JPS63236223A - 架空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】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は懸垂碍子装置あるいは耐張碍子装置、■吊碍子
装置等の架空送電線用避雷碍子装置に関するものである
。

（従来の技術） 一般に、送電線路に雷サージ電圧が加わったとき、その
サージ電流を速やかに放電するとともに、その後生じる
続流を遮断し地絡事故を防止する送電線用避雷碍子装置
が提案されている。この避雷碍子装置として従来、第６
図に示すように、鉄塔１の支持アーム２に支持碍子７を
介して送電線１０を支持するとともに、電圧−電流特性
が非直線性の酸化亜鉛を主材とする限流素子２０を内蔵
した避雷碍子１５を支持し、同避雷碍子１５の下端部に
取着した接地側の放電電極１８と、前記送電線１０側に
取着しだ課電側の放電電極１９との間に所定の放電ギャ
ップＧを設けた送電線用避雷碍子装置において、 前記支持碍子７の気中絶縁ギャップＧｏの距離、つまり
絶縁ギャップ長Ｚ、と、前記放電ギャップＧの距離、つ
まり放電ギャップ長Ｚとの関係がＺ　／　Ｚ、≦０．５ になるように、前記絶縁ギャップ長、放電ギャップ長を
設定した装置があった。（特開昭６０−２６２３１２号
公報参照） （発明が解決しようとする問題点） ところが、前記従来の避雷碍子装置においては送電線１
０に雷サージ電圧が印加されたとき、必ずしも前記放電
ギャップＧでフラッシオーバさせることができず支持碍
子の気中絶縁ギャップＧ、でフラッシオーバし、従って
、地絡事故を未然に防止することができなかった。すな
わち、６６〜７７ＫＶの比較的低い送電電圧階級におい
ては前述したｒＺ／Ｚ、≦０．５」なる関係で満足のい
く結果がでたが、１５４ＫＶ以上の高電圧階級の送電線
路では実験の結果、必ずしも放［電極間のギャップでフ
ラッシオーバしないことが判明した。

従来は限流素子２０を介在させた場合、それにより、放
電ギャップＧと限流素子２０とを合わせた全体のフラッ
シオーバ電圧は、限流素子２０を使用しない場合と比較
して、約２〜３割高くなると考えられていた程度で、し
かも支持碍子７側の絶縁ギャップ長ｚｏと放電ギャップ
長Ｚとの寸法上の関係のみを要素としていたので、限°
流素子２０固有の特性を無視する結果となり、従って、
前述したように放電ギャップＧで所望の確率（通常５０
％確率）をもってフラッシオーバが生じないと推測され
る。

ところで、支持碍子７側の絶縁ギャップＧｏにおける雷
インパルスによるフラッシオーバ電圧をＶｇｏとし、限
流素子２０と放電ギャップＧとを合わせた全体の雷イン
パルスによるフラッシオーバ電圧をＶｔと仮定すると、 Ｖｇｏ＞Ｖｔ の条件を満足する必要があることは、知られていた。安
全度を見て Ｖｇｏ＞１．３Ｖｔ にする必要性も実験的に知られていた。

しかしながら、前記フラッシオーバ電圧Ｖｔが実際はい
かなるものであるかは、解明されていなかった。

従来の避雷碍子装置においては限流素子２０を絶縁物と
して把握するか、導体として把握するかしかなく、この
ような前提のもとでは、適正な絶縁設計をすることがで
きないことが確認された。

この発明は上記問題が生じる原因を究明すべく、実験を
行った結果、前記フラッシオーバ電圧Ｖｔがいかなる要
素によるちるであるかが、発見され、この発見に基づい
て成されたものである。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は前記問題点を解消するため、鉄塔の支持アーム
に支持碍子を介して送電線を支持し、同支持碍子から所
定間隔をもって接地側及び課電側の放電電極を対向配置
し、前記両放電電掻のうち少なくとも一方の放電電極側
に電圧−電流特性が非直線性を有する酸化亜鉛を主材と
する限流素子を設け、さらに、前記送電線に雷サージが
侵入した場合その後の続流を遮断する機能を備えた架空
送電線用避雷碍子装置において、 前記支持碍子の気中絶縁ギャップにおける雷インパルス
・フラッシオーバ電圧をＶｇｏとし、前記限流素子の動
作開始電圧をＶｂとし、前記限流素子を電気的に短絡し
た場合の前記気中放電ギャップにおける雷インパルス・
フラッシオーバ電圧をＶｇとした場合、 Ｖｇｏ＞Ｖｂ＋Ｖｇ となるように、前記支持碍子の気中絶縁ギャップ長及び
放電電極間の気中放電ギャップ長、限流素子の電気的特
性を設定するという手段を採っている。

