(57)【要約】【課題】環状鉄心を貫通する１次導体と、環状鉄心周りに巻かれる２次巻線とを含む環状鉄心変流器において補償回路の位相誤差を低減する。【解決手段】測定分流器（ＲSh）または負荷（Ｚh）が、２次端部に設置される。１次電流（ＩP）と２次電流（ＩS）との間の位相誤差（ｆ）を補償するために、能力（Ｃ）が実質的に方程式（Ｉ）または（ＩＩ）に従って測定される補償回路（Ｋ）が２次端部に設置される。方程式（Ｉ）または（ＩＩ）においては、Ｃは補償回路の能力を表し、ωは角振動数を表し、ψは１次電流と２次電流との間の位相誤差を表し、ＲShは任意の測定分流器の抵抗を表し、Ｚbは任意の負荷のインピーダンスを表す。【選択図】図１
2008530805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に中間高電圧および高電圧システム用の、環状鉄心変流器であって、環状鉄心を横切る１次導体と、前記環状鉄心に巻かれる２次巻線とを有し、測定分流器（ＲSh）または負荷（Ｚb）が２次側に設置され、補償回路（Ｋ）が、１次電流（ＩP）と２次電流（ＩS）との間の位相誤差（ψ）を補償するために前記２次側に設置され、前記補償回路のキャパシタンス（Ｃ）が、本質的に、方程式
それぞれ、
【数１】
2008530805.tif 000023
または
【数２】
2008530805.tif 000024
に従って定格され、
式中、Ｃは、前記補償回路のキャパシタンスを表し、
ωは、角振動数を表し、
ψは、前記１次電流と前記２次電流との間の前記位相誤差を表し、
ＲShは、任意の測定分流器の抵抗を表し、
Ｚbは、任意の負荷のインピーダンスを表す、環状鉄心変流器。
【請求項２】
前記補償回路（Ｋ）の前記キャパシタンス（Ｃ）が、ケーブルのキャパシタンス（ＣC）とアド・オン・キャパシタンス（ＣZ）との合計によって形成される、請求項１に記載の環状鉄心変流器。
【請求項３】
前記補償回路（Ｋ）が、反対の分極で直列に接続される２つのコンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）を含む、請求項１または２に記載の環状鉄心変流器。
【請求項４】
反対の分極で直列に接続される前記コンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）が、タンタルコンデンサから成る、請求項３に記載の環状鉄心変流器。
【請求項５】
保護ダイオード（Ｄ1、Ｄ2）が、反対の分極で直列に接続される前記２つのコンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）の各々に並列に接続され、前記保護ダイオード（Ｄ1、Ｄ2）の分極が、それぞれ、対応する前記コンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）の分極に対向する、請求項３または４に記載の環状鉄心変流器。
【請求項６】
前記補償回路（Ｋ）が、過電圧に対する保護としてバリスタ（Ｖ）を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の環状鉄心変流器。
【請求項７】
前記環状鉄心が、１つ以上の空隙を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の環状鉄心変流器。
【請求項８】
特に中間高電圧および高電圧システム用の、環状鉄心変流器の１次電流（ＩP）と２次電流（ＩS）との間の位相誤差（ψ）を補償するための方法であって、前記環状鉄心変流器は環状鉄心を横切る１次導体と、前記環状鉄心に巻かれる２次巻線と、２次側に設置される測定分流器（ＲSh）または負荷（Ｚb）とを含み、補償回路（Ｋ）が、位相誤差（ψ）を補償するために前記２次側に設置され、前記補償回路のキャパシタンス（Ｃ）が、本質的に、方程式
それぞれ、
【数３】
2008530805.tif 000025
または
【数４】
2008530805.tif 000026
に従って定格され、
式中、Ｃは、前記補償回路のキャパシタンスを表し、
ωは、角振動数を表し、
ψは、前記１次電流と前記２次電流との間の前記位相誤差を表し、
ＲShは、任意の測定分流器の抵抗を表し、
