JPH0654620B2 - 避雷碍子装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は雷サージによる高電圧が送電線に印加されたと
き、それを速やかに大地へ放電するとともに、その後生
じる続流を酸化亜鉛よりなる限流素子により遮断し、地
絡事故の発生を防止する避雷碍子装置に関するものであ
る。

さらに詳しくは、想定する越える雷撃あるいは吸湿その
他の原因にる源流素子の劣化などにより、雷サージ後の
後流遮断が不可能となり、前記限流素子に発生した高温
高圧のアークを速やかに大気中へ放出しその損傷を軽減
させる避雷碍子装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、電圧−電流特性が非直線性の酸化亜鉛（ＺｎＯ）
からなる源流素子と、その周囲に放圧孔が設けられたＦ
ＲＰよりなる対圧絶縁筒とを主材とする避雷碍子の上下
に２本のアーキングホーンを付設した避雷碍子装置が提
案されている。

この避雷碍子装置は通常上記限流素子によって雷サージ
処理後においても地絡が防止されるが、想定を超える雷
撃あるいは吸湿その他の原因による源流素子の劣化など
により雷サージ後の続流遮断が不可能となった場合、避
雷碍子の損傷を最小限にとどめるため、放圧孔からアー
クを吹き出させその吹き出したアークによって内部アー
クを上下のアーキングホーン間の気中アークへ移行させ
るようにしたものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来技術は、系統電圧が３３〜３７ＫＶの高抵抗接
地系統で続流電流が１０ＫＡ程度以下であれば十分対応
可能であるものの、６６〜７７ＫＶ線路でも大容量変電
所の近くなど続流電流が３０ＫＡに至る箇所や１５４〜
５００ＫＶ線路のように直接接地系統のように続流電流
が３０〜５０ＫＡに至るような条件下においては、避雷
碍子装置の耐圧絶縁筒の肉厚を厚くしたり、特殊な補強
を施したり、あるいは放圧孔を多くしたりする必要があ
り、避雷碍子が大型化し、既設線路への装柱に困難が生
じたり、製造の際の加工工数が増加したり、製造価格が
上昇したりするという問題点があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するために、塔体の支持アー
ムに対しホーン取付金具及び絶縁材を介して避雷碍子の
接地側電極を取付け、前記ホーン取付金具には前記接地
側電極と対応して接地側のアーキングホーンを装着し、
一方、前記避雷碍子の課電側電極には絶縁材を介して課
電側のアーキングホーンを取着し、前記避雷碍子の接地
側電極と接地側のアーキングホーンとを、接地側の可溶
導体により接続し、課電側電極と課電側のアーキングホ
ーンとを課電側の可溶導体により接続し、さらに前記課
電側のアーキングホーンと送電線とを、放電間隙を介し
て又は介さずして接続するという構成を採用している。

（作用） 上記構成を採用したことにより、雷サージが送電線に印
加された場合、通常は可溶導体は通電機能を示した電流
は限流素子を通って放電される。ところが雷サージ後の
続流遮断が不可能な状態が発生した場合、接続によって
課電側及び課電側の可溶導体が溶断されると、避雷碍子
の接地側電極及び課電側電極とアーキングホーン間にア
ーク放電が発生する。このアークはアーキングホーンに
流れる電流とアーク放電電流間の電磁力により速やかに
接地側及び課電側のアーキングホーンの先端部の間へ移
行され、避雷碍子の内部アークは瞬時のうちにアーキン
グホーン間の気中アークへと移行することから避雷碍子
本体に流れる電流継続時間が大幅に低減し損傷を軽減で
きる。

（実施例） 以下に本発明を具体化した第一実施例を第１図〜第６図
を用いた説明する。

第１図に示すように、１は塔体の支持アームであって、
左右一対の水平支持枠２、３と、同水平支持枠２、３の
先端部間に介在され、かつボルト及びナットにより固定
される連結基板４（第２図）と、同連結基板４に対しボ
ルト及びナットにより連結されている傾斜枠５と、前記
水平支持枠２，３の先端下面に対しボルト６ａ及びナッ
ト６ｂにより固着される耐張碍子用の取付金具７とによ
り構成されている。

