JPH10185964A

JPH10185964A - 変圧器

Info

Publication number: JPH10185964A
Application number: JP9226592A
Authority: JP
Inventors: Christopher P Yakymyshyyn; クリストファー・ピー・ヤキミシーン; Michael A Brubaker; マイケル・エー・ブルベーカー; Michael Schwarz; ミヒャエル・シュバルツ; Alexis Mendez; アレクシス・メンデス; Dirk Ebbinghaus; ディルク・エッビングハウス
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1998-07-14
Also published as: US6016053A; DE19634251A1; EP0826970A2; EP0826970B1; KR19980019004A; EP0826970A3; DE59711392D1

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、金属ケース入りのＳＦ₆ガス絶縁ス
イッチ装置に使用される変圧器を提供すること。【解決手段】クリスタル４２は２つの，電気力線に直
交する，平行した壁４３，４４を有しており，この場
合，光ビームを１８０°方向変換させる第１方向変換プ
リズム７２が，高圧端側の壁４４の上に配置され，ま
た，偏光用の光インプットカプラー７０，７１及び２つ
のアウトプットカプラーが低圧端側の他側の壁４３の上
に配置されている。反射された光ビームＬ２がビームス
プリッタ７３に入り，このスプリッタがこの光ビームを
２つのビームＬ３，Ｌ４に分割し，分割されたビームＬ
３は先ず１／４波長板７４を経て放射され、次いで第１
アナライザ７５を通り，一方，分割された他のビームＬ
４は先ず第２アナライザ７８を通る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は請求項１の前提部分
に記載の変圧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クリスタルがポッケルス効果を示す変圧
器は公知である。例えば、「高圧技術」スプリンガ発
行、第二版の特に１７７〜１７９、１８１〜１８４頁。

【０００３】所謂通常の変圧器と比較し、ポッケルス効
果を利用する変圧器は、高周波領域の変圧に適してい
る。この場合、電位絶縁があり、例えば鉄共振が起こら
ず、装置は電磁干渉に鈍感である。

【０００４】ポッケルス効果を利用した変圧器は、例え
ばＥＰ０４１０２３４Ｂ１に開示されている。

【０００５】この場合、使用されているクリスタルは石
英クリスタルで、光源により形成される光及び石英クリ
スタルによる偏光は、電場の電気力線に直交する方向に
向く。

【０００６】アウトプット側では、クリスタルの作用を
受けた光ビームは、ビームスプリッタにより２つの光ビ
ームに分割され、これらビームは、それぞれアナライザ
を通り、光学導波管を介してレシーバに向けられる。

【０００７】ポッケルス効果または類似の効果を利用し
た変圧器は、ＵＳ３３６３１７４に開示されてい
る。この場合、光はクリスタルのロッドから放射され、
この際、クリスタルから光ビームは電気力線の方向又は
それに平行する方向に放射される。そして、フォトセル
が設けられ、ロッド状クリスタルにより調整された光を
受け、更に処理する。装置は屋外変圧器として構成され
ている。この構成はＳＦ₆ガス絶縁、金属ケース入り、
スイッチ装置には不向きである。

【０００８】冒頭に記載のタイプの変圧器は、またＥＰ
００８３１９６Ｂ１に開示されている。この場
合、ＫＤＰ，ＡＤＰ、ＬｉＮｂＯ₃及びＬｉＴａＯ₃の
クリスタルのみならず、ＢＧＯ（及びＢｉ₁₂ＧｅＯ₂₀成
分を伴い）のクリスタルも使用されている。クリスタル
は、透明な２つの電極を有しており、光ビームは電気力
線の方向に進む。光ビームは、先ず偏光器を通り、１／
４波長板、クリスタル及びアナライザを通って、光はア
ナライザにより調整され、更に処理される。この公報に
は、変圧器の原理しか示されていない。

【０００９】住友電気会社のジャーナルには、クリスタ
ルが、導体の周りに置かれたコア中に配置された測定装
置について記載されている。クリスタルの材料はＢＳＯ
である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冒頭
に記載の変圧器で、金属ケース入りのＳＦ₆ガス絶縁ス
イッチ装置に使用される変圧器を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的は、本発明の次
の構成により達成される。

