JPH04150721A - サージインピーダンス変移点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、発変電所や開閉所などの電気所における機器
や設備、または地中線が雷サージ電圧や開閉サージ電圧
などの急峻波電圧によって絶縁破壊するのを防止するた
めに、架空送電線から電気所や地中線に侵入する急峻波
電圧の竣度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ｌの保護特性を基盤として絶縁設計が行なわれ、架
空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、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。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、架空
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）、架空送電線の碍子と並
列に避雷器を取付けたり、変圧器近傍に避雷器を取り付
けるなどしていた。また、避雷器によって制限された雷
サージ電圧の竣度は侵入時（襲来時）のままであり、避
雷器放電によって生じる裁断波または制限波が電力機器
に到達して反射するとき、反射波の電圧が裁断波または
制限波の２倍となり、電力機器が絶縁破壊する要因とな
るので、裁断波または制限波の電圧を可及的に小さくす
るために、避雷器と電力機器の取付間隔をできるかぎり
短くするようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、架空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や。

避雷器の形状を大きくできないため避雷器の放電耐量を
大きくできないという問題点があった。そして、変圧器
などの電力機器を避雷器の保護範囲におくために、避雷
器と電力機器の取付間隔を短くしようとしても、土地の
広さや形状などの制約を受けて必ずしも取付間隔を十分
に短くすることができないという問題点があった。また
、地中線が雷サージによって破壊した場合、破壊個所の
標定（すなわち特定）および復旧には、架空送電線のそ
れと比べて、比較にならないほどの時間を要するため、
確度の高い耐雷設計が要望されていた。

本発明は上述の問題点や要望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）のうちの一方の特
徴を有する急峻波電圧の緩和方式を提供することを目的
とするものである。

（ａ）既設の設備に短時間で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雷サージ等の急峻波
電圧による絶縁破壊から保護することができる。

（ｃ）地中線を雷サージ等の急峻波電圧による絶縁破壊
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発明によるサージインピーダンス変移点における
急峻波電圧緩和方式は、架空送電線と電気所の接続部に
急峻波電圧の竣度を低下させる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発明によるサージインピーダンス変移点における
急峻波電圧緩和方式は、架空送電線と地中線の接続部に
急峻波電圧の竣度を低下させる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。

［作用コ 本第１発明では、架空送電線と電気所の接続部に挿入さ
れたリアクトルは、架空送電線に侵入した雷サージ波の
ような急峻波に対して、−時的に電磁エネルギー（（１
／２）　Ｌ　ｉ　”）を蓄え、電圧を分担するため、リ
アクトルを通過して電気所に侵入する急峻波電圧は、竣
度が小さくなるとともに波高値も小さくなる。このため
、電気所の機ｌや設備の絶縁破壊が防止される５ 本第２発明では、架空送電線と地中線の接続部に挿入さ
れたリアクトルは、架空送電線に侵入した雷サージ波の
ような急峻波に対して、−時的に電磁エネルギー（（１
／２）Ｌｉ”）を蓄え、電圧を分担するため、リアクト
ルを通過して地中線に侵入する急峻波電圧は、竣度が小
さくなるとともに波高値も小さくなる。このため、地中
線の絶縁破壊が防止される。

［実施例］ 第１図は本第１発明によるサージインピーダンス変移点
における急峻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は電気所構内に設けられた鉄橋であ
る。１２．１２．１２は三相の架空送電線で、これらの
架空送電線１２．１２．１２の端部は対応する碍子１４
．１４．１４の一側に取付けられ、これらの碍子１４．
１４．１４の他側は取付金具（図示省略）によって前記
鉄構１０に取付けられている。

前記架空送電線１２．１２．１２の端部は、各相銀に対
応するジャンパー線１６．１６．１６を介して第１母線
１８、１８．１８の一側の端部に接続されている。前記
第１母線１８．１８．１８の一側の端部は対応する碍子
２０、２０．２０を介して前記鉄構１０に取付けられて
いる。前記第１母線１８．１８．１８の他側の端部は、
対応する碍子２２．２２．２２を介して架台２４．２４
．２４に取付けられるとともに、対応する第２母線２６
．２６．２６（一部の図示を省略）を介して電気所２８
の断路器３０の一側に接続され、この断路器３０の他側
は変圧器３２に接続されている。前記第２母線２６．２
６．２６と前記断路器３０の接続点は一般にサージイン
ピ−ダンスの変移点３４．３４．３４（一部の図示を省
略）となる。前記断路器３０と変圧器３２は、それぞれ
架台３６と３８の上に固定されている。前記第１母線１
８．１８．１８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峻波電圧の竣度を小さくするための
、本発明に特有のリアクトル４０．４０．４０が挿入さ
れている。前記リアクトル４０は第２図および第３図に
示すように構成されている。すなわち。