次に、前記取付金具７の左右両端にそれぞれ連結されて
いる一対の対張碍子装置を第２図に基づいて説明する。

１０は一端を上記取付金具７に固定した取付部材、１１
は塔体側ホーン取付金具であって、上記取付部材１０に
対し上下方向の相対回動可能に連結されている。

１２は取付部材１０に取着された耐張碍子、１３はソケ
ットクレビスリンクを介して耐張碍子１２に連結された
送電線側ホーン取付金具、１５は引止金具１４を介して
送電線側ホーン取付金具１３と連結された送電線であ
る。

１６は課電側の放電電極であって、その基端側が送電線
側ホーン取付金具１３に固定され、その先端側は斜め上
方へ延在されている。

また送電線側ホーン取付金具１３の放電電極１６と反対
側面にはロッド１７が固定され、同ロッド１７の先端に
はバランスウエイト１８が取着されて、放電電極１６の
重量と均衡し、放電電極１６を安定状態に保持してい
る。

次に本発明の特徴的部分である避雷碍子装置について説
明する。

８は前記ボルト６ａ及びナット６ｂにより支持アーム１
に取り付けられた本発明のホーン取付金具としての機能
を兼用する避雷碍子の取付アームであって、第１図に示
す取付状態で支持アーム１の前方へ向き、かつ上方へ立
ち上がり、基端部には前記連結基板４を跨ぐように膨出
部８ａが形成されている。

９は取付アーム８の先端部に樹脂製の絶縁材１９ａを介
してボルトにより垂下固定された避雷碍子である。同避
雷碍子９はＦＲＰ等よりなり、多数の放圧孔を形成した
耐圧絶縁筒（図示略）と、その内部に収容した電圧−電
流特性が非直線性の酸化亜鉛よりなる限流素子（図示
略）と、立圧絶縁筒の上下両端に嵌合固定した接地側及
び課電側の電極９ａ，９ｂと、耐圧絶縁筒の外周に被覆
したゴムモールド９ｃとにより構成されている。

２０ａは取付アーム８の上端部に固着されて避雷碍子９
の上部外周を取巻くように装設されたリング状をなす接
地側アーキングホーン、２２ａは接地側電極９ａと接地
側アーキングホーン２０ａの間を導通する接地側の可溶
導体であって、銅又はアルミニウム製の厚さ０．３ｍｍ
程度の薄板よりなり、雷サージによっては溶断されず、
続流によって溶断されるものである。

２１は前記課電側電極９ｂに対し樹脂製の絶縁材１９ｂ
を介して取着した取付部材２３にボルトで固着された接
地側の放電電極であって、斜め下方へ延長され、前記放
電電極１６と所定の気中放電間隙Ｇをもって対向してい
る。

２０ｂは前記２１に対し避雷放電電極碍子９の下端部を
取り巻くように装設されたリング状をなす課電側アーキ
ングホーン、２２ｂは同課電側アーキングホーン２０ｂ
と課電側電極９ｂとの間を導通する前記接地側の可溶導
体２２ａの同材質の課電側の可溶導体である。

上記のように構成された第一実施例についてその作用を
説明する。

雷サージが送電線１５に印加された場合、サージ電流は
引止金具１４、送電線側ホーン取付金具１３、アーキン
グホーン１６から気中間隙Ｇで気中放電され、接地側の
放電電極２１、課電側アーキングホーン２０ｂ、課電側
の可溶導体２２ｂ、非雷碍子９の課電側電極９ｂに至
る。このサージ電流はさらに課電側電極９ｂから限流素
子（図示略）を貫通して接地側電極９ａへと流れ、接地
側の可溶導体２２ａ、接地側アーキングホーン２０ａ、
取付アーム８、支持アーム１を経て塔体へと至りアース
される。可溶導体２２ａ及び２２ｂは雷サージ電流に対
して通電機能を示す。

