JP2760488B2 - 送電線用避雷装置 - Google Patents

送電線用避雷装置

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JP2760488B2
JP2760488B2 JP63134674A JP13467488A JP2760488B2 JP 2760488 B2 JP2760488 B2 JP 2760488B2 JP 63134674 A JP63134674 A JP 63134674A JP 13467488 A JP13467488 A JP 13467488A JP 2760488 B2 JP2760488 B2 JP 2760488B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】 この発明は、地上に立設された、大地電位にある鉄塔
から絶縁物を介して地上の高位置に懸架され大地面とほ
ぼ平行に走る架空送電線と、前記鉄塔との間に設置され
前記架空送電線または鉄塔への雷撃時に応動して雷撃電
流を通過せしめ、かつこの通過につづき前記架空送電線
から流入する運転周波数の電流を遮断して送電系統の雷
撃事故を防止する送電線用避雷装置の改良に関する。
【従来の技術】
この種の避雷装置として第3図または第4図に示すよ
うなものが知られている。第3図の場合には、鉄塔1に
酸化亜鉛を主成分とする抵抗素子を碍管内に内蔵してな
る避雷要素6が鉄塔1の腕1aに固設された取付け金具2
を介して取り付けられ、この避雷要素6と、避雷要素6
の下部金具6aと送電線4を懸架する懸吊碍子3の下部金
具3aに取り付けられた棒電極7との間に形成された気中
ギヤップG1とにより送電線用避雷装置を構成し、万一避
雷要素6が故障した場合でも再送電を可能にしている。 第4図は、避雷装置の設置環境にも配慮の上、第3図
の気中ギヤップG1を省略し、避雷要素6のみで送電線用
避雷装置を構成した場合を示す。なお、これらの図にお
いて5a,5bは従来から取り付けられている懸吊碍子保護
用のアークホーンであり、懸吊碍子表面の閃絡時にアー
クを含む電流経路の形状に基づく電磁力によりアークが
懸吊碍子から離れようとするときのアーク足点の誘導路
を形成し、その先端にアーク足点を滞留させることによ
り、アークを懸吊碍子から離れた短いアークとして懸吊
碍子を熱破壊から守る役目を果たす。以下、これらの避
雷装置の動作につき説明する。 第3図および第4図において、もし、避雷装置がない
とした場合、たとえば鉄塔1が雷撃を受けると、雷電流
と鉄塔の塔脚接地抵抗との積により鉄塔全体の対地電位
が上昇し、送電線の対地電位との差が大きいとアークホ
ーン5a,5b間が閃絡して1線地絡電流が送電線4に流
れ、この地絡電流は送電端変電所の遮断器により遮断さ
れ、送電線4の運転が停止して電力の供給障害を引き起
こすことになる。このことは送電線4が雷撃を受けてア
ークホーン5a,5b間が閃絡した場合も同様である。しか
し、第3図のように避雷要素6が設置されアークホーン
より低い電圧で放電する気中ギヤップG1を直列に有する
避雷装置や、第4図のように気中ギヤップが省略さた避
雷装置の場合には、アークホーン5a,5b間は放電せず、
雷撃電流は避雷要素6を通過して流れ、この電流につづ
いて送電線側から流入する運転周波数の交流電流,いわ
ゆる続流は酸化亜鉛を主成分とした抵抗素子の非線形特
性により0.5〜1.0サイクル以内に遮断されるため、変電
所の遮断器は動作しない(変電所の遮断器は5サイクル
程度電流が継続しないと動作しないように継電器を設定
している。)従って電力の供給障害が発生せず、安定し
た電力の供給を実現することができる。 第5図は第3図,第4図に示されている避雷要素6の
構造を示す縦断面図である。酸化亜鉛を主成分とする抵
抗素子8を絶縁筒9の中に収納し、絶縁筒9に気密にね
じ込まれた上部フランジ10aと抵抗素子8の積層上端面
との間に介装された圧縮ばね11を介して抵抗素子8を上
部フランジ10aと下部フランジ10bとの間に強固に保持し
