(57)【要約】  発電機回路遮断器（３）の中の電流が、この遮断器の導体（４）の周りに環状に巻かれた光学的な検出ファイバー（７）のファラデー効果により測定される。この光学的な検出ファイバー（７）は、検出ストリップ（２９）の中に配置され、この検出ストリップは、発電機回路遮断器の筐体（２０）または導体（４）に取り付けられることが可能である。このデザインは、広い測定範囲を有していて、且つ新しいまたは既存の発電機回路遮断器に容易に装着されることが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機（１）と変圧器（２）の間に配置されるための発電機回路遮断器（３）であって、
前記発電機（１）からの電流を運ぶための導体（４）と、
前記電流を遮断するためのスイッチ（５）と、
前記導電パーツの中の電流を測定するための少なくとも一つの電流センサー（６）と、
を有し、
前記電流センサー（６）は、
前記導体（４）の周りに環状に巻かれた光学的な検出ファイバー（７）と、
前記光学的な検出ファイバー（７）の中のファラデー効果に起因する、前記電流を測定するためのオプトエレクトロニクス・モジュール（８）と、
を有することを特徴とする発電機回路遮断器。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載の発電機回路遮断器（３）：
筐体（２０）を更に有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、この筐体（２０）に取り付けられている。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項２に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記筐体（２０）の内側に取り付けられている。
【請求項４】
下記特徴を有する請求項１または２に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記導体（４）の外側に取り付けられている。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項１に記載の発電機回路遮断器（３）：
筐体（２０）を更に有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、この筐体（２０）の内側に取り付けられている。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項５に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記筐体（２０）から内側に伸びる少なくとも一つのフランジ（２４）を有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記フランジ（２４）に取り付けられている。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項１から６の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記導体（４）から外側に伸びる少なくとも一つのフランジ（２４ａ、２４ｂ）を有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記フランジ（２４ａ、２４ｂ）に取り付けられている。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項１から７に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記発電機回路遮断器（３）に取り付けられた環状の支持ボディ（２５）と、
前記支持ボディ（２５）と前記光学的な検出ファイバー（７）の間で、前記支持ボディ（２４）に取り付けられた発泡ストリップ（２８）と、
を有している。
【請求項９】
下記特徴を有する請求項１から７に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記発電機回路遮断器（３）に取り付けられた環状の支持ボディ（２５）と、
前記支持ボディ（２５）から距離を隔てて前記光学的な検出ファイバー（７）を保持する、複数の空間的に隔てられた支持部材（３７）と、
を有している。
【請求項１０】
下記特徴を有する請求項９に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記支持ボディ（２５）に対して同軸に配置された環状のカバー・リング（３８）を、更に有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記支持ボディ（２５）と前記カバー・リング（３８）の間に配置され、
特に、前記支持部材（３７）は、少なくとも前記支持ボディ（２５）と前記カバー・リング（３８）の間で伸びている。
【請求項１１】
下記特徴を有する請求項１から１０の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記スイッチを作動させることにより発生する衝撃を吸収するための、ショック・アブソーバ（２４ａ，２８）に取り付けられている。
【請求項１２】
下記特徴を有する請求項１から１１の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記光学的な検出ファイバー（７）は、細孔（３３）の中に包み込まれ、
この細孔（３３）は、可撓性のある検出ストリップ（２９）の中に取り付けられている。
【請求項１３】
下記特徴を有する請求項１２に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記キャリア・ストリップ（２９）の開始及び終了部分を共通に保持するクランプ（３１）を有している。
【請求項１４】
