JPH0348606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は送電線路又は配電線路に使用される
避雷機能を備えた碍子に係わり、特に光による電
解測定手段を用いた電圧センサ内蔵型耐雷碍子に
関する。

（従来の技術） 従来、送電線又は配電線では、変電所におい
て、線路に変成器を設けて事故電圧を検出し、継
電器を作動させ、遮断機をトリツプさせて線路を
保護していた。

ところで、これまでに経路の電圧の検出に用い
られてきた装置は、導体を支持する碍子とは別体
のものであり、測定精度が充分でないばかりか、
大型で測定場所への取付作業も複雑で、その設置
によつて線路の美観を損ねることが少なくなかつ
た。このため、電圧の検出可能な電圧検出装置内
蔵型の碍子として、特開昭54−134395号公報に開
示された碍子が提案された。

この碍子は第４図に示すように、磁器よりなる
碍子本体３１の内部に空洞部３２を設けるととも
に、同碍子本体３１頂部に前記空洞部３２と連通
する孔３３を設け、その孔３３にはチタン酸バリ
ウムなどを主成分とするセラミツクス体３４が嵌
合固着されていた。更に、前記セラミツクス体３
４上端には、導体３５を支持するための導体支持
部３６を設けた電極３７が一体に設けられるとと
もに、下端には電極３８が一体に設けられてい
た。そして、同電極３８には碍子外部に導出した
リード線３９が接続されており、又、碍子本体３
１の下方にはベース金具４０がセメントで一体に
嵌着されていた。

これによつて、碍子本体３１は線路の導体３５
を大地から絶縁支持するとともに、電極３７と電
極３８の間にはセラミツクス体３４が介在されて
いるので、前記電極３７，３８は極板として、セ
ラミツクス体３４は誘電率の高い誘電体として作
用し、静電容量の大きいセラミツクスコンデンサ
が形成される。従つて、電極３８に接続されたリ
ード線３９を測定器に接続させることにより、碍
子本体３１外周表面の汚損の影響をほとんど受け
ず、線路電圧が容易に検出されていた。

一方、送電線又は配電線においては導体を支持
するとともに、雷サージによる過電圧でフラツシ
オーバが生じた際、これに伴う続流を遮断して続
流アークによる断線や碍子本体の損傷を防止する
ため、非直線性抵抗素子を内蔵した耐雷碍子が使
用されていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前述した電圧検出装置内蔵型の碍子
は、碍子内部のリード線３９が外部からの電磁誘
導をうけるので、SN比が低下するという欠点が
あつた。特に、近年は送電線や配電線の信頼性を
更に向上させるために、これまで検出困難であつ
た事故電圧の検出も必要となりつつあるので、線
路電圧の精度の高い測定が望まれている。

この発明の第１の目的は耐雷碍子の碍子本体内
部に雷気光学素子よりなる電圧センサを内蔵し
て、構造が簡単でコンパクト、かつ線路電圧の検
出が容易なばかりでなく、耐雷碍子本来の機能を
損なうことなく避雷器としての動作状態も検知で
きて、しかも検出信号のSN比や測定精度の高い
電圧センサ内蔵型耐雷碍子を提供することにあ
る。

第２の目的は前記第１の目的に加えて、非直線
性抵抗素子は課電により劣化する虞があるため、
劣化した非直線性抵抗素子の交換を容易に行うこ
とができる電圧センサ内蔵型耐雷碍子を提供する
ことにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 第１発明は前記第１の目的を達成するために、
中空状の碍子本体１の上下両端に課電側電極４と
接地側電極５を備え、前記中空状部１ａには所定
の放電間隙Ｇをもつて対向配置した課電側放電電
極１４及び設置側放電電極１５と、非直線性抵抗
素子１３を直列に接続した碍子において、前記両
放電電極１４，１５の間には電気光学素子を介在
させ、同電気光学素子には外部から同素子へ光パ
ワを供給し、同電気光学素子内で変調された光を
外部へ導出するための光フアイバ２０ａ，２０ｂ
を接続するという構成を採用している。