Ｚbは、任意の負荷のインピーダンスを表す、方法。
【請求項９】
前記補償回路（Ｋ）の前記キャパシタンス（Ｃ）が、ケーブルのキャパシタンス（ＣC）とアド・オン・キャパシタンス（ＣZ）との合計によって形成され、前記ケーブルのキャパシタンス（ＣC）が、前記アド・オン・キャパシタンス（ＣZ）を求めるために、前記補償回路（Ｋ）の前記キャパシタンス（Ｃ）から差し引かれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
使用される前記補償回路（Ｋ）が、反対の分極で直列に接続される２つのコンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）を含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
使用される前記コンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）が、タンタルコンデンサから成る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
保護ダイオード（Ｄ1、Ｄ2）が、反対の分極で直列に接続される前記２つのコンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）の各々に並列に接続され、前記保護ダイオード（Ｄ1、Ｄ2）の分極が、それぞれ、対応する前記コンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）の分極に対向する、補償回路（Ｋ）が使用される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１３】
過電圧に対する保護としてバリスタ（Ｖ）を含む補償回路（Ｋ）が使用される、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
１つ以上の空隙を有する環状鉄心が使用される、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環状鉄心（トロイダル・コア）変流器、ならびに、環状鉄心変流器を用いて１次電流を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの環状鉄心変流器は、環状鉄心によって、１次導体内の高い１次電流を、環状鉄心周りに延在する２次巻線内の、その数分の一倍の低い２次電流に変えるのに使用することができる。これまで、このような環状鉄心変流器は、例えば、課金の目的、および、保護の目的で使用されており、異なるタイプの変流器（電圧出力、電流出力）が、課金の目的、および、保護の目的に使用されている。
【０００３】
電流出力による環状鉄心変流器は、現在、通常、ＩＥＣ６００４４−１規格およびＩＥＣ６００４４−６規格に従って設計され、負荷インピーダンス（負荷）は、これらの規格に従って狭い所定の帯域内でしか変化できない（負荷インピーダンスは、おおよそ一定である）。電流出力によるが可変の負荷である環状鉄心変流器は、現在使用されている電流測定システムに関する最先端技術となっている。
【０００４】
また、上述した環状鉄心変流器は、電圧出力が２次側という状態で、即ち、ＩＥＣ６００４４−８規格に従って使用されている。このような電圧出力を伴う環状鉄心変流器の一例は、下記特許文献１より公知である。同文献記載の環状鉄心変流器において、関係
【０００５】
【数１】
2008530805.tif 000003
【０００６】
が１次電流に適用され、式中、ＩPは１次電流を表し、ＵSは測定する分流器ＲShでの電圧を表す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、両タイプの環状鉄心変流器（電圧出力、電流出力）では、環状鉄心の損失（鉄の損失）および環状鉄心の所要磁化電流のために複雑な伝達比誤差が発生し、この複雑な伝達比誤差は、定量的誤差
【０００８】
【数２】
2008530805.tif 000004
【０００９】
と位相誤差
【００１０】
【数３】
2008530805.tif 000005
【００１１】
