JPS5843975B2

JPS5843975B2 - ヒライキセツチホウシキ

Info

Publication number: JPS5843975B2
Application number: JP9937275A
Authority: JP
Inventors: 康文村山; 陽一村上
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1975-08-15
Filing date: 1975-08-15
Publication date: 1983-09-30
Also published as: JPS5223642A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はコストが廉価で、かつ雷インパルスおよび開
閉インパルスに効果的に対処することができる避雷器設
置方式に関する。

第１図は従来の避雷器設置方式の一例を示す図で図中１
は変圧器、２は共通母線、３は変圧器１と共通母線２と
の間に介挿した母線用しゃ断器である。

そして４は共通母線２と負荷側線路５との間に介挿した
線路用しゃ断器、６ａ、６ｂおよび７ａ、７ｂは線路用
しゃ断器４の電源側および負荷側に配置した変流器およ
び断路器である。

また８は、変圧器１と母線用しゃ断器３との間に介挿し
た第１の避雷器、すなわち変圧器用避雷器、９は共通母
線２に設けた第２の避雷器、すなわち母線用避雷器であ
る。

しかしながらこのようなものでは、線路用しゃ断器４を
開放時はこのしゃ断器４０線路側の変流器６ｂ、断路器
７ｂ等は保護されず、また母線回路の広がりが犬きＬ・
場合強大な雷撃に対して母線用避雷器９の保護効果が引
込機器に及ばない問題があった。

また上記線路用しゃ断器４が動作した直後に多重雷など
で引続き過電圧を受け、しゃ断器極間に過電圧が加わる
ような苛酷な状況を生じることがある。

またガス封入機器を用Ｌ゛たものでは第２図に示すＶ−
を特性のようにガス封入機器の特性Ａは気中絶縁機器の
特性Ｂに比して平坦なために、峻度の高（゛インパルス
に対してはガス封入機器の絶縁耐力の方が低くなり、保
護効果が及ばな（・こともある。

すなわち、上記でガス封入機器とは略称であり、正式に
は「ＳＦ６ガスを封入したＳＦ６ガス絶縁機器十のこと
をさす。

また、気中絶縁機器とは「主回路と大地間の絶縁を空気
に願って（・る機器」をさす。

これらはフラッジオーバ特性（ｖ−を特性）が急峻波の
領域で様相を異にすることがわかっており、これは第２
図にて代表的に説明される。

第２図にも示した様に、急峻波領域でのフラッジオーバ
電圧値はガス絶縁機器の方が、気中絶縁機器のそれより
も低（・。

このことは、変電所の至近端への雷撃による侵入サージ
の様に急峻な波頭長を有するサージに対しては、ガス絶
縁機器の方が放電しやすＬ・ことを示し、かつ急峻な波
頭長であるためにその機器と避雷器との離間距離分のサ
ージ伝搬時間中に、大きな電圧波高値が機器に印加され
てしまう。

したがって、避雷器の保護効果が及ばないことがある。

このような問題を解決するために第３図に示すように線
路用しゃ断器４の線路側に協調ギャップ１１を設置する
第１の方式、第４図に示すように線路用しゃ断器４０線
路側に第１、第２の避雷器８，９と同等の性能の第３の
避雷器１２を設置する第２の方式、さらにガス封入機器
と同等のＶ〜を特性を有するガス封入ギャップを設置す
る第３の方式等が考えられて（・る。

しかしながら、上記第１の方式では線路用しゃ断器４が
閉じて℃゛るときに協調ギャップ１１が放電すると線路
地絡事故として扱Ｌ・線路用しゃ断器４を開かなげれば
ならない。

協調ギャップ１１には続流しや断の能力がなあ・ために
、上記の様な線路用しゃ断器の操作が必要となる。

また、線路用しゃ断器を開放後も協調ギャップの接続さ
れて（゛る送電導体は、隣接する健全回線からの静電誘
導あるいは電磁誘導による誘導を受けてＬ・る。

一旦放電した協調ギャップ１１には、事故電流相当の大
電流が線路用しゃ断器によりしゃ断された後も、この誘
導による小電流が流れて（・る。

協調ギャップ１１でこの小電流を裁断した場合は裁断波
を生じ、逆に機器の絶縁を脅かすことがある。

また、上記第２の方式では避雷器の数が増加し、それに
よってコスト設置容積等が増加する問題がある。

すなわち、避雷器１２として共通母線あるいは変圧器側
に設けた夫々の避雷器８，９と同一特性を有するものを
設置した場合であり、後述する本発明のような原価構造
の避雷器ではなち・ため、コスト的に割高になってしま
うとＬ・う問題がある。

