JPH07161248A - 母線電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 母線の電圧を容易かつ確実に測定でき、雷撃
により破損するおそれを防止できるようにする。また、
設置スペースの節約を図ることができ、汚損状態に対応
して母線電圧の測定と雷撃による破損防止ができるよう
にする。 【構成】 母線電圧検出装置は、電力線と大地との間に
接続線９，１０を介して接続された電圧−電流特性が非
直線性の抵抗素子２９を収容した避雷碍子８ａと、接地
線１０に設けられた母線電圧検出機構とを備えている。
この母線電圧検出機構は、電流検出部４０と、この電流
検出部４０に流れる電流を測定しその電流値を電圧値に
変換する測定部４１とよりなる。また、母線電圧検出機
構が電圧検出部と、この電圧検出部により電圧を測定す
る測定部とよりなる。さらに、避雷碍子８ａ内に抵抗素
子２９と並列に電圧測定用の誘電体素子を備える。加え
て、避雷碍子８ａを、複数個連結された避雷碍子連８と
して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 この発明は、変電所などにおけ
る電力線（母線）の電圧を測定するための母線電圧検出
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 一般に、変電所においては、一次側送
電線の電圧が変圧器で変圧されて二次側送電線に送電さ
れるが、この変圧器以外に遮断器や断路器などの各種機
器が備えられている。そして、母線の電圧が所定値で送
電されていることを確認するために、母線の電圧を計器
用変圧器により測定している。この計器用変圧器として
は、コンデンサ型の分圧原理を利用したものが多く用い
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 ところで、変電所に
おいては、雷撃による事故を防止するため、少なくとも
変圧器の近傍位置には避雷装置が設置されている。とこ
ろが、前記のような計器用変圧器はこの避雷装置の保護
対象外にあるため、通常の機器よりも絶縁部分を大きく
して絶縁耐力を高めて対応しているが、それでも雷撃に
より破損するおそれがあるという問題があった。この場
合、計器用変圧器を確実に保護するために避雷装置を設
置しようとしても、特に都市に近い変電所においては、
そのような場所を確保することが難しいという問題があ
った。

【０００４】この発明は、このような従来技術に存在す
る問題に着目してなされたものである。その目的とする
ところは、母線の電圧を容易かつ確実に測定できるとと
もに、雷撃により破損するおそれを防止できる母線電圧
検出装置を提供することにある。また、他の目的とする
ところは、設置スペースの節約を図ることができるとと
もに、汚損状態に対応して母線電圧の測定と雷撃による
破損防止ができる母線電圧検出装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 上記のような目的を達
成するために、請求項１に記載の母線電圧検出装置の発
明においては、電力線と大地との間に接続線を介して接
続された電圧−電流特性が非直線性の抵抗素子を収容し
た避雷碍子と、この避雷碍子又は接続線に設けられた母
線電圧検出機構とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００６】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明において、前記母線電圧検出機構が電流
検出部と、この電流検出部に流れる電流を測定しその電
流値を電圧値に変換する測定部とよりなることを特徴と
するものである。

【０００７】さらに、請求項３に記載の発明では、請求
項１に記載の発明において、前記母線電圧検出機構が電
圧検出部と、この電圧検出部により電圧を測定する測定
部とよりなることを特徴とするものである。

【０００８】加えて、請求項４に記載の発明では、請求
項１または３に記載の発明において、前記避雷碍子内に
抵抗素子と並列に電圧測定用の誘電体素子を備えたこと
を特徴とするものである。

【０００９】また、請求項５に記載の発明では、請求項
１ないし４のいずれかに記載の発明において、前記避雷
碍子を、複数個連結された避雷碍子連として構成したこ
とを特徴とするものである。

【００１０】加えて、請求項６に記載の発明では、請求
項１に記載の発明において、母線電圧検出機構が鉄塔と
変電所機器群との間に設けられていることを特徴とする
ものである。

【００１１】

【作用】 この発明の母線電圧検出装置では、電力線と
大地との間に接続線を介して電圧−電流特性が非直線性
の抵抗素子を収容した避雷碍子が接続されるとともに、
この避雷碍子又は接続線に母線電圧検出機構が設けられ
ている。そして、避雷碍子又は接続線に流れる電流が電
力線に印加される運転電圧に比例することから、母線電
圧検出機構により、母線電圧が容易に測定される。

