JPH03257720A - 避雷碍子 - 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〕 この発明は送電線路に雷撃による異常電流が流れた場合
、それを速やかに大地に放電するとともに、その後生じ
る運転電圧による続流電流を抑制して地絡事故を未然に
防止することができる気中直列ギャップを有する耐雷ホ
ーン装置に使用する避雷碍子に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、既設の送電線支持碍子装置は、送電電圧に応じ
て必要最小限の裕度をもった設計条件により構成されて
いる。このような既設の鉄塔において、課電側との間に
気中直列ギャップを介して避雷碍子を装着する場合、鉄
塔の物理的な空間に避雷碍子を装着し、かつ所要の気中
絶縁強度を確保するには、可及的に避雷碍子を小型化す
ることが望まれる。又、雷撃による地絡事故を確実に防
止するために各鉄塔毎に複数の避雷碍子を装着する必要
があり、送電線路には多数の避雷碍子を設置することと
なり、避雷碍子の小型化及びコストダウンを図ることが
適用拡大にあたって極めて重要となる。一般に送電線は
山岳地に設けられることが多いから小型化は運搬の面か
らも重要である。

従来、前記避雷碍子は電圧−電流特性が非直線性の例え
ば酸化亜鉛を主材とする限流素子と、大気中における耐
候性・を確保するためのＥＰＤＭゴムあるいはエポキシ
樹脂等よりなる絶縁外套体とにより構成され、限流素子
に関しては、−線地絡時の健全相上昇電圧を考慮した運
転電圧に数サイクル程度の動作時間だけ耐えるように限
流素子の耐電圧、すなわち積層枚数（長さ）Ｎを決定す
るとともに、限流素子の通電断面積をＳとすると、雷サ
ージを処理する際のエネルギーに耐えるように、（ＮＸ
Ｓ）で表される素子の体積を決定している。

一方、運転電圧に耐える限流素子の積層枚数を該素子の
内部に流れる抵抗分電流でみると、従来１ｍＡ〜ＩＡま
での範囲になるように設定されていた。これは、外套体
が塩分その他で汚損され、湿潤した状態で雷サージを処
理した場合、雷サージを処理した後運転電圧によって外
套体の表面を流れようとする続流は数Ａ〜６Ａ程度にも
達し、かつ、この電流を直列ギャップの絶縁性により遮
断しようとする場合の電流上限値は、実験的に１０Ａ程
度であるから、素子部の電流を可能な限り小さく設定し
、続流を遮断することに係わる信頼性を向上させるため
である。

一方、絶縁外套体に関しては、常時電圧を加えて使用す
るものとは異なり、所定の汚損度、つまり等価塩分付着
密度（ｍｇ　／　ｃｒｔ　）において、限流素子が雷サ
ージを処理し終わるまでの時間、つまり数サイクル（１
１５０，又は１／６０秒が１サイクル）程度、運転電圧
に耐えるように短時間フラッジオーバ電圧特性を考慮に
入れ、すなわち耐電圧が上昇する分短めに設定された沿
面絶縁距離がその平均胴径に対応して設定されている。

これらの事項に関する一般的な考え方は、「電気協同研
究　第３５巻第３号　変電設備の耐塩設計−（財）電気
協同研究会−昭和５４年９月」の２−４項、付ｎ−３〜
５巻に示されている。

ところで、絶縁外套体の材質として、例えばシリコンあ
るいはテフロン等のように撥水性を有するゴムあるいは
樹脂の使用が考えられる。これらの材質は従来常時電圧
を加えて使用する碍子類に適用されており、このような
条件下で大気中で長期間使用すると外表面が漏れ電流に
よって劣化し撥水性が低下する傾向があり、この特長を
充分活かすことができなかった。耐雷ホーン装置に適用
される場合でも従来の経験からこの低下を見込んだ沿面
絶縁距離が設定され、この材質の特長を活かす工夫が充
分ではなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、冬季雷の電気的エネルギーは、夏季雷のそれ
と比較して、約１０〜１００倍と大きいことが観測によ
って明らかとなっている。このような冬季雷が発生する
地区に耐雷ホーン装置を適用するためには夏季雷を想定
したものに比べ避雷碍子の限流素子の径を増大して大電
流を放電できるようにすることが必要となる。

