高電圧測定装置
【課題】送電線を停止しないで特高需要家の受電端の異常電圧を非接触で測定できる高電圧測定装置を提供することである。
【解決手段】特高需要家の受電端の送電線の充電部１１に対向して検出電極１２を配置し、この検出電極１２で充電部１１との静電容量で発生する電圧を検出し、検出電極１２で検出された電圧を高入力インピーダンスで低出力インピーダンスのゲイン調整可能な増幅器１５入力し増幅して記録計１６に出力し、記録計１６は増幅器１５の出力を記録する。
【解決手段】特高需要家の受電端の送電線の充電部１１に対向して検出電極１２を配置し、この検出電極１２で充電部１１との静電容量で発生する電圧を検出し、検出電極１２で検出された電圧を高入力インピーダンスで低出力インピーダンスのゲイン調整可能な増幅器１５入力し増幅して記録計１６に出力し、記録計１６は増幅器１５の出力を記録する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特高需要家の受電端の異常電圧を非接触で測定する高電圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特高需要家は、送電線から直接的に自己の受電設備で電力を受電している。従って、特高需要家の受電端には送電線の異常電圧が侵入しやすい状況にある。例えば、送電線に落雷した場合にはその異常電圧が特高需要家の受電設備に侵入するが、特高需要家の受電設備にはアレスタが設けられているので、そのような場合には、特高需要家のアレスタが動作し受電設備を保護している。
【０００３】
一方、６６ｋＶ特高需要家において、落雷でもないのに特高需要家のアレスタが動作する現象が発生した。送電線の系統変更を実施し、変電所にて遮断器を投入して系統変更した送電線に電圧を印加した際に特高需要家のアレスタが動作する現象が発生した。このような送電線の系統変更の場合に、特高需要家の受電端電圧にどのような影響を与えているのかを解明するために、特高需要家の受電端電圧を測定する必要に迫られた。
【０００４】
電圧を検出するものとしては、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを用いて、その２次電圧を測定し１次側に換算して測定するものや、非接触で電気回路の充電部分の電圧を測定するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のものはケーブルの充電部の電圧を測定するものであり、特高需要家の受電端電圧のように、数千ボルトから数１０万ボルトの高電圧を測定するものには適さない。
【０００７】
また、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを用いて測定するには、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などが特高需要家の受電端の近傍に設置されていない場合には、送電線の送電を一時停止して、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを設置して測定しなければならないので、測定設備が大掛かりになる。
【０００８】
本発明の目的は、送電線を停止しないで特高需要家の受電端の異常電圧を非接触で測定できる高電圧測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明に係る高電圧測定装置は、特高需要家の受電端の送電線の充電部に対向して配置され前記充電部との静電容量で発生する電圧を検出する検出電極と、前記検出電極で検出された電圧を入力し増幅して出力する高入力インピーダンスで低出力インピーダンスの増幅器と、前記増幅器のゲインを調整するゲイン調整部と、前記増幅器の出力を記録する記録計とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明に係る高電圧測定装置は、請求項１の発明において、前記ゲイン調整部は、前記特高需要家の受電端の電圧が定格の対地電圧であるときに、前記増幅器の出力電圧がその測定電圧に比例した電圧となるようにゲインを調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、特高需要家の受電端の送電線の充電部との静電容量で発生する電圧を検出電極で検出し、高入力インピーダンスで低出力インピーダンスの増幅器にて検出電極で検出された電圧をゲイン調整部で調整されたゲインで増幅し、記録計で記録するので、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを設置する必要がなく、送電線の送電を一時停止することなく、特高需要家の受電端に発生する瞬時の過渡的な高電圧を計測できる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、特高需要家の受電端の電圧が定格の対地電圧であるときに、増幅器の出力電圧がその測定電圧に比例した電圧となるようにゲインを調整するので、記録計に記録された異常電圧と定格電圧との比較が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る高電圧測定装置の構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る高電圧測定装置で測定した６６ｋＶ特高需要家の受電端における異常電圧波形の一例を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る高電圧測定装置の構成図である。