JPH06342685A - 続流遮断装置を備えた架空電線用ア−クホ−ン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 架空電線設備を雷害から守る軽量小型で安価
な続流遮断装置を提供する。 【構成】 接地側ア−クホ−ン８の先端部に、絶縁筒体
１５の中間位置に銅線１９を挿着してなる続流遮断装置
１４の基部を、線路側ア−クホ−ンの先端に銅線１９を
対向させて固着し、両ア−クホ−ン間に続流が流れたと
きに絶縁筒体１５内に生じた高圧ガスの噴出により続流
を所定時間内で遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は架空送・配電線用支持碍
子装置の接地側ア−クホ−ンに設けた続流遮断装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】架空送・配電線用支持碍子装置では、雷
撃により接地側と線路側に設置したア−クホ−ンの間で
閃絡すると続流（ア−ク）によって、設備の溶損や破損
が伴う場合があるとともに、稀に２回線同時閃絡事故が
発生することもあり需要家に対して多大の影響を及ぼす
ことがある。このため、近年の知識集約形産業社会、高
度情報化社会の発展により短時間停電の防止など、高い
品質の電力が要求されるようになってきている。

【０００３】そこで、短時間停電による不都合を解消す
るものとして、例えば図１０に示す架空送電線用耐雷ホ
−ン碍子装置（特開昭６２−７１１１７号）が提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが前記従来装置
に使用される避雷碍子５１は高価であるから、その適用
は雷多発地域や一部の重要線路に限定されている。ま
た、前記従来装置は、送電線支持碍子機構５２と避雷碍
子５１とを間隔をあけて配設し、且つ送電線支持碍子機
構５２の導体側ア−クホ−ン５３と避雷碍子５１の放電
電極５４との所定気中ギャップＧの安定を図るための機
構が複雑で、また大型化する不都合がある。

【０００５】本発明は前記の実情に鑑みてなされたもの
で、前記の不都合を解消できる軽量小型で安価な続流遮
断装置を備えたア−クホ−ンを提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の続流
遮断装置を備えた架空電線用ア−クホ−ンにおいては、
接地側ア−クホ−ンにおける外側方へ突き出る先端部
に、絶縁筒体の中間位置に導電性部材を挿着してなる続
流遮断装置の基部を、線路側ア−クホ−ンの先端に前記
導電性部材を対向させて固着し、両ア−クホ−ン間に続
流が流れたときに絶縁筒体内に生じた高圧ガスの噴出に
より続流を所定時間内で遮断することを特徴とするもの
である。

【０００７】本発明では次のような理由により速やかに
続流を遮断できたものと考える。接地側ア−クホ−ンと
線路側ア−クホ−ンとの間に絶縁筒体に設けた導電性部
材を介して雷撃による続流が流れると、ア−クにより絶
縁筒体内面が溶損して分解ガスが発生し、この分解ガス
の酸化反応とア−クの放射熱により絶縁筒体内の空気が
熱せられ、絶縁筒体内圧力が急上昇する。この高圧の分
解ガス、空気等がア−クと共に絶縁筒体開口端から激し
く噴出し、その圧力効果、拡散作用で発生ガスの絶縁耐
力が増大すると共に、ア−ク長の増大、冷却作用により
ア−ク抵抗が増大し、一方、絶縁筒体内は一種の真空に
近い状態となり、ア−クホ−ン先端と導電性部材との間
の絶縁耐力を増大させる結果、ア−クは遮断される。

【０００８】この場合、続流遮断装置の導電性部材に、
１回の雷撃によるア−クで瞬時に溶断する金属線を使用
すると、次にくる雷撃に対応できるかどうか疑問であ
る。この疑問は数回の雷撃に耐え得る金属材を用いれば
解消する。ただしこの金属材は片方の電極点がなくなる
前者と比べ遮断性能が厳しくなるので、絶縁筒体の内部
圧力をさらに高めて絶縁回復特性を増大するように続流
遮断装置の通孔直径を小さく選定する必要がある。

