JP2017195090A - 落雷抑制型避雷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】落雷保護領域を、被保護体に合わせて形成することの可能な落雷抑制型避雷装置を提供する。【解決手段】間隔をおいて立設された支持体（２）間に、電気絶縁性材料からなる連結具３を介して架設された線状の第１電極４と、この第１電極４の下方に、この第１電極４に沿うように配設された線状の第２電極５を備え、この第２電極５が、電気絶縁性材料によって形成された複数のスペーサー６により、前記第１電極４に所定間隔をおいて垂設され、かつ、前記第２電極５に接地線が連設されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、落雷を抑制することで、雷害から建築物や設備機器等の被保護体を保護するための落雷抑制型避雷装置に関するものである。

落雷は大気中で起こる放電現象であり、雷放電には雲内放電、雲間放電、雲―大地間放電等がある。雷放電で大きな被害を出すのは雲―大地間放電（以下落雷）である。落雷は雷雲（雲底）と大地または大地等に建設された構造物との間の電界強度が非常に大きくなり、その電荷が飽和状態となって大気の絶縁を破壊したときに発生する現象である。

落雷の現象を詳細に観察すると、夏季に起こる一般的な落雷（夏季雷）の場合、雷雲が成熟すると雷雲からステップトリーダが大気の放電しやすいところを選びながら大地に近づいてくる。
ステップトリーダが大地とある程度の距離になると大地または建築物（避雷針）、木などからステップトリーダに向かって、微弱電流の上向きストリーマ（お迎え放電）が伸びてくる。
このストリーマとステップトリーダが結合すると、その経路を通って、雷雲と大地間に大電流（帰還電流）が流れる。これが落雷現象である。

このような落雷現象に対し、従来の雷保護概念では、落雷は防止できないものとの観点から、落雷を突針型避雷針（フランクリンロッド）に受けて大地に流す方式が大半であった。

これに対し、本発明者等は、落雷の発生を極力抑制することによって被保護体を保護すべく、特許文献１に示される落雷抑制型避雷装置を提案した。

この落雷抑制型避雷装置は、絶縁体を挟んで配置される上部電極体及び下部電極体を有し、下部電極体のみを接地して構成したものである。

そして、たとえばマイナス電荷が雲底に分布した雷雲が近づくと、それとは逆の電荷（プラス電荷）が大地の表面に分布し、接地されている下部電極体にもプラス電荷が集まる。

すると、絶縁体を介して配置されている上部電極体は、コンデンサの作用でマイナス電荷を帯びることとなる。

この作用により、避雷装置とその周辺における上向きストリーマの発生を起こりにくくして落雷の発生を抑制するようにしている。

特許第５８３９３３１号公報

前述した本発明者等による先の提案によって、避雷装置を中心とした円状の保護領域において落雷を抑制できるようになった。

しかしながら、落雷に対する被保護体は多様化しており、この被保護体の多様化に対応して、最適な保護領域を形成する必要があるとの知見に至った。

本発明は、前述した知見に基づいてなされたもので、間隔をおいて立設された支持体間に、電気絶縁性材料からなる連結具を介して架設された線状の第１電極と、この第１電極の下方に、この第１電極に沿うように配設された線状の第２電極を備え、この第２電極が、電気絶縁性材料によって形成された複数のスペーサーにより、前記第１電極に所定間隔をおいて垂設され、かつ、前記第２電極に接地線が連設されていることを特徴としている。

このような構成とすることにより、前記第１電極と前記第２電極とが、これらの全長に亙って所定の間隔に保持され、両者間に空気による絶縁層が形成される。

そして、たとえばマイナス電荷が雲底に分布した雷雲が近づくと、それとは逆の電荷（プラス電荷）が大地の表面に分布し、接地された前記第２電極にも、雲底のマイナス電荷に引き寄せられてプラス電荷が集まるようになる。

すると、絶縁体を介して配置されている第１電極は、コンデンサの作用でマイナス電荷を帯びる。
この作用により、前記第１電極とその周辺における上向きストリーマの発生を起こりにくくし、落雷の発生を抑制することができる。

一方、前記第１電極および第２電極が線状に形成されていることから、前述した落雷の発生を抑制する保護領域が、前記第１電極の両側で、この第１電極の長さ方向に延びるように帯状に形成される。

したがって、前記第１電極および第２電極の架設形態、たとえば、架設長さや、平面視での架設形状等を調整することにより、これらによって形成される前述した保護領域を自由に形成することができる。

