(57)【要約】【課題】真空ＶＴの電圧測定精度を向上する。【解決手段】１次側絶縁筒２、円筒部３及び接地円筒部４により形成される外筐５と、外筐５内に設けられる１次側コンデンサ６とを有する真空コンデンサ形計器用変圧器１（真空ＶＴ）である。１次側コンデンサ６は、１次側端板８に設けられる内部１次電極８ａの側面と２次側端板１１に設けられる内部２次電極１１ａ，１１ｂの側面とを対向させて形成する。１次側絶縁筒２を絶縁モールドで覆いモールド部１４を形成する。このモールド部１４の外周を金属皮膜１５で被覆する。１次側絶縁筒２の長さと外筐５の長さの比は、１：２〜１：１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外筐と、
前記外筐の開放端を閉塞して設けられる１次側端板と、
前記１次側端板面から前記外筐内に立設される内部１次電極と、
前記１次側端板の内部１次電極が設けられる面と対向して前記外筐内に設けられる２次側端板と、
前記２次側端板面から前記１次側端板方向に立設される内部２次電極と、
を有し、前記内部１次電極と前記内部２次電極を対向配置して主コンデンサを形成し、当該主コンデンサが形成される空間を真空とした真空コンデンサ形計器用変圧器であって、
前記外筐の少なくとも一部は絶縁筒であり、
前記１次側端板及び前記絶縁筒の外周部を絶縁モールドで被覆したモールド部を設け、
前記モールド部の外周を金属皮膜で被覆する
ことを特徴とする真空コンデンサ形計器用変圧器。
【請求項２】
前記絶縁筒を前記1次側端板側に偏倚して設ける
ことを特徴とする請求項１に記載の真空コンデンサ形計器用変圧器。
【請求項３】
前記絶縁筒の長さと前記外筐の長さの比率は、１：２〜１：１０である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空コンデンサ形計器用変圧器。
【請求項４】
前記外筐の１次側端板により閉塞されていない開放端に設けられる接地側端板と、
当該接地側端板と前記２次側端板との間に設けられる筒状の２次側絶縁筒と、
をさらに有し、
前記２次側絶縁筒の内周面と前記２次側端板とで形成される空間を真空とし、当該空間に２次側コンデンサを設ける
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の真空コンデンサ形計器用変圧器。
【請求項５】
前記外筐の１次側端板により閉塞されていない開放端に設けられる接地側端板と、
当該接地側端板と前記２次側端板との間に設けられる筒状の２次側絶縁筒と、
をさらに有し、
前記２次側絶縁筒の内周面と前記２次側端板とで形成される空間に不活性ガスまたは乾燥空気を封入し、当該空間に２次側コンデンサを設ける
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の真空コンデンサ形計器用変圧器。
【請求項６】
前記外筐を前記絶縁筒に導体筒を接合して形成し、
前記導体筒を前記１次側端板または前記接地側端板を構成する材料で形成する
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の真空コンデンサ形計器用変圧器。
【請求項７】
前記モールド部の一部は測定対象の接合部に嵌合するように形成され、当該嵌合部には金属皮膜を被覆しない
ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の真空コンデンサ形計器用変圧器。
【請求項８】
前記測定対象の接合部と前記モールド部の嵌合部との接触面を密着させる
ことを特徴とする請求項７に記載の真空コンデンサ形計器用変圧器。
【請求項９】
前記金属皮膜を接地する
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の真空コンデンサ形計器用変圧器。
【請求項１０】
前記１次側端板及び前記２次側端板には、直径の大きさが異なる円筒状の内部１次電極板及び内部２次側極板をそれぞれ同心円状に設け、
前記内部２次電極の直径の最大値を、前記内部１次電極の直径の最大値よりも大きくする