によって定義され、式中、ＩPおよびＩSは、量｜ＩP｜および｜ＩS｜ならびに対応する位相角ψPおよびψSによって定義される複雑な１次電流および２次電流を表す。
わずかな位相誤差でさえも、コストに関して、例えば、エネルギー集約的運転を目指して電力網から得られる電力の判断において極めて顕著な結果となるように、位相誤差による１次電流の判断において種々の誤差が生成される。したがって、本発明の目的は、この位相誤差が完全にまたはおおよそ完全に補償される環状鉄心変流器を提案することである。また、変流器が汎用変流器として、即ち、それぞれ、ＩＥＣ６００４４−８に従う電圧出力によるか、または、ＩＥＣ６００４４−１およびＩＥＣ６００４４−６に従うおおよそ一定の負荷での電流出力により操作することができれば望ましい。
【００１２】
本発明は、環状鉄心変流器を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、特に、例えば、中間高電圧および高電圧システム用環状鉄心変流器に関するものであり、環状鉄心を横切る１次導体と、環状鉄心に巻かれる２次巻線とを含む。測定分流器または負荷が２次側に設けられる。１次電流と２次電流との間の位相誤差を補償するために、補償回路が、２次側に設けられ、本補償回路のキャパシタンスは本質的に、方程式
それぞれ、
【００１４】
【数４】
2008530805.tif 000006
【００１５】
または
【００１６】
【数５】
2008530805.tif 000007
【００１７】
に従って定格され、式中、Ｃは補償回路のキャパシタンスを表し、ωは角振動数を表し、ψは１次電流と２次電流との間の位相誤差を表し、ＲShは任意の測定分流器の抵抗を表し、Ｚbは任意の負荷のインピーダンスを表す。
このような環状鉄心変流器によって、以下に更に詳細に説明するように、位相誤差を１°をかなり下回るように補償することが可能になり、即ち、位相誤差は、この方法では、完全に、またはほぼ完全に補償することができる。
【００１８】
本発明の環状鉄心変流器の１つの実施形態においては、補償回路のキャパシタンスは、ケーブルのキャパシタンスとアド・オン・キャパシタンス（例えば、電流出力による環状鉄心変流器におけるキャパシタンス）との合計によって形成される。
本発明の環状鉄心変流器の１つの好適な実施形態においては、補償回路は、反対の分極で直列に接続される２つのコンデンサ、好ましくは、タンタルコンデンサ（乾式電解質コンデンサ）を含むが、湿式電解質コンデンサも、発生する最大電圧によっては使用することができる。同じキャパシタンスを有するこのタイプのコンデンサは、ハウジング内に、はるかに容易に収容することができ、かつ、よりコスト効率が高いように、従来の金属化紙／箔コンデンサよりも大幅に小さい容積を有する。
【００１９】
本発明の環状鉄心変流器のこの実施形態の１つの更なる発展形態によれば、保護ダイオードが、反対の分極で直列に接続される２つのコンデンサの各々に並列に接続される。保護ダイオードの分極は、それぞれ、対応するコンデンサの分極に対向している。
保護ダイオードは、その名が暗示するように、このタイプのコンデンサは、不正な極性の、比較的低い電圧にしか耐えることはできないために、コンデンサを不正な極性から保護する役目をする。したがって、コンデンサが受ける可能性がある不正な極性の最大電圧よりも低いダイオードの導通状態の電圧を選ぶ必要がある。
【００２０】
過電圧から環状鉄心変流器、具体的には２次側のその構成品、特に電解質コンデンサを保護するために、別の実施形態による補償回路は、バリスタ（可変抵抗器：特定の電圧を超えたときに短絡を表すＺｎＯアレスタ）を含む。反対の分極で直列に接続されるコンデンサを有する上述した実施形態においては、バリスタは、例えば、両方のコンデンサの直列回路に（また、適用可能であれば、保護ダイオードに）並列に接続される。したがって、バリスタは、過電圧の場合に、破壊からコンデンサを保護する。
【００２１】
本発明の環状鉄心変流器の別の実施形態によれば、環状鉄心は、１つ（またはそれ以上）の空隙を含む。この空隙は、環状鉄心の磁化曲線を線形化する役目をするが、また、変流器のインダクタンスを下げ、したがって、この空隙によって、１次電流と２次電流との間の位相誤差が大きくなる。
