JPH0724168B2 - 架空送電線用避雷碍子装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は架空送電線用避雷碍子装置に関し、さらに詳し
くは左右両側に送電線吊下用の吊架碍子を備え、両吊架
碍子間に避雷碍子を装設した架空送電線用避雷碍子装置
に関するものである。

（従来の技術） 一般に、鉄塔上には落雷に起因する異常高電圧を避雷碍
子により速やかに大地へ放電し、地絡事故の発生を防止
し、系統の信頼度向上を目的とする架空送電線用避雷碍
子装置が使用されている。この従来例として、第６図に
示すように、鉄塔１に碍子取付金具85を介して碍子連86
を吊下するとともに、同碍子連86の下端部にクランプ87
を介して電線30を支持し、又、上部のキャップ金具88に
は支持金具89を介して避雷碍子90を斜状に片持ち支持
し、同避雷碍子90の下端に止着したアーキングホーン91
と、前記碍子連86の下端部のキャップ金具92に止着した
アーキングホーン93とを対向させたものがあった。

一方、従来第７図に示すように、鉄塔１の先端部に碍子
連86を吊下し、同碍子連86の下端部に支持した電線30と
鉄塔１との間に直接避雷碍子94を斜状に架設し、気中間
隙無の方式、つまり発変電所の避雷器に似た方式のもの
があった。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、第６図に示す前者の従来装置は、避雷碍子が
吊架碍子に対して偏位して装着されているので同碍子中
心軸に対して対称とならず、このため架設時に安定した
形状を保ち難く取付作業に手間を要していた。

このような構成である避雷碍子装置においては、避雷要
素の放電耐量が小さく、耐汚損度レベルが低く避雷碍子
が吊架碍子に比べて相対的に小型軽量である場合は、吊
架碍子に直接取付けされた避雷碍子単体が碍子装置全体
の挙動に及ぼす影響は無視し得るものであった。しかし
ながら、適用範囲が拡大するにつれて放電耐量の増加、
安全対策の実施や耐汚損特性の向上要求などから避雷碍
子が大型化するにつれ、この装柱方法の欠点が無視し得
なくなった。

すなわち、無風時の静的なバランス、あるいは強風下に
おける線路方向や同直角方向横振れ時の異常な振動によ
るクリアランス不足、吊架碍子の端部金具に避雷碍子の
自重分と振動による慣性力による曲げ荷重が加わること
により強度不足、避雷碍子の絶縁強度と気中間隙長を確
保する上で避雷碍子を水平に近い状態で取付けることに
より線下幅の拡大等である。

第７図に示す従来装置は、無風時、無振動時には避雷碍
子の分担荷重は自重のみであるが、電線が強風あるいは
着氷雪落下その他で振動するような場合、電線に発生す
る水平方向荷重を避雷碍子が大半を負担する形となって
しまい避雷碍子に吊架碍子並みの強度と信頼性が要求さ
れ、このため大型化し重量が格段に増加するという問題
があった。

また、鉄塔アームもこの荷重に耐えるため特殊な構造と
する必要があった。更に、電線を吊架碍子と避雷碍子と
２点で支持し、しかも垂直方向荷重を水平方向荷重を分
担して負担する構造であることから特殊なクランプを必
要とし構造が複雑で信頼性、価格面で問題があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解決するため、鉄塔に対し、吊下
金具を介して連結ヨークを回動可能に連結するととも
に、同連結ヨークの両端部に左右一対の吊架碍子の上端
部をそれぞれ回動可能に連結し、両吊架碍子の下端部間
には間隔保持ロッドを架設して、前記両吊架碍子をほぼ
逆Ｖ字状になし、前記両吊架碍子の下端部には、送電線
を二点で支持し、さらに前記連結ヨークの中央部には避
雷碍子の上部を左右方向、つまり線路方向、及び前後方
向、つまり線路方向とほぼ直交する方向の回動不能に取
着し、前記連結ヨーク、吊架碍子及び間隔保持ロッド
を、前記連結ヨークの回動中心を通る垂線に対して線路
方向に左右対称状に配置し、前記避雷碍子を前記垂線上
に配置し、前記避雷碍子の下端の接地側放電電極と前記
送電線側に取着した課電側放電電極との間に所定の気中
放電間隙を設けるという手段を採っている。

