JPH05314842A - 送電線用懸垂型避雷碍子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】避雷機能をもたない懸垂碍子の連結個数を減少
し、その碍子連長を抑制して既設の送電線支持碍子装置
へ容易に適用する。 【構成】鉄塔の支持アーム１に複数の懸垂型避雷碍子５
を直列に連結吊下するとともに、最下端の避雷碍子５に
対し複数の耐塩型懸垂碍子６を直列に連結吊下し、その
下端部に送電線Ｌを支持する。又、最上部の懸垂碍子６
のキャップ金具１４に対し接地側放電電極を兼用する中
間アークホーン３０を取り付けるとともに、最下端の懸
垂碍子６の下部に課電側放電電極を兼用する下部アーク
ホーン１２を支持し、両ホーン３０，１２間に所定の気
中放電ギャップＧを形成する。前記懸垂碍子５として汚
損耐電圧特性が標準の懸垂碍子と比較して１．３倍以上
の特性を有するものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は送電線に雷サージ電流
が侵入した場合、それを速やかに大地に放電するととも
に、その後に生じる運転電圧に基づく続流電流を抑制遮
断して地絡事故を未然に防止することができる送電線用
懸垂型避雷碍子装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の送電線用懸垂型避雷碍子装置とし
て、本願出願人は特開平３ー６２４２３号公報に示すも
のを提案している。この避雷碍子装置は、鉄塔の支持ア
ームに対し上部吊下金具を介して懸垂型避雷碍子を複数
個直列に連結吊下するとともに、避雷碍子連の最下端部
には避雷機能をもたない懸垂碍子を複数個直列に連結吊
下し、最下端の懸垂碍子には下部吊下金具を介して送電
線を支持している。又、前記最上端の懸垂碍子と下部吊
下金具には接地側及び課電側の放電電極を支持し、両放
電電極間に所定の気中放電ギャップを形成するようにし
ている。さらに、前記懸垂型避雷碍子の笠部には電圧−
電流特性が非直線性を有する抵抗素子を収容するととも
に、該抵抗素子を上下のキャップ電極により密封し、懸
垂型避雷碍子のキャップ金具には、前記抵抗素子が劣化
により避雷機能をもたなくなって雷サージ電流に続く運
転電圧（常軌対地電圧）に基づく続流電流により導通破
壊された場合に、そのアークを避雷碍子の外側方に導い
て懸垂型避雷碍子の碍子本体表面の焼損を防止するため
のアークガイドが取着されている。

【０００３】このように構成された懸垂型避雷碍子装置
においては、前記気中放電ギャップが懸垂碍子連に対し
て機械的に固定されているため、碍子装置あるいは送電
線の動きに対応できるためギャップ長の変化が小さく、
安定した放電特性を有しており、又、従来の標準碍子装
置と同様に電線荷重支持機能も兼用するという利点があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記避雷碍子装置にお
いては、その全体の碍子連結長を標準の懸垂碍子のみを
使用した懸垂碍子連全体の連結長と同じ連結長であって
も、抵抗素子が劣化したり、想定を越える雷撃により該
抵抗素子が導通状態となった異常時に、雷サージ電流に
続く続流電流を確実に抑制遮断することができると考え
られていた。

【０００５】ところが、上記従来の避雷碍子装置では、
避雷機能をもたない懸垂碍子として標準の懸垂碍子を使
用していたので、標準懸垂碍子の碍子本体の表面が塩分
を含んだ汚損物等により汚損湿潤された場合、避雷碍子
連の抵抗素子が劣化等により抵抗値が低下していると、
送電線路の運転電圧又は一線地絡時の健全相上昇電圧に
より碍子表面がフラッシオーバーする確率が高く、つま
り懸垂碍子連の汚損耐電圧特性が不十分となり、このた
め懸垂碍子の連結個数を増加する必要があることが判明
した。このため避雷碍子装置全体の碍子連結長が長くな
り、既設の送電線支持碍子装置への適用が困難になると
いう新たな問題が生じた。