次に、第２発明は前記第２の目的を達成するた
めに、中空状の碍子本体２３の上下両端に課電側
電極４と接地側電極５を備え、前記中空状部２３
ｃには所定の放電間隙Ｇをもつて対向配置した課
電側放電電極１４及び接地側放電電極１５と、非
直線性抵抗素子１３を直列に接続した碍子におい
て、前記両放電電極１４，１５の間には電気光学
素子を介在させ、同電気光学素子には外部から同
素子へ光パワを供給し、同電気光学素子内で変調
された光を外部へ導出するための光フアイバ２０
ａ，２０ｂを接続するとともに、前記非直線性抵
抗素子１３の収容部と、両放電電極１４，１５及
び電気光学素子の収容部との境界部で分離すべ
く、前記碍子本体２３を上部と下部碍子２３ａ，
２３ｂとに別体で形成して互に連結するという構
成を採用している。

（作用） この発明は前記構成を採用したことにより、次
のように作用する。

第１発明は、碍子に支持された導体にかかる電
圧が課電側電極を通じて課電側及び接地側の放電
電極、（電気光学素子）および非直線性抵抗素子
とに印加される。このとき、碍子外部の発行ダイ
オードなどの光源から出射された光パワが、入射
光用光フアイバを通じて前記電気光学素子に導か
れ、同光は電気光学素子を通過する間に放電電極
間の電界強度つまり線路電圧に応じて強度変調さ
れる。

更に、この強度変調された光信号は、出射光用
光フアイバを通じて碍子外部に導出され、受光素
子に導かれて電気信号となり、線路電圧が測定さ
れる。

ところで、導体に雷サージが侵入すると、過電
圧が放電間隙及び非直線性抵抗素子に印加され
る。このとき、前記放電間隙ではフラツシオーバ
が生じ、電流は非直線性抵抗素子、接地側電極を
経て、大地に流される。なお、これに伴う続流
は、非直線性抵抗素子が抵抗値を瞬時に回復して
遮断され、アークは消弧される。

このときの電圧変化は、前述した電気光学素子
及び光フアイバと同様の作用によつて、碍子外部
の測定器に伝送されて測定される。

次に、第２発明では第１発明の作用に加えて、
碍子本体の上部碍子と下部碍子とを分離すること
により、劣化した非直線性抵抗素子は新しいもの
と交換可能である。

（実施例） 以下、第１発明を具体化した実施例を第１図に
従つて説明する。

図面中１は磁器よりなる中空状のクランプトツ
プラインポスト型の碍子本体であつて、その上下
端部の外周部にはフランジ金具２，３がセメント
で接着され、フランジ金具２には課電側電極４
が、又、フランジ金具３には接地側電極５がそれ
ぞれ締付されている。６は電線等の導体であつ
て、前記課電側電極４の上端凹状溝４ａに対し
て、導電性の座金７を介して嵌込まれている。８
は前記導体６を把持するクランプ金具であつて、
課電側電極４の上部の図示しないねじ穴に螺合さ
れナツト９で締付けられたボルト１０に係合さ
れ、ナツト１１によつて締付固定さている。１２
は碍子頭部を被覆する絶縁カバーである。

１３は碍子本体１の中空状部１ａの下半部に嵌
合され、下端を接地側電極５に当接させた酸化亜
鉛を主成分とした中空状の非直線性抵抗素子であ
つて、電圧電流特性が非直線性を示し、大きな静
電容量を備えている。１４，１５は電極板１６を
介して前記非直線性抵抗素子１３の上下に直列に
配置された有底短円筒状をなす課電側及び接地側
の放電電極であつて、それらの放電端部１４ａ，
１５ａの間に放電間隙Ｇを形成している。１７は
前記接地側放電電極の底面に支持した絶縁性を備
えた電気光学素子としてのポツケルス素子、１８
はポツケルス素子１７と前記課電側放電電極との
間に介在させた絶縁スペーサである。２５は前記
課電側放電電極１４と課電側電極４とを電気的に
接続するとともに機械的に固定させるためのスプ
リングである。

