JPH01219675A

JPH01219675A - 直列ギャップ付き避雷碍子装置の続流遮断特性試験装置

Info

Publication number: JPH01219675A
Application number: JP4614288A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ohashi; 隆大橋; Eiji Ito; 栄司伊藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-01
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH0797124B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（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
じる続流を電圧−電流特性が非直線性の酸化亜鉛等を主
材とする限流素子により遮断し、地絡事故の発生を防止
する直列ギャップ付き避雷碍子装置の続流遮断特性試験
装置に関するものである。

（従来の技術）一般に、鉄塔の支持アームには懸垂碍子を介して送電線
が支持され、同じく前記支持アームには取付アダプタを
介して、内部に電圧−電流特性が非直線性を有する酸化
亜鉛を主材とする限流素子を内蔵した避雷碍子が前記懸
垂碍子と並列に装設され、前記懸垂碍子側に設けた課電
側の放電電極と、前記避雷碍子に設けた接地側の放電電
極との間に所定の気中放電間隙、つまり直列ギャップを
付与している。この送電線用避雷碍子装置の等価回路を
第４図に示すが、この回路により実使用状態における雷
撃処理までの動作原理を第５図に基づいて説明する。

正常時におては第４図に示すように送電線２０と大地（
鉄塔、架空地線２１））との間には懸垂碍子２２を介し
て第５図（ａ）に示すように商用周波の交流運転電圧■
が印加されており、避雷碍子２３に内蔵した限流素子２
４に印加される電圧■２．（第５図（ｄ）参照）は殆ど
零であるため、両放電電＆！５．２６間の直列ギャップ
Ｇにも前記運転電圧■とほぼ同じ大きさの交流電圧■１
（第５図（ｃ）参照）が印加され、該直列ギャップＧに
より送電線２０の運転電圧■が印加され、かつ絶縁状態
が維持されている。

今、送電線２０に雷が侵入すると、雷サージ電圧が第５
図（ａ）及び（Ｃ）に示すように前記運転電圧■及びギ
ヤ７１０間の電圧■１に重畳される。この急峻な雷サー
ジエネルギーの一部は限流素子２４により吸収され、送
電ｖＡ２０と鉄塔との間の雷サージ電圧の高騰を抑制す
る。この雷サージ電圧が所定値を越えると、限流素子２
４を経て直列ギャップＧにフランジオーバが生じ、限流
素子２４と直列ギャップＧに第５図（ｂ）に示すように
雷インパルス電流Ｉが流れる。この雷インパルス電流Ｉ
の通過後は、運転電圧■が加わっているため、その続流
電流１ｖが直列ギャップＧ及び限流素子２４を経由して
鉄塔へと流れる。この続流電流Ｉｖが前記直列ギャップ
Ｇと限流素子２４により遮断されたとき、該直列ギャッ
プＧの絶縁が回復する。

なお、架空地線２１に雷サージが入った場合にも同一原
理で作用する。

ギャップ併用型の避雷碍子装置において、望ましい続流
遮断特性を得るためには、限流素子２４の電圧−電流特
性、直列ギャップＧの長さと形状及び運転電圧■との相
対的関係を適切な設計条件に選択する必要がある。

上記の適切な設計条件を得るため、交流の高電圧発生装
置（変圧器）に雷インパルス電圧発生装置を電気的に重
畳させる方法、すなわち、実使用状態を模擬した試験を
行い、設計条件の検討を行っていた。このような続流遮
断特性試験装置として従来第６図に示すものが提案され
た。この試験装置はバックアンプ遮断器２７に直列に接
続した適位相投入器２８と、該投入器２８に直列に接続
した高電圧及び高電流を発生するための交流トランス２
９と、該交流トランス２９の二次側端子に接続され、か
つ避雷碍子２３を接続するための接続端子３０．３１と
、直列ギャップＧを形成するための放！＠子３２．３３
と、さらに、交流トランス２９の二次側端子に接続され
た雷インパルス電圧発生装置３４及び雷インパルス電流
発生装置３５とから構成されている。

そして、前記適位相投入器２８を投入すると、交流トラ
ンス２９の二次側端子間に雷インパルス電圧発生装置３
４により第５図（ａ）に示すように直列ギャップＧトリ
ガ用の雷インパルス電圧■を発生させ、該インパルス電
圧Ｖを前記直列ギャップＧに印加させて、直列ギャップ
Ｇにフラッジオーバを発生させ、該ギャップＧにおける
続流の遮断時間、あるいは限流素子２４の残留電圧等の
特性試験を行っていた。そして、所定容量の限流素子２
４を使用した避雷碍子２３における前記続流の遮断時間
を測定することにより、限流素子２４の動作開始電圧あ
るいは直列ギャップＧの望ましい寸法を設定するように
していた。

