JPH04370687A - 酸化亜鉛形避雷器の劣化監視装置 - 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、調節の必要がなく、
また精度の高い判定が行える酸化亜鉛形避雷器の劣化監
視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば特開平２−１２９８８１
号公報に示された従来の酸化亜鉛形避雷器の劣化監視装
置を示すブロック図である。図７において、１は劣化の
程度を判定される酸化亜鉛形避雷器である。２ａ〜２ｃ
は電力系統の３相の送電線であり、１つの相の送電線２
ａには酸化亜鉛形避雷器１が接続されている。３は酸化
亜鉛形避雷器１の接地線である。４は接地線３に電磁結
合され酸化亜鉛形避雷器１の漏れ電流ＩＴを検出する変
流器であり、漏れ電流検出手段を構成している。６は送
電線２ａの系統電圧Ｖ（対地電圧）を検出するコンデン
サ形変成器であり、電圧検出手段を構成している。

【０００３】８は検出された系統電圧Ｖが入力される電
圧演算部、９は検出された漏れ電流ＩＴが入力される電
流演算部、１０は電圧演算部８からの系統電圧値をＡＤ
変換する第１ＡＤ変換器、１１は電流演算部９からの漏
れ電流値をＡＤ変換する第２ＡＤ変換器、１２はＡＤ変
換された系統電圧値及び漏れ電流値に基づいて各種の演
算や判定を行うＣＰＵ、１３はＣＰＵ１２の動作のため
のプログラム及びデータ並びに判定のための基準値を記
憶するメモリ、１４はＣＰＵ１２の演算や判定の結果を
外部へ送出するインターフェースである。電圧演算部８
、電流演算部９、第１ＡＤ変換器１０、第２ＡＤ変換器
１１、ＣＰＵ１２、メモリ１３及びインターフェース１
４によって劣化判定装置１５が構成されている。１６は
インターフェース１４から送出されるデータを印字する
プリンタである。

【０００４】次に、図５及び図６を参照しながら図７に
示した従来の酸化亜鉛形避雷器の劣化監視装置の動作に
ついて説明する。図５は酸化亜鉛形避雷器１を示す等価
回路図である。一般に、酸化亜鉛形避雷器１は、図５に
示すように等価的に非線形抵抗及び容量の並列回路とし
て表される。また、図６は抵抗分電流ＩＲに対する電圧
ＶＲを示す特性図であり、実線は非線形抵抗の健全時、
破線は劣化時に対応している。

【０００５】一般に、酸化亜鉛形避雷器１の劣化は構成
部品である酸化亜鉛素子の非線形抵抗の変化として生じ
、その現象は、交流電圧印加時における酸化亜鉛形避雷
器１の漏れ電流ＩＴの波形の変化及び波高値の増大とし
て現れる。そこで、従来は、酸化亜鉛形避雷器１の漏れ
電流ＩＴのうち、劣化とともに増大する抵抗分電流ＩＲ
のみを求め、その波高値の変化を測定して劣化の判定を
行っていた。

【０００６】以下にこれを詳述する。非線形抵抗の特性
は図６に示すようになり、一定電圧Ｖ０印加時における
電流は、劣化以前の健全時には微少な値Ｉ０を示すが、
劣化時には低電流域の電圧−電流特性がダレてきて健全
時より大きな値ＩＸを示すようになる。酸化亜鉛形避雷
器１が劣化して抵抗分電流ＩＲが大きくなってくると、
ジュール熱による発熱が生じますます熱劣化していく。 また、酸化亜鉛形避雷器１の温度が高くなると、一定電
圧Ｖ０に対する抵抗分電流ＩＲは増加する。

【０００７】一方、容量分電流ＩＣは、酸化亜鉛形避雷
器１の電極配置やシールド等の構成によって決定され、
一定電圧Ｖ０の印加時には一定の波形、波高値であり、
電圧より９０°位相が進んだ正弦波になる（図２（ａ）
参照）。また、容量分電流ＩＣは、酸化亜鉛形避雷器１
の構成のみによるので、劣化時にもその値は変わらない
。