【０００９】続流遮断装置を備える接地側ア−クホ−ン
に絶縁チュ−ブを挿着すれば、鳥害を防止できる。また
続流遮断装置にキャップを嵌着すれば、続流遮断装置の
動作時にキャップが必ずはずれるので、閃絡の有無を確
認できる。

【００１０】

【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１に示す送電線懸垂装置は、鉄塔ア−ム１の下面
部に固着した懸垂装置取付金具２に、プレ−ト形Ｕクレ
ビス３、接地側ホ−ン取付金具４を介して一連碍子連５
を取付け、一連碍子連５の下端には線路側ホ−ン取付金
具６を介して懸垂クランプ７を取付けると共に、接地側
ホ−ン取付金具４の両端に先端部を水平にとって固着す
る接地側ア−クホ−ン８，８と、線路側ホ−ン取付金具
６の両端に先端側を上向きにとって固着する線路側ア−
クホ−ン９，９とを所定気中放電ギャップをもって対向
させている。尚、１０は電線に巻着したア−マロッドで
ある。

【００１１】接地側ア−クホ−ン８は、全長にわたって
軟質塩化ビニル製の絶縁チュ−ブ１３で被着され、先端
部には図２に示すような続流遮断装置１４を固着する。

【００１２】図２に示す続流遮断装置１４は、硬質塩化
ビニル製で直状の絶縁筒体１５の基部１６に取付孔１７
を形成し、中間には絶縁筒体１５の通孔１８と直交する
導電性部材例えば銅線１９を挿着し、先端部には必要に
応じ軟質または硬質の塩化ビニル製のキャップ２０を接
着剤を介して挿着している。続流遮断装置１４は、取付
孔１７で、接地側ア−クホ−ン８先端箇所に所定長挿着
する。この場合も接着剤を使用している。銅線１９は一
端を通孔１８に臨ませ他端を線路側ア−クホ−ン９の先
端と対向させ、１回の雷撃によるア−クで瞬時に溶断す
る細線としている。接地側ア−クホ−ン８の先端と銅線
１９との絶縁間隔Ｌ₁ は、その部分に商用周波耐地電圧
（ただし銅線１９と線路側ア−クホ−ン４との間のア−
ク電圧分担分を差し引いた値）を印加したときにフラッ
シオ−バしない間隔以上にとると共に、給与電圧に応じ
て適切な続流遮断機能が得られるように設定する。本実
施例のように給与電圧１９．１ＫＶでは、絶縁間隔Ｌ₁
は約３cmである。また、接地側ア−クホ−ン８の先端か
ら絶縁筒体１５の自由端に至る長さ（通孔長さ）Ｌ
₂ は、本実施例では６cm、８cm、１０cmの３種類として
いる。

【００１３】試験は３３ＫＶ架空電線の碍子装置で行っ
た。その接地側ア−クホ−ンの先端に続流遮断装置を取
付け、接地側ア−クホ−ンの先端を続流遮断装置の銅線
挿通箇所を経て線路側ア−クホ−ンの先端に接続するヒ
ュ−ズ線で続流を発生させた。試験は以下の条件で実施
した。 給与電圧・・１９．１ＫＶ（３３ＫＶを３の平方根で除
した値） 続流・・・・２００Ａ，４００Ａ（一線地絡故障対応） ２０００Ａ（短絡故障対応） 続流継続時間・・０．３秒 続流遮断装置の試験結果の一例を下表に示す。