特高需要家の受電端の充電部１１に対向して検出電極１２が配置される。受電端の充電部１１は、例えば、特高需要家の受電設備の受電変圧器の一次側が接続されるフィーダである。検出電極１２は可搬であり、例えば、特高需要家の受電端の鉄塔などに受電端の充電部１１に対向して固定される。また、検出電極１２として、天候（特に雨水）による影響を考慮し、配電用変電所で実績のある簡易線路電圧検出器の検出部として用いられる検電器を使用することとした。
【００１５】
検出電極１２で検出された検出電圧はケーブル１３を通って高電圧測定装置１４の増幅器１５に測定電圧Ｖｉｎとして入力され、増幅器１５で増幅されて出力電圧Ｖｏｕｔとして記録計１６に入力されて記録計１６に記録される。増幅器１５には制御電源装置１７から制御電源が供給され、また、ゲイン調整部１８で増幅器１５のゲインは調整される。
【００１６】
ここで、検出電極１２は、充電部１１との静電容量Ｃ１で発生する対地電圧Ｅｍを検出する。検出電極１２で検出された対地電圧Ｅｍは、ケーブル１３を介して高電圧測定装置１４に入力されるが、この場合、検出電極１２から高電圧測定装置１４までのケーブル１３には静電容量Ｃ２があるので、高電圧測定装置１４に入力される測定電圧Ｖｉｎは、検出電極１２で検出された対地電圧Ｅｍではなく（１）式で示される電圧である。
【００１７】
Ｖｉｎ＝Ｅｍ・｛Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）｝ …（１）
すなわち、高電圧測定装置１４に入力される測定電圧Ｖｉｎは、充電部１１と検出電極１２との間の静電容量Ｃ１と、その検出電極１２から高電圧測定装置１４までのケーブル１３の静電容量Ｃ２とで決まる。
【００１８】
充電部１１と検出電極１２との間の静電容量Ｃ１は、検出電極１２の取り付け位置や周囲の状態により大きく変化するので、測定電圧Ｖｉｎに影響を与えることになる。そこで、本発明の実施の形態では、この影響を受けないようにするために、高電圧測定装置１４に増幅器１５を設け、測定電圧Ｖｉｎを増幅することとし、また、ゲイン調整部１８で増幅器１５のゲインを調整することとしている。
【００１９】
例えば、増幅器１５のゲインを調整するにあたっては、特高需要家の受電端の電圧が定格の対地電圧であるときに、増幅器１５の出力電圧Ｖｏｕｔがその測定電圧Ｖｉｎに比例した電圧となるようにゲインを調整する。これにより、検出電極１２の取り付け位置や周囲の状態による測定電圧Ｖｉｎの変化の影響を無くすとともに、特高需要家の受電端の電圧が異常電圧となったときに定格の電圧との比較が容易に行えるようにしている。
【００２０】
また、充電部１１と検出電極１２との間の静電容量Ｃ１は小さいため、高電圧測定装置１４までのケーブル１３の長さ、太さ、材質により、測定電圧Ｖｉｎが変化してしまう。
【００２１】
そこで、これらの影響を受けないように、高入力インピーダンスの増幅器１５とした。すなわち、増幅器１５を高入力インピーダンスアンプとすべくＦＥＴ入力オペアンプにより対応した。
【００２２】
また、増幅器１５から記録計１６までのケーブルの長さや材質等の影響を受けないようにするために、低出力インピーダンスの増幅器１５とした。増幅器１５を低出力インピーダンスアンプとすべく電流ブースト回路構成により対応した。
【００２３】
計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などの計器用変成器が設置されてない特高需要家の受電設備の異常電圧を検出する際には、多くの場合は瞬時の過渡的な高電圧を検出するものであることから、電圧計ではなく記録計１６を用いることとした。これにより、特高需要家の受電端に発生する瞬時の過渡的な高電圧を計測できる。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態に係る高電圧測定装置で測定した６６ｋＶ特高需要家の受電端における異常電圧波形の一例を示す波形図である。これは、送電線の系統変更を実施した後に、変電所にて遮断器を投入して送電線に電圧を印加した際に、ある６６ｋＶ特高需要家の受電端電圧を測定したものである。時点ｔ１において、変電所にて遮断器を投入したとき、この６６ｋＶ特高需要家の受電端には、瞬時に大きな異常電圧１５６．２ｋＶが発生していることがわかる。
