JPH05159909A - Fault monitor for lightning arrestor - Google Patents

Fault monitor for lightning arrestor

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JPH05159909A
JPH05159909A JP32488591A JP32488591A JPH05159909A JP H05159909 A JPH05159909 A JP H05159909A JP 32488591 A JP32488591 A JP 32488591A JP 32488591 A JP32488591 A JP 32488591A JP H05159909 A JPH05159909 A JP H05159909A
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Satoru Shiga
悟 志賀
Mutsuo Tsutsumi
睦生 堤
Hideo Kaneko
英男 金子
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Abstract

PURPOSE:To see that the fault can be detected accurately and in hot-line condition even if the insulation of one nonlinear resistor element, which constitutes the laminate of a lightning arrestor fitted with a series gap breaks. CONSTITUTION:An impedance 21 to ground is connected to the output end of a voltage generator 23. A by-pass capacitor 20 larger in capacitance than the laminate 9 is connected to the impedance 21 to ground, this series circuit 24 is connected in parallel to both ends of the laminate 9. The output voltage from the voltage generator 23 is applied to both sides of the laminate 9 through the bypass capacitor 20, and the current flowing to the laminate 9 is detected with a current transformer 14. A comparator 25 receives the output signal of this current transformer 14, and outputs a fault signal 25S when the signal gets over the specified level.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は送電鉄塔上に載せられ
送電線から直列ギャップを介して設置される避雷器の故
障を監視する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for monitoring a fault of a lightning arrester mounted on a transmission tower and installed from a transmission line through a series gap.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は直列ギャップを介して設置される
避雷器の構成例を示す側面図である。図示されていない
送電鉄塔に支持金具1 (接地電位にある) を介して碍子
2が懸架され、その先端に送電線3が張られている。碍
子2の両端には一対のアーキングホーン4が設けられ、
放電ギャップ5を形成している。また、支持金具1には
避雷器6が設置され、避雷器6の非接地側の端子と送電
線3とには、もう一対のアーキングホーン7が設けら
れ、直列ギャップ8を形成している。放電ギャップ5と
直列ギャップ8とのギャップ長は、送電線3に過電圧が
到達したときに直列ギャップ8の方が早く放電するよう
に設定されている。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a side view showing a structural example of a lightning arrester installed through a series gap. An insulator 2 is suspended from a power transmission tower (not shown) through a support metal fitting 1 (at a ground potential), and a power transmission line 3 is stretched at its tip. A pair of arcing horns 4 are provided at both ends of the insulator 2,
The discharge gap 5 is formed. Further, a lightning arrester 6 is installed on the support fitting 1, and another pair of arcing horns 7 are provided on the non-grounded side terminal of the lightning arrester 6 and the power transmission line 3 to form a series gap 8. The gap length between the discharge gap 5 and the series gap 8 is set so that when the overvoltage reaches the power transmission line 3, the series gap 8 discharges earlier.

【0003】図3のアーキングホーン4は送電線3に雷
サージなどの過電圧が侵入したときにその放電ギャップ
5を放電させ、その過電圧を吸収するためのものであ
る。しかし、放電ギャップ5は送電線3からの続流を遮
断する能力を有していないために、地絡状態が続き送電
障害が発生する。これを防止するために避雷器6が直列
ギャップ8を介して設けられてある。過電圧が放電線3
に発生すると直列ギャップ8が放電し、その放電電流が
避雷器6を流れる。避雷器6は放電電流を瞬時 (0.5〜
1.0サイクル) に遮断するので地絡による続流が抑えら
れる。最近は、アーキングホーン4の代わりに避雷器6
をアーキングホーン7と共に設置することが多くなりつ
つある。
The arcing horn 4 shown in FIG. 3 is for discharging the discharge gap 5 when an overvoltage such as a lightning surge enters the power transmission line 3 and absorbing the overvoltage. However, since the discharge gap 5 does not have the ability to block the follow current from the power transmission line 3, a ground fault continues and a power transmission failure occurs. To prevent this, a lightning arrester 6 is provided via a series gap 8. Overvoltage is discharge line 3
Occurs, the series gap 8 is discharged, and the discharge current flows through the lightning arrester 6. The lightning arrester 6 instantaneously discharges the discharge current (0.5 to 0.5
Since it is shut off for 1.0 cycle, the follow-up current due to a ground fault is suppressed. Recently, instead of arcing horn 4, lightning arrester 6
Are often installed with the arcing horn 7.

【0004】図4は図3の避雷器6の内部構成を示す断
面図である。酸化亜鉛を主成分とする円板状の非線形抵
抗素子18が複数個積層された積層体9が絶縁碍管10
内に収納されている。この積層体9は両端の押え金具1
1A, 11Bを介し図示されていない締付け部材によっ
て一体化され、さらに圧縮スプリング12を介して絶縁
碍管10の蓋板13A, 13Bに挟持されている。この
蓋板13A, 13Bにそれぞれ図3で説明された支持金
具1, アーキングホーン7が取り付けられてある。この
ような避雷器6は内蔵の非線形抵抗素子18の故障を常
時監視することが重要であり、そのための監視装置が避
雷器6に取付けられている。
FIG. 4 is a sectional view showing the internal structure of the lightning arrester 6 of FIG. A laminated body 9 in which a plurality of disc-shaped nonlinear resistance elements 18 having zinc oxide as a main component are laminated is an insulating porcelain tube 10.
It is stored inside. This laminated body 9 is holding metal fittings 1 at both ends.
It is integrated with a fastening member (not shown) through 1A and 11B, and is further sandwiched between cover plates 13A and 13B of the insulating porcelain tube 10 through a compression spring 12. The support fitting 1 and the arcing horn 7 described in FIG. 3 are attached to the lid plates 13A and 13B, respectively. It is important for such a lightning arrester 6 to constantly monitor the failure of the built-in nonlinear resistance element 18, and a monitoring device for that purpose is attached to the lightning arrester 6.

