分圧器
【課題】使用時の周囲温度が変化しても、高電圧の測定精度を低下させず、かつ、スケールファクタを校正する必要のない分圧器を得ることを目的とする。
【解決手段】一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度は温度センサ３ａ，３ｂによって計測される。二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度は温度センサ４によって計測される。温度センサ３ａ，３ｂ，４の検出値は温度制御装置８に送られる。温度制御装置８は、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度を制御する。同じく温度制御装置８は、温度センサ４の検出値に基づいて二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度を制御する。
【解決手段】一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度は温度センサ３ａ，３ｂによって計測される。二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度は温度センサ４によって計測される。温度センサ３ａ，３ｂ，４の検出値は温度制御装置８に送られる。温度制御装置８は、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度を制御する。同じく温度制御装置８は、温度センサ４の検出値に基づいて二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高電圧機器等に加えられる電圧を分圧するための分圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
分圧器は、一定比（以下、スケールファクタとも呼ぶ）で電圧を分圧するためのものである。分圧器の主な利用目的は、一般的に用いられる電圧計では測定できない高電圧を測定することである。電圧Ｖ１が一般的に用いられる電圧計では測定できない高電圧、たとえば１００ｋＶであるとき、スケールファクタが２０００の分圧器を用いることによって、１００ｋＶの電圧を５０Ｖ程度の電圧に変換できる。一般的に用いられる、５０Ｖ程度を測定可能な電圧計によって分圧器の出力電圧Ｖ２を測定し、その出力電圧にスケールファクタを乗じて電圧Ｖ１が算定される。分圧器の正確なスケールファクタは、一般的にはスケールファクタが既知である他の分圧器との比較校正により定められる。
【０００３】
分圧器を構成する要素として、一般的には抵抗やコンデンサ等のインピーダンス要素が用いられる。これらの素子のインピーダンスは、温度によって変化するという特性を有する。一般的に、抵抗については、温度によるインピーダンス変化係数が１０ｐｐｍ/ｄｅｇ程度の温度特性の良いものを利用できる。しかしコンデンサについては、温度によるインピーダンス変化係数が０．１％/ｄｅｇ程度である。すなわち温度が１０℃変化すると、コンデンサの静電容量値は１％程度変化することになる。
【０００４】
分圧器は、電気的に直列接続された一次回路と二次回路とから構成される。一次回路のインピーダンスおよび二次回路のインピーダンスによってスケールファクタが決定される。インピーダンス温度特性が一次回路構成要素と二次回路構成要素とで同一であれば、温度が変化してもスケールファクタは変化せずに一定に保たれる。しかし、一次回路の構成要素と二次回路の構成要素とを同一材料で構成しても、その特性には必ずばらつきが生じるので、インピーダンス温度係数も一次回路構成要素と二次回路構成要素とで異なる。このため分圧器のスケールファクタが温度によって変化する。
【０００５】
分圧器のスケールファクタが温度によって変化した場合、たとえば下記の２つの問題が発生する。
【０００６】
（１）温度を一定に保てない限り分圧器のスケールファクタが変動するため、高電圧の測定精度が悪化する。
【０００７】
（２）高精度で高電圧の測定を行なうためには、分圧器を使用する温度条件に合わせて分圧器のスケールファクタを校正する必要がある。たとえば、夏期と冬期とに分圧器のスケールファクタを校正する必要がある。
【０００８】
温度変化によらず高電圧を精度良く測定するために提案された構成が、たとえば特開平４−３３５７１３号公報（特許文献１）に開示されている。この文献に開示された分圧器は、負荷端部の高圧電極と接地タンク近傍に電気的に浮遊して設けられた低圧側電極との間で形成される静電容量と、接地タンク外部に設けられた低圧側コンデンサとによって構成される。低圧側電極は膨張収縮可能な中空部材から構成される。この中空部材内に絶縁ガスを充填・回収することで高圧側電極と低圧側電極との間の相対的な位置を変化させることができるので静電容量が調整される。これによって分圧比を調整することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−３３５７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特開平４−３３５７１３号公報（特許文献１）に開示された構成によれば、スケールファクタを一定に保つために、中空部材内に絶縁ガスを充填・回収することによる静電容量の調整を行なわなければならない。静電容量の調整とはスケールファクタの校正に対応する。したがって特開平４−３３５７１３号公報（特許文献１）に開示された構成によれば、上記（１）の問題は解決可能であっても上記（２）の問題が解決されていない。
【００１１】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、使用時の周囲温度が変化しても、高電圧の測定精度を低下させず、かつ、スケールファクタを校正する必要のない分圧器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一局面に係る分圧器は、電気的に直列に接続された第１および第２のインピーダンス要素と、第１のインピーダンス要素を収容し、かつ絶縁媒体で満たされる第１の収容室と、第２のインピーダンス要素を収容し、かつ絶縁媒体で満たされる第２の収容室と、第１の収容室の内部に満たされた絶縁媒体の温度を検出する第１の検出部と、第２の収容室の内部に満たされた絶縁媒体の温度を検出する第２の検出部と、第１および第２の収容室の各々の内部に満たされた絶縁媒体の温度を制御する温度制御部とを備える。第１の収容室の内部の絶縁媒体の温度制御時には、温度制御部は、第１の収容室を経由して絶縁媒体を循環させるとともに、第１の検出部が検出した温度に基づいて第１の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整する。第２の収容室の内部の絶縁媒体の温度制御時には、温度制御部は、第２の収容室を経由して絶縁媒体を循環させるとともに、第２の検出部が検出した温度に基づいて第２の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整する。第１の検出部は、第１のインピーダンス要素の近傍に配置される。第２の検出部は、第２のインピーダンス要素の近傍に配置される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、絶縁媒体の温度を制御することによって第１および第２のインピーダンス要素の温度を制御することができるので、スケールファクタの温度変化が低減される。これにより分圧器の校正を不要としつつ高い精度で高電圧を測定できる。さらに、収容室内部に温度分布が生じた場合にも、効率よく収容室内部の温度を設定範囲内に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】抵抗を回路構成要素として構築された抵抗分圧器を示した図である。
【図２】コンデンサを回路構成要素として構築された容量分圧器を示した図である。
【図３】抵抗とコンデンサとを回路構成要素として構築された抵抗容量分圧器の構成を示した図である。
【図４】この発明の第１の実施形態に係る分圧器５０を示した図である。
【図５】図４に示した温度制御装置の構成の一形態を示した機能ブロック図である。
【図６】図５に示された制御部２３ａ，２３ｂによる絶縁油の温度制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】一次回路構成要素室内部の温度センサの配置の一例を示した図である。
【図８】この発明の第２の実施形態に係る分圧器５１を示した図である。
【図９】図８に示した温度制御装置の構成の一形態を示した機能ブロック図である。
【図１０】図９に示された制御部２３ａによる絶縁油の温度制御を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態に係る分圧器の適用例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１６】
［分圧器の基本構成］