（作用） 今、送電線に雷サージ電圧が印加されると、そのサージ
電流は気中放電ギャップをフラッシオーバして限流素子
へ流れ、支持アームから鉄塔へ至り、大地に放電される
。このとき、支持碍子側の気中絶縁ギャップの雷サージ
・フラッシオーバ電圧Ｖｇｏが、限流素子の動作開始電
圧ｖｂと素子を短絡して得られる直列気中放電ギャップ
のみの雷サージ・フラッシオーバ電圧Ｖｇを加えた電圧
Ｖｔよりも大きいので、雷サージ電流は気中絶縁ギャッ
プではフラッシオーバしないで、放電ギャップで確実に
フラッシオーバする。この結果、避雷碍子装置の雷サー
ジ電流処理に対する信頼性が高まり、かつ合理的な設計
によって鉄塔の小型化が図られる。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を第１図〜第５図
に基づいて説明する。

第５図に示すように、鉄塔に装着した支持アーム２の先
端部には連結金具３が固着され、同連結金具３にはＵク
レビスリンク４及びホーン取付金具５を介して懸垂碍子
６を直列に連結してなる支持碍子７が線路方向及び同直
交方向へ揺動可能に支持されている。前記支持碍子７の
下端部のホーン取付金具８には連結リンク９及び電線ク
ランプ１１を介して送電線１０が支持されている。前記
ホーン取付金具５．８には、支持碍子７の沿面閃絡の損
傷を軽減するためのアーキングホーン１２゜１３が装着
され、両アーキングホーンの間に所定の気中絶縁ギャッ
プＧｏ（絶縁ギャップ長Ｚｏ）を設けている。

前記支持アーム２の先端部には導体よりなる取付ブラケ
ット１４がボルトにより横方向に固定され、同ブラケッ
ト１４の先端部には避雷碍子１５がその接地側の電極金
具１６をもってボルトにより垂下固定されている。又、
避雷碍子１５下端部の課電側の電極金具１７には、ホー
ン状をなす接地側の放電電極１８が支持されている。

一方、前記ホーン取付金具８にはほぼ線路方向にホーン
状をなす課電側の放電電極１９がボルトにより片持ち支
持され、同放電電極１９と前記放電電極１８との間には
所定の気中放電ギャップＧ（放電ギャップ長Ｚ）が設け
られている。

前記避雷碍子１５は、ＦＲＰ等の耐張材料により円筒状
に形成された耐圧絶縁筒（図示路）と、その内部に収容
された電圧−電流特性が非直線性の酸化亜鉛（ＺｎＯ）
を主材とする限流素子２０と、前記耐圧絶縁筒の両端部
に嵌合固定したキャップ状をなす課電側及び接地側の前
記電極金具１７．１６と、さらに耐圧絶縁筒の外周に設
けたゴムモールド２１とにより形成されている。なお、
前記避雷碍子１５の両電掻金具１７．１６にはゴムモー
ルド２１の沿面閃絡時の損傷を軽減するためのアーキン
グリング（図示路）が設けられている。

ここで、本発明の避雷碍子装置が創作されるに至った経
緯について説明する。

前記支持碍子７の気中絶縁ギャップ長ＧＯと、雷インパ
ルスによるフラッシオーバ電圧Ｖｇｏとの関係は、第２
図に示すように絶縁ギャップ長Ｚｏが増大するほど前記
フラッシオーバ電圧Ｖｇｏが直線的に増加することは従
来知られている。

又、第３図に示すように限流素子２０を短絡した状態に
おける前記同放電電極１８．１９の放電ギャップ長Ｚと
、放電ギャップ０間の雷インパルス・フラッシオーバ電
圧Ｖｇとの関係をみた場合、放電ギャップ長Ｚが増加す
ると、前記フラッシオーバ電圧Ｖｇも比例して直線的に
増加することも従来知られている。

さらに、限流素子２０を単独でみた場合、その素子２０
に流れる電流１ｂと、同素子２０の動作開始電圧ｖｂ（
雷インパルスに関係なく個々の限流素子２０により決定
される電圧）との関係を示すと、第４図に示すように、
電流１ｂが一定の領域、例えば１ｍａ＋Ａ〜２０ｍｍＡ
の第一のターニング領域を越えると数１０Ａ〜数ＫＡの
第二のターニング右頁域の大電流域までは、前記動作開
始電圧ｖｂがほぼ一定となり、さらに電流１ｂが第二の
ターニング領域を越えると再びこの電圧ｖｂが増大する
ことも従来知られていることである。