下記特徴を有する請求項１２または１３に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記検出ストリップ（２９）は、単一の光学的な検出ファイバー（７）を保持し、且つ導体の周りに数回巻かれている。
【請求項１５】
下記特徴を有する請求項１２または１３に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記検出ストリップ（２９）は、前記導体（４）の周りに単一のループを形成し、且つ光学的な検出ファイバー（７）の幾つかのループを含んでいる。
【請求項１６】
下記特徴を有する請求項１から１５の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記光学的な検出ファイバー（７）は、アニールされていないファイバー、アニールされたファイバー、高複屈折スパン・ファイバー、またはフリント・グラス・ファイバーである。
【請求項１７】
下記特徴を有する請求項１から１６の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
幾つかの冗長な検出ファイバーを有している。
【請求項１８】
下記特徴を有する請求項１から１７の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
リング形状のリジッドなハウジング（４２）を更に有し、このハウジングは、前記導体（４）の周囲に伸び、且つ光学的な検出ファイバー（７）または光学的な検出ファイバー（７）を有する細孔（３３）を含んでいる。
【請求項１９】
第一の電圧（Ｖ１）を発生する発電機（１）、及びこの第一の電圧（Ｖ１）を第二の電圧（Ｖ２）に変換する変圧器（２）を有するアセンブリであって、
当該アセンブリが、前記発電機（１）と前記変圧器（２）の間に配置された、請求項１から１８の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）を更に有していることを特徴とするアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機と変圧器の間に配置されるための、且つ電流センサーを有する発電機回路遮断器に係る。本発明はまた、発電機、変圧器、及び上記のような回路遮断器を有するアセンブリに係る。
【背景技術】
【０００２】
発電機は、典型的に、数キロボルトのオーダーの第一のＡＣ電圧を発生し、第一の電圧をより高い第二の電圧に変換する変圧器に接続され、この第二の電圧は、例えば数百キロボルトのオーダーであることが可能である。多くの適用対象において、回路遮断器（いわゆる“発電機回路遮断器”（ＧＣＢ：generator circuit breaker））が、発電機と変圧器の間に配置される。
【０００３】
現在まで、ＧＣＢの中での電流測定は、誘導変流器（inductive currennt transformer）により、実現されていた。一次巻線は、ＧＣＢの電流を運ぶ経路により表される。変流器の二次部分は、所望の伝送比に基づく鉄芯及び巻線から構成される。一次電流は、鉄芯の中に磁束を発生させ、それにより、二次巻線の中に電流を発生させる。
【０００４】
ＧＣＢが典型的にカバーする電流範囲は、０Ａから３００ｋＡまで拡がり、そのために、様々なコアが、保護または測定目的の何れかを満足させるために使用されなければならない。その理由は、大電流のためにデザインされたコアは、比較的低い電流範囲で十分な精度を有していないからである。比較的低い電流のためにデザインされたコアは、高い一次電流により飽和され、それにより、大電流に対して変流器が非線形になる。
【０００５】
従来の変流器は、それらの鉄芯のために、比較的重い。それ故に、ＧＣＢの前側に変流器を取り付けるために、クレーンが使用されなければならない。
【０００６】
伝送比、重量、精度クラス、及び保護クラスに関する顧客の要求の結果として、多種多様な変流器が存在しており、そのことが標準化を不可能にしている。
【０００７】
WO 2005／111633 は、例えば、アルミニウム溶解炉での大直流の正確な測定のための、応力の無いパッケージングのためのコンセプト、及び光ファイバー電流センサーの光学的な検出ファイバーの方位について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第 WO 2005／111633 号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第 EP 1 154 278 号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第 EP 1 512 981 号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第 EP 1 115 000 号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】K. Bohnert, G. Gabus, J. Nehring, and H. Brandle,  "Temperature and vibration insensitive fiber-optic current sensor",  J. of Lightwave Technology 20(2),  267-276, 2002.
【非特許文献２】K. Bohnert, H. Brandle, M. Brunzel, P. Gabus, and P. Guggenbach,  "Highly accurate fiber-optic dc current sensor for the electro-winning industry",  IEEE／IAS Transactions on Industry Applications 43(1),  180-187,  2007.
