JP2011065785A - 送電用避雷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】開閉サージでは放電せず、雷サージにおいては放電間隙で確実に放電することが可能となり、信頼性が高く且つ小型化を図ることにある。
【解決手段】送電線鉄塔の支持アーム１の先端部に支持碍子２を介して送電線３が支持され、支持碍子２の下端部に課電側放電電極４１が取付けられて送電線３と電気的に接続され、かつ支持アーム１の先端部から取付部材６を介して避雷要素７が吊下げられるように固定され、被雷要素７の下端部に課電側放電電極４１と所定の放電間隙ｇを存して対向するように配置されて接地側放電電極８１が取付けられた送電用避雷装置において、課電側放電電極４１は円弧状導体によって構成され、接地側放電電極８１は棒状導体によって構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸化亜鉛素子を収納した避雷要素を送電線支持碍子連と並列に送電線鉄塔に取付けてなる送電線用避雷装置において、特に開閉サージでは放電せず、雷サージに対しては放電間隙で確実に放電可能な送電線用避雷装置に関する。

近年、送電系統においては、送電線の雷事故防止対策として、酸化亜鉛素子を収納した避雷要素を送電線支持碍子連と並列に送電線鉄塔に取付け、送電用避雷装置を構成するという方法が急速に普及してきている。

図５は、この種の従来の送電用避雷装置の一例を示す正面図である。すなわち、図５に示すように、送電線鉄塔の支持アーム１の先端部には、垂直方向に伸びる支持碍子２の上端部が取付けられ、この支持碍子２の下端部側に配置された送電線３が支持碍子２によって支持されている。

また、支持碍子２の下端部には、水平方向に伸びる導体の端部に垂直に課電側放電電極４が取付けられ、送電線３と電気的に接続されている。

さらに、支持碍子２の上下両端部には、一対のアークホーン５が互いに対向するようにして取付けられている。

一方、支持アーム１には、斜め上方向に伸びる取付金具６を介して避雷要素７が吊下げるように固定されている。この避雷要素７は、垂直方向に伸びる形状の容器内に複数の酸化亜鉛素子を収納したものであり、その下端部には接地側放電電極８が取付けられている。

この接地側放電電極８は、前述した課電側放電電極４との間に所定の放電間隙ｇを存して対向するように配置されている。この場合、放電間隙ｇは、雷に対してのみ放電し、開閉サージや交流対地電圧では放電しないように設定されている。そして、課電側放電電極４および接地側放電電極８の具体的な電極構成としては、例えば図６（ａ），（ｂ）に示すような電極構成のものがある（特許文献１、２）。

すなわち、図６（ｂ）に示すように課電側放電電極４の放電部を２重にし、図６（ａ）に示すように接地側放電電極８の放電部を１重にして、開閉サージの耐電圧を向上するように構成されている。

特開平３−１０１０１６号公報 特公平７−１６５３号公報

しかしながら、前述したような従来の送電用避雷装置では、開閉サージに対しては耐電圧が向上するものの、雷サージに対しても放電電圧が高くなり、支持碍子２側のアークホーンで放電して、支持碍子２側のアークホーン５との協調がとれなくなるという問題がある。すなわち、図５の送電用避雷装置に印加される電圧Ｖは、酸化亜鉛素子の静電容量Ｃａと放電間隙ｇの静電容量Ｃｇとの比によって分圧される形で、避雷要素７と放電間隙ｇに印加され、放電間隙ｇに加わる電圧Ｖｇは、次のような式で表される。

Ｖｇ＝Ｖ×Ｃａ／（Ｃｇ＋Ｃａ）
したがって、上記特許文献１に開示されているような図６に示す電極構成を適用した場合には、放電間隙ｇの静電容量Ｃｇが大きくなって、放電間隙ｇに加わる電圧Ｖｇが小さくなるため、高い印加電圧でないと放電しないことになる。

また、このような電極構成は、あたかも棒−平板ギャップのような電極構成となり、負極性の雷サージによる放電電圧が正極性の雷サージによる放電電圧よりも著しく高くなってしまう。

一方、支持碍子２側のアークホーン５は、棒−棒ギャップのような電極構成となるため、放電電圧の極性差が小さくなり、負極性の雷サージにおいて支持碍子２側のアークホーン５で放電するという問題が生じる。

このように従来の送電用避雷装置においては、雷サージに対して放電間隙で確実に放電することができないという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、開閉サージでは放電せず、雷サージに対しては放電間隙で確実に放電することが可能な信頼性の高い且つ小型の送電用避雷装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、次のような手段により送電用避雷装置を構成するものである。

本発明は、送電線鉄塔の支持アームの先端部に支持碍子を介して送電線が支持され、前記支持碍子の下端部に課電側放電電極が取付けられて前記送電線と電気的に接続され、かつ前記支持アームの先端部から取付部材を介して避雷要素が吊下げられるように固定され、前記被雷要素の下端部に前記課電側放電電極と所定の放電間隙を存して対向するように配置されて接地側放電電極が取付けられた送電用避雷装置において、前記課電側放電電極は円弧状導体によって構成され、前記接地側放電電極は棒状導体によって構成される。

