JP2002082138A - 発雷検知センサおよび配電線引込口装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 雷サージに耐え得る十分な絶縁耐力を有し、
小型・軽量かつ安価な発雷検知センサを得る。 【解決手段】 被測定線６の周囲に第１の円筒状電極
（内部電極）７−１ａを配置し、内部電極７−１ａの外
側に同軸状に第２の円筒状電極（外部電極）７−１ｂを
配置し、被測定線６と内部電極７−１ａとの間に雷サー
ジに耐え得る高耐圧の第１の絶縁部材７−１ｃを設け、
内部電極７−１ａと外部電極７−１ｂとの間に雷サージ
に耐え得る高耐圧の第２の絶縁部材７−１ｃを設ける。
雷サージ検出部７−２において、内部電極７−１ａと外
部電極７−１ｂとの間に生じる電圧が所定値Ｖｘを越え
た場合を被測定線６を介する雷サージの侵入として検出
し、「Ｈ」レベルの雷サージ検出信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、被測定線を介す
る雷サージの侵入を検知する発雷検知センサおよびこの
発雷検知センサを用いた配電線引込口装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】商用電源を使用する機器、例えば配電線
と通信線の双方が引き込まれている通信端末機器では、
配電線と通信線との間に発生する雷サージによって機器
の内部で絶縁破壊を起こし故障することがある。

【０００３】この対策の１つとして、雷の発生時（発雷
時）に商用電源線を開閉器により一時的に遮断する方法
（文献２：能勢他、「雷防護ブレーカの開発」、信学技
報EMCJ98-79(1998-11)）が検討されている。この対策方
法は、従来から行われていた発雷時に電源コンセントを
抜いて電気製品を雷から防護する方法と原理的には同じ
であり、一般的に絶縁対策法と称されているものであ
る。

【０００４】図４は局舎などの需要家における通信装置
の設置例である。同図において、１は需要家、２はこの
需要家１に設けられた通信装置（電力装置を含む）、３
は配電線（商用電源線）、４は配電線３と通信装置２と
の間に設けられた配電線引込口装置である。配電線引込
口装置４は、需要家１に設けられており、開閉器４−
１，発雷検知センサ４−２および開閉器ドライバ４−３
を備えている。発雷検知センサ４−２はセンサ部４−２
１と雷サージ検出部４−２２とから構成されている。雷
サージ検出部４−２２は、センサ部４−２１からの出力
に基づいて配電線３を介する雷サージの侵入を検出し、
開閉器ドライバ４−３を介して開閉器４−１を開く。こ
れにより、配電線３が通信装置２から切り離され、雷サ
ージによる通信装置２の内部での絶縁破壊が防がれる。

【０００５】発雷検知センサ４−２としては電流プロー
ブや電圧プローブが用いられる。電流プローブは種別が
豊富であるので、発雷検知に適した入出力特性の電流プ
ローブを入手することは易しい。しかし、開閉器４−１
が開いた状態では、配電線３に電流が流れないので、そ
の後の雷サージの消失を検出することができない。すな
わち、開閉器４−１を閉じるタイミングが分からない。
このため、雷サージ検出用の回線を別途設ける必要があ
り、コスト高となる。これに対し、電圧プローブを用い
れば、開閉器４−１が開いた状態でも配電線３には電圧
が現れるので、雷サージ検出用の回線を別途設ける必要
がない。

【０００６】電圧プローブの一例として、妨害波電圧の
計測用に設計された非接触型の容量性電圧プローブがあ
り（文献１：小林他、「容量性電圧プローブの開発とそ
の特性」、信学技報 EMCJ98-25(1998-06)）、この容量
性電圧プローブを発雷検知センサ４−２として使用する
ことが考えられる。

【０００７】図５にこの容量性電圧プローブの構成図を
示す。同図において、５−１はセンサ部、５−２は電圧
検出部である。センサ部５−１と電圧検出部５−２とに
よって容量性電圧プローブ５が構成されている。センサ
部５−１は、被測定線６の周囲に配置される第１の円筒
状電極（内部電極）５−１ａと、この内部電極５−１ａ
の外側に同軸状に配置される第２の円筒状電極（外部電
極）５−１ｂとを備えている。

【０００８】被測定線６と内部電極５−１ａとの間およ
び内部電極５−１ａと外部電極５−１ｂとの間には絶縁
部材５−１ｃおよび５−１ｄが充填されている。絶縁部
材５−１ｄによって内部電極５−１ａと外部電極５−１
ｂとの２層構造が保持され、絶縁部材５−１ｃによって
センサ部５−１の被測定線６への取り付け状態が保持さ
れている。電圧検出部５−２にはセンサ部５−１の内部
電極５−１ａと外部電極５−１ｂとの間に生じる電圧が
与えられる。

