JPH0787151B2 - 光ファイバ入り変圧器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内部に光ファイバを通した高電圧変圧器に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、光ファイバは電磁誘導障害に対し強いことから、
電力用或いは高電圧，大電流の環境下で、各種装置の情
報を伝送する伝送路として多用されている。特に、高電
位部の情報を得るには、高ファイバの絶縁耐力が大であ
るため、空気或いは絶縁物質中を、高電位部から大地電
位まで、直接光ファイバを配置することが試みられてい
る。

しかし、その電位差が大となると、光ファイバ或いは外
装部を含めた光ファイバケーブルの長さ方向に加わる高
電界のため、いわゆるトラッキング，汚損閃絡等の障害
が懸念される。このため、ガラス等のトラッキングや汚
損に対し強い材料の構造体内に光ファイバケーブルを収
納する必要がある。

従って、例えば送電線の部分に取り付けた光ファイバを
経由して伝送された情報を受信したり、或いは変圧器の
高電圧部からの情報を光ファイバで受信する場合、第４
図に示す如く、変圧器１の変圧器ブッシング２とは別に
光ファイバ引下げ用碍管５を準備し、その内部で光ファ
イバ４を送電線３或いは変圧器高電位部から大地電位の
光信号受発信装置６まで引き下げねばならない。

しかし、電圧が数10万Ｖ以上となると、光ファイバ引下
げ用碍管５の周囲の絶縁空間確保のため設備全体の設置
面積が増加し、光ファイバ引下げ用碍管５の費用も増加
することから、高電圧部からの光ファイバ引き下げに多
大の費用がかかる。

一方、光ファイバ引下げ専用の碍管を用いずに、変圧器
引出し用ブッシング２を使用することが考えられるが、
変圧器ブッシング２の内部はそれ自体のコンパクト化の
ために局部的に高電界を生じている箇所があり、ここか
ら大地電位部に光ファイバを引き出すには、ブッシング
の絶縁設計を変更する必要がある。従って、技術的，経
済的にかなりの困難が予想される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記例示の如く、高電圧機器類へ、或いは高電圧機器類
から、光ファイバを引き下げることは、光ファイバが絶
縁性であるため一見簡単なようであるが、実用機器に適
用するに当っては、機器本体の構造設計や設置場所の制
約等の問題が関連するため、なかなか容易ではない。

本発明は前記した従来技術の問題点を解消し、高電圧部
からの光ファイバの引き出しを容易にした光ファイバ入
り変圧器を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光ファイバ入り変圧器は、高電圧用変圧器の内
部状況の計測用或いは送配電設備の高圧部からの情報伝
送用の光ファイバを大地電位側に引き出すため、変圧器
の内部で光ウァイバを変圧器の高電圧部からほぼ巻線の
電位に沿って配置し、中性点或いは巻線の大地電位に近
い側からのみ大地電位の外部に取り出した構成としたも
のである。

［作用］ 上記光ファイバ入り変圧器内に配置される光ファイバの
使用目的としては、高電圧部で変圧器より外部の発変
電機器，開閉機類、或いは送配電設備を経て変圧器に光
信号を伝送すること、変圧器自体の巻線や鉄心等の内
部の状況を計測監視し、その情報を引き出すこと、及び
両者兼用の目的で使用すること等が挙げられる。

いずれの場合も、光信号受信器は大地電位の箇所に設置
することが、実際の使用，点検保守，修理等の面から望
ましく、光ファイバは高電圧部から大地電位部まで配置
する必要がある。

前述の如く、変圧器のブッシング部等から直接光ファイ
バを大地電位に引き下げることが伝送路構成上は便利で
あるが、いかに絶縁耐力の良好な光ファイバといえど
も、変圧器の絶縁設計と協調をとった耐絶縁特性の確保
が必要となる。特に、変圧器の絶縁媒体としての油，ガ
ス中の電界方向に、光ファイバのような誘電率の異なる
ものが長く入っていると、その表面に沿った放電が生じ
易い。即ち、光ファイバの横方向に電界が加わる場合に
は、たとえ沿面の放電が生じても直ぐに油，ガス層とな
るので、放電は局部的に止どまるが、光ファイバ長手方
向に電界が加わる場合には、全長に放電が生じ、高電位
差間を放電することになるので、放電エネルギーが大
で、光ファイバ表面を損傷するばかりでなく、変圧器の
絶縁破壊という致命的な損傷を生じる危険が大となる。

従って、高電圧部から大地電圧部まで光ファイバを配置
するには、極力沿面放電が生じぬよう、高電界部を通過
せぬよう、特に距離のある高電界部で電界方向に平行に
ならぬようにする必要がある。

本発明においては、変圧器内部に光ファイバを配置する
に当たって、高電圧部から最も局部的な電位差が少ない
巻線部の電位降下に沿って配置しているため、光ファイ
バには横方向に高電界が加わるが、長さ方向には極めて
低い電界しか加わらなくなり、光ファイバの長さ方向の
沿面放電の危険が防止される。また、この光ファイバの
端部を高圧器の外部に取り出す際にも、大地電位又はほ
ぼ大地電位の巻線部位から引き出すので、引き出し用の
金具類を比較的容易に取り付けることができる等、変圧
器の絶縁性能に影響を与えないで、つまり高電圧用変圧
器の絶縁設計の変更を最小に止どめて、容易に光ファイ
バを配置することができる。

［実施例］ 以下、図示の実施例に基づいて本発明を説明する。

第３図に、光ファイバ入り変圧器の内部構成の一例を部
分断面にて示す。

第３図に示す変圧器１は、その鉄心７とケース８が大地
電位にあり、第１高圧巻線９及び第２高圧巻線10は極力
これらと距離をとり、それら鉄心7,第２高圧巻線10,第
１高圧巻線9,ケース８の間には絶縁隔壁11を設けてあ
る。但し、変圧器自体の寸法を縮小する要請も強いこと
から、高圧巻線9,10と鉄心７やケース８との間の絶縁寸
法は縮小されており、従って非常に高い電界がかかって
いる。

