JPH0494075A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は送電線に異常大電流が流れた際に、この異常
大電流を速やかに大地へ放電するとともに、続流を限流
遮断して永久地絡を防止する避雷碍子装置、特にいわゆ
る直列ギャップ付き避雷碍子装置に関する。

〔従来の技術〕

雷サージを、絶縁碍子連のアークホーン間でなく、避雷
碍子の気中放電ギャップＧで確実に閃絡するように、絶
縁碍子連と避雷碍子との絶縁協調面、すなわち臨界通路
特性の面から気中放電ギャップを絶縁碍子連のアークホ
ーン間のほぼ５０％以下に設定した避雷碍子装置が特開
昭６３−１６８９２１号公報に開示されている。この避
雷碍子装置では、気中放電ギャップＧを短くして、絶縁
レベルを下げているため、避雷素子が劣化、破損して導
通状態となった場合には、雷サージ電流に続く続流によ
り火薬を爆発させて放電ギャップＧを構成する避雷碍子
の課電側の放電電極を切離作動させ、気中放電ギャップ
Ｇを拡大することにより変電所の遮断器の再投入を可能
としている。

また、特開昭６３−１６６１１４号公報に開示された避
雷碍子装置では第６図に示されるように、避雷碍子１１
の下端部に設けられた課電側の電極金具１３に放電電極
１４の上端部が回動可能に支持されている。この放電電
極１４は回動バネ１９により常に反時計方向に回動する
ように付勢され、一方接続導体４１により回動を阻止し
て保持されている。この避雷碍子装置では、避雷素子が
劣化したり、異常に大きい雷サージに続く続流を遮断不
能に陥った場合には、コイル３８と可溶線３９に、続流
が設定時間以上流れるので、可溶線３９の加熱により火
薬４０が爆発し、収納ケース２３が内部圧力の上昇によ
り破壊され、その結果、放電電極１４は反時計方向に回
動され、他方の放電電極との間の放電ギャップが増加す
る構成とされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の特開昭６３−１６８９２１号公報及び特開昭６３
−１６６１１４号公報に開示された放電ギャップ増加手
段は、共に続流による電気的エネルギーにより火薬を爆
発させるものである。すなわち、例えば３万〜１５万４
千Ｖの抵抗リアクトル接地系統においては、−相が地絡
したときの続流が１００Ａ３サイクル程度しか流れない
。また、同様に有効接地系統においても地絡電流は数１
０００Ａ程度流れるが、流れる時間は数サイクルと非常
に短い。このため、いずれも電気的エネルギーは小さく
、火薬などのエネルキー増幅媒体を必要としていた。ま
た、火薬は湿気に弱いため、この気中放電ギャップ増加
手段では長期信頼性に欠けることとなっていた。

請求項１の発明では、独立電源を用いて確実に作動する
気中放電ギャップ拡大機構とすることにより、適用範囲
の広い避雷碍子装置を提供することを目的としている。

請求項２の発明では、二回線送電線において気中放電ギ
ャップＧを異常時絶縁間隔から最小絶縁間隔の範囲内と
することにより、避雷碍子を装着しない片側回線より十
分に低い絶縁レベルとして、回線間の絶縁協調を十分に
確保し、確実に雷サージを処理して避雷碍子を装着しな
い回線側の地絡事故発生頻度を減少できる避雷碍子装置
を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するため、請求項１の発明では、避雷碍
子内に流れる交流地絡電流を検出する検出回路と、この
検出回路（こより検出された信号により回路が閉じられ
る電源装置と、この電源装置の電気エネルギーにより駆
動する駆動回路と、この駆動回路の駆動により駆動する
駆動手段とにより前記課電側の放電電極と前記接地側の
放電電極との少なくともいずれか一方を駆動して、前記
気中放電ギャップを拡大する構成としている。

また請求項２の発明では、二回線送電線路における送電
線を支持する絶縁碍子を鉄塔の支持アー′ムに支持し、
片回線路の支持アームのみに配設した避雷碍子装置にお
いて、絶縁碍子の課電側と避雷碍子の課電側の放電電極
間に形成される気中放電ギャップを異常時絶縁間隔から
最小絶縁間隔の範囲内としている。

〔作用〕 請求項１の発明では、交流故障地絡電流が避雷装置内を
流れると検出回路により交流故障地絡電流が検出される
。この検出回路により検出された信号より駆動回路が駆
動し、この駆動回路の駆動により駆動手段が駆動する。

この駆動手段の駆動により駆動装置が作動し課電側又は
接地側の放電電極のいずれか一方が駆動して気中放電ギ
ャップＧが拡大される。この拡大した気中放電ギャップ
Ｇにより内部過電圧によりフラッシュオーバすることが
防止され、遮断器の再投入により送電が可能となる。