【0005】図5は従来の避雷器の故障監視装置の構成
例を示す断面図であり、支持金具1側にその装置が取り
付けられた例である。圧縮スプリング12を周回する変
流器14が蓋板13Aに取り付けられている。その変流
器14の2次側の出力リード線14Aが気密端子15を
介して絶縁碍管10の外部に引き出され比較部16に接
続されている。表示部17は、比較部16の出力信号1
6Sを受けるように構成されている。
FIG. 5 is a sectional view showing an example of the configuration of a conventional fault arrester for a lightning arrester, which is an example in which the device is attached to the support metal fitting 1 side. A current transformer 14 that orbits the compression spring 12 is attached to the cover plate 13A. An output lead wire 14A on the secondary side of the current transformer 14 is drawn out of the insulating porcelain tube 10 via an airtight terminal 15 and connected to the comparison section 16. The display unit 17 outputs the output signal 1 of the comparison unit 16.
It is configured to receive 6S.

【0006】図5において、圧縮スプリング12内には
蓋板13Aと押え金具11Aとを導電接続する図示され
ていない給電リードが配されてあり、積層体9から接地
側の蓋板13Aへ流れる電流は変流器14がすべて検出
し、その電流に比例する信号14Sを出力リード線14
Aを介して比較部16に送る。比較部16はしきい値レ
ベル設定器16Aを備え、変流器14の出力信号14S
としきい値のレベルとを比較し、出力信号14Sがしき
い値のレベルを超えたときに故障信号16Sを出力す
る。表示部17は故障信号16Sを受けたときに避雷器
が故障したことを表示する装置であり、例えば警報の出
力や表示灯の点灯などを行う。
In FIG. 5, a power supply lead (not shown) for conductively connecting the cover plate 13A and the press fitting 11A is arranged in the compression spring 12, and a current flowing from the laminated body 9 to the ground side cover plate 13A. Is detected by the current transformer 14 and outputs a signal 14S proportional to the current to the output lead wire 14
It is sent to the comparison unit 16 via A. The comparator 16 includes a threshold level setter 16A, and outputs the output signal 14S of the current transformer 14.
And the threshold level are compared, and when the output signal 14S exceeds the threshold level, the failure signal 16S is output. The display unit 17 is a device that displays that the lightning arrester has failed when it receives the failure signal 16S, and outputs, for example, an alarm or turns on an indicator lamp.

【0007】積層体9の非線形抵抗素子18は、常時の
運転中は容量性のインピーダンスを備え、送電線の対地
電圧に対してその静電容量によって決まる電流が積層体
9を流れている。過電圧が到達すると非線形抵抗素子1
8が抵抗性のインピーダンスに変わり、その過電圧を吸
収するものである。非線形抵抗素子18が万一故障し絶
縁破壊すると、そのインピーダンスは零となる。その結
果、積層体9全体の静電容量が大きくなるので変流器1
4を流れる電流値も増加する。比較部16は、非線形抵
抗素子18に流れる電流が正常なときに流れる電流値を
超えたときに、故障信号16Sを出力するようになって
いる。
The non-linear resistance element 18 of the laminate 9 has a capacitive impedance during normal operation, and a current determined by its capacitance with respect to the ground voltage of the transmission line flows through the laminate 9. Non-linear resistance element 1 when overvoltage reaches
8 changes into a resistive impedance and absorbs the overvoltage. Should the non-linear resistance element 18 fail and dielectric breakdown occurs, its impedance becomes zero. As a result, the capacitance of the entire laminated body 9 becomes large, so that the current transformer 1
The value of the current flowing through 4 also increases. The comparison unit 16 outputs the failure signal 16S when the current flowing through the non-linear resistance element 18 exceeds the value of the current flowing under normal conditions.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の装置は直列ギャップ付の避雷器に適用す
ると故障検出の精度が非常に悪くなるという問題があっ
た。すなわち、直列ギャップが空気ギャップであるため
に、その静電容量は積層体のそれより非常に小さい。そ
の結果、変流器に流れる電流は直列ギャップの静電容量
によってほぼ左右されている。積層体を構成する非線形
抵抗素子の1個が故障しても0.5%程度しか電流値が増
大せず、積層体を構成する非線形抵抗素子が半数以上故
障しないとその故障を検出できないものであった。
However, when the conventional device as described above is applied to a lightning arrester with a series gap, there is a problem that the accuracy of failure detection becomes very poor. That is, its capacitance is much smaller than that of the stack because the series gap is an air gap. As a result, the current flowing in the current transformer is substantially dependent on the capacitance of the series gap. Even if one of the nonlinear resistance elements that make up the laminated body fails, the current value increases by only about 0.5%, and the failure cannot be detected unless more than half of the nonlinear resistance elements that make up the laminated body fail. there were.