ところが、素子径の増加は運転電圧が加わったとき素子
を流れる電流を上昇させることにつながることから、汚
損続流遮断特性が低下する。このため、この電流の上昇
を抑制する対策として素子数を増加することが必要とな
る。この場合続流遮断特性が低下することから、直列ギ
ャップの間隔を増加させる必要があり、最終的にこれら
のことを行うと直列ギャップと組合された耐雷ホーン碍
子装置としての雷サージに対する絶縁レベルが大幅に上
昇してしまい既設碍子装置との絶縁協調特性を低下させ
る原因になるという問題があった。

ところで、前記避雷碍子の小型化を図るためには、当然
限流素子の枚数を削減することが不可欠となる。これに
よって物理的な長さが短くなり、さらに軽量化される。

一方、このことは避雷碍子本体の静電容量を増大させ避
雷碍子側の放電電極と送電線側の放電電極との間に形成
された気中直列ギャップの分担電圧を増大させ雷サージ
に対する絶縁レベルを低減させ、既設碍子装置との絶縁
差を増加させることから絶縁協調性の向上に効果的であ
るという側面ももっている。

ところが、従来の避雷碍子の限流素子の全長を短くした
場合、汚損条件下での雷サージ処理後の続流遮断特性が
低下し、最悪の場合は続流を遮断できなくなり、このこ
とから本体全長の小型にも限界があり、又、この対策と
して気中直列ギヤップの間隔を拡大すると、碍子個数の
少ない特殊な既設の送電線支持碍子装置との絶縁協調が
難しく、適用が困難になるケースがあった。

この発明の目的は絶縁協調特性に優れ小型で低廉な避雷
碍子を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は上記目的を達成するため、耐張絶縁体の内部
に電圧−電流特性が非直線性の限流素子を収容するとと
もに、前記耐張絶縁体の両端部に接地側及び課電側の電
極金具を設け、さらに、前記耐張絶縁体の外周部には絶
縁材よりなる外套体を設けた避雷碍子において、前記限
流素子の電流値が運転電圧に相当する電圧に対して１〜
１０Ａとなるように、該限流素子の断面積及び長さを設
定するとともに、前記絶縁外套体の少なくとも表面を撥
水性を有する絶縁材により形成し水切り機能を有する笠
部を設けるという手段をとっている。

〔作　用〕

この発明は上記手段をとったことにより、従来のように
長い沿面絶縁距離をとらなくとも笠部での汚損物のつな
がりを遮断し、汚損時に外套体を流れる漏れ電流を大幅
に低減することから、この分限法素子に流れる電流を増
加させることができ、これにより限流素子の制限電圧−
電流（Ｖ−１）特性に対応して同素子の長さを短くする
ことが可能となる。又、限流素子の抵抗分電流が増加し
素子の電位分布がより強く外套体電位分布に作用するこ
とから、絶縁外套体の電位分布が改善され汚損耐電圧が
向上し、この結果、外套体の表面絶縁距離を従来の１／
２程度としても十分な続流遮断特性を有する。このこと
から、素子積層枚数、制限電圧低減等の効果を反映して
、避雷碍子全長を小型化することができるとともに、本
体のコストダウンを計ることができる。又、限流素子の
長さが短くなる分、雷サージに対する絶縁レベルも低減
され、既設碍子装置との絶縁協調特性も向上させること
ができる。このことは逆に運転電圧により避雷碍子に誘
起される電圧の低下を意味し、絶縁信頼性の向上にもつ
ながる。

〔実施例〕

以下、この発明を具体化した一実施例を図面に基づいて
説明する。

第１図に示すように、この発明の避雷碍子ｌを構成する
耐圧絶縁筒２の内部には、電圧−電流特性が非直線性の
限流素子３が複数個に分割した状態で直列に収容されて
いる。又、前記耐圧絶縁筒２の両端部には接地側及び課
電側の電極金具４゜５が嵌合固定され、該耐圧絶縁筒２
及び前記画電極金具４，５の外周には例えば撥水性に優
れたシリコンゴム、テフロン樹脂等の絶縁材よりなる笠
部、下面が下方向に傾斜しかつ先端に鋭角を有する先端
部分をもつ笠部６ａを有する絶縁外套体６がモールド成
形され、その端部は画電極金具の外周を長さ方向に可能
な限り多く覆い、その電界緩和を計っている。なお、２
ａは放圧孔である。

