(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のコンデンサ回路と、第２のコンデンサ回路とを含み、三相配電系統の相電圧を検出するために用いられるコンデンサ回路であって、
前記第１のコンデンサ回路及び前記第２のコンデンサ回路は、互いに独立した部品であるコンデンサを含み、
前記第１のコンデンサ回路に含まれる前記コンデンサ、及び、前記第２のコンデンサ回路に含まれる前記コンデンサは、互いに直列に接続され、直列接続によって両端に現れる端子の一方が、前記三相配電系統の一相に接続される入力端子を構成し、他方が前記三相配電系統の中性線に接続される端子、及び、第１の出力端子を構成し、
前記第１のコンデンサ回路と前記第２のコンデンサ回路とを直列接続する端子が第２の出力端子を構成しており、
前記第１のコンデンサ回路の静電容量Ｃ１と、前記第２のコンデンサ回路の静電容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）の変動率が、温度２０℃を基準にして、−２０℃〜６０℃の温度範囲において、±１％の範囲内にある
コンデンサ回路。
【請求項２】
請求項１に記載されたコンデンサ回路であって、
前記第１のコンデンサ回路または前記第２のコンデンサ回路のうち、一方の回路に含まれるコンデンサは、ＮＰ０〜Ｎ１８０の静電容量温度係数を有するセラミックコンデンサであり、
他方の回路に含まれるコンデンサは、ポリスチレンフィルムコンデンサまたはポリプロピレンフィルムコンデンサの何れかである
コンデンサ回路。
【請求項３】
請求項１に記載されたコンデンサ回路であって、
前記第１のコンデンサ回路または前記第２のコンデンサ回路のうち、一方の回路に含まれるコンデンサは、ＮＰ０の静電容量温度係数を有するセラミックコンデンサであり、
他方の回路に含まれるコンデンサは、Ｃ０Ｇの静電容量温度係数を有する積層セラミックコンデンサである
コンデンサ回路。
【請求項４】
請求項１に記載されたコンデンサ回路であって、
前記第１のコンデンサ回路に含まれるコンデンサ、及び、前記第２のコンデンサ回路に含まれるコンデンサは、セラミックコンデンサであり、互いにほぼ同じセラミック誘電体材料により構成されている
コンデンサ回路。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載されたコンデンサ回路であって、前記第１のコンデンサ回路または前記第２のコンデンサ回路の少なくとも一方は、コンデンサを複数含んでいるコンデンサ回路。
【請求項６】
請求項５に記載されたコンデンサ回路であって、前記第２のコンデンサ回路は、互いに並列に接続された複数のコンデンサを含んでいるコンデンサ回路。
【請求項７】
コンデンサ回路と、信号処理部とを含み、三相配電系統の交流電圧を検出する回路であって、
前記コンデンサ回路は、３回路備えられており、それぞれは、請求項１乃至６の何れかに記載されたコンデンサ回路でなり、前記三相配電系統の各相に割り当てられており、
前記信号処理部は、前記コンデンサ回路の前記出力端に接続され、電圧検出信号を出力する電圧検出回路。
【請求項８】
請求項７に記載された電圧検出回路を含む電力開閉器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電圧検出用コンデンサ回路、電圧検出回路及び電力開閉器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三相配電線の一定区間ごとに電圧検出回路を備え、電圧検出回路によって相電圧または線間電圧等の配電線電圧を監視し、配電線電圧が所定値以下に低下した場合に、系統の電力開閉器を遮断する電力制御技術が知られている。
【０００３】
この電力制御技術において、配電線電圧を検出する電圧検出回路としては、抵抗分圧方式に係るものと、コンデンサ分圧方式に係るものの２種類がある。このうち、抵抗分圧方式は、抵抗器によって配電線電圧を分圧するものであるため、抵抗器に高度の絶縁処理を施す必要がある。例えば、線間電圧６．６ｋＶの三相配電系統において、相電圧を検出する場合を想定すると、相電圧は３．８１ｋＶ（＝６．６ｋＶ／√３）もの高い電圧となるため、抵抗器には、このような高い相電圧を考慮した絶縁処理を施す必要がある。
【０００４】
これに対して、コンデンサ分圧方式によれば、抵抗分圧方式に見られる絶縁上の上記問題点を回避できる。コンデンサ分圧方式では、高電圧側コンデンサと低電圧側コンデンサとを互いに直列に接続したコンデンサ直列回路が用いられる。配電線電圧は、このコンデンサ直列回路の両端に入力され、高電圧側コンデンサの静電容量と、低電圧側コンデンサの静電容量との比に応じて分圧される。配電線電圧の検出は、低電圧側コンデンサに分圧された分圧電圧に基づいて行われる。
【０００５】
高電圧側コンデンサ及び低電圧側コンデンサとしては、各種のコンデンサが用いられる。例えば、高電圧側コンデンサとして、マイカコンデンや、サセラミックコンデンサが用いられ、低電圧側コンデンサとしてフイルムコンデンサや積層セラミックコンデンサ等が用いられる。
【０００６】
ところが、上述した各種のコンデンサは、さまざまな静電容量温度特性を有している。このため、使用環境温度が変化すると、高電圧側コンデンサの静電容量と、低電圧側コンデンサの静電容量との比が変動してしまい、低電圧側コンデンサの分圧電圧が変動する恐れがある。分圧電圧の変動は、電圧検出精度の低下を招く。
【０００７】