（作用） 本発明は避雷碍子装置全体が連結ヨークの回動中心を通
る垂線に関して左右対称であり、しかも送電線が二点で
把持されているため、装置全体が安定化し、送電線に風
圧等による外力が作用しても振れ難く異常な動きが防止
される。さらに両吊架碍子のうちいずれか一方の吊架碍
子が離断するという異状な状態において、この離断した
吊架碍子は中心に位置する避雷碍子に衝突するものの、
このとき離断した吊架碍子の回動力はほぼその自重によ
るもののみとなり、従って前記衝突によるショックも小
さく避雷碍子の破損が防止される。この結果正常の吊架
碍子に離断した吊架碍子が衝突することなく、従って正
常の吊架碍子の離断が防止され、送電線の地上落下が防
止される。さらに、ヨークと避雷碍子が一体の運動を
し、避雷碍子の質量がヨークの回転速度を低減する作用
をすることから、残存吊架碍子側に発生する衝撃引張荷
重を避雷碍子のない場合に比べ抑制できる利点がある。
このような異常な事態においても機械的に十分な信頼性
を確保することができる。

又、避雷碍子の下端放電電極と送電線側の放電電極との
間に所定の気中放電間隙により、避雷碍子に内蔵した避
雷素子が劣化したときや異常雷の襲来により素子部が電
気的導通状態となった場合でも再閉路により永久地絡が
防止される。

放電電極24が間隔保持ロッド22に取付られていることか
ら、続流遮断に失敗し放電電極52と24がアークで結ばれ
てもアークは放電電極24に固定され電線30、間隔保持ロ
ッド22を損傷することなく機械的信頼性を損なうことも
ない。放電電極52と24は上下方向に長さ調節可能な構造
となっていることから、吊架碍子の公差、避雷碍子の公
差によって気中放電間隙G2が変化しても所望の値に正し
く設定することが容易に可能となる。さらに、避雷碍子
接地側の放電電極52は線路直角方向に円弧状となってい
ることから吊架碍子と避雷碍子に仮に強風その他の荷重
によって振れを生じ、その振れ角に差が生じても気中放
電間隙G2を一定に保ことが可能となる。これらのことに
よって、電気的機械的に高い信頼性を確保することがで
きる。

（実施例） 以下、本発明を具体化した実施例を第１図〜第４図に基
づいて説明する。

第２図に示すように、鉄塔１には正面ほぼＵ字状をなす
吊下金具２がボルト３により固定され、同吊下金具２に
は側面ほぼ逆Ｕ字状をなす別の吊下金具４が左右（線
路）方向及び前後（線路方向と直交する）方向の回動可
能に掛止され、同吊下金具４の下端部間には連結ピン５
により連結ヨーク６が左右方向の回動可能に吊下されて
いる。

この実施例の架空送電線用避雷碍子装置は概略的にみ
て、前記連結ヨーク６の左右両端に支持され、かつ同一
構造に形成した吊架碍子としての一対の懸垂碍子連7,7
と、同懸垂碍子連7,7の下端部間に架設された間隔保持
ロッド22と、前記連結ヨーク６の中心部に吊下固定され
た避雷碍子33と、前記間隔保持ロッド22の両端部におい
て送電線30を二点で支持するための左右一対のクランプ
28,28とにより構成されている。

そこで、次に前記両懸垂碍子連7,7について説明する
と、前記連結ヨーク６の左右両端部には連結ピン８によ
り第１連結リンク９が左右方向の回動可能に連結され、
同リンク９には連結ピン10により第２連結リンク11が前
後方向の回動可能に連結されている。又、同第２連結リ
ンク11には連結ピン12により第３連結リンク13が左右方
向の回動可能に連結されている。さらに、同第３連結リ
ンク13の下端部には連結ピン14を介して、懸垂碍子を多
数直列に連結して構成した懸垂碍子連15の上端部が左右
方向の回動可能に連結されている。前記碍子連15の下端
部には第４連結リンク16が左右方向の回動方向に連結さ
れ、同リンク16には連結ピン17により連結プレート18が
左右方向の回動可能に連結され、同連結プレート18と前
記第３連結リンク13には課電側及び接地側のアーキング
ホーン19,20がボルト21により片持固定されている。