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の真空コンデンサ形計器用変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサ形計器用変圧器に関し、特に、１次側端子と分圧点との間に設けられる主コンデンサに真空コンデンサを用いた真空コンデンサ形計器用変圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
計器用変圧器（ＶＴ：Voltage Transformers）は分圧回路によって高電圧を安全な電圧に変換させ、電圧計などの計測器や保護継電器などに入力するために使用する機器である。計器用変圧器には、巻線形、コンデンサ形、抵抗形といくつかの方式がある。
【０００３】
計器用変圧器として、真空コンデンサ（ＶＣ：Vacuum Capacitor）を用いた真空コンデンサ形計器用変圧器がある（例えば、特許文献１）。以下、真空コンデンサ形計器用変圧器を真空ＶＴと称する。真空ＶＴは、真空コンデンサの構成上、高い絶縁耐力を有し、また、経年劣化による焼損事故は発生せず信頼性の高い計器用変圧器である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５４７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、真空ＶＴにおいて、１次側の真空コンデンサは、周囲環境の影響を受けるなどの理由により、その静電容量が変化するおそれがある。静電容量の変化は、真空ＶＴの電圧測定精度低下の要因となるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、真空ＶＴの電圧測定精度の向上に貢献する技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の一態様は、筒状の外筐と、前記外筐の開放端を閉塞して設けられる１次側端板と、前記１次側端板面から前記外筐内に立設される内部１次電極と、前記１次側端板の内部１次電極が設けられる面と対向して前記外筐内に設けられる２次側端板と、前記２次側端板面から前記１次側端板方向に立設される内部２次電極と、を有し、前記内部１次電極と前記内部２次電極を対向配置して主コンデンサを形成し、当該主コンデンサが形成される空間を真空とした真空コンデンサ形計器用変圧器であって、前記外筐の少なくとも一部は絶縁筒であり、前記１次側端板及び前記絶縁筒の外周部を絶縁モールドで被覆したモールド部を設け、前記モールド部の外周を金属皮膜で被覆することを特徴としている。
【０００８】
また、上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の他の態様は、上記真空コンデンサ形計器用変圧器において、前記絶縁筒を前記1次側端板側に偏倚して設けることを特徴としている。
【０００９】
また、上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の他の態様は、上記真空コンデンサ形計器用変圧器において、前記絶縁筒の長さと前記外筐の長さの比率は、１：２〜１：１０であることを特徴としている。
【００１０】
また、上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の他の態様は、上記真空コンデンサ形計器用変圧器において、前記外筐の１次側端板により閉塞されていない開放端に設けられる接地側端板と、当該接地側端板と前記２次側端板との間に設けられる筒状の２次側絶縁筒と、をさらに有し、前記２次側絶縁筒の内周面と前記２次側端板とで形成される空間を真空とし、当該空間に２次側コンデンサを設けることを特徴としている。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の他の態様は、上記真空コンデンサ形計器用変圧器において、前記外筐の１次側端板により閉塞されていない開放端に設けられる接地側端板と、当該接地側端板と前記２次側端板との間に設けられる筒状の２次側絶縁筒と、をさらに有し、前記２次側絶縁筒の内周面と前記２次側端板とで形成される空間に不活性ガスまたは乾燥空気を封入し、当該空間に２次側コンデンサを設けることを特徴としている。