【００２５】
このように、送電線の系統変更をした後に変電所から送電した場合に、特高需要家の受電端において、特高需要家のアレスタが動作するような高電圧（１５０ｋＶ以上）が発生することが検出でき、また異常電圧波形の詳細を確認できた。これにより、送電線の系統変更する際には、系統変更の切替点（ジャンパーオフ点）を変更するなどの対策を取ることが可能となった。
【００２６】
本発明の実施の形態によれば、特高需要家の受電端の送電線の充電部の電圧を検出電極１２で検出するので、非接触で特高需要家の受電端電圧を検出できる。従って、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを設置する必要がなく、また、送電線の送電を一時停止することなく、特高需要家の受電端電圧を検出できる。
【００２７】
検出電極１２で検出した特高需要家の受電端電圧は、高入力インピーダンスのゲイン調整可能な増幅器１５で増幅するので、特高需要家の受電端の充電部１１と検出電極１２との間の静電容量Ｃ１や検出電極１２から増幅器１５までのケーブル１３の静電容量Ｃ２による影響を無くすことができ、また、増幅器１５は低出力インピーダンスであるので、増幅器１５から記録計１６までのケーブルの長さや材質等の影響を受けないようにすることができる。また、記録計１６で特高需要家の受電端電圧を記録するので、特高需要家の受電端に発生する瞬時の過渡的な高電圧を計測できる。
【００２８】
また、特高需要家の受電端の電圧が定格の対地電圧であるときに、増幅器１５の出力電圧がその測定電圧に比例した電圧となるようにゲイン調整部１８でゲインを調整するので、記録計１６に記録された異常電圧と定格電圧との比較が容易にできる。
【符号の説明】
【００２９】
１１…充電部、１２…検出電極、１３…ケーブル、１４…高電圧測定装置、１５…増幅器、１６…記録計、１７…制御電源装置、１８…ゲイン調整部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特高需要家の受電端の異常電圧を非接触で測定する高電圧測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特高需要家は、送電線から直接的に自己の受電設備で電力を受電している。従って、特高需要家の受電端には送電線の異常電圧が侵入しやすい状況にある。例えば、送電線に落雷した場合にはその異常電圧が特高需要家の受電設備に侵入するが、特高需要家の受電設備にはアレスタが設けられているので、そのような場合には、特高需要家のアレスタが動作し受電設備を保護している。
【０００３】
一方、６６ｋＶ特高需要家において、落雷でもないのに特高需要家のアレスタが動作する現象が発生した。送電線の系統変更を実施し、変電所にて遮断器を投入して系統変更した送電線に電圧を印加した際に特高需要家のアレスタが動作する現象が発生した。このような送電線の系統変更の場合に、特高需要家の受電端電圧にどのような影響を与えているのかを解明するために、特高需要家の受電端電圧を測定する必要に迫られた。
【０００４】
電圧を検出するものとしては、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを用いて、その２次電圧を測定し１次側に換算して測定するものや、非接触で電気回路の充電部分の電圧を測定するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１４７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のものはケーブルの充電部の電圧を測定するものであり、特高需要家の受電端電圧のように、数千ボルトから数１０万ボルトの高電圧を測定するものには適さない。
【０００７】
また、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを用いて測定するには、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などが特高需要家の受電端の近傍に設置されていない場合には、送電線の送電を一時停止して、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを設置して測定しなければならないので、測定設備が大掛かりになる。
【０００８】