【0009】非線形抵抗素子1個が故障したときの電流
値の増加分を次に試算してみる。図6は直列ギャップを
含めた避雷器の等価回路図である。直列ギャップの静電
容量をC0 , n個の非線形抵抗素子18が直列に結線さ
れた積層体9の全体の静電容量をC1 とする。この静電
容量C0 , C1 に送電線3から商用の角周波数ω 0 の交
流電圧 (対地電圧V0 ) が印加され、そのとき、接地1
9側に流れる電流Iを変流器14が検出する場合を想定
する。この場合、電流Iは I=ω0 ・V0 ・C2 ────(1) C2 =C0 ・C1 / (C0 +C1 ) ────(2) となる。C2 は、直列ギャップ8を含めた全体の静電容
量であり、電流IはC2に比例する。また、非線形抵抗
素子18単体の静電容量をCとすると、これがn個ある
ので C1 =C/n ────(3) となる。
Current when one nonlinear resistance element fails
Next, we try to calculate the increment of the value. Figure 6 shows the series gap
It is an equivalent circuit diagram of the arrester including. Series gap electrostatic
Capacity is C0, n nonlinear resistance elements 18 are connected in series.
The total capacitance of the laminated body 9 is C1And This electrostatic
Capacity C0, C1From transmission line 3 to commercial angular frequency ω 0The exchange of
Current voltage (ground voltage V0) Is applied, then ground 1
Assuming that the current transformer 14 detects the current I flowing on the 9 side.
To do. In this case, the current I is I = ω0・ V0・ C2 ──── (1) C2= C0・ C1/ (C0+ C1) ──── (2) C2Is the total capacitance including the series gap 8.
Is the quantity and the current I is C2Proportional to. Also the non-linear resistance
If the capacitance of the element 18 alone is C, then there are n
So C1= C / n --- (3)

【0010】ここで、例えば、Cを1,000 pF, nを20と
すると、(3) 式よりC1 は50 pF となる。C0を5 pF
とし、これらを(2) 式に代入すると、 C2 =5×50/ (5+50) =4.545 (pF) ────(4) となり、この(4) 式の値を(1) 式に代入したときの値が
非線形抵抗素子18の正常な場合に流れる電流値であ
る。次に、非線形抵抗素子18が1個絶縁破壊したと仮
定する。この場合には(3)式のnを19とすればよいの
で、C1 は52.63 pFとなる。C0 は変化しないので、こ
れらを(2) 式に代入すると、 C2 =5×52.63 / (5+52.63) =4.5662 (pF) ────(5) (5) 式と(4) 式のC2 の比を求めると 1.0047 となる。
したがって、非線形抵抗素子18が1個故障しても、電
流Iは正常な場合に対して0.5%程度しか増加しない。
計測器の検出誤差を1%以下にすることはほとんど不可
能である。したがって、従来の装置では半数以上の非線
形抵抗素子18が絶縁破壊しないと、その故障を検知す
ることができない。また、送電線3の電圧は数%は変動
するので図5の装置は故障検出の精度が非常に悪いと言
える。
Here, for example, assuming that C is 1,000 pF and n is 20, C 1 is 50 pF from the equation (3). C 0 is 5 pF
Then, by substituting these into Eq. (2), C 2 = 5 × 50 / (5 + 50) = 4.545 (pF) ───── (4), and substituting the value of Eq. (4) into Eq. (1) The value at that time is the value of the current that flows when the nonlinear resistance element 18 is normal. Next, it is assumed that one non-linear resistance element 18 has a dielectric breakdown. In this case, since n in the equation (3) may be set to 19, C 1 is 52.63 pF. Since C 0 does not change, substituting these into Eq. (2), C 2 = 5 × 52.63 / (5 + 52.63) = 4.5662 (pF) ──── (5) Eqs. (5) and (4) The ratio of C 2 of 1. is 1.0047.
Therefore, even if one of the nonlinear resistance elements 18 fails, the current I increases by only about 0.5% compared to the normal case.
It is almost impossible to reduce the detection error of the measuring instrument to 1% or less. Therefore, in the conventional device, the failure cannot be detected unless dielectric breakdown of half or more of the nonlinear resistance elements 18 is performed. Moreover, since the voltage of the power transmission line 3 varies by several percent, it can be said that the device of FIG.

【0011】図5の装置は元来、直列ギャップを介さな
い避雷器の故障を監視するためのものである。前述のよ
うに避雷器を直列ギャップを介して配したために、図5
の装置の検出精度が極端に低下してしまった。直列ギャ
ップを介して配された避雷器の故障を活線状態で精度良
く検出する装置は全く見当たらないというのが現状であ
った。
The device of FIG. 5 was originally intended for monitoring surge arrestor failures that do not go through a series gap. As described above, since the lightning arrester is arranged through the series gap, as shown in FIG.
The detection accuracy of this device has dropped extremely. The current situation is that there is no device that accurately detects a failure of a lightning arrester arranged via a series gap in a live state.

