JPH1173829A - がいし装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールドリングを用いなくてもあるいは用い
ても小型のシールドリングを用いることが可能ながいし
装置を得る。 【解決手段】 静電容量が異なるがいしを連結してがい
し連とするとともに、このがいし連の電線側に配置され
るがいしの静電容量を大きくしてがいし連の個々のがい
しの分担電圧を均一化するようにしている。がいし連の
電線側に配置されるがいしの静電容量を大きくすると、
がいし連の最大分担電圧が減少してがいし連の個々のが
いしの分担電圧が均一化されるので、シールドリングを
用いなくてもあるいは小さな径のシールドリングを用い
れば、コロナ放電の発生を防止できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数個のがいしを
連結してがいし連としたがいし装置に係り、特に、がい
し連の個々のがいしの分担電圧を均一化したがいし装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数のがいしを連結してがいし連とした
がいし装置においては、各がいしの分担電圧は均一では
なく、電線側（課電側）のがいしの方が接地側のがいし
より分担電圧が高くなっている。この原因は、がいし自
体の静電容量（自己容量）と、がいしの対地容量と、が
いしの対線容量による。一般的に、がいしの自己容量を
Ｃ₁＝Ｃ₂＝・・・Ｃｎ・・・＝Ｃ₀とし、対地容量をＣ
ｅ₁，Ｃｅ₂，・・・Ｃｅｎ・・・とし、対線容量をＣｌ
₁，Ｃｌ₂，・・・Ｃｌｎ・・・としたｍ個のがいし連の
等価回路は図１５のように表される。

【０００３】ここで、自己容量が５０ｐＦのがいし連
（例えば３０個）に常規対地電圧Ｖを印加したときの各
がいしの個々の最大分担電圧を測定すると図１６に示す
ような結果となった。この図１６より明らかなように、
電線側（課電側）（がいし番号１）がいしの最大分担電
圧が最も高く、接地側（がいし番号３０）に向かうに従
って最大分担電圧は減少し、がいし連結個数の３／５近
辺（がいし番号１８）で最小値に達する。そこを境にし
て、接地側に向かうに従ってかえって最大分担電圧は増
大するが、電線側がいし程には高い分担率を示さない。

【０００４】このように、電線側がいしの最大分担電圧
が最も高いと、電線側がいしに電界が集中し、気象条件
等によりコロナ放電が発生する可能性がある。また、電
線側がいしの最大分担電圧が高いと、電線側がいしの金
具面での電界も高まり、電線側がいしの金具からもコロ
ナ放電が発生する可能性がある。コロナ放電は、ラジ
オ、テレビ等に電波障害を発生させるため、抑制する必
要がある。そこで、電線側あるいは接地側に遮蔽用の環
（シールドリング）を設けるようにして、このようなが
いし装置の最大分担電圧を減少させ、コロナ放電の発生
を防止するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、がいし装置
と鉄塔のアーム長との関係は図１７に示すようなクリア
ランスダイアグラムを用いて設計するのが一般的であ
る。ここで、図１７において、ｌｉはがいし連長を表
し、ａは標準絶縁間隔を表し、ｂは異常時絶縁間隔を表
す。そして、懸垂鉄塔においては、θ₁は標準絶縁間隔
における横振れ角を表し１０〜２０度（耐張鉄塔の場合
は１０〜１５度）に設定され、θ₂は異常時絶縁間隔に
おける横振れ角を表し６０〜７０度（耐張鉄塔の場合は
５０〜６０度）に設定される。

【０００６】しかしながら、がいし装置の最大分担電圧
を減少させるためにシールドリングを用いると、シール
ドリングの径は大きいため、上記標準絶縁間隔ａおよび
異常時絶縁間隔ｂを大きくする必要が生じる。標準絶縁
間隔ａおよび異常時絶縁間隔ｂを大きくすると、鉄塔の
アーム長も必然的に大きくする必要が生じ、鉄塔下の線
下幅も大きくする必要がある。送電線を建設する場合、
通常、線下幅＋両側３ｍ分の用地を地役権として地主に
保証する必要がある。線下幅を大きくすると、地主に保
証する地役権の面積が大きくなるため、送電線を建設す
る費用が増大するという問題を生じる。そこで、本発明
は上記問題点に鑑みてなされたものであって、シールド
リングを用いなくてもよいがいし装置あるいは用いても
小型のシールドリングを用いることが可能ながいし装置
を得ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明は、複数個のがいしを連結してがいし連としたがい
し装置であって、上記課題を解決するために、請求項１
の発明においては、静電容量が異なるがいしを連結して
がいし連とするとともに、このがいし連の電線側に配置
されるがいしの静電容量を大きくしてがいし連の個々の
がいしの分担電圧を均一化するようにしている。このよ
うに、がいし連の電線側に配置されるがいしの静電容量
を大きくすると、がいし連の個々のがいしの分担電圧が
均一化されるので、シールドリングを用いなくてもある
いは小さな径のシールドリングを用いれば、がいしの最
大分担電圧を減少させることが可能となって、コロナ放
電の発生を防止できるようになる。

