JPH0554744A - 避雷碍子の劣化診断方法 - Google Patents

避雷碍子の劣化診断方法

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JPH0554744A
JPH0554744A JP21760691A JP21760691A JPH0554744A JP H0554744 A JPH0554744 A JP H0554744A JP 21760691 A JP21760691 A JP 21760691A JP 21760691 A JP21760691 A JP 21760691A JP H0554744 A JPH0554744 A JP H0554744A
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JP
Japan
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deterioration
voltage
time constant
insulator
resistance element
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JP21760691A
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English (en)
Inventor
Takashi Irie
孝 入江
Katsuhisa Yamada
勝久 山田
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】避雷碍子に内蔵した抵抗素子の劣化状態を確実
に診断する。 【構成】電圧−電流特性が非直線性の抵抗素子2を内蔵
した避雷碍子5に抵抗R3 を直列に接続するとともに、
この直列回路に対し直流電源11により直流電圧を印加
し、その際、前記直列回路に生じる時定数の変化から抵
抗素子2の劣化を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は送配電線路に雷サージ
電流が侵入した場合に、それを大地に速やかに放電する
とともに、その後に生じる続流電流を抑制遮断して地絡
事故を未然に防止することができる避雷碍子の劣化診断
方法に関わり、さらに詳しくは電圧−電流特性が非直線
性の例えば酸化亜鉛を主材とする抵抗素子の劣化診断方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、懸垂型避雷碍子装置は図4に示す
ように、碍子本体1の上下にキャップ金具21とピン金
具22を備え、前記碍子本体1の笠部1aに形成した取
付筒部1bに対し電圧−電流特性が非直線性の抵抗素子
2を収容するとともに、前記取付筒部1bの両端部に電
極金具3,4を嵌合固定し、さらに前記電極金具3,4
とキャップ金具21及びピン金具22をそれぞれリード
線23,24により接続して構成されている。この懸垂
型避雷碍子5は複数直列に連結された状態で鉄塔の支持
アーム6等に支持され、その下端部に電線把持金具7に
より装着された送電線8から懸垂型避雷碍子5に侵入し
た雷サージ電流を支持アーム6から鉄塔を介して大地に
放電し、その後に生じる交流の運転電圧に基づく続流電
流を前記抵抗素子2の抵抗値の復元により抑制遮断する
ようになっていた。そして、設定値以上の雷サージ電流
を処理すると、前記抵抗素子2が劣化して絶縁耐力が低
下し、続流電流を抑制遮断することができなくなるとい
う問題があった。このため、定期的に非直線抵抗素子2
の劣化状態を診断する必要が生じる。
【0003】避雷碍子5に内蔵された抵抗素子2は、図
6に示すように、抵抗素子2の酸化亜鉛粒子の抵抗R1
(以下、粒子抵抗R1 という)と、粒界層の抵抗R
2 (以下、粒界抵抗R2 という)と、粒界層の静電容量
Cとの等価回路で表される。そして、抵抗素子2が劣化
すると、前記粒界抵抗R2 が1〜2桁低下することが知
られている。
【0004】そこで、抵抗素子2の劣化により前記粒界
抵抗R2 が変わることから、送電系統から避雷碍子5を
切離して図7に示すように抵抗素子2の両端に直流電源
11により直流電圧Vを印加し、その際、抵抗素子2の
両端部に現れる直流電圧の変化を測定判別すれば、抵抗
素子2の劣化を検出することが考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように直流電
圧Vを印加した場合、抵抗素子2の両端に現れる電圧V
c1の経時変化は、粒子抵抗R1 ,粒界抵抗R2 、時定数
K、時間t、誘電率εにより次式で表される。
【0006】
【数1】 Vc1=R2 V/(R1 +R2 )・(1−ε-t/K) …(1) 但し、時定数Kは、次式で表される。
【0007】
【数2】 K=CR1 2 /(R1 +R2 ) …(2) 又、充電電圧(定常値)Va は、次式で表される。
【0008】
【数3】 Va =R2 V/(R1 +R2 ) …(3) 一方、避雷碍子5を系統に接続したまま、図8に示すよ
うに直流電圧Vを印加した場合には、抵抗素子2の両端
に現れる電圧の経時変化は、重ねの定理により、直流電
圧Vを印加した場合と、交流電圧Em を印加した場合の
それぞれの値を加算することにより求められる。すなわ
ち、交流電圧Em のみを印加した場合の電圧Vc2の経時
変化は、
【0009】
【数4】
【0010】で表される。従って、交流と直流を重畳し
た場合は、