【0012】この発明の目的は、直列ギャップ付の避雷
器に側路コンデンサを介して送電線のそれとは異なる電
圧を加えることにより、1個の非線形抵抗素子が絶縁破
壊しても避雷器の故障として精度よく検知できるように
することにある。
It is an object of the present invention to apply a voltage different from that of a transmission line to a lightning arrester with a series gap via a bypass capacitor, so that even if one non-linear resistance element is dielectrically broken down, the lightning arrester can be accurately operated. It is to be able to detect well.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によれば、複数個の非線形抵抗素子の積層
体からなり、送電線から直列ギャップを介して設置され
る避雷器の故障を監視する装置であって、電圧発生器
と、この電圧発生器の電圧出力端に並列に接続され一方
端が前記積層体の接地側端子に接続された対地インピー
ダンスと、この対地インピーダンスの非接地側の端子に
一方端が接続され他方端が前記積層体の直列ギャップ側
の端子に接続された側路コンデンサと、前記電圧発生器
の電圧印加によって積層体を流れる電流を検出して出力
する電流センサと、この電流センサの出力信号のレベル
が所定のレベルを超えたときに故障信号を出力する比較
部と、この比較部の出力信号を受け避雷器が故障してい
ることを表示する表示部とによた構成され、前記側路コ
ンデンサの静電容量が積層体のそれより大きいものと
し、かかる構成において、側路コンデンサの静電容量が
積層体を構成する非線形抵抗素子単体のそれと等しいも
のとし、さらに、電圧発生器が商用周波数と異なる周波
数の交流電圧又はパルス電圧のいずれかを発生するとと
もに、比較部は電流センサの出力信号のうちの商用周波
数成分を除いた信号のレベルが所定のレベルを超えたと
きに故障信号を出力するものとする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a surge arrester which is composed of a laminated body of a plurality of nonlinear resistance elements and which is installed from a power transmission line through a series gap is provided. A device for monitoring, a voltage generator, a ground impedance connected in parallel to a voltage output terminal of the voltage generator, and one end of which is connected to a ground side terminal of the laminate, and a non-ground side of the ground impedance. A bypass capacitor having one end connected to a terminal of the stack and the other end connected to a terminal on the series gap side of the stack, and a current sensor for detecting and outputting a current flowing through the stack by applying a voltage from the voltage generator. And a comparison unit that outputs a failure signal when the level of the output signal of this current sensor exceeds a predetermined level, and a table that indicates that the arrester has received a failure and that receives the output signal of this comparison unit. And the capacitance of the bypass capacitor is larger than that of the laminated body, and in this configuration, the capacitance of the bypass capacitor is equal to that of the single non-linear resistance element forming the laminated body. In addition, the voltage generator generates either an AC voltage or a pulse voltage having a frequency different from the commercial frequency, and the comparison unit sets the level of the signal excluding the commercial frequency component of the output signal of the current sensor to a predetermined level. A fault signal shall be output when the level of is exceeded.

【0014】[0014]

【作用】電圧発生器の出力端に一端接地された対地イン
ピーダンスを接続する。静電容量が積層体のそれより大
きい側路コンデンサを対地インピーダンスに直列に接続
し、この直列回路を積層体の両端に並列に接続する。電
圧発生器からの出力電圧を側路コンデンサを介して積層
体の両側に印加し、積層体に流れる電流を電流センサに
て検出する。この電流センサの出力信号を比較部が受
け、その信号が所定のレベルを超えたときに故障信号を
出力するようにする。この故障信号を表示部が受けて避
雷器が故障していることを表示する。このように構成す
ることによって、電圧発生器の出力電圧はその大部分が
積層体に印加される。したがって、そのときに積層体に
流れる電流は、n個の非線形抵抗素子のうち1個が絶縁
破壊すると、正常な場合に対して、ほぼn分の1だけ電
流が増加する。例えば、nが20の場合には約5%の電
流増加が認められる。したがって、充分な精度でもって
避雷器の故障を検知することができる。
Operation: The output terminal of the voltage generator is connected to the ground impedance, which is grounded at one end. A bypass capacitor whose capacitance is greater than that of the stack is connected in series to the ground impedance, and this series circuit is connected in parallel to both ends of the stack. The output voltage from the voltage generator is applied to both sides of the laminated body through the bypass capacitor, and the current flowing through the laminated body is detected by the current sensor. The comparator receives the output signal of the current sensor, and outputs a failure signal when the signal exceeds a predetermined level. This failure signal is received by the display unit and indicates that the lightning arrester is out of order. With this configuration, most of the output voltage of the voltage generator is applied to the laminated body. Therefore, at that time, the current flowing through the stacked body increases by about 1 / n of the normal case when one of the n nonlinear resistance elements undergoes dielectric breakdown. For example, when n is 20, a current increase of about 5% is recognized. Therefore, the failure of the arrester can be detected with sufficient accuracy.

【0015】上記の構成において、側路コンデンサの静
電容量を非線形抵抗素子単体のそれと等しくしておく。
この構成としておくことにより、側路コンデンサが万一
絶縁破壊していれば、積層体に流れる電流は、非線形抵
抗素子がn個のとき正常な場合に対して、n分の1だけ
電流が増加する。したがって、非線形抵抗素子が1個だ
け絶縁破壊したのと同じように検出されるので、側路コ
ンデンサの故障も検出可能となる。
In the above structure, the capacitance of the bypass capacitor is set equal to that of the single non-linear resistance element.
With this configuration, if the bypass capacitor should have a dielectric breakdown, the current flowing through the laminated body will increase by 1 / n of the normal case when the number of nonlinear resistance elements is n. To do. Therefore, since the non-linear resistance element is detected in the same manner as when one dielectric breakdown occurs, it is possible to detect the failure of the bypass capacitor.