【０００８】請求項２の発明においては、静電容量が異
なるがいしは静電容量が大きい高静電容量がいしと静電
容量が小さくてベースがいしとなる低静電容量がいしの
２種類のがいしとしてがいし連の個々のがいしの分担電
圧を均一化するようにしている。このように、高静電容
量がいしと低静電容量がいしの２種類のがいしを用い
て、がいし連の個々のがいしの分担電圧が均一化される
ことにより、２種類のがいしを用いるだけの簡単な構成
でがいしの最大分担電圧を減少させることが可能となっ
て、コロナ放電の発生を防止できるようになる。

【０００９】請求項３の発明においては、上述の高静電
容量がいしの個数をＮとし、がいし連を構成するがいし
の総個数をｎとしたときの高静電容量がいしの個数は、
Ｎ＝（（静電容量比−０．９４３）／０．２８６ｎ）±
１（個）（ただし、静電容量比＝高静電容量がいしの静
電容量／低静電容量がいしの静電容量）として分担電圧
を均一化するようにしている。一般的に、高静電容量が
いしは大型であるため、高価となるが、このように、高
静電容量がいしの個数Ｎを規定することにより、効率よ
く、かつ安価に分担電圧が均一化したがいし連を得るこ
とができるようになる。

【００１０】請求項４の発明においては、がいし連の電
線側から接地側に向けて配置されるがいしの静電容量が
順次小さくなるように形成してがいし連の個々のがいし
の分担電圧を均一化するようにしている。このように、
電線側から接地側に向けて順次静電容量が小さくなるよ
うながいしを配置してがいし連を形成しても、がいし連
の個々のがいしの分担電圧が均一化されるようになり、
シールドリングを用いなくてもあるいは小さな径のシー
ルドリングを用いれば、がいしの最大分担電圧を減少さ
せることが可能となって、コロナ放電の発生を防止でき
るようになる。

【００１１】請求項５の発明においては、静電容量が大
きいがいしの静電容量と静電容量が小さいがいしの静電
容量との差は１０±５％としてがいし連の個々のがいし
の分担電圧を均一化するようにしている。このように、
高静電容量がいしと低静電容量がいしとの静電容量比を
規定することにより、効率よく、かつ安価に分担電圧が
均一化したがいし連を得ることができるようになる。

【００１２】請求項６の発明においては、上述の静電容
量が大きいがいしは大型がいし、部分導電釉がいし、全
面導電釉がいし、がいし金具形状を大型化したがいしか
ら選択するようにしている。このような、大型がいし、
部分導電釉がいし、全面導電釉がいし、がいし金具形状
を大型化したがいしは、容易に所望とする静電容量のが
いしを構成することが可能であるとともに、特別な製造
装置、特別ながいし構成材料を用いることなく形成する
ことができるので、容易にかつ安価に高静電容量がいし
を得ることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】ついで、本発明の実施の形態を図
１５の等価回路の解析結果および試験結果に基づいて説
明する。なお、図１５の等価回路の解析は、ＥＭＴＰ
（Electoro Magnetic Transient Program ：米国内務省
ＢＰＡ(Bonneville Power Administration)において開
発された汎用電力系統瞬時過渡現象解析プログラム）を
用いて行った。このプログラムは電力会社においても頻
繁に用いられている。

【００１４】１．解析結果 （１）がいしの静電容量の大きさと分担電圧との関係 図１５のがいし連の等価回路の自己静電容量（以下、単
に静電容量という）がそれぞれ、Ｃ₁＝Ｃ₂＝・・・＝Ｃ
₃₀＝５０ｐＦ、Ｃ₁＝Ｃ₂＝・・・＝Ｃ₃₀＝７５ｐＦ、Ｃ
₁＝Ｃ₂＝・・・＝Ｃ₃₀＝１００ｐＦ、Ｃ₁＝Ｃ₂＝・・・
＝Ｃ₃₀＝２００ｐＦ、Ｃ₁＝Ｃ₂＝・・・＝Ｃ₃₀＝４００
ｐＦ、Ｃ₁＝Ｃ₂＝・・・＝Ｃ₃₀＝８００ｐＦ、Ｃ₁＝Ｃ₂
＝・・・＝Ｃ₃₀＝がいしの全面を導電釉で処理した全面
導電釉がいし（１００ｐＦに相当する）の７種類のがい
しを用いて、それぞれ３０個のがいし連とする。これら
の３０個連がいしに７０ｋＶ（５００ｋＶの送電系統に
相当する）の電圧を印加した場合のがいし個々の最大分
担電圧を解析すると図１に示すような解析結果となっ
た。なお、図１のがいし番号の１番は電線側（課電側）
を示し、３０番は接地側を示す。