絶縁被覆された所定径（例えば直径２０■）の導体４２
をコイル状に巻いて円筒形状の空心リアクトル４４を形
成し、この空心リアクトル４４の両端部に絶縁材で形成
された十字形状のエンドブラケット４６．４６を被せ、
このエンドブラケット４６．４６間を、前記空心リアク
トル４４内を内壁面に沿って貫通する４本の絶縁棒４８
．４８．４８．４８で固定し、前記空心リアクトル４４
の導体４２の両端部に結合した端子５ｏ、５０を前記エ
ンドブラケット４６．４６の側部に固定し、前記エンド
ブラケット４６．４６の外面に吊り金具５２．５２を固
着してなり、この吊り金具５２．５２を前記鉄構１０に
取付け、前記端子５０．５０を前記第１母線１８に挿入
結合する。前記リアクトル４０のインダクタンスＬの値
は、架空送電線１２．１２．１２と第１、第２母線１８
．１８．１８．２６．２６．２６と鉄構１０と電気所２
８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接続点（例えば
変移点３４）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。

つぎに、前記実施例の作用について説明する。

リアクトル４０．４０．４０は、架空送電線１２．１２
．１２に侵入した雷サージ波のような急峻波に対して。

−時的に電磁エネルギー（（１／２）　Ｌ　ｉ　”）を
蓄え、電圧を分担するため、リアクトル４０．４０．４
０を通過して電気所２８に侵入する急峻波電圧（例えば
雷サージ電圧）は、竣度が小さくなるとともに波高値も
小さくなる。このため、変移点３４での反復反射による
電圧上昇を抑制し、電気所２８内の断路器３０や変圧器
３２などの絶縁破壊が防止される。

以下、上述の作用の根拠を第４図（ａ）（ｂ）〜第７図
を用いて詳述する。

（イ）第４図（ａ）に示すような架空送電線１２にイン
ダクタンスＬ（Ｌ＝２００μＨ）のリアクトル４０ａを
挿入したものにおいて、第４図（ｂ）に示すような矩形
波電圧ｖ０が侵入した場合、このリアクトル４０ａを通
過することによって同図にｖ２で示すように竣度が小さ
くなるとともに波高値が小さくなる。

第４図（ｂ）においてｖ２゜は、ｖｌを近似的な関数で
表わし理論的に計算して得られた透過波の電圧を表わす
。

（ロ）第５図（ａ）に示すような架空送電線１２にイン
ダクタンスＬ（Ｌ＝８０μＨ）のリアクトル４０ｂを挿
入したものにおいて、第５図（ｂ）に示すような急峻波
電圧ｖ１が侵入した場合、このリアクトル４０ｂを通過
することによって同図に■２で示すように竣度が小さく
なるとともに波高値が小さくなる。

