JP2010207057A - Lightning arrester - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、接地に対して接続される避雷器に関するものである。特に、本発明は、サージと地絡とに対応できる避雷器に関するものである。 The present invention relates to a lightning arrester connected to ground. In particular, the present invention relates to a lightning arrester that can cope with surges and ground faults.
近年、雷雨日数は増加し、従って落雷頻度も増加している。もし落雷を受けた場合、脆弱な建物電気設備だと被害は広範囲に、また甚大になる。最近の鉄筋・鉄骨建物では落雷の被害が受けにくい等電位ボンディングや統合接地システムを導入する例もあるが、まだ一般的でなく、また簡単に設備を更新できないため、現在でも、個別接地システムが、多くの建物において使われている。 In recent years, the number of thunderstorms has increased, and thus the frequency of lightning strikes has also increased. If lightning strikes, a fragile building electrical installation will cause extensive damage and enormous damage. There are examples of introducing equipotential bonding and integrated grounding systems that are less susceptible to lightning strikes in recent steel bars and steel buildings, but it is not yet common and the equipment cannot be easily updated, so even today, individual grounding systems are still in use. It is used in many buildings.
個別接地は、導電性建物構造物である鉄骨・鉄筋コンクリート構造物では、建物電位を基準とすれば、逆に不安定な別の電位を建物内に導入することになるため弊害が多い。もし、建物への直撃雷や、建物の近くに落雷があった場合、建物内の設備や機器に大きな落雷被害が生じるため、有効な対策が求められる。 In the case of a steel frame / reinforced concrete structure, which is a conductive building structure, individual grounding has a lot of harmful effects because, on the basis of the building potential, another unstable potential is introduced into the building. If there is a direct lightning strike on the building or a lightning strike near the building, the lightning damage will occur in the equipment and equipment in the building, so effective measures are required.
建物の電位上昇は、建物構造体の接地抵抗と雷電流との積により生じる。この雷電流は、
(1)直撃雷によるもの、
(2)電源・通信線、給水管あるいはガス管等の金属導電体によって建物どうしが接続されていることにより、他の建物への落雷が当該建物に流れ込むことで生じるもの、あるいは
(3)埋設金属管の電気抵抗は周囲の土に比較し著しく小さいため、大地への落雷電流が埋設金属管を介して建物に流れ込むことによるもの
がある。建物が密集する地域での建物電位の上昇は、主に以上の三つが原因で生じている。
The building potential rise is caused by the product of the ground resistance of the building structure and the lightning current. This lightning current
(1) Due to direct lightning strikes,
(2) What happens when lightning strikes to other buildings due to the connection between buildings by metal conductors such as power / communication lines, water supply pipes or gas pipes, or (3) buried Since the electrical resistance of metal pipes is significantly smaller than the surrounding soil, lightning current to the ground flows into the building through the buried metal pipe. The increase in the building potential in the densely populated area is mainly caused by the above three reasons.
個別接地システムの場合、各接地極は個別に確保される。理想上、接地抵抗は0Ω、それぞれの電位は0Vに固定され、各接地極相互の電位差は現れず、従って相互の影響は無いはずである。しかし、実際には各接地極(建物も含む)において抵抗が存在し、各接地極が独立にならないため、問題が生じる。これは、接地極間に加わる電圧が、各接地極抵抗に流れる電流による電圧降下の差として現れるためである。したがって、落雷があると、接地端子間にサージ電圧が現れることになる。電源系統はB種接地極に接続されているため、電源にはB種接地極電位が重畳する。使用される電気機器の電源と接地端子間には、この接地端子がD種接地極あるいは構造体に接続されているために、前記したサージ電圧が現れることになる。また別の原因によるサージ電圧が、接地系統を介して、接地端子と電源・信号系統間、あるいは複数接地端子間に現れることになる。このサージ電圧は、電気機器の破損の原因となりうる。 In the case of an individual ground system, each ground pole is secured individually. Ideally, the ground resistance is 0Ω, and the respective potentials are fixed to 0V, and the potential difference between the ground electrodes does not appear, so there should be no mutual influence. However, in reality, there is a resistance in each ground electrode (including a building), and each ground electrode is not independent, which causes a problem. This is because the voltage applied between the ground electrodes appears as a difference in voltage drop due to the current flowing through each ground electrode resistance. Therefore, when there is a lightning strike, a surge voltage appears between the ground terminals. Since the power supply system is connected to the B-type ground electrode, the B-type ground electrode potential is superimposed on the power supply. Since the ground terminal is connected to the D-type ground electrode or the structure between the power source and the ground terminal of the electric equipment to be used, the surge voltage described above appears. In addition, a surge voltage due to another cause appears between the ground terminal and the power source / signal system or between the plurality of ground terminals via the ground system. This surge voltage can cause damage to electrical equipment.