【0016】さらに、上記の構成において、電圧発生器
が商用周波数と異なる周波数の交流電圧又はパルス電圧
を発生し、比較部は、電流センサの出力信号のうちの商
用周波数成分を除いた信号のレベルが所定のレベルを超
えたときに故障信号を出力する。この構成によって、送
電線からの商用周波数の交流電圧成分が直列ギャップを
介して電流センサに入力されても比較部はその電圧成分
は検知しないので、送電線の活線状態において精度よく
故障検出を行うことができる。
Further, in the above structure, the voltage generator generates an AC voltage or a pulse voltage having a frequency different from the commercial frequency, and the comparison unit outputs the level of the signal excluding the commercial frequency component from the output signal of the current sensor. Outputs a failure signal when exceeds a predetermined level. With this configuration, even if an AC voltage component of the commercial frequency from the power transmission line is input to the current sensor through the series gap, the comparison unit does not detect the voltage component, so failure detection can be performed accurately in a live state of the power transmission line. It can be carried out.

【0017】[0017]

【実施例】以下この発明を実施例に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施例にかかる避雷器の故障監視装置
の構成を示す回路接続図である。送電線3に直列ギャッ
プ8を介してn個の非線形抵抗素子18よりなる積層体
9が接続されている。この積層体9を流れる電流iを電
流センサである変流器14が検出して信号14Sを出力
する。比較器25は信号14Sのうち商用周波数成分を
除去した信号のレベルと、しきいレベル設定器25Aで
設定された所定のレベルとを比較し、信号のレベルが所
定のレベルを超えたときに故障信号25Sを出力する。
さらに、表示器17は故障信号25Sを受け避雷器が故
障していることを表示する。さらに、図1は積層体9の
直列ギャップ8側の端子9Aと接地19側の端子9Bと
に並列に側路コンデンサ20と対地インピーダンス21
との直列回路24が接続されている。この対地インピー
ダンス21に商用周波数と異なる周波数の交流電圧を印
加する電圧発生器23が接続されるとともに、バリスタ
22が並列接続されている。
EXAMPLES The present invention will be described below based on examples.
FIG. 1 is a circuit connection diagram showing the configuration of a lightning arrester failure monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention. A laminated body 9 made up of n non-linear resistance elements 18 is connected to the power transmission line 3 via a series gap 8. The current i flowing through the laminated body 9 is detected by the current transformer 14, which is a current sensor, and the signal 14S is output. The comparator 25 compares the level of the signal of the signal 14S from which the commercial frequency component has been removed with the predetermined level set by the threshold level setting unit 25A, and fails when the level of the signal exceeds the predetermined level. The signal 25S is output.
Further, the display device 17 receives the failure signal 25S and displays that the lightning arrester is out of order. Further, FIG. 1 shows that the terminal 9A on the side of the series gap 8 and the terminal 9B on the side of the ground 19 of the laminated body 9 are connected in parallel with the bypass capacitor 20 and the ground impedance 21.
And a series circuit 24 of are connected. A voltage generator 23 for applying an AC voltage having a frequency different from the commercial frequency is connected to the ground impedance 21, and a varistor 22 is connected in parallel.

【0018】図1において、電圧発生器23によって側
路コンデンサ20と積層体9との直列回路24に交流電
圧Vを印加する。そのときにこの直列回路24に流れる
電流iを変流器14が検出して出力する。図2は、この
直列回路24の等価回路図である。側路コンデンサ20
の静電容量をCC 、n個の非線形抵抗素子18が直列に
結線された積層体9の全体の静電容量をC1 とする。こ
の直列回路24に角周波数ωの交流電圧Vが印加され、
そのときに流れる電流iを変流器14が検出する場合を
想定する。この場合、電流iは i=ω・V・C3 ──── (6) C3 =CC ・C1 / (CC +C1 ) ──── (7) となる。C3 は、直列回路24の静電容量であり、iは
3 に比例する。また、非線形抵抗素子18単体の静電
容量をCとすると、前述の(3) 式と同じようにC 1 =C
/nとなる。
In FIG. 1, the voltage generator 23 is used to
AC power is applied to the series circuit 24 of the line capacitor 20 and the laminated body 9.
A pressure V is applied. At that time, it flows into this series circuit 24
The current transformer 14 detects and outputs the current i. Figure 2
6 is an equivalent circuit diagram of the series circuit 24. FIG. Bypass capacitor 20
The capacitance of CC, N non-linear resistance elements 18 in series
The total capacitance of the connected laminated body 9 is C1And This
AC voltage V of angular frequency ω is applied to the series circuit 24 of
When the current i flowing at that time is detected by the current transformer 14,
Suppose. In this case, the current i is i = ω · V · C3 ──── (6) C3= CC・ C1/ (CC+ C1) ──── (7) C3Is the capacitance of the series circuit 24 and i is
C3Proportional to. In addition, the static electricity of the nonlinear resistance element 18 alone
If the capacitance is C, then C is the same as in equation (3) above. 1= C
/ N.