【０００８】漏れ電流ＩＴは、容量分電流ＩＣ及び抵抗
分電流ＩＲの和になるため、劣化を判定するには容量分
電流ＩＣを消去しなければならない。この例では、先ず
、接地線３に流れる漏れ電流ＩＴは、変流器４によって
検出されて、劣化判定装置１５内の電流演算部９に送出
される。検出された漏れ電流ＩＴは、電流演算部９によ
って所定の処理を施され、第２ＡＤ変換器１１によって
ディジタル値に変換された後、ＣＰＵ１２に送出される
。 また、酸化亜鉛形避雷器１が接続される相の送電線２ａ
の相電圧すなわち系統電圧Ｖはコンデンサ形変成器６に
よって検出されて、劣化判定装置１５内の電圧演算部８
に送出される。検出された系統電圧Ｖは、電圧演算部８
によって所定の処理を施され、第１ＡＤ変換器１０によ
ってディジタル値に変換された後、ＣＰＵ１２に送出さ
れる。ＣＰＵ１２は、ディジタル変換された系統電圧Ｖ
の位相を９０°進め、波高値を調節して、容量分電流Ｉ
Ｃにみたてる。続いて、ＣＰＵ１２は、ディジタル変換
された漏れ電流ＩＴから容量分電流ＩＣを差し引き、抵
抗分電流ＩＲを算出する。

【０００９】さらに、ＣＰＵ１２は、このように算出し
た抵抗分電流ＩＲをメモリ１３に記憶されている基準値
と比較する。この結果、酸化亜鉛形避雷器１が劣化して
いると判定すると、抵抗分電流ＩＲの値と、これに対応
する系統電圧Ｖの値とを示すデータをインターフェース
１４を介してプリンタ１６に送出し、これらのデータを
プリンタ１６によって印字させる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の酸化亜鉛形避雷
器の劣化監視装置は以上のように、容量分電流ＩＣを系
統電圧Ｖから算出し消去することにより抵抗分電流ＩＲ
を求めているので、演算過程が正確さに欠け、またこの
過程における容量分電流ＩＣの波高値の調節が面倒であ
るという問題点があった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、劣化の状態を正確かつ簡単に判
定できる酸化亜鉛形避雷器の劣化監視装置を得ることを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る酸化亜鉛
形避雷器の劣化監視装置は、電力系統の１つの相に接続
された酸化亜鉛形避雷器と、酸化亜鉛型避雷器の漏れ電
流を検出する漏れ電流検出手段と、酸化亜鉛形避雷器が
接続された相の電圧を検出する電圧検出手段と、漏れ電
流検出手段及び電圧検出手段の各出力信号の積の時間積
分を計算し、この積分値から酸化亜鉛形避雷器の劣化の
程度を判定する劣化判定装置とを備えたものである。

【００１３】

【作用】この発明においては、酸化亜鉛形避雷器の漏れ
電流と系統電圧との積を時間積分することにより、酸化
亜鉛形避雷器での電力損失を求め、劣化の判定を行う。

【００１４】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１を示すブロック図
であり、１、２ａ〜２ｃ、３、４、６、１２〜１４、１
６は前述と同様のものである。また、１５′は劣化判定
装置１５に対応している。８′、９′はそれぞれ、系統
電圧Ｖ、漏れ電流ＩＴを劣化判定装置１５′に取り込む
ための電圧入力部、電流入力部、１７は電圧入力部８′
及び電流入力部９′を介して入力された系統電圧Ｖ及び
漏れ電流ＩＴの積を計算する掛算器、１８は掛算器１７
からの乗算信号ＩＴ・Ｖを一定時間積分する積分器であ
る。電圧入力部８′、電流入力部９′、ＣＰＵ１２、メ
モリ１３、インターフェース１４、掛算器１７及び積分
器１８によって劣化判定装置１５′が構成されている。 １９はインターフェース１４を介して酸化亜鉛形避雷器
１の劣化の程度や種々のデータを表示する表示装置であ
る。

【００１５】次に、図１に示したこの発明の実施例１の
動作について、図２、図３、図５及び図６を参照しなが
ら説明する。前述と同様に、酸化亜鉛形避雷器１に流れ
る漏れ電流ＩＴは抵抗分電流ＩＲ及び容量分電流ＩＣの
和になり（図５参照）、非線形抵抗の特性は図６に示す
ようになる。

【００１６】図２（ａ）に、一定の交流電圧Ｖが酸化亜
鉛形避雷器１に印加されたときの、漏れ電流ＩＴ、抵抗
分電流ＩＲ及び容量分電流ＩＣの波形を示す。先ず、掛
算器１７によって漏れ電流ＩＴ及び系統電圧Ｖの積ＩＴ
・Ｖ（図２（ｂ）の波形参照）を計算し、積分器１８に
より乗算信号ＩＴ・Ｖを積分する。このとき、図２（ｂ
）に示す乗算信号ＩＴ・Ｖの波形は、図２（ｃ）に示す
容量分電流ＩＣとの乗算信号ＩＣ・Ｖと図２（ｄ）に示
す抵抗分電流ＩＲとの乗算信号ＩＲ・Ｖとの合成になっ
ているが、前者は時間積分することにより０になってし
まい後者は有限の値になる。このため、下記の積分値■
及び■は、ほぼ（容量分電流ＩＣによって振動する分を
除いて）等しくなる。

