JP2941974B2

JP2941974B2 - 二回線送電線路における避雷碍子装置

Info

Publication number: JP2941974B2
Application number: JP3112891A
Authority: JP
Inventors: 哲也中山
Original assignee: NIPPON GAISHI KK
Current assignee: NIPPON GAISHI KK
Priority date: 1991-02-26
Filing date: 1991-02-26
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH04272620A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は二回線送電線路に装着
する避雷碍子装置、特にいわゆる直列放電ギャップ付き
避雷碍子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】送電線路において雷サージによる地絡事
故を防止するため、送電線を支持する絶縁支持碍子の課
電側に放電電極を設け、鉄塔側に電圧−電流特性が非直
線性の避雷素子を内蔵した避雷碍子を装着し、該避雷碍
子には前記課電側の放電電極と所定の気中放電ギャップ
をもって対向する接地側の放電電極を設けた避雷碍子装
置いわゆる直列ギャップ付き避雷碍子装置が広く使用さ
れている。

【０００３】各相の送電線を並列に配設した二回線送電
線路における従来の避雷碍子装置では、両回線にそれぞ
れ地絡事故が発生するいわゆる二回線にわたる事故を防
止するとともに、高価な避雷碍子装置を効果的に用いる
ため送電線路の片側回線に装着されている。ところで、
この送電線路では、雷が襲来して避雷碍子装置を装着し
ていない回線で地絡事故が発生すると、避雷碍子装置を
装着した回線の他相の送電線の運転電圧Ｅ、すなわち常
規対地電圧Ｅが√３倍に上昇するものと想定している。
避雷碍子装置の設計にあたっては最も苛酷な条件である
この√３倍に上昇した電圧の下で、避雷碍子装置は雷サ
ージを処理する必要があるとして避雷碍子の動作開始電
圧を常規対地電圧Ｅの√３倍の電圧以上としている。こ
こで、避雷素子の断面積及び長さはこの√３倍の電圧
（定格電圧）の下で雷サージを処理できるように設定さ
れていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、前記避雷碍子
は、この√３倍の定格電圧を基準とした所定個数の避雷
素子を内蔵しているため、避雷碍子の小型・軽量化、コ
ストダウンを図る上で限界があった。又、雷サージを避
雷碍子装置で確実に処理し地絡事故を防止するためには
避雷碍子装置の絶縁レベル、すなわち雷サージフラッシ
オーバ電圧を送電線支持用の懸垂碍子連側の絶縁レベル
より十分に小さく維持する必要がある。ところで、避雷
碍子装置としての雷サージフラッシオーバ電圧はおおむ
ね気中放電ギャップ部の雷サージフラッシオーバ電圧と
避雷素子部のバイアス電圧の和で示され、バイアス電圧
はおおむねＶ_1mA付近の電圧に等しく動作開始電圧と比
例関係にある。従って、避雷素子個数が多くなるに伴い
動作開始電圧も高くなるので、避雷碍子の絶縁レベルを
下げるには限界があった。特に、懸垂碍子個数が少ない
既設の鉄塔に避雷碍子装置を適用するに際しては、避雷
碍子と懸垂碍子連の間、及び両回線間相互での絶縁レベ
ルは比較的接近しており、十分な絶縁協調を図ることが
できなかった。このため、避雷碍子装置により雷サージ
を確実に処理して、地絡事故の発生を完全に防止するこ
とができなかった。

【０００５】又、懸垂鉄塔では、風などによって送電線
が振れることから、放電ギャップを形成する課電側及び
接地側の放電電極のうち課電側の放電電極の相対位置も
変化し、設定された放電ギャップが拡大した際には、避
雷碍子装置側の雷サージフラッシオーバ電圧が上昇する
ことから絶縁協調を図り得ず、地絡事故の発生頻度が高
くなる。このため、特に線路方向の振れに対し放電ギャ
ップを可能な限り一定に保つために従来装置では長く、
かつ複雑な構造とした放電電極を必要としていた。