【００１５】ここで、全面導電釉がいしとは、半導電性
釉薬（例えば、酸化すず系半導電性釉薬）をがいし磁器
の全表面に施したものであって、がいしとして必要な機
械的支持機能や、絶縁機能とともに半導電性釉薬（導電
釉）による抵抗均圧機能が同時に果たされるようにした
がいしである。

【００１６】この図１の解析結果より明らかなように、
がいし個々の静電容量を大きくすると分担電圧が均一化
されることが分かる。

【００１７】（２）静電容量が異なるがいしを用いてが
いし連とした場合の分担電圧の関係 そこで、静電容量が異なるがいしを組み合わせて３０個
のがいし連とした場合の分担電圧について解析を行っ
た。この場合、ベースとなる低静電容量（５０ｐＦ）が
いしを２７個用いて接地側に接続し、電線側（課電側）
に３個の高静電容量がいしを接続して解析すると、図２
に示すような解析結果となった。なお、高静電容量がい
しはそれぞれ、７５ｐＦのがいし，１００ｐＦのがい
し，２００ｐＦのがいし，４００ｐＦのがいし，８００
ｐＦのがいし，および全面導電釉がいし（１００ｐＦに
相当する）とした。

【００１８】この図２の解析結果より明らかなように、
高静電容量がいしの静電容量が大きくなるにしたがっ
て、高静電容量がいしと低静電容量がいしとの連結部
（図２のがいし番号３と４の間）での電界が高まること
が分かった。

【００１９】そこで、高静電容量がいしの適用個数につ
いての解析を行った。この場合、高静電容量がいしはそ
れぞれ、７５ｐＦのがいし、１００ｐＦのがいし、２０
０ｐＦのがいしおよび全面導電釉がいし（１００ｐＦに
相当する）の４種類のがいしを選択した。

【００２０】７５ｐＦのがいしについては、全部を７５
ｐＦのがいしとして連結したもの、課電側の１個のみを
７５ｐＦのがいしとし残りの２９個を５０ｐＦのがいし
として連結したもの、課電側の２個のみを７５ｐＦのが
いしと残りの２８個を５０ｐＦのがいしとして連結した
もの、課電側の３個のみを７５ｐＦのがいしと残りの２
７個を５０ｐＦのがいしとして連結したもの、課電側の
４個のみを７５ｐＦのがいしと残りの２６個を５０ｐＦ
のがいしとして連結したもの、として最大分担電圧を解
析した。

【００２１】同様に、１００ｐＦのがいしについては、
全部を１００ｐＦのがいしとして連結したもの、課電側
の１個のみを１００ｐＦのがいしと残りの２９個を５０
ｐＦのがいしとして連結したもの、課電側の２個のみを
１００ｐＦのがいしと残りの２８個を５０ｐＦのがいし
として連結したもの、課電側の３個のみを１００ｐＦの
がいしと残りの２７個を５０ｐＦのがいしとして連結し
たもの、課電側の４個のみを１００ｐＦのがいしと残り
の２６個を５０ｐＦのがいしとして連結したもの、課電
側の５個のみを１００ｐＦのがいしと残りの２５個を５
０ｐＦのがいしとして連結したもの、として最大分担電
圧を解析した。

【００２２】同様に、２００ｐＦのがいしについては、
全部を２００ｐＦのがいしとして連結したもの、課電側
の１個のみを２００ｐＦのがいしと残りの２９個を５０
ｐＦとして連結したもの、課電側の２個のみを２００ｐ
Ｆのがいしと残りの２８個を５０ｐＦとして連結したも
の、課電側の３個のみを２００ｐＦのがいしと残りの２
７個を５０ｐＦとして連結したもの、課電側の４個のみ
を２００ｐＦのがいしと残りの２６個を５０ｐＦとして
連結したもの、課電側の５個のみを２００ｐＦのがいし
と残りの２５個を５０ｐＦとして連結したもの、課電側
の６個のみを２００ｐＦのがいしと残りの２４個を５０
ｐＦとして連結したもの、課電側の７個のみを２００ｐ
Ｆのがいしと残りの２３個を５０ｐＦとして連結したも
の、課電側の８個のみを２００ｐＦのがいしと残りの２
２個を５０ｐＦとして連結したもの、課電側の９個のみ
を２００ｐＦのがいしと残りの２１個を５０ｐＦとして
連結したもの、として最大分担電圧を解析した。

【００２３】全面導電釉がいしについては、全部を全面
導電釉がいしとして連結したもの、課電側の１個のみを
全面導電釉がいしと残りの２９個を５０ｐＦとして連結
したもの、課電側の３個のみを全面導電釉がいしと残り
の２７個を５０ｐＦとして連結したもの、課電側の５個
のみを全面導電釉がいしと残りの２５個を５０ｐＦとし
て連結したもの、として最大分担電圧を解析した。

【００２４】上記のようにして解析すると、図３、図４
（なお、図４において、例えば、１，７５ｐＦは課電側
の１個のみを７５ｐＦのがいしとし、残りを５０ｐＦの
がいしとすることを意味する）に示すような解析結果と
なった。