【0019】ここで、例えば、Cを1,000 pF, nを20と
すると、C1 は50 pF となる。CCを1,000 pFとしてC
1 より大きい値を選び(7) 式に代入すると、 C3 =1,000 ×50/ (1,000 +50) =47.619 (pF) ──── (8) となり、この(8) 式の値を(6) 式に代入したときの電流
値が非線形抵抗素子18の正常な場合である。次に、非
線形抵抗素子18が1個絶縁破壊したと仮定する。この
場合には(3)式のnの値を19とすればよいので、C1
は 52.63 pF となる。CC は変化しないので、これらの
値を(7) 式に代入すると、 C3 =1,000 ×52.63 / (1,000 +52.63) =49.999 (pF) ──── (9) (9) 式と(8) 式とのC3 の比を求めると 1.050となる。
したがって、非線形抵抗素子18が1個故障すると電流
iは正常な場合に対して5%増加する。CC が500 pFの
場合についても同様に計算すると、非線形抵抗素子が1
個故障すると電流iは正常な場合に対して4.8 %増加す
る。計測器はこの程度の電流の変化なら検出するので、
例えば、CC を1,000 pFとし 所定のレベルが正常の場
合より5%超えたときに、比較器25が故障信号25S
を出力するようにしておく。しかも、従来の装置におけ
る送電線3の電圧のように印加電圧が変動することはな
いので、確実に故障監視を行うことができる。
Here, for example, if C is 1,000 pF and n is 20, C 1 will be 50 pF. C C is 1,000 pF and C
Substituting a value greater than 1 into equation (7) gives C 3 = 1,000 × 50 / (1,000 + 50) = 47.619 (pF) ───── (8), and the value of equation (8) is changed to (6). This is the case where the current value when substituting into the equation is normal for the nonlinear resistance element 18. Next, it is assumed that one non-linear resistance element 18 has a dielectric breakdown. In this case, the value of n in equation (3) should be set to 19, so C 1
Is 52.63 pF. Since C C does not change, substituting these values into Eq. (7), C 3 = 1,000 × 52.63 / (1,000 + 52.63) = 49.999 (pF) ──── (9) Eq. (9) and (9) The ratio of C 3 to the equation 8) is 1.050.
Therefore, if one of the nonlinear resistance elements 18 fails, the current i increases by 5% compared to the normal case. When the C C is 500 pF, the nonlinear resistance element is 1
When an individual failure occurs, the current i increases by 4.8% compared to the normal case. Since the measuring instrument detects such a change in current,
For example, let C C be 1,000 pF When the predetermined level exceeds 5% of the normal level, the comparator 25 outputs the failure signal 25S.
Will be output. Moreover, since the applied voltage does not fluctuate like the voltage of the power transmission line 3 in the conventional device, it is possible to reliably monitor the failure.

【0020】図1の装置が図6の従来の装置と比べて故
障検出の精度がよくなったのは、側路コンデンサ20の
静電容量CC を直列ギャップ8のそれよりも大きくした
ことによる。電圧発生器23の出力電圧Vがほとんど積
層体9にかかるために、1個の非線形抵抗素子18が絶
縁破壊しても電流iが大きく変化するようになった。し
たがって、側路コンデンサ20の静電容量CC は積層体
9の静電容量C1 に対して大きいほど電流iの変化は大
きくなる。前記の計算例のようにCC をC1に対して桁
違いに大きくすることによって、電流iは1個の非線形
抵抗素子18の故障に対して、n分の1だけ増加する。
nの値が50〜100 と大きくなると、電流iの変化分は検
出不可能となる。しかし、送電線が66〜77kVの系統では
nが約20で使用され、その電圧以下の送電系統ではnの
値は順次減らして使用される。そのために、本発明の応
用範囲は非常に広い。
The device of FIG. 1 has improved failure detection accuracy as compared with the conventional device of FIG. 6 because the capacitance C C of the bypass capacitor 20 is larger than that of the series gap 8. .. Since almost all the output voltage V of the voltage generator 23 is applied to the laminated body 9, even if one non-linear resistance element 18 is broken down, the current i changes greatly. Therefore, the larger the capacitance C C of the bypass capacitor 20 with respect to the capacitance C 1 of the laminated body 9, the greater the change in the current i. By increasing C C by an order of magnitude with respect to C 1 as in the above calculation example, the current i is increased by 1 / n with respect to the failure of one nonlinear resistance element 18.
When the value of n is as large as 50 to 100, the change in the current i cannot be detected. However, in the system where the transmission line is 66 to 77 kV, n is used at about 20, and in the transmission system below that voltage, the value of n is gradually reduced and used. Therefore, the application range of the present invention is very wide.

【0021】図1において、対地インピーダンス21は
雷サージによって直列ギャップが放電したときに側路コ
ンデンサ20の電圧発生器23側の端子電位が浮かない
ようにするためのものである。雷サージ電圧は側路コン
デンサ20と対地インピーダンス21とで分圧される。
これによって、電圧発生器23に過電圧が入らないよう
になっている。バリスタ22が対地インピーダンス21
に並列接続されることによって、さらに電圧発生器23
は厳重に保護されている。
In FIG. 1, the ground impedance 21 is for preventing the terminal potential of the bypass capacitor 20 on the voltage generator 23 side from floating when the series gap is discharged by a lightning surge. The lightning surge voltage is divided by the bypass capacitor 20 and the ground impedance 21.
As a result, the overvoltage is prevented from entering the voltage generator 23. Varistor 22 has impedance to ground 21
Is connected in parallel to the voltage generator 23.
Is tightly protected.