【０００６】このような従来の避雷碍子装置についての
技術的課題に対して、発明者は、常規対地電圧Ｅの√３
倍未満の定格の避雷素子を装着した避雷碍子であって
も、破損することなく十分に雷サージを処理できる知見
を得た。すなわち、フラッシオーバした電線路における
健全相の常規対地電圧の一線地絡時の健全相電圧上昇過
程について検討した結果、避雷碍子装置が続流を１／２
サイクル以下で遮断することを考慮に入れ、かつ地絡部
の条件が個々に変わることを加味すると、避雷碍子装置
責務評価上必ずしも√３倍の電圧上昇を考慮する必要が
ないことが明らかとなった。表２は、常規対地電圧Ｅに
対する一線地絡時における他相の上昇電圧Ｖ1 の比Ｖ1
／Ｅ（以下電圧上昇倍率という）と、フラッシオーバ確
率（地絡事故の発生確率）の関係を示したものであり、
これをグラフ化したものが図３である。

【０００７】

【表１】

【０００８】この表２から前記電圧上昇倍率Ｖ1 ／Ｅが
１．４倍未満でフラッシオーバを生じない確率が９９．
９％を占め、１．４倍以上はわずかに０．１％であるこ
とが明らかとなった。つまり、フラッシオーバ確率から
いえば、常規対地電圧Ｅの１．４倍の動作開始電圧を有
する避雷素子で十分に雷サージを処理可能となることが
判明した。この発明はこの知見に基づいて、次のことを
目的としてなされたものである。

【０００９】この発明では、避雷碍子に内蔵された避雷
素子の動作開始電圧を路線の常規対地電圧の１．４〜
１．６倍の範囲内とすることにより、避雷素子個数を従
来の避雷素子個数より少なくして小型・軽量の避雷碍子
装置とし、さらに避雷碍子装置の絶縁レベルを低減して
絶縁協調特性に優れ、地絡事故発生頻度を低減したより
信頼性のある避雷碍子装置を提供することを目的として
いる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、この発明では、二回線送電線路の送電線を支持する
絶縁支持碍子の課電側に放電電極を設け、鉄塔側に電圧
−電流特性が非直線性の避雷素子を内蔵した避雷碍子を
装着し、該避雷碍子には前記課電側の放電電極と所定の
気中放電ギャップをもって対向する接地側の放電電極を
設けた避雷碍子装置において、避雷碍子に内蔵された避
雷素子の動作開始電圧を路線の常規対地電圧の１．４〜
１．６倍の範囲内とした避雷碍子装置とした。

【００１１】

【作用】この発明では、避雷碍子に内蔵された避雷素子
の動作開始電圧を路線の常規対地電圧の１．４〜１．６
倍の範囲内としているため、避雷素子個数を従来の避雷
素子個数より少なくして避雷碍子装置を小型軽量なもの
にできる。又、絶縁碍子側の絶縁レベルよりも避雷碍子
側の絶縁レベルを十分に小さくできるため、雷サージを
確実に避雷碍子側で処理できる。

【００１２】

【実施例】この実施例は、公称電圧６６Kvの抵抗又はリ
アクトル接地系統の二回線送電線路において、避雷装置
を片側回線に装着した例を示している。以下、図１，図
２に基づいて説明する。図２に示すように、鉄塔１には
上下三段に支持アーム２ａ〜２ｃ及び３ａ〜３ｃが水平
にそれぞれ片持支持され、各支持アーム２ａ〜２ｃ，３
ａ〜３ｃの先端部には上部吊下金具４を介して懸垂碍子
を多数直列に連結してなる絶縁碍子としての懸垂碍子連
５ａ〜５ｃ及び６ａ〜６ｃが吊下支持され、各懸垂碍子
連５ａ〜５ｃ及び６ａ〜６ｃの下部には、下部連結金具
７を介して片回線の三相の送電線８ａ〜８ｃ及び他回線
の三相の送電線９ａ〜９ｃがそれぞれ架設されている。
送電線８ａと送電線９ｃ，送電線８ｂと送電線９ｂ，送
電線８ｃと送電線９ａは同相の送電線路となっている。