請求項２の発明では、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の接地側の放電電極と課電側の
放電電極との間に気中放電ギャップＧを設け、気中放電
ギャップＧを異常時絶縁間隔から最小絶縁間隔の範囲内
としたことにより、避雷碍子装置を装着しない片側回線
より十分に低い絶縁レベルとして回線間の絶縁協調を十
分に確保して、避雷碍子を装着した回線側においては、
避雷碍子側で確実にフラッシュオーバを生じさせ、絶縁
碍子側でフラッシュオーバすることを防止できる。

〔実施例〕

以下、この発明を２回線送電線路の片側回線に装着して
、具体化した一実施例を第１図から第５図に基づいて説
明する。

第２図に示すように、送電線路は一般に電力供給の信頼
性を確保するため、二回線で構成され、また雷により二
回線共地絡事故を起こさないよう片側回線にのみ避雷碍
子装置が装着されている。

鉄塔１には上下三段に支持アーム２ａ〜２Ｃ及び３ａ〜
３Ｃが水平にそれぞれ片持支持され、各支持アーム２ａ
〜２ｃ、３ａ〜３Ｃの先端部には上部連結金具４を介し
て懸垂碍子を多数直列に連結してなる絶縁碍子連５ａ〜
５Ｃ及び６ａ〜６Ｃが吊下支持され、各絶縁碍子連５ａ
〜５Ｃ及び６ａ〜６ｃの下部には、下部連結金具７を介
して送電線８ａ〜８Ｃ及び９ａ〜９Ｃがそれぞれ架設さ
れている。この送電線８ａ〜８Ｃは一回線の三相の各送
電線が、９ａ〜９Ｃは他の一回線の三相の各送電線が架
設され、二回線路を形成し、送電１ｉ８ａと送電線９ｃ
、送電線８ｂと送電線９ｂ、送電線８ｃと送電線９ａは
同相の送電線路となっている。

また、支持アーム３ａ〜３Ｃの先端部には取付はアダプ
タ１０が水平に片持固定され、この取付アダプタｌＯに
は避雷碍子１１がボルトによりそれぞれ吊下固定されて
いる（第３図参照）。これらの避雷碍子１１内には図示
しない避雷素子が内蔵されている。避雷素子は酸化亜鉛
を主材とし電圧−電流特性が非直線性を有し、円柱形状
に形成された避雷素子が多数直列に積層され、想定され
る雷サージを限流処理できるようにされている。以下、
説明の簡略のため第２図に示される支持アーム３ｂに吊
下された避雷碍子装置について説明する。

さて、避雷碍子１１の接地側には、取付はアダプタＩＯ
を介して大地に接地される接地側の電極金具１２が設け
られ、一方課電側には板状の課電側の電極金具１３が設
けられている。この電極金具１３には接地側の放電電極
１４が取付けられている。また絶縁碍子連６ｂの下部連
結金具７には課電側の放電電極１５が固定支持され、放
電電極１４に対して放電電極１５は所定の放電ギャップ
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は異常時絶縁間隔から最小絶縁間隔
の範囲内とされ、運転電圧ではフラッシュオーバしない
が、低側の間隙では開閉サージ電流をもフラッシュオー
バする非常に低い絶縁レベルの間隙とされている。各公
称電圧に対して、放電ギャップＧを具体化した例を示せ
ば次表の通りである。

なお、この実施例では第３図に示されているように接地
側及び課電側の放電電極１４．１５は棒−棒電極により
構成されているが、電界緩和を図ったリング電極とした
際にはさらに２０〜３０％程度短縮してもよい。

また、第１．４図に示されるように、支持ブラケット１
６が電極金具１３を挟んで取付ボルト１７により同定さ
れている。この支持ブラケット１６間には硬質プラスチ
ック製の支持ピン１８が挿通固定され、この支持ピン１
８に接地側の放電電極１４が回動可能に支持されている
。また、支持ピン１８には、回動バネ１９が捲着され、
放電電極１４を課電側の放電電極１５から離隔する方向
、すなわち第１図において反時計方向に回動するように
付勢している。また、放電電極１４には凹状の係止部２
０が設けられていて、この係止部２０に回動バネ１９の
付勢力に抗して、放電電極１４の回動を阻止するストッ
パ２１の先端部が係合している。