【００１２】また、母線電圧検出機構が電流検出部と、
測定部よりなることによって、電流検出部に流れる電流
が測定部で測定され、その電流値が電圧値に変換され
て、母線電圧が求められる。

【００１３】さらに、母線電圧検出機構が電圧検出部
と、測定部よりなることによって、この電圧検出部にお
ける電圧が測定部で測定され、母線電圧が直接測定され
る。加えて、避雷碍子内に抵抗素子と並列に電圧測定用
の誘電体素子が備えられることにより、避雷碍子の外部
の汚損に関係なくこの誘電体素子に印加される電圧が測
定され、母線電圧が求められる。しかも、この場合、避
雷碍子の抵抗素子により、避雷機能が発現され、雷撃に
よる破損が防止される。

【００１４】さらに、避雷碍子が複数個連結された避雷
碍子連として構成されることにより、この碍子連におけ
る避雷碍子の個数が多くなるように調整すれば、重汚損
地区においても雷撃による破損を確実に防止することが
できる。

【００１５】

【実施例】 （第１実施例） 以下、この発明を変電所における母線電圧検出装置に具
体化した実施例について図１〜３に従って説明する。

【００１６】まず、変電所の主な構成について説明す
る。図２に示すように、一次側送電線１は、変電所の一
側に設けられた耐張鉄塔２ａの支持アーム３ａに対し耐
張碍子４ａにより張設支持され、例えば５００ｋＶの高
電圧にて送電が行われる。支持鉄塔５に支持された一次
側電力線６は、一次側送電線１にジャンパー線７を介し
て接続されている。避雷碍子連８は、耐張鉄塔２と変電
所の機器群との間において、その頂部がこの一次側電力
線６に接続線９を介して接続され、底部が接地線１０を
介して接地されている。断路器１１、遮断器１２及び計
器用変成器１３は、一次側電力線６に順次接続されてい
る。

【００１７】この断路器１１は一次側電力線６を所定の
系統に切り換えたり、停電時に線路を切り離したりする
機能を有し、遮断器１２は雷撃時の地絡電流や短絡時の
短絡電流を遮断する機能を有する。計器用変成器１３
は、計器による測定のため一次側電力線６の電圧を分圧
する。そして、この一次側電力線６は変圧器１４に接続
されて、所定電圧例えば２７５ｋＶに変圧されて二次側
電力線１５に出力される。二次側送電線１６は、変電所
の他側に設けられた耐張鉄塔２ｂの支持アーム３ｂに支
持され、図示しない二次側設備を経た二次側電力線１５
に接続されている。

【００１８】ここで、前記避雷碍子連８を構成する避雷
碍子８ａについて説明する。図３に示すように、碍子本
体２０は笠部２１と中央上部に形成された有蓋円筒状の
頭部２２とにより一体形成されている。キャップ金具２
３は、頭部２２の外周にセメント２４により被冠固定さ
れ、この金具２３の係合凹部２５に直上の避雷碍子８ａ
のピン金具２６が係合される。ピン金具２６の上端は前
記頭部２３の内部にセメント２７により固定され、下端
は直下の避雷碍子８ａのキャップ金具２３の係合凹部２
５に対して係合される。

【００１９】収容円筒部２８は笠部２１を貫通するよう
に笠部２１に一体に設けられている。円柱状をなす複数
（図３では３個）の抵抗素子２９は、この収容円筒部２
８内に積層配置されている。コイルスプリングを備えた
中間電極３０は、抵抗素子２９間に介装され、抵抗素子
２９を上下に付勢している。抵抗素子２９は、電圧−電
流特性が非直線性で通常送電時には絶縁性を示し、雷サ
ージに対しては過大電流を通過させる。上部電極３１及
び下部電極３２は、抵抗素子２９の上下両端にそれぞれ
取付けられている。上部電極３１は接続金具３３、かし
め蓋３４及びリード線３５を介してキャップ金具２３と
接続され、下部電極３２は接続金具３６、かしめ蓋３７
及びリード線３８を介してピン金具２６と電気的に接続
されている。

【００２０】そして、一次側送電線１に雷サージ電流が
侵入すると、この避雷碍子８ａにおいて、この雷サージ
電流がキャップ金具２３、リード線３５などを介して上
部電極３１から抵抗素子２９に流れる。その後、雷サー
ジ電流は下部電極３２からリード線３８、ピン金具２６
に流れ大地へ放電される。従って、線路の電圧上昇が抑
制される。さらに、抵抗素子２９によってその後に流れ
る送電電圧に基づく続流が遮断される。