しかしながら、前述した第２図〜第４図に示す三つの法
則の間には、実際の避雷碍子装置においてそれらがいか
なる関係にあるかは、全く究明さていなかった。

そこで、放電ギャップＧをもつ限流素子２０側の全体の
雷インパルス・フランジオーバ電圧Ｖｔはどのように決
定されるのかを把握するために、実験してみたところ、
第１図に示すデータを得た。

このグラフから放電ギャップ長Ｚを大きくすると全体の
雷インパルス・フラッシオーバ電圧Ｖｔが直線的に増大
することが判明した。

従来においても放電ギャップ長Ｚを増加していくと、前
記電圧Ｖｔが増加するだろうと推測することは可能であ
ったが、本発明ではこれが実際にどのように増加するか
を実験的に検証して、そのなかに重要な法則が存在する
ことに想到して創作されたのである。すなわち、第１図
のグラフに示す事実は、動作開始電圧ｖｂがほぼ一定の
領域においては、この動作開始電圧ｖｂに対し放電ギャ
ップＧの雷インパルス・フラッシオーバ電圧Ｖｇを加え
たものが全体の雷インパルス・フラッシオーバ電圧Ｖｔ
とほぼ等しいという法則を発見したのである。

そこで、本願発明者等は以上の実験検証の結果発見した
法則をもとに、限流素子２０それ自体の前記動作開始電
圧ｖｂに対し放電ギャップＧでの雷インパルス・フラッ
シオーバ電圧Ｖｇを加えた電圧より、支持碍子７側の雷
インパルス・フラッシオーバ電圧Ｖｇｏを大きくすれば
、すなわち、Ｖｇｏ＞Ｖｂ＋Ｖｇ なる関係が成立するよに、放電ギャップ長Ｚ、絶縁ギャ
ップ長Ｚｏを設定すれば、実際の装柱状態において、雷
サージ電流が装置に侵入した場合、放電ギャップＧで所
定の確率で確実にフラッシオーバさせることが可能であ
ることに想到したのである。

換言すれば、本願発明は限流素子２ｏの動作開始電圧ｖ
ｂという要素を導入し、かつその動作開始電圧ｖｂと気
中放電ギャップＧのフラッシオーバ電圧Ｖｇとの関係に
おいて、動作開始電圧ｖｂが一種のスイッチ、として作
用することに着目したものであり、限流素子２ｏを単に
絶縁物又は導体として把握する従来の考え方とは根本的
に異なるものである。

次に、本願発明が実験の結果圧しいことが、次の事実に
より証明された。

支持碍子７の絶縁ギャップ長Ｚｏを約７９０ｍｍとし、
放電ギャップ長Ｚを約４５０Ｍとし、Ｚ／Ｚｏ＞Ｑ、５
の関係が成立する装置において次の結果が得られた。す
なわち、動作開始電圧ｖｂを約１２０ＫＶとすると、支
持碍子７の雷インパルスフランジオーバ電圧Ｖｇｏが４
９０ＫＶとなり、限流素子短絡時の放電ギャップＧの雷
インパルスフラッシオーバ電圧Ｖｇが約２９０　ＫＶで
あるから、 Ｖｇｏ−ｖｇ＝２ｏｏＫＶ となり、この２００ＫＶに動作開始電圧ｖｂ（１２０Ｋ
Ｖ）を加えると、３２０ＫＶとなる。

このフラッシオーバ電圧３２０ＫＶは前記フラッシオー
バ電圧Ｖｇｏ　（４９０ＫＶ）よりも小さいから、 Ｖｇｏ≧Ｖｂ＋Ｖｇ の条件を満足する。この避雷碍子装置について、実験し
たところ、雷インパルス電圧の５０％フラッシオーバ確
率の電圧から実験的に可能なその１０倍の高電圧の領域
まで放電ギヤツブＧ側でフラッシオーバが９９％以上の
高い確率で発生することがわかった。

反対に、従来例においては、Ｚ　／　Ｚ　ｏが５０％で
限流素子２０の動作開始電圧ｖｂが１３０ＫＶの条件で
は、実験の結果、放電ギャップＧでフラッシオーバが生
じたが、Ｚ　／　Ｚ　ｏが同じ５０％で動作開始電圧ｖ
ｂが２１０ＫＶのときには、支持碍子７の絶縁ギャップ
Ｇｏで閃絡が生じた。