別の問題として電源地絡時の異常電圧発生がある。具体的には、各変圧器のB種接地は、一つのB種接地極に接続されている。ここで、接地電源線以外の非接地電源線が地絡すると、B種接地極電位は、共通インピーダンスになっているB種接地極抵抗の電圧降下により上昇する。また、この電位はD種接地極にも影響しうる。これらが原因で、接地系統における建物と各接地極との間に異常電圧を生じる。 Another problem is the generation of abnormal voltage during power grounding. Specifically, the B class grounding of each transformer is connected to one B class grounding electrode. Here, when a non-grounded power supply line other than the grounded power supply line is grounded, the B-type ground electrode potential rises due to a voltage drop of the B-type ground electrode resistance having a common impedance. This potential can also affect the D-type ground electrode. For these reasons, an abnormal voltage is generated between the building and each ground electrode in the ground system.
ここで、低電圧作動のSPD(Surge Protective Device)を用いて地絡による電位差を抑制する手段も考えられる。しかしながら、地絡現象が生じる環境としては、(1)漏電遮断器が無い、または、(2)漏電遮断機がある場合であっても、遮断するまでの時間が長い、というものが多い。このため、地絡電流の持続時間は、サージに比べて一般にかなり長いことが多い。このため、通常のSPDを使用すると、地絡を処理するための大きな処理エネルギーに対応できず、SPDの破損の可能性があるという問題がある。この地絡現象は瞬間地絡も含めればかなりの頻度で発生している可能性が高い。 Here, a means for suppressing a potential difference due to a ground fault using a low voltage operation SPD (Surge Protective Device) is also conceivable. However, there are many environments where a ground fault occurs (1) there is no earth leakage breaker, or (2) even when there is an earth leakage breaker, it takes a long time to break. For this reason, the duration of the ground fault current is generally much longer than that of the surge. For this reason, when a normal SPD is used, there is a problem that it is not possible to cope with a large processing energy for processing a ground fault, and there is a possibility that the SPD may be damaged. It is highly possible that this ground fault phenomenon occurs at a considerable frequency including instantaneous ground faults.
接地電位の等電位化を達成するためには、地絡に対応できる避雷器として、持続的な地絡電流と雷サージ電流とに耐えることができ、かつ、いずれの電圧降下もできるだけ小さく抑えられるものが好ましい。 In order to achieve ground potential equalization, as a lightning arrester that can cope with ground faults, it can withstand continuous ground fault currents and lightning surge currents, and both voltage drops can be kept as small as possible. Is preferred.
本発明の課題は、地絡とサージとに対応できる避雷器を提供することによって、接地電位の等電位化に寄与することである。 An object of the present invention is to contribute to equalizing the ground potential by providing a lightning arrester that can cope with ground faults and surges.
前記した課題を解決する手段は、以下の項目のように記載できる。 Means for solving the above-described problems can be described as follows.
(項目1)
サージ吸収素子と、インダクタンス素子と、第1ダイオードと、第2ダイオードとを備えており、
前記第1ダイオードと前記第2ダイオードとは、並列に接続され、かつ、極性が反転されており、
前記インダクタンス素子は、前記第1及び第2ダイオードと直列に接続されており、
前記サージ吸収素子は、前記第1及び第2ダイオード並びに前記インダクタンス素子と並列に接続されており、
商用周波数帯域における、前記第1ダイオード及び前記第2ダイオードでの電圧降下と、前記インダクタンス素子での電圧降下の和は、前記サージ吸収素子の動作電圧より低い値に設定されており
サージ成分の周波数帯域における、前記第1ダイオード及び前記第2ダイオードでの電圧降下と、前記インダクタンス素子での電圧降下の和は、前記サージ吸収素子の動作電圧より高い値に設定されている
ことを特徴とする避雷器。
(Item 1)
A surge absorbing element, an inductance element, a first diode, and a second diode;
The first diode and the second diode are connected in parallel and the polarity is inverted,
The inductance element is connected in series with the first and second diodes,
The surge absorbing element is connected in parallel with the first and second diodes and the inductance element,
The sum of the voltage drop at the first diode and the second diode and the voltage drop at the inductance element in the commercial frequency band is set to a value lower than the operating voltage of the surge absorbing element, and the frequency of the surge component The sum of the voltage drop at the first diode and the second diode and the voltage drop at the inductance element in the band is set to a value higher than the operating voltage of the surge absorbing element. .