【０００６】ここで、前述した直列ギャップを有する懸
垂型避雷碍子装置に要求される電気的特性を、三つのケ
ース〜について検討すると、次のようになる。 （ケース） 懸垂型避雷碍子装置の碍子表面が汚損された場合 碍子本体の汚損表面の等価塩分付着密度の要求値、つま
り要求汚損度で、送電線あるいは変電所における通常の
運転電圧でフラッシオーバーしないように絶縁できるこ
とが要求される。

【０００７】従来技術では要求汚損が多くなると、避雷
碍子と標準懸垂碍子ともに沿面絶縁漏洩距離を長くとる
必要があり、避雷碍子に至っては、抵抗素子を磁器笠部
に収納しているため、結果的に笠径の大きくかつ重量的
にも重い避雷碍子となり、輸送及び施工時の取扱いが困
難となる。

【０００８】（ケース） 抵抗素子の正常状態で雷サージ電流が侵入した場合 雷撃時に雷サージ電流により気中放電ギャップが動作
し、避雷碍子に雷サージ電流に基づく制限電圧と運転電
圧が避雷碍子装置に印加された場合には、前記制限電圧
と運転電圧により避雷碍子又は避雷碍子装置全体がフラ
ッシオーバせず絶縁できることが要求される。

【０００９】さらには運転電圧又は一線地絡時の健全相
上昇電圧に対して、直列ギャップのアークが消弧に要す
る時間内に避雷碍子又は避雷碍子装置全体がフラッシオ
ーバせず絶縁できることも要求される。

【００１０】なお、ケースの条件に対しては、避雷碍
子連に運転電圧等のほぼ全電圧が加わることになるが、
抵抗素子の続流遮断能力により、極めて短い（１サイク
ル以下）時間に気中放電ギャップの絶縁が回復されるた
め、避雷碍子には短時間の絶縁性しか要求されず、上記
のケースで説明したような絶縁強化対策は不要とな
る。

【００１１】（ケース） 抵抗素子が劣化状態で雷サージ電流が場合 長期使用により抵抗素子が劣化したり、抵抗素子の設計
耐量を越える雷撃により損傷劣化したりした状態で、避
雷碍子装置に交流地絡又は短絡電流が流れて遮断器がト
リップされ、これを遮断器により再投入する場合には、
その時に発生する開閉サージ電圧を避雷機能をもたない
標準懸垂碍子連で絶縁できることが要求される。又、要
求汚損度で運転電圧等に対して標準懸垂碍子連で絶縁で
きることも要求される。

【００１２】すなわち、避雷碍子連は絶縁不良体となっ
ているため、従来の標準懸垂碍子連で開閉サージ電圧、
運転電圧等を絶縁する必要がある。このため、標準懸垂
碍子連の連結個数を増加し、結果的に碍子連結長の長い
ギャップ式避雷碍子装置を構成することとになり、既設
鉄塔等（あるいは変電所構内）に適用する場合には、長
さの点で制約を受け、適用困難な場合が生じる。

【００１３】この発明の目的は上記従来の問題点を解消
して、懸垂型避雷碍子を大型化することなく、避雷機能
をもたない懸垂碍子連の連結長を抑制して既設の送電線
支持碍子装置へ容易に適用することができる送電線用避
雷碍子装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、懸垂型避雷碍子を直列に連結するととも
に、前記各懸垂型避雷碍子の抵抗素子を互いにリード線
を介して又は介せず電気的に接続し、前記避雷碍子連の
端部に避雷機能をもたない複数の懸垂碍子を直列に連結
し、この懸垂碍子連の両端部には課電側放電電極と接地
側放電電極を取着して、両放電電極間に気中放電ギャッ
プを設けた送電線用懸垂型避雷碍子装置において、前記
避雷機能をもたない懸垂碍子として汚損耐電圧特性が標
準の懸垂碍子と比較して１．３倍以上の特性を有する耐
塩型懸垂碍子を使用するという手段をとっている。