本発明の目的は、送電線を停止しないで特高需要家の受電端の異常電圧を非接触で測定できる高電圧測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明に係る高電圧測定装置は、特高需要家の受電端の送電線の充電部に対向して配置され前記充電部との静電容量で発生する電圧を検出する検出電極と、前記検出電極で検出された電圧を入力し増幅して出力する高入力インピーダンスで低出力インピーダンスの増幅器と、前記増幅器のゲインを調整するゲイン調整部と、前記増幅器の出力を記録する記録計とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明に係る高電圧測定装置は、請求項１の発明において、前記ゲイン調整部は、前記特高需要家の受電端の電圧が定格の対地電圧であるときに、前記増幅器の出力電圧がその測定電圧に比例した電圧となるようにゲインを調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、特高需要家の受電端の送電線の充電部との静電容量で発生する電圧を検出電極で検出し、高入力インピーダンスで低出力インピーダンスの増幅器にて検出電極で検出された電圧をゲイン調整部で調整されたゲインで増幅し、記録計で記録するので、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを設置する必要がなく、送電線の送電を一時停止することなく、特高需要家の受電端に発生する瞬時の過渡的な高電圧を計測できる。
【００１２】
請求項２の発明によれば、特高需要家の受電端の電圧が定格の対地電圧であるときに、増幅器の出力電圧がその測定電圧に比例した電圧となるようにゲインを調整するので、記録計に記録された異常電圧と定格電圧との比較が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る高電圧測定装置の構成図。
【図２】本発明の実施の形態に係る高電圧測定装置で測定した６６ｋＶ特高需要家の受電端における異常電圧波形の一例を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る高電圧測定装置の構成図である。特高需要家の受電端の充電部１１に対向して検出電極１２が配置される。受電端の充電部１１は、例えば、特高需要家の受電設備の受電変圧器の一次側が接続されるフィーダである。検出電極１２は可搬であり、例えば、特高需要家の受電端の鉄塔などに受電端の充電部１１に対向して固定される。また、検出電極１２として、天候（特に雨水）による影響を考慮し、配電用変電所で実績のある簡易線路電圧検出器の検出部として用いられる検電器を使用することとした。
【００１５】
検出電極１２で検出された検出電圧はケーブル１３を通って高電圧測定装置１４の増幅器１５に測定電圧Ｖｉｎとして入力され、増幅器１５で増幅されて出力電圧Ｖｏｕｔとして記録計１６に入力されて記録計１６に記録される。増幅器１５には制御電源装置１７から制御電源が供給され、また、ゲイン調整部１８で増幅器１５のゲインは調整される。
【００１６】
ここで、検出電極１２は、充電部１１との静電容量Ｃ１で発生する対地電圧Ｅｍを検出する。検出電極１２で検出された対地電圧Ｅｍは、ケーブル１３を介して高電圧測定装置１４に入力されるが、この場合、検出電極１２から高電圧測定装置１４までのケーブル１３には静電容量Ｃ２があるので、高電圧測定装置１４に入力される測定電圧Ｖｉｎは、検出電極１２で検出された対地電圧Ｅｍではなく（１）式で示される電圧である。
【００１７】
Ｖｉｎ＝Ｅｍ・｛Ｃ１／（Ｃ１＋Ｃ２）｝ …（１）
すなわち、高電圧測定装置１４に入力される測定電圧Ｖｉｎは、充電部１１と検出電極１２との間の静電容量Ｃ１と、その検出電極１２から高電圧測定装置１４までのケーブル１３の静電容量Ｃ２とで決まる。
【００１８】
充電部１１と検出電極１２との間の静電容量Ｃ１は、検出電極１２の取り付け位置や周囲の状態により大きく変化するので、測定電圧Ｖｉｎに影響を与えることになる。そこで、本発明の実施の形態では、この影響を受けないようにするために、高電圧測定装置１４に増幅器１５を設け、測定電圧Ｖｉｎを増幅することとし、また、ゲイン調整部１８で増幅器１５のゲインを調整することとしている。
【００１９】
例えば、増幅器１５のゲインを調整するにあたっては、特高需要家の受電端の電圧が定格の対地電圧であるときに、増幅器１５の出力電圧Ｖｏｕｔがその測定電圧Ｖｉｎに比例した電圧となるようにゲインを調整する。これにより、検出電極１２の取り付け位置や周囲の状態による測定電圧Ｖｉｎの変化の影響を無くすとともに、特高需要家の受電端の電圧が異常電圧となったときに定格の電圧との比較が容易に行えるようにしている。
【００２０】
また、充電部１１と検出電極１２との間の静電容量Ｃ１は小さいため、高電圧測定装置１４までのケーブル１３の長さ、太さ、材質により、測定電圧Ｖｉｎが変化してしまう。
【００２１】
そこで、これらの影響を受けないように、高入力インピーダンスの増幅器１５とした。すなわち、増幅器１５を高入力インピーダンスアンプとすべくＦＥＴ入力オペアンプにより対応した。
【００２２】
また、増幅器１５から記録計１６までのケーブルの長さや材質等の影響を受けないようにするために、低出力インピーダンスの増幅器１５とした。増幅器１５を低出力インピーダンスアンプとすべく電流ブースト回路構成により対応した。
