(57)【要約】【課題】避雷器の漏洩電流または避雷器自体から検電する機能を備え、検電碍子を省略して開閉装置等の小型化を図ると共に、避雷器の劣化診断を容易にする。【解決手段】主回路導体１に接続された高圧側電極２ａと大地に接続された接地側電極２ｃとの間に誘電体素子２ｂを配置してなる避雷器２と、避雷器２から大地に流れる漏洩電流信号を検出する電流検出部３と、漏洩電流信号から誘電体素子２ｂを流れる容量分電流信号ＩＣを検出するシュミット回路６，ローパスフィルタ７と、漏洩電流信号及び容量分電流信号から誘電体素子２ｂを流れる抵抗分電流信号ＩＲを検出するための移相回路８，ＡＧＣ回路９，ピーク値検出回路１０，差動増幅器４と、を備える。容量分電流信号ＩＣを用いて主回路導体１の印加電圧を検電すると共に、抵抗分電流信号ＩＲを用いて避雷器２の劣化を診断する。【選択図】　図１
2004120833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路導体に接続された高圧側電極と大地に接続された接地側電極との間に誘電体素子を配置してなる避雷器と、
この避雷器から大地に流れる漏洩電流信号を検出する電流検出手段と、
前記漏洩電流信号から前記誘電体素子を流れる容量分電流信号を検出する容量分信号検出手段と、
前記漏洩電流信号及び前記容量分電流信号から前記誘電体素子を流れる抵抗分電流信号を検出する抵抗分信号検出手段と、
を備え、
前記容量分電流信号を用いて主回路導体の印加電圧を検電すると共に、前記抵抗分電流信号を用いて前記避雷器の劣化を診断することを特徴とする検電及び劣化診断装置。
【請求項２】
主回路導体と接続された高圧側電極と中間電極との間に第１誘電体素子が配置され、大地に接続された接地側電極と前記中間電極との間に第２誘電体素子が配置されてなる避雷器と、
この避雷器から大地に流れる漏洩電流信号を検出する電流検出手段と、
前記漏洩電流信号から前記誘電体素子を流れる容量分電流信号を検出する容量分信号検出手段と、
前記漏洩電流信号及び前記容量分電流信号から前記誘電体素子を流れる抵抗分電流信号を検出する抵抗分信号検出手段と、
を備え、
前記中間電極の電圧から主回路導体の印加電圧を検電すると共に、前記抵抗分電流信号を用いて前記避雷器の劣化を診断することを特徴とする検電及び劣化診断装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した検電及び劣化診断装置において、
前記電流検出手段を、鉄心を二分割して形成される貫通形変流器またはクランプ形変流器により構成したことを特徴とする検電及び劣化診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開閉装置等の運転電圧を検出する検電機能と避雷器の劣化診断機能とを併せ持つ検電及び劣化診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、避雷器を内蔵した開閉装置の一例を示す図である（例えば、特許文献１参照）。
図５において、外周を軟鋼板で気密に囲まれた箱体１０１の内部は、ＳＦ６ガス等の絶縁ガスが密封されており、受電室１０２、遮断機室１０３、母線室１０４に区分されている。受電室１０２では、ケーブルヘッド１０５が側方に取り付けられ、避雷器１０６、検電碍子１０７、断路器１０８及び遮断器１０９等がそれぞれ主回路導体１１０により接続されている。なお、１１１は電力用ケーブル、１１２は変流器、１１３は遮断器１０９の操作機構、１１４は母線室１０４内の断路器、１１５は母線（主回路導体）に接続されるブッシング、１１６，１１７は断路器１１４，１０８の操作機構である。
【０００３】
この開閉装置では、受配電設備の管理や保護の観点から、主回路導体の電圧を検出する検電碍子１０７や雷サージ等による過電圧を制限する避雷器１０６等が、それぞれ個別に配置されている。
【０００４】
一方、この種の開閉装置に適用可能な避雷器として、例えば本出願人により出願された図６の避雷器が知られている（特許文献２参照）。