(項目2)
前記サージ吸収素子は、低電圧作動避雷器と、サージ吸収用コンデンサとを備えており、
前記低電圧作動避雷器と、サージ吸収用コンデンサとは、いずれも、前記第1及び第2ダイオード並びに前記インダクタンス素子と並列に接続されている
項目1に記載の避雷器。
(Item 2)
The surge absorbing element includes a low voltage operating lightning arrester and a surge absorbing capacitor,
The lightning arrester according to item 1, wherein both the low-voltage operation lightning arrester and the surge absorbing capacitor are connected in parallel with the first and second diodes and the inductance element.
(項目3)
前記サージ吸収素子は、低電圧作動避雷器を備えている
項目1に記載の避雷器。
(Item 3)
The lightning arrester according to item 1, wherein the surge absorbing element is provided with a low voltage operating lightning arrester.
(項目4)
前記サージ吸収素子は、サージ吸収用コンデンサを備えている
項目1に記載の避雷器。
(Item 4)
The lightning arrester according to item 1, wherein the surge absorbing element includes a surge absorbing capacitor.
(項目5)
項目1〜4に記載の避雷器と、この避雷器と直列に接続された電流制限用抵抗とを備えた避雷構造。
(Item 5)
本発明の避雷器によれば、地絡とサージとに対応できる避雷器を提供することができる。これにより、本発明によれば、接地間の電位差を小さくすることが可能になる。 According to the lightning arrester of this invention, the lightning arrester which can respond to a ground fault and a surge can be provided. As a result, according to the present invention, the potential difference between the grounds can be reduced.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態を、図1及び図2を参照して説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、本実施形態の避雷器が取り付けられる建物の様子を概略的に示す説明図である。図1において符号1は、建物を示している。建物1の内部の変電室には、三相変圧器2と単相変圧器3とが配置されている。これら三相変圧器2の一線及び単相3線式変圧器3の中性線は、B種接地極4に、電源と対になる安全対策用D種接地線はD種接地極5に接続されて接地されている。また、建物1、B種接地極4及びD種接地極5は、理想アース6に接続されているものとする。
FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing a state of a building to which a lightning arrester of this embodiment is attached. In FIG. 1, the code | symbol 1 has shown the building. A three-
本実施形態の避雷器10は、B種接地極と建物との間に接続されている。また、避雷器10と三相変圧器2及び単相変圧器3との間には、電流制限用抵抗7がそれぞれ直列に接続されている。
The
本実施形態の避雷器20は、D種接地極と建物との間に接続されている。避雷器20は、この実施形態では、避雷器10と同じ構成とされている。
The
以下、避雷器10の内部構造を、図2を参照しながら説明する。
Hereinafter, the internal structure of the
この避雷器10は、サージ吸収素子11と、インダクタンス素子12と、第1ダイオード13と、第2ダイオード14とを、主要な要素として備えている。
The
第1ダイオード13と第2ダイオード14とは、並列に接続され、かつ、極性が反転されている。第1ダイオード13及び第2ダイオード14は、いずれも、複数のダイオードの組み合わせにより構成することができる。例えば、複数のダイオードを直列に接続することにより、動作電圧を調整することができる。具体的には、動作電圧0.7V(順方向)のダイオードを3個直列に接続すれば、動作電圧を2.1Vに調整することができる。
The
インダクタンス素子12は、第1ダイオード13及び第2ダイオード14と直列に接続されている。インダクタンス素子12としては、例えば高透磁率トロイダルコアに巻いたコイルを用いることができる。
The
サージ吸収素子11は、第1ダイオード13及び第2ダイオード14並びにインダクタンス素子12と並列に接続されている。サージ吸収素子11としては、この実施形態では、低電圧作動避雷器が用いられている。このような低電圧作動避雷器としては、例えば、大容量のものとしてはGDT(ガス入り放電管)、MOV(金属酸化物バリスタ)、容量は小さくなるが、ABD(アバランシェ・ブレークダウン・ダイオード)などを用いることができる。GDTの場合、直流放電開始電圧は70Vのものがあり、放電により短絡状態になる。MOVは10V台のものがある。ABDは、10V以下のものがあり、逆極性で直列に接続して使用することになる。
The
なお、上記に挙げたSPDとしては、電圧印加部分のサージ抑制用として一般に用いられているものを流用することができる。もちろん、本実施形態のような接地の目的でさらに適切な低電圧作動のSPDを開発することは好ましい。 In addition, as SPD mentioned above, what is generally used for the surge suppression of a voltage application part can be diverted. Of course, it is preferable to develop a low-voltage operation SPD more suitable for grounding purposes as in this embodiment.