従来、電力開閉器は、配電線の短絡、開放等の事故を想定したものであるため、電圧検出回路の電圧検出精度が多少低くても問題とはならなかった。
【０００８】
しかし、現在は、配電線電圧を、高精度な一定値に管理することが求められており、電圧検出精度の大幅な向上が求められている。このため、上述した分圧電圧の変動を、例えば、温度範囲−２０℃〜６０℃で±１％以内に収めることが要求されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、温度変化による電圧検出精度の低下を回避し得る電圧検出用コンデンサ回路、及び、そのコンデンサ回路を用いた電圧検出回路、及び、その電圧検出回路を用いた電力開閉器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明に係る電圧検出用コンデンサ回路は、第１のコンデンサ回路と、第２のコンデンサ回路とを含む。
【００１１】
前記第１のコンデンサ回路は、少なくとも１つのコンデンサを含む。前記第２のコンデンサ回路は、少なくとも１つのコンデンサを含む。前記第１のコンデンサ回路及び前記第２のコンデンサ回路は、互いに直列に接続され、その直列回路の両端が入力端に導かれ、直列回路内の接続点が出力端に導かれている。更に、前記第１のコンデンサ回路の静電容量と、前記第２のコンデンサ回路の静電容量との比が、所定の温度範囲においてほぼ一定である。
【００１２】
上述した本発明に係る電圧検出用コンデンサ回路において、第１のコンデンサ回路には、少なくとも１つのコンデンサが含まれているから、含まれるコンデンサの静電容量に応じた静電容量が生じる。第２のコンデンサ回路についても同様である。
【００１３】
これら第１、第２のコンデンサ回路は、互いに直列に接続され、その直列回路の両端が入力端に導かれ、直列回路内の接続点が出力端に導かれている。従って、検出されるべき電圧（以下被検出電圧と称する）が入力端に入力されると、この被検出電圧は、第１のコンデンサ回路の静電容量と第２のコンデンサ回路の静電容量との比に応じて分圧され、分圧電圧が出力端に出力される。この分圧電圧に基づき、電圧検出を行うことができる。
【００１４】
更に本発明では、第１のコンデンサ回路の静電容量と、第２のコンデンサ回路の静電容量との比が、所定の温度範囲においてほぼ一定であるから、温度変化による分圧電圧の変動が回避される。従って、温度変化による電圧検出精度の低下が回避される。
【００１５】
第１のコンデンサ回路に含まれるコンデンサ、及び、第２のコンデンサ回路に含まれるコンデンサは、好ましくは、温度に対する静電容量変化率が互いにほぼ等しくなるように構成する。かかる構成によれば、第１のコンデンサ回路の静電容量と、第２のコンデンサ回路の静電容量との比を、所定の温度範囲内でほぼ一定とすることができる。
【００１６】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添付図面は、単なる例示に過ぎない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る電圧検出用コンデンサ回路を示す図である。図１を参照すると、本発明に係る電圧検出用コンデンサ回路は、第１のコンデンサ回路１と、第２のコンデンサ回路２とを含む。一般には、第１のコンデンサ回路１が高圧を分担し、第２のコンデンサ回路２が低圧を分担する。
【００１８】
第１のコンデンサ回路１はコンデンサ１１を含んでいる。図示された第１のコンデンサ回路１は、１つのコンデンサ１１のみ含んでいる。コンデンサ１１としては、例えば、セラミックコンデンサが用いられる。
【００１９】
図２は図１に示した電圧検出用コンデンサ回路において、第１のコンデンサ回路１に用い得るコンデンサ１１の一例を示す断面図である。図は、高圧セラミックコンデンサの一例を示し、セラミック誘電体基体１１１の相対する両面に電極１１２、１１３を設け、電極１１２、１１３のそれぞれに、金属端子１１４、１１５を、はんだ付け等の手段によって接合し、更に、セラミック誘電体基体１１１、電極１１２、１１３及び金属端子１１４、１１５の基部を、エポキシ樹脂等の絶縁被覆膜１１６によって覆った構造となっている。
【００２０】
再び図１を参照すると、第２のコンデンサ回路２もコンデンサ２１を含んでいる。図示された第２のコンデンサ回路２も、１つのコンデンサ２１のみ含んでいる。コンデンサ２１としては、例えば、セラミックコンデンサ、積層セラミックコンデンサ、ポリスチレンフィルムコンデンサまたはポリプロピレンフィルムコンデンサが用いられる。
【００２１】
図３は図１に示した電圧検出用コンデンサ回路において、第２のコンデンサ回路２に用い得るコンデンサ２１の一例を示す断面図である。図は、ディップタイプの積層セラミックコンデンサの一例を示し、セラミック誘電体基体２１１の内部に、対の電極となる内部電極２１２、２１３を、セラミック誘電体層を介して、積層してある。内部電極２１２は一端が端子電極２１４に接続され、内部電極２１３は一端が端子電極２１５に接続されている。端子電極２１４、２１５は、セラミック誘電体基体２１１の互いに相対する両端に設けられており、それぞれに、リード導体２１６、２１７が、はんだ付け等の手段によって接合されている。セラミック誘電体基体２１１の周りは、ディップによって付着された絶縁膜２１８によって覆われている。
【００２２】
再び図１を参照すると、第１のコンデンサ回路１及び第２のコンデンサ回路２は、互いに直列に接続されている。詳しくは、第１のコンデンサ回路１に含まれるコンデンサ１１、及び、第２のコンデンサ回路２に含まれるコンデンサ２１が互いに直列に接続されている。