【表１】 ※：接地側ア−クホ−ンと続流遮断装置の接着箇所がは
ずれた。 ×：故障継続最終まで故障ア−クが続いた（遮断不
能）。

【００１４】表１に示した試験結果から、各続流遮断装
置の通孔長さＬ₂ 別に遮断時間をまとめると、図８に示
すとおりである。

【００１５】本試験においては、続流遮断装置の分担電
圧を測定するため、図２に示した続流遮断装置１４の銅
線１９挿着箇所に銅線１９に代えて鉄ビスを固定した。
図４は、 Ｖ₁ ・・接地側ア−クホ−ン８から鉄ビス間に加わる電
圧（絶縁間隔Ｌ₁ は約３cm ) Ｖ₂ ・・接地側ア−クホ−ン８から線路側ア−クホ−ン
９に加わる電圧（絶縁間隔約４５cm） 続流が２００Ａの条件において、続流を０．５サイクル
で遮断した時のＶ₁ ，Ｖ₂ 測定波形を示す。続流はリア
クトル負荷で実施したので、続流遮断瞬時のア−クホ−
ン８，９間には、振動した再起電圧（波高値３７．３Ｋ
Ｖ、振幅率１３．８、周波数１．７ＫＨＺ）発生後、回
復電圧（波高値２７ＫＶ，実効値１９．１ＫＶ）が加わ
る電圧Ｖ₂ となった。また、続流遮断後の続流遮断装置
１４の絶縁耐力回復特性に最も関係する電圧Ｖ₁ は、再
起電圧周波数で振動した後、波高値が約１．４４ＫＶの
回復電圧が印加され、その後は完全にア−クホ−ン８，
９間が解放されるため、実効値０．１１ＫＶと低い電圧
となった。この回復電圧波高値１．４４ＫＶは、絶縁間
隔Ｌ₁ ，Ｌ₂ から求めた計算結果と大略一致する値とな
っている。

【００１６】また、続流が４００Ａにおいて、ア−クが
続流継続最終まで続いた場合のア−ク電圧の変化を調べ
た結果を図５に示す。電圧Ｖ₁ のア−ク電圧は、絶縁間
隔Ｌ₁ が約３cmと短いが、内部圧力上昇が高く、ア−ク
長が引き延ばされているので比較的高い値となってい
る。

【００１７】続流遮断装置の通孔圧力の上昇について、
続流遮断装置１４の通孔１８の圧力上昇は、通孔１８が
非常に狭いため、ア−クで内部の空気が急激に熱せられ
膨張し、衝撃的な圧力上昇となる。この圧力上昇は、第
１波高値が続流継続期間中、最大値を示す波形となり、
ア−ク電力第１波高値に起因して圧力上昇し、ア−ク発
生付近の左右に圧力伝播する。本試験では、続流遮断装
置１４が小さいため、超小型圧力変換器を用いて、この
圧力上昇を測定した。続流遮断装置１４の通孔直径Ｄを
変えた時の内部圧力上昇第１波高値の測定結果を図６に
示す。一般に、管路の様な半密閉系のア−クによる圧力
上昇第１波高値（Ｐ−Ｐｏ）は、次式で求めることがで
きる。

【数１】 但し、

【数２】 Ｐ：圧力上昇第１波高値（kgf ／m² ） Ｐｏ：初期圧力 １×１０⁴ kgf ／m² Ｒ：空気のガス定数 ２９．７９（kgfm／kgＫ） Ｊ：熱の仕事量 ４．１９（KJ／kca1 ） Ｃｖ：空気の定積比熱 ０．１７(kca1 ／kgＫ） Ｓ：半密閉系の断面積（ｍ² ） Ｋ：定数 端末故障１，中央故障２ ａ：圧力伝播速度 ３４０（ｍ／sec ） Ｗｐ：ア−ク電力第１波高値（ＫＷ） β：圧力上昇に寄与するエネルギ効率 １式から圧力上昇を求めるには、ア−ク電力第１波高値
Ｗｐが分からなければならない。このＷｐは、電流第１
波高値１ｐとア−ク電圧第１波高値ｅｐの積で求められ
る。ア−ク電圧第１波高値ｅｐは、電流２００〜１００
０Ａ程度の範囲で変化しないものと思われるが、内部圧
力上昇の平方根に大略比例すると言われている。そこで
続流遮断装置１４の通孔直径Ｄが３mmおよび６mmの測定
結果より、図７に示す通り、推定することができる。ま
た、ア−ク電力第１波高値も同図より推測できる。これ
らの検討した値を１式に代入し、続流遮断装置の通孔直
径に対する圧力上昇第１波高値を求め（但しβ＝０．１
１とした）、図６に示した測定結果と対比させると、大
略一致する結果となる。そこで、１式を用いれば、続流
遮断装置の通孔内の圧力上昇第１波高値Ｐ1maxが大略推
定できるものと思われる。