本発明は、送電線鉄塔の支持アームの先端部に支持碍子を介して送電線が支持され、前記支持碍子の下端部に課電側放電電極が取付けられて前記送電線と電気的に接続され、かつ前記支持アームの先端部から取付部材を介して避雷要素が吊下げられるように固定され、前記被雷要素の下端部に前記課電側放電電極と所定の放電間隙を存して対向するように配置されて接地側放電電極が取付けられた送電用避雷装置において、前記課電側放電電極はリング導体によって構成され、前記接地側放電電極は球状導体によって構成され、且つその直径ｄが前記リング導体の外直径Ｒの十分の一以下である。

本発明によれば、開閉サージでは放電せず、雷サージにおいては放電間隙で確実に放電することが可能となり、信頼性が高く且つ小型化を図ることができる。

本発明による送電用避雷装置の第１の実施形態を示す正面図。 同実施形態における放電電極の構成例を示す正面図。 避雷要素側放電電極の板厚に対する正極性と負極性の５０％放電電圧レベルとアークホーンの５０％放電電圧レベルとの関係を示す特性図。 本発明による送電用避雷装置の第２の実施形態における放電電極の構成例を示す正面図。 従来の送電用避雷装置の一例を示す正面図。 図５の送電用避雷装置における放電電極の一例を示す斜視図。

以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明による送電用避雷装置の第１の実施形態を示す正面図、図２は同実施形態における放電電極の構成例を示す正面図であり、図５および図６と同一部分には同一符号を付して説明する。

図１に示すように、送電線鉄塔の支持アーム１の先端部には、垂直方向に伸びる支持碍子２の上端部が取付けられ、この支持碍子２の下端部側に配置された送電線３が支持碍子２によって支持されている。

また、支持碍子２の下端部には、水平方向に伸びる導体の端部に垂直に円弧状の課電側放電電極４１が取付けられ、送電線３と電気的に接続されている。この円弧状の課電側放電電極４１は、図２（ｂ）に示すように両端部間の長さをＬとしたとき、０．５Ｌ〜３Ｌの極率半径の円弧状導体として構成したものである。

さらに、支持碍子２の上下両端部には、一対のアークホーン５が互いに対向するようにして取付けられている。

一方、支持アーム１には、水平方向に伸びる取付金具６を介して避雷要素７が吊下げるように固定されている。この避雷要素７は、垂直方向に伸びる形状の容器内に複数の酸化亜鉛素子を収納したものであり、その接地側と高圧側の両端部は、金属フランジ９により接合されている。また、この避雷要素７の下端部には、棒状の接地側放電電極８１が取付けられている。

この接地側放電電極８１は、図２（ａ）に示すように直径ｄの棒状導体として構成したものであり、前述した課電側放電電極４１との間に所定の放電間隙ｇを存して対向するようにして配置されている。

ここで、上記課電側放電電極４１を構成する円弧状導体は、その両端部間の最大長さ（Ｌ）が接地側電極８１を構成する棒状導体の直径（ｄ）の１５倍以内とするように構成されている。

このように構成された送電用避雷装置においては、課電側放電電極４１は、円弧状導体で構成されているため、課電側では電界が緩和され、開閉サージに対して良好な耐電圧特性が得られる。また、雷サージに対しても、接地側放電電極８１が棒状電極で構成されているため、良好な放電特性が得られる。

この放電特性について図３を用いて詳細に説明する。

図３は、接地側放電電極８１の直径ｄと課電側放電電極４１の両端部間長さＬとの比に対する正極性と負極性の５０％放電電圧レベルと、アークホーン５の５０％放電電圧レベルとの関係を示す特性図である。

図３から明らかなように課電側放電電極４１の両端部間の長さＬ／接地側放電電極８１の直径ｄの値を１５以下とすることにより、負極性の放電電圧レベルをアークホーン５の放電電圧レベルよりも低くすることができることが分かる。すなわち、接地側放電電極８１の直径が小さくなる分だけ接地側放電電極８１側から正極性のリーダが生じ易くなるため、放電電圧が低くなり、極性による放電電圧の差が小さくなる。

また、課電側放電電極４１を円弧状導体により構成しているので、電極構成を棒−棒ギャップに近付けることも可能なため、放電間隙ｇの静電容量Ｃｇが小さくなる。したがって、放電間隙ｇに加わる電圧Ｖｇが大きくなるため、雷サージに対して良好な放電特性が得られる。

このように本発明の第１の実施形態では、課電側放電電極４１を円弧状導体によって構成しているので、課電側では電界が緩和され放電しにくくなり、開閉サージに対して良好な耐電圧特性が得られる。

また、負極性の雷サージに対しては接地側放電電極８１を棒状導体によって構成することにより接地側から正極性のリーダが生じ易くなるため、放電電圧が低くなり、極性による放電電圧の差が低くなる。