ている。図中、符号12は絶縁筒9の外周面を密に包囲す
るように注型成形された,ゴムのごとき柔軟性を有する
有機絶縁材料からなる碍管である。絶縁筒9には複数個
の放圧孔13が設けられ、抵抗素子8が万一破壊した場合
の内圧の上昇による避雷要素の爆発,飛散を防止してい
る。 以上説明したように、従来の避雷装置は酸化亜鉛を主
成分とする抵抗素子を用いて続流遮断を行う方式の避雷
要素をその構成要素としている。
【発明が解決しょうとする課題】 このように、酸化亜鉛を主成分とする抵抗素子を用い
て続流遮断を行う方式の避雷要素を構成要素とした送電
線用避雷装置の問題点は次の通りである。 すなわち、研究機関による組織的な雷観測の結果によ
れば、夏季に発生する雷電流は数百KAの大きさに達する
一方、継続時間は数十マイクロ秒であるため、通過電荷
量は数十クーロン程度となり、従来の酸化亜鉛を主体と
した抵抗素子でもこれに耐えることができる。しかし、
日本海側で冬季に発生する雷電流は大きさが数百KAに達
するとともに継続時間も数ミリ秒と長く、通過電荷量が
数万クーロンに達する場合も観測されており、このよう
な場合には夏季雷の1000倍程度の通過電荷量となるた
め、いわゆる吸収可能エネルギとして数十クーロンが限
界である酸化亜鉛主体の抵抗素子では、日本海側の送電
線に使用可能な避雷装置を構成できない状態にあり、こ
のため、現在でも電力供給障害が多発している。 この発明の目的は、雷撃電流耐量が大きく数万クーロ
ンの電荷量を破壊することなく通過させることができ、
かつ、続流の遮断を0.5〜1.0サイクルで行うことができ
る送電線用避雷装置の構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、この発明によれば、
地上に立設された、大地電位にある鉄塔から絶縁物を介
して地上の高位置に懸架され大地面とほぼ平行に走る架
空送電線と、前記鉄塔との間に設置され前記架空送電線
または鉄塔への雷撃時に応動して雷撃電流を通過せし
め、かつこの通過につづき前記架空送電線から流入する
運転周波数の電流を遮断して送電系統の雷撃事故を防止
する気中ギヤップを有する送電線用避雷装置において、
該送電線用避雷装置が真空容器内に放電ギヤップを備
え、かつ数十pF以上のコンデンサを並列に接続した真空
ギヤップ装置を前記雷撃電流が通過する気中ギヤップの
直列構成要素として有する構成とするものとする。
【作用】
本発明はかかる送電線用避雷装置に要求される諸性能
が真空ギヤップ装置により最も適切に満たされる点に着
目したものである。周知のごとく真空度が10-3mmHg以上
の高真空中の放電ギャップからなる真空ギヤップは放電
電流に関係なく極めて高い一定の放電電圧を有し、たと
えば銅電極を用いて真空ギヤップ長1mmの平等電界を形
成した場合、37KVの放電電圧を示す。従って送電電圧が
66Kvないし154KVの場合に要求される約270KVないし630K
V以下の放電電圧に対しては、ギヤップ電極間に準平等
電界が形成されるとして約20mm以下のギヤップ長でこれ
に対応することが可能である。 また、本発明の主対象である放電時の雷撃電流は真空
中の放電電流であるから原理的にも大きさの制限を受け
ない。しかもかかる大電流は自らのピンチ効果により直
径を収縮させる作用を有するから、比較的直径の小さ
い、実用寸法の真空容器中で波高値が大きく継続時間の
長い雷撃電流を容易に通過させることができる。 さらに、交流電流遮断能力は、真空中の電流零点通過
後の絶縁回復が著しく速いことから、最も単純な構成の
真空ギヤップでも数千アンペア程度が可能であり、ギヤ
ップ間のアークを磁気駆動する電極構造とすれば、さら
に大きい電流の遮断が可能である。送電電圧が66KVない
し154KVの送電系統における1線地絡電流は数百アンペ
ア以下であるから、単純な構造のギヤップ電極により遮
断が可能である。従って、外部絶縁距離は長いが直径が
比較的小さい真空の放電ギヤップからなる真空ギヤップ
を避雷装置の直列構成要素とすることにより、通過可能
電荷量が大きく、経済的かつ軽量な送電線用避雷装置が