図１は、抵抗を構成要素として構築された抵抗分圧器を示した図である。図１を参照して、分圧器１００は、高電圧入力端子Ｔ１とアースとの間に直列接続された一次抵抗１０１および二次抵抗１０２を備える。ノードＮ１は一次抵抗１０１および二次抵抗１０２の接続点に相当する。一次抵抗１０１の抵抗値をＲ１、二次抵抗１０２の抵抗値をＲ２、高電圧入力端子Ｔ１に印加される電圧をＶ１、一次抵抗１０１および二次抵抗１０２によって分圧された電圧をＶ２とする。ノードＮ１とアースとの間に電圧計１０３が接続され、電圧Ｖ２は電圧計１０３で測定される。原理的には、（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２で表わされるスケールファクタを電圧Ｖ２に乗じることによって、高電圧Ｖ１（＝Ｖ２×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２）を算定することができる。図１に示した抵抗分圧器は、主に直流電圧とインパルス電圧との測定に利用される。
【００１７】
図２は、コンデンサを構成要素として構築された容量分圧器を示した図である。図２を参照して、分圧器１１０は、高電圧入力端子Ｔ２とアースとの間に直列接続された一次コンデンサ１０４および二次コンデンサ１０５を備える。ノードＮ２は一次コンデンサ１０４および二次コンデンサ１０５の接続点に相当する。一次コンデンサ１０４の静電容量値をＣ１、二次コンデンサ１０５の静電容量値をＣ２とする。ノードＮ２とアースとの間に電圧計１０３が接続され、電圧Ｖ２は電圧計１０３で測定される。スケールファクタは原理的には（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１で計算される。図２に示した容量分圧器は、主に交流電圧の測定に利用される。
【００１８】
図３は、抵抗とコンデンサとを構成要素として構築された抵抗容量分圧器の構成を示した図である。図３を参照して、分圧器１２０は、高電圧入力端子Ｔ３とアースとの間に直列接続された一次抵抗１０１および二次抵抗１０２を備えるとともに、高電圧入力端子Ｔ３とアースとの間に直列接続された一次コンデンサ１０４および二次コンデンサ１０５を備える。一次抵抗１０１および一次コンデンサ１０４は、高電圧入力端子Ｔ２とノードＮ３との間に並列接続される。同様に、二次抵抗１０２および二次コンデンサ１０５は、ノードＮ３とアースとの間に並列接続される。ノードＮ３とアースとの間に電圧計１０３が接続される。
【００１９】
図３に示した構成は、図１および図２に示した構成を組み合わせることで得られる。分圧器１２０においては、直流電圧領域でのスケールファクタは抵抗分圧器（分圧器１００）と同様に計算され、交流電圧・インパルス電圧領域でのスケールファクタは容量分圧器（分圧器１２０）と同様に計算される。図３に示した抵抗容量分圧器は、主に直流電圧、交流電圧、およびインパルス電圧の測定に利用される。
【００２０】
本発明は上記のいずれの構成の分圧器に対しても適用可能であるが、以下では代表的に、本発明を抵抗容量分圧器に適用した形態を説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
図４は、この発明の第１の実施形態に係る分圧器５０を示した図である。図４を参照して、分圧器５０は、一次回路構成要素を収容する一次回路構成要素室１と、二次回路構成要素を収容する二次回路構成要素室２とを備える。分圧器５０は、さらに、インピーダンス要素として、一次抵抗１１と、二次抵抗１２と、一次コンデンサ１４と、二次コンデンサ１５とを備える。
【００２２】
一次抵抗１１および一次コンデンサ１４は、一次回路を構成するインピーダンス要素であり、一次回路構成要素室１に収容される。二次抵抗１２および二次コンデンサ１５は、二次回路を構成するインピーダンス要素であり、二次回路構成要素室２に収容される。一次抵抗１１および一次コンデンサ１４は、高電圧入力端子ＴとノードＮとの間に並列接続されることで一次回路を構成する。二次抵抗１２および二次コンデンサ１５は、ノードＮとアースとの間に並列接続されることで二次回路を構成する。一次抵抗１１および二次抵抗１２は高電圧入力端子Ｔとアースとの間に電気的に直列接続され、一次コンデンサ１４および二次コンデンサ１５は高電圧入力端子Ｔとアースとの間に電気的に直列接続される。
【００２３】
一次回路および二次回路は、高電圧入力端子Ｔとアースとの間の高電圧Ｖ１を分圧する。電圧計１３はノードＮとアースとの間の電圧Ｖ２を測定する。電圧計１３によって計測された電圧Ｖ２にスケールファクタを乗じることによって高電圧Ｖ１が算定される。
【００２４】
一次回路構成要素室１および二次回路構成要素室２には、絶縁媒体である絶縁油が充満している。分圧器５０は、温度センサ３ａ，３ｂ，４と、送り配管５，６と、戻り配管７と、温度制御装置８とを備える。温度制御装置８から送られた絶縁油は、送り配管５を通じて一次回路構成要素室１に導入される。一方、一次回路構成要素室１から排出された絶縁油は戻り配管７を通じて温度制御装置８に戻される。
【００２５】
送り配管５から分岐した複数の配管（図１では一例として配管５ａ，５ｂを示す）が絶縁油の流入路として一次回路構成要素室１に接続される。複数であれば一次回路構成要素室１に結合される流入路の数は特に限定されるものではない。また、一次回路構成要素室１には絶縁油の流出路として配管７ａが接続される。配管７ａは戻り配管７に結合される。より好ましくは、一次回路構成要素室１に結合される流出路の数は複数である。
【００２６】
同じく二次回路構成要素室２には、送り配管６を通じて温度制御装置８から絶縁油が送られる。二次回路構成要素室２には絶縁油の流出路として配管７ｂが接続される。配管７ａは戻り配管７に結合される。一次回路構成要素室１および二次回路構成要素室２に送られた絶縁油は、戻り配管７を通じて温度制御装置８に戻る。
【００２７】
一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度は温度センサ３ａ，３ｂによって検出される。二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度は温度センサ４によって検出される。温度センサ３ａ，３ｂ，４の検出値は温度制御装置８に送られる。温度制御装置８は、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度を制御する。同じく温度制御装置８は、温度センサ４の検出値に基づいて二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度を制御する。
【００２８】
図５は、図４に示した温度制御装置の構成の一形態を示した機能ブロック図である。図５を参照して、温度制御装置８は、温度調整部２１ａ，２１ｂと、ポンプ２２ａ，２２ｂと、制御部２３ａ，２３ｂとを備える。温度調整部２１ａと、ポンプ２２ａと、制御部２３ａとは、一次回路構成要素室１内に満たされる絶縁油の温度を制御する。温度調整部２１ｂと、ポンプ２２ｂと、制御部２３ｂとは、二次回路構成要素室２内に満たされる絶縁油の温度を制御する。ただし、制御部２３ａと制御部２３ｂとが１つの機能ブロックに統合されていてもよい。
【００２９】
戻り配管７から戻る絶縁油は、分岐されて温度調整部２１ａ，２１ｂに流入する。温度調整部２１ａは絶縁油を加熱または冷却することによって、絶縁油の温度を調整する。たとえば温度調整部２１ａは、絶縁油を加熱するためのヒータおよび絶縁油を冷却するための冷却器（たとえば水冷式あるいは空冷式の冷却器であるがこれらに限定されない）によって構成される。
【００３０】
ポンプ２２ａは、温度調整部２１ａによって温度が調整された絶縁油を、送り配管５を通じて送出する。制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて温度調整部２１ａおよびポンプ２２ａを制御する。制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値の少なくとも一方が設定範囲から外れた場合に、絶縁油の温度が設定範囲内となるように温度調整部２１ａを制御する。この場合、制御部２３ａは、ポンプ２２ａを駆動させる。絶縁油の温度が設定範囲内である場合には、制御部２３ａは、ポンプ２２ａを停止状態にする。
【００３１】
温度調整部２１ｂ、ポンプ２２ｂ、および制御部２３ｂの機能は、それぞれ上記の温度調整部２１ａ、ポンプ２２ａ、制御部２３ａの機能と同様であり、ポンプ２２ｂが送り配管６に絶縁油を送出する点で異なっている。したがって温度調整部２１ｂ、ポンプ２２ｂ、および制御部２３ｂに関する詳細な説明は以後繰返さない。二次回路構成要素室２内の絶縁油は、その温度が設定範囲から外れた場合に、温度調整部２１ｂによって調整されるとともにポンプ２２ｂによって循環させられる。
【００３２】
図６は、図５に示された制御部２３ａ，２３ｂによる絶縁油の温度制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示した処理は、たとえば一定の周期でメインルーチンから呼び出されて実行される。制御部２３ａ，２３ｂの各々は、このフローチャートに沿って温度制御を実行する。以下では代表的に、制御部２３ａによって実行される温度制御について説明する。
【００３３】
図６を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１において、制御部２３ａは温度センサ３ａ，３ｂから検出値を取得する。ステップＳ２において、制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが設定範囲の上限値を上回るか否かを判定する。温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが上限値を上回る場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。一方、温度センサ３ａ，３ｂの検出値のいずれも上限値以下である場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理はステップＳ４に進む。なお、上限値は予め設定されている。