【００１８】前述の表１に示した試験結果で、各続流遮
断装置の通孔長さＬ₂ 別に遮断時間をまとめた図８にお
いて、遮断時間Ｔｂが１５サイクルの場合は、続流が続
流継続最終まで続いていることを示す。また、図８に示
した通り、続流遮断装置１４の通孔直径Ｄに対する遮断
時間は、続流値にもよるが、直径Ｄが狭い程短くなる傾
向を表している。１線地絡電流（２００Ａ，４００Ａ）
を遮断させる続流遮断装置１４の通孔直径Ｄは、８mmで
は続流継続最終まで続いている場合が多く、６mmでは１
ケ−スを除いても遮断時間Ｔｂ＝２．５サイクル以内で
遮断している。そこで、通孔直径Ｄを６mm以下にすれ
ば、２００Ａ，４００Ａ程度の続流を遮断できる可能性
は十分にあると考える。その時の内部圧力上昇第１波高
値は、図６に示した結果から、約２０kgf ／cm² にな
る。ア−クの消弧力を圧力効果に期待するならば、内部
圧力上昇第１波高値を２０kgf ／cm² 以上になるように
続流と通孔直径Ｄの関係を求めれば良いものと思われ
る。続流遮断装置１４の通孔長さＬ₂ を６０mm，８０mm
および１００mmに変えた時の遮断性能は、６０mmより１
００mmの方が良い傾向を示した。キャップ２０の種類が
遮断性能に与える影響は、本試験の結果では十分に表わ
れてはおらず、また、キャップの有無による遮断性能の
違いも認められなかった。尚、図３に示すＬ状の続流遮
断装置１４は、その立ち上がり側を接地側ア−クホ−ン
８の先端に固着するためか、続流遮断試験ではしばしば
ア−クホ−ンから外れる事故があったので、接地側ア−
クホ−ンと続流遮断装置とを一体化するなど、はずれな
い工夫が必要である。

【００１９】前述の続流遮断装置は、１回の雷撃による
ア−クで絶縁筒体１５の銅線１９が溶断するため、次に
くる雷撃に対応できるかどうか疑問がある。多重雷など
を考慮すると、数回の雷撃に耐え得る導電性部材が必要
である。本試験では、この導電性部材に鉄製の約２mm直
径のビスを用い、遮断性能を確認した。この続流遮断装
置の寸法は、先に半波で遮断した通孔長さＬ₂ が６０m
m，８０mm，通孔直径が３mm，６mmでキャップなしとし
たもので、試験結果は、通孔長さＬ₂ が６０mm，８０mm
とも通孔直径３mmでは半波で遮断したが、通孔直径６mm
では続流継続最終までア−クが続いた。これは導電性部
材に前記ビスを用いた場合、続流遮断装置内の両側のア
−ク電極点が固定されるので、片方の電極点がなくなる
場合と比べて遮断性能が厳しくなることは当然であり、
そのため通孔内の圧力上昇をさらに高めて絶縁回復特性
を増大させる必要がある。本試験の結果から、その圧力
上昇は約８０kgf ／cm² 程度になるものと想定できる。

【００２０】図９は３３ＫＶ，６６ＫＶ，７７ＫＶ架空
電線についての続流遮断装置の絶縁間隔Ｌ₁ と絶縁破壊
電圧との関係を示す図表である。この図表から明らかな
ように絶縁破壊電圧に対する絶縁間隔Ｌ₁ は給与電圧が
変わると変える必要があることを示している。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば，雷
撃によりア−クホ−ン間が閃絡し、続流が流れても、続
流遮断装置による高圧ガス噴出によって続流を２サイク
ル以内で遮断するので、ＯＡ機器等の普及による無停電
要求に対応でき、電力の安定供給に貢献できる。また、
続流発生時間が短いため、ア−クの電極点がア−マロッ
ドに移りにくく、碍子や電線の溶損等を防げる。また、
続流遮断装置は軽量小型で安価に提供できるから、従来
の避雷碍子に比べ大幅にコストを低減でき、しかも簡単
且つ容易に設置できるため、設備費も低減できる。従っ
て、使用地域を限定ぜずに使用できるメリットがある。

