JPH0475215A - 送電線用避雷碍子装置 - 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〕 この発明は送電線に雷サージが侵入した場合、それを速
やかに大地に放電することができるとともに、その後生
じる続流電流を抑制遮断して地絡事故を未然に防止する
ことができる送電線用避雷碍子装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

従来、送電線用避雷碍子装置を構成するに際して、送電
線を支持する絶縁支持碍子と別体に形成した避雷碍子を
取付アダプタを介して鉄塔の支持アームに支持するとと
もに、前記絶縁支持碍子の課電側吊下金具と避雷碍子の
先端部との間にそれぞれ放電電極を装着して、両数電電
極間に気中放電間隙を形成する方式がある。

この別体方式は既設の鉄塔に適用しようとすると、避雷
碍子と鉄塔との絶縁クリアランスを確保するのが困難で
あったり、前記支持アームの補強を行う必要が生じる等
の問題がある。

この問題を解消するため、従来絶縁支持碍子自体に避雷
機能を付与して既設の鉄塔に容易に適用できるように工
夫した兼用方式の避雷碍子装置が提案されている。この
避雷碍子装置として、第６図に示すようなものがある。

この装置は支持アーム１に対し接地側吊下金具ユニット
３を介して限流素子を内蔵した懸垂型避雷碍子４を直列
に多数連結してなる懸垂型避雷碍子連５を吊下するとと
もに、前記各避雷碍子４の限流素子をリード線により直
列に連結し、送電線１５に雷サージが侵入した場合、そ
の電流のみを前記限流素子により前記支持アームｌへ放
電するとともに、その後に続く運転電圧の続流電流は限
流し、実質的には無続流とし、地絡事故を防止するよう
になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前述した避雷碍子装置の場合、その設計値を
越える雷サージを吸収すると、避雷碍子の限流素子が損
傷し、運転電圧の続流を抑制できず、地絡事故に至るこ
ととなり、系統の遮断器が動作することとなる。このと
き、限流素子は地絡もしくは短絡電流を受けて不良絶縁
体になってしまうため、従来の絶縁碍子の被アーク碍子
と異なり、系統再開のための遮断器の再投入を成功させ
ることが困難となる。

又、第７図のように懸垂型避雷碍子連５に絶縁碍子１１
を組み込み、切り離し装置５５を並列に装着した場合に
は、切り離し装置５５の動作により系統の遮断器の再投
入を成功させることができるが、従来の絶縁碍子装置に
比べ碍子連結長が４０〜１００％長くなり、送電線１５
と下相に位置する支持アームｌとの垂直方向の絶縁クリ
アランスが小さくなり、既設の送電線支持碍子装置に適
用する上で、他相との絶縁協調を図ることが難しくなる
という問題が発生する。

この発明の第１の目的は、避雷碍子及び絶縁碍子の垂直
方向の長さを短くして既設の送電線支持碍子装置に容易
に適用することができる送電線用避雷碍子装置を提供す
ることにある。

又、この発明の第２の目的は、前記第１の目的に加えて
、想定を越える雷サージが避雷碍子に侵入した場合、避
雷碍子が導通破壊される以前に、切離器が動作し、続流
電流を遮断して地絡事故を未然に防止することができ、
避雷碍子が劣化状態にあるか否かを容易に判断できる送
電線用避雷碍子装置を提供することにある。

さらに、この発明の第３の目的は、前記第１の目的に加
えて、雷サージにより避雷碍子が故障した後、切離器を
交流の地絡電流で動作させて切離し、これによって形成
される気中間隙により永久地絡を防止することができ、
避雷碍子の故障状態を容易に判断することができる送電
線用避雷碍子装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１記載の発明は、上記第１の目的を達成するため
、鉄塔に対し接地側吊下金具ユニットを介して電圧−電
流特性が非直線性の限流素子を備えた避雷碍子を連結吊
下し、該避雷碍子の下端部には第１連結金具ユニットを
介して、線路方向へ指向する左右一対の絶縁碍子の接地
側端部を連結するとともに、両組縁碍子の課電側端部に
はそれぞれ第２連結金具ユニット及び電線引留金具を介
して送電線を連結し、前記電線引留金具間をジャンパー
線により接続し、さらに、前記第１連結金具ユニットと
、ジャンパー線又は第２連結金具ユニットとの間に所定
値以上の雷サージ又は開閉サージが流れた場合に破壊さ
れて気中放電間隙を形成するための切離器を介装すると
いう手段をとっている。

