特表 2022-547941 電力開閉装置の内部の導体の電位を測定するための測定システム、および、これに対応する電力開閉装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-16

(54)【発明の名称】電力開閉装置の内部の導体の電位を測定するための測定システム、および、これに対応する電力開閉装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/16 20060101AFI20221109BHJP

   G01R 15/06 20060101ALI20221109BHJP

   H01H 33/00 20060101ALI20221109BHJP

   H02B 13/035 20060101ALI20221109BHJP

【ＦＩ】

G01R15/16

G01R15/06 A

H01H33/00 A

H02B13/035 341B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022515597

(86)(22)【出願日】2020-08-17

(85)【翻訳文提出日】2022-03-08

(86)【国際出願番号】 EP2020072956

(87)【国際公開番号】W WO2021047858

(87)【国際公開日】2021-03-18

(31)【優先権主張番号】102019213995.7

(32)【優先日】2019-09-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521001582

【氏名又は名称】シーメンス エナジー グローバル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＳＩＥＭＥＮＳ ＥＮＥＲＧＹ ＧＬＯＢＡＬ ＧＭＢＨ ＆ ＣＯ． ＫＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110003317

【氏名又は名称】特許業務法人山口・竹本知的財産事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100169627

【弁理士】

【氏名又は名称】竹本 美奈

(72)【発明者】

【氏名】ヒルカー，トーマス

【テーマコード（参考）】

2G025

5G017

5G027

【Ｆターム（参考）】

2G025AA00

2G025AB07

2G025AC01

5G017AA12

5G017BB19

5G017EE07

5G027AA28

(57)【要約】

本発明は密閉型電力開閉装置（１２）の内部の導体（１８）の電位を測定するための電位測定システムに関し、この測定システムでは、導体（１８）の少なくとも一部が電界制御コンポーネント（２４）、特に電界制御電極（２２）によって囲まれており、導体（１８）に容量結合するための測定電極（３０）を備えている。この測定電極（３０）が電界制御コンポーネント（２４）の外側に配置されており、電界制御コンポーネント（２４）には測定電極（３０）の高さで少なくとも１つの開口部（３２）が均等に分散配置されている。本発明はまた、これに対応する密閉型電力開閉装置（１２）に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉型電力開閉装置（１２）の内部の導体（１８）の電位を測定するための電位測定システムであって、
前記導体（１８）の少なくとも一部（Ａ）が、電界制御コンポーネント（２４）、特に電界制御電極（２２）によって囲まれていて、前記導体（１８）と容量結合するための測定電極（３０）を備えた電位測定システムにおいて、
前記測定電極（３０）が前記電界制御コンポーネント（２４）の外側に配置されており、前記電界制御コンポーネント（２４）には前記測定電極（３０）の高さで少なくとも１つの開口部（３２）が均等に分散配置されていることを特徴とする電位測定システム。

【請求項2】

前記測定電極（３０）がリング状であり、
前記電界制御コンポーネント（２４）には前記測定電極（３０）の高さで複数の前記開口部（３２）が円周方向に均等に分散配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電位測定システム。

【請求項3】

前記密閉部（２８）が少なくとも前記測定電極（３０）の高さで前記電界制御コンポーネント（２４）を囲む高圧碍子（２６）として形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電位測定システム。

【請求項4】

前記測定電極（３０）が同様に前記高圧碍子（２６）の外側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電位測定システム。

【請求項5】

前記電界制御コンポーネント（２４）が前記電力開閉装置（１２）の１つの遮断器ハウジング（１０）に直接接続されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電位測定システム。

【請求項6】

前記導体（１８）、前記電界制御コンポーネント（２４）および前記測定電極（３０）のうち少なくとも２つの構成要素が同軸に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の電位測定システム。

【請求項7】

密閉型電力開閉装置であって、
遮断器ユニットと、
前記遮断器ユニットに電気的に接続された導体（１８）と、
密閉部（２８）と、
電界制御コンポーネント（２４）と、
前記導体（１８）の電位を測定するための測定電極（３０）と、
を備えた密閉型電力開閉装置において、
前記測定電極（３０）が前記電界制御コンポーネント（２４）の外側に配置されており、
前記電界制御コンポーネント（２４）には前記測定電極（３０）の高さで少なくとも１つの開口部（３２）が均等に分散配置されている、
ことを特徴とする密閉型電力開閉装置。