【００２５】この図３の解析結果より明らかなように、
７５ｐＦのがいしの場合は、課電側の２個のみを７５ｐ
Ｆのがいしと残りの２８個を５０ｐＦのがいしとして連
結したものがその最大分担電圧が一番低くなった。１０
０ｐＦのがいしの場合は、課電側の４個のみを１００ｐ
Ｆのがいしとし、残りの２６個を５０ｐＦとして連結し
たものがその最大分担電圧が一番低くなった。そして、
高静電容量がいしの適用個数が少ない場合、高静電容量
と低静電容量の差が少ないがいしを適用した方が電界緩
和効果が大きい傾向にあるということができる。また、
図４の解析結果より、全てを高静電容量としたがいし連
とするよりも、部分的に高静電容量のがいしを適用する
方が、がいし１個の最大分担電圧が低減させることがで
きる。

【００２６】そこで、ベースとなる低静電容量がいしの
静電容量と高静電容量がいしの適用個数についての解析
を行うこととする。ベースとなる低静電容量がいしの静
電容量を５０ｐＦとし、高静電容量がいしとして６０ｐ
Ｆ，７０ｐＦ，８０ｐＦ，９０ｐＦ，１００ｐＦ，１１
０ｐＦ，１２０ｐＦ，１３０ｐＦ，１４０ｐＦ，１５０
ｐＦ，１６０ｐＦのがいしを用いて３０個連のがいし装
置とし、このがいし装置を５００ｋＶ系統に適用した場
合の最大分担電圧を解析すると、以下の表１に示すよう
な結果となった。

【００２７】

【表１】

【００２８】また、ベースとなる低静電容量がいしの静
電容量を６０ｐＦとし、高静電容量がいしとして７０ｐ
Ｆ，８０ｐＦ，９０ｐＦ，１００ｐＦ，１１０ｐＦ，１
２０ｐＦ，１３０ｐＦ，１４０ｐＦ，１５０ｐＦ，１６
０ｐＦ，１７０ｐＦ，１８０ｐＦのがいしを用いて３０
個連のがいし装置とし、このがいし装置を５００ｋＶ系
統に適用した場合の最大分担電圧を解析すると、以下の
表２に示すような結果となった。

【００２９】

【表２】

【００３０】ここで、上記表１、表２を用いて、高静電
容量がいしの各適用個数における分担電圧が最低になる
高静電容量がいの静電容量を抽出する。まず、表１（ベ
ースとなる低静電容量がいしの静電容量は５０ｐＦ）に
おいては、適用個数が１個の場合は５２．７ｋＶの６０
ｐＦ、２個の場合は４７．１ｋＶの８０ｐＦ、３個の場
合は４２．５ｋＶの９０ｐＦ、４個の場合は３９．６ｋ
Ｖの１００ｐＦ、５個の場合は３７．１ｋＶの１２０ｐ
Ｆ、６個の場合は３５．３ｋＶの１３０ｐＦ、７個の場
合は３３．１ｋＶの１５０ｐＦとなる。

【００３１】同様に、表２（ベースとなる低静電容量が
いしの静電容量は６０ｐＦ）においては、適用個数が１
個の場合は４９．２ｋＶの８０ｐＦ、２個の場合は４
３．９ｋＶの９０ｐＦ、３個の場合は３９．７ｋＶの１
００ｐＦ、４個の場合は３７．４ｋＶの１２０ｐＦ、５
個の場合は３５．１ｋＶの１３０ｐＦ、６個の場合は３
３．１ｋＶの１５０ｐＦ、７個の場合は３１．８ｋＶの
１７０ｐＦとなる。

【００３２】そこで、分担電圧が最低になる３０個のが
いし連に対する高静電容量がいしの個数の割合（例え
ば、ベースが５０ｐＦで２個の場合は、２／３０＝０．
０６７となる）と、高静電容量がいしの基準がいしに対
する対する静電容量比（例えば、ベースが５０ｐＦで２
個の場合は、８０ｐＦとなるので８０／５０＝１．６と
なる）との関係をプロットすると、図５に示すような結
果となった。この図５より、基準となる低静電容量がし
の静電容量が異なっていても、高静電容量がいしのがい
し全体に対する割合と基準がいし（ベースとなる低静電
容量がいし）との静電容量比との関係に大きな差がない
ことが分かる。

【００３３】そこで、さらに、ベースとなる低静電容量
がいしの連結個数を変えて、高静電容量がいしの適用個
数についての検討を行うこととする。ベースとなる低静
電容量がいしの静電容量を５０ｐＦとし、高静電容量が
いしとして６０ｐＦ，７０ｐＦ，８０ｐＦ，９０ｐＦ，
１００ｐＦ，１１０ｐＦ，１２０ｐＦ，１３０ｐＦのが
いしを用いて１６個連のがいし装置とし、このがいし装
置を５００ｋＶ系統に適用した場合の最大分担電圧を解
析すると、以下の表３に示すような結果となった。