又、請求項２記載の発明は、第２の目的を達成するため
、請求項１記載の発明において、前記切離器のサージ耐
量を前記避雷碍子のサージ耐量よりも小さく設定すると
いう手段をとっている。

さらに、請求項３記載の発明は、第３の目的を達成する
ため、請求項１記載の発明において、前記切離器のサー
ジ耐量を前記避雷碍子のサージ耐量よりも大きくし、か
つ切離器の交流電流に対する耐量を避雷碍子の同じ耐量
よりも小さく設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、送電線に雷サージが侵入すると
切離器を経て避雷碍子に流れ、その後鉄塔に流れて大地
に放電される。このとき避雷碍子の限流素子は雷サージ
を流し、その後の続流電流を限流抑制するので、地絡事
故が防止される。

又、請求項１記載の発明は避雷碍子の下端部に第１連結
金具ユニットを介して左右一対の絶縁碍子を連結したの
で、避雷碍子と絶縁碍子を垂直に連結吊下した場合と比
較して碍子連全体の垂直方向の連結長が短くなり、この
ためジャンパー線と下相に位置する鉄塔支持アームとの
絶縁クリアランスを確保することができ、既設の送電線
支持碍子装置に適用することが容易となる。

又、請求項２記載の発明は、前記切離器に単位時間当た
り所定値以上の電流が流れると、前記避雷碍子が導通破
壊される以前に該切離器が動作されて、気中放電間隙が
形成され、そこにアーク電流として流れる続流電流は避
雷碍子が健全であるため、前記気中放電間隙の絶縁強度
と協働して限流消弧され遮断される。以後、気中放電間
隙を備えた避雷碍子装置として機能する。

一方で、切離器の動作有無により、避雷碍子が故障して
いない状態で、切離器を動作させる異常レベルの雷サー
ジが侵入したか否かが判断できる。

さらに、請求項３記載の発明は、避雷碍子が劣化して続
流電流を遮断することができず、該避雷碍子が導通破壊
された場合、交流の地絡電流にて切離器が動作されて、
気中放電間隙が形成されるので、永久地絡事故が防止さ
れるとともに、切離器の動作有無から避雷碍子が故障し
ているか否かを判断することができる。

〔実施例〕

以下、請求項１，２記載の発明を具体化した一実施例を
第１図〜第４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には接地側ア
ークホーン２を有する接地側吊下金具ユニット３を介し
て懸垂型避雷碍子４を直列に連結してなる懸垂型避雷碍
子連５が連結吊下されている。この懸垂型避雷碍子連５
の下端部には課電側アークホーンを兼用する接地側アー
クホーン６を備えた課電側吊下金具ユニット７が連結さ
れ、該吊下金具ユニット７の下端部には連結ヨーク８が
連結され、さらに該連結ヨーク８の左右両端部には接地
側連結金具ユニット９を介して通常の懸垂碍子１０を直
列に連結してなる絶縁碍子としての懸垂碍子連１１の接
地側端部がそれぞれ連結されている。この実施例では前
記課電側吊下金具ユニット７、連結ヨーク８及び接地側
連結金具ユニット９により第１連結金具ユニットＪを構
成している。さらに、前記懸垂碍子連１１の課電側端部
には課電側アークホーン１２を有する第２連結金具ユニ
ツ）１３及び電線引留金具１４を介して送電線１５が連
結把持されている。又、前記両電線引留金具１４間には
ジャンパー　線１６の両端が接続されている。

さらに、前記連結ヨーク８とジャンパー線１６との間に
は、切離器１７が介装されていて、この実施例では後で
詳述するように該切離器１７のサージ耐量が懸垂型避雷
碍子連５のサージ耐量よりも低い耐量に設定されている
。