【請求項8】

前記測定電極（３０）がリング状であり、
前記電界制御コンポーネント（２４）には前記測定電極（３０）の高さで複数の前記開口部（３２）が円周方向に均等に分散配置されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の電力開閉装置。

【請求項9】

前記密閉部（２８）が、少なくとも前記測定電極（３０）の高さで前記電界制御コンポーネント（２４）を円周方向に囲む高圧碍子（２６）として形成されており、
前記測定電極（３０）が好適には同様に前記高圧碍子（３０）の外側に配置されている、
ことを特徴とする請求項７または８に記載の電力開閉装置。

【請求項10】

前記電界制御コンポーネント（２４）が、前記遮断器ユニットを収容する前記電力開閉装置（１２）の遮断器ハウジング（１０）に直接接続されることを特徴とする、請求項９に記載の電力開閉装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、密閉型電力開閉装置の内部の導体の電位を測定するための測定システムに関し、この測定システムでは、その導体の少なくとも一部が基本的に電界制御コンポーネント、特に電界制御電極によって囲まれており、該導体と容量結合するための測定電極を備えている。

【0002】

本発明はまた、これに対応する密閉型電力開閉装置に関する。

【0003】

電力開閉装置（遮断器）は高電圧および大電流の電路を開閉する。電流および電圧は、変流器および計器用変圧器によって測定される。導体（一次導体）の電位の測定は、この導体と測定電極との間の容量結合を介して行われる。これを行うには、測定電極をこの導体のすぐ近くに配置する必要がある。密閉部（Kapselung）の導電性ハウジング構成要素は導体の電界をシールドする。デッドタンク式遮断器（Dead Tank Schaltgeraete）の高電圧ブッシングの、制御用電極のような電界制御コンポーネントもシールド効果を有する。これは、例えば変流器などが設置される位置に、測定電極を取り付けることができないことをも意味する。したがって、多くの場合、測定電極は絶縁ガスが充填された遮断器ハウジング内に設置される、すなわち、導体のすぐ近くにある。これにより導体の電界は、干渉されることなく測定電極に作用することができる。

【0004】

特許文献１には、圧縮ガス遮断器として製作された密閉型電力開閉装置の内部の電路とみなされる導体の電位を測定するための、導体と容量結合するための測定電極を備えた電位測定システムが示されており、その測定システムでは、導体の少なくとも一部がシールド電極の形態の外側輪郭によって囲まれている。

【0005】

このような電力開閉装置の実際の実施形態では、電界制御コンポーネントは実質的にスリーブ状の電界制御電極として形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】独国特許第１９８３００６７Ｃ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、測定電極のための新しい設置可能性、特に、測定電極を容易に取り付けることができる設置可能性をもたらす、密閉型電力開閉装置の内部の導体の電位を測定するための電位測定システム、および、これに対応する密閉型電力開閉装置を提供することにある。

【0008】

この課題は、本発明による独立請求項の特徴によって解決される。

【0009】

本発明の有利な実施形態は従属請求項の主題である。

【0010】

密閉型電力開閉装置の内部の導体の電位を測定するための本発明による電位測定システムでは、その導体の少なくとも一部が電界制御コンポーネントによって囲まれていて、この導体と容量結合するための測定電極を備えている測定システムにおいて、この測定電極が電界制御コンポーネントの外側に配置されており、この電界制御コンポーネントには測定電極の高さで少なくとも１つの開口部が均等に分散配置されている。これは一種の窓であり、導体と測定電極との間の電気力線のための通路を形成している。これらがコンデンサの両電極を形成している。このようにして、電界制御コンポーネントが存在するにもかかわらず、導体と測定電極との間の容量結合を実現することができる。この電界制御コンポーネントは、好ましくは、電界制御電極、特に、実質的にスリーブ状の電界制御電極である。

【0011】

これらの対策は、測定電極のための新しい設置可能性をもたらす。このようにして、導体を流れる電流の電流測定器の近傍においても電位の測定が可能となる。

【0012】

本発明の好ましい一実施形態によれば、測定電極はリング状であり、電界制御コンポーネントには測定電極の高さで複数の開口部が円周方向に均等に分散配置されている。導体の電位を測定するために、導体を囲むリング状の測定電極が有効であることは実証されている。