第1ダイオード13及び第2ダイオード14での電圧降下と、インダクタンス素子12での電圧降下の和は、商用周波数帯域のような低い周波数帯域では、サージ吸収素子11の動作電圧より低い値に設定されている。例えば、インダクタンス素子12並びに第2ダイオード13及び14での合計の電圧降下が5Vであるとすれば、サージ吸収素子11の動作電圧を、例えば8V以上とすることができる。これにより、電源地絡のような電源周波数成分に対してはインダクタンス素子12の電圧降下は無視でき、地絡による持続電流がサージ吸収素子11に流れ込むことを防ぐことができる。
The sum of the voltage drop at the
一方、サージ成分の周波数帯域における、第1ダイオード13及び第2ダイオード14での電圧降下と、インダクタンス素子12での電圧降下の和は、サージ吸収素子11の動作電圧より高い値に設定されている。ここで、本実施形態では、サージ吸収素子11の動作電圧に対応して、インダクタンス素子12並びに第1ダイオード13及び第2ダイオード14にも電圧が印加され、これらに電流が流れることになる。したがって、これらのダイオードの選択においては、サージ吸収素子11の動作電圧に対応して流れる電流に耐えることができる電流容量を持つものを選ぶことが望ましい。
On the other hand, the sum of the voltage drop at the
なお、インダクタンス素子12のインピーダンスが一般にjωLで表されることから明らかなように、インダクタンス素子12での電圧降下は、加えられる電圧の周波数により変わる。一般に、サージ電圧は高周波である一方、商用電源の周波数は、これに比べれば十分に低周波である。よって、この実施形態のインダクタンス素子12は、サージ電圧のような高周波に対して十分な電圧降下を与え、商用電源のような低周波に対してはほとんど電圧降下を与えない構成とする。本実施形態の避雷器10の詳しい動作は後述する。
As apparent from the fact that the impedance of the
避雷器20の内部構造は、避雷器10と同様なので、これについての説明は省略する。
Since the internal structure of the
(本実施形態の避雷器の動作)
つぎに、本実施形態に係る避雷器10の動作を説明する。なお、避雷器20の動作については、避雷器10の場合と同様なので、説明を省略する。
(Operation of the lightning arrester of this embodiment)
Next, the operation of the
避雷器10における各素子の基本的な役割は以下の通りである。
The basic role of each element in the
第1及び第2ダイオード13及び14:地絡時の持続電流を流す。なお、地絡電流は一般に交流であるため、極性の異なるダイオードを用いることで、交流の地絡電流を流すことができる。
First and
インダクタンス素子12:サージ電流周波数成分には大きなインピーダンスとなるので各ダイオードの破損を防止する。一方、電源周波数成分に対しては低いインピーダンスとなるので、インダクタンス素子12を無視できる。インダクタンス素子12並びに第1及び第2ダイオード13及び14で電圧降下を、サージ吸収素子11の作動電圧以下にすることで、地絡電流に対してサージ吸収素子11を保護する役割を果たす。
Inductance element 12: Since the surge current frequency component has a large impedance, each diode is prevented from being damaged. On the other hand, since the impedance is low for the power supply frequency component, the
以下、さらに詳しく説明する。 This will be described in more detail below.
1.地絡による電源周波数成分について
第1及び第2ダイオード13及び14の順方向電圧降下を、サージ吸収素子11の作動電圧よりも小さくすることで、電源地絡時には、第1及び第2ダイオード13及び14が短絡状態になり、サージ吸収素子11には電流が流れない。また、第1及び第2ダイオード13及び14が短絡状態での接地極の電圧は、構造体電位と等しくなる。インダクタンス素子12は、電源周波数成分において無視できる。
1. About the power supply frequency component due to the ground fault By making the forward voltage drop of the first and
本実施形態では、電流制限用抵抗7を接続しているので、ダイオードに流れ込む地絡電流を抑制することができる。逆に言えば、ダイオードへ流れる地絡電流を電流制限用抵抗7のみで抑制する場合には、第1及び第2ダイオード13及び14には、地絡電圧を抵抗7の抵抗値により除した値を越える電流容量が必要である。
In this embodiment, since the current limiting
2.サージによる高周波成分について
本実施形態の避雷器10に、サージによる高周波電圧が加わった場合、インダクタンス素子12によって、各ダイオードに流れる電流は抑制される。一方、サージ吸収素子11は、サージ電圧で作動して短絡状態になる。サージ電圧は一般に地絡電圧より十分に高い。この場合、サージ吸収素子11に流れる電流の計算例は以下のようになる。
2. About the high frequency component by a surge When the high frequency voltage by a surge is added to the
本実施形態の避雷器は、既存の個別接地構成を大きく変えずに適用することが可能であるという利点がある。 The lightning arrester of this embodiment has an advantage that it can be applied without greatly changing the existing individual grounding configuration.
