JPH09184890A - 雷検知器及び落雷対策装置 - Google Patents

雷検知器及び落雷対策装置

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JPH09184890A
JPH09184890A JP34367495A JP34367495A JPH09184890A JP H09184890 A JPH09184890 A JP H09184890A JP 34367495 A JP34367495 A JP 34367495A JP 34367495 A JP34367495 A JP 34367495A JP H09184890 A JPH09184890 A JP H09184890A
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lightning
ground
discharge
electric field
field strength
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JP34367495A
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Akira Togashi
瑛 富樫
Hideo Akiba
英夫 秋葉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電界検知方式と誘導検知方式を併用するこ
とにより、襲雷検知確率度を向上させた雷検知器及び落
雷対策装置を提供する。 【解決手段】 対地放電時において電界強度検知部1で
検出した電界強度がしきい値を越えたとき、或いはパル
ス発生器2及びカウンタ3を用いて雷放電度数を計数
し、一定時間内における雷放電回数がしきい値を越えた
ときに予知信号を出力することにより、襲雷探知確率度
を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、雷の予知を行い、
危険値に達する直前に電力を遮断して電気設備を保護す
る雷検知器及び落雷対策装置に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、コンピュータ技術が著しく発達し
たため、各種の電気設備がコンピュータにより制御され
ている。また各事業所での事務管理などにもコンピュー
タが用いられている。
【0003】これらのコンピュータは、落雷の際に発生
するサージ電圧の影響を受け易く、このサージ電圧から
保護する必要がある。
【0004】また商用電源を供給するにあたっては、電
力供給の安定化を図るために電力供給系統を複数設定
し、落雷による停電状態を回避する努力がなされてい
る。
【0005】上述した各々の場合に、雷の予知を行う必
要がある。
【0006】従来の落雷対策は、雷による対地放電に伴
う電界強度がしきい値を越えたことを検知し、その検知
信号に基づいて電力供給を遮断するようにしていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで雷は地形、天
候状態、大気状態などの複数の要因が重なりあって発生
するものであり、対地放電に伴う電界強度がピーク値に
達することなく、雷放電の回数が多くなることにより落
雷が発生することもある。
【0008】したがって、従来のように電界強度がしき
い値を越えたときに警報を発する静電界検知方式では、
襲雷検知確率度を向上させることが不可能であるという
問題があった。
【0009】本発明の目的は、静電界検知方式と誘導検
知方式を併用することにより襲雷検知確率度を向上させ
た雷検知器及び落雷対策装置を提供することにある。を
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る雷検知器は、電界強度検知部と、パル
ス生成部と、カウンタと、コンパレータとを有する雷検
知器であって、電界強度検知部は、対地放電の際の電界
強度のピーク値を検知するものであり、パルス生成部
は、電界強度のコロナを検出し、その雷放電回数をカウ
ントし、そのカウント値に相当するパルスをカウンタに
出力するものであり、カウンタは、パルス生成部からの
パルス信号を入力とし、対地容量のレベルを示すパルス
の個数を計測して、計測信号をコンパレータに出力する
ものであり、コンパレータは、予め設定された誘導電界
の放電回数値及び予め設定された対地容量レベルに相当
