JP3103948B2 - アーク発生検知具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送配電線の碍子装置に
使用されているアークホーンの閃絡箇所を検知するため
のアーク発生検知具に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電力需要の増大に伴い送配電系統
が大規模化する一方で、コンピュータ等の普及があり、
電力の安定供給が望まれている。この電力を送る送電線
の経路は、社会的要請などから山岳地域を中心に配置さ
れているため、送電線の雷撃故障、鳥獣等による地絡故
障が発生し易くなっている。

【０００３】雷対策の一つとして、電力線の上部に架空
地線が張られており、電力線を支持する碍子連の上下に
は破損防止のためのアークホーンが設けられている。し
かし、雷撃が架空地線または鉄塔に落ち、鉄塔に大電流
が流れた場合は、異常な高電圧が鉄塔に発生し、碍子の
絶縁能力を越えてアークホーンを通じて電力線へ雷サー
ジ電流が流れ込むことになる。いわゆる逆閃絡の発生で
ある。架空地線による遮蔽作用がきかず直接電力線に落
雷した場合は、電力線の電位が大幅に上昇し、この電位
が碍子連の絶縁能力を越えると閃絡し、アークホーンか
ら鉄塔を通して大地に電流が流れる。

【０００４】一方、架空地線の張られていない線路もあ
り、直接に鉄塔あるいは電力線に落雷した場合、前記と
同様に逆閃絡や閃絡が発生し、そのため変電所の継電器
を作動させて停電の原因となる。また鳥獣が碍子連の近
傍に接近してアークホーンの間で感電することでも地絡
故障となり、同様の停電になることがある。

【０００５】このような停電を早急に解消し送配電を安
定に確保するためには、地絡故障鉄塔を早急に発見して
故障の原因を調査するとともに、必要に応じて修理を行
なうことが重要である。

【０００６】雷撃による逆閃絡または閃絡が発生した鉄
塔を容易に発見するために、閃絡表示器が知られてい
る。この表示器は、鉄塔を流れる雷サージ電流から誘導
電流を誘起させ、送電電圧毎に発生する一定の誘導電流
で内蔵する微量の火薬に点火し、そのガス圧を利用して
表示布を放出垂下するものである。

【０００７】また地絡故障の発生した鉄塔を検知するた
めに、送電線の鉄塔を中心として左右に一対の取り付け
自在の変流器を設け、故障電流が流れた鉄塔を介して架
空地線の左右に分流する電流を変流器で検出し、故障電
流検知回路を用い内蔵する微量の火薬に点火し、そのガ
ス圧を利用して赤い表示布を放出垂下するものも使用さ
れている。

【０００８】この他、簡便な方法としてアークホーンの
先端に感熱示温性塗料を塗布しておき、アークホーンに
流れるアーク電流による発熱で感熱示温性塗料を変色さ
せる方法が採られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一定電流以上の雷サー
ジ電流を検出する閃絡表示器は、鉄塔が１基について１
個を用いれば良いが、大電流の場合架空地線を介して他
の鉄塔へも電流が流れ込むため、複数個の閃絡表示器が
作動することもある。この閃絡表示器は雷サージ電流の
みに作動し、地絡故障電流では作動しない。

【００１０】地絡故障電流を検知する閃絡表示器は、変
流器からの電流を判別回路で判別するために、非常に複
雑となっている。その上、雷撃による誤動作防止のため
に電磁誘導や静電誘導等の対策が必要であった。これら
閃絡表示器は、故障の発生した鉄塔を発見するための表
示を行っているだけで、アーク放電が発生したアークホ
ーン等の表示は行っていない。

【００１１】ところが、アークホーンは鉄塔が１基に対
して最低でも３箇所、多い所では２４箇所も設置されて
おり、アークホーンの形状によってはその２倍から４倍
の数量が設けられている。このため故障鉄塔が分かって
も、アーク放電が発生したアークホーンを捜すには、作
業員が鉄塔に登り、個々のアークホーンや碍子を点検し
なければならなかった。