【非特許文献３】R. A. Bergh, H. C. Lefevre, and H. J. Shaw,  "An overview of fiber-optic gyroscopes",  J. Lightw. Technol., 2, 91-107, 1984.
【非特許文献４】"The fiber-optic gyroscope",  Herve Lefevre,  Artech House, Boston, London, 1993.
【非特許文献５】R. I. Laming and D. N. Payne,  "Electric current sensors employing spun highly birefringent optical fibers",  J. Lightw. Technol., 7, no.12, 2084-2094, 1989.
【非特許文献６】K. Bohnert, P. Gabus, J. Nehring, H. Brandle, M. Brunzel,  "Fiber-optic high current sensor for electrowinning of metals",  Journal of Lightwave Technology, 25(11), 2007.
【非特許文献７】K. Kurosawa, S. Yoshida, and K. Sakamoto,  "Polarization properties of flint glass fiber",  J. Lightw. Technol., 13, (7), pp.1378-1383, 1995.
【発明の概要】
【００１０】
従って、本願発明により解決されるべき問題は、発電機回路遮断器の中での電流測定をより容易にするためのコンセプトを提供することにある。
【００１１】
この問題は、独立請求項に基づく発電機回路遮断器並びにアセンブリにより解決される。従って、このＧＣＢには、電流センサーが設けられ、この電流センサーは、ＧＣＢの導体の周りに環状に巻かれた光学的なファイバーと、ファイバーの中のファラデー効果に起因する電流に依存する光学的な位相シフトを測定するためのオプトエレクトロニクス・モジュールと、を有している。
【００１２】
このデザインは、測定変流器に基づく従来の電流測定に対して大きな優位性を有している。特に、このデザインは、軽量であり、広い測定範囲を有していて、電流の広い範囲に対して大幅な標準化を可能にする。
【００１３】
好ましくは、低い複屈折の光学的な検出ファイバーは、電流センサーの中で使用される。
【００１４】
このファイバーは、例えば石英ガラス製の、細孔の中に包み込まれることが可能であり、この細孔が、例えば繊維強化エポキシ製の、可撓性のあるキャリア・ストリップの上または中に取り付けられる。キャリア・ストリップが、ＧＣＢの筐体に取り付けられることが可能であり、または、例えば、ＧＣＢが筐体無しで使用される場合には、それが、電流を運ぶ導体に取り付けられることが可能である。
【００１５】
センサーのオプトエレクトロニクス（optoelectronics）モジュールが、例えばＧＣＢコントロール・キュービクルの中に配置されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、発電機、変圧器、及び電流センサーを備えたＧＣＢのアセンブリを示す。
【図２】図２は、オプトエレクトロニクス電流センサーの可能性のあるデザインを示す。
【図３】図３は、ファイバーのための二つの可能性のある位置を有するＧＣＢの概略図である。
【図４】図４は、ファイバーを有するキャリア・ストリップの断面図である。
【図５】図５は、ＧＣＢの電流軸に対して垂直な断面図である。
【図６】図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】図７は、ＧＣＢの第二の実施形態の断面図である。
【図８】図８は、二つの巻線を有する検出ストリップの断面図である。
【図９】図９は、幾つかの埋め込まれたファイバー巻線を有する検出ストリップの断面図である。
【図１０】図１０は、ＧＣＢの第二の実施形態の電流軸に対して垂直な断面図である。
【図１１】図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、代替案デザインのクランプ及びアダプターの断面図である。
【図１３】図１３は、ＧＣＢの第三の実施形態の断面図である。
【図１４】図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面図である。。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明についての以下の詳細な説明を考慮することにより、本発明がより良く理解され、且つ以上で規定されたもの以外の目的が明らかになるであろう。そのような説明は、添付図面を参照して行われる。
【００１８】
図１は、アセンブリの基本的な構成を示していて、このアセンブリは、例えば数キロボルトの第一のＡＣ電圧ＶＩを発生させる発電機１、及び発電機１からの電圧ＶＩを、例えば数１００キロボルトの第二の電圧Ｖ２に変換する変圧器２を有している。発電機１と変圧器２の間のラインの中には、発電機回路遮断器（ＧＣＢ）３が挿入されている。ＧＣＢ３は、接地されていない電流を発電機１から変圧器２へを運ぶための導体４、及び電流を遮断するためのスイッチ５を有している。更に、このＧＣＢ３には、導体４の中の電流を測定するための電流センサー６が設けられている。
【００１９】
電流センサー６は、導体４の周りに環状に巻かれた光学的な検出ファイバー７、並びに、この光学的な検出ファイバー７の中でのファラデー効果により、導体４の中の電流を測定するためのオプトエレクトロニクス・モジュール８により形成されている。
【００２０】
電流センサー：
上述のように、電流センサーは、ファイバー７の中の光磁気効果（ファラデー効果）を利用している。好ましいセンサーのタイプは、図２に示されているような干渉（interferometric）センサーであって、それについては、特許文献１，２及び非特許文献１，２の中に記載されている。