本発明の別の態様は、１次電流を求める、対応する方法に関するものである。
【００２２】
本発明は、具体的には、特に中間高電圧及び高電圧システム用の、環状鉄心変流器の１次電流と２次電流との間の位相誤差を補償する方法に関するものである。環状鉄心変流器は、環状鉄心を横切る１次導体と、環状鉄心に巻かれる２次巻線と、２次側に設置される測定分流器または負荷とを含む。補償回路が、位相誤差を補償するために２次側に設置され、補償回路のキャパシタンスは、本質的に、方程式
それぞれ、
【００２３】
【数６】
2008530805.tif 000008
【００２４】
または
【００２５】
【数７】
2008530805.tif 000009
【００２６】
に従って定格され、式中、Ｃは補償回路のキャパシタンスを表し、ωは角振動数を表し、ψは１次電流と２次電流との間の位相誤差を表し、ＲShは任意の測定分流器の抵抗を表し、Ｚbは任意の負荷のインピーダンスを表す。
本方法の、およびこれ以降に説明するその変形例の利点は、それぞれ、対応する環状鉄心変流器、ならびに、その実施形態および更なる発展形態の説明に関連して既に上述した利点に対応するものである。
【００２７】
本方法の１つの変形例においては、補償回路のキャパシタンスは、ケーブルのキャパシタンスとアド・オン・キャパシタンスの合計によって形成される（例えば、電流出力による環状鉄心変流器において）。ケーブルキャパシタンスは、必要なアド・オン・キャパシタンスを求めるために、補償回路の（全体）キャパシタンスから差し引かれる。
本方法の１つの変形例においては、反対の分極で直列に接続される２つのコンデンサを有する補償回路を使用することができ、該コンデンサは、タンタルコンデンサの形で実現されることが好ましいが、所要の耐電圧によっては、湿式電解質コンデンサも考慮することができる。
【００２８】
この変形例の更なる発展形態によれば、特に、保護ダイオードが、反対の分極で直列に接続される２つのコンデンサの各々に、並列に接続される補償回路を使用することも可能であり、保護ダイオードの分極は、それぞれ、対応するコンデンサに対向している。
本方法の別の変形例においては、バリスタを有する補償回路を、過電圧に対する保護として使用することができる。本方法の別の変形例においては、１つ以上の空隙を有する環状鉄心を使用することが可能である。
【００２９】
既に上述したように、本方法のそれぞれの変形例の利点は、環状鉄心変流器の対応する実施形態の説明において先述した利点に対応する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の他の有利な態様は、図面を用いて、以下の有利な実施形態の説明により明らかになる。
図１に示す本発明の環状鉄心変流器の実施形態の１次側の等価回路図においては、ＲFeは、鉄損失に関する等価線形抵抗を表し、Ｌmは、変流器のインダクタンスを表す。２次巻線の抵抗は、参照記号ＲSによって示され、測定分流器は、参照記号ＲShによって示される。この場合、測定分流器ＲShは、上記特許文献１に記載の通り、２次巻線の一部として実現してもよい。図１に示す等価回路図は、１次側を示すことから、係数u2は、それぞれ、これらの抵抗、即ち、１次導体の巻数ＮPと２次巻線の巻数ＮSとの商から生じる伝達比uの二乗に割り当てられる。なお、明細書中、伝達比uおよび係数u2の “u”は、各式中の
2008530805.tif 000010
と同一の符号を表わすものとする。また、この数字は、アド・オン・コンデンサのキャパシタンスＣZと線のケーブルキャパシタンスＣCとを示す。ここに示す例においては、純粋にオームの負荷は、２次接続部Ｓ1およびＳ2２にて抵抗Ｒbと共に表示されている（この場合、負荷の基本的に複雑なインピーダンスＺbのみが、真の成分Ｒｂを有し、したがって、オーム抵抗である）。アド・オン・コンデンサのインピーダンスの値は、合計で
【００３１】
【数８】
2008530805.tif 000011
【００３２】
になり、ケーブルは、合計
【００３３】
【数９】
2008530805.tif 000012
【００３４】