次に、前記懸垂型避雷碍子４の構造を第３図に基づいて
説明する。

碍子本体２１の頭部にはキャップ金具２２がセメントに
より嵌合固定され、前記頭部の内側にはピン金具２３が
セメントにより嵌合固定されている。前記碍子本体２１
の筒部に一体形成した複数の取付筒部２１ａの内部には
、例えば酸化亜鉛を主材とする電圧−電流特性が非直線
性の材料よりなる限流素子２４が収納され、図示しない
電極板あるいは付勢ばねを介して上部キャップ電極２５
及び下部キャップ電極２６により被嵌固定されている。

前記キャップ金具２２の外周には万一前記限流素子２４
が雷サージ後又は地絡続流電流により損傷を受は導通状
態になつ場合に、アークを外側方向へ導いて前記碍子本
体２１の破壊を阻止するためのアーク偏向板２７が水平
に固定され、前記上部キャップ電極２５とアーク偏向板
２７はリード線２８により電気的に接続され、下部のキ
ャップ電極２６とピン金具２３はリード線２９により電
気的に接続されている。

さらに、前記切離器１７の構成を第４図に基づいて説明
する。

切離器本体３５を構成する筒体３６の外周面にはひだ部
３６ａが一体に形成され、該筒体３６の上下両端開口部
は蓋体３７により密封されている。

前記筒体３６の上下両端外周面にはフランジ金具４１が
セメント４２により固定され、該フランジ金具４１には
前記蓋体３７がボルト４３により締付固定されている。

なお、４４はフランジ金具４１と蓋体３７との間に介在
したパツキンである。

前記上部の蓋体３７の中心部には上部の連結導線３８の
下端が接続され、該連結導線３８の上端部は前記連結ヨ
ーク８にボルト等により固定されている。

又、前記下部の蓋体３７の下面中央部には下部の連結導
線３９の上端部が接続され、該連結導線３９の下端部は
前記ジャンパー線１６に把持金具５０により連結されて
いる。

前記筒体３６の内周面には切離部４０が全周に渡って環
状溝状に形成されている。この切離部４０の近傍には限
流素子４５が固着材４６により接合固定され、該限流素
子４５と蓋体３７との間にはバネ受金具４７及びバネ４
８が介装され、さらに前記各バネ受金具４７は導通材４
９より接続されている。

前記固着材４６は筒体３６を形成する磁器より熱膨張係
数が大きな例えば無機ガラスからなり、加熱されると筒
体３６との熱膨張の差により筒体３６に対して応力が加
わるようにしている。又、前記限流素子４５は電圧−電
流特性が非直線性を示す酸化亜鉛を主成分としたもので
あって、単位時間当たりの雷サージ、開閉サージ、又は
交流電流に対して各々所定値を越える電気エネルギーを
ジュールエネルギーに置き換え、熱ショックを伴って破
壊する性質を有している。即ち、ここでは避雷碍子本体
、つまり懸垂型避雷碍子連５の限流素子２４の雷サージ
又は開閉サージ耐量より５〜ｂ ルギーが限流素子４５に流れると、該限流素子４５が破
損を受け、切離器１７は破壊され、ジャンパー線１６と
連結ヨーク８との間に第２図に示すように気中放電間隙
Ｇが形成される。そして、懸垂型避雷碍子連５の限流素
子２４のサージ耐量より小さなサージの侵入であれば、
限流素子２４は劣化するが避雷機能を保持しているため
、限流素子２４及び気中放電間隙Ｇにより該放電間隙Ｇ
に流れる続流アーク電流は限流消弧されて遮断され、地
絡事故を防止するようにしている。又、この切離器１７
は懸垂型避雷碍子連５の限流素子２４が破壊される以前
に動作されて、懸垂型避雷碍子連５が保護されるととも
に、それ以降は気中放電間隙Ｇを備えた避雷碍子装置と
して機能し得るようにしている。

ここで、第５図（ａ）のグラフにより懸垂型避雷碍子４
の限流素子２４及び切離器１７の限流素子４５に流れる
サージと、限流素子２４．４５の破壊率との関係を説明
する。前記限流素子２４゜４５は特定のサージにより１
００％破壊されるのではなく、所定幅のサージ領域で破
壊率が増加するような性質を有している。従って、前述
したように両限流素子２４．４５の耐量の差異が５〜１
０％であると、例えば第５図（ａ）のサージＩａでは切
離器１７の限流素子４５が破壊された場合、懸垂型避雷
碍子４の限流素子２４も破壊される確率が残されている
。