そして、その後に生ずる続流は、前記気中放電間隙Ｇと
避雷碍子９内の限流素子（図示略）により遮断される。

ところが、限流素子の劣化や異常に大きい雷サージに続
く続流が遮断不能に陥った場合には、その過大な続流に
よって避雷碍子９の接地側の課電側の可溶導体２２ａ，
２２ｂが溶断される。避雷碍子９の上部に設けられた樹
脂製の絶縁材１９ａは、接地側電極９ａと取付アーム８
の先端部との間を絶縁し、一方、避雷碍子９の下部に設
けられた樹脂製の絶縁材１９ｂも同様に課電側電極９ｂ
と放電電極２１との間を絶縁する。このため、接地側電
極９ａと接地側アーキングホーン２０ａ間、課電側電極
９ｂと課電側アーキングホーン２０ｂ間に同時にアーク
が発生する。このアークは磁気作用により、接地側アー
キングホーン２０ａと課電側アーキングホーン２０ｂの
先端へ移行し、このため避雷碍子９内を流れていた電流
は両アーキングホーン２０ａ，２０ｂの間へ急激に移行
され、気中アークを形成する。従って、避雷碍子９内の
アーク継続時間は大幅に短縮されることから、対圧絶縁
筒の内部アークの熱や圧力に対する責務は非常に軽減さ
れ、従来のような補強を実施しなくても損傷することが
ない。このように耐圧絶縁筒の補強が軽減されることか
ら避雷碍子９を小型化することができる。送電線１５に
かかる線路電圧３３〜７７ＫＶで大容量変電所の近くで
は故障時の続流（短絡電流）は１０〜３０ＫＡ、０．１
〜０．１５秒であるのに対し、線路電圧が１４〜１５０
ＫＶでは３０〜５０ＫＡ、０．１〜０．２秒となり、ま
たエネルギーは電流のほぼ２乗に比例するので、避雷碍
子装置の設計は非常に厳しくなる。従って、本発明の上
記実施例のように、避雷碍子９自体の負担を軽くするこ
とは、設計上重要な意義を有している。

又、上記第一実施例では避雷碍子９の基端部が支持アー
ム１の先端部よりも上方に位置しているので、同支持ア
ーム１への雨水や冠雪が避雷碍子９に移動することがな
く、避雷碍子９の耐汚損特性が向上する。

次に、本発明を懸垂碍子に限流素子を組み込んだ懸垂碍
子型の送電線用避雷碍子装置に具体化した第二実施例を
第７図〜第１０図に基づいて説明する。

支持アーム１にはボルトにより吊下金具２５が固定さ
れ、同吊下金具２５にはＵクレビスリンク２６が回動可
能に連結され、同クレビスリンク２６には連結ヒン２７
により接地側のホーン取付金具２８が回動可能に連結さ
れ、同ホーン取付金具２８の下端部には連結ピン２９及
びボールクレビスリンク３０により限流素子４４を組み
込んだ懸垂碍子３１を多数直列に連結してなる避雷碍子
３２が吊下されている。又、避雷碍子３２の最下端部に
はソケットクレビスリンク３３が連結され、その下端部
には課電側のホーン取付金具３４が連結ピン３５により
回動可能に連結され、同取付金具３４の下端部には送電
線１５を支持するための電線クランプ３６が支持されて
いる。

前記一対のホーン取付金具２８，３４には接地側及び課
電側のアーキングホーン３７，３８が支持されるととも
に、図示しないブラケットを介してリング状のアーキン
グホーン３９，４０が支持されている。

前記懸垂碍子３１は第８図に示すように碍子本体４１
と、その上部に設けた頭部４１ａに嵌合固定したキャッ
プ金具４２と、頭部４１ａに嵌入固定したピン金具４３
と、笠部４１ｂに埋設された限流素子４４とにより構成
され、同限流素子４４の上下両端部に電極金具４５，４
６を嵌合し、両電極金具４５，４６を前記キャップ金具
４２と、ピン金具４３にそれぞれリード線４７により接
続している。

この第二実施例では最上部の懸垂碍子３１のキャップ金
具４２が避雷碍子３２の接地側電極となり、ソケットク
レビスリンク３３が避雷碍子３２の課電側電極となる。

第７，８図に示すように最上部に位置する懸垂碍子３１
の前記キャップ金具４２には突部４８が形成され、同突
部４８と前記アーキングホーン３７との間に接地側の可
溶導体４９が接続されている。一方、前記ソケットクレ
ビスリンク３３にも突部４８が形成され、同突部４８と
アーキングホーン３８との間に課電側の可溶導体５０が
接続されている。