（発明が解決しようとする課題）上記従来の避雷碍子の続流遮断特性試験装置には、避雷
碍子の適用線路電圧が高くなるほど、限流素子２４の長
さや直径が大きくなり、かつ直列ギャップＧも大きくな
るので、雷インパルス！圧発生装置３４及び雷インパル
ス電流発生装置３５等の試験設備も大型化するという問
題があった。

又、雷インパルスを交流電圧位相に同期して重量するた
めの適位相投入器２８、そのシーケンサ−３６、続流遮
断失敗時のバックアップ遮断器２７の他、図示しないが
交流電源への雷インパルス進入を防ぐフィルタ及び雷イ
ンパルス電源への交流続流を抑制する保護装置３７を必
要とし、試験装置の大型化及び制御技術が高度化し、線
路電圧が２７５ＫＶ〜５００ＫＶの電圧階級になると、
実現が困難になるという問題があった。

本発明の目的は雷インパルス電圧発生装置と、インパル
ス電圧発生装置を連接することによって必要となる保護
装置を省略することができるとともに、雷インパルス電
圧を運転電圧へ重畳するための制御技術を簡易化するこ
とができる直列ギャップ付き避雷碍子の続ｉ遮断特性試
験装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するために、交流トランスと、該交流トランスの一次側又は二次側端子に接続され、供
試体であるギャップ付き避雷碍子の有する続流遮断時間
より短い時間で電気的接続が可能となる開閉機構と、該開閉機構と直接又は前記トランスを介して供試体であ
る前記避雷碍子の直列ギャップを形成するための放電端
子と、前記放電端子に対しその直列ギャップの一部又は全長に
接続され、供試体である直列ギャップ付き避雷碍子固有
の続流遮断時間よりも短い時間で溶断する特性を備えた
ヒユーズと、前記トランスの二次側リード線に対し前記ヒユーズと直
列に接続され、かつ避雷碍子の電極に導通する接続端子
とにより構成している。

（作用）瞬時投入可能な開閉機構が投入されると、交流トランス
の二次側端子から直列ギャップに接続したヒユーズ及び
避雷碍子の限流素子に高電圧が印加され、前記ヒユーズ
は瞬時に溶断される。その後、直列ギャップの間に続流
電流が流れるが、この電流は限流素子及び直列ギャップ
により抑制遮断される。

このように本発明では高電圧発生用のトランスと瞬時投
入可能な開閉機構及び放電端子にヒユーズを使用するこ
とにより、放電端子の直列ギャップに雷インパルスでの
フラッジオーバ短絡によらず、交流電圧の突印によって
続流電流を容易に発生させることができ、試験装置の簡
素化及び小型化が計られる。

（実施例）以下に本発明を具体化した一実施例を第１図〜第３図を
用いて説明する。

第１図中符号１は高圧線に接続した交流トランスであっ
て、その二次側端子にはリードＨ１ｌ。

１２により瞬時に投入可能な開閉機構２が接続されてい
る。この開閉機構２は例えばＳＰ支持碍子３に支持され
た球状の固定接触子４と、同じ（ＳＰ支持碍子３に支持
された支持軸５を中心に回動する操作アーム６と、該操
作アーム６の先端に止着され、かつ前記固定接触子４に
接離可能に対応し、かつ背面に板状の接触子片Ｔを止着
された球状の可動接触子８と、前記操作アーム６を瞬時
に回動するコイルバネを主体とする駆動機構９とから構
成されている。

前記固定接触子４にはリード線β３が接続され、該リー
ド線１３と前記リード線１２にはヒユーズ１１を接続し
、かつ直列ギャップＧを形成するための放電端子１２．
１３が設けられ、さらに、限流素子２４を内蔵した避雷
碍子２３０両端電極に導通ずる接続端子１４．１５が前
記放電端子１２゜１３と直列に設けられている。

次に、前記のように構成したギャップ併用型避雷碍子装
置の続流遮断試験装置について、その作用を説明する。

今、前記放電金具１２．１３の間にヒユーズ１１を接続
し、かつ接続端子１４．１５の間に避雷碍子２３の限流
素子２４を接触させた状態で、電源供給装置（図示路）
から巻線比を１：３３とする交流トランス１に所定の電
圧（例えば３．３ＫＶ）を印加すると、該トランス１の
二次側端子には第２図（ａ）に示すように交流の印加電
圧Ｅ（例えば３００ＫＶ）が発生する。この状態で開閉
機構２の駆動機構９を操作して操作アーム６及び可動接
触子８を固定接触子４に向かって瞬時に回動する。可動
接触子８が固定接触子４に完全に接触する以前に、再接
触子４．８の間でフランジオーバし開閉機構２が実質的
に投入状態となる。

