JP2006087196A - 三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 大電流雷撃による続流遮断器の破損を極力回避しつつ、ルート断事故防止効果のみならず瞬時電圧低下による社会影響の低減効果を奏する三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造の提供。
【解決手段】 送電鉄塔１の左右に各々設けられた上、中、下からなる三段のアーム２に、三相二回線の電力線３を各々碍子装置を介して支持してなる送電線路において、前記送電鉄塔１の片側全三段のアーム２，２，２とそれらに各々支持される電力線３，３，３との間、並びに、残る片側の上アーム２及び中アーム２とそれらに各々碍子装置を介して支持される電力線３，３との間のみに続流遮断器４を介在した三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造。
【選択図】 図１

Description

本発明は、雷撃による地絡事故に際して、続いて生じる続流を速やかに遮断し、且つ当該機能を有する続流遮断器の故障を防止する三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造に関する。

広域停電を伴う可能性があるルート断事故防止を主な目的として、従来より、送電鉄塔の左右に各々設けられた上、中、下、三段のアームに三相二回線の電力線を支持してなる送電線路を用いた送電（三相二回線送電）が行われ、今日では、更に、送電鉄塔の片側全三段のアームとそれらに各々支持される電力線との間のみに続流遮断器を介在した三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造（以下、片側３線設置と記す）が行われている。また、続流が発生した際における変電所等での送電線路の遮断を回避するために、三相二回線の電力線とそれらを支持するアームの間の全てに続流遮断器を介在した例（以下、６線設置と記す）もわずかではあるが存在する。

尚、前記続流遮断器とは、続流遮断型アークホーン（例えば、下記特許文献１参照）や送電用避雷装置（例えば、下記特許文献２参照）等の様に、前記送電鉄塔のアームと前記電力線との間を絶縁する碍子と電気的に並列に挿入されたものであって、前記鉄塔への雷撃によって発生したアーク電流が流れた後に系統から流れ込む交流電流を遮断する機能を有する機器を言う。

その他にも、前記三相二回線送電の送電鉄塔における上、中、下、三段の各アームに、それぞれ碍子装置を介して三相の送電線が支持され、その三相の送電線とそれぞれに対応して避雷碍子装置が適用されており、所定雷撃頻度における雷電流波高値が最も大きい相に対応してギャップ式避雷碍子装置が適用され、残る二相のうちの少なくとも一相にギャップレス式避雷碍子装置が適用された送電線路における避雷碍子装置の適用構造（例えば、下記特許文献３参照）が紹介されている。

特開平８−３２１３７２号公報 特開平５−７４２４８号公報 特開平８−１３８４７０号公報

しかしながら、前記片側３線設置では、一方の回線については、続流遮断器の効果によって送電線路の遮断は回避出来る可能性は高いものの、他方の回線については、続流遮断機能が与えられていない為に、変電所等において続流を遮断する為に送電線路を遮断する措置を施さねばならず、その間の瞬時電圧の低下が一定の産業において大きな問題となる。

また、前記６線設置では、いずれの回線についても、続流遮断器の効果によって送電線路の遮断は回避出来る可能性は高いものの、二回線の全ての相に設置された続流遮断器をもって、雷撃による過大な電流を、各々が許容量以上に分け合って処理することとなる為に、続流遮断器が複数破損する可能性が高まることとなる。殊に、北陸地域においては、冬季において特有の大電流を伴う雷撃が多発し、長期に亘る観測データから、当該手法では、続流遮断器の破損に伴う保守コストが無視できない問題となっていることも事実である。

前記ギャップ式避雷碍子装置とギャップレス式避雷碍子装置とを使い分けた構造にあっては、図面に基づいて解釈すれば、前記片側３線設置と同様の問題点を有しており、たとえ二回線に対して同様に避雷碍子装置の適用構造を採ったとしても、前記６線設置と同様の問題点を有する。更に、想定されている最小フラッシオーバ雷撃電流値が比較的低く、北陸地方の冬季に生じる特有の大電流を伴った雷撃に対する保証は到底得られない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、大電流雷撃による続流遮断器の破損を極力回避しつつ、ルート断事故防止効果のみならず瞬時電圧低下による社会影響の低減効果を高い次元で奏する三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造を提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明による三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造は、送電鉄塔の左右に各々設けられた上、中、下からなる三段のアームに、三相二回線の電力線を各々碍子装置を介して支持してなる送電線路において、前記送電鉄塔の片側全三段のアームとそれらに各々支持される電力線との間、並びに、残る片側の上アーム及び中アームとそれらに各々碍子装置を介して支持される電力線との間のみに続流遮断器を介在したことを特徴とする。

尚、前記碍子装置とは、鉄塔のアームと電力線とを連結する碍子、及び前記碍子の破壊を回避すべく別回路でのアーク放電を促すアークホーン、並びに、それらの取付金具から構成される装置を称したものである。前記アームとそれらに各々支持される電力線との間に介在する前記続流遮断器は、前記碍子装置の碍子と電気的に並列に挿入される続流遮断器、又は前記碍子と一体的に設けられた続流遮断器のいずれでも良い。