【００１５】

【作用】この発明は、避雷機能をもたない懸垂碍子とし
て汚損耐電圧特性が標準の懸垂碍子と比較して１．３倍
以上の特性を有する耐塩型懸垂碍子を使用したので、懸
垂碍子連の連結長を増加させることなく、碍子連の表面
が汚損された場合にもその沿面絶縁漏洩距離を確保する
ことができる。このため懸垂碍子連の汚損状態におい
て、避雷碍子連の抵抗素子が劣化等により抵抗値が低下
している場合に、運転電圧あるいは一線地絡時の健全相
の上昇電圧が印加されても懸垂碍子連の沿面閃絡が防止
される。又、設計値以上の雷撃により避雷機能が劣化
し、運転電圧による続流電流により地絡事故となり、遮
断器がトリップした後の電路の再投入時の開閉サージ電
圧による懸垂碍子連の沿面閃絡が防止される。

【００１６】さらに、この発明は懸垂碍子連の連結長が
長くならないので、既設の送電線支持碍子装置に対して
鉄塔構造を変更することなく避雷碍子装置を容易に適用
することができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に基づいて説明する。図１に示すように、鉄塔の支持ア
ーム１には吊下金具２が連結され、該吊下金具２には上
部ホーン取付金具３及びクレビスリンク４が直列に連結
され、さらに上部ホーン取付金具３には懸垂型避雷碍子
５が複数個直列に連結吊下されている。

【００１８】最下端の懸垂型避雷碍子５には避雷機能を
もたない耐塩型懸垂碍子６が複数個直列に連結吊下さ
れ、最下端の懸垂碍子６にはソケットクレビス７を介し
て下部ホーン取付金具８が連結され、この取付金具８に
は連結リンク９を介して送電線Ｌを支持する電線クラン
プ１０が支持されている。

【００１９】前記上部ホーン取付金具３と下部ホーン取
付金具８には避雷碍子連及び耐塩型懸垂碍子連の沿面閃
絡を防止するための上部アークホーン１１と、課電側の
放電電極を兼用する下部アークホーン１２が装着されて
いる。

【００２０】前記避雷機能をもたない前記耐塩型懸垂碍
子６は図２に示すように高いひだ部１３ａを有する碍子
本体１３と、該碍子本体１３の中央部に形成した頭部に
嵌合固定したキャップ金具１４と、前記頭部内側に嵌入
固定したピン金具１５とにより構成されている。

【００２１】次に、図３により懸垂型避雷碍子５の構造
について説明する。碍子本体２１の頭部にはキャップ金
具２２がセメントにより嵌合固定され、前記頭部の内側
にはピン金具２３がセメントにより嵌合固定されてい
る。前記碍子本体２１の笠部に一体形成した複数の取付
筒部２１ａの内部には、例えば酸化亜鉛を主材とする電
圧−電流特性が非直線性の材料よりなる抵抗素子２４が
収納され、図示しない電極板あるいは付勢バネを介して
上部キャップ電極２５及び下部キャップ電極２６により
被嵌固定されている。

【００２２】前記キャップ金具２２の外周には万一懸垂
型避雷碍子５の抵抗素子２４が劣化等により続流電流を
遮断できなくなって導通状態になった場合、アークを外
側方へ導いて、前記碍子本体２１の破壊を防止するため
のアークガイド２７が水平に固定されている。前記上部
キャップ電極２５とキャップ金具２２はリード線２８に
より電気的に接続され、下部のキャップ電極２６とピン
金具２３はリード線２９により電気的に接続されてい
る。

【００２３】図１に示すように最上部に位置する耐塩型
懸垂碍子６のキャップ金具１４には、アークガイド２７
がボルト等により固定され、取付状態において前記最下
側の避雷碍子５の下部キャップ電極２６と所定の間隙を
もって対向するようにしている。又、前記アークガイド
２７には接地側の放電電極としての中間アークホーン３
０が片持ち支持され、前記下部アークホーン１２と所定
の気中放電ギャップＧをもって対向されている。