また、本実施形態では、ダイオードを用いて、地絡時の地絡電流を保護することができる。そして、ダイオードでの電圧降下が小さいので、サージ吸収素子11の低電圧作動化が可能になっている。さらに、特にサージ現象が長くなる場合、許容電流をダイオード側に分流させることで、サージ吸収素子11の破損の可能性を低減させることができる。
Moreover, in this embodiment, the ground fault current at the time of a ground fault can be protected using a diode. Since the voltage drop at the diode is small, the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る避雷器210を、図3を参照しながら説明する。なお、この避雷器210の説明においては、前記した避雷器10と基本的に共通する構成については、同一符号を付すことにより、説明を簡潔にする。
(Second Embodiment)
Next, a
本実施形態の避雷器210は、サージ吸収素子11として、サージ吸収用コンデンサが用いられている。他の構成は、前記した避雷器10と同様である。また、この避雷器210は、避雷器10と同様にして使用できる。
The
なお、電圧抑制を目的とした避雷器は信号等への影響を小さくするため、できるだけ挿入容量を小さくすることが好ましい。しかし本実施形態では、接地極間の等電位化を目的にしているので、電源周波数のような低周波数での絶縁性を確保すれば、大容量化はサージ対策として好ましい。 In addition, it is preferable to make the insertion capacity as small as possible in order to reduce the influence on the signal etc. of the lightning arrester aiming at voltage suppression. However, in this embodiment, the purpose is to make the potential between the ground electrodes equal. Therefore, if insulation at a low frequency such as a power supply frequency is ensured, a large capacity is preferable as a countermeasure against surges.
なお、一般に、コンデンサでの蓄積電荷を大きくすることは避けるべきである。このため、第2実施形態のように、サージ吸収のためにコンデンサーを用いた避雷器210の場合は、用途として、短時間サージ電流、あるいは電荷蓄積が生じない磁気結合によるサージ電流への対策用とすることが好ましい。
In general, it should be avoided to increase the charge accumulated in the capacitor. For this reason, in the case of the
なお、蓄積電荷Qとコンデンサー容量Cとによりコンデンサー電圧V(=Q/C)が決まることが知られている。 It is known that the capacitor voltage V (= Q / C) is determined by the accumulated charge Q and the capacitor capacitance C.
本実施形態では、インダクタンス素子12は、サージ吸収素子11としてのコンデンサでの蓄積電荷を緩和放電させ、ダイオードで消費(Id×Vd)させる。また、使用上接地線間抵抗を挿入した状態になり、ここでも蓄積電荷を放電消費することができる。
In this embodiment, the
第2実施形態の避雷器210における他の動作及び利点は、前記した第1実施形態の避雷器10と同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。
Other operations and advantages of the
(第3実施形態)
つぎに、本発明の第3実施形態に係る避雷器を、図4及び図5を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Next, a lightning arrester according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、この避雷器が使用される状況について、図4を用いて説明する。三相6.6kV高圧ケーブル配線に使用する送電ケーブルは、一般的に、電流を流す中心導体をシールドしたシースを絶縁した1本のケーブルを3本撚ったものを使用し、また各シースは送電端側で接地して使用している。図4では、三相高圧ケーブルの各線をシールドするための、三本のシース301、302及び303が示されている。これらのシース301,302及び303は受電端側では、循環電流対策と考えられるが、一般的に非接地である。図4では、これらのシース301,302及び303と、構造体を代表する接地極304との間には、本実施形態に係る避雷器310、320及び330が接続されている。これらの避雷器310、320及び330は、いずれも同じ構成とされているので、一つの避雷器310についてのみ、その内部構造を説明する。
First, the situation where this lightning arrester is used will be described with reference to FIG. The power transmission cable used for three-phase 6.6kV high-voltage cable wiring is generally a twisted three cables that are insulated from the sheath that shields the central conductor through which the current flows. Grounded at the power transmission end side. In FIG. 4, three
避雷器310は、第1実施形態におけるサージ吸収素子11に代えて、図5に示すサージ吸収素子311を用いている。なお、避雷器310の説明においては、既に説明した避雷器10と基本的に共通する構成については、同一符号を用いることにより、説明を簡略化する。
The