【００３４】
ステップＳ３において、制御部２３ａは温度調整部２１ａを制御することにより絶縁油を冷却する。処理はステップＳ３からステップＳ６に進む。
【００３５】
一方、ステップＳ４において制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが設定範囲の下限値を下回るか否かを判定する。温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが下限値を下回る場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ５に進む。一方、温度センサ３ａ，３ｂの検出値のいずれも下限値以上である場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理は後述するステップＳ７に進む。なお、下限値は予め設定されている。
【００３６】
ステップＳ５において、制御部２３ａは温度調整部２１ａを制御することにより絶縁油を加熱する。次にステップＳ６において、制御部２３ａはポンプ２２ａを駆動させる。
【００３７】
一方、ステップＳ７において、制御部２３ａはポンプ２２ａが停止状態となるようにポンプ２２ａを制御する。ステップＳ６またはステップＳ７の処理が終了すると全体の処理はメインルーチンに戻される。
【００３８】
図６に示したフローチャートによれば、一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度を設定範囲内に保つことができる。温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが設定範囲の上限値を上回る場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、あるいは温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが設定範囲の下限値を下回る場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）には、温度調整部２１ａによって絶縁油が冷却または加熱されてポンプ２２ａが動作する（ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ６）。したがって、一次回路構成要素室１内には、設定範囲内に温度が調整された絶縁油が導入される。一方、温度センサ３ａ，３ｂの検出値の両方が上限値以下かつ下限値以上、すなわち設定範囲内である場合（ステップＳ２においてＮＯ、かつステップＳ４においてＮＯ）、ポンプ２２ａは停止状態とされる（ステップＳ７）。この場合には、一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度が設定範囲内に保たれているので温度制御装置８による温度調整は不要となる。
【００３９】
同様に、制御部２３ｂは温度センサ４の検出値に基づいてステップＳ１〜Ｓ７の処理を実行する。制御部２３ｂによる処理は、上記の処理において、温度センサ３ａ，３ｂを温度センサ４に、温度調整部２１ａを温度調整部２１ｂに、ポンプ２２ａをポンプ２２ｂに置き換えたものに相当する。したがって、一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度制御と同様に、二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度を設定範囲内に保つことができる。
【００４０】
一次回路構成要素と二次回路構成要素は、温度上昇の程度が異なる。実施の形態１では、一次回路構成要素と二次回路構成要素とが別々の要素室に分離して収容され、かつ温度制御装置８によって個別に温度制御される。したがって一次回路構成要素および二次回路構成要素の各々の温度を効率的に設定範囲内に保つことができる。
【００４１】
高電圧Ｖ１を電圧計１３で測定可能な電圧Ｖ２に変換するためには、スケールファクタ（言い換えると分圧比）が大きくなければならない。スケールファクタを大きくするためには、抵抗値の大きい抵抗素子および容量値の大きいコンデンサを一次回路構成要素に用いなければならない。しかしながら抵抗素子の抵抗値が大きいほど、その抵抗素子のサイズも大きくなる。コンデンサについても同様であり、容量値が大きいほどコンデンサのサイズが大きくなる。
【００４２】
一次抵抗１１および一次コンデンサ１４のサイズが大きいため、一次回路構成要素室１の容積を大きくしなければならない。一方、高電圧入力端子Ｔ１に高電圧Ｖ１が印加されると、一次抵抗１１および／または一次コンデンサ１４が発熱する。このため、一次回路構成要素室１の内部では、一次抵抗１１および一次コンデンサ１４の大きさに依存する不均一な温度分布が発生する。
【００４３】
そこで温度センサ３ａ，３ｂは、一次回路構成要素室１の内部の不均一な温度分布をより速く解消するために適切な位置に配置される。
【００４４】
図７は、一次回路構成要素室内部の温度センサの配置の一例を示した図である。図７を参照して、温度センサ３ａ，３ｂは、一次抵抗１１の近傍に設けられる。より好ましくは、図７に示されるように、温度センサ３ａ，３ｂは一次抵抗１１よりも絶縁油の流れの下流側に設けられる。なお、図７に示した例では、一次抵抗１１のほうが一次コンデンサ１４よりも温度変化（特に温度上昇）が大きいため、温度センサ３ａ，３ｂは一次抵抗１１の近傍に設けられる。温度変化の大きい要素の近傍に温度センサを配置することで、その要素の温度変化を速やかに検出できる。したがって、要素室内部の不均一な温度分布を速やかに検出できる。
【００４５】
好ましくは、図７に示されるように温度センサ３ａ，３ｂは、インピーダンス要素に対して絶縁油の流れの下流側に配置される。これにより、絶縁油と要素との間の熱交換が行なわれた後に温度センサが絶縁油の温度を検出することになるので、温度センサの検出値をインピーダンス要素の温度に近づけることができる。したがって、要素室内部の不均一な温度分布を速やかに検出することができる。
【００４６】
なお温度センサは、温度上昇の高い要素の近傍に配置すればよく、好ましくは、その要素に対して絶縁油の流れの下流側に設けられる。したがって一次コンデンサ１４のほうが一次抵抗１１よりも温度変化（特に温度上昇）が大きい場合には、温度センサを一次コンデンサ１４の近傍に設ければよい。好ましくは、温度センサは、一次コンデンサ１４に対して絶縁油の下流側に設けられる。
【００４７】
また、温度センサの個数は２つに限定されるものではない。たとえば、一次回路構成要素室１の内部の温度分布を考慮して、温度センサの個数および配置を定めればよい。この場合には、一次回路構成要素室１の内部の温度分布を容易に検出できるので、一次回路構成要素室１の内部の温度をより確実に設定範囲内に保つことができる。一方で、一次回路構成要素室内部の代表的な箇所（たとえば温度上昇の速度が大きい箇所）に１つの温度センサを配置してもよい。１つの温度センサのみ用いることで経済性の面でのメリットが得られる。
【００４８】
さらに実施の形態１では、一次回路構成要素室１には複数の絶縁油の流入路（配管５ａ，５ｂ）が接続される。複数の流入路によって、設定範囲内に温度が管理された絶縁油を一次回路構成要素室１の内部に行き渡らせることができる。これによって、一次抵抗１１および一次コンデンサ１４の大きさに依存する不均一な温度分布を解消することができるので、一次回路構成要素室１の内部の温度を効率的に設定範囲内（より好ましくは設定温度）に保つことができる。
【００４９】
絶縁油の流入路および流出路の位置は温度上昇の高い要素の近傍に設置することが好ましい。これによって、その要素の温度をより確実に設定範囲内に保つことができる。
【００５０】
なお、一次回路構成要素室１に接続される流出路の数は複数であることが好ましい。流入路だけでなく流出路も複数設けることで、一次回路構成要素室１内部に、絶縁油のスムーズな流れを生じさせることができる。よって、一次回路構成要素室１の内部の不均一な温度分布をより速く解消することができる。
【００５１】
以上のように実施の形態１によれば、温度制御装置８によって２つの要素室の各々の内部温度（絶縁油の温度）を一定に保つことができる。これによって各要素室に収容された回路要素のインピーダンスの変化が小さくなるので、スケールファクタの変化が低減される。したがって実施の形態１によれば、高精度で高電圧を測定することができる。さらに温度条件の変化（たとえば夏季、冬季など）による分圧器の校正を不要にすることができる。校正を不要としつつ分圧器を使用できるので、たとえば分圧器を長期間使用できるというメリットが得られる。
【００５２】