するパルス数と、前記誘導放電回数値及びカウンタで計
測した計測値とを比較して、少なくとも一方の計測値が
しきい値を越えたときに落雷を予知する予知信号を出力
するものである。
【0011】また前記パルス生成部は、放電管と光電変
換器とからなり、放電管は、対地放電の際の対地容量に
応じてフラッシュするものであり、光電変換器は、放電
管が発するフラッシュ光を電気的なパルス信号に変換出
力するものである。
【0012】また前記放電管をフラッシュさせる電源供
給部は、対地放電の際のコロナの電界強度をパルス信号
として出力するものである。
【0013】また本発明に係る落雷対策装置は、雷検知
器と、雷警報器と、ブレーカとを有する落雷対策装置で
あって、雷検知器は、対地放電の際の電界強度、雷放電
回数のいずれかがしきい値を越えたときに落雷を予知す
る予知信号を雷警報器に出力するものであり、雷警報器
は、雷検知器からの予知信号に基づいて電源を遮断する
停止信号をブレーカに出力するものであり、ブレーカ
は、雷警報器からの停止信号に基いて電力供給源と電気
設備の間の電源回路をオープンにするものである。
【0014】また共用アース板を有し、共用アース板
は、複数の電気設備と対地の間に介装され、各電気設備
のアース線が共通に接続され、アース線その線間抵抗を
零付近に低下させるものである。
【0015】本発明によれば、対地放電時における電界
強度がしきい値を越えたとき、或いは雷放電度数を計数
して、一定時間内における雷放電回数がしきい値を越え
たときに予知信号を出力することにより、襲雷探知確率
度を向上させ、雨を伴わない一発雷の検知を実用化す
る。
【0016】
【発明の実施の態様】以下、本発明を図により説明す
る。図1は、本発明の一実施形態に係る雷検知器を示す
構成図、図2(a)は、本発明の一実施形態における静
電界検知方式を示す構成図、図2(b)は、本発明の一
実施形態における誘導検知方式を示す構成図である。
【0017】図において本発明に係る雷検知器は基本的
構成として、電界強度検知部1と、パルス生成部2と、
カウンタ3と、コンパレータ4とを有している。
【0018】電界強度検知部1は、対地放電の際の電界
強度のピーク値を検知するようになっている。具体的に
は図1及び図2(a)に示すように対地5から2.5m
付近の高さに設置された静電界型アンテナ1aと、計測
部1bとからなっている。
【0019】静電型アンテナ1aは図2(a)に示すよ
うに、誘電体1cに支えられた半球状の遮閉板1dと平
板状の遮閉板1eと、誘電体1cに支えられて遮閉板1
dを貫通して上方に突き出たセンサ部1fとから構成さ
れている。遮閉板1d,1eは、誘導体1cが雨に濡れ
ないように保護するものであり、センサ部1fは、対地
放電時の電界を効率的にとらえるために針状になってい
る。
【0020】計測部1bは、誘電体1cをセンサ部1f
と電極1gで挟み込んだ図1のコンデンサ構造1hに構
成され、センサ部1fと対地5の間の対地容量の変化を
電圧の変化として計測出力するようになっている。
【0021】パルス生成部2、カウンタ3は、誘電検知
方式の計測器を構成するものであり、パルス生成部2
は、電界強度のコロナを検知し、その雷放電回数に相当
するパルスをカウンタ3に出力するものであり、カウン
タ3は、パルス生成部2からの出力信号を入力とし、対
地放電のレベルを示すパルスの個数を計測して、計測信
号をコンパレータ4に出力するようになっている。
【0022】具体的にはパルス生成部2は、放電管2a
と光電変換器2bとを有している。放電管2aは、対地
放電の際の対地容量に応じてフラッシュするものであ
る。対地容量は、通常1〜3万KVの電圧を有してお
り、その大きさは雷によるコロナ放電に伴って大きくな
り、放電管2aが1度放電すると約150V程度対地容
量が減少することとなり、放電管2aが放電した回数と
対地容量とは比例関係にある。そこで放電管2aの放電
回数を検知することにより、対地容量を計測する。
【0023】光電変換器2bは、例えばフォトダイオー
ドからなり、放電管2aが発するフラッシュ光を電気的
なパルス信号に変換して出力するようになっている。
【0024】カウンタ3は、光電変換器2bからのパル
ス信号を成形してデジタル信号とし、そのパルス数を計
測する。
【0025】また放電管2aをフラッシュさせる電源供
給部は、対地5から約2.5m付近の高さに設置された
誘導型アンテナ2dからなる。図1及び図2(b)に示
すように誘導型アンテナ2dは変調コイル2cを有し、
