JPH0267969A - ギャップ型避雷装置における避雷器の劣化・故障検出方法 - Google Patents

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］ この発明はギャップ型避雷装置における避雷器の劣化・
故障検出方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ギャップ型避雷装置における避雷器の劣化・故障
検出方法として、第７図に示すように、避雷器４５に対
し運転電圧相当の商用周波電圧Ｖを印加し、前記避雷器
４５内の非直線抵抗素子の容量性電流を打ち消すよう、
コンデンサＣｏに接続された可変抵抗Ｒ又は可変コンデ
ンサＣｃを調整することにより、素子に流れるバリスタ
抵抗分の電流Ｉｒを差動増幅器４６でＪ１定する方法が
ある。すなわち、避雷器４５全体に流れる全電流Ｉｒｃ
は非直線抵抗素子の容量性電流Ｉｃとバリスタ抵抗分電
流１ｒとを合算したものであるので、全電流Ｉｒｃから
容量性電流Ｉｃを差動増幅器４６により減算することに
より、バリスタ抵抗分電流１ｒが検出され、この抵抗分
電流Ｉｒの波高値が許容設定値よりも大きい場合には、
非直線抵抗素子が雷サージ電流等により劣化が生じたと
して、故障状態にあるとみなし、避雷器の取換え作業を
行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前述した従来の劣化・故障検出方法は、保守
点検時にのみ、劣化・故障を検出できる運転電圧相当の
電源が必要となるが、そのような電源は送電線用のギャ
ップ型避雷装置の近傍には送電電圧を除き存在しない。

又、保守・点検時のみに直列ギャップを短絡して、非直
線抵抗素子に運転電圧を印加して劣化・故障をチエツク
することも考えられるが、もし既に非直線抵抗素子が故
障段階にある場合には、直列ギャップの短絡により地１
％事故を生ずるおそれがあるという問題があった。

なお、ギャップレス型避雷器装置のように運転電圧によ
って漏れ電流を測定し、常時それを監視することによっ
て、その劣化状況あるいは故障を未然に察知する方法は
、ギャップ型避雷装置に応用することはできない。

本発明の目的は、特別の点検用電源を別途必要とせず、
避雷器に内蔵した非直線抵抗素子の劣化・故障状態を容
易に検出することができるギャップ型避雷装置の避雷器
の劣化・故障検出方法を提供することにある。

又、本発明の第２の目的は、第１の目的に加えて、検出
精度を向上することができるギャップ型避雷装置の避雷
器の劣化・故障検出方法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、鉄塔の支持アーム等
の接地物に対し支持碍子を介して電線を支持し、一方、
前記接地物側には取付アダプタを介して電圧−電流特性
が非直線性の材料により形成しな非直線抵抗素子を内蔵
した避雷器を装着し、前記支持碍子側に取着した課電側
の放電ｔｉと、前記避雷器に取着した接地側の放電電極
とを所定の気中放電ギャップをもって対向配置したギャ
ップ型避雷装置において、 前記支持碍子の中間部と避雷器側の放電電極とを接続導
体により電気的に一時的に接続して、前記支持鉤子の接
地側碍子部に静電誘導で発生する誘起電圧及び誘起電流
を前記接続導体により避雷器に印加し、該避雷器内の非
直線抵抗素子に流れる１！流を検出して、非直線抵抗素
子の劣化・故障状態を判定するという手段をとっている
。

又、請求項２に記載の発明は上記第２の目的を達成する
ため、請求項１の発明において、前記接続導体と接地物
との間に分圧器を配置して、前記非直線抵抗素子の静電
容量分電流とほぼ等しく、かつ前記支持碍子の接地ＩＮ
ｌ！Ｉｉｔ子部に静電誘導で発生する分圧電圧に対して
９０°進み位相の誘起電流と、素子通過電流とを差動ア
ンプに入力し、前記素子通過電流中のバリスタ抵抗分電
流を検出して、非直線抵抗素子の劣化・故障状態を判定
するという手段をとっている。

［作用］ 請求項１記載の発明は、送電線を支持する支持碍子の接
地側碍子部に誘起される電圧及び電流が接続導体を介し
て避雷器の非直線抵抗素子に印加されるので、別途定電
圧電源が不要となり、非直線抵抗素子に流れる電流を検
出器により検出して、非直線抵抗素子の劣化・故障状態
を容易に判別することができる。

