JPH04272621A - 一回線送電線路における避雷碍子装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は一回線送電線路に装着
する避雷碍子装置、特にいわゆる直列ギャップ付き避雷
碍子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一回線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】抵抗又はリアクトル接地系統の三相交流の
一回線送電線路では、雷、碍子汚損、鳥や蛇などの動物
又は飛来物その他の理由により一線地絡事故が発生する
と、他相の運転電圧（常規対地電圧：線路の最高運転電
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、避雷碍子装置が雷サージを
処理すると考えており、従って、避雷碍子の動作責務を
達するためにその動作開始電圧Ｖは常規対地電圧Ｅの√
３倍の電圧以上とされ、この電圧を避雷碍子装置の定格
電圧としている。なお、避雷素子の断面積及び長さはこ
の√３倍の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】しかし、避雷碍子は、
この√３倍の電圧を基準とした避雷素子個数を内蔵して
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Ｖ１ｍＡ　付近の電圧に等し
く気中放電ギャップによる雷サージフラッシオーバ電圧
と避雷素子のバイアス電圧の和で示され、バイアス電圧
はおおむね動作開始電圧Ｖ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Ｖも高くな
るので、避雷碍子側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、避雷碍子側と懸垂碍子連
側との間での絶縁レベルは比較的接近していて、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、数年間にわたり一線地
絡事故のデータを分析したところ、運転電圧Ｅの√３倍
の条件下で雷サージを処理するという考え方を採用する
必要性が全くないことを見出した。すなわち、雷が予測
される箇所に避雷碍子装置が設置されているとしたとき
、避雷碍子装置を動作させる雷と他の原因による地絡事
故発生の重畳性の確率がどの程度かを評価すればよく、
統計的にこの値は実質的に零に近く、考慮に入れなくて
もよいことである。すなわち、線路の対地電圧は雷撃を
受けても常規対地電圧以上に上昇しないということであ
る。このようなケースでは素子の動作開始電圧を常規対
地電圧Ｅ以上に設定すればよいことである。又、非取付
箇所が雷撃を受け、仮にある相に地絡が生じて他の相の
対地電圧Ｅが上昇することは極めて稀であること等であ
る。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。

【０００７】この発明では、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並設の碍
子装置との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。

【０００８】

【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、交流の一回線送電線路の複数相におい
て、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
記避雷碍子に内蔵された避雷素子の動作開始電圧Ｖを常
規対地電圧Ｅの１．０〜１．６倍の範囲内としている。

【０００９】

【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Ｖを線路の常規対地電圧Ｅの１．０〜１
．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。

【００１０】

【実施例】この実施例は、避雷碍子装置を三相交流の一
回線電線路の各相に適用した公称電圧６６Ｋｖの送電線
路の例を示している。以下、図１，２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が水平にそれぞれ片持支持され、各支持ア
ーム２ａ〜２ｃの先端部には上部吊下金具３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４ａ〜４ｃが吊下支持され、各懸垂碍子連４ａ〜
４ｃの下部には、下部連結金具５を介して各相の送電線
６ａ〜６ｃがそれぞれ架設されている。

【００１１】又、図１において右側の支持アーム２ｂの
先端部には、取付アダプタ７が水平に片持固定され、こ
の取付アダプタ７には避雷碍子８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２ｂにより説明する）。これらの避雷碍
子８はＦＲＰ等の強化プラスチックよりなる耐圧絶縁筒
９と、この耐圧絶縁筒９内に収納された避雷素子１０と
、さらに耐圧絶縁筒９の外周および内部にゴムモールド
した絶縁外套体１１とにより構成されている。

