、高電圧側では通電による発熱が発生するため、温度が低い接地側の開口部8から空気が碍管4内に流入し、温度が高い高電圧側の開口部12から大気へ抜けるという空気の流れが発生する。このような流れが発生した空気を開口部12から換気することにより高電圧部の冷却を効率よく行うことができる。

0036

したがって、高電圧部の光電流センサ3や容器2のサイズをさらに小さくすることが可能である。

0037

また、接地側の開口部8と高圧側の開口部12とで碍管4内を換気することで碍管4の内部に水分が滞留することがなく結露を防止することができるので、碍管4の内部沿面において絶縁破壊が発生せず信頼性を向上することができる。しかも開口部11aを地側に向けたL型配管11を用いることで、雨水がたまるようなことはなく、また紫外線にさらされることもなく、碍管4の寿命を伸ばすことができる。

0038

このようにこの実施形態の碍子型光変流器によれば、金属容器2および金属容器5に、防塵および防水機能を有する換気部B、Cを設けたことで、すべての接続部にオーリングを用いるシール構造を採用しなくてよくなり、作業コストのかかるオーリング溝の加工などが不要となり、製造コスト下げることができる。

0039

各換気部B、Cでは開口部8、12に不織布エレクトレットフィルタを使用して塵埃や海塩粒子を除去した上で碍管4の内部へ大気の取り込みを行うことで、碍管4内部をクリーンに保つことができる。

0040

また碍子型光変流器を例えば海の近辺に設置する場合、換気部B、Cに設けた2層構造のフィルタ10のうち撥水性のフィルタシートによって、潮解した海塩粒子の碍管4内部への浸入を防ぐことができるので、上記同様に碍管4内部をクリーンに保ち、絶縁破壊などを起こさない信頼性の高い碍子型光変流器を提供することができる。

0041

また、接地電位部側に設けた接続箱7に、光ファイバ6の芯線の部分を余長処理して収納するので省スペースであり、光ファイバ6が風雨にさらされず紫外線にも当らないため光ファイバ6の寿命を伸ばすことができる。

0042

さらに、接地電位部とは逆側の高電圧部にも換気部Bを設け、下向きに開口部11aを設けることで、空気の流れが生じ、この空気の流れによる冷却効果により高電圧部の光電流センサ3や金属容器2などのサイズを小型化することで、廉価な部材を使用しこの機器のトータルコストを低減することができる。また上下の換気部B、Cから換気することで碍管4内の結露も防止できるので、信頼性を高めることができる。

0043

また高電圧部側の金属容器2にL型配管11を有する換気部Bを設け、L型配管11の開口部11aを地面の方向(下方)に向けることで、換気部Bから金属容器2内に雨水が浸入したり溜まったりせず、また紫外線にさらされることがなくなり、機器としての寿命を伸ばすことができる。

0044

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0045

1…導体、2…金属容器(高電圧部側)、3…光電流センサ、4…碍管、5…金属容器(接地電位部側)、6…光ファイバ、6a…光ファイバ芯線、7…接続箱、8…開口部(接地電位部側)、9…収納部、10…フィルタ、10a…不織布エレクトレットフィルタ、10b…撥水性を有するシート状フィルタ、11…L型配管、11a…L型配管の開口部、12…開口部(高電圧部側)。

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