【０００９】図６にこの容量性電圧プローブ５の等価回
路を示す。同図において、Ｅｎは被測定線６の電圧、Ｃ
１は被測定線６と内部電極５−１ａとの間の静電容量、
Ｃ２は内部電極５−１ａと外部電極５−１ｂとの間の静
電容量、Ｃ３およびＲ１は電圧検出部５−２における内
部回路の静電容量成分および抵抗成分である。この等価
回路において、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３とＲ１は既知であるの
で、電圧検出部５−２のＰ１，Ｐ間の出力電圧を測定す
れば、その測定値から被測定線６の電圧Ｅｎを求めるこ
とができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】この容量性電圧プロー
ブ５は、被測定線６の電圧Ｅｎの値を高精度で測定する
ために、電圧検出部５−２の内部回路の構成が複雑とな
っている。また、高い精度を確保するために、内部電極
５−１ａや外部電極５−１ｂの形状も大きなものとなっ
ている。例えば、内部電極５−１ａおよび外部電極５−
１ｂの長さＬが１０ｃｍ、外部電極５−１ｂの半径Ｒが
５．５ｃｍ、重量が１Ｋｇとなっている。また、被測定
線６と内部電極５−１ａとの間に充填された絶縁部材５
−１ｃや内部電極５−１ａと外部電極５−１ｂとの間に
充填された絶縁部材５−１ｄは、妨害波電圧の計測を目
的としていることから、すなわち比較的低い妨害波電圧
の測定を目的としていることから、絶縁耐力が小さい。
したがって、この容量性電圧プローブ５を発雷検知セン
サ４−２として使用した場合、発雷検知センサ４−２の
みならず、配電線引込口装置４も大型かつ高コストとな
る。また、絶縁部材５−１ｃや５−１ｄの絶縁耐力が小
さいので、発雷時に被測定線６と内部電極５−１ａとの
間、内部電極５−１ａと外部電極５−１ｂとの間が絶縁
破壊されてしまう。

【００１１】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、その目的とするところは、雷サージに
耐え得る十分な絶縁耐力を有し、小型・軽量かつ安価な
発雷検知センサおよび配電線引込口装置を提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、被測定線の周囲に第１の円筒状電極
を配置し、この第１の円筒状電極の外側に同軸状に第２
の円筒状電極を配置し、被測定線と第１の円筒状電極と
の間に雷サージに耐え得る高耐圧の第１の絶縁部材を設
け、第１の円筒状電極と第２の円筒状電極との間に雷サ
ージに耐え得る高耐圧の第２の絶縁部材を設け、第１の
円筒状電極と第２の円筒状電極との間に生じる電圧が所
定値を越えた場合を被測定線を介する雷サージの侵入と
して検出するようにしたものである。

【００１３】雷サージを検知する場合、妨害波電圧を計
測する場合とは異なり、測定精度はさほど必要としな
い。すなわち、ある程度以上の高電圧の発生を検知すれ
ばよく、雷サージの電圧値を高精度で測定する必要はな
い。本発明では、第１の円筒状電極と第２の円筒状電極
との間に生じる電圧が所定値を越えた場合を被測定線を
介する雷サージの侵入として検出することにより、雷サ
ージ検出部の構成を簡単とすることができる。また、測
定精度をさほど必要としないので、第１の円筒状電極や
第２の円筒状電極の形状も小さくてよい（例えば、第１
および第２の円筒状電極の長さをほゞ３ｃｍ、第２の円
筒状電極の半径をほゞ３ｃｍとすることが可能）。ま
た、本発明において、被測定線と第１の円筒状電極との
間には雷サージに耐え得る高耐圧の第１の絶縁部材が、
第１の円筒状電極と第２の円筒状電極との間には雷サー
ジに耐え得る高耐圧の第２の絶縁部材が設けられている
ので、被測定線と第１の円筒状電極との間、第１の円筒
状電極と第２の円筒状電極との間が雷サージによって絶
縁破壊されることがない。

【００１４】本発明の発雷検知センサにおいて、被測定
線に沿って第１の円筒状電極の両側の端面よりも外側に
第１の絶縁部材を延ばせば、沿面放電を防止し、大きな
絶縁耐力を容易に確保することができる。

【００１５】本発明の発雷検知センサを配電線引込口装
置に設ける場合、負荷への配電線を被測定線として発雷
検知センサを設け、発雷検知センサによって雷サージの
侵入が検出された場合、配電線を負荷から切り離す。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて詳細に説明する。図１（ａ）はこの発明の一実施の
形態を示す発雷検知センサの構成図である。この発雷検
知センサ７はセンサ部７−１と雷サージ検出部（電圧検
出部）７−２とから構成されている。センサ部７−１
は、被測定線６の周囲に配置される第１の円筒状電極
（内部電極）７−１ａと、この内部電極７−１ａの外側
に同軸状に配置される第２の円筒状電極（外部電極）７
−１ｂとを備えている。被測定線６と内部電極７−１ａ
との間および内部電極７−１ａと外部電極７−１ｂとの
間には絶縁部材７−１ｃおよび７−１ｄが充填されてい
る。