【0013】

本発明の別の好ましい実施形態によれば、密閉部（Kapuselung）は少なくとも測定電極の高さで電界制御コンポーネントを囲む高圧碍子として形成されている。この高圧碍子は、通常、セラミックまたはＧＲＰ－シリコーン複合材料で作られている。

【0014】

電力開閉装置（遮断器と略記）は、通常、その高電圧ブッシングにこのような高圧碍子を有する。従って、この測定システムの場合には、導体の電位は密閉型電力開閉装置の高電圧ブッシングのこの領域で測定される。有利なことに、導体を流れる電流もそこで測定される。

【0015】

この場合、この測定電極は特に同様に高圧碍子の外側に配置されている。この高圧碍子は一種の誘電体窓であり、導体と測定電極との間の電気力線のための通路を形成する。高圧碍子の外側に、測定電極を特に容易に取り付けることができる。

【0016】

本発明のさらに別の好ましい実施形態によれば、電界制御コンポーネントが電力開閉装置の１つの遮断器ハウジングに直接接続されている。遮断器ハウジングと電界制御コンポーネントのこのような配置は、多くの電力開閉装置において適用可能である。

【0017】

導体、電界制御コンポーネントおよび測定電極のうち少なくとも２つの構成要素が同軸に配列されていると好適である。また、高圧碍子もしばしばそれと同軸に配列されている。このような配置は高電圧ブッシングにおいてしばしば行われている。

【0018】

（ｉ）遮断器ユニットと、（ｉｉ）遮断器ユニットに電気的に接続された導体と、（ｉｉｉ）密閉部と、（ｉｖ）電界制御コンポーネントと、（ｖ）導体の電位を測定するための測定電極とを備えた本発明による密閉型電力開閉装置において、前記測定電極は前記電界制御コンポーネントの外側に配置されており、前記電界制御コンポーネントには前記測定電極の高さで少なくとも１つの開口部が均等に分散配置されている。

【0019】

換言すれば、この電力開閉装置では、密閉型電力開閉装置の内部の導体の電位を測定するための上述した電位測定システムが実現されている。

【0020】

本発明による密閉型電力開閉装置の一実施形態では、測定電極がリング状に形成されており、電界制御コンポーネントには測定電極の高さで複数の開口部が円周方向に均等に分散配置されている。

【0021】

本発明による密閉型電力開閉装置のさらなる実施形態では、密閉部が少なくとも測定電極の高さで電界制御コンポーネントを円周方向に囲む高圧碍子として形成されており、測定電極が好適に同様に高圧碍子の外側に配置されている。

【0022】

この場合、好適には、電界制御コンポーネントは、遮断器ユニットを収容する電力開閉装置の遮断器ハウジングに直接接続される。

【0023】

本発明の上述した特性、特徴および利点、ならびに、それらが達成される方法は、以下の実施例の説明に基づきより明確に理解できる。これらの実施例を図面と共により詳細に説明する：

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態による、密閉型電力開閉装置の遮断器ハウジングに接続された高電圧ブッシングの断面図

【図2】高電圧ブッシングのこの部分に配置された電界制御電極

【発明を実施するための形態】

【0025】

図１は、遮断器ハウジング１０に接続される密閉型電力開閉装置１２の一部を断面図で示す。密閉型電力開閉装置１２のこの部分は高電圧ブッシング１４である。遮断器ハウジング１０によって示されたこの部分は略円筒形の支持部であり、そのヘッド端部に１つの切欠き部１６があり、この切欠き部を通って導線１８が遮断器ハウジング１０から出て、高電圧ブッシング１４内に導かれる。

【0026】

この種の電力開閉装置１２の場合、遮断器ハウジング１０は１つまたは（ここでは図示されていない）複数の遮断器ユニットを収容する。遮断器ハウジング１０のここに図示された円筒状の支持部と導体１８は同軸に、すなわち、共通の軸線２０上に配置されている。