になる。また、係数u2も、この等価回路図は１次側を示しており、インピーダンスは、２次側から１次側に変形されたものであるために、これらのインピーダンス（負荷のオーム抵抗Ｒｂと類似）に割り当てられる。全体的キャパシタンスＣは、キャパシタンスＣZとＣCとの合計から生じ、したがって、合計でＣ＝  ＣZ  ＋  ＣCになる。２次接続部Ｓ1およびＳ2での電圧は、１次側への変形中に２次側の電圧ＵSに伝達比uを掛ける必要があるために合計ＵS・uになる。ＲEは、接続課金メーター、制御装置および／または保護装置の入力抵抗を識別するものであり、係数u2は、等価回路図が１次側を示すのでこの入力抵抗にも割り当てられる。
【００３５】
１次電流ＩPは、１次接続部Ｐ1およびＰ2を通る。この１次電流ＩPは、部分電流ＩP(Fe)およびＩL、ならびに部分電流ＩS／uに分割され、これは、２次電流ＩSは、１次側への変形のために伝達比u（上部を参照されたい）によって分割される必要があるためである。
変流器のタイプ（電圧出力、電流出力）によっては、測定分流器ＲShまたは抵抗Ｒbは、図１のように提示することができる。それぞれの前提条件ＲE＞＞ＲShまたはＲE＞＞Ｒbに基づいて、以下の方程式に従った、２次接続部Ｓ1およびＳ2（または、それぞれ、この場合、測定分流器ＲSh上）での、１次電流ＩPと電圧ＵSとの相関関係が、等価回路図（図１）から生じる。
【００３６】
【数１０】
2008530805.tif 000013
【００３７】
また、この相関関係は、図２に示すフェーザ図から確かめることができる。非補償変流器に関する全体的キャパシタンスＣは、ゼロに等しい（まだ、キャパシタンスが存在しない）。その結果、１次電流と電圧ＵS（測定分流器を通る２次電流ＩSは、電圧ＵSと同位相）との間の位相誤差ψは、以下のように計算される。
【００３８】
【数１１】
2008530805.tif 000014
【００３９】
【数１２】
2008530805.tif 000015
【００４０】
以下の相関関係に帰着する。
【００４１】
【数１３】
2008530805.tif 000016
【００４２】
完全な補償については、方程式［１］の虚数成分は、ゼロに等しい必要がある（ＩPとＵSとの間には位相差はない）、即ち、以下が適用されなければならない。
【００４３】
【数１４】
2008530805.tif 000017
【００４４】
方程式［４］がここで方程式［５]に挿入された場合、および、更に、
【００４５】
【数１５】
2008530805.tif 000018
【００４６】
であることが考慮に入れられた場合、全体的キャパシタンスＣに関して以下に帰着する。
【００４７】
【数１６】
2008530805.tif 000019
【００４８】
または、したがって、負荷Ｚbの場合、
【００４９】
【数１７】
2008530805.tif 000020
【００５０】
例えば、方程式［６ａ］から、全体的キャパシタンスＣは、測定分流器ＲShの値が半分にされた場合には、補償を実現するために倍化する必要があることが確認される。全体的キャパシタンスＣを上述したように求めた場合、位相誤差ψは、図２にて点線矢印で示すように補償することができる。
図３は、位相誤差を補償するために接続することができるアド・オン・キャパシタンスＣZの実現を可能にする補償回路Ｋの実施形態を示す。アド・オン・キャパシタンスＣZは、この場合、キャパシタンスＣZ1およびＣZ2を有する２つのアド・オン・コンデンサによって形成される。ＣZ1とＣZ2とが全く同じであり、かつ、両方のアド・オン・キャパシタンスの直列接続部がアド・オン・キャパシタンスＣZを形成する場合、アド・オン・キャパシタンスは、結果的に、ＣZ  ＝  ＣZ1／２  ＝  ＣZ2／２になる。位相誤差ψの補償に必要とされるアド・オン・キャパシタンスＣZを求める必要がある場合、全体的キャパシタンスＣは、所要のアド・オン・キャパシタンスＣZを求めるには、任意の線のケーブルキャパシタンスＣｃを、始めに、補償に必要とされる全体的キャパシタンスＣから差し引く必要があるように、Ｃ＝ＣZ＋Ｃｃの形で計算されることを考慮に入れなければならない。測定分流器ＲShまたは負荷Ｚbおよび測定システムの入力抵抗ＲEを、それぞれ、図３に破線で示す。ＲE＞＞ＲShおよび｜Ｚb｜がそれぞれ適用されることから、入力抵抗ＲEは、補償に必要とされるキャパシタンスを求める際には考慮に入れない。