また、高電圧試験に関する規格としてたとえばＩＥＣ６００６０が挙げられる。ＩＥＣ６００６０では、高電圧試験に使用する測定システムの不確かさを規定しており、試験温度に対するスケールファクタの変動の見積もりを要求している。上記の「不確かさ」の規定として「測定システムの校正」、「基準測定システムの不確かさ」、「測定方法・手順」、「データ処理方法」、「測定対象の安定性・再現性」、「測定環境」等がある。また、測定環境に関する要求として、「周囲温度に関する温度効果」、「試験（電圧印加）を行なうことで変動（温度に起因）する短期安定性」などを変動要因として見積もる必要がある。上記のように、実施の形態１によれば、温度によるスケールファクタの変動を低減することができるので、試験温度に対するスケールファクタの変動を見積もることも可能となる。
【００５３】
［実施の形態２］
図８は、この発明の第２の実施形態に係る分圧器５１を示した図である。図８および図４を参照して、分圧器５１は、温度制御装置８に代えて温度制御装置８Ａを備える点、および、配管５ａ，５ｂにそれぞれ設けられる流量可変部９ａ，９ｂを備える点において分圧器５０と異なる。流量可変部９ａ，９ｂは、絶縁油の流量を変化させるためのものであり、たとえば電磁比例制御弁によって構成される。なお、配管６にも、絶縁油の流量を制御するための流量可変部（たとえば電磁比例制御弁）が設けられていてもよい。この場合には、温度制御装置８Ａは流量可変部９ａ，９ｂに加えて、配管６に設けられた流量可変部を制御する。
【００５４】
温度制御装置８Ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度を制御するとともに、温度センサ４の検出値に基づいて二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度を制御する。温度制御装置８Ａは、この点において温度制御装置８と同様である。
【００５５】
実施の形態２では、温度制御装置８Ａは、上記の制御に加えて、流量可変部９ａ，９ｂの制御も実行する。この点において温度制御装置８Ａは、実施の形態１に係る温度制御装置８と異なる。具体的には、温度制御装置８Ａは、温度センサ３ａの検出値に基づいて流量可変部９ａを制御することにより、配管５ａを流れる絶縁油の流量を制御する。同様に、温度制御装置８Ａは、温度センサ３ｂの検出値に基づいて流量可変部９ｂを制御することにより、配管５ｂを流れる絶縁油の流量を制御する。
【００５６】
図９は、図８に示した温度制御装置の構成の一形態を示した機能ブロック図である。図９を参照して、制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて温度調整部２１ａおよびポンプ２２ａを制御する。制御部２３ａは、さらに、温度センサ３ａの検出値に基づいて流量可変部９ａを制御するとともに、温度センサ３ｂの検出値に基づいて流量可変部９ｂを制御する。なお、温度制御装置８Ａの他の部分の構成は、図５に示した温度制御装置８の対応する部分の構成と同様である。
【００５７】
図１０は、図９に示された制御部２３ａによる絶縁油の温度制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示した処理は、たとえば一定の周期でメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００５８】
図１０および図６を参照して、図１０に示したフローチャートでは、ステップＳ８の処理が追加される点において図６に示したフローチャートと異なる。図１０のフローチャートにおける他のステップの処理は、図６のフローチャートの対応するステップの処理と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【００５９】
制御部２３ａは、ステップＳ８において、流量可変部９ａ，９ｂを制御することで、配管５ａ，５ｂを流れる絶縁油の流量を制御する。たとえば制御部２３ａは、流量可変部９ａについて、温度設定値（たとえば温度設定範囲の中心値）と、温度センサ３ａの検出値との差が大きくなるほど絶縁油の流量を大きくする一方、温度設定値と温度センサ３ａの検出値との差が大きくなるほど絶縁油の流量を小さくする。流量可変部９ｂに対する制御も同様である。
【００６０】
実施の形態２によれば、一次回路構成要素室１内の温度センサ３ａ，３ｂが検出した温度に基づいて、一次回路構成要素室１内に供給される絶縁油の温度を調整し、さらに、複数の流入路（配管５ａ，５ｂ）の各々を流れる絶縁油の流量を制御するために、流量可変部９ａ，９ｂを制御する。具体的には、温度センサの検出値と設定温度との差が大きい場合には、その測定された位置における絶縁油の流量が増加するように流量可変部が制御される。これによって、一次回路構成要素室１の内部の温度を効率的に設定範囲内に保つことができる。
【００６１】
なお、実施の形態１と同様に、温度センサ３ａ，３ｂは、温度上昇の大きい要素の近傍に配置される。好ましくは、温度センサ３ａ，３ｂは、その要素に対して、絶縁油の流れの下流側に配置される（図７参照）。温度センサの個数は特に限定されるものではない。また、一次回路構成要素室１には、複数の流入路（配管５ａ，５ｂ）が接続される。
【００６２】
上記の実施の形態１，２では、絶縁媒体として絶縁油が用いられる。ただし他の液体状の絶縁媒体、あるいはＳＦ６ガス等の気体状の絶縁媒体を本発明に用いることも可能である。本発明によれば、絶縁媒体の温度を制御することによって分圧器のスケールファクタを一定に保つことが可能となる。したがって、本発明では絶縁媒体の種類は特に限定されない。
【００６３】
［適用例］
本発明の実施の形態に係る分圧器は、たとえば変圧器、ガス絶縁開閉装置などの高電圧機器の高電圧試験に用いられる。
【００６４】
図１１は、本発明の実施の形態に係る分圧器の適用例を示した図である。図１１を参照して、本発明の実施の形態に係る分圧器５０は、インパルス電圧試験装置に用いられる。
【００６５】
インパルス電圧発生装置６１の上端は、導電線６２を介して試験対象の変圧器６７の１次巻線の入力端子Ｂに接続されている。変圧器６７の１次巻線の入力端子Ｂと２次巻線の出力端子Ｄとは、筐体６７ａの上面から突出しており、端子Ｂ，Ｄの各々は碍子で覆われている。図には示していないが１次巻線および２次巻線は筐体６７ａ内に収容されており、１次巻線の他方端子Ｃおよび筐体６７ａは接地されている。
【００６６】
変圧器６７の１次巻線の入力端子Ｂは、導電線６５を介して分圧器５０の上端の高電圧入力端子Ｔに接続される。分圧器５０の出力端子（ノードＮ）は電圧計１３に接続される。インパルス電圧は、電圧計１３によって測定される。
【００６７】
なお、分圧器５０に代えて分圧器５１を図１１に示したインパルス電圧試験装置に適用することもできる。
【００６８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１ 一次回路構成要素室、２ 二次回路構成要素室、３ａ，３ｂ，４ 温度センサ、５，６ 送り配管、５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ 配管、７ 戻り配管、８，８Ａ 温度制御装置、９ａ，９ｂ 流量可変部、１１，１０１ 一次抵抗、１２，１０２ 二次抵抗、１３，１０３ 電圧計、１４，１０４ 一次コンデンサ、１５，１０５ 二次コンデンサ、２１ａ，２１ｂ 温度調整部、２２ａ，２２ｂ ポンプ、２３ａ，２３ｂ 制御部、５０，５１，１００，１１０，１２０ 分圧器、６１ インパルス電圧発生装置、６２，６５ 導電線、６７ 変圧器、６７ａ 筐体、Ｂ 入力端子、Ｃ 他方端子、Ｄ 出力端子、Ｎ，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ ノード、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 高電圧入力端子。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高電圧機器等に加えられる電圧を分圧するための分圧器に関する。
【背景技術】
【０００２】
分圧器は、一定比（以下、スケールファクタとも呼ぶ）で電圧を分圧するためのものである。分圧器の主な利用目的は、一般的に用いられる電圧計では測定できない高電圧を測定することである。電圧Ｖ１が一般的に用いられる電圧計では測定できない高電圧、たとえば１００ｋＶであるとき、スケールファクタが２０００の分圧器を用いることによって、１００ｋＶの電圧を５０Ｖ程度の電圧に変換できる。一般的に用いられる、５０Ｖ程度を測定可能な電圧計によって分圧器の出力電圧Ｖ２を測定し、その出力電圧にスケールファクタを乗じて電圧Ｖ１が算定される。分圧器の正確なスケールファクタは、一般的にはスケールファクタが既知である他の分圧器との比較校正により定められる。
【０００３】
分圧器を構成する要素として、一般的には抵抗やコンデンサ等のインピーダンス要素が用いられる。これらの素子のインピーダンスは、温度によって変化するという特性を有する。一般的に、抵抗については、温度によるインピーダンス変化係数が１０ｐｐｍ/ｄｅｇ程度の温度特性の良いものを利用できる。しかしコンデンサについては、温度によるインピーダンス変化係数が０．１％/ｄｅｇ程度である。すなわち温度が１０℃変化すると、コンデンサの静電容量値は１％程度変化することになる。
【０００４】
分圧器は、電気的に直列接続された一次回路と二次回路とから構成される。一次回路のインピーダンスおよび二次回路のインピーダンスによってスケールファクタが決定される。インピーダンス温度特性が一次回路構成要素と二次回路構成要素とで同一であれば、温度が変化してもスケールファクタは変化せずに一定に保たれる。しかし、一次回路の構成要素と二次回路の構成要素とを同一材料で構成しても、その特性には必ずばらつきが生じるので、インピーダンス温度係数も一次回路構成要素と二次回路構成要素とで異なる。このため分圧器のスケールファクタが温度によって変化する。
