JPH06204011A - Arrestor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、送電線や変電所におい
て雷撃から電力用機器を保護するために使用される避雷
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lightning arrester used in a power transmission line or a substation to protect electric power equipment from lightning strikes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の避雷装置では酸化亜鉛等の金属
酸化物を主成分とする非直線性の電圧−電流特性を有す
る抵抗体からなる避雷素子が用いられる。この避雷素子
は、雷サージ電流を大地に放電し、その後に生じる続流
電流を抑制遮断して地絡事故による停電を防止する。し
かし、避雷素子の設計耐量を越える大きな雷サージ電流
が流れた場合には、避雷素子が破損して地絡事故が発生
する。2. Description of the Related Art In a lightning arrester of this type, a lightning arrester composed of a resistor having a non-linear voltage-current characteristic containing a metal oxide such as zinc oxide as a main component is used. This lightning protection device discharges a lightning surge current to the ground and suppresses and interrupts a subsequent current that occurs thereafter to prevent a power failure due to a ground fault. However, when a large lightning surge current that exceeds the design capability of the lightning protection element flows, the lightning protection element is damaged and a ground fault occurs.
【０００３】実開昭５５−１２６６０３号公報には、避
雷素子の設計耐量を越える大きな雷サージ電流が流れた
場合にも避雷素子の破損を防止し得る避雷装置が開示さ
れている。この従来装置を図６に示す。非直線性抵抗体
からなる避雷素子１の接地側には直線性抵抗体２が接続
されている。直線性抵抗体２の高圧部分をゲート信号と
するサイリスタ３，４が避雷素子１の一部及び直線性抵
抗体２に対して並列接続されている。Japanese Utility Model Laid-Open No. 55-126603 discloses a lightning protection device capable of preventing damage to the lightning protection element even when a large lightning surge current exceeding the designed withstand capacity of the lightning protection element flows. This conventional device is shown in FIG. A linear resistance body 2 is connected to the ground side of the lightning arrester element 1 made of a non-linear resistance body. Thyristors 3 and 4 that use the high voltage portion of the linear resistor 2 as a gate signal are connected in parallel to a part of the lightning arrester element 1 and the linear resistor 2.
【０００４】図５に曲線Ａで示すような波高値の大きな
雷サージ電流が流れると、直線性抵抗体２の電圧降下が
大きくなり、サイリスタ３，４のゲートが開く。サイリ
スタ３，４のゲートが開くことにより雷サージ電流がサ
イリスタ３，４側に分流する。この分流により避雷素子
１における責務が軽減し、避雷素子１の破損が防止され
る。When a lightning surge current having a large peak value as shown by a curve A in FIG. 5 flows, the voltage drop of the linear resistor 2 becomes large and the gates of the thyristors 3 and 4 open. When the gates of the thyristors 3 and 4 are opened, the lightning surge current is shunted to the thyristors 3 and 4 side. This shunt reduces the burden on the lightning protection element 1 and prevents damage to the lightning protection element 1.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来装置
では図５に曲線Ｂで示すような雷サージ電流が流れた場
合には有効ではない。曲線Ｂで示すような雷サージ電流
は、波高値はそれほど大きくはないが、継続時間が長
く、エネルギーが大きい。このような雷サージ電流が直
線性抵抗体２に流れてもその電圧降下は大きくならず、
サイリスタ３，４のゲートが開かない。そのため、図５
の曲線Ｂで示すような雷サージ電流に対しては従来の避
雷装置は有効に動作せず、避雷素子１が破損して地絡事
故を招く。However, this conventional device is not effective when a lightning surge current as shown by the curve B in FIG. 5 flows. The lightning surge current as shown by the curve B has a long peak time and a large energy, although its peak value is not so large. Even if such a lightning surge current flows through the linear resistor 2, the voltage drop does not increase,
The gates of thyristors 3 and 4 do not open. Therefore,
The conventional lightning arrester does not operate effectively against the lightning surge current as indicated by the curve B, and the lightning arrester element 1 is damaged, resulting in a ground fault.