【００５１】
キャパシタンスＣZ1およびＣZ2を有する補償回路Ｋの２つのコンデンサは、反対の分極で直列に接続される。図３に示すコンデンサは、電解質コンデンサ、好ましくは、タンタルコンデンサから成る。従来の金属化紙コンデンサと比較すると、一般の電解質コンデンサ（例えば、湿式電解質コンデンサ）、かつ、特に、同じキャパシタンスを有する上述したタンタルコンデンサ（乾式電解質コンデンサ）は、大幅に容積が小さくなっており、したがって、ハウジング内にはるかに容易に収容することができる。更に、これらのコンデンサは、金属化紙コンデンサと比較すると、コスト面でも利点を有する。タンタルコンデンサを使用するべきであるか、または湿式電解質コンデンサを使用するべきであるかという問題は、とりわけ、コンデンサに適用される最大電圧に左右される。湿式電解質コンデンサの耐電圧は、タンタルコンデンサ（合計で、例えば、５０Ｖ）より高い（例えば、アルミニウム電解質コンデンサの場合は５００Ｖ）。
【００５２】
しかしながら、電解質コンデンサは、不正分極に影響され易い。特定の（相対的に低い）値を超える、電解質コンデンサの不正分極された電圧で、電解質コンデンサが損傷するかまたは破壊される。これは、保護ダイオードＤ1およびＤ2でコンデンサを保護することによって防止され、一方の保護ダイオードＤ1およびＤ2は、直列に接続されている２つのコンデンサの各々に並列に接続される。しかしながら、それぞれの保護ダイオードＤ1およびＤ2の分極は、対応するコンデンサの分極と対向している。それぞれの保護ダイオードＤ1およびＤ2の導通状態の電圧、即ち、保護ダイオードＤ1およびＤ2が高い導電状態になる電圧は、電解質コンデンサが耐えることができる最高の不正分極電圧を下回るものである。これは、それぞれの保護ダイオードＤ1およびＤ2は、不正分極電圧が発生した場合、即ち、それぞれの電解質コンデンサが損傷するかまたは破壊される前に高い導電状態になり始めることを意味する。
【００５３】
電解質コンデンサ（および保護ダイオード）の直列回路に並列に接続されたバリスタＶ（例えば、ＺｎＯ技術による可変抵抗器）は、特定の電圧を超えた場合には短絡を表す電圧依存の抵抗器であり、補償回路、特に、コンデンサを発生中の過電圧から保護する。
上述の定量誤差｜ε｜の値は、電圧出力による環状鉄心変流器内の測定分流器ＲShの定格で、所要の定量誤差に調整することができるが、電圧出力による環状鉄心変流器に関するアド・オン・キャパシタンスＣZの定格について、数値による例を参照しながら更に詳細に説明する。この場合、非補償変流器の位相誤差ψを測定するべきであり、これは、適切な測定ブリッジで実現することができる。ケーブルキャパシタンスＣCは、測定線の長さに左右され、また、公知のものである。測定分流器の値は、ＲSh＝１．１２５Ωになると想定し、好ましくは、温度の高い一定性を有する測定分流器、例えば、Ｉｓａｂｅｌｌｅｎｈuｔｔｅ社、Ｄｉｌｌｅｎｂｕｒｇ（ドイツ）のＩＳＡＯＨＭ（登録商標）タイプの抵抗線を有する測定分流器も、定量誤差｜ε｜の恒常性に関して使用するべきであることを考慮に入れるべきである。説明した例における使用周波数は、ｆ＝５０Ｈｚ、即ち、ω＝３１４ｓ-1であると想定される。位相誤差ψの値は、予備測定でψ＝３０’にて求めた。
【００５４】
方程式［４］に従い、所要の全体的キャパシタンスＣが以下のようにして得られる。
【００５５】
【数１８】
2008530805.tif 000021
【００５６】
同一のキャパシタンスの２つの電解質コンデンサが図３に示すように直列に接続された場合、この直列接続の結果として得られるキャパシタンスは、個々のキャパシタンスの半分になる。  ＣZ1＝ＣZ2＝４７μＦのそれぞれのキャパシタンスＣZ1およびＣZ2を有する２つのキャパシタンスの直列接続においては、結果的に得られるアド・オン・キャパシタンスは、ＣZ＝２３．５μＦになる。Ｃ、ωおよびＲShについて（小さな角ψについては簡素化したものｔａｎψ≒ψにて表わす）先に示した値による
【００５７】
【数１９】
2008530805.tif 000022
【００５８】
のために、これは、結果的に、角度ψ＝０．４８°＝２８．５’になる。補償後に発生する位相誤差は、考えられるケーブルキャパシタンス（一般的に５ｐＦ／ｍ〜２００ｐＦ／ｍの間の範囲にある）を考慮に入れずに、１．５’（角度分）になるにすぎない。
