JPH05205849A - 避雷器の試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高電圧大容量の雷インパルス発生回路を使用
することなく、避雷器の電流遮断性能を検証することが
できる簡便な試験方法を実現する。 【構成】 投入器２１、２３を開、遮断器２２を閉とし
た状態で交流電源回路５の電圧を上昇させてコンデンサ
１６を充電する。所定の電圧まで充電した後、投入器２
１、２３を投入する。これにより、放電回路１８から等
価雷インパルス電流が避雷器６のギャップ６ａに供給さ
れ、金属線２４は瞬時に溶断してアークを誘発する。放
電終了で遮断器２２を閉とし、ギャップ６ａには交流電
源回路５からの交流電流が続流として流れ続け、やがて
その零点で遮断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、避雷器の試験方法に
係り、特に直列にギャップを備えた避雷器の当該ギャッ
プの遮断性能を検証する試験方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に避雷器は非直線抵抗特性を有する
素子と、それに直列にギャップを接続して構成される。
この場合のギャップには、過大な電圧が侵入した時に確
実に放電する放電特性と共に、正常な電圧に回復した場
合の電流遮断性能が要求される。従来の炭化硅素を特性
要素に使用した避雷器は、サージ電流に引き続き１００
〜２００Ａ程度の商用周波数の電流が続流として流れる
ために、強い消弧力を持ったギャップが直列に使用され
る。

【０００３】これに対し、最近の酸化亜鉛を特性要素に
使用したものでは、非直線性が優れているため前述の続
流は１０Ａ以下の小さな電流である。このため、このタ
イプの避雷器のギャップは特に消弧力を強める工夫をし
ていないものがほとんどである。なかんずく、送電線用
の避雷器では気中で棒電極を対向させただけのような物
も用いられている。

【０００４】このような構造の避雷器においては、その
ギャップの通常の遮断力、あるいは、避雷器の碍子表面
が汚損され、その漏洩電流が重畳して電流値が大きくな
った場合とか、連続落雷を想定した多重雷責務のような
特殊条件の遮断力の検証が必要である。

【０００５】ギャップの遮断能力を決定する要素として
ギャップ間に注入されたアークエネルギーがある。この
アークエネルギーは下式のように表現され、流れる電流
とその継続時間とが関係する。

【０００６】

【数１】

【０００７】そして、避雷器が動作した場合のギャップ
に流れる電流は、サージ性の雷インパルス電流と商用周
波数の続流とである。このため、従来からこの雷インパ
ルス電流を作るための雷インパルス発生器と、続流源と
して短絡発電機のような交流電源とを組み合わせて試験
回路を構成していた。

【０００８】図３はこの種従来の試験回路を示すもの
で、例えば、電気学会電気規格調査会標準規格ＪＥＣ−
２１７（１９８４）に例示されたものである。図におい
て、１は短絡発電機、２は遮断器、３は電圧を必要な高
さに昇圧するための変圧器、４は電流を調整するための
リアクトルで、以上により続流供給源としての交流電源
回路５を構成する。６は交流電源回路５に接続された供
試品である避雷器で、内部に直列のギャップを備えてい
る。

【０００９】７は切離し用のギャップ、８は図示されな
い充電装置によって電荷を充電しておくコンデンサ、９
は波形を調整するための抵抗で、これらは必要に応じて
多段に接続されて雷インパルス電流を供給するための雷
インパルス発生回路１０を構成する。１１および１２
は、試験後、雷インパルス発生回路１０を避雷器６から
分離するために挿入されたそれぞれ分離ギャップおよび
ヒューズ、１３はコンデンサ８の残留電荷を放電するた
めの放電抵抗である。１４は雷インパルス発生回路１０
を始動させるための始動電圧発生器で、交流電源回路５
に接続された同期装置１５からの同期信号を受けて動作
する。