【０００５】
分圧器のスケールファクタが温度によって変化した場合、たとえば下記の２つの問題が発生する。
【０００６】
（１）温度を一定に保てない限り分圧器のスケールファクタが変動するため、高電圧の測定精度が悪化する。
【０００７】
（２）高精度で高電圧の測定を行なうためには、分圧器を使用する温度条件に合わせて分圧器のスケールファクタを校正する必要がある。たとえば、夏期と冬期とに分圧器のスケールファクタを校正する必要がある。
【０００８】
温度変化によらず高電圧を精度良く測定するために提案された構成が、たとえば特開平４−３３５７１３号公報（特許文献１）に開示されている。この文献に開示された分圧器は、負荷端部の高圧電極と接地タンク近傍に電気的に浮遊して設けられた低圧側電極との間で形成される静電容量と、接地タンク外部に設けられた低圧側コンデンサとによって構成される。低圧側電極は膨張収縮可能な中空部材から構成される。この中空部材内に絶縁ガスを充填・回収することで高圧側電極と低圧側電極との間の相対的な位置を変化させることができるので静電容量が調整される。これによって分圧比を調整することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平４−３３５７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特開平４−３３５７１３号公報（特許文献１）に開示された構成によれば、スケールファクタを一定に保つために、中空部材内に絶縁ガスを充填・回収することによる静電容量の調整を行なわなければならない。静電容量の調整とはスケールファクタの校正に対応する。したがって特開平４−３３５７１３号公報（特許文献１）に開示された構成によれば、上記（１）の問題は解決可能であっても上記（２）の問題が解決されていない。
【００１１】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、使用時の周囲温度が変化しても、高電圧の測定精度を低下させず、かつ、スケールファクタを校正する必要のない分圧器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一局面に係る分圧器は、電気的に直列に接続された第１および第２のインピーダンス要素と、第１のインピーダンス要素を収容し、かつ絶縁媒体で満たされる第１の収容室と、第２のインピーダンス要素を収容し、かつ絶縁媒体で満たされる第２の収容室と、第１の収容室の内部に満たされた絶縁媒体の温度を検出する第１の検出部と、第２の収容室の内部に満たされた絶縁媒体の温度を検出する第２の検出部と、第１および第２の収容室の各々の内部に満たされた絶縁媒体の温度を制御する温度制御部とを備える。第１の収容室の内部の絶縁媒体の温度制御時には、温度制御部は、第１の収容室を経由して絶縁媒体を循環させるとともに、第１の検出部が検出した温度に基づいて第１の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整する。第２の収容室の内部の絶縁媒体の温度制御時には、温度制御部は、第２の収容室を経由して絶縁媒体を循環させるとともに、第２の検出部が検出した温度に基づいて第２の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整する。第１の検出部は、第１のインピーダンス要素の近傍に配置される。第２の検出部は、第２のインピーダンス要素の近傍に配置される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、絶縁媒体の温度を制御することによって第１および第２のインピーダンス要素の温度を制御することができるので、スケールファクタの温度変化が低減される。これにより分圧器の校正を不要としつつ高い精度で高電圧を測定できる。さらに、収容室内部に温度分布が生じた場合にも、効率よく収容室内部の温度を設定範囲内に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】抵抗を回路構成要素として構築された抵抗分圧器を示した図である。
【図２】コンデンサを回路構成要素として構築された容量分圧器を示した図である。
【図３】抵抗とコンデンサとを回路構成要素として構築された抵抗容量分圧器の構成を示した図である。
【図４】この発明の第１の実施形態に係る分圧器５０を示した図である。
【図５】図４に示した温度制御装置の構成の一形態を示した機能ブロック図である。
【図６】図５に示された制御部２３ａ，２３ｂによる絶縁油の温度制御を説明するためのフローチャートである。
【図７】一次回路構成要素室内部の温度センサの配置の一例を示した図である。
【図８】この発明の第２の実施形態に係る分圧器５１を示した図である。
【図９】図８に示した温度制御装置の構成の一形態を示した機能ブロック図である。
【図１０】図９に示された制御部２３ａによる絶縁油の温度制御を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態に係る分圧器の適用例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１６】
［分圧器の基本構成］
図１は、抵抗を構成要素として構築された抵抗分圧器を示した図である。図１を参照して、分圧器１００は、高電圧入力端子Ｔ１とアースとの間に直列接続された一次抵抗１０１および二次抵抗１０２を備える。ノードＮ１は一次抵抗１０１および二次抵抗１０２の接続点に相当する。一次抵抗１０１の抵抗値をＲ１、二次抵抗１０２の抵抗値をＲ２、高電圧入力端子Ｔ１に印加される電圧をＶ１、一次抵抗１０１および二次抵抗１０２によって分圧された電圧をＶ２とする。ノードＮ１とアースとの間に電圧計１０３が接続され、電圧Ｖ２は電圧計１０３で測定される。原理的には、（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２で表わされるスケールファクタを電圧Ｖ２に乗じることによって、高電圧Ｖ１（＝Ｖ２×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２）を算定することができる。図１に示した抵抗分圧器は、主に直流電圧とインパルス電圧との測定に利用される。
【００１７】
図２は、コンデンサを構成要素として構築された容量分圧器を示した図である。図２を参照して、分圧器１１０は、高電圧入力端子Ｔ２とアースとの間に直列接続された一次コンデンサ１０４および二次コンデンサ１０５を備える。ノードＮ２は一次コンデンサ１０４および二次コンデンサ１０５の接続点に相当する。一次コンデンサ１０４の静電容量値をＣ１、二次コンデンサ１０５の静電容量値をＣ２とする。ノードＮ２とアースとの間に電圧計１０３が接続され、電圧Ｖ２は電圧計１０３で測定される。スケールファクタは原理的には（Ｃ１＋Ｃ２）／Ｃ１で計算される。図２に示した容量分圧器は、主に交流電圧の測定に利用される。
【００１８】
図３は、抵抗とコンデンサとを構成要素として構築された抵抗容量分圧器の構成を示した図である。図３を参照して、分圧器１２０は、高電圧入力端子Ｔ３とアースとの間に直列接続された一次抵抗１０１および二次抵抗１０２を備えるとともに、高電圧入力端子Ｔ３とアースとの間に直列接続された一次コンデンサ１０４および二次コンデンサ１０５を備える。一次抵抗１０１および一次コンデンサ１０４は、高電圧入力端子Ｔ２とノードＮ３との間に並列接続される。同様に、二次抵抗１０２および二次コンデンサ１０５は、ノードＮ３とアースとの間に並列接続される。ノードＮ３とアースとの間に電圧計１０３が接続される。
【００１９】
図３に示した構成は、図１および図２に示した構成を組み合わせることで得られる。分圧器１２０においては、直流電圧領域でのスケールファクタは抵抗分圧器（分圧器１００）と同様に計算され、交流電圧・インパルス電圧領域でのスケールファクタは容量分圧器（分圧器１２０）と同様に計算される。図３に示した抵抗容量分圧器は、主に直流電圧、交流電圧、およびインパルス電圧の測定に利用される。
【００２０】
本発明は上記のいずれの構成の分圧器に対しても適用可能であるが、以下では代表的に、本発明を抵抗容量分圧器に適用した形態を説明する。
【００２１】
［実施の形態１］
図４は、この発明の第１の実施形態に係る分圧器５０を示した図である。図４を参照して、分圧器５０は、一次回路構成要素を収容する一次回路構成要素室１と、二次回路構成要素を収容する二次回路構成要素室２とを備える。分圧器５０は、さらに、インピーダンス要素として、一次抵抗１１と、二次抵抗１２と、一次コンデンサ１４と、二次コンデンサ１５とを備える。
【００２２】
一次抵抗１１および一次コンデンサ１４は、一次回路を構成するインピーダンス要素であり、一次回路構成要素室１に収容される。二次抵抗１２および二次コンデンサ１５は、二次回路を構成するインピーダンス要素であり、二次回路構成要素室２に収容される。一次抵抗１１および一次コンデンサ１４は、高電圧入力端子ＴとノードＮとの間に並列接続されることで一次回路を構成する。二次抵抗１２および二次コンデンサ１５は、ノードＮとアースとの間に並列接続されることで二次回路を構成する。一次抵抗１１および二次抵抗１２は高電圧入力端子Ｔとアースとの間に電気的に直列接続され、一次コンデンサ１４および二次コンデンサ１５は高電圧入力端子Ｔとアースとの間に電気的に直列接続される。