【０００６】本発明は、波高値の大きい雷サージ電流及
び電流値は小さいがエネルギーの大きい雷サージ電流の
いずれに対しても有効に動作して避雷素子の破損及び地
絡事故を防止し得る避雷装置を提供することを目的とす
る。The present invention is a lightning arrester capable of effectively operating against both a lightning surge current having a large peak value and a lightning surge current having a small current value but a large energy to prevent damage to a lightning arrestor and a ground fault. The purpose is to provide a device.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】そのために第１の発明で
は、金属酸化物を主成分とする非直線性の電圧−電流特
性を有する抵抗体からなる避雷素子を備え、過電圧によ
って動作するスイッチ素子を前記避雷素子に直列接続
し、誘導性リアクタンスを前記避雷素子に対して並列関
係となるように前記スイッチ素子に直列接続して避雷装
置を構成した。To this end, in the first invention, a switch element which is provided with a lightning arrester composed of a resistor containing a metal oxide as a main component and having a non-linear voltage-current characteristic, and which operates by an overvoltage is provided. Is connected in series to the lightning protection device, and the inductive reactance is connected in series to the switching device so that the inductive reactance is in parallel with the lightning protection device to form a lightning protection device.
【０００８】第２の発明では、第１の発明のスイッチ素
子に容量性リアクタンスを並列接続して避雷装置を構成
した。In the second invention, a lightning arrester is constructed by connecting a capacitive reactance in parallel with the switch element of the first invention.
【０００９】[0009]
【作用】第１の発明の誘導性リアクタンスとしては例え
ばコイルが用いられる。コイルのインピーダンスは電流
の周波数に比例する。図５の曲線Ａ，Ｂで示すような立
ち上がり領域の急峻な雷サージ電流は高周波数電流と同
じであり、コイルはこのような雷サージ電流の高周波数
領域に対して大きなインピーダンスを持つ。従って、雷
サージ電流の高周波数領域ではほとんど避雷素子側を流
れ、避雷素子が雷サージ電流の高周波数領域に対する責
務を処理する。A coil is used as the inductive reactance of the first invention. The impedance of the coil is proportional to the frequency of the current. The steep lightning surge current in the rising region as shown by the curves A and B in FIG. 5 is the same as the high frequency current, and the coil has a large impedance in the high frequency region of such lightning surge current. Therefore, in the high frequency region of the lightning surge current, it almost flows through the lightning protection element side, and the lightning protection device handles the responsibility for the high frequency region of the lightning surge current.
【００１０】図５の曲線Ａ，Ｂの波形変化の少ない領域
は低周波数電流と同じであり、コイルはこのような雷サ
ージ電流の低周波数領域に対して小さいインピーダンス
を持つ。従って、雷サージ電流の低周波数領域はほとん
どコイル側を流れ、スイッチ素子が雷サージ電流の低周
波数領域に対する責務を処理する。The region of the curves A and B in FIG. 5 where the waveform change is small is the same as the low frequency current, and the coil has a small impedance in the low frequency region of such lightning surge current. Therefore, the low frequency region of the lightning surge current almost flows through the coil side, and the switch element handles the responsibility for the low frequency region of the lightning surge current.
【００１１】第２の発明の容量性リアクタンスとしては
例えばコンデンサが用いられる。コンデンサのインピー
ダンスは電流の周波数に逆比例する。即ち、コンデンサ
は雷サージ電流の高周波数領域に対して小さいインピー
ダンスを持ち、雷サージ電流の低周波数領域に対して大
きなインピーダンスを持つ。従って、雷サージ電流の高
周波数領域はほとんど避雷素子及びコンデンサを流れ、
雷サージ電流の低周波数領域はほとんどコイル及びスイ
ッチ素子を流れる。A capacitor, for example, is used as the capacitive reactance of the second invention. The impedance of the capacitor is inversely proportional to the frequency of the current. That is, the capacitor has a small impedance in the high frequency region of the lightning surge current and a large impedance in the low frequency region of the lightning surge current. Therefore, in the high frequency region of the lightning surge current, most of the lightning surge element and capacitor flow,
Most of the low frequency region of the lightning surge current flows through the coil and the switch element.