前記送電鉄塔の片側全三段のアームとそれらに各々支持される電力線との間、並びに、残る片側の上アーム及び中アームとそれらに各々碍子装置を介して支持される電力線との間のみに続流遮断器を介在するとは、それら以外のアームには、雷撃により故障し易い構造や放電抵抗を大きくする構造等を持った前記続流遮断器は付設せず、雷撃によって比較的大きい雷サージ電流が流れる前記碍子装置のみを設置する意である。

上記構造を持った本発明による三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造によれば、大きな電流を伴う大規模な雷撃にあっても、続流遮断器の破損を極力回避しつつ、ルート断事故を防止することができ、加えて、送電線の一部閃絡にあっても、電力の質を高い次元で維持出来ることから、続流遮断器の破損に伴う保守コストが軽減され、また、大規模停電のみならず、瞬時電圧低下によって、例えば、繊維製造分野等に生じる社会への悪影響を低減することが出来る。

以下、本発明による三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造の実施の形態を、図面を示しつつ説明する。
図１に示す例は、送電鉄塔１の左右に各々設けられた上、中、下からなる全三段のアーム２に、各々碍子５、アークホーン、及びそれらの取付金具から構成される碍子装置を介して三相二回線の電力線３を支持してなる送電設備の一例を示したものである。

当該例は、送電鉄塔１の片側に存在する回線の上、中、下からなる全三段のアーム２，２，２とそれらに各々支持される電力線（上線、中線、下線）３，３，３との間に、前記続流遮断器４を各々設置すると共に、残る片側に存在する回線の上アーム２及び中アーム２とそれらに各々支持される電力線（上線、中線）３，３との間のみに、前記続流遮断器４を各々設置したものである。

当該例に用いた前記続流遮断器４は、例えば、続流遮断型アークホーン（図２参照）や、送電線用ギャップ形避雷装置（図３参照）である。

前記続流遮断型アークホーンは、例えば、前記送電鉄塔１のアーム２と前記電力線３との間に、その間を絶縁する碍子装置の碍子５と電気的に並列接続となる様に介在し、接地側アークホーン６の先端部に、内部に絶縁性の高い高圧ガスを封入した圧力容器７を備えたものが挙げられるが、当該続流遮断型アークホーンは、雷撃時に発生する高熱により当該圧力容器７の口部から高圧ガスを噴射し、アークを吹き消すことにより続流を遮断するため、変電所の遮断器を動作させることがなく、停電に至らしめない効果が期待できる。

前記送電線用ギャップ形避雷装置は、例えば、前記送電鉄塔１のアーム２と前記電力線３との間に、その間を絶縁する碍子装置の碍子５と電気的に並列接続となる様に介在し、限流要素部８と直列ギャップ部９とから構成されたものであって、前記限流要素部８を、非直線抵抗特性を有する酸化亜鉛素子を直列に接続し、絶縁物内に充填することにより構成したものが挙げられる。当該ギャップ形避雷装置は、送電鉄塔１等への落雷により鉄塔電位が上昇しても、直列ギャップ部９で放電後、短時間のうちに前記限流要素部８の非直線抵抗特性を利用して続流を遮断するため、変電所の遮断器を動作させることがなく、停電に至らしめない効果が期待できる。

以下、前記続流遮断器４たる前記続流遮断型アークホーンを、送電鉄塔１の各アーム２に設置された碍子装置の碍子５と電気的に並列接続となる様に設置する前記続流遮断器４の適用構造について、前記片側３線設置と、前記６線設置と、前記送電鉄塔１の片側の回線における全三段のアーム２，２，２とそれらに各々支持される電力線３，３，３との間、及び残る片側の回線におけるいずれかの二段のアーム２，２とそれらに各々支持される電力線３，３との間にのみ当該続流遮断器４を設置し、他のアーム２とそれに支持される電力線３との間には前記続流遮断器４を設置しない（チャート中では（続流遮断器）省略と記す）構造（以下、５線設置、又は、続流遮断器を設置しない電力線３に対応させて上線省略、中線省略、或いは下線省略すると記す）とで、前記続流遮断器４が破損する最小雷撃電流値と、最小フラッシオーバ雷撃電流値（６線設置は省略）を比較解析し、ルート断防止効果、送電遮断回避効果（一相たりとも送電を遮断しないで済む効果）、瞬時電圧低下軽減効果、及び破損防止効果を検討した(図４及び図５参照)。

尚、北陸特有の冬季雷性状は、大電流で継続時間が長く、エネルギー量が非常に大きいものもあるため、前記続流遮断器４等の避雷装置にとっては極めて過酷である。従って、当該解析における雷撃電流波形の条件として、北陸の山岳地域にある奥獅子吼試験用送電線路で観測された雷撃電流波形に基づいた冬季雷モデルを採用した。

結果、続流遮断器４が破損する最小雷撃電流値が最も低いのは、前記６線設置であることがわかる。これは、前記鉄塔１に支持された６線全てについて設置された続流遮断器４が雷撃電流を当分に負担することから生じる傾向であろうが、続流遮断器４が最も破損し易く、最も地絡し易い事を示す点で極めて問題である。