この結果、前記保護領域を、保護すべき被保護体に合わせて設定することができ、この被保護体に最適な保護領域を形成することができる。

また、落雷抑制型避雷装置を、前記支持体間に電気絶縁性材料からなる連結具を介して架設された前記第１電極に、電気絶縁性材料からなる複数のスペーサーによって前記第２電極を垂設して構成したことにより、これらの第１電極と第２電極との間に必要な絶縁層を、空気によって形成することができ、落雷抑制型避雷装置を、極めて簡素な構成によって構築することができるとともに、施工性を高めることができる。

一方、一般的な送電設備は、送電線を多数の鉄塔で支持した送電路を備えており、この送電路においては、落雷を、鉄塔を経て大地に導くために、隣接する前記鉄塔の頂部間に架空地線を架設している。

そこで、前記架空地線を第２電極として用い、その上方に前記第１電極を配置して、その両端部を、前記各鉄塔の頂部間に電気絶縁性材料からなる連結具を介して架設し、かつ、この第１電極に前記架空地線を複数のスペーサーによって連結することにより、落雷抑制型避雷装置を構築することもできる。

あるいは、前記架空地線を前記鉄塔に対して電気絶縁状態となるように架け替えて前記第１電極とし、その下部に、前記第２電極を別途架設することによっても、前記鉄塔間に落雷抑制型避雷装置を構築することができる。

したがって、既存の設備を利用した落雷抑制型避雷装置の構築が可能である。

前記スペーサーが、前記第１電極に、その上方から嵌着される上部把持体と、前記第２電極に、その下方から嵌着される下部把持体とからなり、これらの上部把持体と下部把持体とが上下方向に嵌合させられ、かつ、これらの嵌合部に形成されている凹凸係合片の係合により、前記上部把持体および下部把持体を相互に連結する構成とすることができる。

このような構成とすることにより、前記上部把持体を前記第１電極に、また、前記下部把持体を前記第２電極にそれぞれ嵌着させておき、これらの上部把持体と下部把持体とをそれぞれ係合させることにより、前記第１電極と前記第２電極とを所定の相対的な位置関係で連結することができる。

このように、前記上部把持体と前記第１電極との嵌着作業、前記下部把持体と前記第２電極との嵌着作業、および、前記上部把持体と前記下部把持体との係合作業といった簡便な作業によって両電極の設置を行なうことができる。

また、前記上部把持体は、下方へ向かって開口する逆Ｕ字状に形成され、その底部に、前記第１電極の外径とほほ等しい内径を有する拡径部が設けられているとともに、この拡径部から前記開口へ至る部位に、前記第１電極の外径よりも小さい幅を有する絞り部が設けられた構成とすることができる。

このような構成とすることにより、前記拡径部に前記第１電極を嵌合させることによって、前記上部把持体を前記第１電極に仮止めすることができるので、前記第２電極の架設作業を円滑なものとすることができる。

このような構成は、前記下部把持体と前記第２電極との関係においても採用できる。

本発明の落雷抑制型避雷装置によれば、多様な被保護体に対応した落雷保護領域を容易に形成することができる。

本発明の第１の実施形態が適用された送電路の概略正面図である。 本発明の第１の実施形態におけるスペーサーの一部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態におけるスペーサーの一部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態におけるスペーサーの連結手順を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態を示すもので、スペーサーを連結した状態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態を示すもので、スペーサーを連結した状態を示す正面図である。 本発明におけるストリーマ発生抑制作用を説明するための概略図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１において、符号１は本実施形態に係わる落雷抑制型避雷装置（以下、避雷装置と略称する）を示し、電力の送電路に適用したものである。

この避雷装置１は、支持体を構成する前記送電路の鉄塔２間に設けられたもので、これらの鉄塔２間に、電気絶縁性材料からなる連結具３を介して架設された線状の第１電極４と、この第１電極４の下方に、この第１電極４に沿うように配設された線状の第２電極５を備え、この第２電極５が、電気絶縁性材料によって形成された複数のスペーサー６により、前記第１電極４に所定間隔をおいて垂設され、かつ、前記第２電極５に接地線７が連設されていることを特徴としている。

詳述すれば、前記連結具３は、たとえば、がいしによって形成され、前記第１電極４のそれぞれの端部を、前記一対の鉄塔２の先端部に連結することにより、前記第１電極を前記両鉄塔２間に電気絶縁状態で架設するようになっている。

前記第２電極５は、前記第１電極４と同様に線状に形成されており、本実施形態においては、前記第１電極４とほぼ同等の長さに形成されている。

そして、前記第２電極５は、その長さ方向に間隔をおいて複数設置される前記スペーサー６により、前記第１電極４との間に所定の間隔を保持し、かつ、前記第１電極４に沿うようにして垂設されている。