又、請求項２に記載の発明は、非直線抵抗素子に流れる
全電流から容量性電流が減算されるので、非直線抵抗素
子のバリスタ抵抗分電流がより正確に検出されるので、
非直線抵抗素子の劣化・故障の検出精度が向上する。

［実施例］ 以下、請求項１記載の発明を具体化した一実施例を第１
図及び第２図に基づいて説明する。

第１図に示すように、鉄塔の支持アーム１には吊下金具
２、Ｕクレビス３及び上部ホーン取付金具４を介して懸
垂碍子５が直列に連結されている。

これらの懸垂碍子５は本状の碍子本体６と、該ｉり子本
体６の上部に嵌合したキャップ金具７と、さらに碍子本
体６の下部に嵌合固定したビン金具８とにより構成され
ている。

前記懸垂碍子連の下端部には下部ホーン取付金具９及び
電線クランプ１０を介して送電線りが装着されている。

前記下部ホーン取付金具９の右端部には課電側の放電電
極としてのアークホーン１１が支持されている。前記ホ
ーン取付金具４９にはそれぞれアークホーン１２Ａ、１
２Ｂが片持ち支持されている。

一方、前記支持アーム１により取付アダプタ１３が右側
方へ片持ち支持され、該アダプタ１３の先端下面には避
雷碍子１４が垂下固定されている。この避雷碍子１４は
ＦＲＰよりなる円筒状の耐圧絶縁筒１５と、該絶縁筒１
５の上下両端部に嵌合固定された接地側及び課電側の電
極金具１６１７と、前記耐圧絶縁筒１５内に収納された
電圧−電流特性が非直線性を有する酸化亜鉛を主材とす
る非直線抵抗素子１８と、さらに前記耐圧絶縁筒１５の
外周部にゴムモールドした絶縁外套体１９とにより構成
されている。このＷｉ雷鏝子１４の下端部に位置する電
極金具１７には接地側の放電電極としてのアークホーン
２０が取着されている。

次に、避雷碍子１４に内蔵した非直線抵抗素子１８の劣
化・故障状態を検出する方法に使用される接続導体２１
について説明する。

この接続導体２１は可視導電材よりなるリードｉ＆１２
２と、該リードａ２２の一端に取付けられ−かつ前記懸
垂碍子５のキャップ金具７に嵌合されるクランプ金具２
３と、前記リード線２２の他端部に取着され、前記アー
クホーン２０に嵌合されるクランプ金具２４とにより構
成されている。

前記接続導体２１の一方のクランプ金具２３は、多数の
懸垂碍子５の中間連結点のうち上部から例えば二番目の
懸垂碍子５のビン金具８に接続されている。

前記避雷碍子１４の上端部には、前記非直線抵抗素子１
８と電気的に接続された漏れ電流検出用の端子２５が設
置されている。前記取付アダプタ１３の上面には絶縁取
付台２６が絶縁ボルト２７により支持され、該絶縁取付
台２６１面には前記漏れ電流検出端子２５に接続した導
体２８が前記絶縁ボルト２７により締付固定されている
。又、取付アダプタ１３と前記絶縁取付台２６の上面に
は電流計２９を取着した支持導体３０がボルト３１によ
り取付られ、該支持導体３０は前記導体２８に接続され
ている。

第２図は前述したギャップ型避雷碍子装置の等価回路を
示ずものである。

又、前記各懸垂碍子５は等価回路において、それぞれが
コンデンサとして機能し、懸垂碍子連全体の合成静電容
量をＣとし、懸垂碍子１個の静電容量をΔＣとすると、
最上部に位置する懸垂碍子２個の静電容量は、Δｃ　／
　２となる。又、懸垂碍子連全体に作用する全電圧を■
とすると、上部２個の懸垂碍子に誘起される電圧Ｖａは
、次の式で表わされる。

Ｖａ＝ＶＸＣ／（Δｃ／２） 前記懸垂碍子２個によって誘起された電圧Ｖａは、前記
接続導体２１を介して前記避雷碍子１４に内蔵した非直
線抵抗素子１８に印加される。なお、ここで実際に誘起
される電圧Ｖａの分圧比Ｃ／（Δｃ／２）の分母には避
雷碍子本体の静電容量ＣＰを加味する必要があるが、 ＣＰ＜＜Δｃ　／　２ と仮定し、本発明の論旨を明らかにするうえで必要条件
ではないため、無視して説明する。