第５図（ｂ）においてｖ２゜は、ｖｌを近似的な関数で
表わし理論的に計算して得られた透過波の電圧を表わす
。

（ハ）また、一般に、変圧器などの電力機器は、避雷器
によって侵入する急峻波電圧（例えば雷サージ電圧）か
ら保護されるが、避雷器放電によって生じる裁断波また
は制限波の反復反射の影響を受ける。このため、サージ
インピーダンスが変化する変移点３４の前段などにリア
クトルが挿入されていない従来例では、急峻波がそのま
ま伝わる。このような場合には１反射波による電力機器
の端部の電圧は到来電圧の２倍になる。例えば、第６図
に示すような、電力機器６０の前段に避雷器６２を設け
た回路網に波頭竣度５（＝Ｖａ／Ｔｆ）の大きい急峻波
Ｗが侵入した場合について考えると、反射波による電力
機器６０の端子電圧Ｅｔは到来電圧の２倍になるので、
Ｅｔの最大値は避雷器６２の制限電圧Ｖａの２倍になる
。すなわち、急峻波Ｗの波頭長Ｔｆが進行波の往復時間
Ｔ（＝２ｘ／ｖ）より小さい（Ｔｆ＜Ｔ）場合、すなわ
ち波頭竣度５（＝Ｖａ／Ｔｆ）の大きい場合においては
、第６図（ａ）のｔ＝Ｏに急峻波Ｗの先端が避雷器６２
に到来したものとすると、同図（ｂ）のｔ　＝　（１／
４）　Ｔに避雷器６２が制陽電圧Ｖａで動作し、同図（
ｃ）のｔ　＝　（１／２）　Ｔに急峻波Ｗの先端が電力
機器６０に到達する。このｔ＝（１／２）　Ｔ時以降に
電力機器６０の端部で正反射がおこり、第６図（ｄ）の
ｔ　＝　（５／８）　Ｔを経、同図（ａ）のｔ　＝　（
３／４）　Ｔに端子電圧Ｅｔは到来電圧Ｖａの２倍にな
るからである。第６図において、Ｘは避雷器６２と電力
機器６０間の距離を表わし、■は急峻波Ｗの伝帳速度を
表わす。

（ニ）しかしながら、変移点３４の前段などにリアクト
ル４０が挿入されている本発明の場合は、上述の（イ）
（ロ）で説明したように、リアクトル４０によって急峻
波Ｗの竣度および波高値が小さくなるので。

第７図に示すように、反射波による電力機器６Ｇの端子
電圧Ｅｔの最大値を避雷１Ｉ６２の制限電圧Ｖａの２倍
より小さい値に抑えることができる。すなわち、波頭長
Ｔｆが進行波の往復時間Ｔ（＝２Ｘ／Ｖ）より大きい（
Ｔｆ＞Ｔ）場合、すなわち波頭竣度５（＝Ｖａ／Ｔｆ）
の小さい進行波Ｗの場合においては、第７図（ａ）の１
＝０に進行波Ｗの先端が避雷器６２に到来したものとす
ると、同図（ｂ）のｔ　：　（１／２）　Ｔに避雷器６
２が制限電圧Ｖａで動作するとともに、進行波Ｗの先端
が電力機器６０に到達し、このｔ＝（１／２）　Ｔ時以
降に電力機器６０の端部で正反射がおこる。そして、第
７図（ｃ）のｔ＝Ｔに反射波の先端が避雷器６２に到達
し、このｔ＝Ｔ時以降に避雷器６２の端部で負反射が起
こり、この負反射が、同図（ｄ）のｔ　＝　（５／４）
　Ｔと同図（６）のｔ　＝　（１１／８）　Ｔとに示す
ように、電力機器６０の端部からの正反射成分゛を抑制
する。換言すれば、電力機器６０の端子電圧Ｅｔはつぎ
の式で表わせる。

Ｅｔ−Ｖａ＋５Ｔ ＝Ｖａ＋ＶａＸＴ／Ｔｆ ＝Ｖａ（１＋Ｔ／Ｔｆ） 上式において、Ｔｆ＞Ｔの条件をあてはめると。

Ｅｔ＜２Ｖａ となる。

第８図は本第２発明によるサージインピーダンス変移点
における急峻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７０は引留鉄塔である。７２．７２．７
２は三相の架空送電線で、これらの架空送電線７２．７
２．７２の一側の端部は対応する碍子７４．７４．７４
を介して前記引留鉄塔７０に取付けられるとともに、図
示を省略した架空送電線に接続されている。前記架空送
電線７２．７２．７２の他側の端部は、対応する碍子７
６．７６．７６を介して架台７７に取付けられるととも
に、対応する母線７８．７８．７８（一部の図示を省略
）を経、ケーブルヘッド８０の対応する端子８２．８２
．８２（一部の図示を省略）を介して地中線８４に接続
されている。

前記母線７８．７８．７８と前記ケーブルペンド８０の
端子８２．８２．８２の接続点は一般にサージインピー
ダンスの変移点８６．８６．８６（一部の図示を省略）
となる。前記架空送電線７２．７２、フ２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峻波電圧
の竣度を小さくするための、本発明に特有のリアクトル
４０．４０．４０が挿入されている。前記リアクトル４
０は１本第１発明の実施例を示す第１図の場合と同様に
、第２図および第３図に示すように構成されている。