ＩP＝１．２５ｋＡの公称電流、伝達比u＝１：２５００、および２次抵抗ＲS＝１２．６Ωにて、ＵS≒０．５Ｖという動作電圧が、測定分流器ＲShにて生じ、３５Ｖの電圧が、２５ｋＡの完全非対称短絡電流にて生じる。コンデンサは、短絡の場合に発生するこの最大電圧に耐えることができる必要があるが、この態様では、上述したタンタルコンデンサおよび湿式電解質コンデンサについて問題は一切ない。
【００５９】
また、これは、同様に、負荷のおおよそ一定のインピーダンスＺbを有する標準的な変流器に適用することができる。正または負の位相角を有する負荷は、位相誤差ψの測定中、自動的に考慮に入れられる。
また、１つ以上の空隙を有する環状鉄心変流器は、これらの空隙が、磁化特性の線形化に大幅に貢献するために特に有利であることにも言及すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】補償原理を明らかにするための、本発明の環状鉄心変流器の実施形態の１次側の等価回路図である。
【図２】電圧出力による環状鉄心変流器の測定分流器での電圧に言及した、１次電流のフェーザ図である。
【図３】補償回路の１例を有する本発明の変流器の２次側の断面図である。
【図１】
2008530805.tif 000027
【図２】
2008530805.tif 000028
【図３】
2008530805.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月12日(2006.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に中間高電圧および高電圧システム用の、環状鉄心変流器であって、環状鉄心を横切る１次導体と、前記環状鉄心に巻かれる２次巻線とを有し、測定分流器（ＲSh）または負荷（Ｚb）が２次側に設置され、受動補償回路（Ｋ）が、１次電流（ＩP）と２次電流（ＩS）との間の位相誤差（ψ）を補償するために前記２次側に設置され、前記補償回路のキャパシタンス（Ｃ）が、本質的に、方程式
それぞれ、
【数１】
2008530805.tif 000030
または
【数２】
2008530805.tif 000031
に従って定格され、
式中、Ｃは、前記補償回路のキャパシタンスを表し、
ωは、角振動数を表し、
ψは、前記１次電流と前記２次電流との間の前記位相誤差を表し、
ＲShは、任意の測定分流器の抵抗を表し、
Ｚbは、任意の負荷のインピーダンスを表す、環状鉄心変流器。
【請求項２】
前記補償回路（Ｋ）の前記キャパシタンス（Ｃ）が、ケーブルのキャパシタンス（ＣC）とアド・オン・キャパシタンス（ＣZ）との合計によって形成される、請求項１に記載の環状鉄心変流器。
【請求項３】
前記補償回路（Ｋ）が、反対の分極で直列に接続される２つのコンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）を含む、請求項１または２に記載の環状鉄心変流器。
【請求項４】
反対の分極で直列に接続される前記コンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）が、タンタルコンデンサから成る、請求項３に記載の環状鉄心変流器。
【請求項５】
保護ダイオード（Ｄ1、Ｄ2）が、反対の分極で直列に接続される前記２つのコンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）の各々に並列に接続され、前記保護ダイオード（Ｄ1、Ｄ2）の分極が、それぞれ、対応する前記コンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）の分極に対向する、請求項３または４に記載の環状鉄心変流器。
【請求項６】
前記補償回路（Ｋ）が、過電圧に対する保護としてバリスタ（Ｖ）を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の環状鉄心変流器。
【請求項７】
前記環状鉄心が、１つ以上の空隙を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の環状鉄心変流器。