【００１７】

【数１】

【００１８】さらに、酸化亜鉛形避雷器１の劣化と直接
の関係をもつ非線形抵抗の値は、積分値■から求められ
るから、酸化亜鉛形避雷器１の劣化は、積分値■を求め
れば判定できることになる。

【００１９】積分器１８によって得られる積分値■は、
時間Ｔの間における酸化亜鉛形避雷器１での電力損失Ｐ
に相当する。図３（ａ）は積分値■（＝Ｐ）の時間に対
する波形を示し、図３（ｂ）は、一定時間Ｔ１だけ積分
し一定時間Ｔ２だけ休止して求めた電力損失Ｐｉ（ｉ＝
１、２、３　…）を示す。

【００２０】酸化亜鉛形避雷器１の劣化とともに電力損
失Ｐｉは徐々に増加していくから、ＣＰＵ１２によって
電力損失Ｐｉをメモリ１３に記憶されている基準値と比
較することにより、酸化亜鉛形避雷器１の劣化が判定さ
れる。

【００２１】電力損失Ｐｉの値は表示装置１９に常時表
示されており、また酸化亜鉛形避雷器１が劣化している
と判定された場合には、警報のためにブザー（図示され
ていない）が鳴らされ、表示装置１９にその旨が表示さ
れる。

【００２２】実施例２．実施例１では、酸化亜鉛形避雷
器１を流れる漏れ電流ＩＴと系統電圧Ｖとの積ＩＴ・Ｖ
の時間積分を、掛算器１７及び積分器１８を用いてアナ
ログ的に計算したが、図４に示すように、ＡＤ変換器１
０′及び１１′を用いて漏れ電流ＩＴ及び系統電圧Ｖを
ディジタル値に変換した後、ＣＰＵ１２によって計算し
てもよい。なお、図４は劣化判定装置１５ａの部分だけ
を示している。

【００２３】実施例３．実施例１及び２では、電力系統
から酸化亜鉛形避雷器１に交流電圧を印加する場合につ
いて説明したが、交流電圧が重畳された直流電圧、ある
いは直流電圧を印加してもよい。

【００２４】実施例４．実施例１〜３では、酸化亜鉛形
避雷器１を電力系統に接続したが、サイリスタ素子等を
用いたインバータ回路やコンバータ回路に過電圧保護装
置として接続した場合にも適用できる。

【００２５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、電力系
統の１つの相に接続された酸化亜鉛形避雷器と、酸化亜
鉛型避雷器の漏れ電流を検出する漏れ電流検出手段と、
酸化亜鉛形避雷器が接続された相の電圧を検出する電圧
検出手段と、漏れ電流検出手段及び電圧検出手段の各出
力信号の積の時間積分を計算し、この積分値から酸化亜
鉛形避雷器の劣化の程度を判定する劣化判定装置とを備
えたので、劣化の状態が正確かつ簡単に判定でき、容量
分電流等の微妙な調節の必要がないため自動化が容易に
実現できる酸化亜鉛形避雷器の劣化監視装置が得られる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示すブロック図である。

【図２】酸化亜鉛形避雷器を流れる各電流の波形図であ
る。

【図３】酸化亜鉛形避雷器での電力損失判定用の積分値
を示す波形図である。

【図４】この発明の実施例２を示すブロック図である。

【図５】一般的な酸化亜鉛形避雷器の等価回路を示す回
路図である。

【図６】図５内の非線形抵抗の電流−電圧特性図である
。

【図７】従来の酸化亜鉛形避雷器の劣化監視装置を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１　　　　酸化亜鉛形避雷器 ２ａ〜２ｃ　　　　送電線 ４　　　　変流器 ６　　　　コンデンサ形変成器 １５′、１５ａ　　　　劣化判定装置 ＩＴ　　　　漏れ電流 Ｖ　　　　系統電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電力系統の１つの相に接続された酸化
   亜鉛形避雷器と、前記酸化亜鉛型避雷器の漏れ電流を検
   出する漏れ電流検出手段と、前記酸化亜鉛形避雷器が接
   続された相の電圧を検出する電圧検出手段と、前記漏れ
   電流検出手段及び前記電圧検出手段の各出力信号の積の
   時間積分を計算し、この積分値から前記酸化亜鉛形避雷
   器の劣化の程度を判定する劣化判定装置とを備えたこと
   を特徴とする酸化亜鉛形避雷器の劣化監視装置。