【００２３】
計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などの計器用変成器が設置されてない特高需要家の受電設備の異常電圧を検出する際には、多くの場合は瞬時の過渡的な高電圧を検出するものであることから、電圧計ではなく記録計１６を用いることとした。これにより、特高需要家の受電端に発生する瞬時の過渡的な高電圧を計測できる。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態に係る高電圧測定装置で測定した６６ｋＶ特高需要家の受電端における異常電圧波形の一例を示す波形図である。これは、送電線の系統変更を実施した後に、変電所にて遮断器を投入して送電線に電圧を印加した際に、ある６６ｋＶ特高需要家の受電端電圧を測定したものである。時点ｔ１において、変電所にて遮断器を投入したとき、この６６ｋＶ特高需要家の受電端には、瞬時に大きな異常電圧１５６．２ｋＶが発生していることがわかる。
【００２５】
このように、送電線の系統変更をした後に変電所から送電した場合に、特高需要家の受電端において、特高需要家のアレスタが動作するような高電圧（１５０ｋＶ以上）が発生することが検出でき、また異常電圧波形の詳細を確認できた。これにより、送電線の系統変更する際には、系統変更の切替点（ジャンパーオフ点）を変更するなどの対策を取ることが可能となった。
【００２６】
本発明の実施の形態によれば、特高需要家の受電端の送電線の充電部の電圧を検出電極１２で検出するので、非接触で特高需要家の受電端電圧を検出できる。従って、計器用変成器やコンデンサ分圧型計器用変成器などを設置する必要がなく、また、送電線の送電を一時停止することなく、特高需要家の受電端電圧を検出できる。
【００２７】
検出電極１２で検出した特高需要家の受電端電圧は、高入力インピーダンスのゲイン調整可能な増幅器１５で増幅するので、特高需要家の受電端の充電部１１と検出電極１２との間の静電容量Ｃ１や検出電極１２から増幅器１５までのケーブル１３の静電容量Ｃ２による影響を無くすことができ、また、増幅器１５は低出力インピーダンスであるので、増幅器１５から記録計１６までのケーブルの長さや材質等の影響を受けないようにすることができる。また、記録計１６で特高需要家の受電端電圧を記録するので、特高需要家の受電端に発生する瞬時の過渡的な高電圧を計測できる。
【００２８】
また、特高需要家の受電端の電圧が定格の対地電圧であるときに、増幅器１５の出力電圧がその測定電圧に比例した電圧となるようにゲイン調整部１８でゲインを調整するので、記録計１６に記録された異常電圧と定格電圧との比較が容易にできる。
【符号の説明】
【００２９】
１１…充電部、１２…検出電極、１３…ケーブル、１４…高電圧測定装置、１５…増幅器、１６…記録計、１７…制御電源装置、１８…ゲイン調整部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特高需要家の受電端の送電線の充電部に対向して配置され前記充電部との静電容量で発生する電圧を検出する検出電極と、前記検出電極で検出された電圧を入力し増幅して出力する高入力インピーダンスで低出力インピーダンスの増幅器と、前記増幅器のゲインを調整するゲイン調整部と、前記増幅器の出力を記録する記録計とを備えたことを特徴とする高電圧測定装置。
【請求項２】
前記ゲイン調整部は、前記増幅器の入力電圧が前記特高需要家の定格の対地電圧であるときに、前記増幅器の出力電圧が前記特高需要家の定格の対地電圧に比例した出力電圧となるようにゲインを調整することを特徴とする請求項１記載の高電圧測定装置。
【請求項１】
特高需要家の受電端の送電線の充電部に対向して配置され前記充電部との静電容量で発生する電圧を検出する検出電極と、前記検出電極で検出された電圧を入力し増幅して出力する高入力インピーダンスで低出力インピーダンスの増幅器と、前記増幅器のゲインを調整するゲイン調整部と、前記増幅器の出力を記録する記録計とを備えたことを特徴とする高電圧測定装置。
【請求項２】
前記ゲイン調整部は、前記増幅器の入力電圧が前記特高需要家の定格の対地電圧であるときに、前記増幅器の出力電圧が前記特高需要家の定格の対地電圧に比例した出力電圧となるようにゲインを調整することを特徴とする請求項１記載の高電圧測定装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−１９６８８９（Ｐ２０１１−１９６８８９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６５４６８（Ｐ２０１０−６５４６８）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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