この高圧巻線部、この例では第１高圧巻線９の部分か
ら、光ファイバを大地に引き下げるためには、一般的に
は上記高電位差，高電界の部分を、その電界方向に光フ
ァイバを通す配置となる。しかも、場合によっては絶縁
隔壁11を貫通する形態となり、変圧器１の絶縁性能を低
下させることになる。

一方、通常の高電圧変圧器では、その高圧巻線の一端が
最高電圧部となり、変圧器ブッシング２を経由して引き
出されるが、高圧巻線の他端については通常は接地電位
となっている場合が多い。例えば、上記第３図の変圧器
１の場合、第１図に点線で示すように、高圧巻線９が内
側から順に外側へ高圧となり、その一端は最高電圧部と
して変圧器ブッシング２内に、他端は中性点接続線12に
至る形態となる。或いは、第２図に点線で示すように、
下側から上方向へと円盤状に積み重ねられた巻線13の形
態をとり、やはりその一端は最高電圧部として変圧器ブ
ッシング２に、他端は中性点接続線12に至る。

そこで、高圧巻線9,13が第１図又は第２図の如く配置さ
れている変圧器において、その高圧巻線の電位に沿って
光ファイバ４を配置すると、光ファイバ４には図の横方
向に高電界が加わるが、長さ方向には極めて低い電界し
か加わらなくなり、光ファイバ４の長さ方向の沿面放電
の危険が防止できる。そして、この光ファイバ４の端部
を高圧器の外部に取り出す際にも、大地電位又はほぼ大
地電位の巻線部位から引き出し配置となるので、引き出
し用の金具類を比較的容易に取り付けることができ、変
圧器の絶縁性能に影響を与えないで済ますことができ
る。

この状況を模式的に第１図，第２図に光ファイバの符号
４を付して示した。

第１図のように、高圧巻線９が内側から順に外側へ高圧
となる巻線の場合でも、第２図のように下側から上方向
へと円盤状に積み重ねられた巻線の場合でも、点線で示
した巻線の電位に沿って光ファイバ４を高圧部ブッシン
グ２から低圧部，中性点接続線12へ配置することにな
る。

変圧器の種類によっては、低圧部がそのまま接地端子に
つながるもの、３相変圧器で中性点を形成後に接地端子
につながるもの、中性点形成後に中性点引き出し用ブッ
シングと中性点接地インピーダンスを経て接地線につな
がるもの等、多種の接続形態があり得るが、光ファイバ
４は大地電位に近い箇所から取り出せば良い。

一方、高電圧部の端部に関しては、製造や輸送の便宜、
及び変圧器の据付後に送配電設備側の光ファイバと接続
する際の便宜のため、変圧器の高電圧部引き出し用ブッ
シングの先端或いは端子部の近傍に、コネクタ部用スペ
ース或いは接続部収納用スペースを、収納箱などの形で
予め確保しておくことが望ましい。

更に、光ファイバが変圧器自体の巻線や鉄心等の内部の
状況を計測するセンサ機能を有している場合、例えば光
ファイバそれ自体が温度，歪み，振動，電界，磁界等を
検出するセンサ機能を有している場合には、最先端部で
は、途中のファイバ部と異なる光の反射等が生じ、これ
が計測に影響を及ぼすことがあり得る。従って、光ファ
イバの高電圧側先端の近傍には、検出対象となる温度，
歪み，振動，電界，磁界等がほぼ均一となるスペースを
確保し、ここに光ファイバの先端余長を収納することが
好ましい。

尚、細い光ファイバでも複数本収納することはそれだけ
材料，製造コストがかかるので、センサ機能有するファ
イバ１本を収納し、時分割，波長等の組み合わせによ
り、センサ機能と情報伝送機能を兼ねる構成とすること
が好ましく、これにより経済的な光ファイバ入り変圧器
の構成が可能となる。ここでの情報伝送機能には、変圧
器以外の各種スイッチ，保護装置類或いは送配電設備と
の情報送受信が考えられる。

［発明の効果］ 以上の如く、本発明によれば、光ファイバの長さ方向の
沿面放電の危険を防止しつつ、高電圧用変圧器の絶縁設
計の変更を最少に止どめて、容易に光ファイバを配置す
ることができる。高電圧部からの光ファイバの引き出し
が技術的，経済的に容易であるため、高電圧用或いは電
力用としての光ファイバの適用分野を拡げるものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は変圧器内の巻線の構成と本発明によ
る光ファイバの高圧部から低圧部へ配置を示す模式図、
第３図は変圧器内部の部分断面構造の一例を示す図、第
４図は従来方法による変圧器部高圧部からの光ファイバ
の引下げ方法を示す図である。 図中、１は変圧器、２は変圧器ブッシング、３は送電
線、４は光ファイバ、５は光ファイバ引下げ用碍管、６
は光信号受発信装置、７は鉄心、８はケース、9,10は高
圧巻線、11は絶縁隔壁、12は中接点接続線、13は高圧巻
線を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高電圧用変圧器の内部状況の計測用或いは
   送電設備の高圧部からの情報伝送用の光ファイバを大地
   電位側に引き出すため、変圧器の内部で光ファイバを変
   圧器の高電圧部からほぼ巻線の電位に沿って配置し、中
   性点或いは巻線の大地電位に近い側からのみ大地電位の
   外部に取り出したことを特徴とする光ファイバ入り変圧
   器。