ところで、実際の避雷碍子装置の絶縁設計においては、
アーキングホーン１２，１３の先端が尖っているか丸い
か等の電極形状要因により、雷インパルス・フラッシオ
ーバ電圧Ｖｇｏが変動するので、このフラッシオーバ電
圧Ｖｇｏに係数として０．８〜１．２の係数Ｋａを乗じ
、同様に、放電電極１８．１９の先端部の形状により限
流素子短絡時の雷インパルスフランジオーバ電圧Ｖｇも
変動するので、同じく０．８〜１．２の係数Ｋｃを乗じ
、さらに動作開始電圧ｖｂに対しても限流素子２０のも
つ特性、素子の通電断面積により必要レヘルとなる第１
のターニング領域を特定できぬものの、通常は１ｍＡの
電流を流す制限電圧ＶｍＡに０．８〜１．２の係数Ｋｂ
を乗じて設計がなされる。

又、フラッシオーバ確率には統計的な変動を有するもの
で安全度を考慮して Ｖ　ｇ　ｏ　／　Ｖ　ｔ≧１．２０ として絶縁設計が行なわれる。

なお、本発明は次のように具体化することもできる。

（１）前記実施例では避雷碍子１５を接地側に設けたが
、これを課電側に設けたり、接地側と課電側の三箇所に
設けたり、放電間隙を直列に複数箇所に設け、そこに少
なくとも一つの避雷碍子１５を直列に設けたりすること
。

（２）耐張碍子装置（図示路）あるいは■吊碍子装置に
具体化すること。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は送電線に雷サージ電圧が
加わっても、そのサージ電流を放電ギャップ間で確実に
フラッシオーバさせて、支持碍子側の絶縁ギャップでの
フラッシオーバを防止でき、放電ギャップ長や絶縁ギャ
ップ長を最適に設定でき、装柱構造を小型化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明は放電ギャップ長とフラッシオーバ電圧
との関係を示すグラフ、第２図は絶縁ギャップ長とフラ
ッシオーバ電圧との関係を示すグラフ、第３図は放電ギ
ャップ長とフラッシオーバ電圧との関係を示すグラフ、
第４図は限流素子の電流とその動作開始電圧との関係を
示すグラフ、第５図は送電線用避雷碍子装置全体を示す
正面図、第６図は従来の送電線用避雷碍子装置を示す斜
視図である。 １・・・鉄塔、２・・・支持アーム、７・・・支持碍子
、１０・・・送電線、１２．１３・・・アーキングホー
ン、１５・・・避雷碍子、１８．１９・・・放電電極、
２０・・・限流素子、Ｇ・・・放電電極１８．１９の放
電ギャップ、Ｇｏ・・・アーキングホーン１２，１３の
絶縁ギャップ、Ｖｇ・・・放電ギャップＧでのフラッシ
オーバ電圧、Ｖｇｏ・・・絶縁ギャップＧＯでの雷イン
パルス・フラッシオーバ電圧、Ｉｂ・・・限流素子２０
の電流、Ｖｔ・・・限流素子２０と放電ギャップＧとの
全体の雷インパルス・フラッシオーバ電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鉄塔の支持アームに支持碍子を介して送電線を支持
   し、同支持碍子から所定間隔をもって接地側及び課電側
   の放電電極を対向配置し、前記両放電電極のうち少なく
   とも一方の放電電極側にたとえば酸化亜鉛を主材とする
   電圧−電流特性が非直線性を有する限流素子等を直列に
   設け、さらに、前記送電線に雷サージが侵入してフラッ
   シオーバを生ずる場合で、その後の続流を遮断する機能
   を備えた架空送電線用避雷碍子装置において、前記支持
   碍子の気中絶縁ギャップにおける雷インパルス・フラッ
   シオーバ電圧をＶｇ＿０とし、前記限流素子の動作開始
   電圧をＶｂとし、前記限流素子を電気的に短絡した場合
   の前記気中放電ギャップにおける雷インパルス・フラッ
   シオーバ電圧をＶｇとした場合、 Ｖｇ＿０＞Ｖｂ＋Ｖｇ となるように、前記支持碍子の気中絶縁ギャップ長及び
   放電電極間の気中放電ギャップ長、限流素子の電気的特
   性を設定したことを特徴とする送電線用避雷碍子装置。