第２図に示す前記限流素子３の断面積Ｓは、雷サージの
想定電流、すなわち責務面より決定され、その長さは設
定された断面積に対応する素子のＶ−Ｉ特性を考慮し、
運転電圧に対応する前記限流素子３に流れる抵抗分電流
の許容値が１〜１０Ａとなるように決定されている。

一方、前記絶縁外套体６の表面絶縁距離りは、短時間フ
ラッジオーバ電圧特性を考慮に入れ、その平均胴径と想
定汚損度から決定されるが、撥水性の絶縁材を用いる場
合は、前述の作用からその１／２程度以下としても十分
な汚損耐電圧を有しており、一般に重汚損地区と呼称さ
れる塩分付着密度０　、　１２　ｍｇ／　ｃｎｆ域に適
用する設計例でも、外套体の撥水性効果や電位分布の改
善効果などから表面に流れる電流Ｉ２と、前記限流素子
３に流れる電流■１の和を１０Ａ未満にとどめることが
できる。

又、前記避雷碍子１は第３図に示すように鉄塔の送電線
支持碍子装置に装着される。送電線支持碍子２１の下端
部には課電側の放電電極２２が支持され、支持碍子２１
の上側連結金具に取付アダプタ２３を介して支持された
前記避雷碍子ｌの電極金具５には、接地側の放電電極２
４が支持され、両放電電極２２．２４は所定の気中直列
ギャップＧをもって対向配置されている。この直列ギヤ
ップＧは送電線の開閉サージ電圧によりフラッジオーバ
しないような絶縁強度を有し、かつ雷サージに対しては
放電を許容するとともに、支持碍子のフラッジオーバを
生じない絶縁強度としている。

避雷碍子１の限流素子３を流れる電流１１と、絶縁外套
体６の汚損表面を流れる電流Ｉ、とを加算した電流は、
続流を遮断できる限界電流１０Ａ程度を越えないよう若
干裕度をみて設定される。

以上のように避雷碍子ｌの外套体に流れる電流を実質的
に零とし、限流素子３を流れる電流１１を裕度をみて最
大６Ａ程度に設定することにより、Ｖ−Ｉ特性からして
従来に比べ限流素子３の枚数を削減できるとともに、汚
損に対しても漏れ距離を従来の１／２以下にでき、さら
に制限電圧も低減することから全長を短くして、避雷碍
子を小型、軽量化することができるとともに、コストダ
ウンを計り、既設の送電線支持碍子装置への適用を容易
に行うことができる。

なお、この発明は夏季雷に比ベエネルギーの大きい冬季
雷地区へ適用する場合、エネルギー責務面から素子径の
大口径化が避けられず、素子に流れる電流が増加し続流
遮断性が低下することに対する対策としても有効である
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、この発明は避雷碍子を小型、軽量
化することができるとともに、コストダウンを計り、既
設の送電線支持碍子装置への適用を容易に行うことがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の避雷碍子を装着した送電線支持碍子
装置の部分断面図、第２図は限流素子の斜視図、第３図
は避雷碍子装置全体を示す正面図である。 ■・・・限流素子、２・・・耐圧絶縁筒、３・・・限流
素子、４．５・・・電極金具、６・・・絶縁外套体、１
１・・・限流素子を流れる電流、■、・・・絶縁外套体
の表面を流れる電流、Ｓ・・・限流素子の横断面積、Ｌ
・・・表面絶縁距離。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．耐張絶縁体の内部に電圧−電流特性が非直線性の限
   流素子を収容するとともに、前記耐張絶縁体の両端部に
   接地側及び課電側の電極金具を設け、さらに、前記耐張
   絶縁体の外周部には絶縁材よりなる外套体を設けた避雷
   碍子において、前記限流素子の電流値が運転電圧に相当
   する電圧に対して１〜１０Ａとなるように、該限流素子
   の断面積及び長さを設定するとともに、前記絶縁外套体
   の少なくとも表面を撥水性を有する絶縁材により形成し
   水切り機能を有する笠部を設けたことを特徴とする避雷
   碍子。