【００１２】金属酸化物からなる避雷素子は波高値の高
い急峻な雷サージ電流に対して強く、継続時間が長くて
エネルギーの大きい雷サージ電流に対しては弱い。スイ
ッチ素子には例えばサイリスタ、トライアックが用いら
れる。この種のスイッチ素子は継続時間が長くてエネル
ギーの大きい雷サージ電流に対して強く、波高値の高い
急峻な雷サージ電流に対して弱い。第１の発明及び第２
の発明の避雷装置は避雷素子及びスイッチ素子の各特性
を利用して雷サージ電流を処理しており、避雷素子及び
スイッチ素子を破損することなく雷サージ電流が処理さ
れる。The lightning arrester made of a metal oxide is strong against a steep lightning surge current having a high peak value and weak against a lightning surge current having a long duration and large energy. For example, a thyristor or triac is used as the switch element. This type of switching element is strong against a lightning surge current having a long duration and large energy, and is weak against a steep lightning surge current having a high peak value. 1st invention and 2nd
In the lightning protection device of the invention described above, lightning surge current is processed by utilizing the characteristics of the lightning protection device and the switching device, and the lightning surge current is processed without damaging the lightning protection device and the switching device.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、第１の発明を具体化した一実施例を図
１及び図２に基づいて説明する。図１は送電線の鉄塔等
に装設される避雷装置１１を表す。避雷装置１１は、積
層された避雷素子１２と、避雷素子１２に対して並列接
続されたコイル１３と、避雷素子１２及びコイル１３の
接地側に対してそれぞれ直列接続されたスイッチ素子１
４とから構成されている。避雷素子１２は金属酸化物
（例えば酸化亜鉛）を主成分とする非直線性の電圧−電
流特性を有する抵抗体からなる。図２に示すようにスイ
ッチ素子１４は双方向のサイリスタ１４ａ，１４ｂから
なる。サイリスタ１４ａ，１４ｂのゲート端子は過電圧
印加時にゲート信号を出力する点弧回路に接続されてい
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment embodying the first invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a lightning arrester 11 installed on a steel tower or the like of a power transmission line. The lightning protection device 11 includes a stacked lightning protection element 12, a coil 13 connected in parallel to the lightning protection element 12, and a switching element 1 connected in series to the lightning protection element 12 and the ground side of the coil 13.
4 and. The lightning protection element 12 is composed of a resistor having a non-linear voltage-current characteristic, which is mainly composed of a metal oxide (eg, zinc oxide). As shown in FIG. 2, the switch element 14 includes bidirectional thyristors 14a and 14b. The gate terminals of the thyristors 14a and 14b are connected to an ignition circuit that outputs a gate signal when an overvoltage is applied.
【００１４】送電線に雷撃が侵入して避雷素子１２に雷
サージが流れると、サイリスタ１４ａ又は１４ｂのゲー
トが雷サージの過電圧によって開く。サイリスタ１４
ａ，１４ｂは双方向であるため、雷サージ電流の極性に
関わらずいずれか一方のサイリスタのゲートが開く。When a lightning strike enters the power transmission line and a lightning surge flows through the lightning protection element 12, the gate of the thyristor 14a or 14b opens due to the overvoltage of the lightning surge. Thyristor 14
Since a and 14b are bidirectional, the gate of either one of the thyristors opens regardless of the polarity of the lightning surge current.
