JPH04150720A - 送電系統における急竣波電圧緩和方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、発変電所の機器や設備、送電系統の機器や設
備が雷サージ電圧や開閉サージ電圧などの急竣波電圧に
よって絶縁破壊するのを防止するために、送電系統の送
電線や接地線における急竣波電圧を緩和する方式に関す
るものである。

［従来の技術］ 一般に、発変電所の機器や設備の耐雷設計は。

避雷器の保護特性を基盤として絶縁設計が行なわれ、送
電線の絶縁強度は発変電所の機器や設備の絶縁強度より
低く設計されるなど９機器の重要度や経済性などを考慮
して絶縁設計上の協°調がとられている。すなわち、送
電線や鉄塔に落雷しても。

発変電所に伝幡する雷電圧が碍子に付いているアークホ
ーンや発変電所の避雷器で吸収されるように、アークホ
ーンや避雷器の絶縁強度は送電系統のＢＩＬ（基準衝撃
絶縁強度）値以下に設計され、発変電所の機器の絶縁強
度は送電系統のＢＩＬ値以上に設計され、理論的には絶
縁破壊しないことになっている。しかしながら、現実に
は、しばしば発変電所の機器が雷によって絶縁破壊し、
送電供給に支障が生じることがある。このような雷によ
る絶縁破壊を防止するために、従来は、送電線の近くに
（例えば上に）設ける架空地線を多条化したり（例えば
２本としたり）、送電線の碍子と並列に避雷器を取付け
るなどしていた。また、架空地線や鉄塔に雷が落ちるな
どして、鉄塔を大地に接地する接地線に雷電流が流れる
と、その部分の大地電位が上昇し、ＯＡＡ機器通信機量
等に急竣波電圧が逆印加して通信不能や通信混乱などの
障害が起こることがある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、送電線の近くに設ける架空地線を多条化
したり、送電線の碍子と並列に避雷器を取付けるなどの
従来の方法では、設置が煩雑になるとともに、経済的で
ないという問題点があったさらに、単に避雷器を設けた
だけでは、波高値を小さくすることはできるが、波頭部
の立上り勾配を小さくしたり高周波成分を減らしたりす
ることができず、万全とは言い難かった。すなわち、−
般に、大気中における平行板電極間のギャップの長さＧ
ｐと火花電圧Ｖｓとの間には第５図に示すような関係が
あり、同一のギャップ長さｃｐについては、周波数Ｆが
高くなるにしたがって火花電圧Ｖｓが低下するという性
質がある。このため、高周波のサージ電圧が発変電所の
機器に印加された場合、その波高値が例え設計目標値の
ＢＩＬ値以下であっても、絶縁破壊が生じると考えられ
るからである。特に、冬季の雷や開閉サージは高周波成
分を含んだ波形であることが、実測の結果確認され、現
実にその対応が迫られている。

また、電源側に絶縁変圧器を設けていた従来の方法では
、この絶縁変圧器は波形が急峻で高周波数成分の多い雷
サージに対してコンデンサとして作用するので、雷電流
が流れやす＜、ＯＡＡ機器通信機量等の保護が不十分で
あるという問題点があった・ 本発明は上述の問題点に鑑みなされたもので、下記の特
徴（ａ）、（ｂ）、　（ｃ）のうちの特徴（ａ）を有す
るとともに、特徴（ｂ）、（ｃ）のうちの少なくとも一
方の特徴を有する急竣波電圧緩和装置を提供することを
目的とするものである。

（ａ）既設の送電系統に簡単かつ安価に設置することが
できる。

（ｂ）発変電所などの機器や設備を急竣波電圧による絶
縁破壊から保護することができる。

（ｃ）　ＯＡ機器や通信機器等を急竣波電圧による通信
不能や混乱から保護することができる。

［課題を解決するための手段］ 本第１発明による送電系統における急竣波電圧緩和方式
は、送電線に急竣波電圧の波頭長を長くするとともに高
周波成分を減らすためのリアクトルを挿入してなること
を特徴とするものである。

本第２発明による送電系統における急竣波電圧緩和方式
は、送電線支持物の接地線に急竣波電圧の波頭長を長く
するとともに高周波成分を減らすためのリアクトルを挿
入してなることを特徴とするものである。

本第３発明による送電系統における急竣波電圧緩和方式
は、送電線に急竣波電圧の波頭長を長くするとともに高
周波成分を減らすための第１のリアクトルを挿入し、前
記送電線を支持する鉄塔を大地に接地する接地線に、急
竣波電圧の波頭長を長くするとともに高周波成分を減ら
すための第２のリアクトルを挿入してなることを特徴と
するものである。

［作用コ 本第１発明では、送電線に挿入されたリアクトルは、送
電線に侵入した急竣波電圧（例えば雷サージ電圧）の波
頭長を長くシ、かつ高周波成分を減少させる。このため
１発変電所の機器に印加された急竣波電圧（例えば雷サ
ージ電圧）の波高値が設計目標値のＢＩＬ値以下であれ
ば、絶縁破壊が生じない。