【００２２】続流遮断装置のサイズ特に絶縁筒体の通孔
を小さく選択することによって、絶縁回復特性を増大で
きるので、続流遮断装置の導電性部材に、数回の雷撃に
耐える金属材の採用が可能となり、これにより雷撃のた
びに交換する不便を改善できる。

【００２３】続流遮断装置を備えた接地側ア−クホ−ン
に絶縁チュ−ブを挿着すれば、鳥害を防止できる。ま
た、続流遮断装置のチュ−ブ開口端にキャップを嵌着す
れば、続流遮断装置の動作時キャップがはずれるので、
閃絡表示の役目を果たす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した一連懸垂装置の正面図であ
る。

【図２】本発明の実施例の一部切欠き側面図である。

【図３】本発明の他の実施例の一部切欠き側面図であ
る。

【図４】続流遮断時における続流遮断装置の電圧波形と
ア−クホ−ン間の電圧波形の説明図である。

【図５】続流継続時間とア−ク電圧との関係を示す図表
である。

【図６】続流遮断装置の通孔直径と内部圧力上昇第１波
高値との関係を示す図表である。

【図７】続流遮断装置の通孔直径とア−ク電圧第１波高
値，ア−ク電力第１波高値との関係を示す図表である。

【図８】続流遮断装置の通孔直径と続流遮断時間との関
係を示す図表である。

【図９】続流遮断装置の絶縁間隔Ｌ₁ と絶縁破壊電圧と
の関係を示す図表である。

【図１０】従来装置の正面図である。

【符合の説明】

８ 接地側ア−クホ−ン ９ 線路側ア−クホ−ン １３ 絶縁チュ−ブ １４ 続流遮断装置 １５ 絶縁筒体 １７ 取付孔 １８ 通孔 １９ 銅線 ２０ キャップ

フロントページの続き (72)発明者 高下 良夫 奈良市大森町48番地 関西電力株式会社奈 良支店内 (72)発明者 西 明 奈良市大森町48番地 関西電力株式会社奈 良支店内 (72)発明者 前田 義久 大阪府枚方市磯島南町13番１号 日本カタ ン株式会社内 (72)発明者 片山 明弘 大阪府枚方市磯島南町13番１号 日本カタ ン株式会社内 (72)発明者 坂元 博樹 大阪府枚方市磯島南町13番１号 日本カタ ン株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接地側ア−クホ−ンにおける外側方へ突
   き出る先端部に、絶縁筒体の中間位置に導電性部材を挿
   着してなる続流遮断装置の基部を、線路側ア−クホ−ン
   の先端に前記導電性部材を対向させて固着し、両ア−ク
   ホ−ン間に続流が流れたときに絶縁筒体内に生じた高圧
   ガスの噴出により続流を所定時間内で遮断することを特
   徴とする続流遮断装置を備えた架空電線用ア−クホ−
   ン。
2. 【請求項２】 絶縁筒体が硬質塩化ビニルである請求項
   １記載の続流遮断装置を備えた架空電線用ア−クホ−
   ン。
3. 【請求項３】 導電性部材が１回の電撃によるア−クで
   瞬時に溶断する金属線である請求項１記載の続流遮断装
   置を備えた架空電線用ア−クホ−ン。
4. 【請求項４】 導電性部材が数回の雷撃に耐える金属材
   である請求項１記載の続流遮断装置を備えた架空電線用
   ア−クホ−ン。
5. 【請求項５】 続流遮断装置を取付けるア−クホ−ンに
   絶縁チュ−ブを挿着した請求項１，２，３または４記載
   の続流遮断装置を備えた架空電線用ア−クホ−ン。
6. 【請求項６】 絶縁筒体の開口端にキャップを嵌着した
   請求項１，２，３，４または５記載の続流遮断装置を備
   えた架空電線用ア−クホ−ン。