配電系統上の電圧計測用ギャップ付き光センサの開発

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配電系統では、近年、系統における監視・制御・保護機能の高信頼化、高効率化が望まれており、従来の電気的計測に代わるものとして光応用計測方式による光電圧、電流センサの開発と配電系統への適用が注目されているが、配電系統上の電圧を計測する光電圧センサの研究は十分には行われていない。そこで、先に、ポッケルス素子として実用上優れた特性を持つBi_<12>GeO_<20>単結晶(以下、BG0素子と略する)を用い、配電用光電圧センサシステムとして、被測定電圧を分圧してBG0素子に印加し得る構造の、BG0素子と直列エアギャップからなる静電結合型平行平板電極を考案し、このシステムによって配電線路上の電圧を計測し得ることを、横型変調方式で確かめた。本研究では、まず、この方式におけるBG0素子の保護と測定感度の向上を目的として、平行平板電極間がBG0素子、絶縁物とエアギャップとから成る改良型静電結合型配電用光電圧センサシステムを新たに考案し、新考案のシステムの交流高電圧印加時の光出力の交流成分の基礎特性を、BG0素子の大きさ、結晶軸の切り出し面並びにエアギャップの長さを変えて調べた。その結果、絶縁物を挿入した改良型配電用光電圧センサシステムによって、短ギャップにおいてもBG0素子がコロナ放電や絶縁破壊で損傷を受けることなく、高感度で被測定電圧を安定に計測し得ることを明らかにした。また、改良型配電用光電圧センサシステムの被測定電圧の制限条件を明らかにした。さらに、入射レーザー光と光出力の伝送に光ファイバを用いて入出力伝送試験を行い、本改良型光電圧センサシステムが配電系統上の電圧計測に使用可能であることを明らかにした。これらの研究成果は、平成4年度電気設備学会研究発表会、電気関係学会九州支部連合大会、5th Asian Conf.on Electrical Discharge(シンガポール)、放電研究会(平成5年1月)で発表した。