【００１５】図５の曲線Ａ及び曲線Ｂの領域Ｅ1 のよう
に、立ち上がり領域が急峻な雷サージ電流が流れた場
合、この領域Ｅ1 は高い周波数の電流と同じである。電
流の周波数をｆ、コイル１３のインダクタンスをＬとす
ると、コイル１３のインピーダンスＺ1 は２πｆＬで表
される。即ち、領域Ｅ1 のような急峻な雷サージ電流に
対してはコイル１３のインピーダンスＺ1 は大きくな
る。従って、領域Ｅ1 の雷サージ電流の高周波数領域は
ほとんど避雷素子１２側を流れ、避雷素子１２が雷サー
ジ電流の高周波数領域に対する責務を処理する。この種
の避雷素子１２は急峻かつ波高値の高い電流に対する耐
量が大きく、曲線Ａ，Ｂの立ち上がり領域で示すような
波高値の高い急峻な雷サージ電流の責務に適している。When a lightning surge current having a steep rising region flows like the region E 1 of the curves A and B in FIG. 5, this region E 1 is the same as the high frequency current. When the frequency of the current is f and the inductance of the coil 13 is L, the impedance Z 1 of the coil 13 is represented by 2πfL. That is, the impedance Z 1 of the coil 13 becomes large for a steep lightning surge current such as in the region E 1 . Therefore, the high frequency region of the lightning surge current in the region E 1 almost flows through the lightning protection element 12 side, and the lightning protection device 12 handles the responsibility for the high frequency region of the lightning surge current. This type of lightning arrester element 12 has a large withstand capability against a steep current having a high peak value, and is suitable for the duty of a steep lightning surge current having a high peak value as shown by the rising regions of the curves A and B.
【００１６】図５の曲線Ｂの平坦領域Ｅ2 で示すよう
に、波高値は低いが、継続時間が長くてエネルギーが大
きい雷サージ電流が流れた場合、この領域Ｅ2 は直流に
近い低周波数の電流と同じである。即ち、領域Ｅ2 に対
するコイル１３のインピーダンスは小さく、領域Ｅ2 の
雷サージ電流はほとんどコイル１３側を流れる。従っ
て、スイッチ素子１４が領域Ｅ2 の雷サージ電流に対す
る責務を処理する。この種のスイッチ素子１４は急峻で
はないが継続時間が長くてエネルギーの大きい電流に対
する耐量が大きく、曲線Ｂの領域Ｅ2 で示すような急峻
ではないが継続時間が長くてエネルギーの大きい雷サー
ジ電流の責務に適している。As shown by the flat region E 2 of the curve B in FIG. 5, when a lightning surge current having a low crest value but a long duration and large energy flows, this region E 2 has a low frequency close to DC. Is the same as the current. That is, the impedance of the coil 13 with respect to the area E 2 is small, and most of the lightning surge current in the area E 2 flows on the coil 13 side. Therefore, the switch element 14 handles the responsibility for the lightning surge current in the area E 2 . This type of switching element 14 is not steep but has a long duration and a large resistance to a current having a large energy, and is not steep as shown by a region E 2 of the curve B, but is not steep but has a long duration and a large energy, which is a lightning surge current. Suitable for the responsibilities of.
【００１７】避雷素子１２は急峻ではないが継続時間が
長くてエネルギーの大きい電流に対する耐量が小さく、
スイッチ素子１４は波高値の高い急峻な雷サージ電流に
対する耐量が小さい。避雷素子１２及びスイッチ素子１
４を用いた本発明の避雷装置１１は、コイル１３の電流
周波数に対するインピーダンス特性を利用して電流に対
する避雷素子１２及びスイッチ素子１４の耐量特性を使
い分けるものである。このような各素子１２，１４の耐
量特性の使い分けによって避雷素子１２及びスイッチ素
子１４の破損及び地絡事故を防止することができる。The lightning protection element 12 is not steep, but has a long duration and a small withstand capability against a current having a large energy.