【００２１】
オプトエレクトロニクス・モジュール８は、光源１０を有していて、その光は、デポラライザ１１の中でデポラライズされ、次に、ファイバー・カプラー１２を通して偏光位相変調器１３へ送られる。偏光位相変調器１３は、その光を二つの経路に分割し、その内の一つを９０度スプライス１４の中を通して送り、偏光維持ファイバー・カプラー１５の中で、それらを再び結合する。その結果得られる二つの線形に偏光された光波は、直交する偏光方向を有していて、偏光維持（ｐｍ：polarization maintaining）接続ファイバー１６を通して送られる。ｐｍファイバーの短い部分（例えば楕円形のコア・ファイバー）は、四分の一波長リターダ（quarter-wave retarder）１７として使用され、線形の偏光波を左及び右の円偏光波に変換する。
【００２２】
光学的な検出ファイバー７の中を伝播する円形波は、その遠端でリフレクタ１８により反射され、次いで、スワップされた偏光を有して戻る。リターダ（retarder）１７は、円形波を変換して、直交する線形波に戻す。電流の磁場は、左と右の円偏光波の間の、差分位相シフトΔφを作り出す。戻って来る線形波は、同一の位相シフトΔφを有している。このΔφは、電流に比例する。位相シフトΔφは、ファイバー・ジャイロスコープから知られているような技術により検出される（非特許文献３，４）。
【００２３】
ここで留意すべきことは、本発明は、図２に示されているような、干渉式光ファイバー電流センサーのみに限定されず、他のセンサーに対して、特に、旋光分析（polarimetric）センサーに対しても同様に使用されても良いと言うことである。旋光分析センサーにおいて、光磁気効果は、線形の偏光波の回転として検出される。
【００２４】
光学的な検出ファイバーの設置：
光学的な検出ファイバー７を有する光ファイバー・センサー・ヘッドは、図３に示されているように、従来の変流器と同様に、ＧＣＢの中の同一の位置に設置されることが可能であり、または、ＧＣＢ３の中の電流搬送パーツに直接取り付けられることが可能である。
【００２５】
図３は、軸方向の導体４の周りに実質的に同軸の状態で筐体２０を有するＧＣＢ３の断面図を示している。スイッチ５は、ＳＦ６遮断チャンバ２１の中に取り付けられ、断路器２２を有している。このタイプのデバイスは、当業者に知られている。
【００２６】
光学的な検出ファイバー７を有するセンサー・ヘッドは、プラスチックまたは金属で作られた適切な取付け具を用いて、ＧＣＢの筐体２０に取り付けられ、ネジにより、筐体２０の中に設けられた孔に取り付けられる。一つまたはそれ以上ショック・アブソーバ（図３に示されていない）が、センサー・ヘッドと筐体の間に配置されることが可能であって、それにより、強い衝撃（例えばＧＣＢのスイッチング動作の間に出現する）に対して、センサー・ヘッドを保護する。
【００２７】
図３は、ＧＣＢ３の入力と出力端部での、二つの代替案の取り付け位置２３ａ，２３ｂ、それぞれを示している。
【００２８】
接地電位にある筐体２０への光学的な検出ファイバー７の取り付けは、以下の優位性を有している：
−  センサー・ヘッド、従ってヘッドとオプトエレクトロニクス・モジュール８の間でファイバー１６を接続するためのファイバー・ケーブルが、接地電位にある。それ故に、耐高電圧ケーブルまたは絶縁体ポールが必要にならない。  
−  ピーク温度が比較的穏当である。  
−  センサーは、ＧＣＢアセンブリと干渉すること無く、取り付けられることが可能である。  
−  後付けによる設置が可能性である。
【００２９】
図３から分かるように、光学的な検出ファイバー７は、好ましくは、筐体２０の内側に取り付けられる。
【００３０】
一般的に、光学的な検出ファイバー７を筐体２０の内側に取り付けることが好ましい。その理由は、この配置が、測定される信号を、筐体２０の中を通る電流に対して独立にするからである。
【００３１】
図５及び６は、光学的な検出ファイバー７を筐体２０の内側に取り付けるための可能性のある実施形態を示している。これらの図から分かるように、内側に突出するフランジ２４が、カップリング２４ａを介して、筐体２０（必ずしも円形の形状でなくても良く、矩形形状を有することもまた可能である）に取り付けられ、支持ボディ２５及びカバー２６を支持して、環状のチャネル２７を形成する。支持ボディ２５は、円筒形であって、筐体２０に対して平行に伸びる。チャネル２７の中で、発泡ストリップ（foam strip）２８が支持ボディ２５に取り付けられ、次に、検出ストリップ２９を支持する。以下に記載されているように、光学的な検出ファイバー７が、検出ストリップ２９の中に配置される。
【００３２】
カップリング２４ａは、例えば、フランジ２４の僅かな軸方向の動きを可能にすることにより、それが衝撃吸収特性を有するようにデザインされることが可能である。カップリング２４ａおよび／または発泡ストリップ２８は、上述のショック・アブソーバを形成する。
【００３３】
支持ボディ２５および／またはカバー２６は、フランジ２４に組み込まれたパーツ、または、接着、ネジ止め、その他により取り付けられる別個のパーツであっても良い。
【００３４】
特に図６から分かるように、少なくとも一つのクランプ３１が、検出ストリップ２９を所定の位置に保持するために、特に、検出ストリップの開始及び終了の位置を固定するために、設けられる。更に、アダプター３２が、検出ストリップ２９を接続ファイバー１６のファイバー・ケーブル３９に接続するために、筐体２０内側に取り付けられる。
【００３５】
図１０及び１１は、代替案の実施形態を示していて、ここでは、検出ストリップ２９の中の光学的な検出ファイバー７が、導体４の外側に取り付けられている。この実施形態において、フランジ２４ａ，２４ｂの対が、導体４から外側に伸びていて、支持ボディ２５及びカバー２６が、チャネル２７を形成するために、それらの間を伸びている。発泡ストリップ２８が、再び支持ボディ２５に取り付けられ、光学的な検出ファイバー２９を支持する。接続ファイバー１６のファイバー・ケーブル３９は、耐高電圧でなければならない。高電圧パーツの近傍において、高電圧信号ケーブルから知られているように、ファイバー・ケーブル３９に沿う沿面距離を増大させるために、ケーブルに上屋（sheds）が設けられても良い。