【0011】
【数5】
【0012】又、この場合も時定数Kは、次式で表され
る。
【0013】
【数6】 K=CR1 2 /(R1 +R2 ) …(6) 又、充電電圧(定常値)Va は、次式で表される。
【0014】
【数7】
【0015】ここで、時定数Kについて検討すると、前
述した(2)式、(6)式より、時定数Kは直流のみの
場合も直流と交流を重畳した場合も同じである。
【0016】
【数8】 K=CR1 2 /(R1 +R2 )=CR1 /〔(R1 /R2 +1〕…(8) そこで、抵抗素子2が正常状態では、抵抗R1 :1〜1
0Ωcm、抵抗R2 :1010Ωcmであり、抵抗素子が
劣化することにより、抵抗R2 は変化する。しかし、
(8)式により抵抗R2が多少変化しても時定数Kには
ほとんど影響を及ぼさない。従って、時定数Kから劣化
診断を行うのは困難である。
【0017】又、充電電圧Va について以下に検討す
る。前述した(3)式より、直流電圧のみの場合、
【0018】
【数9】 Va =R2 V/(R1 +R2 )=V/〔(R1 /R2 )+1〕 …(9) (7)式より、直流、交流重畳の場合、
【0019】
【数10】
【0020】両者とも、前述した時定数Kの場合と同様
な理由により抵抗素子2の劣化検出は困難である。さら
に、具体例をあげて説明すると、粒子抵抗R1 :1〜1
0Ωcm、粒界抵抗R2 :1010Ωcm、静電容量C:
100pFの場合、上記各数値を(6)式に代入して計
算すると、劣化前の時定数K0 は1×10-9(s)、劣
化後の時定数Ka は1×10-9(s)で殆ど変化はみら
れなかった。
【0021】このように上述した方法では、抵抗R1
2 の間にR1 ≪R2 の大小関係が存在するため、劣化
による時定数Ka の変化、充電電圧Va の変化を検出で
きず、抵抗素子の劣化診断を行うことができない。
【0022】この発明の目的は避雷碍子に内蔵した抵抗
素子の劣化状態を確実に診断することができる避雷碍子
の劣化診断方法を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は上
記の目的を達成するため、電圧−電流特性が非直線性の
抵抗素子を内蔵した避雷碍子に抵抗を直列に接続すると
ともに、この直列回路に直流電圧を印加し、その際、前
記直列回路に生じる電圧の時定数の変化から抵抗素子の
劣化を診断するという手段をとっている。
【0024】又、請求項2記載の発明は上記の目的を達
成するため、電圧−電流特性が非直線性の抵抗素子を内
蔵した避雷碍子に抵抗を直列に接続するとともに、この
直列回路に直流電圧を印加し、その際、前記直列回路に
生じる充電電圧の変化から抵抗素子の劣化を診断すると
いう手段をとっている。
【0025】
【作用】請求項1記載の発明は上記手段をとったことに
より、避雷碍子と抵抗の直列回路に直流電圧を印加する
と、この直列回路に生じる電圧の時定数が抵抗素子の劣
化前と劣化後とで大きく変化するので、その変化量から
抵抗素子の劣化を診断する。
【0026】又、請求項2記載の発明は上記手段をとっ
たことにより、避雷碍子と抵抗の直列回路に直流電圧を
印加すると、この直列回路に生じる充電電圧が抵抗素子
の劣化前と劣化後とで大きく変化するので、その変化量
から抵抗素子の劣化を診断する。
【0027】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に基づいて説明する。最初に、抵抗素子2を内蔵した避
雷碍子5を鉄塔支持アーム6に装着したままの状態で、
その劣化診断方法に使用される劣化診断装置19の構成
を図1,図2により説明する。
【0028】前記直流電源11は避雷碍子5の両電極金
具3,4間に所定の直流電圧を印加することができる。
又、電圧測定回路12は、直流電圧を印加したときの避
雷碍子5の両端部間に現れる電圧を測定するためのもの
である。この電圧測定回路12には交流電圧と直流電圧
との重畳された波形から直流成分を検出するための直流
電圧検出回路13が接続されている。さらに、この直流
電圧検出回路13には検出した直流電圧から時定数Ka
を判定するための時定数判定回路14が接続されてい
る。そして、この時定数判定回路14には劣化前の抵抗
素子2の基準となる時定数K0 の設定操作回路15が接
続されている。さらに、前記判定回路14には増幅回路
17及びブザー18が直列に接続されている。
【0029】又、前記直流電源11には図1に示すよう
に高い抵抗値の抵抗R3 が直列に接続されている。この
抵抗R3 により抵抗素子2の劣化前と劣化後とで、時定
数Kを大きく変化することができ、抵抗素子2の劣化の
診断を行うことができる。すなわち、抵抗R3 を直流電
源11と避雷碍子5の直列回路に対し直列に接続するこ
とにより、抵抗素子2の劣化検出を可能とした。
【0030】次に、前記のように構成した劣化診断装置
19により、避雷碍子5の劣化状態を診断する方法につ
いて説明する。最初に、避雷碍子5の装柱状態におい
て、診断装置19の診断用の端子T1,T2を避雷碍子
5の電極金具3,4に接続する。この状態で図示しない
スイッチをオンして直流電源11から避雷碍子5に直流
電圧Vを印加する。
【0031】その後、交流電圧に直流電圧が重畳された
電圧が避雷碍子5の両端に現れるので、この電圧が測定
回路12により測定されるとともに、重畳電圧から交流
電圧を減算した直流電圧VC1が検出される。この直流電
圧VC1から時定数Ka が判定回路14により求められる