【００２３】
第１、第２のコンデンサ回路１、２により構成された直列回路は、両端が入力端子Ｔ１、Ｔ２に導かれている。詳しくは、この直列回路の一端が入力端子Ｔ１に接続され、直列回路の他端がもう１つの入力端子Ｔ２に接続されている。
【００２４】
更に、直列回路内の接続点Ｐ１が出力端子Ｔ３に導かれている。詳しくは、接続点Ｐ１は出力端子Ｔ３に接続されている。更に、もう１つの出力端子Ｔ４が、入力端子Ｔ２とともに直列回路の他端に接続されている。
【００２５】
図示の回路構成において、入力端子Ｔ１と、第１、第２のコンデンサ回路１、２による直列回路の一端との間、または入力端子Ｔ２と、直列回路の一端との間に整流素子や抵抗素子、コンデンサ等の回路素子を挿入してもよい。また、出力端子Ｔ３と、直列回路内の接続点Ｐ１との間、または出力端子Ｔ４と、直列回路の他端との間に整流素子や抵抗素子、コンデンサ等の回路素子を挿入してもよい。図示の回路構成は、入力端子Ｔ２と出力端子Ｔ４とが直接に接続された回路構成となっているので、これら入力端子Ｔ２及び出力端子Ｔ４をまとめ、１つの端子としてもよい。
【００２６】
図４は、図１に示した電圧検出用コンデンサ回路により構成される電圧検出回路を示す図である。図４を参照すると、電圧検出回路８１は、電圧検出用コンデンサ回路９１〜９３と、信号処理部９５とを含む。図示の電圧検出回路８１では、Ｕ相線、Ｖ相線及びＷ相線の電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを検出するため、３つの電圧検出用コンデンサ回路９１〜９３が備えられている。以下、電圧検出用コンデンサ回路９１について代表的に説明する。
【００２７】
電圧検出用コンデンサ回路９１は、図１を参照して説明したものである。Ｕ相線の電圧Ｖｕを検出するにあたり、電圧検出用コンデンサ回路９１の入力端子Ｔ１がＵ相線に接続されている。もう１つの入力端子Ｔ２は中性線に接続されており、Ｕ相線の電圧Ｖｕは入力端子Ｔ１−Ｔ２間に入力される。中性線は実用上、接地（アース）されており、入力端子Ｔ２が直接に接地されてもよい。他の電圧検出用コンデンサ回路９２、９３についても同様であり、Ｖ相線、Ｗ相線の電圧Ｖｖ、Ｖｗが、それぞれ、電圧検出用コンデンサ回路９２、９３に入力される。
【００２８】
信号処理部９５は、電圧検出用コンデンサ回路９１の出力端子Ｔ３、Ｔ４に接続されており、出力端子Ｔ３−Ｔ４間の電圧Ｖ１が信号処理部９５に供給される。他の電圧検出用コンデンサ回路９２、９３についても同様であり、電圧検出用コンデンサ回路９２、９３からの電圧Ｖ２、Ｖ３が信号処理部９５に供給される。
【００２９】
信号処理部９５は、電圧検出信号Ｓ１を出力する。この電圧検出信号Ｓ１は、電圧検出用コンデンサ回路９１〜９３からの電圧Ｖ１〜Ｖ３に基づいて出力される。信号処理部９５は、アナログ回路、デジタル回路または両者の組み合わせ等により構成することができる。
【００３０】
電圧検出回路８１において、電圧検出用コンデンサ回路９１〜９３の個数は任意である。例えば、１つでもよい。また、図示の電圧検出回路８１では、検出の対象となる電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが交流電圧であるが、これと異なり、検出対象となる電圧が直流電圧であってもよい。
【００３１】
上述した電圧検出用コンデンサ回路９１において、第１のコンデンサ回路１には、コンデンサ１１が含まれているから、コンデンサ１１の静電容量Ｃ１１に応じた静電容量Ｃ１が生じる。図示された第１のコンデンサ回路１では、１つのコンデンサ１１しか含まれていないから、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１はコンデンサ１１の静電容量Ｃ１１に等しくなる。
【００３２】
第２のコンデンサ回路２についても同様である。第２のコンデンサ回路２にも、コンデンサ２１が含まれているから、コンデンサ２１の静電容量Ｃ２１に応じた静電容量Ｃ２が生じる。図示された第２のコンデンサ回路２では、１つのコンデンサ２１しか含まれていないから、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２はコンデンサ２１の静電容量Ｃ２１に等しくなる。
【００３３】
これら第１、第２のコンデンサ回路１、２は、互いに直列に接続され、その直列回路の両端が入力端子Ｔ１、Ｔ２に導かれ、直列回路内の接続点Ｐ１が出力端子Ｔ３に導かれている。従って、図５に示すように、入力端子Ｔ１−Ｔ２間に入力された電圧Ｖｕは、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１と第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）に応じて分圧され、分圧された電圧Ｖ１（以下分圧電圧と称する）が出力端子Ｔ３に出力される。この分圧電圧Ｖ１に基づき、Ｕ相線の電圧Ｖｕを検出することができる。
【００３４】
詳しくは、図示の分圧電圧Ｖ１は、第２のコンデンサ回路２に分圧された電圧であり、出力端子Ｔ３−Ｔ４間に生じる。この分圧電圧Ｖ１は、入力端子Ｔ１−Ｔ２間の電圧Ｖｕ、及び、第１、第２のコンデンサ回路１、２の静電容量Ｃ１、Ｃ２とから下記の式（１）で与えられる。
【００３５】