【００１０】次に避雷器６の続流遮断能力を検証する試
験の動作手段について説明する。先ず、交流電源回路５
により商用周波数の所定の交流電圧を避雷器６に印加す
る。この場合、電圧は、短絡発電機１や変圧器３の巻数
比によって調整する。また、避雷器６が動作したときの
電流がＪＥＣ規格等の規定された値となるようリアクト
ル４の値を調整する。一方、雷インパルス発生回路１０
は図示されない充電装置により必要なコンデンサ８を充
電した状態としておく。

【００１１】このような状態の中、所定のタイミングで
同期装置１５から同期信号を出力させると、始動電圧発
生器１４が動作してギャップ７が放電する。これにより
雷インパルスが発生し、分離ギャップ１１も瞬時に放電
しこれを経て雷インパルスが避雷器６に印加されて避雷
器６が動作する。即ち、避雷器６内のギャップが放電す
る。この結果、避雷器６には雷インパルス発生回路１０
からの雷インパルス電流（ＪＥＣ−２１７の一例では、
放電電流値１００００Ａ、電流波形８／２０μｓ）が流
入し、同時に交流電源回路５からも交流電流が流れ始め
る。

【００１２】そして、雷インパルス発生回路１０と避雷
器６との間に接続されているヒューズ１２は、上記雷イ
ンパルス電流の通電によって溶断し、分離ギャップ１１
と共に回路を遮断する。従って、避雷器６には交流電源
回路５からの電流だけが続流（従来の炭化硅素形の場合
で１００〜２００Ａ程度、また最近の酸化亜鉛形の場合
で１〜１０Ａ程度）として流れ続けるが、避雷器６内の
ギャップにより交流電流の零点で遮断される。

【００１３】そして、通常、ギャップによる電流の遮断
後、１００ｍｓ程度交流電源回路５からの電圧を継続し
て印加し、この間に再閃絡が発生しないことが確認され
ると、遮断器２を開放して試験を終了する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の避雷器の試験方
法は以上のようになされているので、高電圧大容量の雷
インパルス発生回路が必要で試験設備が大型になるとと
もに、高電圧を扱うことから作業も煩雑になるという問
題点があった。また、１台の雷インパルス発生回路を使
用する設備では連続落雷を想定した多重雷責務を検証す
る試験を行うことはできなかった。

【００１５】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、従来のような高電圧の雷インパ
ルスを発生する設備を使用することなく避雷器の電流遮
断試験を可能とするものである。また、１台の雷インパ
ルス発生回路を有する設備で２回の遮断試験を連続して
実施可能とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る避雷器の試験方法は、避雷器のギャップ間に接続可能
に構成され雷インパルス電流の電流二乗時間積と等価な
電流を放電可能な放電回路および上記避雷器の両端子間
に接続可能に構成され交流電圧を印加可能な交流電源回
路を備え、予め上記ギャップを溶断可能な金属線で橋絡
した状態で上記両回路を投入し、この投入直後上記金属
線が溶断したギャップに上記放電回路から等価雷インパ
ルス電流を供給し、この放電終了後上記交流電圧の零点
到達前に上記放電回路を開放して上記交流電源回路から
等価続流電流を供給するものである。

【００１７】この発明の請求項２に係る避雷器の試験方
法は、更に、分離ギャップを介して供試避雷器の両端子
間に接続され雷インパルス電圧を印加可能な雷インパル
ス発生回路を備え、請求項１に記載した方法で第１回目
の電流遮断動作を終了した後、上記雷インパルス発生回
路を駆動して上記分離ギャップを経て雷インパルス電圧
を印加することにより、上記第１回目の電流遮断動作に
引き続いて同一の供試避雷器に対して第２回目の電流遮
断動作を行うものである。

【００１８】なお、以上の場合、交流電源回路の電圧を
整流した電圧で放電回路の充電を行うようにすることも
できる。

【００１９】

【作用】この発明ではギャップに高電圧を印加すること
なく通電し、所定の電流二乗時間積の通電経過後、交流
続流を遮断する方法としているので、高電圧の雷インパ
ルス発生回路が不要となる。また、上記方法で第１回目
の遮断試験を行うことにより、１台の雷インパルス発生
回路で連続する２回の遮断試験を実施することができ
る。更に、交流電源回路を使用して放電回路の充電を行
うことにより設備が簡便となる。