対地放電の際に変調コイル2cに誘起される電圧の変化
に基いて、対地放電の際のコロナの電界強度をパルス信
号として放電管2aに出力するようになっている。
【0026】コンパレータ4は、予め設定された誘導電
界の放電回数値及び予め設定された対地容量レベルに相
当するパルスと、前記誘導放電回数値及びカウンタ3か
らの計測値とを比較して、少なくとも一方の計測値がし
きい値を越えたときに、落雷を予知するようになってい
る。またコンパレータ4には、プリセット端子からパル
スの個数を計測するための基準となる時間値データが入
力設定されるようになっており、雷放電度数を計数して
一定時間内における雷放電回数(パルスの個数)がしき
い値を超えたときに予知信号を出力するようになってい
る。
【0027】本発明に係る落雷対策装置は図3に示すよ
うに、前述した雷検知器を用い、この雷検知器に雷警報
器6とブレーカ7とを組み合わせて落雷による影響から
電気設備を保護するようにしたものである。
【0028】図1に示す雷検知器は、前述したように対
地放電時での電界強度、雷放電回数のいずれかがしきい
値を越えたときに落雷を予知する予知信号を出力するよ
うになっている。
【0029】雷警報器6は、図1に示す雷検知器からの
予知信号に基づいて電源を遮断する停止信号をブレーカ
7に出力するようになっている。
【0030】ブレーカ7は、電力供給源8と電気設備9
との間の電源回路を構成するものであって、雷警報器6
からの停止信号により電源回路をオープンにするように
なっている。
【0031】また本発明に係る落雷対策装置はさらに、
共用アース板10を有している。共用アース板10は、
複数の電気設備9と対地5との間に介装され、電気設備
9のアース線9aが共通に接続され、アース線相互の線
間抵抗を零付近に低下させるようになっている。
【0032】図4は本発明の落雷対策装置の正面図であ
って、装置正面パネルには、フラッシュ光を点滅させる
ランプ11と、静電容量電圧,誘導電圧を示すメータ1
2a,12bとが設けられている。
【0033】図5に示すように静電型アンテナ1a及び
誘導型アンテナ2dは観測地点の対地5から2.5m付
近の高さに設置され、各アンテナ1a,2dから30m
程度離れた位置に図1に示す雷検知器を設置する。
【0034】雷が発生して対地放電に伴うコンデンサ構
造1hに充電される定電圧に基いて充電及び放電を繰り
返すことにより、パルスを発生し、そのパルスのカウン
ト数がしきい値を越えたとき、または変調コイル2cに
誘導される電圧の変化による雷放電の回数がしきい値を
越えたときに予知信号を出力する。
【0035】雷警報器6は、予知信号に基いて雷が発生
して落雷が発生するとして警告信号を出力し、ブレーカ
7により電源回路を遮断する。これにより電気設備9が
サージ電圧から保護される。
【0036】ところで現在の1階の建物では直接落雷す
る可能性は少ない。そのため、アースが完全でないと、
アース系からサージ電圧の影響を受けることがある。
【0037】本発明は電力供給源の停電を予防すること
に加えて、アース系からのサージ電圧の入力を遮断す
る。
【0038】すなわち電気設備9と対地5との間に大き
な面積をもつアース板10を介装している。このアース
板10を設置することにより、電気設備9から別々にア
ースしていたアース線9a,9a相互間の線間電圧が零
付近に抑えられる。
【0039】そのため、Bで示す対地5−アース板10
間に1000Vの電位差が生じても、Aで示すアース板
10−電気設備9間は1000V昇圧した状態となり、
各電気設備9間は同電位となり、各電気設備9間にアー
ス(対地5)側からの電流が流れることはない。
【0040】これを式で説明すると、 R=ζ(l/s) R=抵抗,ζ=固有抵抗,s=面積,l=長さ
【0041】アース板10の面積すなわちsが大きくな
ると、Rはほぼ零となる。
【0042】そこで図6に示すようにアース板10は、
300mm×300mmの大きさをもつアース片10a
を組合せて、面積を拡大させている。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
界強度がしきい値を越えるとき警報を発する静電界検知
方式と、或いは雷放電度数を計数して、一定時間内にお
ける雷放電の回数がしきい値を越えるときに警報を発す
る誘導検知方式を併用して襲雷探知確率度を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る雷検知器を示す構成
図である。