とともに、予め設定された正常抵抗素子2の時定数K0
と比較され、両時定数K0 ,Ka の間に所定の差がある
場合には、劣化状態として増幅回路17からブザー18
に検出信号が出力される。
【0032】ところで、前記抵抗R3 により時定数Kを
求める式は、次のようになる。
【0033】
【数11】 K=〔C(R1 +R3 )R2 〕/〔(R1 +R3 )+R2 〕 …(11) そこで、粒子抵抗R1 :10Ωcm、粒界抵抗R2 :1
10Ωcm、静電容量C:10-10 pF、抵抗R3 :1
10Ωcmとして、これらの各数値を(11)式に代入
して計算すると、劣化前の時定数K0 は0.5(s)、
劣化後の時定数Ka は0.01(s)で大きな変化がみ
られた。
【0034】又、抵抗R3 =1011Ωcmとすると、劣
化前の時定数K0 は0.91(s)、劣化後の時定数K
a は9.99×10-9(s)で大きな変化がみられた。
ここで、前記抵抗素子2の正常状態における直流電圧V
C1の波形と、図3に示すようになるとすると、抵抗素子
2が劣化した場合の直流電圧VC2の波形とを比較する
と、時定数Kが大きく変化することがわかる。
【0035】次に、この発明の別の実施例を図5に基づ
いて説明する。この実施例においては、前述した時定数
の判別回路14に代えて、充電電圧の判別回路20を使
用するとともに、時定数の設定回路15に代えて、充電
電圧の設定回路16を使用している。そして、抵抗素子
2の劣化前と劣化後の充電電圧の変化を次の(12)式
で判別することにより、劣化状態を判別するようにして
いる。
【0036】
【数12】 VO =R2 ・V/〔(R1 +R3 )+R2 〕 …(12) 今、抵抗R3 =1010Ωcmとすると、抵抗素子2の劣
化前の充電電圧V0 は、0.5V、劣化後の充電電圧V
a は0.01Vで大きな変化がみられた。又、抵抗R3
=1011Ωcmとすると、劣化前の充電電圧V0 は0.
09V、劣化後の充電電圧Va は0.001Vで大きな
変化がみられた。
【0037】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、次のように具体化してもよい。 (1)前記実施例では避雷碍子5を装柱状態でその劣化
診断を行うようにしたが、避雷碍子5を鉄塔支持アーム
6から取り外して、その劣化を診断すること。
【0038】(2)一つの診断装置により電圧の時定数
及び充電電圧を選択的に測定できるようにすること。
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明は、避雷
碍子に内蔵した抵抗素子の劣化状態を確実に診断するこ
とができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の劣化診断方法に使用される劣化診断
装置の使用状態を示す回路図である。
【図2】劣化診断装置のブロック回路図である。
【図3】抵抗素子に現れる電圧を示すグラフである。
【図4】避雷碍子装置の正面図である。
【図5】劣化診断装置の別の実施例を示すブロック回路
図である。
【図6】避雷碍子の等価回路図である。
【図7】従来の劣化診断方法を示すブロック回路図であ
る。
【図8】避雷碍子を装柱した状態での劣化診断方法を示
すブロック回路図である。
【符号の説明】
2 非直線抵抗素子、5 避雷碍子、11 直流電源、
12 電圧測定回路、14 時定数判定回路、15 時
定数の設定回路、16 充電電圧の設定回路、20 充
電電圧判定回路。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電圧−電流特性が非直線性の抵抗素子を
    内蔵した避雷碍子に抵抗を直列に接続するとともに、こ
    の直列回路に直流電圧を印加し、その際、前記直列回路
    に生じる電圧の時定数の変化から抵抗素子の劣化を診断
    することを特徴とする避雷碍子の劣化診断方法。
  2. 【請求項2】 電圧−電流特性が非直線性の抵抗素子を
    内蔵した避雷碍子に抵抗を直列に接続するとともに、こ
    の直列回路に直流電圧を印加し、その際、前記直列回路
    に生じる充電電圧の変化から抵抗素子の劣化を診断する
    ことを特徴とする避雷碍子の劣化診断方法。
JP21760691A 1991-08-28 1991-08-28 避雷碍子の劣化診断方法 Pending JPH0554744A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111707910A (zh) * 2020-05-28 2020-09-25 广州广华智电科技有限公司 瓷绝缘子内绝缘检测方法以及瓷绝缘子检测电路
US11879931B2 (en) 2021-08-25 2024-01-23 Hamilton Sundstrand Corporation Circuit testing and diagnosis

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111707910A (zh) * 2020-05-28 2020-09-25 广州广华智电科技有限公司 瓷绝缘子内绝缘检测方法以及瓷绝缘子检测电路
CN111707910B (zh) * 2020-05-28 2024-04-19 广州广华智电科技有限公司 瓷绝缘子内绝缘检测方法以及瓷绝缘子检测电路
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