避雷器310のサージ吸収素子311は、大容量低電圧作動避雷器3111と、サージ吸収用コンデンサ3112とから構成されている。大容量低電圧作動避雷器3111の動作電圧は、第1実施形態と同様に、地絡電流に対して、インダクタンス素子12、第1ダイオード13及び第2ダイオード14による電圧降下よりも高い値に設定されている。
The
この第3実施形態の避雷器によれば、仮に送電側建物に直撃雷があり、シースを通してサージ電圧が加わった場合、第1実施形態と同様に、大容量低電圧作動避雷器3111が動作して、各シースは接地極304に短絡することができる。これにより、高電圧線に重畳するサージ電圧を抑制し高電圧線および接続されている機器の保護を図ることができる。
According to the lightning arrester of the third embodiment, if there is a direct lightning strike on the power transmission side building and a surge voltage is applied through the sheath, the large-capacity low-voltage
なお、この使用状態でのSPD3111の有力候補とされる大容量GDT避雷器を使用する場合、コンデンサー3112はサージ電圧上昇率を緩和し、GDTのトリガー電圧を下げる効果がある。
In addition, when using a large-capacity GDT lightning arrester that is a promising candidate for the
また、この第3実施形態の避雷器は、各シース301,302及び303において通常非接地にする片端にも接続して、両端接地とすることができる。両端を接地した場合、絶縁された各線シース間には三相電流よる鎖交磁束によりに生じる誘導電圧によりシースを流れる循環電流を生じる。しかしながら、この実施形態では、シースを流れる循環電流の経路として、接地極304、一端側のダイオード13及び14、シース、他端側のダイオード13及び14となる。つまり、二組のダイオードが直列で接続されていることになる。すると、循環電流を生じる電圧が、これら直列接続のダイオードの動作電圧よりの低ければ、ダイオードは導通しないので、シースでの循環電流の発生を防止できる。高圧ケーブルの使用条件が定格電流で商用電源周波数(例えば60Hzないし50Hz)の場合、前者の条件を満足するようにダイオード個数を調節することで、循環電流の発生を防止できる。なお、インダクタンス素子12は、このように低い周波数では無視して良い。
In addition, the lightning arrester of the third embodiment can be connected to one end which is normally ungrounded in each of the
一方、高次の高調波(つまり高周波)の電流は、サージ吸収用コンデンサ3112を通して流れることができる。このような高周波の電流は、遮蔽電流として作用する。すなわち、各シースを流れる高周波電流は、高圧ケーブルを流れる電流によって生じる高調波成分の磁界を相殺し、漏れ磁界を抑制する。なお、高周波成分としては、シース間循環電流を相殺位相にするため、ωL>1/ωCを満足する必要がある。ここでLは絶縁されたシース同士が作る循環路のインダクタンス、Cはサージ吸収用コンデンサ3112のキャパシタンスである。
On the other hand, high-order harmonic (ie, high frequency) current can flow through the
また、この実施形態においては、地絡電流を地絡線シースに集めることができる。具体的適用例で、非接地6.6kV高電圧系受電端側で地絡が発生すると、もしシースの受電端側にこの実施形態を採用せず、非接地とした場合、地絡電流は受電側接地系統から大地を通り送電端シース接地部分からシースに戻ると言う大きな循環路になる。本実施形態を採用することで地絡時に地絡電流は、避雷器310,320、330のダイオードが短絡状態になり各シースに戻る。
In this embodiment, the ground fault current can be collected in the ground fault sheath. In a specific application example, if a ground fault occurs on the non-grounded 6.6 kV high-voltage power receiving end side, if this embodiment is not adopted on the power receiving end side of the sheath and is not grounded, the ground fault current will be received. It becomes a large circulation path that passes from the side grounding system through the ground and returns from the power transmission end sheath grounding portion to the sheath. By adopting this embodiment, the ground fault current at the time of ground fault returns to each sheath because the diodes of the
第3実施形態の避雷器310、320及び330における他の動作及び利点は、前記した第1実施形態の避雷器10と同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。
Other operations and advantages of the
(第4実施形態)
つぎに、本発明の第4実施形態に係る避雷器を、図6を参照しながら説明する。第4実施形態における避雷器410は、第3実施形態の避雷器310と同様に構成されている。なお、本実施形態の説明においては、既に説明した構成要素と基本的に共通するものについては、同一符号を付することにより、説明を簡略化する。
(Fourth embodiment)
Next, a lightning arrester according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