【００１２】落雷による故障電流は、通常雷鳴等から原
因が明確になるが、アークホーンに生じるアーク痕は小
さいことが多く、特に鳥獣等による地絡故障ではアーク
痕が小さいため、昇塔してもその発見が非常に困難であ
る。またアーク放電の発生から継電器を遮断させるまで
の時間が短いため、アーク放電の発生にもかかわらずア
ークホーンの温度を上げる熱量が小さく、感熱示温性塗
料が塗布してあっても変色が小さいのでその効果が不充
分であった。

【００１３】そのため故障箇所を容易に検出できるアー
ク発生検知具が送配電業界から強く要望されている。

【００１４】本発明は、このような課題を解決するため
なされたものであり、アーク電流が生じたアークホーン
を個々に表示し、故障箇所を容易に検出することができ
るアーク発生検知具を提供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの第１発明のアーク発生検知具は、実施例に対応する
図１および図２に示すとおり、外周に感熱示温性塗料３
を塗布してある金属製の半開放容器２の内部に自己燃焼
型発熱剤４とそれを覆って絶縁性不燃樹脂５が配置さ
れ、絶縁性不燃樹脂５とアークホーン１が接触して半開
放容器２がアークホーン１に固着されており、アークホ
ーン１に導通する電極６が絶縁性不燃樹脂５を通って自
己燃焼型発熱剤４に接して配置されている。

【００１６】同じく第２発明のアーク発生検知具は、図
１および図３に示すとおり、外周に感熱示温性塗料３を
塗布してある金属製の半開放容器２の内部に絶縁性不燃
樹脂５が配置され、絶縁性不燃樹脂５とアークホーン１
が接触して半開放容器２がアークホーン１に固着されて
おり、アークホーン１と半開放容器２とが絶縁性不燃樹
脂５を通る電極６により導通されている。

【００１７】

【作用】上記第１発明のアーク発生検知具によれば、ア
ーク電流は、アークホーン１から電極６、自己燃焼型発
熱剤４、電極６を通って半開放容器２に流れ、半開放容
器２からアーク放電する。またアーク電流は、半開放容
器２から自己燃焼型発熱剤４、電極６を通ってアークホ
ーン１に流れることもある。その電流により自己燃焼型
発熱剤４が発熱し、その熱により感熱示温性塗料３を変
色させる。

【００１８】また第２発明のアーク発生検知具によれ
ば、アーク電流は、アークホーン１から電極６を通って
半開放容器２に流れ、半開放容器２からアーク放電す
る。このときの放電エネルギにより半開放容器２が熱せ
られて感熱示温性塗料３を変色させる。従来のように、
アークホーンに感熱示温性塗料を直接塗布したとして
も、アークホーンは16mmΦ程度の鉄棒で熱容量が大きい
ため充分に昇温せず、感熱示温性塗料が着色しない。し
かし本発明のように半開放容器２に感熱示温性塗料を直
接塗布してあると、熱容量が小さいため僅かなアーク電
流でも充分に昇温し、感熱示温性塗料が着色する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を適用するアーク発生検知具の
実施例を図面により詳細に説明する。本発明のアーク発
生検知具の実施例の外観側面図は、図１に示すとおり
で、第１発明のアーク発生検知具の実施例でも、第２発
明のアーク発生検知具の実施例でも共通である。しかし
その断面図が異なる。図２には第１発明のアーク発生検
知具の実施例のＡ−Ａ断面図が示してある。図３には第
２発明のアーク発生検知具の実施例のＡ−Ａ断面図が夫
々示してある。これらの図に示すようにアーク発生検知
具は、アークホーン１に取付けられる。なおアークホー
ン１は、図６に示すように鉄塔の梁等の支持体１０に取
付金具１１で取り付けられ、同じく取付金具１１で取り
つけられている碍子連１２を支持している。アークホー
ン１と対になるアークホーン１３は、電力線１４が取り
付けられている碍子連１２の下側取付金具１５に固定さ
れている。アークホーンは、図示の形状以外に種々の形
状のものがある。

【００２０】第１発明のアーク発生検知具は、図１およ
び図２に示すとおり、半開放容器２の内部に自己燃焼型
発熱剤４とそれを覆って絶縁性不燃樹脂５が配置されて
いる。絶縁性不燃樹脂５とアークホーン１が接触して半
開放容器２がアークホーン１に絶縁性固定具７で固着さ
れる。半開放容器２は金属製であり、外周に感熱示温性
塗料３を塗布してある。アークホーン１に導通する電極
６が絶縁性不燃樹脂５を通って自己燃焼型発熱剤４に接
して配置されている。