電極金具１３の一側には、放電電極１４を回転駆動する
駆動機構２２を収納した収納ケース２３が取付ビス２４
により密閉して取付られている。

電極金具１３には、第５図に示すように電極金具１３に
流れる電流を検知する検出回路としての変流器ＣＴが外
嵌されている。この駆動機構２２は、変流器ＣＴに接続
され、交流のみを検出するフィルター回路Ｆと該フィル
ター回路Ｆを通過した信号が所定レベル以上になったと
き電源装置Ｅの回路が閉じられオン作動させるレベル判
定回路りとこの電源装置Ｅの出力により駆動する駆動装
置Ｓとから構成されている。

電源装置Ｅはリチウム電池を含み駆動装置のＳとしての
ソレノイドから構成されている。また、この駆動装置Ｓ
の押圧によりストッパ２１が押圧回動されて放電電極１
４の係止部２０との係合か外れるように構成されている
。ここで、ストッパ２１が回動して係止部２０との係合
が外れると、放電電極１４は反時計方向に回動して、拡
大し、異常時の気中放電ギャップとなる。この各公称電
圧に対して気中放電ギャップＧを具体化した例を示せば
次表の通りである。

ナオ、この値は正常時気中放電ギャップの値の場合と同
様に電界緩和を図ったリング電極とした際にはさらに２
０〜３０％程度短縮してもよい。

なおまた、第３図に示すように避雷碍子１１の電極金具
１２．１３には避雷碍子１１の沿面閃絡を防止するため
のアークホーン２５．２６が取着されている。また、絶
縁碍子連６ｂの上部連結金具４及び下部連結金具７には
、絶縁碍子連６ｂの沿面閃絡を防止するためのアークホ
ーン２７．２８が取付され、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、想定した開閉
サージ及び短時間過電圧に対してフラッシュオーバを起
こさない間隙とされている。

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。

通常の課電圧状態においては、避雷碍子装置の気中放電
キャップＧは異常時絶縁間隔から最小絶縁間隔とされて
いるため、この気中放電キャップＧでフラッシュオーバ
することなく送電できる。

今、雷サージが送電線８ｂに印加されると、支持アーム
２ｂに吊下されている絶縁碍子連５ｂのアークホーン間
隙Ｚよりもこれと同相の支持アーム３ｂ側の気中放電キ
ャップＧの絶縁耐力が十分に小さくされているので、絶
縁碍子連５ｂをフラッシュオーバすることがなく、雷サ
ージはこの気中放電ギャップＧをフラッシュオーバし、
地絡事故を生じない。なお、絶縁碍子連６ｂの課電側と
接地側に設けられたアークホーン間隙Ｚにおいても同様
にフラッシュオーバすることなく、地絡事故を生じない
。また、気中放電ギャップＧをフラッシュオーバした雷
サージ電流は、放電電極１４から、避雷碍子１１に内蔵
された避雷素子を通って、接地側の電極金具１２、取付
アダプタｌＯ１支持アーム３ｂ、鉄塔１を通って大地に
放電され、その後に生じる続流は避雷素子により限流遮
断される。

ここで、電極金具１３を流れる雷サージ電流はきわめて
時間の短いパルス状であるためフィルター回路Ｆではこ
の電流を拾うことがなく、駆動装置Ｓは駆動しない。

次に避雷素子が劣化したり、異常に大きな雷サージによ
り、雷サージ電流に続く続流を遮断不能となった際には
、交流の続流によりフィルター回路Ｆにより口波され、
所定レベル以上のときレベル判定回路りが電源装置Ｅを
オン動作させることにより、駆動装置Ｓが駆動する。駆
動装置の駆動によりストッパ２１が回動して、係止部２
ｏとの係合が外れる。そして、回動バネ１９の付勢力に
より放電電極１４は第３図に二点鎖線により示されるよ
うに、反時計方向に回動し気中放電ギャップＧは拡大し
、最小絶縁間隔以上となる。これにより絶縁間隔が確保
され、想定した開閉サージ及び短時間過電圧に対してフ
ラッシュオーバを起こさないため、変電所の遮断器が投
入可能となり、再送電することができる。

その後は、避雷素子は導通状態となるが、気中放電ギャ
ップＧは、想定した開閉サージ及び短時間過電圧に対し
てフラッシュオーバを起こさない最小絶縁間隔を維持さ
れる。

なお、避雷碍子装置を２回線送電線路の片側回線にのみ
に装着した場合には、放電電極１４．１５間に形成され
る気中放電ギャップＧを異常時絶縁間隔から最小絶縁間
隔の範囲内としているため、避雷碍子を装着しない片目
線より十分に小さな絶縁レベルとすることができ、襲来
する雷撃は避雷碍子を装着しない片側回線に装着された
アークホーン間で閃絡する確率か小さくなり、地絡事故
の発生頻度を減少することかできる。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものでなく、
次のようにも具体化できる。