２０ａ，２０ｂは前記非直線性抵抗素子１３の
空洞部１３ａに挿通された高絶縁性と無誘導性と
を備えた人射光用及び出射光用の一対の光フアイ
バであつて、一端は前記ポツケルス素子１７に、
他端は、接地側電極５に嵌合固定された光コネク
タ２１に接続されている。２２は前記光フアイバ
２０ａ，２０ｂを囲繞して、空洞部１３ａに充填
されたレジン、コンパウンド、あるいは絶縁油、
SF₆ガスなどの絶縁物である。

次に、前記のように構成した電圧センサ内蔵型
耐雷碍子の作用について説明する。

今、第１図に示す導体６に電圧が印加される
と、同時に座金７、課電側電極４及びスプリング
２５を介して、課電側電極４と接地側電極５との
間に介装されたポツケルス素子１７、絶縁スペー
サ１８、課電側、接地側放電電極１４，１５、及
び素子１３に電圧が印加される。ところで、ポツ
ケルス素子１７及び絶縁スペーサ１８と、静電容
量の大きな素子１３とはそれぞれ直列に接続され
ているので、前者の分担電圧は後者の分担電圧よ
りも相対的に高い。

このとき、課電側、接地側放電電極１４，１５
の放電間隙Ｇには電界が生じ、この電界がポツケ
ルス素子１７に作用する。又、前記ポツケルス素
子１７は放電電極１４，１５の中央に位置してい
るので、ポツケルス素子１７内及びの周囲の電界
は外部電界の乱れに対する影響をほとんど受け
ず、碍子本体１の外表面が汚損し、同外表面に漏
れ電流が生じて、外表面の電位分布が変動して
も、ポツケルス素子１７に作用する電界の変動は
極めて小さい。この結果、前記ポツケルス素子１
７には、常に均等で安定した電界が加わる。

これに次いで、碍子本体１外部の図示しない光
源（例えば、発光ダイオード）より光コネクタ２
１を介して入射光用光フアイバ２０ａに光パワが
伝送され、更に、ポツケルス素子１７中を光が通
過する間に、同光はポツケルス効果により電界強
度、すなわち、導体６の電圧に応じて位相変調を
受けて、ポツケルス素子１７に付加された偏光要
素により強度変調される。次いで、この変調信号
は、出射光用光フアイバ２０ｂによつて、外部か
らの電磁誘導を受けることなく伝送され、光コネ
クタ２１を介して、碍子外部の図示しない受光器
に導かれ、その後電気信号となつて電圧が測定さ
れる。

ところで、この第１発明は耐雷碍子本来の作用
として、導体６に過電圧雷サージが侵入すると、
座金７、過電側電極４及びスプリング２５を介し
て放電電極１４，１５間及び非直線性抵抗素子１
３に過電圧が印加さる。このとき、放電間隙Ｇを
介して両放電電極１４，１５との間でフラツシオ
ーバが生じる。そして、このときの電流は、電極
板１６、非直線性抵抗素子１３、接地側電極５の
順に流れて図示しない接地物などにより大地に流
れるが、これに伴う続流に対しては非直線性抵抗
素子１３が抵抗値を瞬時に回復してこれを遮断
し、アークが消弧される。

なお、避雷器の動作を示す電圧変化は、放電電
極間のフラツシオーバ時にポツケルス素子１７に
加わる電界が瞬間的に零になるので、その変化は
ポツケルス素子１７及び光フアイバ２０ａ，２０
ｂの作用によつて碍子外部の測定器に伝送されて
検知可能である。