【図2】(a)は、本発明の一実施形態における静電界
検知方式を示す構成図、(b)は、本発明の一実施形態
における誘導検知方式を示す構成図である。
【図3】本発明に係る落雷対策装置を示す構成図であ
る。
【図4】本発明に係る落雷対策装置の正面パネルを示す
正面図である。
【図5】雷検出器の設置状態を示す図である。
【図6】アース板を示す平面図である。
【符号の説明】
1 電界強度検知部 1a 静電型アンテナ 1b 計測部 1h コンデンサ構造 2 パルス発生部 2a 放電管 2b 光電変換器 2c 変調コイル 2d 誘電型アンテナ 3 カウンタ 4 コンパレータ 5 対地 6 雷警報器 7 ブレーカ 8 電力供給源 9 電気設備 10 アース板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界強度検知部と、パルス生成部と、カ
    ウンタと、コンパレータとを有する雷検知器であって、 電界強度検知部は、対地放電の際の電界強度のピーク値
    を検知するものであり、 パルス生成部は、電界強度のコロナを検出し、その雷放
    電回数に相当するパルスをカウンタに出力するものであ
    り、 カウンタは、パルス生成部からのパルス信号を入力と
    し、対地容量のレベルを示すパルスの個数を計測して、
    計測信号をコンパレータに出力するものであり、 コンパレータは、予め設定された誘導電界の放電回数値
    及び予め設定された対地容量レベルに相当するパルス数
    と、前記誘導放電回数値及びカウンタで計測した計測値
    とを比較して、少なくとも一方の計測値がしきい値を越
    えたときに落雷を予知する予知信号を出力するものであ
    ることを特徴とする雷検知器。
  2. 【請求項2】 前記パルス生成部は、放電管と光電変換
    器とからなり、 放電管は、対地放電の際の対地容量に応じてフラッシュ
    するものであり、 光電変換器は、放電管が発するフラッシュ光を電気的な
    パルス信号に変換出力するものであることを特徴とする
    請求項1に記載の雷検知器。
  3. 【請求項3】 前記放電管をフラッシュさせる電源供給
    部は、対地放電の際のコロナの電界強度をパルス信号と
    して出力するものであることを特徴とする請求項2に記
    載の雷検知器。
  4. 【請求項4】 雷検知器と、雷警報器と、ブレーカとを
    有する落雷対策装置であって、 雷検知器は、対地放電の際の電界強度、雷放電回数のい
    ずれかがしきい値を越えたときに落雷を予知する予知信
    号を雷警報器に出力するものであり、 雷警報器は、雷検知器からの予知信号に基づいて電源を
    遮断する停止信号をブレーカに出力するものであり、 ブレーカは、雷警報器からの停止信号に基いて電力供給
    源と電気設備の間の電源回路をオープンにするものであ
    ることを特徴とする落雷対策装置。
  5. 【請求項5】 共用アース板を有し、 共用アース板は、複数の電気設備と対地の間に介装さ
    れ、各電気設備のアース線が共通に接続され、アース線
    相互の線間抵抗を零付近に低下させるものであることを
    特徴とする請求項4に記載の落雷対策装置。
JP34367495A 1995-12-28 1995-12-28 雷検知器及び落雷対策装置 Pending JPH09184890A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011057009A (ja) * 2009-09-08 2011-03-24 Hokkaido Railway Co 鉄道信号用保安器
JP2013250211A (ja) * 2012-06-01 2013-12-12 Ohbayashi Corp 落雷警報システム
JP2014518393A (ja) * 2011-07-06 2014-07-28 アース・ネットワークス・インコーポレイテッド 過酷気象の可能性を予測すること
CN106707038A (zh) * 2017-02-17 2017-05-24 北京中自控创新科技发展有限公司 一种本地及远程探测相结合的一体式雷电预警组合探头及其探测方法
CN118150959A (zh) * 2024-05-11 2024-06-07 中国科学院大气物理研究所 雷暴强电场密闭容器内静电场和电晕发光测量装置及方法

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