（１）この実施例では、懸垂碍子からなる絶縁碍子５に
より電線を吊下支持する例を示したが、耐張碍子からな
る絶縁碍子により電線を支持する鉄塔に適用すること。

（２）この実施例では、放電電極１４を第３図において
右方向に上回動する例を示したが、左方向に上回動させ
る構成とすること。また特に耐張鉄塔の場合には、水平
方向に回動させて、気中放電ギャップＧを拡大する構成
とすること。

（３）この実施例では、駆動装置Ｓとしてソレノイドを
使用した例を示したか、これに限ることなく電源Ｅによ
り駆動するモータとしたり、電源Ｅにより加熱される形
状記憶合金を使用したもの等であってもよい。

（４）この実施例では、リチウム電池を使用した電源装
置Ｅの例を示したか、必ずしもリチウム電池に限られる
ことなく、例えば太陽電池により充電される二次電池を
用いてもよい。

（５）本装置を気中放電ギャップＧのない避雷装置の事
故時の切離し装置に用いること。

〔発明の効果〕

請求項１の発明では、避雷碍子内に流れる交流地絡電流
を検出する検出回路と、この検出回路により検出された
信号により回路が閉じられる電源装置と、この電源装置
による電気エネルギーにより駆動する駆動回路と、この
駆動回路の駆動により駆動する駆動手段とにより課電側
の放電電極と接地側の放電電極との少なくともいずれか
一方を駆動して、前記気中放電ギャップを拡大可能とし
たことにより、気中放電ギャップ拡大機構を確実に作動
し、かつ長期信頼性のある避雷碍子装置とすることがで
きる。

また、請求項２の発明では、絶縁協調に優れた避雷碍子
装置とすることができ、地絡事故の発生頻度の低い避雷
碍子装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の接地側の放電電極部を示す拡大正面
図、第２図は鉄塔の概略図、第３図は正面図、第４図は
接地側の放電電極部を示す拡大側面図、第５図は駆動機
構２２のブロック図、第６図は従来の接地側の放電電極
部を示す拡大正面図である。 １・・・鉄塔、２ａ〜２ｃ・・・支持アーム、３ａ〜３
ｃ・・・支持アーム、５ａ〜５ｃ・・・絶縁碍子連、６
ａ〜６Ｃ・・・絶縁碍子連、１１・・・避雷碍子、１４
・・・接地側の放電電極、１５・・・課電側の放電電極
、２１・・・ストッパ、Ｇ・・・気中放電ギャップ、Ｚ
・・・アークホーン間隙、ＣＴ・・・検出回路、Ｌ・−
・レベル判定回路、Ｅ・・・電源装置、Ｓ・・・駆動回
路、Ｆ・・・フィルタ回路特許出願人　　　日本碍子株
式会社 代理人　　　　　弁理士　恩田博宣 （ほか１名） １２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送電線を支持する絶縁碍子（６ａ〜６ｃ）と雷サー
   ジ電流の続流を限流遮断する避雷碍子（１１）を鉄塔（
   １）に支持し、該絶縁碍子（６ａ〜６ｃ）の課電側と該
   避雷碍子（１１）の課電側に気中放電ギャップ（Ｇ）を
   以て対向配置する放電電極（１４、１５）をそれぞれ設
   けた避雷碍子装置において、 避雷碍子（１１）内に流れる交流地絡電流を検出する検
   出回路（ＣＴ、Ｆ）と、この検出回路（ＣＴ）により検
   出された信号により回路が閉じられる電源装置（Ｅ）と
   、この電源装置（Ｅ）の電気エネルギーにより駆動する
   駆動回路（Ｓ）と、この駆動回路（Ｓ）の駆動により駆
   動する駆動手段（２１）とにより前記課電側の放電電極
   （１５）と前記接地側の放電電極（１４）との少なくと
   もいずれか一方を駆動して、前記気中放電ギャップ（Ｇ
   ）を拡大する構成としたことを特徴とする避雷碍子装置
   。 ２、二回線送電線路における送電線を支持する絶縁碍子
   （５ａ〜５ｃ、６ａ〜６ｃ）を鉄塔（１）の支持アーム
   （２ａ〜２ｃ、３ａ〜３ｃ）に支持し、片回線路の支持
   アーム（３ａ〜３ｃ）のみに配設した避雷碍子装置にお
   いて、 該絶縁碍子（６ａ〜６ｃ）の課電側と避雷碍子（１１）
   の課電側の放電電極（１４、１５）間に形成される気中
   放電ギャップ（Ｇ）を異常時絶縁間隔から最小絶縁間隔
   の範囲内としたことを特徴とする請求項１に記載の避雷
   碍子装置。