【００２１】次に、図１に示すように、電気抵抗を備え
た電流検出部４０は、前記避雷碍子連８と大地間に接続
された接地線１０に設けられている。測定部４１は、こ
の電流検出部４０に接続され、電流検出部４０に流れる
電流を測定し電圧に変換する。

【００２２】さて、変電所においては、一次側送電線１
の高圧の電力がジャンパー線７、一次側電力線６を介し
て変圧器１４で降圧され、二次側設備を経て二次側送電
線１６により送電される。このとき、一次側電力線６の
母線電圧は、接地線１０に設けられた電流検出部４０と
測定部４１とにより、電流が測定されてその電流値が電
圧に変換されることにより容易に検出測定される。な
お、測定される電流は、通常１ｍＡ以下であり、この実
施例では１００μＡ程度である。

【００２３】そして、避雷碍子連８の静電容量をＣとす
ると、各避雷碍子８ａの静電容量はＣ／５となる。よっ
て、母線電圧Ｖは、次式数１で表される。但し、ωは角
周波数、ｆは周波数、Ｉは電流を表す。

【００２４】

【数１】

【００２５】従って、接地線１０を流れる電流を測定す
ることにより、この数１式より母線電圧を測定すること
ができる。

【００２６】このように、この実施例では、耐張鉄塔２
ａと変電所機器群との間において、母線としての一次側
電力線６の電圧を電流検出部４０と測定部４１とによっ
て容易かつ確実に測定することができる。しかも、避雷
碍子８ａには、その笠部２１に電圧−電流特性が非直線
性の抵抗素子２９が備えられ、雷撃時には雷サージ電流
が通過されることから、雷撃によりこれらの電圧検出機
構が破損するおそれを防止することができる。

【００２７】加えて、碍子連８と電圧検出機構を直列的
に接続していることから、設置スペースの節約を図るこ
とができるとともに、避雷碍子８ａを５個以上連結して
碍子連８を構成することにより、重汚損地区においても
雷撃による破損を防止しつつ母線電圧を測定することが
できる。 （第２実施例）次に、この発明を具体化した第２実施例
について、図４に従って説明する。なお、この実施例で
は主に第１実施例と異なる部分について説明する。

【００２８】母線電圧検出機構を構成する測定部４３に
接続された一方の結合線４４ａは、避雷碍子連８の最も
接地側（最下部）の避雷碍子８のキャップ金具２３に接
続されている。また、測定部４３に接続された他方の結
合線４４ｂは、接地線１０に接続されている。そして、
この電圧検出機構により、この避雷碍子８ａにおける分
担電圧が測定され、この分担電圧に基づいて母線電圧が
検出される。

【００２９】このように、この実施例では、電圧検出部
４５と測定部４３からなる電圧検出機構により、避雷碍
子８ａの両端の電圧が測定され、その電圧値により母線
電圧が直接検出される。すなわち、最下部の避雷碍子８
ａの電圧値に避雷碍子８ａの個数（この実施例では５
個）を掛け合わせることにより母線電圧値が算出され
る。この場合、各避雷碍子８ａの汚損状態の相違などに
より、それぞれの避雷碍子８ａの分担電圧が異なるた
め、予め補正値を求めておくことが望ましい。なお、電
圧検出機構により電圧を測定する避雷碍子８ａを、避雷
碍子連８の最も接地側としたことから、測定を安全に行
うことができる。 （第３実施例）次に、この発明を具体化した第３実施例
について、図５に従って説明する。なお、この実施例で
は主に第２実施例と異なる部分について説明する。

【００３０】円柱状をなす３個の誘電体４６は、前記抵
抗素子２９を収容した収容円筒部２８に対して１８０度
対向する位置の収容円筒部４７に収容されている。この
誘電体４６は、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの高
分子材料やセラミック材料により形成され、静電容量が
１０ＭΩ以下に設定されている。

【００３１】ちなみに、汚損時における避雷碍子８ａの
笠部２１表面の絶縁抵抗は一般に１０〜３００ＭΩ程度
である。そのため、誘電体４６の静電容量を１０ＭΩ以
下に設定することによって、抵抗の小さい、すなわち静
電容量の大きい誘電体４６で電圧分担が定まり、この誘
電体４６により母線電圧を測定することができる。な
お、より確実に母線電圧を測定するため誘電体４６の抵
抗値を小さくすると雷サージ電流に対して弱くなるが、
避雷碍子８ａは抵抗素子２９を有しているため問題はな
い。