図６に示す避雷器１２０において、１２１は碍管、１２２は高圧側誘電体素子、１２３は低圧側誘電体素子であり、図６（ｂ）に示すように各誘電体素子１２２，１２３の間には中間電極１２４が設けられ、接続線１２５を介して端子１２６に接続されている。なお、図６（ａ）において、１２７は送配電線の高電圧が印加される高圧側電極、１２８はスプリング、１２９は接地側（低圧側）電極である。
【０００５】
上記避雷器１２０では、非直線抵抗素子としての酸化亜鉛等からなる各誘電体素子１２２，１２３と各電極１２７，１２４，１２９とによって高圧側コンデンサ及び低圧側コンデンサが構成されており、低圧側コンデンサの分担電圧を中間電極１２４から接続線１２５及び電極１２６を介して検出することにより、間接的に送配電線の電圧を検出する機能を実現している。すなわち、この避雷器１２０は本来の雷害防止機能と電圧検出機能とを兼ね備えたものである。
【０００６】
更に、酸化亜鉛等を用いた避雷器では、度重なる異常電圧の印加や気象条件に基づく熱的サイクルによって素子が経時的に劣化し、この劣化が進行すると系統の通常の相電圧にも耐えられなくなって場合によっては破壊してしまうおそれもあるため、避雷器の劣化を早期に検出する劣化検出・診断装置または方法が各種提供されている（例えば、特許文献３〜５参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−７２５３２号公報（図８）
【特許文献２】
特開２０００−２０８２３３号公報（図１，図２）
【特許文献３】
特公平５−３５８３３号公報（第１図）
【特許文献４】
特開平６−１６０４５２号公報（図３）
【特許文献５】
特開平１１−１０８９７８号公報（図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に示された従来の開閉装置において、電源側の電圧有無は確認できるものの、断路器を開路して負荷側の点検作業を行う際には、例えば可搬形検電装置を使用して負荷側に電圧が印加されていないことを確認しながら接地を施し作業を行わなければならない。しかし、密閉された開閉装置では、主回路導体が露出していないので検電が困難である。
【０００９】
また、２回線受電方式の連絡母線や、ループ受電方式の共通母線に設置されている断路器は、どちら側も電源になり受電の電圧表示が両側に必要となる。
これらの事情から、開閉装置に複数の検電碍子を内蔵しなければならず、その結果、開閉装置の容積が増加して大型化してしまう。
更に、特許文献２に示した電圧検出要素を有する避雷器では、これを開閉装置等の密封容器に内蔵した場合に、避雷器の劣化診断が困難であるという問題があった。
【００１０】
そこで本発明は、避雷器の漏洩電流または避雷器自体から検電する機能を備え、かつ、検電碍子を省略して開閉装置等の小型化に寄与すると共に、避雷器の劣化診断を容易にした検電及び劣化診断装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、主回路導体に接続された高圧側電極と大地に接続された接地側電極との間に誘電体素子を配置してなる避雷器と、この避雷器から大地に流れる漏洩電流信号を検出する電流検出手段と、前記漏洩電流信号から前記誘電体素子を流れる容量分電流信号を検出する容量分信号検出手段と、前記漏洩電流信号及び前記容量分電流信号から前記誘電体素子を流れる抵抗分電流信号を検出する抵抗分信号検出手段と、を備え、
前記容量分電流信号を用いて主回路導体の印加電圧を検電すると共に、前記抵抗分電流信号を用いて前記避雷器の劣化を診断するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、主回路導体と接続された高圧側電極と中間電極との間に第１誘電体素子が配置され、大地に接続された接地側電極と前記中間電極との間に第２誘電体素子が配置されてなる避雷器と、この避雷器から大地に流れる漏洩電流信号を検出する電流検出手段と、前記漏洩電流信号から前記誘電体素子を流れる容量分電流信号を検出する容量分信号検出手段と、前記漏洩電流信号及び前記容量分電流信号から前記誘電体素子を流れる抵抗分電流信号を検出する抵抗分信号検出手段と、を備え、
前記中間電極の電圧から主回路導体の印加電圧を検電すると共に、前記抵抗分電流信号を用いて前記避雷器の劣化を診断するものである。