【００２１】半開放容器２は、アークホーン１の形状に
合わせて変形可能なもので、例えば銅、鉄、ステンレス
のフレキシブルチューブを半割りにしたものが使用され
る。自己燃焼型発熱剤４は、電気を通し易いように金属
粉末と金属酸化物との混合物が適当である。使用可能な
金属粉末は、例えばアルミニウム、マグネシウム、珪素
鉄がある。使用可能な金属酸化物には、例えば酸化鉄、
酸化鉛、酸化銅がある。電極６は、アークホーン１と、
自己燃焼型発熱剤４とを電気的に接続するもので、例え
ば銅、ステンレスなどの針金または板状のものが使用で
きる。絶縁性不燃樹脂５は、耐候性が良く、半開放容器
２を形成するフレキシブルチューブをアークホーン１に
添って曲げられるように柔軟性のもので、例えばシリコ
ーン樹脂が適している。この他に例えばフッ素ゴム、ネ
オプンゴム等が使用できる。半開放容器２に塗布してあ
る感熱示温性塗料３は、自己燃焼型発熱剤４の反応熱が
相当に高く、半開放容器２が６００℃以上になるため、
殆どの感熱示温性塗料３が変色するので、感熱温度の制
約をする必要がない。ただ自然の外界に長時間暴露され
ているためにフッ素系塗料のように耐候性の優れたもの
が好ましく、自動車に使用している焼き付け塗装も使用
可能である。例えばベルフロン（日本油脂（株）製）
は、このような性能を満足する感熱示温材である。

【００２２】第２発明のアーク発生検知具は、図１およ
び図３に示すとおり、半開放容器２の内部に絶縁性不燃
樹脂５が配置されている。絶縁性不燃樹脂５とアークホ
ーン１が接触して半開放容器２がアークホーン１に絶縁
性固定具７で固着される。半開放容器２は、外周に感熱
示温性塗料３を塗布してある。アークホーン１に接触す
る電極６が絶縁性不燃樹脂５を通って半開放容器２に導
通してる。

【００２３】第２発明のアーク発生検知具では、半開放
容器２は第１発明のものと同様に銅、鉄、ステンレス等
の金属製のフレキシブルチューブを半割りにしたものが
使用できるが、アーク電流だけにより昇温をさせる必要
があり、熱容量を小さくするために肉厚を０．３ｍｍ程
度に薄くする。このように肉厚を薄くすることにより、
半開放容器２が広い範囲で昇温することになる。電極
６、絶縁性不燃樹脂５は、夫々第１発明のアーク発生検
知具に使用されているものと同等のものが使用できる。

【００２４】図４は、図１に示す本発明のアーク発生検
知具をアークホーン１に取付けた状態の別な実施例を示
すもので、アークホーン１の先端側にアーク発生検知具
の半開放容器２の端を覆うように半球状のキャップ８を
かぶせてアーク発生検知具の一方を固定し、もう一方を
フレキシブルな結束バンド（インシュロックタイ）から
なる絶縁性固定具７で固定している。図５も同じく別な
実施例を示すもので、絶縁性固定具７がターンオーバー
式の固定具からなっている。これらは、ゴム、塩化ビニ
ル等の絶縁性のプラスチックが好ましい。金属製の固定
具を使う場合には、ゴム、塩化ビニル等の絶縁物を挟ん
で使用する。このような簡易固定具を使用することによ
り、電力線１４（図６参照）に送電中であっても、活線
棒（手元操作により先端に取付けられた工具を扱うベー
クライト性の長棒）で、アーク発生検知具をアークホー
ン１に着脱することができる。

【００２５】図７に示す模擬雷インパルス発生装置で上
記のアーク発生検知具の性能試験を行った。この電気回
路は、直流高圧電源発生装置２０によりコンデンサ２１
に充電し、その後スイッチ２２を導通させてコンデンサ
２１に充電された高電圧をアークホーン１の間にかけ、
アーク電流を発生させるものである。アーク電流は調整
用抵抗２３で波形レベルを調整できる。シャント抵抗２
４に流れる電流をオシログラフ（図示せず）で記録す
る。最高電流に達するまでの時間を１０マイクロ秒とな
るように調整用抵抗２３を調整した。