【００１２】変圧器クリスタルは２つの，電気力線に直
交する，平行した壁を有しており，この場合，光ビーム
を１８０°方向変換させる第１方向変換プリスムが，高
圧端側の壁の上に配置され，また，偏光用の光インプッ
トカプラー及び２つのアウトプットカプラーがアース電
位側の他側の壁の上に配置されており，ここにおいて，
反射された光ビームがビームスプリッタに入り，このス
プリッタがこの光ビームを２つのビームに分割し，分割
されたビームは先ず１／４波長板を経て放射され、次い
で第１アナライザを通り，一方，分割された他のビーム
は第２アナライザを通る。

【００１３】１／４波長板の使用は、ＥＰ００８３
１９６Ｂ１に開示されている。しかし、この場合、
１／４波長板は、光ビームの方向に見て、クリスタルの
前に位置している。

【００１４】そして、この変圧器は、内側導体と金属ケ
ースのハウジングに取付けられたアームとの間に固定さ
れている。この結果、変圧器は一端が高電位に、他端が
アース電位になっている。

【００１５】電気力線制御手段がクリスタルの一端に設
けられている。この結果、クリスタルの領域内の電気力
線は、クリスタルに浸透した光ビームに正確に平行す
る。

【００１６】スクリーン手段が変圧器の両端に設けら
れ，また，透明な，電導層がクリスタルの両端のそれぞ
れに設けられている。この透明な，電導層は、クリスタ
ル内のた電気力線を光ビームに平行にし、過剰な電場の
増加を防止するのに使用される。

【００１７】保護のために、長い円筒状クリスタルが，
スクリーンの凹部に係合する，筒状ハウジングの中に収
容されており，また，チューブの外周に配置された，少
なくとも１つの可撓性リングにより弾性的に支持されて
いる。

【００１８】高圧側端部で、クリスタル自身が方向変換
プリズムと共に、保持フィッティングの凹部に挿入さ
れ、この保持フィッティングは高圧側端部でのスクリー
ンの底に、弾性支持を介装して、挿入されている。チュ
ーブは、保持フィッティングを、その外側で、部分的
に、囲んでいる。変圧器は、高圧端において、スクリー
ンを介して、内側導体に固定されている。

【００１９】好ましい例では、クリスタルの低圧側即ち
アース電位側端部は，さらに管状保持フィッティング内
に保持されている。このフィッティングは，その外側
で，チューブにより囲まれている。

【００２０】チューブは保持フィッティングと共に、高
圧側端部のスクリーン内に、１以上の弾性リングを介し
て、取付けられている。低電位側端は、金属ケースの保
持アームにスクリーンを介して固定されている。

【００２１】さらに，保持フィッティングが，光インプ
ットカプラー，ビームスプリッタ，アウトプットカプラ
ー，１／４波長板，偏光器及びアナライザ等の光学部材
を収容し、保護している。

【００２２】そして、さらに，保持フィッティングがカ
バーにより囲まれ，このカバーの円筒壁は，さらに保持
フィッティングの外側を覆っている。

【００２３】更なる改善では、カバーキャップはフィル
ターを収容しており，このフィルターは絶縁ガスの汚れ
を防ぎ、変圧器の中から湿分を除去する。

【００２４】更に、本発明の効果的な改善はサブクレー
ム中に見られる。

【００２５】本発明の、更なる効果的な改善は、図面を
参照して詳細に以下に説明される。この中で、発明の実
施例が説明される。

【００２６】

【発明の実施の形態】絶縁体１２のホルダー即ち絶縁リ
ング１１は、ねじ接続１３により、ガス絶縁金属ケース
入り高圧装置のフランジ１０に固定されている。ホルダ
ー１１の断面はＵ形をなしており、その開口端は内側に
向けられ、そのリム１５，１６が絶縁体１２をしっかり
保持している。この場合、絶縁体１２は分割された絶縁
体でも、一体形でもよい。

【００２７】スイッチ装置は、内側導体１７，１８を有
している。これら内側導体は、絶縁体１２の中のブッシ
ング１９（ただ１つだけが見える）に、導通状態で、絶
縁体１２の一側（図面では、底）に接続されている。

【００２８】各相の変圧器２０は相互に固定されてい
る。絶縁体即ちブッシング１９の上側、変圧器の他端
は、ポット状フード２３の保持アーム２１，２２に固定
されている。このフード２３はホルダー１１に、フラン
ジ２４を介して接続されている。