【００３６】
オプトエレクトロニクス・モジュールの配置：
オプトエレクトロニクス・モジュール８は、光源１０、信号検出及び処理ユニット、並びにインターフェース・エレクトロニクスを含んでいて、通常、ＧＣＢ３の近くに、好ましくは、ＧＣＢコントロール・キュービクルの中に、配置される。ファイバー・ケーブルは、センサー・ヘッド７とエレクトロニクス８の間の接続ファイバー１６を保護する。好ましくは、接続ファイバー１６は、光学的なコネクターを有していて、それにより、例えば運搬及び据付の間、センサー・ヘッド７及びエレクトロニクス８が分離されることを可能にする。
【００３７】
センサー・ヘッドのデザイン：
（ａ）  低複屈折検出ファイバー（Low birefringent sensing fiber）
上述のように、光学的な検出ファイバー７は、特許文献１の中に開示されているように、且つ本願発明の図４に示されているように、好ましくは、可撓性のある検出ストリップ２９（例えばファイバー強化エポキシ樹脂製）の中に包み込まれる。裸の検出ファイバー７（コーティング無し）及びリターダ（retarder）１７は、特許文献３の中に記載されているように、薄い石英ガラスの細孔３３の中に収容されている。細孔３３は、例えば薄いポリイミド・コーティングで保護するために、被覆され、ファイバーと細孔ウォールの間の摩擦を避けるために、潤滑剤３４で満たされる。この細孔は、検出ストリップ２９のグルーブ３６の中のシリコーンまたは樹脂３５の中に埋め込まれる。グルーブ３６は、例えば、矩形または三角形の形状であって良い。好ましくは、長手方向の細孔軸は、検出ストリップ２９の中立面に（ストリップの半分の厚さに）あり、それにより、ストリップを曲げることにより細孔に歪が生じないようになる。
【００３８】
このようなファイバーのパッケージングのやり方は、温度の広い範囲に亘って、パッケージングに起因してファイバーに作用する応力を無くし、センサーの高い安定性及び精度をもたらす。検出ストリップ２９は、細孔の頑丈な機械的な保護として使用され、且つ、リターダ１７及びファイバーの再現性のある方位角（azimuth angle）を確保し、それは、更に、高いスケール・ファクターの再現性のために必須である（特許文献１及び非特許文献６を参照方）。特に、もし、リターダ１７の方位に９０度からの偏差がある場合には、規定される方位角が重要である。そのような偏差は、製造の許容差の結果であっても良く、または、ファラデー効果の温度補償（以下を参照方）のために、意図的に導入されても良い。
【００３９】
光学的な検出ファイバー７は、導体４の周りに整数のループを形成し、それにより、センサーが、磁場の閉じた経路積分を測定することになる。信号は、このようにして、磁場分布に対して独立であり、ファイバー・コイルの外側を流れる電流により影響されることがない。検出ストリップを適切に閉じるために、ストリップは、光学的な検出ファイバーの長さで分離されたマーカーなどを有している。好ましくは、これらのマーカーは、光学的な検出ファイバーの端部またはその近くにある。検出ストリップは、これらのマーカーが一致するように、即ち、それらが同一の周方向位置にあるように、環状の支持ボディ２５に取り付けられる。クランプ３１が、重なり合うストリップの部分を所定の位置に保つ。
【００４０】
発泡ストリップ２８が、熱膨張の差の結果としての応力を避けるために、検出ストリップ２９と主なる支持ボディ２５の間に挿入されても良い。この発泡ストリップ２８は、機械的な衝撃及び振動を吸収するためにも使用される。
【００４１】
それに代わって、且つ図７に示されているように、検出ストリップ２９は、本質的にルーズであって、複数の、間隔を空けて配置された、径方向に伸びる支持部材３７により、幾つかの位置でのみ支持されても良く、それらの内の一つは、クランプ３１であることが可能であり、このクランプ３１は、上述のマーカーでループを閉じるために使用される。支持部材３７は、光学的な検出ファイバー７を、支持ボディ２５から距離を隔てて吊るされた検出ストリップ２９の中に保持する。
【００４２】
それに加えて、環状のカバー・リング３８が、支持ボディ２５に対して同軸に且つそれから距離を隔てて設けられることが可能であり、前記支持部材３７が、それらの間を伸びる。検出ストリップ２９の中の光学的な検出ファイバー７は、改善された機械的な保護のために、支持ボディ２５とカバー・リング３８の間に配置される。
【００４３】
図７の検出ヘッドは、筐体２０またはＧＣＢ３の導体４の何れかに取り付けられることが可能である。
【００４４】
好ましくは、接続ファイバー１６のケーブル３９を接続するケーブル／検出ストリップ・アダプター３２が、カバー・リング３８またはカバー２６に取り付けられ、それにより、このアダプターはまた、ケーブル３９のための歪の緩和のためにも機能する。
【００４５】
支持ボディ２５及びカバー・リング３８またはカバー２６は、ＧＣＢの組み立ての後に追加されまたは後付けされることが可能な、それぞれ幾つかのパーツから構成されても良い。支持ボディ２５は、上述のように、衝撃吸収部品によりＧＣＢ３に取り付けられても良く、それにより、検出ストリップ２９の衝撃及び振動への暴露を、更に減少させる。
【００４６】
高い定格電流で、単一のファイバー・ループが既に十分であることもある。もし、より多くのループが望まれる場合には、図８に示されているように、検出ストリップ２９が、二つまたはそれ以上の重畳するループの中に取り付けられても良く、ここで、検出ストリップ２９は、単一の光学的な検出ファイバー７を保持し、この検出ファイバーは、検出ストリップ２９と実質的に同一の長さを有し、且つ検出ストリップ２９は、導体４の周りに数回巻かれている。
【００４７】