【００３４】

【表３】

【００３５】また、ベースとなる低静電容量がいしの静
電容量を５０ｐＦとし、高静電容量がいしとして６０ｐ
Ｆ，７０ｐＦ，８０ｐＦ，９０ｐＦ，１００ｐＦ，１１
０ｐＦ，１２０ｐＦ，１３０ｐＦ，１４０ｐＦ，１５０
ｐＦ，１６０ｐＦのがいしを用いて４０個連のがいし装
置とし、このがいし装置を５００ｋＶ系統に適用した場
合の最大分担電圧を解析すると、以下の表４に示すよう
な結果となった。

【００３６】

【表４】

【００３７】ここで、上記表４を用いて、高静電容量が
いしの各適用個数における分担電圧が最低になる高静電
容量がいの静電容量を抽出すると、適用個数が１個の場
合は５２．８ｋＶの６０ｐＦ、２個の場合は４７．１ｋ
Ｖの８０ｐＦ、３個の場合は４２．５ｋＶの９０ｐＦ、
４個の場合は３９．６ｋＶの１００ｐＦ、５個の場合は
３７．０ｋＶの１２０ｐＦ、６個の場合は３５．３ｋＶ
の１３０ｐＦ、７個の場合は３４．５ｋＶの１４０ｐＦ
となる。

【００３８】そこで、上記表１と表４を用いて、図５と
同様な高静電容量がいしのがいし全体に対する割合と基
準がいし（ベースとなる低静電容量がいし）との静電容
量比との関係を求めると、図６に示すような結果となっ
た。図６より、がいし装置の連結個数が大きくなるに伴
い、直線の傾きが大きくなることが分かる。

【００３９】そして、図６において、高静電容量がいし
のがいし全体に対する割合をｘ軸とし、基準がいしとの
静電容量比をｙ軸とすると、３０個連のがいし装置の場
合は、次の（１）式で表され、４０個連のがいし装置の
場合は、次の（２）式で表される近似式が得られる。

【００４０】

【数１】 ｙ＝８．５７１４ｘ＋０．９４３・・・（１） ｙ＝１１．４２９ｘ＋０．９４３・・・（２） 上記（１）式および（２）式より、がいし装置の連結個
数をｎ個とし、高静電容量がいしのがいし全体に対する
割合をａとした場合の基準がいしとの静電容量比ｙは、
次の（３）式の近似式で与えられる。

【００４１】

【数２】 ｙ＝（０．２８６×ｎ）×ａ＋０．９４３・・・（３） ここで、高静電容量がいしの適用個数をＮ（個）とした
場合、上記（３）式は次の（４）式のように変形するこ
とができる。

【００４２】

【数３】 Ｎ＝（（ｙ−０．９４３）／０．２８６ｎ）・・・（４） 実際に高静電容量がいしを適用する場合は、がいし連が
設置される環境に応じて、（４）式に±１個を加減する
ようにすればよい。

【００４３】上述した解析は、３０個連のがいし装置と
４０個連のがいし装置について行ったが、この解析結果
は５００ｋＶの送電系統のほとんど全てに適用できる。
なぜならば、５００ｋＶの送電系統において、がいし連
個数はがいしを適用する地域の汚損特性により、Ａ地区
からＥ地区まで区分けされており、各地区のがいし個数
は次のように定められている。即ち、Ａ地区は２８個、
Ｂ地区は３２個、Ｃ地区は３７個、Ｄ地区は４３個、Ｅ
地区は４９個とそれぞれ定められている。そして、Ｅ地
区は特別な地区（海岸沿い等）であって、ほとんどの地
区はＤ地区まてであるので、ほとんど全ての地区におい
て適用できるということができる。

【００４４】（３）がいしの静電容量を段階的に変化さ
せてがいし連とした場合の分担電圧の関係ついで、静電
容量を段階的に変化させたがいしを組み合わせて３０個
のがいし連とした場合の分担電圧についての解析を行っ
た。この場合、課電側に１００ｐＦのがいしを接続し、
接地側に向かうに従って順次２ｐＦ間隔で静電容量を減
少させたがいしを接続して３０個連のがいしとしたも
の、課電側に１００ｐＦのがいしを接続し、接地側に向
かうに従って順次５ｐＦ間隔で静電容量を減少させたが
いしを接続して３０個連のがいしとしたもの、課電側よ
り１００ｐＦ，９０ｐＦ，８０ｐＦ，７０ｐＦ，６０ｐ
Ｆとその静電容量を変化させた高静電容量がいし５個と
５０ｐＦの低静電容量の基準がいし２５個とを連結して
３０個連のがいしとしたもの、課電側より１００ｐＦ，
８０ｐＦ，７０ｐＦ，６０ｐＦとその静電容量を変化さ
せた高静電容量がいし４個と５０ｐＦの低静電容量の基
準がいし２６個とを連結して３０個連のがいしとしたも
の、課電側より１００ｐＦ，８０ｐＦ，６０ｐＦとその
静電容量を変化させた高静電容量がいし３個と５０ｐＦ
の低静電容量の基準がいし２７個とを連結して３０個連
のがいしとしたもの、それぞれについての最大分担電圧
の解析を行った。