また上記第３の方式のものにあっては上記第１の方式に
おけると同様の問題に加え、ガス封入ギャップは放電後
再使用することができな（・とＬ・う問題がある。

すなわち、ガス封入ギャップヲ東ＳＦ６ガスを封入した
タンク内に放電電極を対向させたものであるが、一旦放
電すると事故電流相当の大電流が数サイクル継続する。

このため、電極表面が荒れてしまうことが多Ｌ゛。

この電極表面の荒れ＆東ギャップのＶ−を特性を変動さ
せる要因となり、絶縁協調が崩れる恐れがあるため、一
旦放電したガス封入ギャップは点検、清掃し、Ｖ −を
特性を所期の特性に確保しておく必要がある。

さらにガス封入機器と協調のとれるＶ−を特性を得るた
めには、使用電圧５００ＫＶで約１００ｒｒｒｍ。

２７５ＫＶで約５０ｍ＋＋程度のギャップを構成する必
要があり、このように間隔の狭Ｌ・ギャップを設けるこ
とは信頼性に問題がある。

すなわち、大気中に設けた協調ギャップの場合には、例
えば５００■系統の場合には２０００〜３０００ｒｒｒ
ｒｎ程度の間隙である。

このため、電極表面の小突起等の少々荒れではＶ−を特
性が変動しなＬ・。

これに対し、ガス封入ギャップの場合の様に５０ｍ〜１
００ｍｍ程度のギャップでＶ−を特性をコントロールす
るためには、電極表面の小突起等により変動することの
なＬ・様に電極表面状態を厳格に管理する必要がある。

通常のガス絶縁機器は、定められた電圧に耐え、放電し
なＬ・ように設計しているため、使用上ある程度の金属
異物の存在或Ｌ・は、電極表面の荒れが想定される部位
に対しては、それらによる耐電圧性能の低下分を予め裕
度として見込んでおく設計を採用してＬ・る。

一方、ガス封入ギャップは、放電特性の上限と下限が制
限されて（・ることになる。

これ＋３被保護機器よりは、Ｖ−を特性を低くし、常規
運転電圧では放電しなＬ・様に設計する必要があるため
である。

従って、初期段階で裕度をもたせた絶縁設計を施すとＬ
・う考え方が適用できな（・機器であるとＬ・える。

結局常用機器としてみた時にＶ−を特性が変動する要因
を含んでＬ・るという点で信頼性に問題があるものであ
る。

ところで、一般に電力用に用Ｌ・られる避雷器は普通動
作責務すなわち雷インパルスに対する動作、続流しや断
を反復遂行できる能力と、特別動作責務、すなわち開閉
インパルスに対する動作、続流しや断を反復遂行できる
能力とを備えてＬ・る。

しかしながら、避雷器の仕様では前者の普通動作責務に
比して後者の特別動作責務の方が厳しＬ−ｏすなわち、
普通動作責務では雷インパルスにより避雷器が放電し、
その時に公称放電流が流れその電流波形は（８ｘ２０）
μＳで試験を行なうようにしてＬ・る。

その後は、続流が流れるがこれを異常なく遮断できれば
よＬ・。

一方、特別動作責務の場合には長距離送電線路を槙擬し
たり、Ｃはしご段回路を接続し、避雷器の定格電圧の１
．１倍の電圧にて充電しておき、この充電エネルギを避
雷器により放電させる。