【００２３】
一次回路および二次回路は、高電圧入力端子Ｔとアースとの間の高電圧Ｖ１を分圧する。電圧計１３はノードＮとアースとの間の電圧Ｖ２を測定する。電圧計１３によって計測された電圧Ｖ２にスケールファクタを乗じることによって高電圧Ｖ１が算定される。
【００２４】
一次回路構成要素室１および二次回路構成要素室２には、絶縁媒体である絶縁油が充満している。分圧器５０は、温度センサ３ａ，３ｂ，４と、送り配管５，６と、戻り配管７と、温度制御装置８とを備える。温度制御装置８から送られた絶縁油は、送り配管５を通じて一次回路構成要素室１に導入される。一方、一次回路構成要素室１から排出された絶縁油は戻り配管７を通じて温度制御装置８に戻される。
【００２５】
送り配管５から分岐した複数の配管（図１では一例として配管５ａ，５ｂを示す）が絶縁油の流入路として一次回路構成要素室１に接続される。複数であれば一次回路構成要素室１に結合される流入路の数は特に限定されるものではない。また、一次回路構成要素室１には絶縁油の流出路として配管７ａが接続される。配管７ａは戻り配管７に結合される。より好ましくは、一次回路構成要素室１に結合される流出路の数は複数である。
【００２６】
同じく二次回路構成要素室２には、送り配管６を通じて温度制御装置８から絶縁油が送られる。二次回路構成要素室２には絶縁油の流出路として配管７ｂが接続される。配管７ａは戻り配管７に結合される。一次回路構成要素室１および二次回路構成要素室２に送られた絶縁油は、戻り配管７を通じて温度制御装置８に戻る。
【００２７】
一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度は温度センサ３ａ，３ｂによって検出される。二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度は温度センサ４によって検出される。温度センサ３ａ，３ｂ，４の検出値は温度制御装置８に送られる。温度制御装置８は、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度を制御する。同じく温度制御装置８は、温度センサ４の検出値に基づいて二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度を制御する。
【００２８】
図５は、図４に示した温度制御装置の構成の一形態を示した機能ブロック図である。図５を参照して、温度制御装置８は、温度調整部２１ａ，２１ｂと、ポンプ２２ａ，２２ｂと、制御部２３ａ，２３ｂとを備える。温度調整部２１ａと、ポンプ２２ａと、制御部２３ａとは、一次回路構成要素室１内に満たされる絶縁油の温度を制御する。温度調整部２１ｂと、ポンプ２２ｂと、制御部２３ｂとは、二次回路構成要素室２内に満たされる絶縁油の温度を制御する。ただし、制御部２３ａと制御部２３ｂとが１つの機能ブロックに統合されていてもよい。
【００２９】
戻り配管７から戻る絶縁油は、分岐されて温度調整部２１ａ，２１ｂに流入する。温度調整部２１ａは絶縁油を加熱または冷却することによって、絶縁油の温度を調整する。たとえば温度調整部２１ａは、絶縁油を加熱するためのヒータおよび絶縁油を冷却するための冷却器（たとえば水冷式あるいは空冷式の冷却器であるがこれらに限定されない）によって構成される。
【００３０】
ポンプ２２ａは、温度調整部２１ａによって温度が調整された絶縁油を、送り配管５を通じて送出する。制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて温度調整部２１ａおよびポンプ２２ａを制御する。制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値の少なくとも一方が設定範囲から外れた場合に、絶縁油の温度が設定範囲内となるように温度調整部２１ａを制御する。この場合、制御部２３ａは、ポンプ２２ａを駆動させる。絶縁油の温度が設定範囲内である場合には、制御部２３ａは、ポンプ２２ａを停止状態にする。
【００３１】
温度調整部２１ｂ、ポンプ２２ｂ、および制御部２３ｂの機能は、それぞれ上記の温度調整部２１ａ、ポンプ２２ａ、制御部２３ａの機能と同様であり、ポンプ２２ｂが送り配管６に絶縁油を送出する点で異なっている。したがって温度調整部２１ｂ、ポンプ２２ｂ、および制御部２３ｂに関する詳細な説明は以後繰返さない。二次回路構成要素室２内の絶縁油は、その温度が設定範囲から外れた場合に、温度調整部２１ｂによって調整されるとともにポンプ２２ｂによって循環させられる。
【００３２】
図６は、図５に示された制御部２３ａ，２３ｂによる絶縁油の温度制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示した処理は、たとえば一定の周期でメインルーチンから呼び出されて実行される。制御部２３ａ，２３ｂの各々は、このフローチャートに沿って温度制御を実行する。以下では代表的に、制御部２３ａによって実行される温度制御について説明する。
【００３３】
図６を参照して、処理が開始されると、ステップＳ１において、制御部２３ａは温度センサ３ａ，３ｂから検出値を取得する。ステップＳ２において、制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが設定範囲の上限値を上回るか否かを判定する。温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが上限値を上回る場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、処理はステップＳ３に進む。一方、温度センサ３ａ，３ｂの検出値のいずれも上限値以下である場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理はステップＳ４に進む。なお、上限値は予め設定されている。
【００３４】
ステップＳ３において、制御部２３ａは温度調整部２１ａを制御することにより絶縁油を冷却する。処理はステップＳ３からステップＳ６に進む。
【００３５】
一方、ステップＳ４において制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが設定範囲の下限値を下回るか否かを判定する。温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが下限値を下回る場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、処理はステップＳ５に進む。一方、温度センサ３ａ，３ｂの検出値のいずれも下限値以上である場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理は後述するステップＳ７に進む。なお、下限値は予め設定されている。
【００３６】
ステップＳ５において、制御部２３ａは温度調整部２１ａを制御することにより絶縁油を加熱する。次にステップＳ６において、制御部２３ａはポンプ２２ａを駆動させる。
【００３７】
一方、ステップＳ７において、制御部２３ａはポンプ２２ａが停止状態となるようにポンプ２２ａを制御する。ステップＳ６またはステップＳ７の処理が終了すると全体の処理はメインルーチンに戻される。
【００３８】
図６に示したフローチャートによれば、一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度を設定範囲内に保つことができる。温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが設定範囲の上限値を上回る場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、あるいは温度センサ３ａ，３ｂの検出値のうち少なくとも１つが設定範囲の下限値を下回る場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）には、温度調整部２１ａによって絶縁油が冷却または加熱されてポンプ２２ａが動作する（ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ６）。したがって、一次回路構成要素室１内には、設定範囲内に温度が調整された絶縁油が導入される。一方、温度センサ３ａ，３ｂの検出値の両方が上限値以下かつ下限値以上、すなわち設定範囲内である場合（ステップＳ２においてＮＯ、かつステップＳ４においてＮＯ）、ポンプ２２ａは停止状態とされる（ステップＳ７）。この場合には、一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度が設定範囲内に保たれているので温度制御装置８による温度調整は不要となる。
【００３９】
同様に、制御部２３ｂは温度センサ４の検出値に基づいてステップＳ１〜Ｓ７の処理を実行する。制御部２３ｂによる処理は、上記の処理において、温度センサ３ａ，３ｂを温度センサ４に、温度調整部２１ａを温度調整部２１ｂに、ポンプ２２ａをポンプ２２ｂに置き換えたものに相当する。したがって、一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度制御と同様に、二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度を設定範囲内に保つことができる。