前記両懸垂碍子連7,7の下端部に位置する一対の連結プ
レート18,18の間には導電材よりなる間隔保持ロッド22
が連結ピン23により架設され、同間隔保持ロッド22の中
央部には、ほぼ逆Ｕ字状の課電側放電電極24が上方に向
けてナット25により上下位置調節可能に取着されてい
る。

前記両懸垂碍子連7,7は第２図から明らかなように全体
として略逆Ｖ字状に装着されている。又、前記連結ヨー
ク６、両懸垂碍子連7,7及び間隔保持ロッド22は、前記
連結ピン５を通る垂線Ｈ−Ｈに関して左右対称に、かつ
全体として略台形状に形成されている。

前記一対の連結プレート18,18には第５連結リンク26が
連結ピン27により左右方向の回動可能に連結され、両リ
ンク26,26にはそれぞれクランプ28,28が連結ピン29,29
により回動可能に連結され、両クランプ28,28により送
電線30が二箇所において把持されている。なお、送電線
30にはアーマーロッド31,31が被覆され、クランプ28と
送電線30はナット32により相対移動不能に締着されてい
る。

次に、前記連結ヨーク６に装着された避雷碍子33につい
て説明する。

連結ヨーク６の左右両側部には、それぞれ固定取付板3
4,34がボルト35により垂下固定され、両固定取付板34,3
4の下端部間に避雷碍子33が具備する吊耳41がボルト36
により締付固定されている。この避雷碍子33は前記連結
ピン５を通る垂線Ｈ−Ｈ上に位置している。

次に、第3,4図により前記避雷碍子33の構成を説明す
る。

磁器製の避管37の上端外周面及び下端外周面には円筒状
のフランジ金具38,39がセメンチング40により嵌合固定
されている。上部のフランジ金具38の外周面には前記固
定取付板34,34に対してボルト36により取付けられる吊
耳41,41が互いに180度をおいて一体に形成されている。

前記碍管37及びフランジ金具38,39の端面には、端子板4
2,43が複数（この実施例では８本であるが、１本のみ図
示する）のボルト44により固定されている。碍管37の端
面と端子板42,43との間にはそれぞれシール部材45,45が
介装されている。

前記端子板42,43には碍管37内の空間と大気側とを連通
する放圧通路42a,43aが透設されている。そして、端子
板42,43の端面には前記放圧通路42a,43aを覆うように破
裂板46,46が当接され、同破裂板46,46の表面には押圧リ
ング47,47が当接され、前記ボルト44により固定されて
いる。端子板42,43の端面と破裂板46,46との間には、そ
れぞれシール部材48,49が同心状に２箇所に介在され、
こうして碍管37内の空間は密閉状態に保持されている。

前記端子板42,43の端面には前記押圧リング47,47の外周
近傍を囲撓するようにそれぞれ放圧路形成カバー50,50
の開口縁が当接され、同カバー50,50は複数のボルト51
により端子板42,43に固定されている。同カバー50,50の
外側には互いに接近する方向へ傾斜して対応するように
放圧口50a,50aが形成されている。

前記下部の放圧路形成カバー50の下面中央には、前記課
電側の放電電極24と一定の気中放電間隙をもって対向す
る接地側の放電電極52が下方に突設され、両放電電極2
4,52の気中放電電極間隙をG1、前記アーキングホーン1
9,20の放電間隙G2とすると、G1×1.3＜G2のように設定
し、放電間隙G1側において常に放電が行われるようにし
ている。風圧力による電線振動により碍子装置のクラン
プ28が線路直角方向に振れたとき懸垂碍子連と避雷碍子
の振れ角には差が生じる。従って、放電電極24と52の相
対変位が生じ、放電、間隙G1が変化する。この場合、放
電電極52の形状を同方向に円弧状とし、その変化を極力
小さくすることができる。また、定格放電電流が大の場
合、あるいは強度上問題のある場合は放電電極52はフラ
ンジ金具39に直接取付てもよい。同気中放電間隙G1は避
雷碍子33に内蔵された避雷碍子67が劣化し、あるいは想
定を上廻る電撃その他によって素子部が電気的導通状態
となって続流が流れても遮断器が作動して再送電した場
合に閃絡を生じない間隙に設定されている。

