JPH06204011A - 避雷装置 - Google Patents

避雷装置

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Publication number
JPH06204011A
JPH06204011A JP34724092A JP34724092A JPH06204011A JP H06204011 A JPH06204011 A JP H06204011A JP 34724092 A JP34724092 A JP 34724092A JP 34724092 A JP34724092 A JP 34724092A JP H06204011 A JPH06204011 A JP H06204011A
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JP
Japan
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lightning
arrestor
surge current
switch element
current
Prior art date
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Pending
Application number
JP34724092A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Ohashi
隆 大橋
Shinji Yoshida
慎司 吉田
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NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
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Publication of JPH06204011A publication Critical patent/JPH06204011A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】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。 【構成】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14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。スイッチ素子14は双方向のサイリスタ14a,1
4bからなる。サイリスタ14aのゲート端子は接地側
に接続されており、サイリスタ14bのゲート端子は非
接地側に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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
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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図2】 避雷装置の詳細を示す回路図である。
【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。
【図4】 避雷装置の詳細を示す回路図である。
【図5】 雷サージ電流の種類を示すグラフである。
【図6】 従来の避雷装置を示す回路図である。
【符号の説明】
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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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た
    避雷装置。
  2. 【請求項2】前記スイッチ素子に容量性リアクタンスを
    並列接続した請求項1に記載の避雷装置。
JP34724092A 1992-12-25 1992-12-25 避雷装置 Pending JPH06204011A (ja)

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JP34724092A JPH06204011A (ja) 1992-12-25 1992-12-25 避雷装置

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JP34724092A JPH06204011A (ja) 1992-12-25 1992-12-25 避雷装置

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JPH06204011A true JPH06204011A (ja) 1994-07-22

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JP34724092A Pending JPH06204011A (ja) 1992-12-25 1992-12-25 避雷装置

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JP (1) JPH06204011A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008059870A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Nippon Steel Corp 避雷装置、避雷機能を有する構造柱及び雷サージ電圧の低減方法
JP2008166104A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Nippon Steel Corp 接地電極、接地電極群及び雷サージ電圧の低減方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008059870A (ja) * 2006-08-30 2008-03-13 Nippon Steel Corp 避雷装置、避雷機能を有する構造柱及び雷サージ電圧の低減方法
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