【００４０】
一次回路構成要素と二次回路構成要素は、温度上昇の程度が異なる。実施の形態１では、一次回路構成要素と二次回路構成要素とが別々の要素室に分離して収容され、かつ温度制御装置８によって個別に温度制御される。したがって一次回路構成要素および二次回路構成要素の各々の温度を効率的に設定範囲内に保つことができる。
【００４１】
高電圧Ｖ１を電圧計１３で測定可能な電圧Ｖ２に変換するためには、スケールファクタ（言い換えると分圧比）が大きくなければならない。スケールファクタを大きくするためには、抵抗値の大きい抵抗素子および容量値の大きいコンデンサを一次回路構成要素に用いなければならない。しかしながら抵抗素子の抵抗値が大きいほど、その抵抗素子のサイズも大きくなる。コンデンサについても同様であり、容量値が大きいほどコンデンサのサイズが大きくなる。
【００４２】
一次抵抗１１および一次コンデンサ１４のサイズが大きいため、一次回路構成要素室１の容積を大きくしなければならない。一方、高電圧入力端子Ｔ１に高電圧Ｖ１が印加されると、一次抵抗１１および／または一次コンデンサ１４が発熱する。このため、一次回路構成要素室１の内部では、一次抵抗１１および一次コンデンサ１４の大きさに依存する不均一な温度分布が発生する。
【００４３】
そこで温度センサ３ａ，３ｂは、一次回路構成要素室１の内部の不均一な温度分布をより速く解消するために適切な位置に配置される。
【００４４】
図７は、一次回路構成要素室内部の温度センサの配置の一例を示した図である。図７を参照して、温度センサ３ａ，３ｂは、一次抵抗１１の近傍に設けられる。より好ましくは、図７に示されるように、温度センサ３ａ，３ｂは一次抵抗１１よりも絶縁油の流れの下流側に設けられる。なお、図７に示した例では、一次抵抗１１のほうが一次コンデンサ１４よりも温度変化（特に温度上昇）が大きいため、温度センサ３ａ，３ｂは一次抵抗１１の近傍に設けられる。温度変化の大きい要素の近傍に温度センサを配置することで、その要素の温度変化を速やかに検出できる。したがって、要素室内部の不均一な温度分布を速やかに検出できる。
【００４５】
好ましくは、図７に示されるように温度センサ３ａ，３ｂは、インピーダンス要素に対して絶縁油の流れの下流側に配置される。これにより、絶縁油と要素との間の熱交換が行なわれた後に温度センサが絶縁油の温度を検出することになるので、温度センサの検出値をインピーダンス要素の温度に近づけることができる。したがって、要素室内部の不均一な温度分布を速やかに検出することができる。
【００４６】
なお温度センサは、温度上昇の高い要素の近傍に配置すればよく、好ましくは、その要素に対して絶縁油の流れの下流側に設けられる。したがって一次コンデンサ１４のほうが一次抵抗１１よりも温度変化（特に温度上昇）が大きい場合には、温度センサを一次コンデンサ１４の近傍に設ければよい。好ましくは、温度センサは、一次コンデンサ１４に対して絶縁油の下流側に設けられる。
【００４７】
また、温度センサの個数は２つに限定されるものではない。たとえば、一次回路構成要素室１の内部の温度分布を考慮して、温度センサの個数および配置を定めればよい。この場合には、一次回路構成要素室１の内部の温度分布を容易に検出できるので、一次回路構成要素室１の内部の温度をより確実に設定範囲内に保つことができる。一方で、一次回路構成要素室内部の代表的な箇所（たとえば温度上昇の速度が大きい箇所）に１つの温度センサを配置してもよい。１つの温度センサのみ用いることで経済性の面でのメリットが得られる。
【００４８】
さらに実施の形態１では、一次回路構成要素室１には複数の絶縁油の流入路（配管５ａ，５ｂ）が接続される。複数の流入路によって、設定範囲内に温度が管理された絶縁油を一次回路構成要素室１の内部に行き渡らせることができる。これによって、一次抵抗１１および一次コンデンサ１４の大きさに依存する不均一な温度分布を解消することができるので、一次回路構成要素室１の内部の温度を効率的に設定範囲内（より好ましくは設定温度）に保つことができる。
【００４９】
絶縁油の流入路および流出路の位置は温度上昇の高い要素の近傍に設置することが好ましい。これによって、その要素の温度をより確実に設定範囲内に保つことができる。
【００５０】
なお、一次回路構成要素室１に接続される流出路の数は複数であることが好ましい。流入路だけでなく流出路も複数設けることで、一次回路構成要素室１内部に、絶縁油のスムーズな流れを生じさせることができる。よって、一次回路構成要素室１の内部の不均一な温度分布をより速く解消することができる。
【００５１】
以上のように実施の形態１によれば、温度制御装置８によって２つの要素室の各々の内部温度（絶縁油の温度）を一定に保つことができる。これによって各要素室に収容された回路要素のインピーダンスの変化が小さくなるので、スケールファクタの変化が低減される。したがって実施の形態１によれば、高精度で高電圧を測定することができる。さらに温度条件の変化（たとえば夏季、冬季など）による分圧器の校正を不要にすることができる。校正を不要としつつ分圧器を使用できるので、たとえば分圧器を長期間使用できるというメリットが得られる。
【００５２】
また、高電圧試験に関する規格としてたとえばＩＥＣ６００６０が挙げられる。ＩＥＣ６００６０では、高電圧試験に使用する測定システムの不確かさを規定しており、試験温度に対するスケールファクタの変動の見積もりを要求している。上記の「不確かさ」の規定として「測定システムの校正」、「基準測定システムの不確かさ」、「測定方法・手順」、「データ処理方法」、「測定対象の安定性・再現性」、「測定環境」等がある。また、測定環境に関する要求として、「周囲温度に関する温度効果」、「試験（電圧印加）を行なうことで変動（温度に起因）する短期安定性」などを変動要因として見積もる必要がある。上記のように、実施の形態１によれば、温度によるスケールファクタの変動を低減することができるので、試験温度に対するスケールファクタの変動を見積もることも可能となる。
【００５３】
［実施の形態２］
図８は、この発明の第２の実施形態に係る分圧器５１を示した図である。図８および図４を参照して、分圧器５１は、温度制御装置８に代えて温度制御装置８Ａを備える点、および、配管５ａ，５ｂにそれぞれ設けられる流量可変部９ａ，９ｂを備える点において分圧器５０と異なる。流量可変部９ａ，９ｂは、絶縁油の流量を変化させるためのものであり、たとえば電磁比例制御弁によって構成される。なお、配管６にも、絶縁油の流量を制御するための流量可変部（たとえば電磁比例制御弁）が設けられていてもよい。この場合には、温度制御装置８Ａは流量可変部９ａ，９ｂに加えて、配管６に設けられた流量可変部を制御する。
【００５４】
温度制御装置８Ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて一次回路構成要素室１内の絶縁油の温度を制御するとともに、温度センサ４の検出値に基づいて二次回路構成要素室２内の絶縁油の温度を制御する。温度制御装置８Ａは、この点において温度制御装置８と同様である。
【００５５】
実施の形態２では、温度制御装置８Ａは、上記の制御に加えて、流量可変部９ａ，９ｂの制御も実行する。この点において温度制御装置８Ａは、実施の形態１に係る温度制御装置８と異なる。具体的には、温度制御装置８Ａは、温度センサ３ａの検出値に基づいて流量可変部９ａを制御することにより、配管５ａを流れる絶縁油の流量を制御する。同様に、温度制御装置８Ａは、温度センサ３ｂの検出値に基づいて流量可変部９ｂを制御することにより、配管５ｂを流れる絶縁油の流量を制御する。
【００５６】
図９は、図８に示した温度制御装置の構成の一形態を示した機能ブロック図である。図９を参照して、制御部２３ａは、温度センサ３ａ，３ｂの検出値に基づいて温度調整部２１ａおよびポンプ２２ａを制御する。制御部２３ａは、さらに、温度センサ３ａの検出値に基づいて流量可変部９ａを制御するとともに、温度センサ３ｂの検出値に基づいて流量可変部９ｂを制御する。なお、温度制御装置８Ａの他の部分の構成は、図５に示した温度制御装置８の対応する部分の構成と同様である。
【００５７】
図１０は、図９に示された制御部２３ａによる絶縁油の温度制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示した処理は、たとえば一定の周期でメインルーチンから呼び出されて実行される。
【００５８】
図１０および図６を参照して、図１０に示したフローチャートでは、ステップＳ８の処理が追加される点において図６に示したフローチャートと異なる。図１０のフローチャートにおける他のステップの処理は、図６のフローチャートの対応するステップの処理と同様であるので以後の説明は繰返さない。
【００５９】
制御部２３ａは、ステップＳ８において、流量可変部９ａ，９ｂを制御することで、配管５ａ，５ｂを流れる絶縁油の流量を制御する。たとえば制御部２３ａは、流量可変部９ａについて、温度設定値（たとえば温度設定範囲の中心値）と、温度センサ３ａの検出値との差が大きくなるほど絶縁油の流量を大きくする一方、温度設定値と温度センサ３ａの検出値との差が大きくなるほど絶縁油の流量を小さくする。流量可変部９ｂに対する制御も同様である。
【００６０】