又、前記避雷碍子１４の内部に収容した非直線抵抗素子
１８は、第２図の等価回路において、静電容量ＣＰ、バ
リスタ抵抗（非線形抵抗）Ｒｂ及びオーミック抵抗（線
形抵抗）Ｒｏで表される。

そして、前記バリスタ抵抗Ｒｂには、前記電圧Ｖａに比
例し、かつ非直線抵抗素子１８の劣化・故障状態、すな
わちバリスタ抵抗Ｒｂの抵抗値に応じて抵抗分電流Ｉｒ
が流れる。又、静電容量ｃｐには同じく前記な圧Ｖａに
比例して容量性電流Ｉｃが流れる。従って、前記電流計
２９には、抵抗分電流１ｒと容量性電流１ｃとを加算し
た合成電流Ｉｒｃが流れることになり、この電流Ｉｒｃ
は次式で表される。

ここで、Ｚは前記Ｒｏ、Ｒｂ、Ｏｐの合成インピーダン
スである。

この電流計２９により検出された合成電流Ｉｒｃが設定
値〈例えば３７０μＡ）以下であれば、非直線抵抗素子
１８が正常であり、設定値（例えば５００μＡ）以上の
場合には劣化状態にあることが判別できる。

さらに詳述すると、標準懸垂碍子を使用した場合、懸垂
碍子−個の静電容量は４０ＰＦ、懸垂碍子５の個数が全
部で六個であり、上部に位置する二個の懸垂碍子５が誘
起する電圧は、前記式■かＶ　ａ　＝　Ｖ　ｘ　２　／
　６　＝　Ｖ　／　３となる。従って、このＶ／３の電
圧に対して電流計２９で検出した電流が３７０μＡ以下
の場合には正常と判断し、５００μＡ以上の場合には異
常と判断される。

ここで、正常電流３７０Ａ１Ａ以下、異常電流５００μ
Ａ以上とする考え方のＭＦＪは次のように説明できる。

一般に、ギヤツブ型ＭＮ碍子装置では避雷器本体（避雷
要素部本体いとう意味）の電流は、定格電圧に対して、
第８図のＶ−Ｉ特性において、−般に１ｍＡ−ＩＡ　（
ｐｅａｋ）に選択されている。

そして、Ｖ　１１１Ａ以下の電圧と電流の関係は概略線
形近似できる。従って、定格電圧を■とする設計条件の
場合で、Ｃｐ＜＜Δｃ／２の場合には０式％式％ そして、電流Ｉｒｃは０式より となる。このことは設計条件の電流の１／３、すなわち
定格電圧に対して１／ｍＡ（Ｐｅａｋ）の設計であれば
、その３分の１の３３３μＡが流れることを意味する。

そして、この時の３３３μＡは正常であり、これを越え
る電流分は劣化あるいは異常とみなすことができる。し
かし正常状態における製品のバラツキｌＯ％、実装柱に
おける漂遊静電容量の影響３８〜４０％もあり最終的な
判断１準には裕度を見る必要があり、約１゜５倍の裕度
を考慮し５００μＡ以上を劣化と定義しな。

ここでいう正常、異常と判断されるＩｒｃの値は必ずし
も一般的値を示すものではない、即ち避雷器本体のｖ−
４特性、定格電圧の大きさ、利用するＶａの大きさ、更
にはＣ１Δｃ、Ｏｐの大きさ等固有の条件によって支配
されることは電気理論上も明らかであるが、何れも定格
電圧以下の低電圧域における避雷器本体のｖ−４特性の
正常時特性を把握してさえあれば、判別のつくことであ
る。

また、ｇ１１Ｍ器内部要素として酸化亜鉛素子等の良好
な非線形抵抗体を用いれば、１ｍＡｍＡ以下流もしくは
電圧Ｖ１　ｍＡに対して前記抵抗Ｒｂは劣化がなければ
高抵抗となり絶縁体と見なせるためＺ二ＷＣｐとなる。

このことはＶｌ　ｍＡ以下の低電圧時の正常電流値はＯ
ｐによって支配されることを示し、正常時のＣＰを事前
に把握しておけば、正常、異常の相対的レベル設定は容
易にできる。