【００１７】絶縁部材７−１ｃおよび７−１ｄは、雷サ
ージに耐え得る高耐圧の絶縁部材とされ、数１０ＫＶ〜
数１００ＫＶの絶縁耐力を有している。本実施の形態に
おいて、絶縁部材７−１ｃおよび７−１ｄとしては、例
えばポリエチレンやシリコーンゴムを用いる。ポリエチ
レンやシリコーンゴムは２０ＫＶ／ｍｍ程度以上の絶縁
耐力を有しているので（柳井他、「基礎 電気材料」、
実教出版（株）、１９７６）、１ｃｍ厚で約２００ＫＶ
の絶縁耐力を確保することができる。

【００１８】雷サージを検知する場合、妨害波電圧を計
測する場合とは異なり、測定精度はさほど必要としな
い。すなわち、ある程度以上の高電圧の発生を検知すれ
ばよく、雷サージの電圧値を高精度で測定する必要はな
い。本実施の形態において、雷サージ検出部７−２は、
内部電極７−１ａと外部電極７−１ｂとの間に生じる電
圧が所定値Ｖｘ（例えば、８Ｖ）を越えた場合を被測定
線６を介する雷サージの侵入として検出し、「Ｈ」レベ
ルの雷サージ検出信号を出力する。このため、図５に示
した電圧検出部５−２と比較して、雷サージ検出部７−
２の構成が簡単となる（アナログ波形整形回路などが不
要）。また、雷サージの電圧値を高精度で測定する必要
がないので、内部電極７−１ａや外部電極７−１ｂの形
状も小さくてよい。これにより、発雷検知センサ７の大
きさはかなり小さくなり、小型・軽量かつ安価となる。
例えば、内部電極７−１ａおよび外部電極７−１ｂの長
さＬが３ｃｍ、外部電極７−１ｂの半径Ｒが３ｃｍ、重
量が３０ｇ程度となる。

【００１９】また、本実施の形態では、被測定線６と内
部電極７−１ａとの間に雷サージに耐え得る高耐圧の絶
縁部材７−１ｃが、内部電極７−１ａと外部電極７−１
ｂとの間に雷サージに耐え得る高耐圧の絶縁部材７−１
ｄが充填されているので、発雷時に被測定線６と内部電
極７−１ａとの間、内部電極７−１ａと外部電極７−１
ｂとの間が絶縁破壊されてしまうことがない。

【００２０】図１（ｂ）は図１（ａ）の変形例である。
図１（ｂ）に示した発雷検知センサ７′では、被測定線
６に沿って内部電極７−１ａの両側の端面よりも外側に
絶縁部材７−１ｃを長く延ばしている。本実施の形態で
は、内部電極７−１ａの両側の端面よりも外側に、絶縁
部材７−１ｃをそれぞれ１．５ｃｍ程度延ばしている。
これによって、沿面放電が防止され、大きな絶縁耐力が
容易に確保される。

【００２１】すなわち、図１（ａ）に示した発雷検知セ
ンサ７では、被測定線６と内部電極７−１ａの端面との
間の沿面距離が短い。図１（ｂ）では、被測定線６に沿
って内部電極７−１ａの両側の端面よりも外側に絶縁部
材７−１ｃを長く延ばすという簡単な方法で、すなわち
絶縁部材７−１ｃの形状に工夫をこらすことにより、被
測定線６と内部電極７−１ａの端面との間の沿面距離を
長くしている。因に、図１（ａ）では絶縁耐力が数ＫＶ
程度（ほゞ被測定線６の絶縁耐力）であるが、図１
（ｂ）とすることにより絶縁耐力がアップし、前述した
ように１〜２００ＫＶの絶縁耐力が確保できる。

【００２２】図２に発雷検知センサ７′を需要家１にお
ける配電線引込口装置４に設けた例を示す。雷サージ検
出部７−２は、センサ部７−１′からの出力電圧（内部
電極７−１ａと７−１ｂとの間に生じる電圧）が所定値
Ｖｘを越えると、「Ｈ」レベルの雷サージ検出信号を開
閉器ドライバ４−３へ与える。この「Ｈ」レベルの雷検
出信号を受けて、開閉器ドライバ４−３は、開閉器４−
１を開く。これにより、配電線３が通信装置２から切り
離され、雷サージによる通信装置２の内部での絶縁破壊
が防がれる。センサ部７−１′からの出力電圧が所定値
Ｖｘを下回れば、開閉器ドライバ４−３への雷サージ検
出信号が「Ｌ」レベルとなり、開閉器ドライバ４−３は
開閉器４−１を閉じる。発雷検知センサ７′は可動部分
がなく、絶縁耐力も大きいので、配電線引込口装置４の
信頼性を高める。