つぎに、前記実施例の作用について説明する。

リアクトル４０．４０．４０は、架空送電線７２．７２
．７２に侵入した急峻波（例えば雷サージ波）に対して
。

−時的に電磁エネルギー（（１／２）　Ｌ　ｉ　”）を
蓄え、電圧を分担するため、リアクトル４０．４０．４
０を通過して地中線８４に侵入する急峻波電圧は、竣度
が小さくなるとともに波高値も小さくなる。このため、
変移点８６での反復反射による電圧上昇が確実に抑制さ
れ、地中線８４の絶縁破壊が防止される。

上述の作用の詳細は１本第１発明の実施例について説明
した場合とほぼ同様なので、説明を省略する。

前記第１発明の実施例では、リアクト・ルは架空送電線
を電気所に接続する母線に挿入するようにしたが、本発
明はこれに限るものでなく、架空送電線を電気所に接続
する接続部に挿入するものであればよい。また、前記第
２発明の実施例では、リアクトルは地中線の直前の架空
送電線に挿入するようにしたが、本発明はこれに限るも
のでなく、架空送電線を地中線に接続する接続部に挿入
するものであればよい。

［発明の効果］ 本発明によるサージインピーダンス変移点における急峻
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、本第１発明では、架空送電線と電気所の接続
部にリアクトルを挿入するだけで急峻波電圧の竣度を小
さくする（すなわち波頭長を長くする）とともに波高値
を小さくして、電気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、既設の設備に短期間で簡単かつ
安価に設置することができる。しかも、サージインピー
ダンスの変移点の前段で急峻波電圧の竣度を小さくする
ことができるので、変移点での反射による絶縁破壊を確
実に防止することができる。

また、本第２発明では、架空送電線と地中線の接続部に
リアクトルを挿入するだけで地中線に侵入する急峻波電
圧の竣度を小さくする（すなわち波頭長を長くする）と
ともに波高値を小さくして、地中線に絶縁破壊が生じな
いようにしたので、既設の設備に短期間で簡単かつ安価
に設置することができる。しかも、サージインピーダン
スの変移点の前段で急峻波電圧の竣度を小さくすること
ができるので、変移点での反射による絶縁破壊を確実に
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本第１発明によるサージインピーダンス変移点
における急峻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図のリアクトルを示す図で、
第２図は平面図、第３図は一部を切り欠いて断面で表わ
した正面図、第４図（ａ）（ｂ）は架空送電線にリアク
トルを挿入し矩形波電圧が侵入した場合を示すもので、
（ａ）は回路の説明図、（ｂ）は特性図、第５図（ａ）
　（ｂ）は架空送電線にリアクトルを挿入し急峻波電圧
が侵入した場合を示すもので、（ａ）は回路の説明図、
（ｂ）は特性図、第６図は急峻波電圧（ＴｆくＴ）が侵
入した場合の反射波による電気機器の端子電圧の変化を
説明する説明図、第７図は急峻波電圧の竣度を小さくし
た進行波電圧（Ｔｆ＞Ｔ）が侵入した場合の反射波によ
る電気機器の端子電圧の変化を説明する説明図、第８図
は本第２発明によるサージインピーダンス変移点におけ
る急峻波電圧緩和方式の一実施例を説明する説明図であ
る。 １０・・・鉄構、１２．７２・・・架空送電線、１６・
・・ジャンパー線、１８．２６．７８・・・母線、２８
・・・電気所、３４．８６・・・変移点、４０．４０ａ
、４０ｂ・・・リアクトル、６０・・・電気機器、６２
・・・避雷器、８４・・・地中線、Ｗ・・・急峻波、Ｗ
・・・進行波、Ｔ・・・急峻波Ｗまたは進行波Ｗが避雷
器と電気機器の間を往復する時間、Ｔｆ・・・急峻波Ｗ
または進行波Ｗの波頭長。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）架空送電線と電気所の接続部に急峻波電圧の竣度
   を低下させるためのリアクトルを挿入してなることを特
   徴とするサージインピーダンス変移点における急峻波電
   圧緩和方式。
2. （２）架空送電線と地中線の接続部に急峻波電圧の竣度
   を低下させるためのリアクトルを挿入してなることを特
   徴とするサージインピーダンス変移点における急峻波電
   圧緩和方式。