【００１２】
また、上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の他の態様は、上記真空コンデンサ形計器用変圧器において、前記外筐を前記絶縁筒に導体筒を接合して形成し、前記導体筒を前記１次側端板または前記接地側端板を構成する材料で形成することを特徴としている。
【００１３】
また、上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の他の態様は、上記真空コンデンサ形計器用変圧器において、前記モールド部の一部は測定対象の接合部に嵌合するように形成され、当該嵌合部には金属皮膜を被覆しないことを特徴としている。
【００１４】
また、上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の他の態様は、上記真空コンデンサ形計器用変圧器において、前記測定対象の接合部と前記モールド部の嵌合部との接触面を密着させることを特徴としている。
【００１５】
また、上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の他の態様は、上記真空コンデンサ形計器用変圧器において、前記金属皮膜を接地することを特徴としている。
【００１６】
また、上記目的を達成する本発明の真空コンデンサ形計器用変圧器の他の態様は、上記真空コンデンサ形計器用変圧器において、前記１次側端板及び前記２次側端板には、直径の大きさが異なる円筒状の内部１次電極板及び内部２次側極板をそれぞれ同心円状に設け、前記内部２次電極の直径の最大値を、前記内部１次電極の直径の最大値よりも大きくすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
以上の発明によれば、真空ＶＴの電圧測定精度の向上に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る真空コンデンサ形計器用変圧器の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る真空コンデンサ形計器用変圧器をＣ−ＧＩＳに接続した例を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る真空コンデンサ形計器用変圧器をＣ−ＧＩＳの接続部に接続した状態を説明する説明図（要部拡大断面）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態に係る真空コンデンサ形計器用変圧器（真空ＶＴ）について、図を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る真空ＶＴ１の概略断面図である。実施形態に係る真空ＶＴ１は、１次側絶縁筒２、円筒部３及び接地円筒部４により形成される外筐５と、外筐５内に設けられる１次側コンデンサ６とを有する。なお、外筐５内に形成される２次側ケース７内には、保護継電器や計測器への出力電圧を分担する２次側コンデンサ（図示せず）が設けられる。
【００２１】
１次側絶縁筒２は、例えば、セラミック材などの無機絶縁材料を円筒状に形成した部材である。１次側絶縁筒２の一方の開放端には円筒状の導電部材である円筒部３が設けられ、１次側絶縁筒２の他方の開放端には円筒状の導電部材である接地円筒部４が設けられる。
【００２２】