【００２３】図３に発雷検知センサ７′の入出力特性の
実測値を示す。この入出力特性の実測値は、図１（ｂ）
において、内部電極７−１および外部電極７−２の長さ
Ｌを約３ｃｍ、外部電極７−２の半径Ｒを約３ｃｍ、被
測定線６と内部電極７−１間の間隔Ｄを約１ｃｍとし、
絶縁部材７−３および７−４をポリエチレンとした場合
のものである。

【００２４】図３（ａ）は周波数領域における入出力特
性である。同図から１ｋHzを越えると感度は約−４６ｄ
Ｂ（１／２００）、位相は０度で一定となることが分か
る。図３（ｂ）は入出力波形の実測値である。同図から
出力波形は入力波形に比べて少し短く（鋭く）なり波高
値の比は約１／１２０であることが分かる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように本
発明によれば、被測定線の周囲に第１の円筒状電極を配
置し、この第１の円筒状電極の外側に同軸状に第２の円
筒状電極を配置し、被測定線と第１の円筒状電極との間
に雷サージに耐え得る高耐圧の第１の絶縁部材を設け、
第１の円筒状電極と第２の円筒状電極との間に雷サージ
に耐え得る高耐圧の第２の絶縁部材を設け、第１の円筒
状電極と第２の円筒状電極との間に生じる電圧が所定値
を越えた場合を被測定線を介する雷サージの侵入として
検出するようにしたので、雷サージ検出部の構成を簡単
とすることができ、第１の円筒状電極や第２の円筒状電
極の形状も小さくてよく、小型・軽量かつ安価な発雷検
知センサを得ることができる。また、被測定線と第１の
円筒状電極との間、第１の円筒状電極と第２の円筒状電
極との間が雷サージによって絶縁破壊されることがな
く、雷サージに耐え得る十分な絶縁耐力を有する発雷検
知センサを得ることができる。また、この発雷検知セン
サは可動部分がなく、絶縁耐力も大きいので、この発雷
検知センサを使用することによって信頼性の高い配電線
引込口装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態を示す発雷検知センサ
の構成図である。

【図２】 この発雷検知センサを需要家における配電線
引込口装置に設けた例を示す図である。

【図３】 この発雷検知センサの入出力特性の実測値を
示す図である。

【図４】 需要家における通信装置の設置例を示す図で
ある。

【図５】 妨害波電圧の計測用に設計された非接触型の
容量性電圧プローブの構成図である。

【図６】 この容量性電圧プローブの等価回路図であ
る。

【符号の説明】

１…需要家、２…通信装置、３…配電線、４…配電線引
込口装置、４−１…開閉器、４−３…開閉器ドライバ、
６…被測定線、７，７′…発雷検知センサ、７−１，７
−１′…センサ部、７−２…雷サージ検出部、７−１ａ
…第１の円筒状電極（内部電極）、７−１ｂ…第２の円
筒状電極（外部電極）、７−１ｃ…第１の絶縁部材、７
−１ｄ…第２の絶縁部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 隆一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 東日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 富永 哲欣 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2G025 AA05 AB07 AC02 2G035 AA00 AB11 AC05 AD10 AD13 5G004 AA01 AB02 BA07 DC04 DC06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定線の周囲に配置される第１の円筒
   状電極と、 この第１の円筒状電極の外側に同軸状に配置される第２
   の円筒状電極と、 前記被測定線と前記第１の円筒状電極との間に設けられ
   た雷サージに耐え得る高耐圧の第１の絶縁部材と、 前記第１の円筒状電極と前記第２の円筒状電極との間に
   設けられた雷サージに耐え得る高耐圧の第２の絶縁部材
   と、 前記第１の円筒状電極と第２の円筒状電極との間に生じ
   る電圧が所定値を越えた場合を前記被測定線を介する雷
   サージの侵入として検出する雷サージ検出部とを備えた
   ことを特徴とする発雷検知センサ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記被測定線に沿っ
   て前記第１の円筒状電極の両側の端面よりも外側に前記
   第１の絶縁部材が延びていることを特徴とする発雷検知
   センサ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記第１およ
   び第２の円筒状電極の長さがほゞ３ｃｍ、前記第２の円
   筒状電極の半径がほゞ３ｃｍであることを特徴とする発
   雷検知センサ。
4. 【請求項４】 負荷への配電線を被測定線とする請求項
   １又は請求項２又は３記載の発雷検知センサと、 この発雷検知センサによって雷サージの侵入が検出され
   た場合、前記配電線を負荷から切り離す配電線切離手段
   とを備えたことを特徴とする配電線引込口装置。