Ｖ１＝｛Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）｝・Ｖｕ                        （１）
上記式（１）を変形すると、下記の式（２）が得られる。
【００３６】
Ｖ１＝［（Ｃ１／Ｃ２）／｛１＋（Ｃ１／Ｃ２）｝］・Ｖｕ      （２）
上記式（２）の通り、分圧電圧Ｖ１は、静電容量の比（Ｃ１／Ｃ２）に応じて与えられる。検出対象の電圧Ｖｕは、このような分圧電圧Ｖ１に基づいて検出される。
【００３７】
ここで、本発明では、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１と、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）が、所定の温度範囲においてほぼ一定である。従って、温度変化による分圧電圧Ｖ１の変動が回避される。このため、温度変化による電圧検出精度の低下が回避される。
【００３８】
図１の回路構成の場合、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１がコンデンサ１１の静電容量Ｃ１１に等しく、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２がコンデンサ２１の静電容量Ｃ２１に等しいので、比（Ｃ１／Ｃ２）は下記の式（３）で与えられる。
【００３９】
Ｃ１／Ｃ２＝Ｃ１１／Ｃ１２                                  （３）
好ましくは、第１のコンデンサ回路１に含まれるコンデンサ１１、及び、第２のコンデンサ回路２に含まれるコンデンサ２１は、温度に対する静電容量変化率が互いにほぼ等しくなるように構成される。かかる構成によれば、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１と、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）を、所定の温度範囲内でほぼ一定とすることができる。
【００４０】
第１、第２のコンデンサ回路１、２のコンデンサ１１、２１について、温度に対する静電容量変化率を互いにほぼ等しくするための１つの手段は、コンデンサ１１、２１を、互いにほぼ同じ誘電体材料により構成することである。
【００４１】
もう一つの手段は、第１、第２のコンデンサ回路１、２のコンデンサ１１、２１を、互いに異なる誘電体材料により構成する場合において、温度に対する静電容量変化率が互いにほぼ等しくなる組み合わせを選択することである。
【００４２】
図５は各種のコンデンサの温度−静電容量変化率特性を示すグラフである。図５において、特性Ｌ１は、ＮＰ０の静電容量温度係数を有するセラミックコンデンサの温度−静電容量変化率特性の一例である。静電容量温度係数ＮＰ０とは温度係数が０ｐｐｍ／℃（通常公差±３０ｐｐｍ／℃）であることを示している。これはＪＩＳ（日本工業規格）で採用されている表示方法である。特性Ｌ２はポリスチレンフィルムコンデンサの温度−静電容量変化率特性の一例、特性Ｌ３はポリプロピレンフィルムコンデンサの温度−静電容量変化率特性の一例、特性Ｌ４は積層セラミックコンデンサの温度−静電容量変化率特性である。特性Ｌ５は、特性Ｌ１、Ｌ４を得たコンデンサとは異なるセラミック材料を用いたセラミックコンデンサの温度−静電容量変化率特性の一例である。
【００４３】
第１、第２のコンデンサ回路１、２のコンデンサ１１、２１について、コンデンサ１１、２１を、互いにほぼ同じセラミック誘電体材料により構成する場合において、温度に対する静電容量変化率を互いにほぼ等しくするには、図５の特性図において、コンデンサ１１、２１の両者を特性Ｌ１を示す材料によって構成するか、特性Ｌ４を示す材料によって構成するか、または、特性Ｌ５を示す材料によって構成する。コンデンサ１１、２１の一方を、特性Ｌ１を示す材料によって構成し、他方を、特性Ｌ４を示す材料によって構成してもよい。
【００４４】
好ましくは、上述のセラミックコンデンサは、Ｎ１７００以下の静電容量温度係数を有するように構成される。静電容量温度係数Ｎ１７００とは温度係数が−１７００ｐｐｍ／℃（通常公差±２５０ｐｐｍ／℃）であることを示している。更に好ましくは、第１のコンデンサ回路１に含まれるコンデンサ１１を、ＮＰ０の静電容量温度係数を有するセラミックコンデンサで構成し、第２のコンデンサ回路２に含まれるコンデンサ２１は、Ｃ０Ｇの静電容量温度係数を有する積層セラミックコンデンサで構成する。静電容量温度係数Ｃ０Ｇとは、温度係数が０±３０ｐｐｍ／℃（但し温度範囲−５５℃〜１２５℃）であることを示している。
【００４５】
図５を参照すると、ＮＰ０の静電容量温度係数を有するセラミックコンデンサの温度−静電容量変化率特性Ｌ１は、温度範囲−２０℃〜６０℃において、Ｃ０Ｇの静電容量温度係数を有する積層セラミックコンデンサの温度−静電容量変化率特性Ｌ４にほぼ等しい。すなわち、温度に対する静電容量変化率がほぼ等しい。
【００４６】
次に、第１、第２のコンデンサ回路１、２のコンデンサ１１、２１を、互いに異なる誘電体材料により構成した場合において、温度に対する静電容量変化率を互いにほぼ等しくする具体的構成例について説明する。
【００４７】
図５において、温度−静電容量変化率特性Ｌ１を示すＮＰ０の静電容量温度係数を有するセラミックコンデンサに対し、温度−静電容量変化率特性Ｌ２を示すポリスチレンフィルムコンデンサを組み合わせるか、または、温度−静電容量変化率特性Ｌ３を示すポリプロピレンフィルムコンデンサを組み合わせる。これらの組み合わせによれば、温度範囲−２０℃〜６０℃において、コンデンサ１１、２１の温度−静電容量変化率特性をほぼ一致させることができる。