【0027】

遮断器ハウジング１０の図示された部分のヘッド端部に、実質的にスリーブ状の電界制御電極２２として形成された電界制御コンポーネント２４がフランジ接続されており、この電界制御コンポーネントが導体１８の部分Ａを完全に囲んでいる。スリーブ状の電界制御電極２２自身は、好ましくはセラミックの、高圧碍子２６によって完全に囲まれており、この高圧碍子は高電圧ブッシング１４の一部を形成している。また、電界制御電極２２と高圧碍子２６も、軸線２０に関して同軸に配置されている。遮断器ハウジング１０および高圧碍子２６は、密閉型電力開閉装置１２の密閉部２８の一部である。

【0028】

部分Ａの高さｈにおいて、リング状の測定電極３０が高圧碍子２６を囲んでいる。電界制御電極２２として形成された電界制御コンポーネント２４には測定電極３０の高さで複数の開口部３２が円周方向に均等に分散配置されており、これら複数の開口部３２はそれぞれ導体１８と測定電極３０との間の通路を形成している。

【0029】

すなわち、高電圧ブッシング１４のこの領域に、密閉型電力開閉装置１２の内部に配置された導体１８の電位を測定するための電位測定システムが存在し、この測定システムでは、導体１８の少なくとも部分Ａは高電圧ブッシング１４内で電界制御電極２２によって囲まれている。このシステムは、導体１８と容量結合するための測定電極３０を有し、この測定電極は電界制御電極２２の外側に配置されており、この場合、この電界制御電極２２には測定電極３０の高さで導体１６と測定電極３０との間に複数の開口部３２が均等に分散配置されている。この場合、電界制御電極２２および導体１８の部分Ａは高電圧ブッシング１４の内部に位置し、測定電極３０は高さｈにおいて高電圧ブッシング１４の外周を囲んでいる。

【0030】

密閉型電力開閉装置１２は真空遮断器１２として、または、ここで記載されているように、ガス遮断器１２として形成することができる。これは、いわゆるライブタンク（Live-Tank）式の、および、デッドタンク（Dead-Tank）式の電力開閉装置として、または、ハイブリッド式の電力開閉装置として構成することができる。

【0031】

図２は、（図１に示された）高電圧ブッシング１４内に配置された電界制御電極２２を別の断面図で示す。この電界制御電極２２はスリーブ状に形成されており、例えば薄板で作られている。電界制御電極２２の一端にはカラー３４があり、このカラー３４を介して電界制御電極２２を遮断器ハウジング１０に取り付ける（フランジで固定する）ことができる。電界制御電極２２の他端には環状つば付き縁部３６があり、この縁部は、とりわけ、電界制御電極２２のこの「開放端」での形状を安定化する。複数の開口部３２は、上記開放端（環状つば付き縁部３６を有する他端）よりもカラー３４を有する端部に著しく近く配置されている。

【0032】

壁３８に形成された、半径方向に走る複数の開口部３２は一様な長方形の輪郭を有し、それらの間に非常に幅の狭い複数のウェブ４０のみが残るような密度で、円周方向に互いに配置されており、これらウェブのそれぞれの幅は、開口部（Oeffnungen）３２の寸法よりも著しく小さい。図２に示す例では、ウェブ４０の幅は開口部３２の円周方向の広がりの１／３未満である。

【0033】

以下では、密閉型電力開閉装置１２内部の導体１６の電位を測定するための電位測定システムの基本的な詳細について、言葉を変えて再度説明する。

【0034】

電圧を測定するための測定電極３０は、遮断器ハウジング１０の外側で高圧碍子２６の基部に取り付けられている。高電圧ブッシング１４の電界制御コンポーネント２４、すなわち、電界制御電極２２には複数の開口（開口部３２）が均等に分散配置されている。電界制御電極２２のこれらの開口部３２はシールド効果を妨げる。一次導体１８の電界は測定電極３０に作用することができる。こうして、一次導体１８と測定電極３０との間の容量結合が達成され、電流測定器の近傍においても一次電圧の測定が可能になる。

【符号の説明】

【0035】

１０ 遮断器ハウジング
１２ 電力開閉装置
１４ 高電圧ブッシング
１６ 切欠き部
１８ 導体
２０ 軸線
２２ 電界制御電極
２４ 電界制御コンポーネント
２６ 高圧碍子
２８ 密閉部
３０ 測定電極
３２ 開口部
３４ カラー
３６ つば付き縁部
３８ 壁
４０ ウェブ
Ａ 部分
Ｈ 高さ