このフラッジオーバ電圧は再接触子４．８が球状となっ
ており、平等電界を維持しているため、第２図（ｂ）に
示すように印加電圧Ｅの波高値近辺となる。この実施例
では波高値の電圧■を瞬時に印加するが、これはヒユー
ズ１１の溶断時間を短くするためである。なお、前記可
動接触子８が固定接触子４に完全に接触すると、完全な
電気的導通状態となる。

前記可動接触子８の移行速度は、速ければ速い程良く、
避雷碍子２３の続流遮断特性に大きな影響を与えない範
囲、すなわち、印加電圧Ｅの周波数をｆとして、避雷碍
子２３の続流遮断時間がｆ分の１　　（１／ｆ）である
場合には、その１０分の１　　（１／１０ｆ）以下が望
ましい、１／２ｆでもよいが、（１／ｆ−１／２　ｆ）
だけ誤差が含まれることになる。

前記支持碍子３の両端間、つまりリード線１３゜１４間
に第２図（ｂ）に示すように電圧Ｅの波高値の電圧■が
印加されると、直列ギャップＧを模擬した放を端子１２
．１３に接続したヒユーズ１１及び限流素子２４に第２
図（ｅ）に示すように急峻な電流Ｉが流れる。そし、て
、この急峻電流Ｉによりヒユーズ１１が溶断するまでは
、ヒユーズ１１の電気抵抗は殆ど零であるため、限流素
子２４には第２図（ｄ）に示すように前記フラッジオー
バ電圧■と同じ電圧■２が発生する。そして、前記ヒユ
ーズ１１が溶断すると、放電端子１２゜１３の直列ギヤ
７１０間にアーク放電が生じ、そのアーク抵抗により、
該直列ギャップＧには第２図（ｃ）に示すように小さい
電圧■１が発生する。

さらに、前記ヒユーズ１１が溶断した後、限流素子２４
の電圧−電流特性（続流遮断特性）に基づいて、直列ギ
ヤ７１０間でのアーク電流が限流され遮断され、前記電
圧■２、電流Ｉが第２図（ｄ）。

（ｅ）に示すように急激に低下して零となり、ギャップ
０間の電圧■１の絶縁が第２図（ｃ）に示すように回復
する。

前述したように前記ヒユーズ１１は急峻電流Ｉにより瞬
時に溶断される。このヒユーズ１１の溶断特性、つまり
電流ｉと時間ｔは、急峻電流Ｉと限流素子２４の続流遮
断時間１／ｆに比べそれぞれ小さく設定することが必要
である。すなわち、１＜ＩＳｔ＜＜１／ｆに設定するの
が望ましい。

具体的には前述した開閉機構２の投入速度と同様に、１
／１０　ｆ以下が望ましく、１／２ｆでも良いが誤差が
生じる。

その後、前記開閉機構２を開放すると、第２図（ｂ）及
び（ｃ）に示すように運転電圧■及びギャップＧの電圧
■１が消滅する。

さて、本発明実施例においては、瞬時に投入可能な開閉
機構２により直列ギャップＧに接続したヒユーズ１１に
急峻な電流Ｉを流して所定時間内に溶断させ、その後避
雷碍子２３の直列ギヤ７１０間に発生する続流アークを
限流素子２４及び直列ギャップＧにより遮断するように
構成したので、限流素子２４の続流遮断電流容量が大き
くなり、かつ直列ギャップＧが長くなっても、ヒユーズ
１１をそれに応じて取り替えるとともに、交流トランス
１による印加電圧Ｅを調整することにより、避雷碍子の
続流遮断特性試験を行うことができ、従って高電圧発生
装置（交流トランス）、開閉機構２及びヒユーズ１１の
みで、高電圧階級に通用される直列ギャップ付き避雷碍
子装置の続流遮断特性試験を行うことができる。

なお、本発明は次のように具体化することも可能である
。

（１）前記実施例では開閉機構２として球状の固定接触
子４及び可動接触子８を使用したが、これに代えて、球
状の接触子４．８と同様に平等電界を発生させることが
できるロゴスキー電極（図示路）を使用すること。

（２）第１図に示したπ／２又は３π／２しか投入位相
を選択することができない前記開閉機構２に代えて、投
入位相を０〜π、π〜２πまで自由に選択することがで
きる適位相投入器（図示路）を開閉機構として使用する
こと。

（３）前記実施例では開閉機構２の投入動作をコイルバ
ネを主材とする駆動機構９により行うようにしたが、こ
れに代えて、流体圧力、モータあるいは′ｇＬ磁力等の
手段を利用して投入動作すること。