The switch element 14 has a small resistance to a steep lightning surge current having a high peak value. Lightning element 12 and switch element 1
The lightning arrester 11 of the present invention using No. 4 utilizes the impedance characteristic of the coil 13 with respect to the current frequency and selectively uses the withstand characteristics of the lightning arrester element 12 and the switch element 14 with respect to the current. It is possible to prevent damage to the lightning arrester element 12 and the switch element 14 and a ground fault by properly using the withstand voltage characteristics of the elements 12 and 14.
【００１８】次に第２の発明を具体化した一実施例を図
３及び図４に基づいて説明する。この実施例の避雷装置
１５ではコンデンサ１６がスイッチ素子１３に対して並
列接続されている点のみが前記実施例と異なる。コンデ
ンサ１６の静電容量をＣとすると、コンデンサ１６のイ
ンピーダンスＺ2 は１／２πｆＣである。図５の領域Ｅ
1 ではコンデンサ１６のインピーダンスＺ2 はコイル１
３のインピーダンスＺ1 に比して微小であり、領域Ｅ2
ではコイル１３のインピーダンスＺ1 はコンデンサ１６
のインピーダンスＺ2 に比して微小である。従って、領
域Ｅ1 における雷サージ電流はほとんど避雷素子１２及
びコンデンサ１６を流れ、避雷素子１２が領域Ｅ1 の雷
サージ電流に対する責務を処理する。領域Ｅ2 における
雷サージ電流はほとんどコイル１３及びスイッチ素子１
４を流れ、スイッチ素子１４が領域Ｅ2 の雷サージ電流
に対する責務を処理する。即ち、この実施例の避雷装置
１５では避雷素子１２及びスイッチ素子１４の耐量特性
を利用した責務使い分けが一層確実となり、避雷素子１
２及びスイッチ素子１４の破損及び地絡事故の防止効果
が一層高まる。Next, an embodiment embodying the second invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. The lightning arrester 15 of this embodiment is different from the previous embodiment only in that a capacitor 16 is connected in parallel to the switch element 13. When the capacitance of the capacitor 16 is C, the impedance Z 2 of the capacitor 16 is 1 / 2πfC. Area E in FIG.
In 1 the impedance Z 2 of capacitor 16 is coil 1
The impedance is smaller than the impedance Z 1 of 3 and the area E 2
Then the impedance Z 1 of the coil 13 is the capacitor 16
Impedance Z 2 is very small. Therefore, most of the lightning surge current in the area E 1 flows through the lightning protection element 12 and the capacitor 16, and the lightning protection element 12 handles the responsibility for the lightning surge current in the area E 1 . Most of the lightning surge current in the region E 2 is the coil 13 and the switch element 1.
4 and the switching element 14 handles the responsibility for the lightning surge current in the area E 2 . That is, in the lightning protection device 15 of this embodiment, the responsibility and use of the lightning protection element 12 and the switch element 14 using the withstand voltage characteristics become more reliable, and the lightning protection element 1
2 and the effect of preventing damage to the switch element 14 and ground fault are further enhanced.