前記可溶導体４９，５０はともに第１０図に示すよう
に、無機質の絶縁物製の収納ケース５１と、同ケースの
両端部に嵌合固定されたキャップ電極５２，５３と、前
記ケース５１内に収納され、かつリード線５４により前
記キャップ電極５２，５３に接続された電圧−電流特性
が非直線性の酸化亜鉛等の限流素子５５と、これに並列
にリード線５６により接続されたコイル５７と、さらに
同コイル５７に直列に接続された可溶線５８と、その外
周に設けた火薬５９とにより構成されている。この可溶
導体４９，５０は前記アーキングホーン３７，３８に対
しブラケット６０により固定され、他端は可撓性を有す
るリード線６１により前記突部４８に接続されている。

前記上部のホーン取付金具２８の下端部と、連結ピン２
９との間には、第９図に示すように絶縁材６２が介在さ
れ、キャップ金具４２とホーン取付金具２８とを絶縁を
とっている。一方、ソケットクレビスリンク３３とホー
ン取付金具３４との間にも前記絶縁材６２と同様の絶縁
材が介在され、ホーン取付金具３４とソケットクレビス
リンク３３との絶縁をとっている。

次に、この第二実施例の作用を説明する。

送電線１５に雷サージが印加さると、その電流は送電線
クランプ３６、ホーン取付金具３４、アーキングホーン
３８、可溶導体５０のリード線５４、限流素子５５、リ
ード線６１、ソケットクレビスリンク３３、ピン金具４
３、リード線４７、電極金具４６、限流素子４４、電極
金具４５、リード線４７、キャップ金具４２を経て、上
部の懸垂碍子３１に流れ、さらに最上部の懸垂碍子３１
のキャップ金具４２、リード線６１を経て可溶導体４９
に流れ、さらに、アーキングホーン３７、ホーン取付金
具２８、Ｕクレビスリンク２６、吊下金具２５から支持
アーム１へ流れる。

そして、その後に生ずる続流は、懸垂碍子３１及び可溶
導体４９，５０内の限流素子４，５５により遮断され
る。

ところが、限流素子４４，５５の劣化や異常に大きい雷
サージに続く続流が遮断不能に陥った場合には、その過
大な続流によって可溶導体４９，５０の内部にあるコイ
ル５７と可溶線５８に商用周波数の電流が流れるので、
可溶線５８の加熱により火薬５９が爆発し、無機質の絶
縁物製の収納ケース５１が瞬時に破壊されるため、リー
ド線６１とアーキングホーン３７，３８との間にアーク
が発生する。このアークは磁気作用により課電側アーキ
ングホーン３８と接地側アーキングホーン３７の先端へ
移行し、このため避雷碍子３２内を流れていた電流は、
両アーキングホーン３７，３８間に急激に移行され、気
中アークが形成される。