一方、前記フランジ金具38,39の外周面には第3,4図に示
すようにアーキングリング腕部53a,53aが取り付けら
れ、その端部には碍管37を余裕をもって取り巻くように
略円環状のアーキングリング53,53が水平に片持支持さ
れ、その一部は第２図に示すように前記放圧口50a,50a
と対応する位置において切欠かれている。前記下側のア
ーキングリング53と前記碍子連15上端のキャップ金具15
aの下端との放電間隙をG3とすると、G1×1.3＜G3のよう
に設定し、放電間隙G1において常に放電が行われるよう
にしている。

ところで、前記左右一対の懸垂碍子連7,7の上部連結
点、つまり連結ピン8,8の間隔をＬとし、同懸垂碍子連
7,7の碍子連15の外径をD1とし、避雷碍子33の碍管37の
外径をD2とすると、Ｌ＞D1＋D2のように設定され、懸垂
碍子連7,7のいずれか一方が離断したとき、離断した碍
子連15が垂下された状態で碍管37との間に間隙が形成さ
れ、碍管37に対する碍子連15の衝突によるショックを緩
和するようにするとともに、鉄塔１への取付け時におけ
る相互の接触による破損防止を図るようになっている。

次に、碍管37の内部避雷構造について説明すると、碍管
37内には機械的強度に優れた強化プラスチック（FRP）
等の材料よりなる耐張絶縁筒54が収容され、同絶縁筒54
の上下両端外周部には内側のフランジ金具55,55が接着
剤56により気密性をもって嵌合固定されている。

両フランジ金具55,55の端面と前記端子板42,43との間に
は取付筒57,58が介在され、複数のボルト59,60により固
定されている。そして、上部の取付筒57を前記ボルト59
により前記端子板42に締付固定し、前記耐張絶縁筒54を
所定位置に吊下保持している。

一方、前記フランジ金具55,55の蓋部には放圧通路55a,5
5aが透設され、同通路55a,55aを密閉するように、同フ
ランジ金具55,55と取付筒57,58との間には、破裂板61,6
1が介在されている。フランジ金具55,55と破裂板61,61
の間及び破裂板61,61と取付筒57,58の間には、シール部
材62,62がそれぞれ介在されている。又、端子板42と取
付筒57との間にもシール部材63が介在されている。

前記下部の取付筒58の下端面には係合凹所58aが形成さ
れ、ここに端子板43の上面に突設した係合突部43bが上
下方向の相対移動可能に嵌入され、碍管37と耐張絶縁筒
54の熱膨脹の違いによる上下方向の相対移動を吸収し
て、耐張絶縁筒54の破損を防止するようにしている。
又、前記係合凹所58aと係合突部43bとの間にはシール部
材64が介在されている。さらに、前記端子板43には脱落
防止ボルト65が前記取付筒58を貫通してフランジ金具55
に螺合され、碍管37と耐張絶縁筒54の相対移動を許容す
るとともに、碍管37が破壊されたとき同碍管37の落下を
防止するようにしている。

又、前記端子板43の上面には凹所43cが形成され、同凹
所43cにシャント80を有するバネ81が収容され、その上
端が取付筒58の下面に押圧され、電気的な導通が計られ
ている。

前記耐張絶縁筒54内には酸化亜鉛を主体とした電圧電流
特性が非直線性の材料よりなる避雷素子67が収容されて
いる。同避雷素子67は上下両端に当接された接触金具6
8,68に円環状の締付部材69,69を係合させ、この締付部
材にFRPにより形成された締付棒70を挿通してナット71
により複数個積層されている。