【００２９】フランジ２４と反対側で、ポット状フード
２３には取付け孔２５があけられている。この孔２５
は、シール２６を介装して、カバー２７をねじ接続２８
することにより閉じられる。

【００３０】ポット状スクリーン２９が、ブッシング１
９にねじ接続３０により固定されている。

【００３１】変圧器２０の高圧端は、スクリーン２９内
に係合し、その中にゴム弾性リング３１を介して半径方
向に支持され、また軸方向には、同様にゴム弾性材から
なるベアリングリング３２により支持されている。この
場合、リング３１，３２は振動を減衰し、振動から保護
する作用をする。

【００３２】スクリーン３３も、絶縁体１２に向く保持
アーム２１側に、ねじ接続３４により、同様に固定され
ている。このスクリーン３３内に、変圧器２０の低圧側
が係合し、その中にゴム弾性リング３５を介して半径方
向に支持されている。

【００３３】変圧器２０は、保持アーム２１を貫通し，
その頂部側はカバーキャップ３６により覆われている。
このキャップ３６は、保持アーム２１の上側にねじ接続
３４により固定されている。

【００３４】フィルター３７が変圧器２０内に設けられ
ている。このフィルター３７は、絶縁ガスの分解生成物
及び湿分が変圧器２０内に浸入することを防止するため
に用いられる。。

【００３５】導波管３８が変圧器を貫通している。これ
ら導波管は適当なブッシングを備えた開口３９及び４０
を通っている。

【００３６】カバーフード２３もコネクタ４１を有して
いる。しかし、これは本発明には、特に意味はない。

【００３７】変圧器への電圧変成は高圧側端で接続ばね
２９ａによりなされる。この接続ばねは、スクリーン２
９内の溝２９ｂ内に取付けられて、スクリーン２９を保
持フィッティング４９の外側面に接触させてる。そし
て、アース端では、ねじ接続３４によりカバーキャップ
３６に固定されたケーブル６３ａによりなされる（下記
参照）。

【００３８】図２参照変圧器２０は、主たる部材として、クリスタル４２を有
している。このクリスタル４２は棒状をなし、透明で、
ポッケルス効果を示す材料から構成されている。このよ
うな材料は、例えば、ＢＧＯである。

【００３９】端面４３及び４４は、相互に完全に平行
で、偏光が通る導電材料で覆われている。これは、変圧
器領域での電気力線が、クリスタル４２の長軸の範囲内
で平行に走る、即ち光ビームに平行に走るようにするた
めである。

【００４０】クリスタル４２は、高圧端で、その中にＶ
形の方向変換プリズム４７が収容されているスリーブ４
６の環状フランジ４５に固定接続されている。こうし
て、クリスタル４２から上方に放射された光ビームは、
再び上方に反射される。

【００４１】スリーブ４６は、保持フィッティング４９
の内ねじ４８に螺合されている。そして、保持フィッテ
ィング４９はブッシングに向く側に凹部５０を有してお
り、この結果、環状面５１が形成され、アーマチャ４９
はリング３２上に当接している。凹部５０には、ねじ３
０の頭の一部も入る。

【００４２】フィッティング４９の外側面は、部分的に
チューブ５２により囲まれており、シール５３がチュー
ブ５２とフィッティング４９の間に設けられている。

【００４３】クリスタルの他端、即ち図２での上端、従
って低圧端は、ポット状ホルダー５５に固定接続されて
いる。そして、ホルダー５５の底部外側上に、外ねじ５
６を有しており、このねじはキャリヤフィッティング５
４りの内ねじ５７に螺合している。チューブ５２は、シ
ール５８を介装して、フィッティング５４を部分的に囲
んでいる。

【００４４】フィッティング５４の、クリスタル４２か
ら離れた端の一部は、円筒壁６０をの有するカバーキャ
ップ５９により囲まれている。円筒壁６０の内、外径
は、チューブ５２内、外径と対応している。この場合、
また、シール６１が、円筒壁６０とフィッティング５４
との間に介装されている。

【００４５】その中にフィルター３７が装入される開口
６３が、カバーキャップ５９の上側の底６２にあけられ
ている。カバーキャップ５９の内側には、光ビームがク
リスタルを通り、反射光ビームが受入れられる光学部材
がある。