【００１２】又、避雷碍子８の課電側電極金具１２には
接地側の放電電極１３が取付け固定されている。懸垂碍
子連４ｂの下部吊下金具５には課電側の放電電極１４が
支持され、この放電電極１４の先端は課電側の放電電極
１３と放電ギャップＧをもって対向して配置されている
。この放電ギャップＧは避雷碍子が万一故障しても再送
電ができるよう一線地絡による電圧上昇下においても、
又、投入開閉サージによってもフラッシオーバしない絶
縁間隙としている。なお、課電側の放電電極１４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１４の先端を接地側の放電電極１３の取付け位置よ
り内側としている。避雷碍子８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１５，１６が
取着されている。

【００１３】前記避雷素子１０は、電圧−電流特性が非
直線性の酸化亜鉛を主材として、直径４．５ｃｍ，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Ｖ１Ａを５．０ＫｖＰ　（波高値）以上としてい
る。ここで、動作開始電圧Ｖ１Ａを設定するための素子
電流値は続流を直列ギャップで遮断するため１ＡＰ　以
下とするのがよい。この避雷素子１０を１２枚積層して
所定の素子長としている。この避雷素子１０により避雷
碍子８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とし、前述の理由によ
り動作開始電圧Ｖ１Ａを常規対地電圧Ｅの１．０倍以上
としている。又、この避雷素子１０を１２枚内蔵した避
雷碍子８の外形は、笠の直径２０ｃｍ，長さ４７ｃｍで
あり、重量は１１ｋｇとなっている。

【００１４】なお、この実施例のように公称電圧６６Ｋ
ｖの送電線路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１０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１４
ｋｇのものであった。

【００１５】ここで、避雷碍子の動作開始電圧Ｖ１Ａを
常規対地電圧Ｅの１．０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１０の特性と、従
来の避雷碍子とを比較して表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】図１に示すように、送電線６ｂの上部吊下
金具３及び下部吊下金具５には、懸垂碍子連４ｂの沿面
閃絡を防止するためのアークホーン１７，１８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している。すなわち、
この６６Ｋｖ送電線路でのアークホーン間隙Ｚは約５９
０ｍｍであり、その雷インパルス５０％フラッシオーバ
電圧は約３７５Ｋｖとなっている。

【００１８】一方、避雷碍子８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、素子を含めた雷インパルス５０
％フラッシオーバ電圧は約２５０Ｋｖとなっている。従
って、懸垂碍子連４ｂ側の絶縁レベルより格段に小さく
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５
０％フラッシオーバ電圧が約３００Ｋｖ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
装置に対して約８３％（２５０Ｋｖ／３００Ｋｖ×１０
０）、すなわち避雷素子１０のバイアス電圧の値に近い
値、約５０Ｋｖ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、懸垂碍子連４ｂの絶縁レベルに対して避
雷碍子装置の絶縁レベルが約６７％（２５０Ｋｖ／３７
５Ｋｖ×１００）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８を通って大
地に放電される。

【００２０】又、風などにより懸垂碍子連４ｂ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８の絶縁レベ
ルが充分に低減されているから、実用的な振れの範囲で
は放電ギャップＧの拡大によっても、避雷碍子８側の絶
縁レベルは懸垂碍子連４ｂより小さく、雷サージ電流が
懸垂碍子連４ｂ側でフラッシオーバして地絡事故を生じ
ることがない。

【００２１】なお、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１．０倍とした例を示
したが、１．０倍未満では続流遮断が困難となるケース
が生じ好ましくない。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】又、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、交流
の一回線送電線路の複数相に、送電線路の課電側と接地
側の間に気中放電ギャップを介して懸垂碍子連に対して
電気的に並列に避雷碍子を配置し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常
規対地電圧の１．０〜１．６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状態を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１　　鉄塔、４ａ〜４ｃ　　絶縁支持碍子としての懸垂
碍子連、８　　避雷碍子、１０避雷素子、１３，１４　
　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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　交流の一回線送電線路の複数相におい
   て、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
   記避雷碍子に内蔵された避雷素子の動作開始電圧（Ｖ）
   を常規対地電圧（Ｅ）の１．０〜１．６倍の範囲内とし
   たことを特徴とする一回線送電線路における避雷碍子装
   置。