【0022】電圧発生器23の出力する電圧の周波数は
送電線電圧のそれと異なるようにしてある。両者の電圧
周波数は同じでもよいが、本装置が活線状態でも使用で
きるようになっている。送電線3の電圧と電圧発生器2
3の出力電圧とを分離可能にしてある。比較部25が商
用周波数成分を除去してしきいレベル設定器25Aのレ
ベルと比較するので、変流器14が送電線3からの交流
電圧による誘導を多少受けても故障検出の精度には全く
影響しない。ただし、直列ギャップ8の静電容量は数pF
と一般には非常に小さいので、送電線3から変流器14
への電圧誘導分はそれほど大きくはない。電圧発生器2
3から出力される電圧は送電線3から誘起される電圧と
分離するために互いにその周波数が異なっていればよ
い。したがって、電圧発生器23からの出力電圧はパル
ス性の電圧でもよい。
The frequency of the voltage output from the voltage generator 23 is different from that of the transmission line voltage. The voltage frequency of both may be the same, but this device can be used even in a live state. Voltage of power line 3 and voltage generator 2
The output voltage of 3 can be separated. Since the comparison unit 25 removes the commercial frequency component and compares it with the level of the threshold level setting unit 25A, even if the current transformer 14 receives induction by the AC voltage from the power transmission line 3 to some extent, the accuracy of the failure detection is completely eliminated. It does not affect. However, the capacitance of the series gap 8 is several pF.
Generally, it is very small, so the transmission line 3 to the current transformer 14
The voltage induced component to is not so large. Voltage generator 2
It is sufficient that the voltages output from the power supply 3 have different frequencies in order to be separated from the voltage induced from the power transmission line 3. Therefore, the output voltage from the voltage generator 23 may be a pulsed voltage.

【0023】図1における積層体9および変流器14は
図5の従来の装置と同じ構造のものでよい。側路コンデ
ンサ20は避雷器の絶縁碍管10の外部に並設し、送電
鉄塔上に別置形として搭載してもよい。その場合はもう
一つの絶縁碍管内に油入コンデンサやセラミックコンデ
ンサなどを収納したものが用いられる。一方、側路コン
デンサ20を避雷器の絶縁碍管10の内部に配し、積層
体9と並設してもよい。避雷器内部に側路コンデンサ2
0を収納することにより装置をよりコンパクトに構成す
ることができる。避雷器内に収納する側路コンデンサ2
0としては、例えばセラミックコンデンサの積層体や複
数の金属箔を円筒状に絶縁フィルムを介して巻回した円
筒コンデンサなどが用いられる。
The laminate 9 and the current transformer 14 in FIG. 1 may have the same structure as the conventional device of FIG. The bypass capacitor 20 may be installed in parallel outside the insulator tube 10 of the lightning arrestor, and may be mounted separately on the transmission tower. In that case, the one in which an oil-filled capacitor or a ceramic capacitor is housed in another insulating porcelain tube is used. On the other hand, the bypass capacitor 20 may be arranged inside the insulating porcelain tube 10 of the lightning arrester and arranged in parallel with the laminated body 9. Bypass capacitor 2 inside the arrester
By storing 0, the device can be made more compact. By-pass capacitor 2 to be stored in the arrester
As 0, for example, a laminated body of ceramic capacitors or a cylindrical capacitor obtained by winding a plurality of metal foils in a cylindrical shape with an insulating film interposed therebetween is used.

【0024】この発明の異なる実施例にかかる避雷器の
故障監視装置として、図2における側路コンデンサ20
の静電容量CC を非線形抵抗素子18単体の静電容量C
と等しくする。非線形抵抗素子18の積層数nを20と
すると、C1 =C/20であるから直列回路24の静電容
量C3 は正常な場合は(7) 式より C3 =C/21 ───── (10) となる。ここで、非線形抵抗素子18の1個又は側路コ
ンデンサ20のいずれかが絶縁破壊したときは、 C3 =C/20 ───── (11) となる。(11)式と(10)式とのC3 の比を求めると1.05と
なる。したがって、非線形抵抗素子18のみならず、側
路コンデンサ20が万一絶縁破壊してもその故障を検出
することができる。
As a fault arrester for a lightning arrester according to another embodiment of the present invention, a bypass capacitor 20 shown in FIG.
The electrostatic capacitance C C of the non-linear resistance element 18 alone
Equal to. Assuming that the number of stacked layers n of the non-linear resistance element 18 is 20, C 1 = C / 20. Therefore, when the capacitance C 3 of the series circuit 24 is normal, C 3 = C / 21 from the equation (7). ── It becomes (10). Here, when any of the one or bypass capacitor 20 of the non-linear resistance element 18 has a dielectric breakdown becomes C 3 = C / 20 ───── ( 11). The ratio of C 3 between the equations (11) and (10) is 1.05. Therefore, not only the nonlinear resistance element 18 but also the bypass capacitor 20 can detect the failure even if the breakdown occurs.

【0025】[0025]

【発明の効果】この発明は前述のように、電圧発生器の
出力端に対地インピーダンスを接続する。静電容量が積
層体のそれより大きい側路コンデンサを対地インピーダ
ンスに直列に接続し、この直列回路を積層体の両端に並
列に接続する。電圧発生器からの出力電圧を側路コンデ
ンサを介して積層体の両側に印加し、積層体に流れる電
流を電流センサにて検出する。この電流センサの出力信
号を比較部が受け、その信号が所定のレベルを超えたと
きに故障信号を出力するようにする。この故障信号を表
示部が受けて避雷器が故障していることを表示する。こ
のように構成することによって、積層体を形成する非線
形抵抗素子が1個絶縁破壊しても避雷器の故障を精度よ
く検出することができる。
As described above, the present invention connects the ground impedance to the output terminal of the voltage generator. A bypass capacitor whose capacitance is greater than that of the stack is connected in series to the ground impedance, and this series circuit is connected in parallel to both ends of the stack. The output voltage from the voltage generator is applied to both sides of the laminated body through the bypass capacitor, and the current flowing through the laminated body is detected by the current sensor. The comparator receives the output signal of the current sensor, and outputs a failure signal when the signal exceeds a predetermined level. This failure signal is received by the display unit and indicates that the lightning arrester is out of order. With such a configuration, even if one non-linear resistance element forming the laminated body is dielectrically broken down, the failure of the arrester can be accurately detected.