次に、前記のように構成した送電線用避雷碍子装置につ
いて、その作用を説明する。

今、第１図において送電線１５に雷サージが侵入すると
、この電流は電線引留金具１４、ジャンパー線１６、切
離器１７、及び連結金具ユニットＪを介して懸垂型避雷
碍子４に流れる。このとき、第３図に示す懸垂型避雷碍
子４では、雷サージがピン金具２３、リード線２９、下
部キャップ電極２６、限流素子２４、上部キャップ電極
２５、リード線２８、及びキャップ金具２２の順に流れ
、その後、順次上側に位置する懸垂型避雷碍子４に流れ
、さらに、接地側吊下金具ユニット３がら鉄塔の支持ア
ーム１に流れ、大地に放電される。

一方、前記雷サージに続く続流電流は、切離器１７の本
体３５に内蔵した限流素子４５と、各懸垂型避雷碍子４
に内蔵した限流素子２４の抵抗値の復元により限流抑制
され、地絡事故が防止される。

又、万一前記切離器１７に予想を越える大規模な雷サー
ジが侵入した場合には、前記限流素子４５に流れる単位
時間当たりの電気エネルギーが所定量以上となり、該限
流素子４５がジュール熱により破壊されて筒体３６の切
離部１ｏ付近がら該筒体３６が破壊され、第２図に示す
ようにジャンパー線１６と連結ヨーク８との間に気中放
電間隙Ｇが形成される。この結果、懸垂型避雷碍子４が
導通破壊される以前に、前記気中絶縁間隙Ｇにより続流
電流が遮断され、地絡事故が防止される。その後は、気
中放電間隙Ｇを備えた避雷碍子装置として雷サージを処
理することが可能となる。従って、懸垂型避雷碍子４の
サージ耐量を越えない領域において運用する限り、懸垂
型避雷碍子４の異常予告（劣化）表示器として用いるこ
とが可能となる。勿論、懸垂型避雷碍子４のサージ耐量
を越える領域に対しては、避雷機能そのものを失うため
、補助的に故障表示器として機能することは言うまでも
ない。

さて、前記実施例では、懸垂型避雷碍子連５の下端部に
左右両側方へ指向するように通常の懸垂碍子連１１．１
１を連結したので、懸垂型避雷碍子連５と通常の懸垂碍
子連１１を垂直方向に直列に連結した従来例（第７図）
と比較して、懸垂型避雷碍子連５下端部からジャンパー
線１６までの距離を短くすることができ、この結果、該
ジャンパー線１６と下相の支持アーム１との絶縁クリア
ランスを充分確保することができ、既設の送電線支持碍
子装置に容易に適用することが可能となる。

つまり、従来例（第７図）の場合、避雷碍子が過大雷サ
ージ等により破損し、切離器が動作したとき、その後は
絶縁碍子１１で絶縁機能することになり、−船釣に当然
のことながら塩害等による汚損絶縁設計が必要となり、
そのため絶縁碍子連結個数は避雷碍子と同程度の連結個
数が必要となる。

従って、単純化して言えば、全体として２倍の碍子連結
長を構成することとなる。

一方、前記実施例では、絶縁碍子１１を水平方向に配置
するため、垂直方向への延長距離は最小限度に抑制でき
る。

次に、請求項３の発明を説明する。

この発明では第５図（ｂ）に示すように、前記切離器１
７の限流素子４５のサージ耐量を懸垂型避雷碍子連５の
限流素子２４のサージ耐量よりも大きく、交流電流に対
する限流素子４５の耐量を限流素子２４の耐量よりも小
さく設定している。

請求項３の発明においては、前記限流素子２４が劣化し
ていて、雷サージ後の続流電流により懸垂型避雷碍子連
５の限流素子２４が導通破壊された後に切離器１７が動
作されてジャンパー線１６と連結ヨーク８との間に気中
放電間隙Ｇが形成され、地絡事故が防止されるとともに
、避雷碍子連５が故障していることを判断することがで
きる。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではなく
、次のように具体化することもできる。