従って、この第二実施例においても、避雷碍子３２内の
アーク継続時間は大幅に短縮されることから、懸垂碍子
３１の笠部４１ａの内部アークの熱や圧力に対する責務
は非常に軽減され、笠部４１ａの補強を実施しなくても
損傷することがない。このように笠部４１ａの補強が軽
減されることから避雷碍子３２を小型化することができ
る。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の避雷碍子装置では、続流
アークに対する避雷碍子自体の負担が軽くなっているの
で、耐圧絶縁筒を使用した避雷碍子にあっては、その耐
圧絶縁筒に対する補強も軽減することが可能となり、そ
の径を細くでき、また避雷碍子を流れる内部アークは上
下のアーキングホーンへ速やかに移行することから、内
部アーク放出のために設けられた放圧孔の数を減少され
ることができて、補強構造の簡素化を図ることができ、
その加工も容易であるとともに、避雷碍子を安価に製造
できるという優れた効果を奏する。また、懸垂碍子型の
避雷碍子にあっても笠部の強度を高くする必要がないの
で、前記一体型の避雷碍子装置と同様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す避雷碍子装置全体の
正面図、第２図は第１図の平面図、第３図は避雷碍子装
置の平面図、第４図は避雷碍子装置の底面図、第５図は
避雷碍子装置上部の拡大正面図、第６図は避雷碍子装置
下部の拡大正面図、第７図は本発明の第二実施例を示す
正面図、第８図は懸垂碍子の拡大半縦断面図、第９図は
ホーン取付金具と避雷碍子との絶縁構造を示す断面図、
第１０図は可溶導体の断面図である。 １……支持アーム、８……ホーン取付金具を兼用する取
付アーム、９，３２……避雷碍子、９ａ……接地側電
極、９ｂ……課電側電極、１９ａ、１９ｂ、６２……絶
縁材、２０ａ……接地側アーキングホーン、２０ｂ……
課電側アーキングホーン、２２ａ，２２ｂ，４９，５０
……可溶導体、３１……懸垂碍子、３３……課電側電極
としてのボールクレビスリンク、３４……課電側のホー
ン取付金具、３７，３８……アーキングホーン、４２…
…避雷碍子３２の接地側電極としてのキャップ金具、５
１……収納ケース、４４，５５……限流素子、５７……
コイル、５８……可溶線、５９……火薬、６１……リー
ド線。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塔体の支持アーム（１）に対しホーン取付
   金具（８，２８）及び絶縁材（１９ａ，６２）を介して
   避雷碍子（９，３２）の接地側電極（９ａ，４２）を取
   付け、前記ホーン取付金具（８，２８）には前記接地側
   電極（９ａ，４２）と対応して接地側のアーキングホー
   ン（２０ａ，３７）を接着し、一方、前記避雷碍子
   （９，３２）の課電側電極（９ｂ，３３）には絶縁材
   （１９ｂ，６２）を介して課電側のアーキングホーン
   （２０ｂ，３８）を取着し、前記避雷碍子の接地側電極
   （９ａ，４２）と接地側のアーキングホーン（２０ａ，
   ３７）とを、接地側の可溶導体（２２ａ，４９）により
   接続し、課電側電極（９ｂ，３３）と課電側のアーキン
   グホーン（２０ｂ，３８）とを課電側の可溶導体（２２
   ｂ，５０）により接続し、さらに前記課電側のアーキン
   グホーン（２０ｂ，３８）と送電線（１５）とを、放電
   間隙を介して又は介さずして接続したことを特徴とする
   避雷碍子装置。
2. 【請求項２】避雷碍子（９）は、支持アーム（１）に対
   しホーン取付金具としての機能を兼用する取付アーム
   （８）を介して取着され、避雷碍子（９）の基端部が支
   持アーム（１）の先端部下面よりも上方に位置している
   特許請求の範囲第１項に記載の避雷碍子装置。
3. 【請求項３】接地側及び課電側の可溶導体（２２ａ、２
   ２ｂ）は、銅又はアルミニウム製の薄板である特許請求
   の範囲第１項に記載の避雷碍子装置。
4. 【請求項４】避雷碍子（９）の課電側電極（９ｂ）には
   取付部材（２３）を介して、送電線（１５）側に取着さ
   れた課電側の放電電極（１６）と所定の放電間隙をもっ
   て対向する接地側の放電電極（２１）が取着され、同放
   電電極（２１）に課電側のアーキングホーン（２０ｂ）
   が取着されている特許請求の範囲第１項に記載の避雷碍
   子装置。
5. 【請求項５】支持アーム（１）にはホーン取付金具（２
   ８）及び絶縁材（６２）を介して限流素子（４４）を組
   み込んだ懸垂碍子（３１）を多数直列に連結してなる避
   雷碍子（３２）が吊下され、同避雷碍子（３２）の下端
   部には絶縁材（６２）及びホーン取付金具（３４）を介
   して送電線（１５）が支持されている特許請求の範囲第
   １項に記載の避雷碍子装置。
6. 【請求項６】避雷素子（３２）の最上部に位置する接地
   側電極としてのキャップ金具（４２）と接地側のアーキ
   ングホーン（３７）との間、及び避雷碍子（３２）の最
   下部に位置する課電側電極としてのソケットクレビスリ
   ンク（３３）と課電側のアーキングホーン（３８）との
   間にそれぞれ接続された接地側及び課電側の可溶導体
   （４９，５０）は、無機質の絶縁物製の収納ケース（５
   １）内に収納された限流素子（５５）と、同素子に並列
   に接続されたコイル（５７）と、同コイル（５７）に直
   列に接続された可溶線（５８）と、その外周に設けた火
   薬（５９）とにより構成されている特許請求の範囲第５
   項に記載の避雷碍子装置。