【００４８】
好ましくは、第１のコンデンサ回路１に含まれるコンデンサ１１を、ＮＰ０〜Ｎ１８０の静電容量温度係数を有するセラミックコンデンサで構成し、第２のコンデンサ回路２に含まれるコンデンサ２１を、ポリスチレンフィルムコンデンサまたはポリプロピレンフィルムコンデンサの何れかで構成する。静電容量温度係数Ｎ１８０とは温度係数が−１８０ｐｐｍ／℃（通常公差±６０ｐｐｍ／℃）であることを示している。
【００４９】
以下、実施例１、２及び比較例１を挙げて説明する。
【００５０】
＜実施例１＞
この実施例１は、図１の回路構成において、第１のコンデンサ回路１のコンデンサ１１及び第２のコンデンサ回路２のコンデンサ２１を次のように構成したものである。
【００５１】
第１のコンデンサ回路１のコンデンサ１１としては、静電容量５０ｐＦのセラミックコンデンサを用いた。このセラミックコンデンサは、誘電率εｓ≒９３のＮＰ０材料（ＴＤＫ製）により構成され、１個で絶縁階級６号Ａ（６．６ｋＶ／√３対応）を満たしている。セラミックコンデンサ素子の直径φは約２９ｍｍ、厚さは１１ｍｍである。構造は、図２に示したようなものである。
【００５２】
また、第２のコンデンサ回路２のコンデンサ２１としては、静電容量１００００ｐＦのポリプロピレンフィルムコンデンサ（日通工エレクトロニクス株式会社製）を用いた。
【００５３】
コンデンサ１１、２１の静電容量Ｃ１１、Ｃ２１は、そのときの温度によって定まる。実施例１のデータを下記の表１に示す。
0003632920.tif 000002
【００５４】
上記表１を参照すると、コンデンサ１１、２１の静電容量Ｃ１１、Ｃ２１について、温度２５℃のときの実測値、更には、温度−２０℃、２０℃、６０℃のときの実測値が示されている。
【００５５】
これらの実測値を上述の式（３）に代入すると、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１と、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）が求められる。更に、温度２０℃のときの比（Ｃ１／Ｃ２）を基準として、各温度２５℃、−２０℃、６０℃における比（Ｃ１／Ｃ２）の変化率が求められる。
【００５６】
実施例１では、比（Ｃ１／Ｃ２）が、温度範囲−２０℃〜６０℃においてほぼ一定である。詳しくは、比（Ｃ１／Ｃ２）の変動が、温度２０℃のときの値を基準として±１％以内に収められている。
【００５７】
このような実施例１の電圧検出用コンデンサ回路９１について、次のような実測及び計算を行った。
【００５８】
まず、温度を２５℃とし、入力端子Ｔ１−Ｔ２間に交流３．８１ｋＶ（＝６．６ｋＶ／√３）の電圧Ｖｕを印加し、出力端子Ｔ３−Ｔ４間に生じる分圧電圧Ｖ１を実測した。実測値が上記表１に示されている。
【００５９】
次に、温度−２０℃、２０℃、６０℃のそれぞれについて、比（Ｃ１／Ｃ２）から、交流３．８１ｋＶの電圧Ｖｕを印加したときに生じる分圧電圧Ｖ１を計算した。分圧電圧Ｖ１の計算では、それぞれの温度について、比（Ｃ１／Ｃ２）と、Ｖｕ＝３．８１ｋＶとを上述の式（２）に代入した。計算値が上記表１に示されている。
【００６０】
更に、温度２０℃のときの分圧電圧Ｖ１を基準として、各温度２５℃、−２０℃、６０℃における分圧電圧Ｖ１の変化率を求めた（上記表１を参照）。
【００６１】
＜実施例２＞
この実施例２は、図１の回路構成において、第１のコンデンサ回路１のコンデンサ１１及び第２のコンデンサ回路２のコンデンサ２１を次のように構成したものである。
【００６２】
第１のコンデンサ回路１のコンデンサ１１は、実施例１と同じものを用いた。また、第２のコンデンサ回路のコンデンサ２１としては、静電容量１００００ｐＦの積層セラミックコンデンサＦＫ２２Ｃ０Ｇ２Ｊ１０３Ｊ（ＴＤＫ製）を用いた。この積層セラミックコンデンサＦＫ２２Ｃ０Ｇ２Ｊ１０３Ｊは、図３に示したようなディップラジアルリードタイプである。
【００６３】
実施例２のデータを下記の表２に示す。下記表２において、コンデンサ１１、２１の静電容量Ｃ１１、Ｃ２１、比（Ｃ１／Ｃ２）、及び、比（Ｃ１／Ｃ２）の変化率は、上述の表１と同様であり、重複説明を省略する。
0003632920.tif 000003
【００６４】
上記表２を参照すると、実施例２においても、比（Ｃ１／Ｃ２）が、温度範囲−２０℃〜６０℃においてほぼ一定である。詳しくは、比（Ｃ１／Ｃ２）の変動が、温度２０℃のときの値を基準として±１％以内に収められている。
【００６５】
このような実施例２の電圧検出用コンデンサ回路９１について、実施例１と同様な実測及び計算を行った。
【００６６】
＜比較例１＞
この比較例１は、図１の回路構成において、第１のコンデンサ回路１のコンデンサ１１及び第２のコンデンサ回路２のコンデンサ２１を次のように構成したものである。
【００６７】
第１のコンデンサ回路１のコンデンサ１１としては、Ｎ１７００の静電容量温度係数を有するセラミックコンデンサを用いた。また、第２のコンデンサ回路２のコンデンサ２１としては、実施例１で説明したポリプロピレンフィルムコンデンサを用いた。
【００６８】
比較例１のデータを下記の表３に示す。下記表３において、コンデンサ１１、２１の静電容量Ｃ１１、Ｃ２１、比（Ｃ１／Ｃ２）、及び、比（Ｃ１／Ｃ２）の変化率は、温度２５℃のときの値を省略した点を除いては上述の表１と同様であり、重複説明を省略する。