また、前記第２電極５は、その一端部に前記接地線７が接続されており、この接地線７を介して大地へ接地されている。

前記スペーサー６は、たとえば、天然ゴムや合成樹脂等、電気絶縁性を有し、かつ、若干の弾性を備えた材料によって形成されている。

そして、前記スペーサー６は、前記第１電極４に、その上方から嵌着される上部把持体８と、前記第２電極５に、その下方から嵌着される下部把持体９とからなり、これらの上部把持体８と下部把持体９とが上下方向に嵌合させられ、かつ、これらの嵌合部に形成されている凹凸係合片８ａ・９ａの係合により、前記上部把持体８および下部把持体９が相互に連結されて一体化されるようになっている。

また、前記上部把持体８は、図２に示すように、下方へ向かって開口する逆Ｕ字状に形成され、その底部に、前記第１電極４の外径とほほ等しい内径を有する拡径部８ｂが設けられているとともに、この拡径部８ｂから前記開口へ至る部位に、前記第１電極４の外径よりも小さい幅を有する絞り部８ｃが設けられている。

さらに、前記下部把持体９は、上方へ向かって開口するＵ字状に形成され、その底部に、前記第２電極５の外径とほほ等しい内径を有する拡径部９ｂが設けられているとともに、この拡径部９ｂから前記開口へ至る部位に、前記第２電極５の外径より小さい幅を有する絞り部９ｃが設けられている。

前記上部把持体８には、前記第１電極４が、前記上部把持体８の絞り部８ｃに、その弾性に抗して前記絞り部８ｃを押し広げながら押し込まれた後に、この絞り部８ｃから離脱させられて前記拡径部８ｂに位置させられる（図２および図４参照）。

このように前記第１電極４が、前記拡径部８ｂに移動させられると同時に、前記絞り部８ｃが弾性によって元の位置に復帰させられて、その幅が前記第１電極４の外径よりも狭められる。

この状態において、前記第１電極４は、前記上部把持体８からの離脱が阻止される。
ここで、前記拡径部８ｂの内径を前記第１電極４の外径よりも若干小さくしておくと、前記拡径部８ｂの内壁を前記第１電極４の周面に圧着させることができ、その摩擦力によりこれらを一体化することができる。

また、前記上部把持体８の前記絞り部８ｃは、その開口に向けて漸次広がるように傾斜して形成され、その対向する両内面に、前記凹凸係合片８ａが複数形成されている。

これらの凹凸係合片８ａは、前記第１電極４の挿入方向に対して略直交する方向に沿って形成されている。

前記下部把持体９には、前記第２電極５が、前記下部把持体９の絞り部９ｃに、その弾性に抗して前記絞り部９ｃを押し広げながら押し込まれた後に、この絞り部９ｃから離脱させられて前記拡径部９ｂに位置させられる（図３および図４参照）。

このように前記第２電極５が、前記拡径部９ｂに移動させられると同時に、前記絞り部９ｃが弾性によって元の位置に復帰させられて、その幅が前記第２電極５の外径よりも狭められる。

この状態において、前記第２電極５は、前記下部把持体９からの離脱が阻止される。
ここで、前記拡径部９ｂの内径を前記第２電極５の外径よりも若干小さくしておくと、前記拡径部９ｂの内壁を前記第２電極５の周面に圧着させることができ、その摩擦力によりこれらを一体化することができる。

また、前記下部把持体９の前記絞り部９ｃの両外面は、前記下部把持体９の開口に向けて漸次狭まるように傾斜して形成されていることにより、この絞り部９ｃが、前記上部把持体８の絞り部８ｃ内に挿入可能となされているとともに、これらの外面に、前記凹凸係合片９ａが複数形成されている。

これらの凹凸係合片９ａは、前記第２電極５の挿入方向に対して略直交する方向に沿って形成されている。

このように前記第１電極４に装着された前記上部把持体８と、前記第２電極５に装着された前記下部把持体９は、図４に示すように、この下部把持体９の絞り部９ｃ側を前記上部把持体８の絞り部８ｃ内に挿入し、それぞれの凹凸係合片８ａ・９ａを係合させることにより、図５および図６に示すように一体化される。

このように、前記上部把持体８と前記下部把持体９とが一体化されると、前記第１電極４の下方に、前記第２電極５が、前記第１電極４に沿うようにして設置される。
かつ、多数の前記スペーサー６によって、前記第１電極４と前記第２電極５との間隔がほぼ一定に保持される。