この時の波形は、サージインピーダンスＺ、静電容量Ｃ
によって規格化されており、これから、インダクタンス
ＬはＬ−Ｃ−２２と求まる。

ちなみに、２７５ＲＶ系統を例にとると、である。

従って、波頭長が１００μｓ〜数１００μＳ程度の緩波
頭がとなり、上述の雷インパルス波形に比して著しく大
きなエネルギーを有することになる。

しかも開閉インパルス処理能力は電圧の２乗に比例する
ために系統電圧が高くなる程仕様も厳しくなりそれによ
ってコストも上昇する。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので開閉イン
パルス放電開始電圧が高く開閉インパルスに対する動作
責務の能力をもたなＬ・避雷器を線路用しゃ断器よりも
線路側に設置するようにし、コストが廉価でかつ雷イン
パルスおよび開閉インパルスに効果的に対処することが
できる避雷器設置方式を提供することを目的とするもの
である。

以下この発明方式の一実施例を第５図を参照して説明す
る。

第５図にお（・て、１０１は変圧器、１０２は共通母線
、１０３は変圧器１０１と共通母線１０２との間に介挿
した母線用しゃ断器である。

そして１０４は共通母線１０２と負荷側線路１０５との
間に介挿した線路用しゃ断器、である。

さらに１０６は変圧器１０１と母線用しゃ断器１０３と
の間に介挿した第１の避雷器、すなわち変圧器用避雷器
、１０７は共通母線１０２に設けた第２の避雷器、すな
わち母線用避雷器である。

そうして１０８は上記線路用しゃ断器１０４０線路側、
すなわち負荷側線路１０５に設げられた第３の避雷器で
ある。

この第３の避雷器１０８は上記第１、第２の各避雷器１
０６，１０７よりも開閉インパルス放電開始電圧が高く
開閉インパルスに対する動作責務の能力をもたな（・も
のを用Ｌ・るようにして（゛る。

第６図ａは上記第１、第２の避雷器１０６，１０７の一
例を示すブロックダイヤグラム、第６図すは上記第３の
避雷器１０８の一例を示すブロックダイヤグラムである
。

図中１１１は直列ギャップ１１１ａ、直列特性要素１１
１ｂを直列接続してなる直列部、１１２は並列ギャップ
１１２ａ、保護用特性要素１１２ｂの直列回路に並列特
性要素１１２ｃを並列に接続した並列部である。

そうして上記直列部１１１によって主として雷インパル
スに対処するようにし、上記並列部１１２によって主と
して開閉インパルスに対処するようにしてＬ・る。

したがって第６図ａ、ｂに示すように第１、第２の避雷
器１０６，１０７としては上記直列部１１１．および並
列部１１２を直列接続してなるものを用Ｌ・、第３の避
雷器１０８としては上記直列部１１１のみを用Ｌ・るよ
うにしてＬ・る。

そうして上記第１、第２の避雷器１０６゜１０７の開閉
インパルス放電開始電圧に比して上記第３の避雷器１０
８の開閉インパルス放電開始電圧を十分高く設定して（
・る。

このようにすれば第１、第２の避雷器１０６，１０７と
第３の避雷器１０８とのＶ−を特性の協調関係をグラフ
に示すと第７図ある〜゛は第８図に示すようになる。

第７図および第８図は避雷器としての総合的なインパル
ス応答特性を示したものであり、実際は時間軸ｔは対数
目盛としてＬ・る。

そして、ここで（・う雷インパルス領域とは１μＳ〜２
０μｓ程度、開閉インノ９レス領域とは１００μＳ〜１
ｏｏｏμＳ程度の領域を夫々指してし・る。

したがって第７図に示すように第３の避雷器１０８の放
電開始電圧が第１、第２の避雷器１０６，１０７のそれ
に比して、ｔの全領域で略一定値だけ高Ｌ・場合、上記
第１、第２の避雷器１０６，１０７で直接保護される機
器に比して、上記第３の避雷器１０８で保護される線路
引込口機器の絶縁レベルを高くする必要がある。

しかしながら送電系統によっては避雷器からの離隔距離
に応じて絶縁レベルに差異のあるものもあり、例えば５
００ＫＶ系統における一般的な絶縁レベルは変圧器等で
ＢＩＬＩ５５０ＫＶ、Ｌや断器等の線路引込し１に
用℃゛られる機器では１８００ＫＶであり問題とはなら
ない。