（４）前記ヒユーズ１１は金属ヒユーズ、非金属の酸化
し易い例えばカーボン繊維等の材料でも良い。但し、後
者の方が望ましい。金属ではアーク溶断時に完全に酸化
されず、電荷を帯びた金属粒子となって浮遊するため、
適正な遮断特性試験の妨げとなるからである。

ところで、前記実施例では第１図に示すようにヒユーズ
１１を前記直列ギャップＧの全長に取着したが、これに
代えて図示しないが部分ギャップのギャップ長を交流印
加電圧によりフラッジオーバが生じるのに充分短い長さ
に設定することを条件に部分的に取着することもできる
。両者の相違点を述べると、次のようになる。

第３図（ａ）は実使用状態における直列ギャップＧのみ
の従来の試験装置の動作を示す。この状態では直列ギャ
ップＧの間に続流アークが発生すると、放電端子３２．
３３がアークにより溶損し、これによる金属蒸気が供給
される。又、第３゛図（ｂ）は直列ギヤツブＧ全体にヒ
ユーズ１１を接続した本発明の前述した実施例の場合で
ある。この場合には、放電端子１２．１３のアークによ
る溶損とともに、ヒユーズ１１が溶損して金属蒸気とな
るため、ヒユーズ１１の溶損蒸気分が余分となる。従っ
て、第３図（ｃ）に示すように部分ヒユーズ１１として
溶損蒸気の量を抑制するのが望ましい。

なお、本発明に近似した技術として、図示しないが、ヒ
ユーズ１１を使用しないで、放電端子１２．１３の直列
ギャップＧを可変として、このギャップ長を放電端子１
２．１３を瞬時に可変することにより、つまり最初は印
加される交ｆＬｉｔ圧でフランジオーバするギャップ長
に短く設定しておき、開閉機構２の投入と同時に短い状
態のギャップ長でフランジオーバさせ、その後前記投入
動作とほぼ同期して直列ギャップＧの間隔を瞬時に評価
したい目的ギャップ長に拡大することも考えられる。こ
の場合にはヒユーズからの溶損した金属蒸気が出ないの
で、続流遮断試験がより正確に行える。

（発明の効果）以上詳述したように、本発明のギャップ併用型避雷碍子
装置の続流遮断試験装置は、高電圧発生装置、開閉機構
及びヒユーズのみによって、高電圧階級に通用される避
雷碍子の続流遮断試験も容易に行うことができ、雷イン
パルス電圧発生装置及び雷インパルス電流発生装置、あ
るいは特別の保護装置や制御装置等を省略して試験装置
の小型化及び簡素化を計りコストダウンを計ることがで
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直列ギャップ付き避雷
碍子装置の続流遮断試験装置全体を示す路体回路図、第
２図（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ続流遮断試験動作を説明
するためのグラフ、第３図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ直
列ギャップの続流アークによる溶損状態を説明するため
の部分路体正面図、第４図は従来のギャップ併用型避雷
碍子装置の等価回路図、第５図（ａ）〜（ｄ）はそれぞ
れ第４図の避雷碍子装置の動作を説明するためのグラフ
、第６図は従来のギャップ併用型避雷碍子装置の続流遮
断試験装置全体を示す路体回路図である。１・・・交流トランス、２・・・開閉機構、３・・・支
持碍子、４・・・固定接触子、５・・・支持軸、６・・
・操作アーム、７・・・接触子片、８・・・可動接触子
、９・・・駆動機構、１１・・・ヒユーズ、１２．１３
・・・放電端子、１４．１５・・・接続端子、２３・・
・避雷碍子、２４・・・限流素子、Ｇ・・・直列ギャッ
プ、Ｅ・・・印加電圧、■・・・運転電圧、■１・・・
直列ギヤ７１０間の電圧、■２・・・限流素子間の電圧
、■・・・ギャップ及び限流素子に流れる電流。

Claims

【特許請求の範囲】１、交流トランス（１）と、該交流トランス（１）の一次側又は二次側端子に接続さ
れ、供試体であるギャップ付き避雷碍子の有する続流遮
断時間より短い時間で電気的接続が可能となる開閉機構
（２）と、該開閉機構（２）と直接又は前記トランスを介して供試
体である前記避雷碍子の直列ギャップ（Ｇ）を形成する
ための放電端子（１２、１３）と、前記放電端子（１２、１３）に対しその直列ギャップ（
Ｇ）の一部又は全長に接続され、供試体であるギャップ
付き避雷碍子（２３）固有の続流遮断時間よりも短い時
間で溶断する特性を備えたヒューズ（１１）と、前記トランス（１）の二次側リード線（ｌ１、ｌ２）に
対し前記ヒューズ（１１）と直列に接続され、かつ前記
避雷碍子（２３）の電極に導通する接続端子（１４、１
５）とにより構成したことを特徴すとする直列ギャップ付き避
雷碍子装置の続流遮断特性試験装置。