実施の形態２によれば、一次回路構成要素室１内の温度センサ３ａ，３ｂが検出した温度に基づいて、一次回路構成要素室１内に供給される絶縁油の温度を調整し、さらに、複数の流入路（配管５ａ，５ｂ）の各々を流れる絶縁油の流量を制御するために、流量可変部９ａ，９ｂを制御する。具体的には、温度センサの検出値と設定温度との差が大きい場合には、その測定された位置における絶縁油の流量が増加するように流量可変部が制御される。これによって、一次回路構成要素室１の内部の温度を効率的に設定範囲内に保つことができる。
【００６１】
なお、実施の形態１と同様に、温度センサ３ａ，３ｂは、温度上昇の大きい要素の近傍に配置される。好ましくは、温度センサ３ａ，３ｂは、その要素に対して、絶縁油の流れの下流側に配置される（図７参照）。温度センサの個数は特に限定されるものではない。また、一次回路構成要素室１には、複数の流入路（配管５ａ，５ｂ）が接続される。
【００６２】
上記の実施の形態１，２では、絶縁媒体として絶縁油が用いられる。ただし他の液体状の絶縁媒体、あるいはＳＦ６ガス等の気体状の絶縁媒体を本発明に用いることも可能である。本発明によれば、絶縁媒体の温度を制御することによって分圧器のスケールファクタを一定に保つことが可能となる。したがって、本発明では絶縁媒体の種類は特に限定されない。
【００６３】
［適用例］
本発明の実施の形態に係る分圧器は、たとえば変圧器、ガス絶縁開閉装置などの高電圧機器の高電圧試験に用いられる。
【００６４】
図１１は、本発明の実施の形態に係る分圧器の適用例を示した図である。図１１を参照して、本発明の実施の形態に係る分圧器５０は、インパルス電圧試験装置に用いられる。
【００６５】
インパルス電圧発生装置６１の上端は、導電線６２を介して試験対象の変圧器６７の１次巻線の入力端子Ｂに接続されている。変圧器６７の１次巻線の入力端子Ｂと２次巻線の出力端子Ｄとは、筐体６７ａの上面から突出しており、端子Ｂ，Ｄの各々は碍子で覆われている。図には示していないが１次巻線および２次巻線は筐体６７ａ内に収容されており、１次巻線の他方端子Ｃおよび筐体６７ａは接地されている。
【００６６】
変圧器６７の１次巻線の入力端子Ｂは、導電線６５を介して分圧器５０の上端の高電圧入力端子Ｔに接続される。分圧器５０の出力端子（ノードＮ）は電圧計１３に接続される。インパルス電圧は、電圧計１３によって測定される。
【００６７】
なお、分圧器５０に代えて分圧器５１を図１１に示したインパルス電圧試験装置に適用することもできる。
【００６８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００６９】
１ 一次回路構成要素室、２ 二次回路構成要素室、３ａ，３ｂ，４ 温度センサ、５，６ 送り配管、５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ 配管、７ 戻り配管、８，８Ａ 温度制御装置、９ａ，９ｂ 流量可変部、１１，１０１ 一次抵抗、１２，１０２ 二次抵抗、１３，１０３ 電圧計、１４，１０４ 一次コンデンサ、１５，１０５ 二次コンデンサ、２１ａ，２１ｂ 温度調整部、２２ａ，２２ｂ ポンプ、２３ａ，２３ｂ 制御部、５０，５１，１００，１１０，１２０ 分圧器、６１ インパルス電圧発生装置、６２，６５ 導電線、６７ 変圧器、６７ａ 筐体、Ｂ 入力端子、Ｃ 他方端子、Ｄ 出力端子、Ｎ，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ ノード、Ｔ，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 高電圧入力端子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に直列に接続された第１および第２のインピーダンス要素と、
前記第１のインピーダンス要素を収容し、かつ絶縁媒体で満たされる第１の収容室と、
前記第２のインピーダンス要素を収容し、かつ絶縁媒体で満たされる第２の収容室と、
前記第１の収容室の内部に満たされた絶縁媒体の温度を検出する第１の検出部と、
前記第２の収容室の内部に満たされた絶縁媒体の温度を検出する第２の検出部と、
前記第１および第２の収容室の各々の内部に満たされた絶縁媒体の温度を制御する温度制御部とを備え、
前記第１の収容室の内部の絶縁媒体の温度制御時には、前記温度制御部は、前記第１の収容室を経由して絶縁媒体を循環させるとともに、前記第１の検出部が検出した温度に基づいて前記第１の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整し、
前記第２の収容室の内部の絶縁媒体の温度制御時には、前記温度制御部は、前記第２の収容室を経由して絶縁媒体を循環させるとともに、前記第２の検出部が検出した温度に基づいて前記第２の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整し、
前記第１の検出部は、前記第１のインピーダンス要素の近傍に配置され、
前記第２の検出部は、前記第２のインピーダンス要素の近傍に配置される、分圧器。
【請求項２】
前記第１の検出部は、前記第１のインピーダンス要素に対して絶縁媒体の流れの下流側に設けられ、
前記第２の検出部は、前記第２のインピーダンス要素に対して絶縁媒体の流れの下流側に設けられる、請求項１に記載の分圧器。
【請求項３】
前記第１のインピーダンス要素は、電圧入力端子と電圧測定ノードとの間に電気的に接続され、
前記第２のインピーダンス要素は、前記電圧測定ノードとアースとの間に電気的に接続され、
前記第１の収容室は、前記温度制御部から送られた絶縁媒体を前記第１の収容室に導入するための複数の流入路に接続される、請求項２に記載の分圧器。
【請求項４】
前記分圧器は、
前記複数の流入路にそれぞれ設けられて、対応する流入路を流れる絶縁媒体の流量を変化させる複数の流量可変部をさらに備え、
前記第１の検出部は、
前記複数の流入路に対応してそれぞれ設けられた複数の温度センサを含み、
前記温度制御部は、前記複数の温度センサの各々が検出した温度に基づいて、前記第１の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整し、さらに、前記複数の流入路の各々を流れる絶縁媒体の流量を制御するために、前記複数の流量可変部を制御する、請求項３に記載の分圧器。
【請求項１】
電気的に直列に接続された第１および第２のインピーダンス要素と、
前記第１のインピーダンス要素を収容し、かつ絶縁媒体で満たされる第１の収容室と、
前記第２のインピーダンス要素を収容し、かつ絶縁媒体で満たされる第２の収容室と、
前記第１の収容室の内部に満たされた絶縁媒体の温度を検出する第１の検出部と、
前記第２の収容室の内部に満たされた絶縁媒体の温度を検出する第２の検出部と、
前記第１および第２の収容室の各々の内部に満たされた絶縁媒体の温度を制御する温度制御部とを備え、
前記第１の収容室の内部の絶縁媒体の温度制御時には、前記温度制御部は、前記第１の収容室を経由して絶縁媒体を循環させるとともに、前記第１の検出部が検出した温度に基づいて前記第１の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整し、
前記第２の収容室の内部の絶縁媒体の温度制御時には、前記温度制御部は、前記第２の収容室を経由して絶縁媒体を循環させるとともに、前記第２の検出部が検出した温度に基づいて前記第２の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整し、
前記第１の検出部は、前記第１のインピーダンス要素の近傍に配置され、
前記第２の検出部は、前記第２のインピーダンス要素の近傍に配置される、分圧器。
【請求項２】
前記第１の検出部は、前記第１のインピーダンス要素に対して絶縁媒体の流れの下流側に設けられ、
前記第２の検出部は、前記第２のインピーダンス要素に対して絶縁媒体の流れの下流側に設けられる、請求項１に記載の分圧器。
【請求項３】
前記第１のインピーダンス要素は、電圧入力端子と電圧測定ノードとの間に電気的に接続され、
前記第２のインピーダンス要素は、前記電圧測定ノードとアースとの間に電気的に接続され、
前記第１の収容室は、前記温度制御部から送られた絶縁媒体を前記第１の収容室に導入するための複数の流入路に接続される、請求項２に記載の分圧器。
【請求項４】
前記分圧器は、
前記複数の流入路にそれぞれ設けられて、対応する流入路を流れる絶縁媒体の流量を変化させる複数の流量可変部をさらに備え、
前記第１の検出部は、
前記複数の流入路に対応してそれぞれ設けられた複数の温度センサを含み、
前記温度制御部は、前記複数の温度センサの各々が検出した温度に基づいて、前記第１の収容室に供給される絶縁媒体の温度を調整し、さらに、前記複数の流入路の各々を流れる絶縁媒体の流量を制御するために、前記複数の流量可変部を制御する、請求項３に記載の分圧器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−２４７６６３（Ｐ２０１１−２４７６６３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１９０６５（Ｐ２０１０−１１９０６５）
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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