そして、図１に示すように、前記両鉄塔２間に架設されている前記第１電極４に、多数の上部把持体８を所定間隔で装着しておき、これらの上部把持体８に、前記第２電極５に装着されている前記下部把持体９を順次係合させて連結し、さらに、この第２電極５に前記接地線７を接続することによって、送電路の上部に避雷装置１を設置することができる。

このように設置される本実施形態に係わる避雷装置１は、前記第１電極４と前記第２電極５との絶縁を、主に空気によって行なう構成としたことにより、構成が極めて簡素である。

構成が簡素であることに加えて、設置に際して、前記第１電極４と前記第２電極５とを、前記スペーサー６によって連結するといった簡便な作業で行なうことができるので、施工性も良好である。

ついで、このように設置された本実施形態の避雷装置１による落雷抑制機能について、図７に示す概略図を用いて説明する。

マイナス電荷が雲底に分布した雷雲Ｃが近づくと、それとは逆の電荷（プラス電荷）が大地Ｇの表面に分布し、雲底のマイナス電荷に引き寄せられて前記第２電極５にもプラス電荷が集まるようになる。

一方、絶縁体を介して配置されている第１電極４は、コンデンサの作用でマイナス電荷を帯びる。
この作用により、前記第１電極４とその周辺における上向きストリーマの発生が起こりにくく、この結果、落雷の発生を抑制する。

このように前記第１電極４によって落雷の発生を抑制する領域、すなわち、落雷保護領域は、平面視で、前記第１電極４の両側の所定範囲で、この第１電極４の長さ方向に延びる帯状に形成される。

このように、前記落雷保護領域は、前記第１電極４の架設形態に基づいて形成される。

したがって、前記第１電極４の架設形態を、被保護体に対応して設定することにより、この被保護体に最適な落雷保護領域を設定することができる。

たとえば、前記第１電極４の長さを変えたり、平面視で屈曲させ、あるいは、ジグザグに架設したりすることによって、前記落雷保護領域を自由に設定することができる。

なお、前記各実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。

たとえば、前記実施形態においては、避雷装置１を送電路の鉄塔２間に設置した例について示したが、これに代えて、たとえば、ビルの屋上に設けられている腰壁に支持体を立設して、これらの支持体間に設置することも可能である。

１ （落雷抑制型）避雷装置
２ 鉄塔（支持体）
３ 連結具
４ 第１電極
５ 第２電極
６ スペーサー
７ 接地線
８ 上部把持体
８ａ 凹凸係合片
８ｂ 拡径部
８ｃ 絞り部
９ 下部把持体
９ａ 凹凸係合片
９ｂ 拡径部
９ｃ 絞り部
Ｃ 雷雲
Ｇ 大地

本発明は、前述した知見に基づいてなされたもので、間隔をおいて立設された支持体間に、電気絶縁性材料からなる連結具を介して架設された線状の第１電極と、この第１電極の下方に、この第１電極に沿うようにその第１電極のほぼ全長に亘って配設された線状の第２電極を備え、この第２電極が、電気絶縁性材料によって形成された複数のスペーサーにより、前記第１電極に所定間隔をおいて垂設され、かつ、前記第２電極に接地線が連設されていることを特徴としている。

Claims (4)

1. 間隔をおいて立設された支持体間に、電気絶縁性材料からなる連結具を介して架設された線状の第１電極と、この第１電極の下方に、この第１電極に沿うように配設された線状の第２電極を備え、この第２電極が、電気絶縁性材料によって形成された複数のスペーサーにより、前記第１電極に所定間隔をおいて垂設され、かつ、前記第２電極に接地線が連設されていることを特徴とする落雷抑制型避雷装置。
2. 前記スペーサーが、前記第１電極に、その上方から嵌着される上部把持体と、前記第２電極に、その下方から嵌着される下部把持体とからなり、これらの上部把持体と下部把持体とが上下方向に嵌合させられ、かつ、これらの嵌合部に形成されている凹凸係合片の係合により、前記上部把持体および下部把持体が相互に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の落雷抑制型避雷装置。
3. 前記上部把持体は、下方へ向かって開口する逆Ｕ字状に形成され、その底部に、前記第１電極の外径とほぼ等しい内径を有する拡径部が設けられているとともに、この拡径部から前記開口へ至る部位に、前記第１電極の外径よりも小さい幅を有する絞り部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の落雷抑制型避雷装置。
4. 前記下部把持体は、上方へ向かって開口するＵ字状に形成され、その底部に、前記第２電極の外径とほぼ等しい内径を有する拡径部が設けられているとともに、この拡径部から前記開口へ至る部位に、前記第２電極の外径より小さい幅を有する絞り部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の落雷抑制型避雷装置。