円筒部３の開放端には導電部材である１次側端板８が設けられる。一方、接地円筒部４の開放端には、導電部材である接地側端板９が設けられる。接地側端板９には、接地線（図示せず）が接続され、真空ＶＴ１の外筐５（接地円筒部４）が接地される。接地側端板９には、外筐５の軸を中心とした円形の孔が形成されており、この孔の外周部から１次側端板８方向に立設して無機絶縁材料で形成された円筒状の２次側絶縁筒１０が設けられる。そして、２次側絶縁筒１０の１次側端板８側の開放端は導電部材である２次側端板１１により密閉される。このように、円筒部３の開放端を１次側端板８で密閉し、接地円筒部４の開放端を接地側端板９、２次側絶縁筒１０及び２次側端板１１で密閉することで外筐５内部を真空状態にした真空部１２が形成される。なお、１次側絶縁筒２に直接１次側端板８を設けて１次側絶縁筒２の開放端を密閉してもよい。また、１次側絶縁筒２の他方の開放端に直接接地側端板９を設けてもよい。また、２次側絶縁筒１０と接地側端板９は、直接または導電部材である円筒部１３ａを介して接続される。同様にして、２次側絶縁筒１０と２次側端板１１は、直接または導電部材である円筒部１３ｂを介して接続される。
【００２３】
１次側コンデンサ６は、１次側端板８と２次側端板１１との間に形成される。１次側端板８の主面であって外筐５内周側の面には、内部１次電極８ａが設けられる。内部１次電極８ａは、例えば、円筒状の電極であり、２次側端板１１方向に延設される。内部１次電極８ａを複数設ける場合は、直径が順次小さくなる内部１次電極８ａが同心円状に複数配置される。一方、２次側端板１１の１次側端板８と対向する面には、内部２次電極１１ａ，１１ｂが設けられる。内部２次電極１１ａ，１１ｂは、例えば、内部１次電極８ａと直径の異なる円筒状の電極であり、１次側端板８方向に延設される。すなわち、内部１次電極８ａと内部２次電極１１ａ，１１ｂは、その側面が非接触で対向するように交互に配置され１次側コンデンサ６が形成される。
【００２４】
また、最も大きい直径を有する内部２次電極１１ａの直径は最も大きい直径を有する内部１次側電極８ａの直径よりも大きく、内部２次電極１１ａの側面が外筐５の内周面（接地円筒部４の内周面）に対向して設けられる。このように、内部２次電極１１ａと接地円筒部４の内周面とを対向させることで、内部２次電極１１ａと接地円筒部４との間にコンデンサが形成される。その結果、２次側端板１１に２次側コンデンサ（図示せず）を接続した場合、分圧コンデンサの静電容量は、内部２次電極１１ａと接地円筒部４との間に形成されるコンデンサと２次側コンデンサの合成容量となる。よって、分圧コンデンサの静電容量が大きくなる。
【００２５】
１次側端板８の内部１次電極８ａが設けられる面の反対側の面には、測定対象機器（高電圧側）と接続される接続導体８ｂが設けられる。この接続導体８ｂ（1次側端板８）と１次側絶縁筒２が絶縁モールドで被覆されモールド部１４が形成される。さらに、モールド部１４の外周は金属皮膜１５で覆われる。金属皮膜１５は、金属であれば特に限定されない。また、金属皮膜１５は、直接または接地円筒部４を介して接地される。このようにモールド部１４を金属皮膜１５で覆うことで、真空ＶＴ１周辺の電界の影響や、大気の湿度、気圧、汚損の影響が低減される。
【００２６】
２次側ケース７は、２次側絶縁筒１０の内周面と２次側端板１１により形成される。この２次側ケース７内には、２次側コンデンサ（図示せず）が設けられる。２次側ケース７内を真空にしたり不活性ガス（Ｈｅ、Ｎ2、Ａｒ、ＳＦ6など）や乾燥空気を充填したりすることで、２次側コンデンサに対する大気の湿度や気圧の影響や２次側コンデンサの汚損の影響が低減される。その結果、２次側端板１１から２次側絶縁筒１０や２次側コンデンサの表面を伝わって接地側端板９を流れる漏洩電流が小さくなり、真空ＶＴ１の出力が安定するとともに真空ＶＴ１の電圧測定精度が向上する。
【００２７】
２次側コンデンサは、２次側端板１１及び接地側端板９と電気的に接続される。２次側コンデンサは適宜周知のコンデンサを用いればよく、例えば、フィルムコンデンサが用いられる。また、２次側ケース７内を真空としその内部に電極を配置し、２次側コンデンサを真空コンデンサとしてもよい。
【００２８】
図２、３を参照して、本発明の真空ＶＴ１についてさらに詳しく説明する。図２では、プラグインタイプの真空ＶＴ１をガス絶縁スイッチギヤ１６（Ｃ−ＧＩＳ：Cubicle type Gas Insulated Switchgear）に接続する形態を例示して説明する。なお、真空ＶＴ１が接続される測定対象となる機器としては、Ｃ−ＧＩＳ１６の他に固体絶縁スイッチギヤ（ＳＩＳ：Solid-Insulated Switchgear）などがある。