それに代わって、図９に示されているように、センサーが、光学的な検出ファイバー７を内側に有する細孔３３の幾つかのループを含む検出ストリップ２９の唯一つのループを有していても良い。ここで、光学的な検出ファイバーの長さが検出ストリップの周囲の長さの整数倍であることが、確保されなければならない。
【００４８】
好ましくは、特許文献４及び非特許文献１の中に記載されているように、ファラデー効果の温度依存性（ヴェルデ定数（Verdet constant）、７ｘ１０−５℃−１）が、本質的に補償される。ここで、光学的な検出ファイバー７の前方のリターダ１７が、ヴェルデ定数の温度依存性を補償する温度依存性に対する追加の寄与を、それが導入するように準備される。しかしながら、センサーの温度依存性への更なる寄与が、検出ストリップ２９の熱膨張（典型的に約１０−５℃−１）が光学的な検出ファイバー７の熱膨張（０．５ｘ１０−５℃−１）と比べて大きいと言うことから生ずる。結果として、特定の温度でのみ、典型的には室温でのみ、ファイバー・コイルが完全に閉ざされる（即ち、光学的な検出ファイバー端部が同一の径方向の位置にある）。
【００４９】
細孔３３の中のファイバーが検出ストリップ２９の熱膨張に従わないので、ファイバーの端部が、室温よりも幾らか低い温度で、重複し、これに対して、室温よりも高い温度では、接線方向の小さな間隙が端部の間に生ずる。重複は、センサーの感受性を僅かに増大させ、これに対して、間隙は、感受性を僅かに減少させる。その効果は、このようにして、ヴェルデ定数の温度依存性に対して逆になる。その場合、結合された温度依存性は、もし、検出ストリップ２９の熱膨張が１０−５℃−１である場合には、６ｘ１０−５℃−１である。リターダ１７は、好ましくは、それが結合された温度依存性を補償するように準備され、即ち、リターダ１７は、その影響が−６ｘ１０−５℃−１に対応するようにセットされる。
【００５０】
エポキシのストリップの代替として、図１２に示されているように、検出ストリップが、適切な中空チューブのファイバー・ケーブル４０により形成されることも可能であり、この図１２は、クランプ３１の領域の中の、そのようなセンサー・ヘッドの径方向の部分を示している。ファイバー・ケーブル４０には、再び、マーカーおよび／またはクランプが設けられ、それらは。ファイバー・コイルを再現性良く閉じるこを可能にする。
【００５１】
コイルは、再び、一つまたは幾つかのループから構成されても良い。もし、再現性のあるリターダ／ファイバー方位角が望まれる場合には、細孔３３が、リターダ１７の位置にまたはその近くで、適切なアダプター・チューブ４５の中に取り付けられる。細孔の端部のシール４１は、ファイバー７がアダプター・チューブ及び細孔の回転に追従することを確保する。ループを閉じるクランプ３１もまた、適切なファイバー方位角を規定する。
【００５２】
図１２は、その上側の半分で、ケーブル４０のコイルの開始部分を示し、その下側の半分で、一つのループの後のケーブル４０の終了部分を示している。この図から分かるように、両者は、一般的に、クランプ３１の中に保持される。
【００５３】
（ｂ）  高複屈折検出スパン・ファイバー（spun highly birefringent sensing fiber）
低い真正複屈折（intrinsic birefringence）を有するファイバーの代わりに、ファイバーは、非特許文献５から知られているような、高複屈折スパン・ファイバー（spun highly birefringent fiber）であっても良い。このタイプのファイバーは、低い複屈折のファイバーと比べて、応力に対する許容度が大きく、それ故に、ファイバー強化エポキシ・ストリップの中に埋め込まれても良く、または、細孔の無いファイバー・ケーブルの中に保護されても良い。それに代わって、このタイプのファイバーは、以上で説明された低い複屈折のファイバーと同一のやり方で、細孔の中に埋め込まれても良い。
【００５４】
（ｃ）  フリント・グラス・ファイバー（Flint glass fiber）
更なる代替案は、フリント・グラス・ファイバー（文献１１）の使用である。フリント・グラス・ファイバーは、非常に小さい応力光学係数（stress optic coefficients）を有していて、それ故に、応力に対する許容度もかなり大きい。高複屈折スパン・ファイバーと同様に、フリント・グラス・ファイバーは、ファイバー強化エポキシ・ストリップの中に埋め込まれても良く、または、細孔の無いファイバー・ケーブルの中に保護されても良い。
【００５５】
（ｄ）  アニールされた検出ファイバー
小さいループ直径（例えば、４０〜６０ｃｍよりも小さいループ直径）の場合、または、もし、より多くの数のファイバー・ループが使用される場合には、文献３の中に記載されているように、ファイバーが熱的にアニールされても良い。この場合には、ファイバー・コイルが、リジッドなリング形状のハウジングの中に詰め込まれることが可能である。
【００５６】
そのような実施形態が、図１３，１４に示されている。ここで、導体４の周りに伸びるリング形状のハウジングが、参照符号４２で示され、ファイバーが、参照符号４３で示されている。このハウジングは、導体４の方に向いたインナー・ウォール４２ａ、外側に向いたアウター・ウォール４２ｂ、並びに、それらに対して垂直方向に延びる二つの軸方向のウォール４２ｃ，４２ｄ、を有していて、このハウジングは、ファイバー４３またはファイバー４３を取り囲む細孔を受けるための環状のスペースの周りを取り囲んでいる。ハウジング４２によりを取り囲まれたスペースが、オプションとして、埋め込み材料４４で満たされることが可能である。
【００５７】
アニールされていない低い複屈折の検出光学的な検出ファイバー、高複屈折検出スパン・ファイバー、またはフリント・グラス・ファイバーを含む細孔が、リジッドなリング形状のハウジングの中に包み込まれても良いこと、即ち、検出ストリップを使用することなく包み込まれても良いことは、明らかである。好ましくは、細孔またはファイバーは、その場合、シリコーン・ゲルまたはフォームのような、軟らかい材料の中に埋め込まれる。高複屈折検出スパン・ファイバー４３、及びフリント・グラス・ファイバーは、細孔無しで、且つ、更なる埋め込み材料４４を用いてまたは用いることなく、ハウジング４２の中に置かれても良い。