【００２６】この回路中のアークホーン１に表１の実施
例１〜３の仕様のアーク発生検知具を取り付け回路電流
を変化させて、感熱示温性塗料３の色変化を観察した。
試験結果は表１に併せて表示してある。なお、比較例１
として、アークホーン１にアーク発生検知具を取り付け
ることなく、感熱示温性塗料を直接塗布したものについ
て同様の試験を行なった。

【００２７】

【表１】

【００２８】*容器の形状は各材質のフレキシブルチュ
ーブを半割にして使用 **１０ｍの距離で肉眼にて識別の可否を確認した ***７ｍの距離で肉眼にて識別できた 図８には、本発明のアーク発生検知具の実装試験の状態
を示してある。鉄塔の梁等の支持体１０に取付けられた
アークホーン１（図６参照）にアーク発生検知具を実装
して、アークホーン１と対になるアークホーン１３には
針金１６を固定してある。針金１６の長さを種々に取り
変えて針金１６の先端からアークホーン１までの距離
（放電ギャップ長Ｌ）を変化させ、各放電ギャップ長さ
毎に電力線１４の電圧を上げてアーク放電を起こさせ
た。このときのアーク放電電流、アーク放電時間を調べ
るとともに感熱示温性塗料３の色変化を観察した。表２
には使用したアーク発生検知具の仕様と、試験条件およ
び試験結果が併せて表示してある。なお、比較例２とし
て、アークホーン１にアーク発生検知具を取り付けるこ
となく、感熱示温性塗料を直接塗布したものについて同
様の試験を行なった。

【００２９】

【表２】

【００３０】*容器の形状は各材質のフレキシブルチュ
ーブを半割にして使用 **１０ｍの距離で肉眼にて識別の可否を確認した

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のア
ーク発生検知具は、アーク放電による僅かな故障電流で
表面に塗布されている感熱示温性塗料がはっきりと変色
する。そのため遠方からでも容易に、かつ確実に故障箇
所を見い出すことができる。しかも従来、検出が非常に
困難であった鳥獣等による地絡電流でも動作するもので
ある。また構造が簡単である上に、取り付け取り外しが
容易であるため、メンテナンスが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するアーク発生検知具の実施例の
側面図。

【図２】第１発明を適用するアーク発生検知具の断面
図。

【図３】第２発明を適用するアーク発生検知具の断面
図。

【図４】アーク発生検知具をアークホーンに取付けた状
態の別な実施例を示す図。

【図５】アーク発生検知具をアークホーンに取付けた状
態の別な実施例を示す図。

【図６】アーク発生検知具の使用状態の全体図。

【図７】アーク発生検知具の試験をするための模擬雷発
生装置を示す回路図。

【図８】アーク発生検知具の実装試験をするための状態
を示す図。

【符号の説明】

１はアークホーン、２は半開放容器、３は感熱示温性塗
料、４は自己燃焼型発熱剤、５は絶縁性不燃樹脂、６は
電極、７は絶縁性固定具、８は半球状のキャップ、１０
は支持体、１１・１５は取付金具、１２は碍子連、１４
は電力線、２０は直流高圧電源発生装置、２１はコンデ
ンサ、２２はスイッチ、２３は調整用抵抗、２４はシャ
ント抵抗。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01T 1/12 H01T 4/02 H01T 4/14 H01B 17/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に感熱示温性塗料を塗布してある金
   属製の半開放容器の内部に自己燃焼型発熱剤とそれを覆
   って絶縁性不燃樹脂が配置され、該絶縁性不燃樹脂とア
   ークホーンが接触して該半開放容器がアークホーンに固
   着されており、該アークホーンに導通する電極が絶縁性
   不燃樹脂を通って自己燃焼型発熱剤に接触していること
   を特徴とするアーク発生検知具。
2. 【請求項２】 外周に感熱示温性塗料を塗布してある金
   属製の半開放容器の内部に絶縁性不燃樹脂が配置され、
   該絶縁性不燃樹脂とアークホーンが接触して該半開放容
   器がアークホーンに固着されており、該アークホーンと
   該半開放容器とが絶縁性不燃樹脂を通る電極により導通
   されていることを特徴とするアーク発生検知具。