ところで、この実施例の課電側及び接地側の放
電電極１４，１５の放雷端部１４ａ，１５ａは、
それぞれ第３図に示すように丸曲成形してもよ
い。

次に、第２発明の構成を第２図に従つて説明す
る。なお、第１図に示す実施例と同一の機能を備
えた部材については、同一の番号を符して説明を
省略し、異なる点についてのみ説明する。

図面中２３は磁器よりなる中空状のクランプト
ツプラインポスト型の碍子本体であつて、上部碍
子２３ａと下部碍子２３ｂとに分割形成され、上
部碍子２３ａの下端外周に固定した雌ねじ筒２４
ａに対し、下部碍子２３ｂの上端外周に固定した
雄ねじ筒２４ｂを螺合することによつて分離可能
に固定されている。２５は中空状部２３ｃ内部の
課電側電極４と課電側放電電極１４との間に係止
筒２６ａ，２６ｂを介して介装され、両極間に電
気的に接続したスプリング、２７は接地側放電電
極１５と電極板１６との間に介在させたスプリン
グである。２８は接地側放電電極１５と電極板１
６との間に位置して、ポツケスル素子１７と光フ
アイバ２０ａ，２０ｂを引き離し可能に接続した
光コネクタである。

次に、前記のように構成された電圧センサ内蔵
型耐雷碍子の作用について説明する。

この耐雷碍子は、導体６の電圧及び過電圧雷サ
ージによる続流アークの遮断及びそのときの電圧
変化の検知については、第１発明の実施例の耐雷
碍子と同様に作用する。

ところで、この耐雷碍子では、雌ねじ筒２４ａ
及び雄ねじ筒２４ｂの螺合を解除すれば、碍子本
体２３は上部碍子２３ａと下部碍子２３ｂとに分
離される。その後、碍子本体２３の内部に収容さ
れたポツケルス素子１７と光フアイバ２０ａ，２
０ｂの接続を光コネクタ２８により解除すれば、
劣化した非直線性抵抗素子１３は新しいものと交
換可能である。次いで、新しい非直線性抵抗素子
１３を接続させるとともに、上部碍子２３ａ及び
下部碍子２３ｂとを雌ねじ筒２４ａ、雄ねじ筒２
４ｂにより螺合固定すれば、電気光学素子を内蔵
する上部碍子２３ａは再使用可能となる。

この耐雷碍子では、非直線性抵抗素子１３が劣
化して、耐雷碍子本来の機能が低下しても、碍子
全部を新たに交換する必要がなく、高価なポツケ
ルス素子１７を再利用できて経済的である。

なお、前記第１発明及び第２発明の実施例で用
いられている光フアイバ２０ａ，２０ｂは光フア
イバの単体の他に、光フアイバの単体をPVCシ
ースなどで被覆保護した光フアイバケーブルも含
めたものである。

又、この第１発明及び第２発明の電圧センサ内
蔵型耐雷碍子は、それぞれ導体６の支持として、
従来のように変電所などの所要箇所に設置される
だけでなく、電線路における各電柱などに設置し
て電圧を測定し、その信号を伝送するようにして
おけば、各フイーダごとの地絡、短絡などの事
故、あるいは避雷器としての動作状態を集中監視
することができる。又、電線路においては、携帯
式電圧測定器を用いることによつて、光コネクタ
２１を介して適宜測定することもできる。

発明の効果 以上詳述したように、第１発明は耐雷碍子の内
部に、一対の放電電極を対向させてなる放電間隙
と非直線性抵抗素子を直列に接続して収容すると
ともに、前記放電電極の間には電気光学素子を介
在させ光フアイバが接続されているので、耐雷碍
子本来の機能を損なうことなく、線路電圧の検出
が行え、この発明の説明で省略した碍子外部の発
光素子及び受光素子などを含む測定部と、碍子内
部の電圧検出部とを効果的に絶縁強化できるとと
もに、碍子本体もセンサ内蔵のための大きなスペ
ースを必要とせず、構造が簡単かつコンパクトな
ばかりでなく、無誘導で精度が高く、しかも避雷
器としての動作状態も検知できるという幾多の効
果を奏する。