フランジ金具55の凹所55bと接触金具68との間には第３
図に示すように素子67を押圧し素子相互の接触を良好な
らしめ、また、外的衝撃によって素子相互の変位を防止
するためのシャント82を有するバネ83が収容されてい
る。

次に、前記のように構成した架空送電線避雷碍子装置に
ついて、その作用を説明する。

以下、架空送電線に予期しない大規模電撃による異常電
流が印加されると、この電流はクランプ28、第５連結リ
ンク26、連結プレート18、間隔保持ロッド22及び課電側
の放電電極24を経て、接地側の放電電極52へ放電され
る。そして、避雷碍子33内を通過した後、フランジ金具
38の吊耳41、固定取付板34、連結ヨーク６、吊下金具4,
2を経て鉄塔１へ流れ接地される。

前記異常電流が前記避雷碍子33の避雷素子67に流れて、
同素子67が破壊された電気的導通状態においては、異常
放電して超高温のアークが発生する。このため、耐張絶
縁筒54内の圧力が上昇し、破裂板61,46が順次破裂して
端子板42,43の放圧通路42a,43aから超高温のアークが放
圧路形成カバー50,50内に流れ、さらに放圧口50a,50aか
ら外部へ放出され、このアークは上下一対のアーキング
リング53,53に移行する。

さて、本発明実施例においては、鉄塔１に回動可能に吊
下された連結ヨーク６に対して、懸垂碍子連7,7を略逆
Ｖ字状に取着するとともに、同懸垂碍子連7,7の下端部
間に間隔保持ロッド22を架設固定し、同ロッド22の両端
部にて送電線30を二箇所で把持し、さらに前記連結ヨー
ク６の中央部には避雷碍子33の上端部を固定し、連結ヨ
ーク６の回動中心、つまり連結ピン５を通る垂線Ｈ−Ｈ
に対して、前記連結ヨーク６、懸垂碍子連７及び間隔保
持ロッド22を線路方向に左右対称状に構成したので、風
等により送電線30に線路方向の揺れが作用しても異常な
振れ方をすることなく、碍子連荷重のアンバランスの助
長が抑制されるとともに、避雷碍子と懸垂碍子連の衝突
も生じ難くなる。また、前後方向つまり線路と直交する
方向に揺れようとしても碍子装置の重量が作用してその
揺れ量が抑制され、異常な動きが防止されることから、
課電側一塔体間のクリアランスが縮小出来るとともに、
避雷碍子と懸垂碍子連の衝突も生じ難くなる。

又、一対の懸垂碍子連7,7のいずれか一方が万一離断し
たときには、一方のクランプ28が送電線30の自重により
下方へ移動されるが、その量はそれほど大きくなく、し
かも他方のクランプ28も元位置から余り偏位しないの
で、離断した方の懸垂碍子連７はその自重のみによる作
用で連結ピン８を中心に避雷碍子33側へ回動される。し
かし、この回動力は弱く、避雷碍子33への衝突によるシ
ョックは少なく、避雷碍子33が破壊されることがない。
この結果離断された懸垂碍子連７が避雷碍子33に衝突し
て同避雷碍子33を多少損傷することはあっても、正常の
懸垂碍子連７の破壊を確実に防止して、送電線30の地上
落下を防止することができる。

特に、本発明実施例は避雷碍子33の下端放電電極52と前
記間隔保持ロッド22に取着した放電電極24との間に所定
の気中放電間隙G1を設けたので、避雷碍子33に内蔵した
避雷素子67が劣化したとき、あるいは想定を越える電撃
その他により素子部が導通状態となっても永久地絡を防
止することができる。

また、避雷碍子33や懸垂碍子連７に公差があっても放電
電極の長さ調整により間隙G1を正しく設定することが容
易であり、強風その他によって線路直角方向に振れて
も、課電側ホーン形状の効果によって間隙G1を一定に保
持できる。これらのことから、電気的特性を格段に向上
させることが可能になり信頼性が増大する。また、放電
電極24によってアークが発生しても電線30、保持ロッド
22を損傷させることなく機械的信頼性が向上する。