【請求項８】
特に中間高電圧および高電圧システム用の、環状鉄心変流器の１次電流（ＩP）と２次電流（ＩS）との間の位相誤差（ψ）を補償するための方法であって、前記環状鉄心変流器は環状鉄心を横切る１次導体と、前記環状鉄心に巻かれる２次巻線と、２次側に設置される測定分流器（ＲSh）または負荷（Ｚb）とを含み、受動補償回路（Ｋ）が、位相誤差（ψ）を補償するために前記２次側に設置され、前記補償回路のキャパシタンス（Ｃ）が、本質的に、方程式
それぞれ、
【数３】
2008530805.tif 000032
または
【数４】
2008530805.tif 000033
に従って定格され、
式中、Ｃは、前記補償回路のキャパシタンスを表し、
ωは、角振動数を表し、
ψは、前記１次電流と前記２次電流との間の前記位相誤差を表し、
ＲShは、任意の測定分流器の抵抗を表し、
Ｚbは、任意の負荷のインピーダンスを表す、方法。
【請求項９】
前記補償回路（Ｋ）の前記キャパシタンス（Ｃ）が、ケーブルのキャパシタンス（ＣC）とアド・オン・キャパシタンス（ＣZ）との合計によって形成され、前記ケーブルのキャパシタンス（ＣC）が、前記アド・オン・キャパシタンス（ＣZ）を求めるために、前記補償回路（Ｋ）の前記キャパシタンス（Ｃ）から差し引かれる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
使用される前記補償回路（Ｋ）が、反対の分極で直列に接続される２つのコンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）を含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
使用される前記コンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）が、タンタルコンデンサから成る、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
保護ダイオード（Ｄ1、Ｄ2）が、反対の分極で直列に接続される前記２つのコンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）の各々に並列に接続され、前記保護ダイオード（Ｄ1、Ｄ2）の分極が、それぞれ、対応する前記コンデンサ（ＣZ1、ＣZ2）の分極に対向する、補償回路（Ｋ）が使用される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１３】
過電圧に対する保護としてバリスタ（Ｖ）を含む補償回路（Ｋ）が使用される、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
１つ以上の空隙を有する環状鉄心が使用される、請求項８〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、特に、例えば、中間高電圧および高電圧システム用環状鉄心変流器に関するものであり、環状鉄心を横切る１次導体と、環状鉄心に巻かれる２次巻線とを含む。測定分流器または負荷が２次側に設けられる。１次電流と２次電流との間の位相誤差を補償するために、受動補償回路が、２次側に設けられ、本補償回路のキャパシタンスは本質的に、方程式
それぞれ、
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明は、具体的には、特に中間高電圧及び高電圧システム用の、環状鉄心変流器の１次電流と２次電流との間の位相誤差を補償する方法に関するものである。環状鉄心変流器は、環状鉄心を横切る１次導体と、環状鉄心に巻かれる２次巻線と、２次側に設置される測定分流器または負荷とを含む。受動補償回路が、位相誤差を補償するために２次側に設置され、補償回路のキャパシタンスは、本質的に、方程式
それぞれ、
【国際調査報告】
2008530805.tif 000034
2008530805.tif 000035
2008530805.tif 000036
2008530805.tif 000037
2008530805.tif 000038
2008530805.tif 000039