【００２０】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１による避雷器の試
験方法を適用する試験回路を示す図である。図におい
て、１ないし４は従来と同一のもので、これらにより交
流電源回路５を構成する。また、避雷器６は、ギャップ
６ａと非直線抵抗素子である素子部６ｂとの直列体から
なる。

【００２１】１６および１７は、ギャップ６ａに所定の
等価雷インパルス電流を供給するための放電回路１８を
構成するそれぞれコンデンサおよび放電インピーダン
ス、１９および２０はコンデンサ１６を充電するための
それぞれダイオードおよび充電抵抗である。なお、これ
ら各構成機器の容量、抵抗値等については、規格等で規
定された試験電圧、電流の大きさ、波形が得られるよう
各定数を選定することが望ましいが、続流遮断能力を検
証する目的の場合には、放電回路１８からギャップ６ａ
に供給する電流の電流二乗時間積が実際の雷インパルス
電流の同時間積にほぼ一致する範囲で設定すれば十分で
ある。但し、試験条件を乱さないために、充電抵抗２０
の抵抗値は、素子部６ｂの試験通電時の抵抗値に比較し
て十分大きくする必要がある。

【００２２】図１で、２１は放電回路１８をギャップ６
ａに接続するための投入器、２２は放電回路１８を試験
回路から切り離すための遮断器で、同期して動作する３
極２２ａ，２２ｂ，２２ｃを備えている。２３は交流電
源回路５を避雷器６に接続するための投入器である。２
４は、試験に先立ってギャップ６ａ間を橋絡するように
取り付けられる金属線である。放電を誘発するためのみ
のもので、それ以外の現象に影響を及ぼさないよう、極
めてわずかな電流エネルギーで溶断する十分細い材料を
使用する。

【００２３】次に試験の動作手順について説明する。先
ず、投入器２１および２３は開放し遮断器２２は投入し
た状態で交流電源回路５の出力交流電圧を零から規定の
試験電圧まで上昇させる。この間、コンデンサ１６には
ダイオード１９および充電抵抗２０を通して半波整流の
充電電流が流入し電荷が蓄えられる。この場合、避雷器
６の素子部６ｂには充電抵抗２０の端子電圧が加わる
が、交流電源回路５の電圧上昇率を低くすることにより
この端子電圧は十分小さくなり特に問題は発生しない。
充電が完了すると当然ながら端子電圧は零となる。

【００２４】交流電源回路５の電圧およびコンデンサ１
６の充電値が規定値に達すると、その同極性の値が波高
値になる時点で図示しない制御装置が動作して投入器２
１および２３を閉路する。これにより、先ず、コンデン
サ１６に蓄えられた電荷は、放電インピーダンス１７−
投入器２１−遮断器２２ａ−ギャップ６ａを橋絡する金
属線２４−遮断器２２ｂを経由して放電する。このた
め、金属線２４は瞬時に溶断し、アークが誘発されてギ
ャップ６ａ間には雷インパルスのｉ²ｔと同量の電流エ
ネルギーが流れる。

【００２５】一方、投入器２３の閉路により交流電源回
路５の出力交流電圧が避雷器６の両端子間に印加され、
続流に相当する交流電流も避雷器６に流れることにな
る。放電回路１８からの放電が終了すると、交流電源回
路５の出力交流電圧の零点到達前に遮断器２２を開放し
放電回路１８を試験回路から切り離す。

【００２６】従って、以後、避雷器６のギャップ６ａに
は交流電源回路５による続流のみが流れ続け、やがて電
流零点を迎えて遮断される。遮断に成功すれば、ギャッ
プ６ａには交流電源回路５の電圧が回復電圧として印加
される。もし、この時点での遮断能力が不足する場合
は、引き続き電流が流れ、次の電流零点を待つことにな
る。即ち、避雷器の続流遮断能力が検証される訳であ
る。