【0026】上記の構成において、側路コンデンサの静
電容量を非線形抵抗素子単体のそれと等しくしておく。
この構成としておくことにより、側路コンデンサが万一
絶縁破壊しても非線形抵抗素子と同様にその故障を検出
することができ装置自体の異常も監視できる。
In the above structure, the capacitance of the bypass capacitor is set equal to that of the single non-linear resistance element.
With this configuration, even if the bypass capacitor is dielectrically broken down, its failure can be detected as in the case of the non-linear resistance element, and the abnormality of the device itself can be monitored.

【0027】さらに、上記の構成において、電圧発生器
が商用周波数と異なる周波数の交流電圧又はパルス電圧
を発生し、比較部は電流センサの出力信号のうちの商用
周波数成分を除いた信号のレベルが所定のレベルを超え
たときに故障信号を出力する。この構成によって、送電
線が活線状態のときでも精度よく避雷器の故障を検出す
ることができる。
Further, in the above structure, the voltage generator generates an AC voltage or a pulse voltage having a frequency different from the commercial frequency, and the comparison unit determines the level of the signal excluding the commercial frequency component of the output signal of the current sensor. A fault signal is output when a predetermined level is exceeded. With this configuration, it is possible to accurately detect a failure of the lightning arrester even when the power transmission line is in a live state.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例にかかる避雷器の故障監視装
置の構成を示す回路接続図
FIG. 1 is a circuit connection diagram showing a configuration of a lightning arrester failure monitoring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の直列回路の等価回路図FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the series circuit of FIG.

【図3】直列ギャップを介して設置される避雷器の構成
例を示す側面図
FIG. 3 is a side view showing a configuration example of a lightning arrester installed via a series gap.

【図4】図3の避雷器の内部構成を示す断面図4 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the lightning arrester of FIG.

【図5】従来の避雷器の故障監視装置の構成を示す断面
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional arrester failure monitoring device.

【図6】直列ギャップを含めた避雷器の等価回路図FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the arrester including a series gap.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 送電線 8 直列ギャップ 9 積層体 18 非線形抵抗素子 20 側路コンデンサ 21 対地インピーダンス 22 バリスタ 23 電圧発生器 19 接地 14 変流器 25 比較部 25A しきいレベル設定器 17 表示部 24 直列回路 3 Transmission line 8 Series gap 9 Laminated body 18 Non-linear resistance element 20 Bypass capacitor 21 Ground impedance 22 Varistor 23 Voltage generator 19 Grounding 14 Current transformer 25 Comparison section 25A Threshold level setter 17 Display section 24 Series circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数個の非線形抵抗素子の積層体からな
り、送電線から直列ギャップを介して設置される避雷器
の故障を監視する装置であって、電圧発生器と、この電
圧発生器の電圧出力端に並列に接続され一方端が前記積
層体の接地側端子に接続された対地インピーダンスと、
この対地インピーダンスの非接地側の端子に一方端が接
続され他方端が前記積層体の直列ギャップ側の端子に接
続された側路コンデンサと、前記電圧発生器の電圧印加
によって積層体を流れる電流を検出して出力する電流セ
ンサと、この電流センサの出力信号のレベルが所定のレ
ベルを超えたときに故障信号を出力する比較部と、この
比較部の出力信号を受け避雷器が故障していることを表
示する表示部とにより構成され、前記側路コンデンサの
静電容量が積層体のそれより大きいことを特徴とする避
雷器の故障監視装置。
1. A device comprising a laminated body of a plurality of nonlinear resistance elements for monitoring a fault of a lightning arrester installed from a transmission line through a series gap, the voltage generator and the voltage of the voltage generator. A ground impedance in which one end is connected in parallel to the output end and one end is connected to the ground side terminal of the laminate,
A bypass capacitor having one end connected to the non-grounded side terminal of the ground impedance and the other end connected to a terminal on the series gap side of the laminated body, and a current flowing through the laminated body due to voltage application of the voltage generator. A current sensor that detects and outputs, a comparator that outputs a failure signal when the level of the output signal of this current sensor exceeds a predetermined level, and a surge arrester that receives the output signal of this comparator and has failed. And a display unit for displaying, wherein the electrostatic capacitance of the bypass capacitor is larger than that of the laminated body.
【請求項2】請求項1記載のものにおいて、側路コンデ
ンサの静電容量が積層体を構成する非線形抵抗素子単体
のそれと等しいことを特徴とする避雷器の故障監視装
置。
2. The fault arrester for a lightning arrester according to claim 1, wherein the capacitance of the bypass capacitor is equal to that of a single non-linear resistance element forming the laminated body.
【請求項3】請求項1又は2記載のものにおいて、電圧
発生器が商用周波数と異なる周波数の交流電圧又はパル
ス電圧のいずれかを発生するとともに、比較部は電流セ
ンサの出力信号のうちの商用周波数成分を除いた信号の
レベルが所定のレベルを超えたときに故障信号を出力す
ることを特徴とする避雷器の故障監視装置。
3. The voltage generator according to claim 1 or 2, wherein the voltage generator generates either an AC voltage or a pulse voltage having a frequency different from the commercial frequency, and the comparison unit commercializes the output signal of the current sensor. A fault monitoring device for a lightning arrester, which outputs a fault signal when the level of a signal excluding frequency components exceeds a predetermined level.
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