【００４５】また、これらと比較するために、３０個の
全てを５０ｐＦの低静電容量の基準がいしを連結して３
０個連のがいしとしたもの、３０個の全てを１００ｐＦ
の高静電容量がいしを連結して３０個連のがいしとした
もの、課電側から４個を１００ｐＦの高静電容量がいし
とし、残りの２６個を５０ｐＦの低静電容量の基準がい
しを連結して３０個連のがいしとしたものについてもそ
の最大分担電圧の解析を行った。これらのがいし連の最
大分担電圧は図７に示すような結果となり、がいし個々
の最大分担電圧は図８に示すような結果となった。

【００４６】図７から分かることは、がいし１個の最大
分担電圧はがいしの静電容量を段階的に変化させること
により低減することが可能になる。しかしながら、図４
と比較すると分かるように、高静電容量がいしと低静電
容量がいしとの２種類の静電容量が異なるがいしを組み
合わせた場合に比べて、電界緩和の効果は少ない。つま
り、２種類のがいしを組み合わせるだけで、十分に電界
緩和の効果を発揮させることができるようになる。

【００４７】また、図８から分かることは、がいしの静
電容量を段階的に変化させる割合は、課電端がいしの１
０％（例えば、課電端がいしが１００ｐＦの場合は１０
ｐＦ）とした場合、がいし１個の最大分担電圧が小さく
なることが分かる。この理由は、変化のステップを小さ
くすると課電端のがいしの最大分担電圧が高くなり、変
化のステップを大きくすると、高静電容量がいしと基準
がいしとの連結部のがいしに大きな電圧が分担されるた
めと考えられる。実際には、がいし連が設置される環境
に応じて、±５％を加減するようにすればよい。

【００４８】（４）高静電容量がいし 一般的に、磁性体の静電容量ＣはＣ＝ε×Ｓ／Ｌとして
表される。ここで、εは磁性体の誘電率、Ｓは電極断面
積、Ｌは電極間距離をそれぞれ表す。つまり、電極が大
きくなるほど、あるいは誘電率が大きくなるほどその静
電容量は大きくなる。したがって、がいしを大型にする
ほど高静電容量のがいしが得られるし、誘電率が大きな
磁性体によりがいしを形成することにより高静電容量の
がいしが得られることとなる。

【００４９】また、がいしの全面あるいは一部（がいし
のキャップの周囲あるいはピンの周囲）に、例えば、酸
化すず系の半導電性釉薬（導電釉）を施した全面導電釉
がいしあるいは一部導電釉がいしとすることにより高静
電容量がいしが得られる。ここで、例えば、５００番
（１２トン）の懸垂がいし（静電容量は４０ｐＦ）の全
面に導電釉を施すと静電容量が１４０ｐＦの高静電容量
がいしが得られる。また、５９０番（３３トン）の懸垂
がいし（静電容量は６０ｐＦ）のがいしの全面に導電釉
を施すと静電容量が１４０ｐＦの高静電容量がいしが得
られる。したがって、上述した高静電容量がいしは上記
のようながいしから選択して用いるものとする。

【００５０】２．試験結果 （１）試験装置 図９は、がいし連の個々のがいしの分担電圧を測定する
ための試験装置を示している。この試験装置は、容量が
１６５０ｋＶＡで１６５０ｋＶの最大電圧を発生するト
ランス１０と、トランス１０の発生電圧を分圧してその
実効値を１００ｋＶとする分圧器２０と、分圧器２０に
接続される直径３８ｍｍで長さが８ｍの電線３０と、電
線３０と４５０ｍｍの間隔を設けて接続されるがいし連
４０と、がいし連４０の個々のがいしの分担電圧を測定
するために測定者が搭乗する観測台５０と、がいし個々
の分担電圧を測定するために測定者が個々のがいしを１
個づつ操作して個々のがいしの分担電圧を検出する分担
電圧検出器６０とから構成される。なお、電線３０は床
上５ｍの位置に配置されるものとする。

【００５１】がいし連４０は、２０個の全てを４０ｐＦ
のがいしを連結して２０個連のがいし装置ａとしたもの
と、課電側の１個を６０ｐＦのがいしとし残りの１９個
を４０ｐＦのがいしとして連結して２０個連のがいし装
置ｂとしたものと、課電側の１個を８０ｐＦのがいしと
し残りの１９個を４０ｐＦのがいしとして連結して２０
個連のがいし装置ｃとしたものとを用いるものとする。