【００３２】そして、前記第２実施例の測定部４３の一
方の結合線４４ａは、避雷碍子連８の最下部の避雷碍子
８ａ、すなわち誘電体４６が収容された避雷碍子８ａの
キャップ金具２３に接続されている。また、測定部４３
に接続された他方の結合線４４ｂは、接地線１０に接続
されている。そして、この誘電体４６により、この避雷
碍子８ａにおける分担電圧が測定され、この分担電圧に
基づいて母線電圧が検出される。

【００３３】このように、この実施例では、避雷碍子８
ａの笠部２１に設けられた収容円筒部４７に誘電体４６
が収容され、かつ所定の低い抵抗値に設定されているた
め、避雷碍子８ａの外面の汚損に関係なく母線電圧を精
度良く測定することができる。

【００３４】なお、この発明は以下に示すように構成す
ることによって具体化することができ、その場合以下に
記載の作用、効果を奏する。 （１）避雷碍子８ａの収容円筒部２８に収容する抵抗素
子２９の数を増減したり、複数の収容円筒部２８に抵抗
素子２９を収容して、抵抗素子２９の限流効果を向上さ
せること。 （２）この発明の抵抗素子２９をＦＲＰなどを用いたノ
ンセラミック碍子に収容して、軽量化や低コスト化を図
ること。 （３）電圧測定箇所を避雷碍子連８の最も接地側の避雷
碍子８ａに限らず、その他の避雷碍子８ａとしたり、複
数の避雷碍子８ａとしたりして、検出精度を高めるこ
と。 （４）避雷碍子８ａを１個で構成したり、棒状をなす避
雷碍子で構成したりすること。 （５）第３実施例において、誘電体４６の抵抗値を軽汚
損地区で小さく、すなわち静電容量を大きく設定し、雷
撃に対する耐性を高めること。

【００３５】

【発明の効果】 以上詳述したように、この発明の母線
電圧検出装置によれば、次のような優れた効果を奏す
る。すなわち、母線の電圧を容易かつ確実に測定できる
とともに、雷撃により破損するおそれを効果的に防止す
ることができる。また、設置スペースの節約を図ること
ができるとともに、汚損状態に対応して母線電圧の測定
と雷撃による破損を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を具体化した第１実施例の母線電圧
検出機構を設けた避雷碍子連を示す正面図である。

【図２】 変電所の全体構成を示す概略正面図である。

【図３】 避雷碍子を示す断面図である。

【図４】 第２実施例の母線電圧検出機構を設けた避雷
碍子連を示す正面図である。

【図５】 第３実施例の母線電圧検出機構を設けた避雷
碍子を示す断面図である。

【符号の説明】

６…一次側電力線、８…避雷碍子連、８ａ…避雷碍子、
９…接続線、１０…接続線を構成する接地線、２９…抵
抗素子、４０…母線電圧検出機構としての電流検出部、
４１，４３…母線電圧検出機構としての測定部、４５…
母線電圧検出機構としての電圧検出部、４６…誘電体。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力線と大地との間に接続線を介して接
   続された電圧−電流特性が非直線性の抵抗素子を収容し
   た避雷碍子と、 この避雷碍子又は接続線に設けられた母線電圧検出機構
   とを備えたことを特徴とする母線電圧検出装置。
2. 【請求項２】 前記母線電圧検出機構が電流検出部と、
   この電流検出部に流れる電流を測定しその電流値を電圧
   値に変換する測定部とよりなることを特徴とする請求項
   １に記載の母線電圧検出装置。
3. 【請求項３】 前記母線電圧検出機構が電圧検出部と、
   この電圧検出部により電圧を測定する測定部とよりなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の母線電圧検出装置。
4. 【請求項４】 前記避雷碍子内に抵抗素子と並列に電圧
   測定用の誘電体素子を備えたことを特徴とする請求項１
   または３に記載の母線電圧検出装置。
5. 【請求項５】 前記避雷碍子を、複数個連結された避雷
   碍子連として構成したことを特徴とする請求項１ないし
   ４のいずれかに記載の母線電圧検出装置。
6. 【請求項６】 母線電圧検出機構が鉄塔と変電所機器群
   との間に設けられていることを特徴とする請求項１に記
   載の母線電圧検出装置。