まず、この避雷器410が使用される状況を説明する。この例では、図1に示した個別接地システムではなく、いわゆる共通接地極構造を採用している。建物1の内部には、電源用の共通接地極401が配置されている。そして、共通接地極401と建物との間に、本実施形態の避雷器410が配置されている。また、避雷器410と並列に、正常時における構造体への電流を抑制するための抵抗402が接続されている。建物1はいわゆるファラデー・ケージ(Faraday cage)を構成し、構造体基礎等で接地されている。なお、図6において、符号403は三相高圧電力ケーブル、符号404は通信線、符号405は、外部から導入される金属導体(例えば水道管)、符号406は、被覆構造のD種接地線、符号4071は高透磁率のトロイダルコア、符号4072はアレスタ、符号408はA種接地線、符号409は建物(すなわち構造物)を代表する接地極である。
First, a situation where the
本実施形態の避雷器410は、第3実施形態の避雷器310と同じように、第1実施形態におけるサージ吸収素子11に代えて、サージ吸収素子411を用いている。避雷器410のサージ吸収素子411は、低電圧作動避雷器4111と、サージ吸収用コンデンサ4112とから構成されている。
As with the
本実施形態では、代表接地極409とは別に、共通接地極401を設け、両者間に、図6に示すように本実施形態の避雷器410を接続している。本実施形態では、抵抗402と並列に第1及び第2ダイオード13及び14が接続されている。通常は抵抗402のみが機能している。そのため、例えば電気機器からの漏洩電流は構造体とD種接地線を通って共通接地極に戻ることになるが、共通接地極と構造体には抵抗402があるため大半の電流が抵抗値の小さなD種接地線に集まり、構造体に流さないようになる。従って、構造体の電圧降下を小さくでき構造体電位を一定にする。
In the present embodiment, a
本実施形態においては、地絡時に生じる地絡電流は、D種接地している電気機器については、D種接地線406を通して共通接地極401に戻る。建物1に地絡した場合は、建物1と接続しているD種接地線406を通して地絡電流が共通接地極401に戻る。
In the present embodiment, the ground fault current generated at the time of ground fault returns to the
万一、建物1とD種接地線406とが接続されていない場合、代表接地極409と接続している第1及び第2ダイオード13及び14が短絡状態になり、両ダイオードを通して地絡電流が流れることになる。
If the building 1 and the D-
なお、各変圧器のB種接地については、電気設備技術基準を満たすように抵抗を入れることによって、地絡による電位異常を地絡変圧器系統のみに留めることができ、地絡時電流を抑制できる。 In addition, for Class B grounding of each transformer, by adding resistance to meet the electrical equipment technical standards, potential anomalies due to ground faults can be retained only in the ground fault transformer system, and current during ground faults is suppressed. it can.
図6の構成において、共通接地極401と代表接地極409との間をダイオードだけで接続した場合には、次の不都合が予想される。すなわち、建物1への地絡や、ファラデー・ケージの破れによる外部からのサージ電流侵入などのような、何らかの原因によって異常電圧が発生することがある。この場合、前記のようにダイオードのみを接続した場合には、サージ電流によるダイオードの破損の危険がある。これに対して、本実施形態では、接地用の低電圧作動避雷器4111を用いているので、サージを生じた時はインダクタンス12が機能し、ダイオード破損の危険性を低減させ、一方、接地用の低電圧作動避雷器4111が作動し、共通接地極401と代表接地極409の電位差を小さくすることができる。また、地絡電流はダイオードを流れるので、低電圧作動避雷器4111を持続的な地絡電流から保護することができる。したがって、本実施形態においては、避雷器410の安定した使用が期待できる。
In the configuration of FIG. 6, when the
この避雷器410の他の構成は、第3実施形態の避雷器310と同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
Since the other structure of this
(第5実施形態)
つぎに、本発明の第5実施形態に係る避雷器を、図7を参照しながら説明する。第5実施形態における避雷器510は、第3実施形態の避雷器310か、又は、第1実施形態の避雷器10と同様に構成することができる。なお、本実施形態の説明においては、既に説明した構成要素と基本的に共通するものについては、同一符号を付することにより、説明を簡略化する。
(Fifth embodiment)
Next, a lightning arrester according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The
まず、この避雷器510が使用される状況を説明する。この例では、個別接地システムを採用している。図7において符号501、502及び503は、D種接地線を示す。また、符号504は、構造体を代表する接地極を示す。接地極504は、例えば建物1の一部を用いて構成される。
First, a situation where the
D種接地線501〜503と代表接地極504との間、及び、各接地線501〜503どうしの間には、本実施形態に係る避雷器510が配置されている。各避雷器510は、いずれも同じ構成なので、同じ符号を用いて表す。また避雷器510の内部構造は、既に説明した避雷器10又は避雷器310と同様なので、詳しい説明は省略する。
A
このような使用方法においても、避雷器510によって、地絡電流とサージ電流をいずれも適切に処理することができる。
Even in such a usage method, both the ground fault current and the surge current can be appropriately processed by the
なお、本実施形態においては、D種接地抵抗を大きくして、サージ電流を低く抑えることができる場合は、第2実施形態に示した避雷器210を用いることも可能である。