【００５２】（２）試験結果 上記のように構成した試験装置の分圧器２０から電線３
０に電圧（その実効電圧は１００ｋＶ）を印加して、各
がいし装置ａ，ｂ，ｃの個々のがいしが分担する最大分
担電圧を測定すると、図１０に示すような結果となっ
た。なお、図１０の縦軸はがいし１個の電圧分担率（が
いし個々の分担電圧／がいし連に印加した電圧）を示
す。図１０より明らかなように、静電容量が大きい高静
電容量がいしを課電側に適用することにより、解析結果
と同様に、がいし１個の最大分担電圧を低減させること
が可能となる。

【００５３】ここで、解析結果と試験結果とが一致する
か否かの検討を行うと、図１１，図１２，図１３に示す
ような結果となった。なお、図１１は２０個の全てを４
０ｐＦとしたがいしを連結して２０個連のがいし装置ａ
としたものの解析結果と試験結果を示し、図１２は課電
側の１個を６０ｐＦのがいしとし残りの１９個を４０ｐ
Ｆのがいしとして連結して２０個連のがいし装置ｂとし
たものの解析結果と試験結果を示し、図１３は課電側の
１個を８０ｐＦのがいしとし残りの１９個を４０ｐＦの
がいしとして連結して２０個連のがいし装置ｃとしたも
のの解析結果と試験結果を示す。

【００５４】図１１，図１２，図１３から分かること
は、課電側がいしの分担率は試験結果の方が解析結果よ
り低い傾向にあり、逆に、接地側がいしの分担率は試験
結果の方が解析結果より高い傾向にある。この原因は次
のように考えられる。即ち、解析に用いた等価回路（図
１５参照）の対地容量（Ｃｅ）および対線容量（Ｃｌ）
の設定が十分ではなっかたものと考えることができる。
しかしながら、全体の傾向はそれほどの差がないため、
上述の解析条件は充分に試験結果に反映できるものと考
えることができる。

【００５５】ついで、高静電容量がいしの適用個数につ
いて、解析結果と試験結果とが一致するか否かの検討を
行うと、図１４に示すような結果となった。図１４は、
２０個の全てを４０ｐＦとしたがいしの課電側から、１
個、２個、３個、４個をそれぞれ６０ｐＦの高静電容量
がいしを適用した場合のがいし１個の最高分担電圧率の
解析結果と試験結果を示す。

【００５６】この図１４から分かることは、試験結果に
おいては、課電側のがいし１個を６０ｐＦの高静電容量
がいしに取り替えると最も低い値を示すのに対して、解
析結果においては、課電側のがいし２個を６０ｐＦの高
静電容量がいしに取り替えると最も低い値を示す点で相
違する。この原因も上述と同様に、解析に用いた等価回
路（図１５参照）の対地容量（Ｃｅ）および対線容量
（Ｃｌ）の設定が十分ではなっかたものと考えることが
できる。しかしながら、課電側からの高静電容量がいし
の適用個数と最高分担電圧との関係はほぼ一致してお
り、上述の解析条件は充分に試験結果に反映できるもの
と考えることができる。

【００５７】上述したように、本実施形態においては、
がいし連の課電側に配置されるがいしの静電容量を大き
くすると、がいし連の最大分担電圧を低減でき、したが
って、がいし連の個々のがいしの分担電圧を均一化でき
るので、シールドリングを用いなくてもあるいは小さな
径のシールドリングを用いるだけで、がいしの最大分担
電圧を減少させることが可能となって、コロナ放電の発
生を防止できるようになる。

【００５８】また、静電容量が大きい高静電容量がいし
と静電容量が小さくてベースがいしとなる低静電容量が
いしの２種類のがいしを用いることにより、がいし連の
最大分担電圧を低減でき、がいし連の個々のがいしの分
担電圧が均一化されるようになる。そして、高静電容量
がいしの適用個数Ｎは、Ｎ＝（（静電容量比−０．９４
３）／０．２８６ｎ）±１（個）（ただし、Ｎは高静電
容量がいしの個数、ｎはがいし連を構成するがいしの総
個数、静電容量比＝高静電容量がいしの静電容量／低静
電容量がいしの静電容量とする）としたときに最大分担
電圧を最も低くすることができる。そして、一般的に、
高静電容量がいしは大型であるため、高価となるが、こ
のように、高静電容量がいしの個数Ｎを規定することに
より、効率よく、かつ安価に分担電圧が均一化したがい
し連を得ることができるようになる。

【００５９】また、がいし連の課電側から接地側に向け
て順次静電容量が小さくなるようにがいしを配置してし
ても、がいし連の個々のがいしの分担電圧が均一化され
るようになり、シールドリングを用いなくてもあるいは
小さな径のシールドリングを用いるだけで、がいしの最
大分担電圧を減少させることが可能となって、コロナ放
電の発生を防止できるようになる。そして、静電容量が
大きいがいしの静電容量と静電容量が小さいがいしの静
電容量との差を（１０±５）％と規定することにより、
効率よく、かつ安価に分担電圧が均一化したがいし連を
得ることができるようになる。