【００１３】又、図１において右側の支持アーム３ａ〜
３ｃの先端部には、取付アダプタ１０が水平に片持固定
され、この取付アダプタ１０には避雷碍子１１がボルト
によりそれぞれ吊下固定されている（以下、説明を簡略
とするため中相の支持アーム３ｂにより説明する）。こ
れらの避雷碍子１１はＦＲＰ等の強化プラスチックより
なる耐圧絶縁筒１２と、この耐圧絶縁筒１２内に収納さ
れた避雷素子１３と、さらに耐圧絶縁筒１２の外周及び
内部にゴムモールドした絶縁外套体１４とにより構成さ
れている。

【００１４】又、各避雷碍子１１の課電側電極金具１５
には接地側の放電電極１６が取付け固定されている。懸
垂碍子連６ｂの下部吊下金具７には課電側の放電電極１
７が支持され、放電電極１７の先端は課電側の放電電極
１６と所定の放電ギャップＧをもって対向して配置され
ている。なお、課電側の放電電極１７は短い棒状に形成
されていて、ほぼ水平方向に延出され、放電電極１７の
先端を接地側の放電電極１６の取付け位置より内側とし
ている。又、避雷碍子１１の電極金具には放圧時の損傷
を最小にとどめるためのアークリング２０，２１が取着
されている。

【００１５】避雷素子１３は、電圧−電流特性が非直線
性の酸化亜鉛を主材として、この実施例では直径４．５
cm，厚さ２．０cmの円柱形状に形成され、１個当たりの
動作開始電圧Ｖ_1Aを５．０Kv_P（波高値）以上としてい
る。ここで、動作開始電圧Ｖ_1Aを設定するための素子電
流値は続流を直列ギャップの絶縁回復特性を利用してそ
の交番する波形の零点で遮断するため１Ａ_P以下とする
のがよい。この避雷素子１３を１６枚積層して所定の素
子長としている。この避雷素子１３により避雷碍子１１
は公称電圧６６Kvの送電線路に対して、常規対地電圧Ｅ
に相当する電圧（線路最高電圧６９Kv／√３＝４０Kv）
を定格電圧４０Kv、動作開始電圧Ｖ_1Aを常規対地電圧Ｅ
の１．４倍、すなわち、Ｖ_1A＝Ｅ×１．４＝４０Kv×
１．４＝５６Kvとしている。又、この避雷素子１３を１
６枚内蔵した避雷碍子１１の外形は、笠の直径２０cm，
長さ５５cmであり、重量は１２kgとなっている。

【００１６】なお、この実施例に相当する系統に装着さ
れていた従来の避雷碍子は、動作責務レベルを常規対地
電圧Ｅの√３倍としているため、線路最高電圧に相当す
る電圧を定格電圧６９Kvとし、避雷素子１３が２０枚必
要であった。この避雷碍子の外形は、直径２０cm，長さ
６３cmであり、重量は１４kgのものであった。ここで、
避雷碍子の動作開始電圧を常規対地電圧Ｅの１．４倍と
した場合の他の公称電圧の送電線路における本実施例の
避雷碍子１１の特性と従来の避雷碍子とを比較して表１
に示す。

【００１７】

【表２】

【００１８】又、両回線路８ａ〜８ｃ，９ａ〜９ｃの上
部吊下金具４及び下部吊下金具７には、懸垂碍子連５ａ
〜５ｃ，６ａ〜６ｃの沿面閃絡を防止するためのアーク
ホーン１８，１９が取り付けられ、アークホーン間隙Ｚ
が形成されている。このアークホーン間隙Ｚは、想定し
た内部異常電圧に対してフラッシオーバを起こさない間
隙とされ、ある程度幅のある慣用値になっている。ここ
ではこの６６Kv送電線路でのアークホーン間隙Ｚは約５
９０mmとされ、その５０％フラッシオーバ電圧は約３７
５Kvとなっている。一方、避雷碍子１１側では、放電ギ
ャップＧを常規対地電圧Ｅの２．６倍の開閉サージまで
耐圧させるため３００mmとし、素子を含めた５０％フラ
ッシオーバ電圧は約２７０Kvとなっている。従って、懸
垂碍子連５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃ側の絶縁レベル３７５
Kvより格段に小さくなっている。なお、放電ギャップＧ
をこの実施例と同じ３００mmとした従来の避雷碍子で
は、素子を含めた５０％フラッシオーバ電圧が約３００
Kvであるから、この実施例の５０％フラッシオーバ電圧
は、従来の避雷碍子装置に対して、９０％（２７０Kv／
３００Kv×１００）、すなわち避雷素子１３のバイアス
電圧の値に近い値３０Kvが低減されている。