0003632920.tif 000004
【００６９】
上記表３を参照すると、この比較例１では、比（Ｃ１／Ｃ２）が、温度範囲−２０℃〜６０℃において変動している。詳しくは、比（Ｃ１／Ｃ２）の変動が、温度２０℃のときの値を基準として±５％を越えている。
【００７０】
このような比較例１の電圧検出用コンデンサ回路９１について、温度を−２０℃、２０℃、６０℃とし、入力端子Ｔ１−Ｔ２間に交流３．８１ｋＶ（＝６．６ｋＶ／√３）の電圧Ｖｕを印加したものとして、出力端子Ｔ３−Ｔ４間に生じる分圧電圧Ｖ１を計算した。分圧電圧Ｖ１の計算では、それぞれの温度について、比（Ｃ１／Ｃ２）と、Ｖｕ＝３．８１ｋＶとを上述の式（２）に代入した。計算値が上記表３に示されている。
【００７１】
＜実施例１、２及び比較例１の結果＞
上述の表３を参照すると、比（Ｃ１／Ｃ２）が変動する比較例１では、分圧電圧Ｖ１が温度変化により大きく変動した。詳しくは、分圧電圧Ｖ１の変動が、温度２０℃のときの値を基準として±５％を越えた。
【００７２】
これに対し、上述の表１を参照すると、比（Ｃ１／Ｃ２）がほぼ一定である実施例１では、分圧電圧Ｖ１の変動が、温度２０℃のときの値を基準として±１％以内に収まり、温度変化による分圧電圧Ｖ１の変動が回避された。
【００７３】
また、上述の表２を参照すると、実施例２においても、分圧電圧Ｖ１の変動が、温度２０℃のときの値を基準として±１％以内に収まり、温度変化による分圧電圧Ｖ１の変動が回避された。
【００７４】
図６は本発明に係る電圧検出用コンデンサ回路の別の実施例を示す図である。図示において、図１に示した構成部分と同一の構成部分には同一の参照符号を付し、重複説明をできるだけ省略する。
【００７５】
図１に示した実施例との対比において、この実施例では、第１のコンデンサ回路１が複数のコンデンサ１１、１２を含んでいる。これらのコンデンサ１１、１２は互いに直列に接続され、直列回路を構成している。
【００７６】
第２のコンデンサ回路２も複数のコンデンサ２１を含んでいる。これらのコンデンサ２１、２２は互いに並列に接続され、並列回路を構成している。
【００７７】
この実施例においても、第１、第２のコンデンサ回路１、２は、互いに直列に接続され、その直列回路の両端が入力端子Ｔ１、Ｔ２に導かれている。詳しくは、コンデンサ１１、１２による直列回路の一端と、コンデンサ２１、２２による並列回路の一端とが互いに接続されている。更に、コンデンサ１１、１２による直列回路の他端が入力端子Ｔ１に接続され、コンデンサ２１、２２による並列回路の他端がもう１つの入力端子Ｔ２に接続されている。
【００７８】
更に、この実施例においても、第１、第２のコンデンサ回路１、２は、その直列回路内の接続点Ｐ１が出力端子Ｔ３に導かれている。この接続点Ｐ１は、コンデンサ１１、１２による直列回路と、コンデンサ２１、２２による並列回路との接続点でもあり、出力端子Ｔ３に接続されている。
【００７９】
図７は、図６に示した電圧検出用コンデンサ回路により構成される電圧検出回路を示す図である。図示において、図４に示した構成部分と同一の構成部分には同一の参照符号を付し、重複説明をできるだけ省略する。
【００８０】
電圧検出用コンデンサ回路９１において、第１のコンデンサ回路１には、コンデンサ１１、１２が含まれているから、コンデンサ１１、１２の静電容量Ｃ１１、Ｃ１２に応じた静電容量Ｃ１が生じる。図示された第１のコンデンサ回路１では、コンデンサ１１、１２が互いに直列に接続されているから、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１は、コンデンサ１１、１２の静電容量Ｃ１１、Ｃ１２から下記の式（４）で与えられる。
【００８１】
Ｃ１＝（Ｃ１１・Ｃ１２）／（Ｃ１１＋Ｃ１２）              （４）
第２のコンデンサ回路２についても同様である。図示された第２のコンデンサ回路２では、コンデンサ２１、２２が互いに並列に接続されているから、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２は、コンデンサ２１、２２の静電容量Ｃ２１、Ｃ２２から下記の式（５）で与えられる。
【００８２】
Ｃ２＝Ｃ２１＋Ｃ２２                                      （５）
この電圧検出用コンデンサ回路９１においても、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１と、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）が、所定の温度範囲においてほぼ一定である。
【００８３】
好ましくは、第１のコンデンサ回路１に含まれるコンデンサ１１、１２、及び、第２のコンデンサ回路２に含まれるコンデンサ２１、２２は、温度に対する静電容量変化率が互いにほぼ等しくなるように構成される。これにより、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１と、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）が一定化される。
【００８４】
以下、実施例３を挙げて説明する。
【００８５】
＜実施例３＞
この実施例３は、図７の回路構成において、第１のコンデンサ回路１のコンデンサ１１、１２及び第２のコンデンサ回路２のコンデンサ２１、２２を次のように構成したものである。