In the present embodiment, the
この避雷器510の他の構成及び利点は、第1実施形態の避雷器10と同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
Since the other structure and advantage of this
1 建物
2 三相変圧器
3 単相変圧器
4 B種接地極
5 D種接地極
6 理想アース
7 電流制限用抵抗
10・20・210・310・320・330・410・510 避雷器
11 サージ吸収素子
12 インダクタンス素子
13 第1ダイオード
14 第2ダイオード
301・302・303 高圧ケーブルシールド用のシース
304 接地極
311 サージ吸収素子
3111 大容量低電圧作動避雷器
3112 サージ吸収用コンデンサ
401 共通接地極
402 電流抑制用の抵抗
411 サージ吸収素子
4111 大容量低電圧作動避雷器
4111 低電圧作動避雷器
4112 サージ吸収用コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記第1ダイオードと前記第2ダイオードとは、並列に接続され、かつ、極性が反転されており、
前記インダクタンス素子は、前記第1及び第2ダイオードと直列に接続されており、
前記サージ吸収素子は、前記第1及び第2ダイオード並びに前記インダクタンス素子と並列に接続されており、
商用周波数帯域における、前記第1ダイオード及び前記第2ダイオードでの電圧降下と、前記インダクタンス素子での電圧降下の和は、前記サージ吸収素子の動作電圧より低い値に設定されており
サージ成分の周波数帯域における、前記第1ダイオード及び前記第2ダイオードでの電圧降下と、前記インダクタンス素子での電圧降下の和は、前記サージ吸収素子の動作電圧より高い値に設定されている
ことを特徴とする避雷器。 A surge absorbing element, an inductance element, a first diode, and a second diode;
The first diode and the second diode are connected in parallel and the polarity is inverted,
The inductance element is connected in series with the first and second diodes,
The surge absorbing element is connected in parallel with the first and second diodes and the inductance element,
The sum of the voltage drop at the first diode and the second diode and the voltage drop at the inductance element in the commercial frequency band is set to a value lower than the operating voltage of the surge absorbing element, and the frequency of the surge component The sum of the voltage drop at the first diode and the second diode and the voltage drop at the inductance element in the band is set to a value higher than the operating voltage of the surge absorbing element. .
前記低電圧作動避雷器と、サージ吸収用コンデンサとは、いずれも、前記第1及び第2ダイオード並びに前記インダクタンス素子と並列に接続されている
請求項1に記載の避雷器。 The surge absorbing element includes a low voltage operating lightning arrester and a surge absorbing capacitor,
The lightning arrester according to claim 1, wherein the low-voltage operation lightning arrester and the surge absorbing capacitor are both connected in parallel with the first and second diodes and the inductance element.
請求項1に記載の避雷器。 The lightning arrester according to claim 1, wherein the surge absorbing element includes a low-voltage operation lightning arrester.
請求項1に記載の避雷器。 The lightning arrester according to claim 1, wherein the surge absorbing element includes a surge absorbing capacitor.
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JP2009053014A JP2010207057A (en) | 2009-03-06 | 2009-03-06 | Lightning arrester |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20170086615A (en) * | 2014-11-21 | 2017-07-26 | 에이비비 슈바이쯔 아게 | System for protection of dry type transformers |
CN108347047A (en) * | 2017-01-23 | 2018-07-31 | 维谛技术有限公司 | A kind of power supply system |
JP7258195B1 (en) | 2022-01-17 | 2023-04-14 | Nttアノードエナジー株式会社 | Lightning arresters, protection systems and power systems |
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