【００２７】実施例２．図２はこの発明の実施例２の場
合の試験回路を示す図である。この回路は、図１の実施
例の回路に、従来の図３で示す雷インパルス発生回路１
０およびその始動用の機器を追加したもので、避雷器の
多重雷責務を考慮して遮断責務を連続して２回課して検
証するためのものである。

【００２８】この場合、コンデンサ８を充電する等雷イ
ンパルス発生回路１０の準備を整えた上で、先ず、第１
回目の電流遮断責務の試験を行う。もっとも、この要領
は図１で示した場合と全く同一であるので、説明は省略
する。

【００２９】第２回目の試験は、第１回目の電流遮断
後、通常１０〜１００ｍｓ程度の時間を経てから開始す
る。即ち、この開始タイミングで同期装置１５から同期
信号を出力させると、始動電圧発生器１４が動作してギ
ャップ７が放電し、雷インパルスが発生して避雷器６に
印加される。この時点では、放電回路１８は試験回路か
ら切り離されており、金属線２４も溶断消滅しているの
で、従来説明したと同様の条件で第２回目の電流遮断試
験を実施することができる。

【００３０】

【発明の効果】この発明は以上のように、所定の放電回
路から避雷器のギャップに等価雷インパルス電流を供給
し、交流電源回路から続流を供給するようにしたので、
高電圧大容量の雷インパルス発生回路を使用することな
く避雷器の電流遮断性能の検証を実施することができ、
設備および試験の要領が簡便となる。また、上記放電回
路と雷インパルス発生回路とを併設することにより、１
台の雷インパルス発生回路で連続した２回の電流遮断検
証を実施することができる。更に、交流電源回路を使用
して放電回路の充電を行うことにより、設備が一層簡便
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による避雷器の試験方法を
適用する試験回路を示す図である。

【図２】この発明の実施例２による避雷器の試験方法を
適用する試験回路を示す図である。

【図３】従来の試験回路を示す図である。

【符号の説明】

５ 交流電源回路 ６ 避雷器 ６ａ ギャップ ６ｂ 素子部 １０ 雷インパルス発生回路 １１ 分離ギャップ １８ 放電回路 １９ ダイオード ２０ 充電抵抗 ２１，２３ 投入器 ２２ 遮断器 ２４ 金属線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直列にギャップを備えた避雷器の電流遮
   断性能を検証する試験方法において、 上記ギャップ間に接続可能に構成され雷インパルス電流
   の電流二乗時間積と等価な電流を放電可能な放電回路お
   よび上記避雷器の両端子間に接続可能に構成され交流電
   圧を印加可能な交流電源回路を備え、予め上記ギャップ
   を溶断可能な金属線で橋絡した状態で上記両回路を投入
   し、この投入直後上記金属線が溶断したギャップに上記
   放電回路から等価雷インパルス電流を供給し、この放電
   終了後上記交流電圧の零点到達前に上記放電回路を開放
   して上記交流電源回路から等価続流電流を供給するよう
   にしたことを特徴とする避雷器の試験方法。
2. 【請求項２】 分離ギャップを介して供試避雷器の両端
   子間に接続され雷インパルス電圧を印加可能な雷インパ
   ルス発生回路を備え、請求項１に記載した方法で第１回
   目の電流遮断動作を終了した後、上記雷インパルス発生
   回路を駆動して上記分離ギャップを経て雷インパルス電
   圧を印加することにより、上記第１回目の電流遮断動作
   に引き続いて同一の供試避雷器に対して第２回目の電流
   遮断動作を行うようにしたことを特徴とする避雷器の試
   験方法。
3. 【請求項３】 交流電源回路の電圧を整流した電圧で放
   電回路の充電を行うようにしたことを特徴とする請求項
   １または２記載の避雷器の試験方法。