【００４６】フィッティング４９及び５４の対向する輪
郭６４及び６５は、凸状をなしており、電気力線の通路
に好ましい影響を及ぼしている。

【００４７】クリスタル４２への光学部材の配置の基本
が図３に示されている。

【００４８】光ビームＬ１は、レンズシステム（インプ
ットカプラー）７０を通りクリスタル４２に導かれる。
正確には、その上（アース電位端）の、透明な導体面４
３、レンズシステム７０と面４３の間に配置された第１
偏光器７１に導かれる。

【００４９】図２の方向変換プリズム４７に対応する、
方向変換プリズム７２は、後端即ち透明な導体面４４に
面して配置されている。そして、光ビームＬ１は、光ビ
ームＬ１と反対方向の光ビームＬ２の方向変換される。

【００５０】光ビームＬ２はビームスプリッタ７３に突
当たり、ビームＬ３及びＬ４に分割される。

【００５１】光ビームＬ３は、ビームスプリッタ７３の
下流で、１／４波長板７４及びアナライザ７５を通る。
そして、光ビームＬ３は第１レンズシステム（アウトプ
ットカプラー）７６に受けられ、導波管７７を経て送ら
れる。

【００５２】一方、光ビームＬ４は、先ず、第２アナラ
イザ７８を通り、方向変換プリスム７９に突当たる。そ
して、方向変換された平行する光ビームＬ５は、第２レ
ンズシステム（アウトプットカプラー）８０に捕らえら
れ、導波管８１を経て送られる。光学部材７０，７１，
７３〜７６，７８〜８０はカバーキャップ５９内に位置
しており、そこから導波管が出ている。

【００５３】光をレンズシステムに導く導波管は、符号
７０ａで示されている。導波管７０ａ，７７及び８１の
組合わせは、図１では全て符号３８で示されている。

【００５４】個別の部材、偏光器７１、偏光プリスム７
２，ビームスプリッタ７３及び残りの部材７４，７５，
７８及び７９は，ユニットに組合わされ、面４３，４４
にボンドされている。

【００５５】なお、個別の光ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，
Ｌ４及びＬ５を正確に焦点合せする手段が設けられてい
ることは勿論である。

【００５６】導体６３ａは、金属製のカバーキャップ５
９り底６２の外面にねじ止めされるか、電気的に導通し
て固定されている。そして、導体の他端はキャップ３６
に電気的に導通して接続されている。

【００５７】アウトプットカプラー７６，８０により受
けられた信号は、導波管３８を介して外に送られ、評価
装置（図示せず）により、更なる処理を受ける。

【００５８】本発明は、電圧が１ｋＶ以上の高圧装置、
スイッチ装置に特に好都合に使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】スイッチ装置での変圧器の断面図、