【００１９】本発明は勿論前記実施例にのみ限定される
ものではなく、例えばスイッチ素子としてトライアック
を用いることもできる。又、周波数が増大するとインピ
ーダンスが増大する周波数−インピーダンス特性を有す
る誘導性りアクタンスであればコイル以外のものでもよ
い。この場合、周波数が大きくなるとインピーダンスが
急激に増大するような周波数−インピーダンス特性のも
のが望ましい。The present invention is, of course, not limited to the above-mentioned embodiment, and for example, a triac can be used as the switch element. In addition, as long as the frequency is increased, the impedance is increased, so long as it is an inductive inductance having a frequency-impedance characteristic, it may be something other than a coil. In this case, it is desirable that the frequency-impedance characteristic be such that the impedance rapidly increases as the frequency increases.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上詳述したように第１の発明の避雷装
置は、金属酸化物を主成分とする非直線性の電圧−電流
特性を有する抵抗体からなる避雷素子を備え、過電圧に
よって動作するスイッチ素子を前記避雷素子に直列接続
し、誘導性リアクタンスを前記避雷素子に対して並列関
係となるように前記スイッチ素子に直列接続して避雷装
置を構成したので、避雷素子が雷サージ電流の高周波数
領域に対する責務を処理すると共に、スイッチ素子が雷
サージ電流の低周波数領域に対する責務を処理し、避雷
素子及びスイッチ素子の破損を防止して地絡事故を防止
し得るという優れた効果を奏する。As described in detail above, the lightning arrester of the first invention is equipped with a lightning arrester composed of a resistor having a non-linear voltage-current characteristic containing metal oxide as a main component, and operated by an overvoltage. Since the switch element is connected in series to the lightning protection element, and the inductive reactance is connected in series to the switch element so as to have a parallel relationship with the lightning protection element, the lightning protection device is configured. In addition to handling the responsibility for the high frequency region, the switching element also handles the responsibility for the low frequency region of the lightning surge current, and it is possible to prevent damage to the lightning arrester element and the switching element and to prevent a ground fault accident. .
【００２１】第２の発明の避雷装置は、第１の発明のス
イッチ素子に容量性リアクタンスを並列接続したので、
避雷素子及びスイッチ素子の破損を防止して地絡事故を
防止する効果が一層高まる。Since the lightning arrester of the second invention has the capacitive reactance connected in parallel to the switch element of the first invention,
The effect of preventing damage to the lightning arrester element and the switch element and preventing a ground fault is further enhanced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】 第１の発明を具体化した実施例の避雷装置を
示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a lightning arrester of an embodiment embodying the first invention.
【図２】 避雷装置の詳細を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing details of a lightning arrester.
【図３】 第２の発明を具体化した実施例の避雷装置を
示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a lightning arrester of an embodiment embodying the second invention.
【図４】 避雷装置の詳細を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing details of a lightning arrester.
【図５】 雷サージ電流の種類を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the types of lightning surge currents.
【図６】 従来の避雷装置を示す回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram showing a conventional lightning protection device.
１１…避雷装置、１２…避雷素子、１３…誘導性リアク
タンスとしてのコイル、１４…スイッチ素子、１５…避
雷装置、１６…容量性リアクタンスとしてのコンデン
サ。11 ... Lightning arrester, 12 ... Lightning arrester, 13 ... Coil as inductive reactance, 14 ... Switch element, 15 ... Lightning arrester, 16 ... Capacitor as capacitive reactance.
Claims (2)
−電流特性を有する抵抗体からなる避雷素子を備え、過
電圧によって動作するスイッチ素子を前記避雷素子に直
列接続し、誘導性リアクタンスを前記避雷素子に対して
並列関係となるように前記スイッチ素子に直列接続した
避雷装置。1. An inductive reactance, comprising a lightning protection element comprising a resistor having a non-linear voltage-current characteristic whose main component is a metal oxide, and a switching element which operates by overvoltage is connected in series to the lightning protection element. A lightning arrester in which a switch is connected in series to the switch element so as to be in a parallel relationship with the lightning arrester.
並列接続した請求項１に記載の避雷装置。2. The lightning arrester according to claim 1, wherein a capacitive reactance is connected in parallel to the switch element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34724092A JPH06204011A (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Arrestor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34724092A JPH06204011A (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Arrestor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204011A true JPH06204011A (en) | 1994-07-22 |
Family
ID=18388872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34724092A Pending JPH06204011A (en) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | Arrestor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204011A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008059870A (en) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Nippon Steel Corp | Lightning arrester, structural pillar having lightning protection function, and method of reducing lightning surge voltage |
| JP2008166104A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Nippon Steel Corp | Ground electrode, ground electrode group, and method of reducing lightning surge voltage |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP34724092A patent/JPH06204011A/en active Pending
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