【図1】

【図2】

【手続補正書】

【提出日】2022-05-06

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0029】

すなわち、高電圧ブッシング１４のこの領域に、密閉型電力開閉装置１２の内部に配置された導体１８の電位を測定するための電位測定システムが存在し、この測定システムでは、導体１８の少なくとも部分Ａは高電圧ブッシング１４内で電界制御電極２２によって囲まれている。このシステムは、導体１８と容量結合するための測定電極３０を有し、この測定電極は電界制御電極２２の外側に配置されており、この場合、この電界制御電極２２には測定電極３０の高さで導体１８と測定電極３０との間に複数の開口部３２が均等に分散配置されている。この場合、電界制御電極２２および導体１８の部分Ａは高電圧ブッシング１４の内部に位置し、測定電極３０は高さｈにおいて高電圧ブッシング１４の外周を囲んでいる。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0033】

以下では、密閉型電力開閉装置１２内部の導体１８の電位を測定するための電位測定システムの基本的な詳細について、言葉を変えて再度説明する。

【手続補正3】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉型電力開閉装置（１２）の内部の導体（１８）の電位を測定するための電位測定システムであって、
前記導体（１８）の少なくとも一部（Ａ）が、電界制御コンポーネント（２４）によって囲まれていて、前記導体（１８）と容量結合するための測定電極（３０）を備えた電位測定システムにおいて、
前記測定電極（３０）が前記電界制御コンポーネント（２４）の外側に配置されており、前記電界制御コンポーネント（２４）には前記測定電極（３０）の高さで少なくとも１つの開口部（３２）が均等に分散配置されていることを特徴とする電位測定システム。

【請求項2】

前記測定電極（３０）がリング状であり、
前記電界制御コンポーネント（２４）には前記測定電極（３０）の高さで複数の前記開口部（３２）が円周方向に均等に分散配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電位測定システム。

【請求項3】

前記密閉部（２８）が少なくとも前記測定電極（３０）の高さで前記電界制御コンポーネント（２４）を囲む高圧碍子（２６）として形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電位測定システム。

【請求項4】

前記測定電極（３０）が同様に前記高圧碍子（２６）の外側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の電位測定システム。

【請求項5】

前記電界制御コンポーネント（２４）が前記電力開閉装置（１２）の１つの遮断器ハウジング（１０）に直接接続されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の電位測定システム。

【請求項6】

前記導体（１８）、前記電界制御コンポーネント（２４）および前記測定電極（３０）のうち少なくとも２つの構成要素が同軸に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の電位測定システム。

【請求項7】

密閉型電力開閉装置であって、
遮断器ユニットと、
前記遮断器ユニットに電気的に接続された導体（１８）と、
密閉部（２８）と、
電界制御コンポーネント（２４）と、
前記導体（１８）の電位を測定するための測定電極（３０）と、
を備えた密閉型電力開閉装置において、
前記測定電極（３０）が前記電界制御コンポーネント（２４）の外側に配置されており、
前記電界制御コンポーネント（２４）には前記測定電極（３０）の高さで少なくとも１つの開口部（３２）が均等に分散配置されている、
ことを特徴とする密閉型電力開閉装置。

【請求項8】

前記測定電極（３０）がリング状であり、
前記電界制御コンポーネント（２４）には前記測定電極（３０）の高さで複数の前記開口部（３２）が円周方向に均等に分散配置されている、
ことを特徴とする請求項７に記載の電力開閉装置。

【請求項9】

前記密閉部（２８）が、少なくとも前記測定電極（３０）の高さで前記電界制御コンポーネント（２４）を円周方向に囲む高圧碍子（２６）として形成されており、
前記測定電極（３０）が、同様に前記高圧碍子（２６）の外側に配置されている、
ことを特徴とする請求項７または８に記載の電力開閉装置。

【請求項10】

前記電界制御コンポーネント（２４）が、前記遮断器ユニットを収容する前記電力開閉装置（１２）の遮断器ハウジング（１０）に直接接続されることを特徴とする、請求項９に記載の電力開閉装置。

【国際調査報告】