得られる。 このように構成された真空ギヤップを、第3図に示さ
れるように、気中ギヤップG1の直列構成要素として使用
する場合には、気中ギヤップG1の静電容量は数pFである
ので、真空ギヤップのギヤップ間に並列に数十pF以上の
静電容量を持つコンデンサを接続して、真空ギヤップ間
のインピーダンスを気中ギヤップG1のインピーダンスよ
り小さくなるように設定することにより、送電線4と鉄
塔1との間に印加された電圧はほとんど全部気中ギヤッ
プG1にかかるようになるので、高電圧送電系統での避雷
装置として好適である。また雷撃時の放電電圧を放電す
る気中ギヤップG1のギヤップ長の設定は雷撃時の気中ギ
ヤップ放電後の雷撃電流の続流を遮断する真空ギヤップ
装置と関係なく行うことができるので、構成要素の製造
者を異にする避雷装置を構成する上で実務上の便宜が得
られるという利点がある。 また、送電線への雷撃が送電線の2線または3線に跨
がる場合には、続流に大きさは短絡電流の大きさとな
り、避雷装置を構成する真空ギヤップの絶縁回復が小さ
くなるから、このような複数線雷撃が想定される場合に
は、ギヤップ電極を内蔵した,長さの短い真空ギヤップ
を多段に結合するとともに各真空ギヤップに同一静電容
量のコンデンサを並列に接続して各真空ギヤップが分担
する電圧を均一化することにより、冬季の複数線雷撃に
も耐える避雷装置が可能となる。この多段形真空ギヤッ
プを、第3図のように、気中ギヤップG1と直列にして使
用する場合には、各単位真空ギヤップに並列に接続され
たコンデンサの直列静電容量が前述の単一型真空ギヤッ
プの並列コンデンサと同一の役割を果たすように数十pF
以上になるように設定する。
【実施例】
本発明の実施例を第1図および第2図の図面によって
説明する。第1図は本発明に用いられる真空ギヤップ装
置の放電ギヤップの構造を示すものであり、第2図は本
発明における気中ギヤップの直列構成要素として真空ギ
ヤップ装置を用いた送電線用避雷装置の構成図である。 第1図に示すように、放電ギヤップは、絶縁容器16の
両端面をそれぞれ気密に封止する上部フランジ17aおよ
び下部フランジ17bをそれぞれ挿通して上部電極18と下
部電極19とが軸線方向に対向して配置されて下記に示す
ように絶縁容器16内を真空にして真空ギヤップを構成し
ている。これらの電極はいずれも金属丸棒の先端に同一
形状,同一寸法の円板状電極を固着してなるもので、両
電極が形成する円板電極間の放電間隙は上部フランジ17
aと同電位にある円筒状の金属シールド22により包囲さ
れ、外部導体による電極間電界の乱れを防止している。
符号20はベローズを示し、工場試験による放電間隙長の
調整時に用いられるもので、調整終了後は下部電極19は
下部フランジ17bに固着される。なお、図中の符号21,2
3,24はそれぞれ絶縁容器16内を真空に封じ切るための封
じ切り部,上部電極18に形成された端子,下部電極に形
成された端子を示す。 第2図に示す本発明の実施例での送電線用避雷装置の
真空ギヤップ装置は、多段型の真空ギヤップ装置からな
るものであるが、この単位真空ギヤップ装置の真空ギヤ
ップは前記第1図に相当するものであり、第2図の絶縁
容器26と、上部フランジ27a,下部フランジ27b、および
上部電極28,下部電極29とは、第1図の真空ギヤップの
絶縁容器16と、上部フランジ17a,下部フランジ17b、お
よび上部電極18,下部電極19とにそれぞれ対応してい
る。そして、この絶縁容器26の両端面を気密に封止する
前記上部フランジ27a,下部フランジ27bにはそれぞれ、
軸線方向に対向する円板状電極間のギヤップ長が所定の
寸法公差内に収まるように上部電極28と下部電極29とが
固設され、さらに絶縁容器26の外側で上部フランジ27a
と下部フランジ27bとの間に数十pF以上となるように同
一静電容量のコンデンサ30が接続されて真空ギヤップ装
置が構成されている。 このように形成された各単位真空ギヤップ装置は、
上,下フランジ27a,27bに固着された取付け金具31,32を
用いて軸方向に多段(本実施例では2段)に結合され、