【００８６】
コンデンサ１１、１２としては、それぞれ、セラミックコンデンサＦＤ−９ＡＵを用いた。このセラミックコンデンサＦＤ−９ＡＵは、ＦＤ材料（ＴＤＫ製）により構成されている。ＦＤ材料とは、ＳｒＴｉＯ３を主成分としたセラミック材料の一種である。セラミックコンデンサＦＤ−９ＡＵの静電容量は５０ｐＦである。更に、このセラミックコンデンサＦＤ−９ＡＵは、２個直列で絶縁階級６号Ａ（６．６ｋＶ／√３対応）を満たす。具体的な構造は図２に示したようなものである。
【００８７】
また、コンデンサ２１、２２としては、それぞれ、セラミックコンデンサＦＤ２５１０を用いた。このセラミックコンデンサＦＤ２５１０は、上述のＦＤ−９ＡＵに用いられているセラミック材料と同一のセラミック材料、すなわち、ＦＤ材料を用いて構成され、静電容量が５００００ｐＦである。
【００８８】
このセラミックコンデンサＦＤ２５１０は、詳しくは、次のように作製した。まず、ＦＤ材料により直径約２５ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのセラミックコンデンサ素子を作製した。次に、このセラミックコンデンサ素子の両面に直径２４ｍｍの銀電極を形成し、銀電極にリード線をはんだ付けした。更に、リード線の一端を残し、セラミックコンデンサ素子の全体をエポキシ樹脂でモールドした。その具体的構造は、図３に示したようなものである。
【００８９】
コンデンサ１１、１２を含む第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１、及び、コンデンサ２１、２２を含む第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２は、そのときの温度によって定まる。実施例３のデータを下記の表４に示し、温度−静電容量変化率特性を図８に示す。
【００９０】
図８において、特性Ｌ５１がコンデンサ１１、１２の温度−静電容量変化率特性を示し、特性Ｌ５２がコンデンサ２１、２２の温度−静電容量変化率特性を示している。
0003632920.tif 000005
【００９１】
上記表４を参照すると、第１、第２のコンデンサ回路１、２の静電容量Ｃ１、Ｃ２について、温度２５℃のときの実測値、更には、温度−２０℃、２０℃、６０℃のときの実測値が示されている。
【００９２】
これらの実測値から、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１と、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２との比（Ｃ１／Ｃ２）が求められる。比（Ｃ１／Ｃ２）の変化率については、上述の表１と同様であり、重複説明を省略する。
【００９３】
実施例３では、比（Ｃ１／Ｃ２）が、温度範囲−２０℃〜６０℃においてほぼ一定である。詳しくは、比（Ｃ１／Ｃ２）の変動が、温度２０℃のときの値を基準として±１％以内に収められている。
【００９４】
このような実施例３の電圧検出用コンデンサ回路９１について、実施例１と同様な実測及び計算を行った。
【００９５】
＜実施例３の結果＞
上述の表３を参照すると、比（Ｃ１／Ｃ２）がほぼ一定である実施例３では、分圧電圧Ｖ１の変動が、温度２０℃のときの値を基準として±１％以内に収まり、温度変化による分圧電圧Ｖ１の変動が回避された。
【００９６】
図７に示した電圧検出用コンデンサ回路９１について、もう一つの作用効果は次の通りである。
【００９７】
第２のコンデンサ回路２には、複数のコンデンサ２１、２２が含まれているから、これらのコンデンサ２１、２２の静電容量Ｃ２１、Ｃ２２に応じた静電容量Ｃ２が生じる。従って、コンデンサ２１、２２を適宜組み合わせることにょり、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２を所望の値に設定することができる。詳しくは、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２は、上述の式（５）を参照して説明したように与えられる。
【００９８】
第１のコンデンサ回路１についても同様であり、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１は、上述の式（４）を参照して説明したように与えられる。
【００９９】
以下、実験１を挙げて説明する。
【０１００】
＜実験１＞
この実験１では、図６、図７に示した電圧検出用コンデンサ回路９１を、５サンプル作製した。以下、５サンプルの電圧検出用コンデンサ回路９１を、サンプル１〜５と称する。
【０１０１】
サンプル１〜５において、第１のコンデンサ回路１のコンデンサ１１、１２としては、セラミックコンデンサＦＤ−９ＡＵを用いた。セラミックコンデンサＦＤ−９ＡＵは、実施例３で説明したものである。それぞれのサンプル１〜５について、セラミックコンデンサＦＤ−９ＡＵでなるコンデンサ１１、１２を互いに直列に接続した。それぞれのサンプル１〜５について、コンデンサ１１、１２の静電容量Ｃ１１、Ｃ１２と、コンデンサ１１、１２により構成される第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１とを、下記の表５に示す。
0003632920.tif 000006
【０１０２】