なお、本発明は次のような実施例で具体化することもで
きる。

（１）前記実施例において、避雷素子33を左右方向の回
動不能に、かつ前後方向に回動可能に装着すること。こ
の実施例は避雷碍子33の上部連結部に作用する前後方向
の繰り返し曲げ荷重を無くして同連結部の疲労による離
断を防止することができる。

（２）第５図（ａ）に示すように放圧路形成カバー50の
下面に取付筒72を固着し同筒72には放電電極52に固着し
た支持棒73を上下位置調節可能に挿入してボルト74によ
り固定し得るようになし、前記放電電極52を左右方向つ
まり送電線の線路方向から見て円弧状に湾曲形成させる
こと。この場合には避雷碍子33と懸垂碍子連７が前後方
向つまり線路方向と直交する方向に相対回動しても気中
間隙G1が常に一定に保持される。

（３）第５図（ｂ）に示すように放圧路形成カバー50の
下面に取付板75を固着し、同板75には細長四角環状に、
かつ円弧状に形成した放電電極52に固着したネジ棒76を
貫通してナット77により上下位置調節可能に取着するこ
と。この場合には同放電電極52の両端部における電位集
中を緩和することができる。

（４）端子板43と放圧路形成カバー50との間に第５図
（ｃ）に示す平板状の取付板78を挾持固定するようにな
し、同取付板78には支持棒79を止着し、同支持棒79の下
端部に放電電極52を固定すること。この場合には放圧路
形成カバー50に作用する荷重を軽減し、同カバー50への
加工を省略することができる。

（５）例えば破裂板61あるいは放圧路形成カバー50,50
を省略したタイプの避雷碍子等、任意の避雷碍子を使用
すること。

（６）前記懸垂碍子連15に代えて、長幹碍子（図示略）
を一つ又は複数個使用すること。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は送電線吊下用避雷碍子装
置全体を安定化し、かつコンパクト化することができる
とともに、吊架碍子が万一離断しても、正常の吊架碍子
の破壊を防止しでき、さらに避雷碍子に内蔵した避雷碍
子が劣化したとき、あるいは想定を越える電撃があり、
素子部が導通状態となる場合でも再閉路により、永久地
絡を防止することができる効果がある。さらに、放電間
隙を一定に保持できることから電気的信頼性の向上が期
待できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す送電線用避雷碍子装置
の装柱状態の略体斜視図、第２図は避雷碍子装置を拡大
して示す正面図、第３図は第２図のＡ−Ａ線拡大半断面
図、第４図は第２図のＢ−Ｂ線拡大半断面図、第５図
（ａ）〜（ｃ）は避雷碍子側の放電電極の構造を示す側
面図、第6,7図はそれぞれ従来例を示す正面図である。 ６……連結ヨーク、７……懸垂碍子連、22……間隔保持
ロッド、24……課電側放電電極、26……第５連結リン
ク、28……クランプ、33……避雷碍子、52……接地側放
電電極、Ｈ−Ｈ……垂線、G1……気中放電間隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄塔に対し、吊下金具を介して連結ヨーク
   を回動可能に連結するとともに、同連結ヨークの両端部
   に左右一対の吊架碍子の上端部をそれぞれ回動可能に連
   結し、両吊架碍子の下端部間には間隔保持ロッドを架設
   して、前記両吊架碍子をほぼ逆Ｖ字状になし、前記両吊
   架碍子の下端部には、送電線を二点で支持し、さらに前
   記連結ヨークの中央部には避雷碍子の上部を左右方向、
   つまり線路方向、及び前後方向、つまり線路方向とほぼ
   直交する方向の回動不能に取着し、前記連結ヨーク、吊
   架碍子及び間隔保持ロッドを、前記連結ヨークの回動中
   心を通る垂線に対して線路方向に左右対称状に配置し、
   前記避雷碍子を前記垂線上に配置し、前記避雷碍子の下
   端の接地側放電電極と前記送電線側に取着した課電側放
   電電極との間に所定の気中放電間隙を設けたことを特徴
   とする架空送電線用避雷碍子装置。