【００１３】
また、請求項３に示すように、請求項１及び２記載の発明において、前記電流検出手段は、例えば鉄心を二分割してなる貫通形変流器またはクランプ形変流器により構成するとよい。
【００１４】
なお、容量分信号検出手段は、例えば、漏洩電流信号を矩形波に変換するシュミット回路と、その出力信号を正弦波に変換するローパスフィルタとにより構成され、抵抗分信号検出手段は、前記容量分電流信号と漏洩電流信号との位相差を補償する移相回路と、漏洩電流信号のピーク値を検出するピーク値検出回路と、前記ピーク値に応じて前記移相回路の出力のゲインを調整するオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路と、このＡＧＣ回路の出力をキャンセル信号として前記漏洩電流信号に加えることにより抵抗分電流信号を検出する差動増幅器等から構成される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は第１実施形態の構成を示すブロック図である。図において、主回路導体１と大地との間には、避雷器２と電流検出部３とが直列に接続されている。前記避雷器２は、高圧側電極２ａと酸化亜鉛等の誘電体素子２ｂと接地側電極２ｃとから構成されており、例えば開閉装置に内蔵されるものである。
【００１６】
電流検出部３は、避雷器２の漏洩電流Ｉ０を検出するものであり、具体的には漏洩電流をその大きさに対応する電圧信号（図示するＩ０信号）に変換して出力する変流器によって構成されている。なお、上記変流器として、鉄心を二分割して構成される貫通形変流器やクランプ形変流器を使用すれば、中性線への接続や取り扱いが容易となる。
【００１７】
一方、周知のように、避雷器２の誘電体素子２ｂを構成する酸化亜鉛素子は、図２に示す等価回路によって表すことができる。この図２において、Ｃは誘電体素子２ｂの容量成分、Ｒは抵抗成分であり、避雷器全体の漏洩電流Ｉ０は、避雷器２の劣化により変化しない容量分電流ＩＣと、劣化により変化する抵抗分電流ＩＲとのベクトル和になり、通常は、ＩＣがＩＲに比べて極めて大きくなっている。
また、図３は、例えば特開平８−１７５５２号に記載された酸化亜鉛素子の印加電圧Ｖ、漏洩電流Ｉ０、容量分電流ＩＣ、抵抗分電流ＩＲの関係を示している。この図から明らかなように、Ｉ０の波高値とＩＣの波高値とはほぼ同じ値になっている。
【００１８】
この実施形態では、上述したＩ０，ＩＣ，ＩＲの相互関係を利用して、避雷器２の劣化診断を行うようにした。
すなわち、図１において、電流検出部３から出力される電圧信号としてのＩ０信号は、シュミット回路６により矩形波に変換され、更にローパスフィルタ７によって正弦波に変換される。これらのシュミット回路６及びローパスフィルタ７により、Ｉ０信号にほぼ等しい大きさのＩＣ信号を検出する容量分信号検出手段が構成されている。
なお、ＩＣ信号は増幅器１１を介して点灯管等からなる表示部１２に加えられており、ＩＣ信号に応じた主回路導体１の印加電圧（送配電線の電圧）を表示可能となっている。
【００１９】
また、ローパスフィルタ７を経たＩＣ信号は、位相差を補償する移相回路８を介してオートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路９に入力されていると共に、ピーク値検出回路１０により検出したＩ０信号のピーク値に合致するようにＩＣ信号のゲインが調整され、調整後の信号がキャンセル信号として出力される。
【００２０】
一方、前記Ｉ０信号は、ＡＧＣ回路９からのキャンセル信号と共に差動増幅器４に入力されており、両入力信号を加えることでＩ０信号からＩＣ信号を相殺し、ＩＲ信号を導出している。そして、このＩＲ信号は表示部５に入力され、ＩＲ信号に基づいて避雷器２の劣化状態がメータ等により表示される。
ここで、移相回路８、ＡＧＣ回路９、ピーク値検出回路１０、差動増幅器４は、抵抗分信号検出手段を構成している。
【００２１】
なお、図示されていないが、主回路導体１に雷サージ等による異常電圧が侵入する場合、中性線に流れる放電電流から装置全体を保護するための周知の保護装置も備えている。