【図２】変圧器の拡大説明図、

【図３】光学部材を備えたクリスタルの分解説明図。

【符号の説明】

４２…クリスタル，４３，４４…壁，７０，７１…イン
プットカプラー、７２…第１方向変換プリズム、７３…
ビームスプリッタ、７４…１／４波長板、７５…第１ア
ナライザ、７８…第２アナライザ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クリストファー・ピー・ヤキミシーンアメリカ合衆国、ノースカロライナ州 27612、コート・ローリー、グランド・マナー 4100 (72)発明者マイケル・エー・ブルベーカーアメリカ合衆国、ノースカロライナ州 27615、ローリー、ユッカ・トレイル 8528 (72)発明者ミヒャエル・シュバルツドイツ連邦共和国、デー − 63579 フライゲリヒト、アム・ヘルゲンホイシェン９ (72)発明者アレクシス・メンデスアメリカ合衆国、ノースカロライナ州 27612、ローリー、ファーマン・ホール 4360、アパートメント 302 (72)発明者ディルク・エッビングハウスドイツ連邦共和国、デー − 44536 リューネン、モルトケシュトラーセ 13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内側導体と外側導体との間の電場内に配
置された測定部材を有する変圧器で，好ましくは金属ケ
ース入りで，好ましくはガス絶縁スイッチ装置で，電場
の影響下で，ポッケルス効果により放射された偏光に影
響を及ぼす透明クリスタル材料から作られている変圧器
で；クリスタル（以下，ポッケルス・クリスタルと呼
ぶ）（４２）は２つの，電気力線に直交する，平行した
壁（４３，４４）を有しており，この場合，光ビームを
１８０°方向変換させる第１方向変換プリスム（７２）
が，高圧端側の壁（４４）の上に配置され，また，偏光
用の光インプットカプラー（７０，７１）及び２つのア
ウトプットカプラーが低圧端側の他側の壁（４３）の上
に配置されており，ここにおいて，反射された光ビーム
（Ｌ２）がビームスプリッタ（７３）に入り，このスプ
リッタがこの光ビームを２つのビーム（Ｌ３，Ｌ４）に
分割し，分割されたビーム（Ｌ３）は先ず１／４波長板
（７４）を経て放射され、次いで第１アナライザ（７
５）を通り，一方，分割された他のビーム（Ｌ４）は先
ず第２アナライザ（７８）を通り，２つの分割されたビ
ーム（Ｌ３，Ｌ４）はそれぞれアウトプットカプラに向
けられていることを特徴とする変圧器。
【請求項２】前記変圧器が，内側導体（１８，１９）
と金属ケースのハウジング（２３）に取付けられたアー
ム（２１，２２）との間に固定されていることを特徴と
する請求項１に記載の変圧器。
【請求項３】電気力線制御手段が前記変圧器（２０，
４２）の両端に配置されており，これにより変圧器領域
内の前記電気力線が前記光ビームに正確に平行して走る
ようになっていることを特徴とする前記請求項の何れか
１に記載の変圧器。
【請求項４】スクリーン（２９，３３）手段が，前記
変圧器の両端に設けられ，また，透明な，伝導層がポッ
ケル・クリスタル（４２）の両端のそれぞれに設けられ
ていることを特徴とする請求項３に記載の変圧器。
【請求項５】前記の長い円筒状クリスタル（４２）
が，スクリーン（２９，３３）の凹部に係合する，筒状
ハウジング（５２）の中に収容されており，また，前記
チューブ（５２）の外周に配置された，少なくとも１つ
の可撓性リング（３１，３２；３５）により弾性的に支
持されていることを特徴とする前記請求項の何れか１に
記載の変圧器。
【請求項６】光ビームが１８０°転向される高圧側端
部で，前記クリスタルが保持フィッティング（４９）に
係合しており，この場合，保持フィッティング（４９）
は，その外周が部分的に，チューブ（５２）により，シ
ール部材（５３）を介装して，囲まれていることを特徴
とする請求項５に記載の変圧器。
【請求項７】前記クリスタル（４２）の低圧側端部
は，さらに管状保持フィッティング（５４）内に保持さ
れており，このフィッティング（５４）は，その外側
で，チューブ（５２）により，シールして囲まれている
ことを特徴とする前記請求項の何れか１に記載の変圧
器。
【請求項８】さらに，前記保持フィッティングが，光
インプットカプラー（７０，７１），ビームスプリッタ
（７３），アウトプットカプラー（７６，８０），１／
４波長板（７４），偏光器（７１）及びアナライザ（７
５，７８）等の光学部材を収容していることを特徴とす
る前記請求項の何れか１に記載の変圧器。
【請求項９】前記光学部材が前記クリスタル（４２）
に固定して接続されていることを特徴とする請求項８に
記載の変圧器。
【請求項１０】さらに，前記保持フィッティング（５
４）がカバーキャップ（５９）により囲まれ，このカバ
ーキャップの円筒壁は，さらに保持フィッティングの外
側を覆っていることを特徴とする前記請求項の何れか１
に記載の変圧器。
【請求項１１】前記カバーキャップ（５９）はフィル
ター（３７）を収容しており，このフィルターはカバー
キャップ内の汚れ及び分解ガスによるチューブの汚れ，
及び／又は絶縁ガスの分解生成物を濾過することを特徴
とする請求項１０に記載の変圧器。
【請求項１２】保持アーム（２１）が貫通する前記カ
バーキャップは，変圧器（２０）と反対側で，前記保持
アーム（２１）に固定されたキャップ（３６）により覆
われていることを特徴とする前記請求項の何れか１に記
載の変圧器。
【請求項１３】前記カバーキャップ（５９）及びキャ
ップ（３６）は，アースのために電気導体（６３ａ）を
介して相互に接続されていることを特徴とする請求項１
２に記載の変圧器。