（１）ジャンパー線１６と連結ヨーク８との間に設けた
切離器１７を、例えば電線引留金具１４と連結金具ユニ
ットＪとの間に設け、ジャンパー線１６は図示の通り通
常碍子連１１の下方に配置するかあるいは通常碍子連１
１の側方に配置すること。

（２）切離器１７の本体３５を上下三箇所に設けて、該
切離器１７が動作された場合に、側本体３５の中間部が
飛散されるように構成すること。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、請求項１の発明は避雷碍子とジャ
ンパー線との間の垂直方向の距離を短くして、既設の送
電線支持碍子装置に容易に適用することができる効果が
ある。

又、請求項２の発明は請求項１の発明の効果に加えて、
予想を越える雷サージが流れた時、切離器を動作して、
地絡事故を未然に防止することができ、切離器の動作後
に気中放電間隙を有する避雷碍子装置として使用するこ
とができるとともに、切離器の動作状態を外観的に判別
でき避雷碍子の劣化状態を容易に判別することができる
。

さらに、請求項３の発明は請求項１の発明の効果に加え
て、避雷碍子が劣化して続流電流により導通破壊された
とき、切離器を動作して、永久地絡事故を未然に防止す
ることができるとともに、切離器の動作の有無により避
雷碍子の故障状態を判断することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化した送電線用避雷碍子装置の
一実施例を示す正面図、第２図は切離器が動作した状態
を示す正面図、第３図は懸垂型避雷碍子の半縦断面図、
第４図は切離器の拡大断面図、第５図（ａ）、　　（ｂ
）はサージ電流と限流素子の破壊率との関係を示すグラ
フ、第６図及び第７図は従来例を示す正面図である。 １・・・支持アーム、３・・・接地側吊下金具ユニット
、４・・・懸垂型避雷碍子、５・・・懸垂型避雷碍子連
、８・・・連結ヨーク、ｌＯ・・・懸垂碍子、１１・・
・絶縁碍子としての懸垂碍子連、１３・・・第２連結金
具ユニ、ソト、１４・・・電線引留金具、１６・・・ジ
ャンパー線、１７・・・切離器、２１・・・碍子本体、
２４・・・限流素子、２５．２６・・・キャップ電極、
３５・・・本体、３６・・・筒体、３７・・・蓋体、３
８．３９・・・連結導線、４０・・・切離部、４５・・
・限流素子、４６・・・固着材、４８・・・バネ、Ｇ・
・・気中放電間隙、Ｊ・・・第１連結金具ユニット。 特許出願人　　　日本碍子　株式会社 代　理　人　　　弁理士　恩１）博宣 （ほか１名） ５ａｉｉｉ エａ サージ電流 交流電流

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉄塔に対し接地側吊下金具ユニット（３）を介して
   電圧−電流特性が非直線性の限流素子（２４）を備えた
   避雷碍子（４）を連結吊下し、該避雷碍子（４）の下端
   部には第１連結金具ユニット（Ｊ）を介して、線路方向
   へ指向する左右一対の絶縁碍子（１１、１１）の接地側
   端部を連結するとともに、両絶縁碍子（１１、１１）の
   課電側端部にはそれぞれ第２連結金具ユニット（１３）
   及び電線引留金具（１４）を介して送電線（１５）を連
   結し、前記電線引留金具（１４、１４）間をジャンパー
   線（１６）により接続し、さらに、前記第１連結金具ユ
   ニット（Ｊ）と、ジャンパー線（１６）又は第２連結金
   具ユニット（１３）との間に所定値以上の電流が所定時
   間流れた場合に破壊されて気中放電間隙（Ｇ）を形成す
   るための切離器（１７）を介装したことを特徴とする送
   電線用避雷碍子装置。２、前記切離器（１７）のサージ
   耐量を前記避雷碍子のサージ耐量よりも小さく設定した
   ことを特徴とする請求項１記載の送電線用避雷碍子装置
   。 ３、前記切離器（１７）のサージ耐量を前記避雷碍子の
   サージ耐量よりも大きく、かつ交流電流に対する耐量を
   前記避雷碍子の同じ耐量よりも小さく設定したことを特
   徴とする請求項１記載の送電線用避雷碍子装置。