【００２４】前記のように構成した避雷碍子装置におい
て、送電線Ｌに雷サージ電流が侵入すると、この電流は
連結リンク９、下部ホーン取付金具８及び下部アークホ
ーン１２から気中放電ギャップＧをフラッシオーバし
て、中間アークホーン３０に流れる。そして、該ホーン
から最上部に位置する懸垂碍子６のキャップ金具１４、
最下端に位置する懸垂型避雷碍子５のピン金具２３、リ
ード線２９を経て下部キャップ電極２６、抵抗素子２
４、上部キャップ電極２５、リード線２８、キャップ金
具２２を経て直上に位置する避雷碍子５の抵抗素子２４
に流れ、これを順次経た後、上部ホーン取付金具３、ク
レビスリンク４、吊下金具２を通って鉄塔の支持アーム
１に流れ大地に放電される。

【００２５】一方、前記雷サージ電流に続く運転電圧に
基づく続流電流は、下部アークホーン１２と中間アーク
ホーン３０との気中放電ギャップＧと、各抵抗素子２４
の抵抗値の復元とにより抑制遮断され、地絡事故が防止
される。

【００２６】又、避雷碍子５の笠部に収容した抵抗素子
２４が長期使用により劣化した状態で雷サージ電流が侵
入して、それに続く続流電流を抑制遮断することができ
ない場合には、抵抗素子２４は導通破壊されて、そのキ
ャップ電極２５，２６が取付筒部２１ａから高温高圧の
ガスにより離脱されて、アークが噴出するが、このアー
クはアークガイド２７により各避雷碍子５のそれぞれの
外側方に導かれた後、最終的に上部アークホーン１１と
中間アークホーン３０との間においてフラッシオーバす
ることとなり、避雷碍子連の沿面閃絡が防止される。

【００２７】次に、この発明の要部である耐塩型懸垂碍
子６の汚損耐電圧特性について、説明する。この実施例
では、従来の技術の項で述べた三つのケース〜の要
求動作条件に対して、避雷碍子５と耐塩型懸垂碍子６に
要求される機能が互いに異なることに着眼した。すなわ
ち、ケースとにおいては避雷碍子５と耐塩型懸垂碍
子６でそれぞれ担う機能が分担されている。ケースに
おいて避雷碍子５の大型化と重量化を防止するため、運
転電圧に対する絶縁機能を耐塩型懸垂碍子６により多く
負担できるようにしている。

【００２８】又、ケースにおいて碍子連結個数の増結
延長をすることなく、耐塩型懸垂碍子６で要求絶縁機能
を満足させることにしている。さらに詳述すると、この
実施例では、避雷碍子５は標準懸垂碍子と同等の汚損耐
電圧性能を有する磁器設計とし、避雷機能をもたない前
記耐塩型懸垂碍子６として、碍子本体１３の沿面漏洩距
離が標準の懸垂碍子の沿面漏洩距離と比較して、ほぼ
１．３倍以上のものを使用し、懸垂碍子６連全体の沿面
絶縁漏洩距離を長くしている。そして、耐塩型懸垂碍子
６の使用個数を、開閉サージ電圧に対して必要となる気
中絶縁ギャップＧを確保することができる最小連結個数
としている。このように設定した理由を以下に説明す
る。

【００２９】例えば、６６ｋＶの送電線路において、標
準懸垂碍子のみを使用した場合における前述したケース
及びに対応可能な標準懸垂碍子の必要連結個数を汚
損量ごとに求めたものを表１に示す。

【００３０】なお、表１中（イ）〜（ヘ）は、汚損区分
つまり塩分付着密度（ｍｇ／ｃｍ²）が順に０．０１、
０．０３、０．０６、０．１２、０．２５、０．５０の
場合を示す。又、運転電圧Ｅとしては、公称電圧が６６
ｋＶであるから、次式のようになる。

【００３１】

【数１】 Ｅ＝６６×（１／√3 ）×（ 1.2／ 1.1）＝４１．６ｋＶ さらに、送電線路に一線地絡事故が生じた場合に他の健
全相に生ずる異常電圧Ｕ_LGは、一線地絡時健全相電圧上
昇係数Ｋと、前記運転電圧Ｅにより次式で表される。但
し、公称電圧≦１５４ｋＶではＫ＝√3 とする。