又、第２発明は前記第１発明の効果に加えて、
碍子本体を分離することにより、碍子内部に収容
された非直線性抵抗素子などが交換可能であるの
で、前記素子などが不良状態のときは自由に交換
できて碍子全部を取り替える必要もなく、大変経
済的かつ、利用価値の大きい耐雷碍子を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の実施例を示す断面図、第２
図は第２発明の実施例を示す断面図、第３図は放
電間隙の別例を示す断面図、第４図は従来例を示
す断面図である。 １，２３……碍子本体、４……課電側電極、５
……接地側電極、６……導体、１３……非直線性
抵抗素子、１４……課電側放電電極、１５……接
地側放電電極、１７……ポツケルス素子、２０
ａ，２０ｂ……光フアイバ、２１，２８……光コ
ネクタ、２４ａ……雌ねじ筒、２４ｂ……雄ねじ
筒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空状の碍子本体１の上下両端に課電側電極
   ４と接地側電極５を備え、前記中空状部１ａには
   所定の放電間隙Ｇをもつて対向配置した課電側放
   電電極１４及び接地側放電電極１５と、非直線性
   抵抗素子１３を直列に接続した碍子において、前
   記両放電電極１４，１５の間には電気光学素子を
   介在させ、同電気光学素子には外部から同素子へ
   光パワを供給し、同素子により変調された光を外
   部へ導出するための光フアイバ２０ａ，２０ｂを
   接続したことを特徴とする電圧センサ内蔵型耐雷
   碍子。 ２ 前記課電側及び接地側の放電電極１４，１５
   の間には絶縁スペーサ１８と電気光学素子が直列
   に接続して介在さている特許請求の範囲第１項に
   記載の電圧センサ内蔵型耐雷碍子。 ３ 電気光学素子はポツケルス素子１７である特
   許請求の範囲第１項に記載の電圧センサ内蔵型耐
   雷碍子。 ４ 非直線性抵抗素子１３は光フアイバ２０ａ，
   ２０ｂを挿通し得るように中空状に形成された酸
   化亜鉛（ZnO）を主成分としたものである特許請
   求の範囲第１項に記載の電圧センサ内蔵型耐雷碍
   子。 ５ 接地側電極５は光フアイバ２０ａ，２０ｂを
   接続する光コネクタ２１を備えている特許請求の
   範囲第１項に記載の電圧センサ内蔵型耐雷碍子。 ６ 中空状の碍子本体２３の上下両端に課電側電
   極４と接地側電極５を備え、前記中空状部２３ｃ
   には所定の放電間隙Ｇをもつて対向配置した課電
   側放電電極１４及び接地側放電電極１５と、非直
   線性抵抗素子１３を直列に接続した碍子におい
   て、前記両放電電極１４，１５の間には電気光学
   素子を介在させ、同電気光学素子には外部から同
   素子へ光パワを供給し、同素子内で変調された光
   を外部へ導出するための光フアイバ２０ａ，２０
   ｂを接続するとともに、前記非直線性抵抗素子１
   ３の収容部と、両放電電極１４，１５及び非直線
   性抵抗素子１３の収容部との境界部で分離すべ
   く、前記碍子本体２３を上部と下部碍子２３ａ，
   ２３ｂとに別体で形成して互に連結したことを特
   徴とする電圧センサ内蔵型耐雷碍子。 ７ 前記上部碍子２３ａと下部碍子２３ｂは、雌
   ねじ筒２４ａ及び雄ねじ筒２４ｂにより離脱可能
   に嵌合固定された特許請求の範囲第６項に記載の
   電圧センサ内蔵型耐雷碍子。