本第２発明では、接地線に挿入されたリアクトルは、接
地線を介して大地に流れる電流（例えば雷電流）による
急竣波電圧（例えば雷サージ電圧）の波頭長を長くシ、
かつ高周波成分を減少させる。

このため、落雷時などの大地電位上昇が抑制され、急竣
波電圧がＯＡＡ機器通信機器に逆印加することがなく、
通信不能や通信混乱などの障害が生じない。

本第３発明では、送電線に挿入された第１のリアクトル
は、送電線に侵入した急竣波電圧（例えば雷サージ電圧
）の波頭長を長くし、かつ高周波成分を減少させる。そ
して、接地線に挿入された第２のリアクトルは、接地線
を介して大地に流れる電流（例えば雷電流）による急竣
波電圧（例えば雷サージ電圧）の波頭長を長くし、かつ
高周波成分を減少させる。このため１発変電所などの機
器や設備に印加された急竣波電圧（例えば雷サージ電圧
）の波高値が設計目標値のＢＩＬ値以下であれば、絶縁
破壊が生じない。しかも、落雷時の大地電位上昇が抑制
され、急竣波電圧がＯＡ機器や通信機器に逆印加するこ
とがなく、通信不能や通信混乱などの障害が生じない。

［実施例コ 第１図は本発明による送電系統における急竣波電圧緩和
方式の一実施例を示すもので、この図において１０は送
電用の鉄塔である。この鉄塔ｌＯには取付金具（図示省
略）によって送電線用の複数組の碍子１２と１２．・・
・の一端側が取付けられ、これらの碍子１２と１２、・
・・の他端側には、各組ごとに対応する送電線１４と１
４、・・・が取付けられている。前記送電線１４と１４
．・・・は、各組ごとに対応するジャンパー線１６、・
・・によって接続され、これらのジャンパー線１６、・
・・のそれぞれには、雷サージ電圧や開閉サージ電圧の
ような急竣波電圧の波頭長を長くするとともに高周波成
分を減らすための、本発明に特有の第１のリアクトル（
すなわちインダクタンス素子）２０、・・・が挿入され
ている。この第１リアクトル２０は、第２図および第３
図に示すように、所定の樹脂などで被覆された所定径（
例えば直径２０ｍｍ）の導体をコイル状に巻いて固定し
た円筒体形状の空心リアクトルからなっている。前記第
１リアクトル２０のインダクタンスの値は、送電線１４
と１４、・・・と鉄塔１０と発変電所の規模で構成する
回路網において、インピーダンスとか伝幡速度などの物
理定数に基づいて反射特性及び透過特性を解析し、この
解析で得られた、急峻波（例えばサージ波）の侵入によ
る反射などで生じる取付点の電圧上昇度と、リアクトル
透過波形の緩和度とに見合った値となるように設定され
る。前記第１リアクトル２０には１対の取付部２２．２
２と接続部２４．２４とが形成され、前記取付部２２．
２２は対応する碍子２６．２６によって前記鉄塔１０に
連結され、前記接続部２４．２４は前記ジャンパー線１
６に接続されている。２８は架空地線で、この架空地線
２８は前記鉄塔１ｏの頂上部に架設されている。　３０
は前記鉄塔１ｏを大地３２に埋設された接地網３４に接
続する接地線で、この接地線３０には急竣波電圧（例え
ば雷サージ電圧）の波頭長を長くするとともに高周波成
分を減らすための第２のリアクトル４０が挿入され、こ
の第２リアクトル４０は前記第１リアクトル２０とほぼ
同様に形成されている。

つぎに、前記実施例の作用について第４図を併用して説
明する。

（イ）一般に、送電線１４．・・・が雷の直撃を受けた
り、誘導雷を受けたりして送電線１４、・・・に雷サー
ジ電圧が侵入した場合、大部分の雷サージ電圧の波形は
第４図の点線で示す波形Ａに含まれる。この波形Ａはつ
ぎの式で表わされる。

Ｖｋ＝　Ｅ　（ｅｘｐ（−ａ　ｔ　）−ｅｘｐ（−βｔ
））・（１）この式において Ｖｋ：Ｅ＝１としたときの雷サージ電圧Ｅニ一定電圧 α：　１８７５０ β：　２．８５　Ｘ　１０＠ ｔ：経過時間（μ５ｅｃ） を表わす、ここで、挿入された第１リアクトル２０のイ
ンダクタンスの値が０．１ｍＨであったとすると、波形
Ａは、第４図に実線で示す波形Ｂのようになまる。すな
わち、波頭長は波形Ａの約０．９（μ５ｅｃ）から波形
Ｂの約１．１（μ５ｅｃ）に長くなり、かつ高周波成分
が減少する。また、挿入された第１リアクトル２０のイ
ンダクタンスの値が０．５ｍＨであったとすると、波形
Ａは、第４図に一点鎖線で示す波形Ｃのようになまる。