【００２９】
図２に示すように、Ｃ−ＧＩＳ１６には、真空ＶＴ１のモールド部１４が着脱可能なブッシングモールド１７が設けられており、このブッシングモールド１７によりＣ−ＧＩＳ１６の外装１８とＣ−ＧＩＳ１６の被測定部１９との絶縁が行われる。ブッシングモールド１７（及び図３に示すブッシング導体２０、接合部２０ａ）は、外装１８の気密性を確保した状態で設けられる。そして、外装１８内にＳＦ6ガスなどの絶縁ガスが充填される。また、外装１８及び真空ＶＴ１の外筐５は接地されており、この外装１８と真空ＶＴ１の外筐５（金属皮膜１５）は電気的に接続される。このように接地部を２箇所設けることで、真空ＶＴ１の安全性がより向上する。
【００３０】
図３に示すように、真空ＶＴ１のモールド部１４はＣ−ＧＩＳ１６のブッシングモールド１７に嵌設され、Ｃ−ＧＩＳ１６のブッシング導体２０と真空ＶＴ１の接続導体８ｂとが電気的に接続される。具体的には、モールド部１４をブッシングモールド１７に嵌設することで、接続導体８ｂとブッシング導体２０の端部に設けられた接合部２０ａ（マルチコンタクトなど）が接合し、真空ＶＴ１と被測定部１９の接続が行われる。
【００３１】
ブッシングモールド１７に真空ＶＴ１のモールド部１４を嵌合すると、ブッシングモールド１７の外側面に設けられた外装１８と真空ＶＴ１の金属皮膜１５とが接触する。Ｃ−ＧＩＳ１６は、外装１８を直接接地（または、外装１８にアース線（図示せず）を接続）して設けられる。一方、金属皮膜１５も直接または接地円筒部４を介して接地される。つまり、外装１８と金属皮膜１５を接触させることで、Ｃ−ＧＩＳ１６及び真空ＶＴ１は、外装１８での接地と、金属皮膜１５での接地との２箇所の接地部を有することとなる。
【００３２】
モールド部１４は、モールド部１４とブッシングモールド１７の接触面（図中Ａで示す）が密着するように、ブッシングモールド１７に設けられる。例えば、モールド部１４は、グリスやシリコンカバーなどを介してブッシングモールド１７に嵌設される。このようにモールド部１４とブッシングモールド１７との間の隙間を無くすことで、ブッシング導体２０からの閃絡が防止される。また、ブッシング導体２０（及び接合部２０ａ）から金属皮膜１５への閃絡を防止するために、モールド部１４のブッシングモールド１７への嵌合部には金属皮膜１５を設けない。なお、モールド部１４の形状は、ブッシングモールド１７に嵌合できる形状であれば、その形状は特に限定されるものではない。
【００３３】
以上のように、本発明の真空ＶＴによれば、１次側絶縁筒を絶縁モールドで覆うことで、外筐の絶縁性を確保することができる。また、１次側絶縁筒を覆うモールド部の外周を金属皮膜で被覆することで、外部環境のノイズが主コンデンサに与える影響を低減し、真空ＶＴの電圧測定精度を向上させることができる。
【００３４】
また、本発明の真空ＶＴによれば、外筐を構成する１次側絶縁筒を１次側端板側に設けることで、外部環境のノイズが主コンデンサに与える影響を低減し、真空ＶＴの電圧測定精度を向上することができる。つまり、外筐に占める１次側絶縁筒の長さを短くし、外筐の接地側端板が設けられる側を導電部材である接地円筒部とすることで、真空ＶＴの接地部分を大きくすることができる。その結果、真空ＶＴに対する周辺の電界の影響が低減され、真空ＶＴの電圧測定精度が向上する。
【００３５】
また、１次側絶縁筒を１次側端板近傍に配置することで、１次側端板及び１次側絶縁筒の外周に形成されるモールド部を小さくすることができ、真空ＶＴを小型化することができる。
【００３６】
１次側絶縁筒の長さは、短くすればするほど、真空ＶＴの大きさを縮小することができる。これは、ステンレス鋼などの金属で形成される円筒部や接地円筒部の厚さは、セラミックなどで形成される１次側絶縁筒よりも薄く加工でき、真空ＶＴ１の横幅を縮小することができるためである。一方で、１次側絶縁筒の長さを外筐の長さの１／１０以上とすることで、外筐の絶縁性を確保することができる。したがって、１次側絶縁筒の長さと外筐の長さの比率を、１：１〜１：１０、より好ましくは１：２〜１：１０とすることで、外筐の絶縁性を維持して真空ＶＴを小型化することができる。