【００３２】

【数２】Ｕ_LG＝Ｅ×Ｋ＝４１．６×√3 ＝７２ｋＶ

【００３３】

【表１】

【００３４】一方、この発明の避雷碍子装置において、
ケース〜に対応できる懸垂碍子の必要個数を実験に
より求めたところ、表２のようになった。ここで、使用
した耐塩型懸垂碍子６は直径が２５０ｍｍである。

【００３５】

【表２】

【００３６】上記表１及び表２から明らかなように、従
来の避雷機能を全くもたない懸垂碍子連の連結個数は、
汚損区分（イ）〜（ヘ）において、「５，６，７，８，
９，１０」個に対し、この実施例では同じ汚損区分
（イ）〜（ヘ）において、「６，７，８，９，１０，１
１」個となり、１個のみを増加すればケース〜の全
てに対応することができることが分かる。

【００３７】図５は標準の懸垂碍子及び耐塩型懸垂碍子
の汚損状態の変化と、汚損耐電圧特性を示す。直径が例
えば２５０ｍｍの標準懸垂碍子及び耐塩型懸垂碍子の場
合、同じ汚損状態で耐電圧特性を比較すると、耐塩型懸
垂碍子の方が標準懸垂碍子よりも約１．３倍の耐電圧特
性を有することが分かる。

【００３８】以上の分析結果から明らかなように、汚損
耐電圧特性が標準の懸垂碍子と比較して１．３倍以上の
特性を有する耐塩型懸垂碍子６を使用した場合には、既
設の懸垂碍子装置の必要な碍子の連結個数に近づけるこ
とができ、従って、既設の送電線路に容易に適用するこ
とができる。

【００３９】なお、前記実施例では６６ｋＶの送電線路
について述べたが、１５４ｋＶ、２７５ｋＶ、５００ｋ
Ｖの各送電線路においても、同様の結果が得られた。
又、この発明は前記実施例に限定されるものではなく、
次のように具体化することもできる。

【００４０】（１）前記各懸垂型避雷碍子の抵抗素子を
互いに接続するリード線２８，２９を省略し、異なる避
雷碍子５のキャップ電極２５，２６間に気中放電ギャッ
プ（図示略）を設けること。

【００４１】（２）前記実施例では懸垂鉄塔に具体化し
たが、耐張鉄塔に具体化すること。

【００４２】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明は避雷機
能をもたない懸垂碍子として汚損耐電圧特性が標準懸垂
碍子と比較して１．３倍以上の特性を有する耐塩型懸垂
碍子を使用したので、懸垂碍子の連結個数をそれほど増
加しなくても良く、碍子連長を抑制して既設の送電線支
持碍子装置へ容易に適用することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の避雷碍子装置の一実施例を示す正面
図である。

【図２】耐塩型懸垂碍子のみを示す一部破断正面図であ
る。

【図３】避雷碍子を示す半縦断面図である。

【図４】避雷碍子装置の略体正面図である。

【図５】懸垂碍子の塩分付着密度と汚損耐電圧との関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

５ 懸垂型避雷碍子、６ 耐塩型懸垂碍子、１１ 上部
アークホーン、１２課電側放電電極を兼用する下部アー
クホーン、２１ 碍子本体、２１ａ 取付筒部、２２
キャップ金具、２３ ピン金具、２４ 抵抗素子、２
８，２９ リード線、３０ 接地側放電電極を兼用する
中間アークホーン、Ｇ 気中放電ギャップ、Ｌ 送電
線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 懸垂型避雷碍子を直列に連結するととも
   に、前記各懸垂型避雷碍子の抵抗素子を互いにリード線
   を介して又は介せず電気的に接続し、前記避雷碍子連の
   端部に避雷機能をもたない複数の懸垂碍子を直列に連結
   し、この懸垂碍子連の両端部には課電側放電電極と接地
   側放電電極を取着して、両放電電極間に気中放電ギャッ
   プを設けた送電線用懸垂型避雷碍子装置において、 前記避雷機能をもたない懸垂碍子として汚損耐電圧特性
   が標準の懸垂碍子と比較して１．３倍以上の特性を有す
   る耐塩型懸垂碍子を使用したことを特徴とする送電線用
   懸垂型避雷碍子装置。