【００６０】そして、大型がいし、部分導電釉がいし、
全面導電釉がいし、がいし金具形状を大型化したがいし
から選択することに本実施形態の静電容量が大きいがい
しが得られるので、容易に所望とする静電容量のがいし
を構成することが可能であるとともに、特別な製造装
置、特別ながいし構成材料を用いることなく形成するこ
とができるので、容易にかつ安価に高静電容量がいしを
得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 がいしの静電容量を変化させた場合のがいし
連のがいし個々の最大分担電圧を解析した結果を示す図
である。

【図２】 課電側の３個のがいしを高静電容量がいしと
した場合のがいし連のがいし個々の最大分担電圧を解析
した結果を示す図である。

【図３】 高静電容量がいしの適用個数とがいし連のが
いし個々の最大分担電圧を解析した結果を示す図であ
る。

【図４】 高静電容量がいしの適用個数とがいし連のが
いし個々の最大分担電圧の変化を解析した結果を示す図
である。

【図５】 基準がいしの静電容量を変化させた場合の分
担電圧が最低になる高静電容量がいしの割合と高静電容
量がいしの基準がいしに対する静電容量比との関係を示
す図である。

【図６】 連結個数を変化させた場合の分担電圧が最低
になる高静電容量がいしの割合と高静電容量がいしの基
準がいしに対する静電容量比との関係を示す図である。

【図７】 高静電容量がいしの適用個数を変化させた場
合のがいし連の最大分担電圧を解析した結果を示す図で
ある。

【図８】 高静電容量がいしの静電容量を段階的に変化
させた場合のがいし連の個々のがいしの最大分担電圧を
解析した結果を示す図である。

【図９】 がいし連の個々のがいしの分担電圧を検出す
るための試験装置の概略を示す図である。

【図１０】 高静電容量がいしの静電容量を変化させた
場合のがいし連の個々のがいしの最大分担電圧の試験結
果を示す図である。

【図１１】 基準がいしのみでがいし連とした場合の試
験結果と解析結果の相違を示す図である。

【図１２】 高静電容量がいしを１個適用した場合の試
験結果と解析結果の相違を示す図である。

【図１３】 図１２とは異なる静電容量の高静電容量が
いしを１個適用した場合の試験結果と解析結果の相違を
示す図である。

【図１４】 高静電容量がいしの適用個数を変化させた
場合の試験結果と解析結果の相違を示す図である。

【図１５】 がいし連の等価回路を示す図である。

【図１６】 一般的ながいし連の個々のがいしの最大分
担電圧を示す図である。

【図１７】 鉄塔の支持物の形状を設計する際に用いる
一般的なクリアランスダイヤグラムを示す図である。

【符号の説明】

１０…トランス、２０…分圧器、３０…電線、４０…が
いし連、５０…観測台、６０…分担電圧検出器

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のがいしを連結してがいし連とし
   たがいし装置であって、 静電容量が異なるがいしを連結してがいし連とするとと
   もに、 前記がいし連の電線側に配置されるがいしの静電容量を
   大きくしてがいし連の個々のがいしの分担電圧を均一化
   するようにしたことを特徴とするがいし装置。
2. 【請求項２】 前記静電容量が異なるがいしは静電容量
   が大きい高静電容量がいしと静電容量が小さくてベース
   がいしとなる低静電容量がいしの２種類のがいしとして
   がいし連の個々のがいしの分担電圧を均一化するように
   したことを特徴とする請求項１に記載のがいし装置。
3. 【請求項３】 前記高静電容量がいしの個数をＮとし、
   がいし連を構成するがいしの総個数をｎとしたときの前
   記高静電容量がいしの個数Ｎを以下の数式で表される個
   数としてがいし連の個々のがいしの分担電圧を均一化す
   るようにしたことを特徴とする請求項２に記載のがいし
   装置。 Ｎ＝（（静電容量比−０．９４３）／０．２８６ｎ）±
   １（個） ただし、静電容量比＝高静電容量がいしの静電容量／低
   静電容量がいしの静電容量とする。
4. 【請求項４】 複数個のがいしを連結してがいし連とし
   たがいし装置であって、 静電容量が異なるがいしを連結してがいし連とするとと
   もに、 前記がいし連の電線側から接地側に向けて配置されるが
   いしの静電容量が順次小さくなるように形成してがいし
   連の個々のがいしの分担電圧を均一化するようにしたこ
   とを特徴とするがいし装置。
5. 【請求項５】 静電容量が大きいがいしの静電容量と静
   電容量が小さいがいしの静電容量との差は（１０±５）
   ％としてがいし連の個々のがいしの分担電圧を均一化す
   るようにしたことを特徴とする請求項４に記載のがいし
   装置。
6. 【請求項６】 前記静電容量が大きい高静電容量がいし
   は大型がいし、部分導電釉がいし、全面導電釉がいし、
   がいし金具形状を大型化したがいしから選択したことを
   特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のが
   いし装置。