次に、それぞれのサンプル１〜５について、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１に応じ、第２のコンデンサ回路２の静電容量要求値Ｃ２ｒを求めた。静電容量要求値Ｃ２ｒは、第１のコンデンサ回路１の静電容量Ｃ１から下記の式（６）で与えられる。
【０１０３】
Ｃ２ｒ＝｛（Ｖｕ−Ｖ１）／Ｖ１｝・Ｃ１                    （６）
但し、静電容量要求値Ｃ２ｒを求めるにあたり、上記式（６）で電圧Ｖｕ＝３．８１ｋＶ（＝６．６ｋＶ／√３）とし、分圧電圧Ｖ１＝２０Ｖとした。上記式（６）は、前述した式（１）を変形することにより得ることができる。
【０１０４】
次に、第２のコンデンサ回路２のコンデンサ２１、２２として、セラミックコンデンサを１２個作製した。セラミックコンデンサの作製では、コンデンサ１１、１２のセラミックコンデンサＦＤ−９ＡＵに用いられたセラミック材料（ＦＤ材料）と同一ロット番号のセラミック材料を用いた。１２個のセラミックコンデンサの静電容量は、次の通りとなった。
【０１０５】
４８７７ｐＦ、４８７９ｐＦ、４８８２ｐＦ、４８８３ｐＦ、４８８４ｐＦ、４８８４ｐＦ、４８８８ｐＦ、４８８９ｐＦ、４８９３ｐＦ、４８９７ｐＦ、４８９８ｐＦ、４９００ｐＦ
これら１２個のセラミックコンデンサから、２つを１組として５組選び出し、それぞれの組のセラミックコンデンサをコンデンサ２１、２２とした。更に、それぞれのサンプル１〜５について、セラミックコンデンサでなるコンデンサ２１、２２を互いに並列に接続した。それぞれのサンプル１〜５について、コンデンサ２１、２２の静電容量Ｃ２１、Ｃ２２と、コンデンサ２１、２２により構成される第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２とを、上記表５に示した。
【０１０６】
このようにして構成されたそれぞれのサンプル１〜５について、入力端子Ｔ１−Ｔ２間に電圧Ｖｕを印加し、出力端子Ｔ３−Ｔ４間に生じる分圧電圧Ｖ１を実測した。分圧電圧Ｖ１の実測値が上記表５に示されている。印加する電圧Ｖｕは交流３．８１ｋＶ（＝６．６ｋＶ／√３）とし、温度は２５℃とした。
【０１０７】
＜実験１の結果＞
上記表５を参照すると、それぞれのサンプル１〜５について、第２のコンデンサ回路２の静電容量Ｃ２がその要求値Ｃ２ｒにほぼ等しくなるように設定できた。更に、何れのサンプル１〜５についても、分圧電圧Ｖ１が２０．０Ｖとなり、分圧電圧Ｖ１が２０Ｖ±１％以内の範囲に収まることを確認できた。
【０１０８】
図９は、本発明に係る電力開閉回路を示す図である。図９を参照すると、本発明に係る電力開閉回路６は、スイッチ７１〜７３と、電圧検出回路８１と、制御部８５とを含む。スイッチ７１〜７３は、三相配電線のＵ相線、Ｖ相線及びＷ相線ごとに備えられ、それぞれ、Ｕ相線、Ｖ相線、Ｗ相線の電力伝送をオンオフする。
【０１０９】
電圧検出回路８１は、図４を参照して説明したものであってもよいし、または、図７を参照して説明したものであってもよい。電圧検出回路８１は、Ｕ相線、Ｖ相線、Ｗ相線の電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを検出して電圧検出信号Ｓ１を出力する。
【０１１０】
制御部８５は、電圧検出回路８１から供給された電圧検出信号Ｓ１に基づいてスイッチ７１〜７３を制御する。具体的には、制御部８５は、電圧検出信号Ｓ１に基づいた制御信号Ｓ５をスイッチ７１〜７３に供給する。制御部８５は、アナログ回路、デジタル回路または両者の組み合わせ等により構成することができる。
【０１１１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、温度変化による電圧検出精度の低下を回避し得る電圧検出用コンデンサ回路、及び、そのコンデンサ回路を用いた電圧検出回路、及び、その電圧検出回路を用いた電力開閉器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る電圧検出用コンデンサ回路を示す図である。
【図２】図１に示した電圧検出用コンデンサ回路において、第１のコンデンサ回路に用い得るコンデンサの一例を示す断面図である。
【図３】図１に示した電圧検出用コンデンサ回路において、第２のコンデンサ回路に用い得るコンデンサの一例を示す断面図である。
【図４】図１に示した電圧検出用コンデンサ回路により構成される電圧検出回路を示す図である。
【図５】温度−静電容量変化率特性を示すグラフである。
【図６】本発明に係る電圧検出用コンデンサ回路の別の実施例を示す図である。
【図７】図６に示した電圧検出用コンデンサ回路により構成される電圧検出回路を示す図である。
【図８】図６に示した電圧検出用コンデンサ回路に用いられているコンデンサの温度−静電容量変化率特性を示すグラフである。
【図９】本発明に係る電力開閉回路を示す図である。
【符号の説明】
９１            電圧検出用コンデンサ回路
１              第１のコンデンサ回路
２              第２のコンデンサ回路
【図１】
0003632920.tif 000007
【図２】
0003632920.tif 000008
【図３】
0003632920.tif 000009
【図４】
0003632920.tif 000010
【図５】
0003632920.tif 000011
【図６】
0003632920.tif 000012
【図７】
0003632920.tif 000013
【図８】
0003632920.tif 000014
【図９】
0003632920.tif 000015