この場合第１、第２の避雷器１０６，１０７の雷インパ
ルス放電開始電圧を１２２０ＫＶ以下、開閉インパルス
放電開始電圧を１０９０ＫＶ以下とし、第３の避雷器１
０８の雷インパルス放電開始電圧を１５００ＫＶ以下、
開閉インパルス放電開始電圧を１４００ＫＶ以下１０９
０ＫＶ以上とすれば協調がとれる。

また第８図に示すようにｔの短Ｌ・領域におち・て、第
３の避雷器１０８と第１、第２の避雷器１０６，１０７
の放電開始電圧が略等しＬ・場合には変圧器等の絶縁レ
ベルと、線路引込機器の絶縁レベルとを略等しくするこ
とができる。

たとえば一般的な２７５ＫＶ系ではＢＩＬが１０５０Ｋ
Ｖであるが第１、第２、第３の各避雷器１０６，１０７
，１０８の雷インパルス放電開始電圧を８４６ＫＶ以下
とし、開閉インパルス放電開始電圧は第１、第２の避雷
器１０６，１０７が７６２ＫＶ、第３の避雷器１０８が
７６２ＫＶ＋α（ただしαは若干の余裕）とすれば絶縁
協調がとれる。

なお、この種避雷器では一般に電位分布を制御するため
に、第９図に示すようにギャップ２０１に並列にコンデ
ンサ２０２、抵抗２０３を接続して（・る。

したがってここでコンデンサ２０２と抵抗２０３の値を
適宜調整することにより雷インパルスの領域で電位分布
を不平等にし、比較的低℃・放電開始電圧を与えること
ができる。

なおこの発明の方式はガス封入電力機器に適用できるこ
とは勿論である。

しかしてこのような構成であれば線路用しゃ断器１０４
０線路側に設置する第３の避雷器１０８は開閉インパル
スに対する動作責務の能力をもたな（てよＬ・のでこの
避雷器の構造が簡単になりそれによってコストも廉価に
なる。

しかも線路用しゃ断器１０４の開放時にも上記第３の避
雷器１０８によって線路側の機器を保護することができ
、母線用避雷器の保護効果が線路引込口機器に及ばな（
・ような条件下でもそれらの機器を保護することができ
る。

さらに、線路用しゃ断器１０４の動作直後に多重雷襲撃
の場合でもしゃ断器を保護することができ、雷インパル
スに対して線路用しゃ断器１０４０線路側に設置した第
３の避雷器１０８は続流しや断能力をもち、それによっ
て裁断波を生ずることもな（・。

なおこの発明の避雷器設置方式をガス封入電力機器に適
用した場合Ｖ−を特性が平担なガス封入電力機器におち
・でも急峻なインパルス領域に対して十分協調をとるこ
とができ、また放電が行なわれても繰返して使用するこ
とができる等の利点を有する。

以上詳述したようにこの発明は変圧器等の近傍に用いら
れる避雷器よりも、′開閉インパルス放電開始電圧が高
く、開閉インパルスに対する動作責務の能力をもたない
避雷器を線路用しゃ断器の線路側に設置するようにした
からコストが廉価で雷インパルスおよび開閉インパルス
に効果的に対処することができる避雷器設置方式を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の避雷器設置方式を説明する図、第２図は
気中絶縁およびガス絶縁の機器のＶ−を特性を示すグラ
フ、第３、第４各図は各別の従来の避雷器設置方式を示
す図、第５図はこの発明の一実施例を示す図、第６図は
上記実施例の避雷器の構成を示すブロック図、第７、第
８図は上記実施例の絶縁協調を説明する図、第９図は上
記実施例の避雷器の電位分布の調整を説明する図である
。１０１・・・変圧器、１０２・・・共通母線、１０３・
・・母線しゃ断器、１０４・・・線路用しゃ断器、１０
５・・・負荷側線路、１０６・・・第１の避雷器、１０
７・・・第２の避雷器、１０８・・・第３の避雷器。

Claims

【特許請求の範囲】

１発・変電所の母線あるＬ・は変圧器近傍に用Ｌ・ら
れる避雷器よりも開閉インパルス放電開始電圧が高く、
開閉インパルスに対する動作責務の能力を持たない避雷
器を線路用しゃ断器よりも線路側に設置することを特徴
とする避雷器設置方式。