【００１９】次に、前述した実施例の避雷碍子装置につ
いてその作用を説明する。今、この実施例の系統に雷電
圧が加わると、避雷碍子１１を装着している送電線９ａ
〜９ｃ側に対し避雷碍子装置の絶縁レベルが７２％（２
７０Kv／３７５Kv×１００）に低減されているので、そ
れぞれのフラッシオーバ電圧が変動しても重畳する確率
は実質的に零に近く、このため雷サージ電流は避雷碍子
装置により処理され、送電線９ａ〜９ｃ側で地絡事故を
生じることはない。又、同様に懸垂碍子連５ａ〜５ｃの
絶縁レベルも相対的に避雷碍子１１側よりも十分に高く
なるため、フラッシオーバを生じる雷撃電流も大きくな
り、このため地絡事故の発生頻度も小さくなる。

【００２０】又、風などにより懸垂碍子連６ａ〜６ｃが
線路方向に振れると放電ギャップＧの間隙は変動し、避
雷碍子装置の絶縁レベルも変動するが、避雷碍子１１の
絶縁レベルが従来に比べ低減されているので、放電ギャ
ップＧの拡大によって、避雷碍子装置の絶縁レベルが実
用的な振れの範囲では懸垂碍子連６ａ〜６ｃより大きく
ならない。

【００２１】さらに、この実施例では、避雷素子の動作
開始電圧を路線の常規対地電圧Ｅの１．４倍とした例を
示したが、１．４倍未満ではフラッシオーバ確率が９
９．９％以下となり、一方、１．６倍以上では、従来の
１．７３倍の避雷素子を内蔵した避雷碍子と比較して、
十分に小型・軽量化した避雷碍子とすることが困難とな
る。

【００２２】なお、この実施例では、懸垂鉄塔に装着し
た例を示したが、耐張鉄塔にも適用できる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は、避雷
碍子に内蔵された避雷素子の動作開始電圧を常規対地電
圧の１．４〜１．６倍の範囲内とすることにより、小型
・軽量の避雷碍子装置とすることができるとともに、絶
縁協調特性に優れた避雷碍子装置として、地絡事故発生
頻度を減少できる信頼性のある避雷碍子装置とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】避雷碍子装置の正面図である。

【図２】鉄塔に避雷碍子装置を装着した状態を示す概略
図である。

【図３】一線地絡時における電圧／常規対地電圧とフラ
ッシオーバ確率との関係を示したグラフである。

【符号の説明】

１鉄塔、６ａ〜６ｃ絶縁支持碍子としての懸垂碍子
連、１１避雷碍子、１３避雷素子、１６，１７放
電電極、Ｇ気中放電ギャップ、Ｖ避雷素子の動作開
始電圧、Ｅ常規対地電圧。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】二回線送電線路の送電線を支持する絶縁
支持碍子の課電側に放電電極を設け、鉄塔側に電圧−電
流特性が非直線性の避雷素子を内蔵した避雷碍子を装着
し、該避雷碍子には前記課電側の放電電極と所定の気中
放電ギャップをもって対向する接地側の放電電極を設け
た避雷碍子装置において、前記避雷素子の動作開始電圧
を、路線の常規対地電圧の１．４〜１．６倍の範囲内と
したことを特徴とする二回線送電線路における避雷碍子
装置。