次に、第３図及び第４図により請求項２に記載の発明の
実施例について説明する。

この実施例では、取付アダプタ１３に対しコンデンサ分
圧器３５を取付け−その分圧器３５の一端を前記接続導
体２１に接続し、分圧端子を検出箱３６に内蔵した差動
アンプ３７に接続している。

又、前記支持導体３０には変流器ＣＴが取着され、その
出力端子が前記差動アンプ３７に接続されている。

ここで、前述した全電圧■、上部２個の懸垂鉤子５に作
用する電圧Ｖａ、非直線抵抗素子１８のバリスタ抵抗Ｒ
ｂに応じて流れるＩｒ、静電容量Ｃｐに流れる電流Ｉｃ
、さらには前記コンデンサ分圧器３５により差動アンプ
３７に作用する電流Ｉｃ　　、非直線抵抗素子１８全体
に流れる電流Ｉｒｃなどの波形、位相、波高値等につい
て第５図（ａ）〜（ｆ）を中心に説明する。

全電圧■は第５図（ａ）に示すように、送電線りの所要
電圧に応じた正弦電圧波形となり、電圧Ｖａは同図（ｂ
）に示すように、前記電圧■と同の波高値の小さな正弦
電圧波形となる。

さらに、非直線抵抗素子１８の静電容量ＣＰに応じて発
生する電流１ｃは、第５図（ｄ）に示すように、前記電
流１ａと同位相の波形となる。又、バリスタ抵抗Ｒｂに
流れる電流Ｉｒは、第５図（ｅ）に示すように、前記電
圧Ｖａと同位相の波形となる。従って、非直線抵抗素子
１８から差動アンプ３７に流れる合成電流Ｉｒｃは、第
５図（Ｃ）に示すように、前記電流１ｒに電流１ｃを加
えた合成波形となる。

ここで、前記非直線抵抗素子１８が劣化していて、少し
の電圧が印加された場合においても電流が流れる状態に
おいては、前記バリスタ抵抗器の電流１ｒの波形中に所
定位相すなわち全電圧Ｖが波高値となるπ／２において
第５図（ｅ）に示すように急激に大きい電流が流れる。

従って、前記電流１ｃと電流１ｒを合成した電流が、差
動アン１３７に供給される電流１ｒｃの波形となる。

一方、前記コンデンサ分圧器３５から差動アンプ３７に
入力される電流Ｉｃ−は、第５図（ｆ）に示すように、
前記静電容量性電流１ｃと同期するほぼ同一波形のもの
に設定してあり、差動アンプ３７により合成電流１ｒｃ
からこの電流Ｉｃを減算することにより、バリスタ抵抗
分電流Ｉｒが電流計２９により検出される。この電流の
大きさにより、非直線抵抗素子１８が劣化しているか故
障状態にあるか判別される。

なお、本発明は次のように具体化することもできる。

（１）第６図に示すように、接続導体２１の途中にシャ
ント抵抗３９を接続し、該シャント抵抗からＥ１０変換
器４０、光ファイバー４１及び０／Ｅ変換器４２を介し
て電流計２９を接続し、これより非直線抵抗素子１８に
流れる電流Ｉｃを検出するようにすること、なお、この
実施例では端子２５は取付アダプタ１３に単に接続され
ている。

（２）前記実施例ではコンデンサ分圧器３５により容量
性電流１ｃと同相で同一波形の電流１ｃを供給するよう
にしたが、このコンデンサ分圧器にかえて可変抵抗器（
図示時）を使用すること。

（３）前記実施例では漏れ電流検出端子２５と取付アダ
プタ１３との間に電流計２９を接続したが、これに代え
て、前記接続導体２１に流れる電流を計測し非直線抵抗
素子１８の劣化・故障状態を判別すること。

（４）前記実施例では懸垂碍子連の途中に接続導体２１
のクランプ金具２３を接続したが、この懸垂碍子連に代
えて長幹碍子の途中に前記クランプ金具２３を嵌合固定
すること。