【００２２】
この実施形態によれば、ＩＣ信号を用いて主回路導体の電圧を検出、表示する検電機能を果たすことができると共に、避雷器２の劣化に応じて変化するＩＲ信号を用いて避雷器２の劣化診断を行うことができる。
【００２３】
次に、図４は本発明の第２実施形態を示すブロック図である。なお、図１と同一の構成要素には同一の参照符号を付してあり、以下では異なる部分を中心に説明する。
図４において、２０は避雷器であり、例えば前述の特許文献２に記載した避雷器と実質的に同一の構成である。すなわち、この避雷器２０は、主回路導体１に接続された高圧側電極２１と、電流検出部３に接続された接地側電極２５と、これらの電極２１，２５間に順次配置された第１誘電体素子２２、中間電極２３、第２誘電体素子２４とから構成されている。なお、各誘電体素子２２，２４は前記同様に酸化亜鉛等からなっている。前記中間電極２３には、第２誘電体素子２４を有する低圧側コンデンサの分担電圧に基づいて主回路導体１の電圧を検電し、表示する表示部１３が接続されている。
【００２４】
図示されていないが、上記避雷器２０は、ほぼ円筒状のケースをエポキシ樹脂等の絶縁樹脂で一体形成することにより、絶縁樹脂内に各部品を密閉する構造として湿気の防止等を可能にし、経年劣化にも優れると共に、開閉装置等の内部に組み込んで設置する際に取り扱いやすくしている。また、強固な固体絶縁物で被覆することにより、例えば開閉接点の支持碍子個所に設置する等の方法をとることができるため、開閉装置等の小型化にも寄与することができる。
【００２５】
更に、第１誘電体素子２２及び第２誘電体素子２４を円板状（円柱状）に形成して両者の直径を同一にすれば、（第２誘電体素子２４の厚さ）／（第１誘電体素子２２の厚さ＋第２誘電体素子２４の厚さ）によって与えられる静電容量比に応じて、第２誘電体素子２４の分担電圧を容易に設定可能であるから、中間電極２３から得た電圧を検電のみならず制御器等の軽負担の電源電圧として併用することもできる。
なお、主回路導体１から雷サージ等の異常電圧が侵入する場合、過電圧に対して酸化亜鉛素子は著しく低インピーダンスとなり、この状態では中間電極２３から電圧信号検出側は高インピーダンスとなって殆ど電流が流れず、表示部１３が故障することもない。
【００２６】
また、図４では、表示部１３により主回路電圧を直接、検電し表示するため、図１における増幅器１１及び表示部１２が不要になる点を除けば、その回路構成及び動作は図１と同様である。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、検電機能と避雷器の劣化診断機能とを併せ持つことにより、密閉された開閉装置のように主回路導体が露出していなくても容易に検電及び避雷器の劣化診断を行うことができる。また、開閉装置等に内蔵される検電碍子等の機器数を低減して開閉装置等の小型化にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】酸化亜鉛素子の等価回路図である。
【図３】酸化亜鉛素子の印加電圧Ｖ、漏洩電流Ｉ０、容量分電流ＩＣ、抵抗分電流ＩＲの関係を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態の構成を示すブロック図である。
【図５】特許文献１に記載された開閉装置の構成図である。
【図６】特許文献２に記載された避雷器の構成図である。
【符号の説明】
１：主回路導体
２：避雷器
２ａ：高圧側電極
２ｂ：誘電体素子
２ｃ：接地側電極
３：電流検出部
４：差動増幅器
５，１２，１３：表示部
６：シュミット回路
７：ローパスフィルタ
８：移相回路
９：ＡＧＣ回路
１０：ピーク値検出回路
１１：増幅器
２０：避雷器
２１：高圧側電極
２２：第１誘電体素子
２３：中間電極
２４：第２誘電体素子
２５：接地側電極
【図１】
2004120833.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004120833.tif 000006
【図５】
2004120833.tif 000007
【図６】
2004120833.tif 000008