さらに、電極構成が棒−棒ギャップに近づくため、放電間隙の静電容量が小さくなる。したがって、放電間隙に加わる電圧が大きくなるため、雷サージに対して良好な放電特性が得られる。

また、課電側電極４１を構成する円弧状導体の最大長さを接地側電極８１を構成する棒状導体の直径（ｄ）の１５倍以内とすることにより、円弧状導体を小型化できる。

図４（ａ），（ｂ）は本発明による送電用避雷装置の第２の実施形態における放電電極の構成例を示すもので、（ａ）は接地側放電電極の正面図、（ｂ）は課電側放電電極を断面して示す正面図である。

第２の実施形態では、図１の支持碍子２の下端部に支持され、且つ送電線３と電気的に接続された水平方向に伸びる導体の端部に垂直に図４（ｂ）に示すようなリング状の課電側放電電極４２を取付け、また、避雷要素７の下端部に図４（ａ）に示すような球状の接地側放電電極８２を取付けるようにしたものである。

ここで、上記リング状の課電側放電電極４２は、図４（ｂ）に示すように外直径Ｒのリング導体によって構成され、また、球状の接地側放電電極８２は、直径ｄが前記リング導体の外直径Ｒの十分の一以下の球導体によって構成されている。

さらに、課電側放電電極４２を構成するリング導体の外直径Ｒは、接地側放電電極８２を構成する球導体の直径ｄの１０倍以上で１５倍以下（１０ｄ≦Ｒ≦１５ｄ）になるようにしている。

このように本発明の第２の実施形態では、課電側放電電極４２をリング導体で構成しているので、第１の実施形態と同様の作用が得られ、課電側では電界が緩和され、開閉サージに対して良好な耐電圧特性が得られる。

また、負極性の雷サージに対しては、接地側放電電極８２を球導体で構成しているが、リング外直径に比して十分の一以下のため、接地側から正極性のリーダが生じ易くなるため、放電電圧が低くなり、極性による放電電圧の差が小さくなる。

さらに、電極構成が第１の実施形態の棒−円弧状電極と異なり、放電間隙の静電容量が大きくなるが、放電形態は棒−平板ギャップに近づく。

一般的に正極性の雷サージに対して棒−棒電極構成より棒−平板構成が放電電圧は低い。

一方、負極性の雷サージに対しては円弧状電極に比べて高くなるが、アークホーンの放電電圧を超えるものではない。したがって、放電電圧が小さくなるため、雷サージに対しても良好な放電特性が得られる。

さらに、課電側電極を構成するリング導体の外直径Ｒを接地側電極を構成する球導体の直径ｄの１０倍以上で１５倍以下（１０ｄ≦Ｒ≦１５ｄ）とすることにより、リング導体を小型化できる。この場合、リング導体の外直径Ｒを接地側電極を構成する球導体の直径ｄの１０倍以上としているのは、開閉サージでアークが飛び易くなるためである。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で種々変形して実施できることは云うまでもない。

１…支持アーム、２…支持碍子、３…送電線、４１…課電側放電電極、５…アークホーン、６…取付金具、７…避雷要素、８１…接地側放電電極、９…金属フランジ、４２…リング状の課電側放電電極、８２…球状の接地側放電電極

Claims (4)

1. 送電線鉄塔の支持アームの先端部に支持碍子を介して送電線が支持され、前記支持碍子の下端部に課電側放電電極が取付けられて前記送電線と電気的に接続され、かつ前記支持アームの先端部から取付部材を介して避雷要素が吊下げられるように固定され、前記被雷要素の下端部に前記課電側放電電極と所定の放電間隙を存して対向するように配置されて接地側放電電極が取付けられた送電用避雷装置において、
   前記課電側放電電極は円弧状導体によって構成され、前記接地側放電電極は棒状導体によって構成されていることを特徴とする送電用避雷装置。
2. 請求項１記載の送電用避雷装置において、
   前記課電側放電電極を構成する円弧状導体は、その両端部間の最大長さＬが前記接地側電極を構成する棒状導体の直径（ｄ）の１５倍以内とするように構成されていることを特徴とする送電用避雷装置。
3. 送電線鉄塔の支持アームの先端部に支持碍子を介して送電線が支持され、前記支持碍子の下端部に課電側放電電極が取付けられて前記送電線と電気的に接続され、かつ前記支持アームの先端部から取付部材を介して避雷要素が吊下げられるように固定され、前記被雷要素の下端部に前記課電側放電電極と所定の放電間隙を存して対向するように配置されて接地側放電電極が取付けられた送電用避雷装置において、
   前記課電側放電電極はリング導体によって構成され、前記接地側放電電極は球状導体によって構成され、且つその直径ｄが前記リング導体の外直径Ｒの十分の一以下であることを特徴とする送電用避雷装置。
4. 請求項３記載の送電用避雷装置において、
   前記課電側放電電極を構成するリング導体は、その外直径Ｒが前記接地側放電電極を構成する球導体の直径ｄの１０倍以上で１５倍以下（１０ｄ≦Ｒ≦１５ｄ）になるようにしたことを特徴とする送電用避雷装置。

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