なお、本発明と近似する技術として、前記懸垂碍子連の
途中に接続導＃２１のクランプ金具２３を接続したが、
課ｔｌｌＩのアークホーン１１と接地側のアークホーン
２０との間に抵抗型分圧器あるいは容量型分圧器を接続
することにより、前記電流Ｉａに相当する電流を非直線
抵抗素子１８に印加するようにすることも考えられる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、請求項１記載の発明は、送電線を
支持する支持碍子の接地側碍子部に誘起される電圧及び
電流が接続導体を介して避雷器の非直線抵抗素子に印加
されるので、別途定電圧電源が不要となり、非直線抵抗
素子に流れる電流を検出器により検出して、非直線抵抗
素子の劣化・故障状態を簡単な装置により容易に、かつ
正確に判定することができる効果がある。

又、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明の効
果に加えて、非直線抵抗素子に流れる全電流から容量性
電流が減算されるので、非直線抵抗素子の抵抗性電流が
より正確に検出され、非直線抵抗素子の劣化・故障の検
出精度を向上することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明のギャップ型避雷装置の一
実施例を示す正面図、第２図は第１図のギャップ型避雷
装置の等価回路図、第３図は請求項２記載の発明のギャ
ップ型避雷装置の実施例を示す正面図、第４図は第３図
のギャップ型避雷装置の等価回路図、第５図（ａ）〜（
ｆ）は電圧及び電流の波形図、第６図は本発明の別の実
施例を示す路体正面図、第７図は従来のｉ！！１雷器の
劣化・故障検出装置を示す正面図、第８図はＶ−１特性
を示すグラフである。 １・・・支持アーム、５・・・懸垂碍子連、１２・・・
放電電極としてのアークホーン、１３・・・取付アダプ
タ、１４・・・避雷碍子、１８・・・非直線抵抗素子、
２０・・・接地側放電電極としてのアークホーン、２１
・・・接続導体、２２・・・リード線、２３．２４・・
・クランプ金具、２５・・・漏れ電流検出端子、２６・
・・絶縁取付台、２７・・・絶縁ボルト、２８・・・導
体、２９・・・電流計、３０・・・支持導体、３５・・
・コンデンサ分圧器、３７・・・差動アンプ、３９・・
・シャント抵抗、４１・・・光ファイバー、■・・・送
電線の電圧、Ｖａ・・・接地側懸垂碍子の誘起電圧、Ｒ
ｂ・・・バリスタ抵抗、Ｉｒ・・・バリスタ抵抗骨の電
流、Ｃ・・・全容量、Ｇ・・・気中放電ギャップ、Ｉｃ
・・・静電容量性ｔｂ：ａ、　Ｉ　ｃ−・・・コンデン
サ分圧器により得られる容量性電流１ｃとほぼ同一の電
流、ｃｐ・・・非直線抵抗素子の静電容量、ＲＯ・・・
線形抵抗、し・・・送電線、。 特　許　出　願　人　　　日本碍子　株式会社代　理　
人　　　　　　　弁理士　恩１）博宣第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉄塔の支持アーム等の接地物に対し支持碍子を介し
   て電線を支持し、一方、前記接地物側には取付アダプタ
   を介して電圧−電流特性が非直線性の材料により形成し
   た非直線抵抗素子を内蔵した避雷器を装着し、前記支持
   碍子側に取着した課電側の放電電極と、前記避雷器に取
   着した接地側の放電電極とを所定の気中放電ギャップを
   もって対向配置したギャップ型避雷装置において、前記
   支持碍子の中間部と避雷器側の放電電極とを接続導体に
   より電気的に接続して、前記支持碍子の接地側碍子部に
   静電誘導で発生する誘起電圧及び誘起電流を前記接続導
   体により避雷器に印加し、該避雷器内の非直線抵抗素子
   に流れる電流を検出して、非直線抵抗素子の劣化・故障
   状態を判定することを特徴とするギャップ型避雷装置に
   おける避雷器の劣化・故障検出方法。 ２、請求項１のの発明において、前記接続導体と接地物
   との間に前記支持碍子と並列に分圧器を配置して、前記
   非直線抵抗素子の静電容量分電流とほぼ等しく、かつ前
   記支持碍子の接地側碍子部に静電誘導で発生する分圧電
   圧に対して９０°進み位相の誘起電流と、素子通過電流
   とを差動アンプに入力し、前記素子通過電流中のバリス
   タ抵抗分電流を検出して、非直線抵抗素子の劣化・故障
   状態を判定することを特徴とするギャップ型避雷装置に
   おける避雷器の劣化・故障検出方法。