すなわち、波頭長は波形Ａの約０．９（μ５ｅｃ）から
波形Ｃの約２．２（μ５ｅｃ）に長くなり、かつ高周波
成分が減少する。このため。

発変電所などの機器や設備に印加された雷サージ電圧の
波形の波高値が設計目標値のＢＩＬ値以下であれば、絶
縁破壊が生じない。

（ロ）また、前記（イ）において、ある特性インピーダ
ンスを有する送電線１４、・・・に、急竣波電圧（例え
ば雷サージ電圧）の波頭長を長くするとともに高周波成
分を減らすための第１リアクトル２０が挿入されている
ので、一般的にはインピーダンス不整合が生じ、挿入点
の電圧は反射波の影響で高くなる。このため、雷サージ
などが侵入すると。

第１リアクトル２０の取付点近くの碍子１２．・・・に
ついているアークホーンがまず閃絡して急竣波電圧（例
えば雷サージ電圧）の波高値を減少させ、発変電所の機
器や設備などが保護される。

（ハ）鉄塔１０や架空地線２８が雷の直撃を受けたり、
誘導雷を受けたりして鉄塔１０に雷サージが侵入した場
合、接地線３０に挿入された第２リアクトル４０は、鉄
塔１０および接地線３０を介して大地３２に流れる雷電
流による雷サージ電圧の波頭長を長くシ。

かつ高周波成分を減少させる。このため、落雷時の大地
電位上昇が抑制され、急竣波電圧がＯＡ機器や通信機器
に逆印加することがなく、通信不能や通信混乱などの障
害が生じない。

なお、上述の（イ）〜（ハ）の説明では雷サージ電圧の
場合について説明したが、その他の急竣波電圧（例えば
開閉サージ電圧）についても同様に作用するので、説明
を省略する。

前記実施例では、急竣波電圧（例えば雷サージ電圧）に
よって生じる被害をより完全に減少させるために、送電
線路に急竣波電圧（例えば雷サージ電圧）の波頭長を長
くするとともに高周波成分を減らすための第１のリアク
トルを挿入し、かつ鉄塔を大地に接地する接地線に急竣
波電圧（例えば雷サージ電圧）の波頭長を長くするとと
もに高周波成分を減らすための第２のリアクトルを挿入
するようにしたが５本発明はこれに限るものでなく、少
なくとも、送電線と接地線のいずれか一方に急竣波電圧
（例えば雷サージ電圧）の波頭長を長くするとともに高
周波成分を減らすためのリアクトルを挿入してなるもの
であればよい。

［発明の効果］ 本発明による送電系統における急竣波電圧緩和方式は、
上記のように構成したのでつぎのような効果を有する、
すなわち１本第１発明では、送電線にリアクトルを挿入
するだけで急竣波電圧の波頭長を長くするとともに高周
波成分を減少して、発変電所の機器や設備などに絶縁破
壊が生じないようにしたので、鉄塔において送電線を接
続するジャンパー線にリアクトルを挿入する゛などして
対応することができるなど、既設の送電系統に簡単かつ
安価に設置することができる。しかも、冬季雷や開閉サ
ージに対応でき、電力供給支障を防止できる。

また、本第２発明では、接地線にリアクトルを挿入する
だけで急竣波電圧の波頭長を長くするとともに高・周波
成分を減少し、落雷時などの大地電位上昇を抑制して急
竣波電圧がＯＡ機器や通信機器に逆印加することがない
ようにしたので、ＣＰＵ（中央処理装置）の破壊による
通信不能や通信混乱などの障害を防止するための装置を
、既設の送電系統に簡単かつ安価に設置することができ
る。

また１本第３発明では、前述の本第１発明および本第２
発明の効果を併せもつことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による送電系統における急竣波電圧緩和
方式の一実施例を説明する説明図、第２図と第３図は第
１［！Ｉのリアクトルを示す図で、第２図は正面図、第
３図は側面図、第４図はリアクトルを挿入したことによ
る急竣波電圧波形の緩和度を示す図、第５図は大気中に
おける火花電圧の周波数特性図である。 １０・・・鉄塔、１２・・・碍子、１４・・・送電線、
１６・・・ジャンパー線、２０・・・第１リアクトル、
３０・・・接地線、３２・・・大地、３４・・・接地網
、４０・・・第２リアクトル。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）送電線に急竣波電圧の波頭長を長くするとともに
   高周波成分を減らすためのリアクトルを挿入してなるこ
   とを特徴とする送電系統における急竣波電圧緩和方式。
2. （２）送電線支持物の接地線に急竣波電圧の波頭長を長
   くするとともに高周波成分を減らすためのリアクトルを
   挿入してなることを特徴とする送電系統における急竣波
   電圧緩和方式。
3. （３）送電線に急竣波電圧の波頭長を長くするとともに
   高周波成分を減らすための第１のリアクトルを挿入し、
   前記送電線を支持する鉄塔を大地に接地する接地線に、
   急竣波電圧の波頭長を長くするとともに高周波成分を減
   らすための第２のリアクトルを挿入してなることを特徴
   とする送電系統における急竣波電圧緩和方式。