さらに最下段の単位真空ギヤップ装置の下部フランジ27
bには、第3図に示される気中ギヤップG1の一方の電極
を構成する棒電極33が固設されて送電線用避雷装置を構
成している。そして、この実施例での単位真空ギヤップ
に並列に接続されたコンデンサ30の直列静電容量は直列
方向に多段型真空ギヤップ装置全体で数十pF以上となる
ように形成されている。
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、送電線用避雷
器装置を、真空容器内に放電ギヤップを備えて真空ギヤ
ップを構成し、かつこの真空ギヤップに数十pF以上の静
電容量を持つコンデンサを並列接続した真空ギヤップ装
置を雷撃電流が通過する気中ギヤップの直列構成要素と
して有する構成としたため、下記の効果がある。 (1)日本海側で発生する冬季雷といわれる,放電電荷
量が数万クーロンに達する雷撃電流を実用寸法の大きさ
で確実に通過させることができ、かつこの通過につづい
て送電線から流入する運転周波数の電流を1サイクル以
内に遮断できる送電線用避雷装置の提供が可能となっ
た。 (2)真空ギヤップ装置のインピーダンスを気中ギヤッ
プのインピーダンスよりはるかに小さくなるように真空
ギヤップ間にコンデンサを並列接続したので、所定の放
電電圧を有する気中ギヤップのギヤップ長の設定を真空
ギヤップ装置と関係なく行うことができる。 (3)送電線の鉄塔に設置する避雷装置は軽量であるこ
とが必須条件であるが、鉄塔側に設置される気中ギヤッ
プに直列接続される真空ギヤップ装置は、コンデンサを
並列接続したギヤップ電極間を放電させるだけの構成で
あるから部品点数が少なく、また絶縁容器内は真空であ
るからこの要件を容易に満たすことができる。 (4)前記第2項及び第3項の理由から送電線用避雷器
を経済的に構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いられる真空ギヤップ装置の放電ギ
ヤップの縦断面図、第2図は本発明における気中ギヤッ
プの直列構成要素として真空ギヤップ装置を用いた送電
線用避雷装置の部分断面図、第3および第4図はそれぞ
れ従来の送電線用避雷装置の異なる構成を示す説明図、
第5図は第3図および第4図に示された避雷要素の構造
例を示す縦断面図である。 1……鉄塔、3……送電線(架空送電線)、6……避雷
要素、16,26……絶縁容器、18,28……上部電極、19,29
……下部電極、25,35……真空。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−119951(JP,A) 特開 昭49−68241(JP,A) 実開 昭61−3689(JP,U) 特公 昭53−44018(JP,B2) 実公 昭42−15952(JP,Y1) 実公 昭6−5823(JP,Y1) 実公 昭31−18931(JP,Y1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地上に立設された、大地電位にある鉄塔か
    ら絶縁物を介して地上の高位置に懸架され大地面とほぼ
    平行に走る架空送電線と、前記鉄塔との間に設置され前
    記架空送電線または鉄塔への雷撃時に応動して雷撃電流
    を通過せしめかつこの通過につづき前記架空送電線から
    流入する運転周波数の電流を遮断して送電系統の雷撃事
    故を防止する気中ギヤップを有する送電線用避雷装置に
    おいて、該送電線用避雷装置が真空容器内に放電ギヤッ
    プを備え、かつ数十pF以上のコンデンサを並列に接続し
    た真空ギヤップ装置を前記雷撃電流が通過する気中ギヤ
    ップの直列構成要素として有することを特徴とする送電
    線用避雷装置。
JP63134674A 1988-06-01 1988-06-01 送電線用避雷装置 Expired - Lifetime JP2760488B2 (ja)

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