逆に、続流遮断器４が破損する最小雷撃電流値が最も高く、最小フラッシオーバ雷撃電流値が最も高いのは、前記片側３線設置であることはチャートより明らかである。これは、続流遮断器４が設置されなかった他の片側３線を支持する碍子５が比較的多くの雷撃電流を負担し、もう一方の側の続流遮断器６が負担する雷撃電流を軽減することから生じる傾向であろうが、続流遮断器４が最も破損し難く、最もフラッシオーバが発生し難い点で極めて好ましいことである。しかしながら、前記他の片側３線に亘るフラッシオーバが生じた際には、変電所の遮断器によって全相に対する送電遮断の必要が生じるなど、瞬時電圧低下の軽減という点では大きな問題が残る。

一方、前記５線設置にあっては、前記続流遮断器４を設置しないアーム２が、上、中、下の何れのアーム２であるかによって、最小雷撃電流値や、最小フラッシオーバ雷撃電流値の値が異なるが、最小雷撃電流値や、最小フラッシオーバ雷撃電流値のいずれにあっても、前記片側３線設置構成と前記６線設置構成とのほぼ中間値をとっている。これは、前記続流遮断器４を設置しないアーム２での放電が雷撃電流の比較的多くの量を負担することによって、当該回線の他のアーム２及び他方の回線の各アーム２に設置された続流遮断器４に掛かる負担を軽減していることから生じる傾向であろうが、中でも、下アーム２に前記続流遮断器４を設置しない構成が、最小雷撃電流値や、最小フラッシオーバ雷撃電流値が最も大きい値を示す傾向があり、且つそれらは北陸地域の冬季に発生する雷撃事故に耐え得る値を示している。また、前記下アーム２にフラッシオーバが発生したとしても、当該一相のみの送電遮断であれば、瞬時電圧低下も比較的わずかなものとなり、瞬時電圧低下の軽減という点での有効性も高い。

尚、前記続流遮断器４を設置しないアーム２を持つ回線について、更にもう一本のアーム２に前記続流遮断器４を設置しない事とする続流遮断器の適用構造も考えられるが、上記の如く最小雷撃電流値や、最小フラッシオーバ雷撃電流値が、北陸地域の冬季に発生する雷撃事故に耐え得る値を示している点や、フラッシオーバの発生後、続流を遮断するまでの間の瞬時電圧低下を助長することも危惧されるので、当該適用構造の最善策としての採用は消極的にならざるを得ない。

これらの解析結果をまとめたものが、表１である。当該結果によれば、下線省略による前記５線設置を採用した場合において、ルート断防止効果及び瞬時電圧低下軽減効果について高い適性が得られており、送電遮断回避効果及び破損防止効果についても好適な性状が得られているので、当該下線省略による５線設置を採用すれば、過大な雷撃による続流遮断器４の破損を極力回避できると共に、ルート断事故防止効果並びに瞬時電圧低下による悪影響の軽減効果を併せて奏するといえる。

以上の如く、二回線三相架空送電鉄塔において、続流遮断器の設置数量、並びに設置レイアウトを変えることによって、続流遮断器の破損確率、及び瞬時電圧低下の程度が異なることをも考慮して設計された適用構造によれば、続流遮断器の６線設置と比較して、初期導入コスト、及び続流遮断器の破損に伴う取り替え費用が大幅に低減されるのみならず、社会に良質な電力を絶え間なく確実に供給することが出来るので、電力を利用した様々な産業の安定の為に有効利用できる。

本発明による三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造の一例を示した概略図である。 本発明による三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造に用いる碍子装置の一例を示した概略図である。 本発明による三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造に用いる碍子装置の一例を示した概略図である。 本発明による三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造と他の適用構造とで続流遮断器が破損する最小雷撃電流値を比較して示したグラフである。 本発明による三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造と他の適用構造とで最小フラッシオーバ雷撃電流値を比較して示したグラフである。

符号の説明

１ 鉄塔，２ アーム，３ 電力線，４ 続流遮断器，
５ 碍子， ６ 接地側アークホーン，７ 圧力容器，
８ 限流要素部，９ 直列ギャップ部，

Claims (2)

1. 送電鉄塔（１）の左右に各々設けられた上、中、下からなる三段のアーム（２）に、三相二回線の電力線（３）を各々碍子装置を介して支持してなる送電線路において、前記送電鉄塔（１）の片側全三段のアーム（２，２，２）とそれらに各々支持される電力線（３，３，３）との間、並びに、残る片側の上アーム（２）及び中アーム（２）とそれらに各々碍子装置を介して支持される電力線（３，３）との間のみに続流遮断器（４）を介在した三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造。
2. 前記アーム（２）とそれらに各々支持される電力線（３）との間に介在する前記続流遮断器（４）は、前記碍子装置の碍子（５）と電気的に並列に挿入される続流遮断器、又は前記碍子（５）と一体的に設けられた続流遮断器である前記請求項１に記載の三相二回線送電鉄塔における続流遮断器の適用構造。