【００５８】
冗長性を付加するために、検出ストリップ２９が、二つまたはそれ以上の検出ファイバー７を含んでいても良く、そのそれぞれが、接続ファイバー１６により、それ自身のオプトエレクトロニクス・ユニットに接続される。各光学的な検出ファイバー７が、以上で説明されたように、別個の細孔の中に収容されても良く、または、単一の細孔が二つまたはそれ以上の検出ファイバーを含んでいても良い。好ましくは、接続ファイバー１６のために共通のケーブル３９がある。ケーブルのオプトエレクトロニクスの端部で、個々のファイバー１６が、個々のオプトエレクトロニクス・ユニットに向って拡がる。
【００５９】
更なる代替案は、独立センサーの二つまたはそれ以上の検出ストリップが、共通の支持ボディ２５の上に取り付けられることである。
【００６０】
更に他の代替案は、二つまたはそれ以上の独立センサー・ヘッドが、５ａ、３ａに取り付けられることである。
【００６１】
注意：
ここに示されたデザインは、改良の幾つかの重要なアスペクトを提供する：
−  このデザインは、ＧＣＢの中への光ファイバー電流センサーの設置のコンセプトをもたらす。  
−  接地電位にセンサー・ヘッドの配置することが、耐高電圧ファイバー・リンクの必要性を避けるために使用されることが可能である。  
−  それに代わって、電力ラインの電位にセンサー・ヘッドを配置することが、筐体無しでの、ＧＣＢの中への適用を可能にする。
【００６２】
−  光学的な検出ファイバーの配置及びパッケージングの方法が記載された。  
−  ＧＣＢの組み立ての後の設置、及び容易な後付け設置を可能にするファイバーのパッケージングの方法が示された。
【００６３】
−  電流測定が、軽量の光ファイバー・センサーを用いて実現され、この光ファイバー・センサーは、設置のために、更なる機材（例えばクレーン）を必要としない。  
−  従来の変圧器の場合のように幾つかのコアを使用する代わりに、単一の光学的な検出ファイバーコイルが、全電流範囲に対して使用されことが可能である。  
−  標準化されたセンサー・ヘッドが、全ての要求に対して適切である。
【符号の説明】
【００６４】
１・・・発電機、２・・・変圧器、３・・・発電機回路遮断器、ＧＣＢ、４・・・導体、５・・・スイッチ、６・・・電流センサー、７・・・光学的な検出ファイバー、８・・・オプトエレクトロニクス・モジュール、１０・・・光源、１１・・・デポラライザ、１２・・・ファイバー・カプラー、１３・・・位相変調器、１４・・・９０度スプライス、１５・・・偏光維持ファイバー・カプラー、１６・・・接続ファイバー、１７・・・四分の一波長リターダ、１８・・・リフレクタ、２０・・・筐体、２１・・・ＳＦ６遮断チャンバ、２２・・・断路器、２３ａ，２３ｂ・・・検出ヘッドの位置、２４・・・フランジ、２４ａ・・・カップリング、２５・・・支持ボディ、２６・・・カバー、２７・・・チャネル、２８・・・発泡ストリップ、２９・・・検出ストリップ、３１・・・クランプ、３２・・・アダプター、３３・・・細孔、３４・・・潤滑剤、３５・・・シリコーン／樹脂、３６・・・グルーブ、３７・・・支持部材、３８・・・カバー・リング、３９・・・接続ファイバー１６のケーブル、４０・・・ファイバー・ケーブル、４１・・・シール、４２・・・ハウジング、４２ａ〜ｄ・・・ハウジング・ウォール、４３・・・ファイバーまたはファイバーを有する細孔、４４・・・埋め込み材料、４５・・・アダプター・チューブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年5月28日(2010.5.28)
【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】
発電機（１）と変圧器（２）の間に配置されるための発電機回路遮断器（３）であって、
前記発電機（１）からの電流を運ぶための導体（４）と、
前記電流を遮断するためのスイッチ（５）と、
前記導電パーツの中の電流を測定するための少なくとも一つの電流センサー（６）と、
を有し、
前記電流センサー（６）は、
前記導体（４）の周りに環状に巻かれた光学的な検出ファイバー（７）と、
前記光学的な検出ファイバー（７）の中のファラデー効果により、前記電流を測定するためのオプトエレクトロニクス・モジュール（８）と、
を有し、且つ、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記スイッチを作動させることにより発生する衝撃を吸収するためのショック・アブソーバ（２４ａ，２８）に取り付けられていること、
を特徴とする発電機回路遮断器。
【請求項２】
下記特徴を有する請求項１に記載の発電機回路遮断器（３）：
筐体（２０）を更に有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、この筐体（２０）に取り付けられている。
【請求項３】
下記特徴を有する請求項２に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記筐体（２０）の内側に取り付けられている。
【請求項４】
下記特徴を有する請求項１または２に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記導体（４）の外側に取り付けられている。
【請求項５】
下記特徴を有する請求項１に記載の発電機回路遮断器（３）：
筐体（２０）を更に有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、この筐体（２０）の内側に取り付けられている。
【請求項６】