【００３７】
また、本発明の真空ＶＴにおいて、接地円筒部を導電部材で形成し、この接地円筒部の内周面に対向するように内部２次電極を設けることで、内部２次電極と接地円筒部との間にコンデンサが形成される。その結果、分圧コンデンサの静電容量は、内部２次電極と接地円筒部との間に形成されたコンデンサと２次側コンデンサとの合成容量となり、分圧コンデンサの静電容量を増加させることができる。
【００３８】
また、１次側端板と内部１次電極、２次側端板と内部２次電極、接地円筒部と接地側端板または円筒部と１次側端板など、接合される各導電部材を同じ材料で形成することで、真空ＶＴの放電電圧、加工性、熱変形性及び強度が向上する。各導電部材を構成する材料としては、例えば、加工性や入手容易性などから、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などが好ましい。なお、１次側端板と内部１次電極、接地円筒部と接地側端板などを異なる種類の導電部材で形成して真空ＶＴを構成した場合、その構造や組み合わせにより放電部や電圧の安定性を考慮しなくてはならない場合がある。
【００３９】
また、真空ＶＴの外筐（金属皮膜や接地円筒部）を接地することで、真空ＶＴを測定対象となる機器に設けた場合、真空ＶＴでの接地と測定対象機器の外装での接地との２箇所で接地が行われることとなる。つまり、真空ＶＴの接地と測定対象機器の接地が２箇所設けられることとなり、真空ＶＴの接地及び測定対象機器の接地をより確実に行うことができ、安全性が向上する。
【００４０】
また、真空ＶＴを測定対象機器の接合部に嵌合させるプラグイン型とした場合、測定対象機器の接合部と真空ＶＴの嵌合部との接触面とを密着させることで、ブッシング導体と他の部材との間に生じる閃絡を防止することができる。また、絶縁モールドの外周を金属皮膜で覆うことで、ブッシング導体と他の部材との間での閃絡をさらに防止することができる。
【００４１】
なお、本発明の真空ＶＴについて具体例を示して詳細に説明したが、本発明の真空ＶＴは、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、そのように変更された形態も本発明の真空ＶＴの範囲に属する。
【００４２】
例えば、本発明の真空ＶＴの内部構造として、特許文献１に記載された真空ＶＴの内部構造を適用してもよい。具体的には、特許文献１に記載された真空ＶＴの絶縁筒を縮小し、一次線路側フランジ側に設けることで、真空ＶＴのサイズの縮小化と真空ＶＴの電圧測定精度の向上を実現することができる。また、２次側端板と接地側端板との間に真空コンデンサを形成することで、分圧コンデンサの静電容量が真空コンデンサと２次側コンデンサ（及び、外筐と内部２次電極で形成されるコンデンサ）の合成容量となり、分圧コンデンサの静電容量を大きくすることができる。
【００４３】
また、真空ＶＴの形状の小型化を考慮しない場合は、絶縁筒長を大きくとったり、真空ＶＴ全体を絶縁モールドで覆ったりすることで、真空ＶＴの絶縁性をより向上させることができる。
【００４４】
また、１次側コンデンサは、内部１次電極と内部２次電極が対向配置された最小構成だけで構成した形態としてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…真空コンデンサ形計器用変圧器（真空ＶＴ）
２…１次側絶縁筒（絶縁筒）
３，１３ａ，１３ｂ…円筒部
４…接地円筒部（導体筒）
５…外筐
６…１次側コンデンサ（主コンデンサ）
７…２次側ケース
８…１次側端板
８ａ…内部１次電極、８ｂ…接続導体
９…接地側端板
１０…２次側絶縁筒
１１…２次側端板
１１ａ，１１ｂ…内部２次電極
１２…真空部
１４…モールド部
１５…金属皮膜
１６…ガス絶縁スイッチギヤ（Ｃ−ＧＩＳ）
１７…ブッシングモールド
１８…外装
１９…被測定部
２０…ブッシング導体
２０ａ…接合部
【図１】
2014082292.tif 000003
【図２】
2014082292.tif 000004
【図３】
2014082292.tif 000005