下記特徴を有する請求項５に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記筐体（２０）から内側に伸びる少なくとも一つのフランジ（２４）を有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記フランジ（２４）に取り付けられ、前記フランジ（２４）を前記筐体（２０）に取り付けるためのカップリング（２４ａ）が、前記ショック・アブソーバを形成する。
【請求項７】
下記特徴を有する請求項１から６の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記導体（４）から外側に伸びる少なくとも一つのフランジ（２４ａ、２４ｂ）を有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記フランジ（２４ａ、２４ｂ）に取り付けられている。
【請求項８】
下記特徴を有する請求項１から７に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記発電機回路遮断器（３）に取り付けられた環状の支持ボディ（２５）と、
前記支持ボディ（２５）と前記光学的な検出ファイバー（７）の間で、前記支持ボディ（２５）に取り付けられた発泡ストリップ（２８）と、
を有し、
前記発泡ストリップ（２８）が、前記ショック・アブソーバを形成する。
【請求項９】
下記特徴を有する請求項１から７に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記発電機回路遮断器（３）に取り付けられた環状の支持ボディ（２５）と、
前記支持ボディ（２５）から距離を隔てて前記光学的な検出ファイバー（７）を保持する、複数の空間的に隔てられた支持部材（３７）と、
を有している。
【請求項１０】
下記特徴を有する請求項９に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記支持ボディ（２５）に対して同軸に配置された環状のカバー・リング（３８）を、更に有し、
前記光学的な検出ファイバー（７）は、前記支持ボディ（２５）と前記カバー・リング（３８）の間に配置され、
特に、前記支持部材（３７）は、少なくとも前記支持ボディ（２５）と前記カバー・リング（３８）の間に伸びている。
【請求項１１】
下記特徴を有する請求項１から１０の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記光学的な検出ファイバー（７）は、細孔（３３）の中に包み込まれ、
この細孔（３３）は、可撓性のある検出ストリップ（２９）の中に取り付けられている。
【請求項１２】
下記特徴を有する請求項１１に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記キャリア・ストリップ（２９）の開始及び終了部分を共通に保持するクランプ（３１）を有している。
【請求項１３】
下記特徴を有する請求項１１または１２に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記検出ストリップ（２９）は、単一の光学的な検出ファイバー（７）を保持し、且つ導体の周りに数回巻かれている。
【請求項１４】
下記特徴を有する請求項１１または１２に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記検出ストリップ（２９）は、前記導体（４）の周りに単一のループを形成し、且つ光学的な検出ファイバー（７）の幾つかのループを含んでいる。
【請求項１５】
下記特徴を有する請求項１１から１４の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
アダプター（３２）が、前記検出ストリップ（２９）を接続ファイバー（１６）のファイバー・ケーブル（３９）に接続するために、前記発電機回路遮断器（３）の筐体（２０）の内側に取り付けられ、
このファイバー・ケーブルは、前記光学的な検出ファイバー（７）と前記オプトエレクトロニクス・モジュール（８）の間に配置されている。
【請求項１６】
下記特徴を有する請求項１１から１４の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
リターダ（１７）が準備され、このリターダは、ヴェルデ定数と、前記光学的な検出ファイバー（７）の熱膨張と比べて大きい前記検出ストリップ（２９）の熱膨張との、結合された温度依存性を補償するように構成されている。
【請求項１７】
下記特徴を有する請求項１から１６の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
前記光学的な検出ファイバー（７）は、アニールされていないファイバー、アニールされたファイバー、高複屈折スパン・ファイバー、またはフリント・グラス・ファイバーである。
【請求項１８】
下記特徴を有する請求項１から１７の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
幾つかの冗長な検出ファイバーを有している。
【請求項１９】
下記特徴を有する請求項１から１８の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）：
リング形状のリジッドなハウジング（４２）を更に有し、このハウジングは、前記導体（４）の周囲に伸び、且つ、光学的な検出ファイバー（７）または光学的な検出ファイバー（７）を有する細孔（３３）を含んでいる。
【請求項２０】
第一の電圧（Ｖ１）を発生する発電機（１）、及びこの第一の電圧（Ｖ１）を第二の電圧（Ｖ２）に変換する変圧器（２）を有するアセンブリであって、
当該アセンブリが、前記発電機（１）と前記変圧器（２）の間に配置された、請求項１から１９の何れか１項に記載の発電機回路遮断器（３）を更に有していることを特徴とするアセンブリ。
【国際調査報告】
2011529675.tif 000017
2011529675.tif 000018
2011529675.tif 000019