JPH0650330B2 - 酸化亜鉛形避雷器の劣化診断方法 - Google Patents

酸化亜鉛形避雷器の劣化診断方法

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JPH0650330B2
JPH0650330B2 JP62184751A JP18475187A JPH0650330B2 JP H0650330 B2 JPH0650330 B2 JP H0650330B2 JP 62184751 A JP62184751 A JP 62184751A JP 18475187 A JP18475187 A JP 18475187A JP H0650330 B2 JPH0650330 B2 JP H0650330B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、1個の、または複数個直列に接続された酸
化亜鉛を主成分とする非直線抵抗素子を容器内に収容し
てなり三相避雷器の各相を構成する避雷器を通過してい
る避雷器端子電圧と同相の抵抗分電流を用いて前記非直
線抵抗素子の劣化の有無を診断する酸化亜鉛形避雷器の
劣化診断方法に関する。
〔従来の技術〕
酸化亜鉛を主成分とする非直線抵抗素子(以下単に素子
と記す)を1個もしくは複数個直列に容器内に収容して
なる避雷器においては、素子の特性により、常時の電圧
印加のもとで流れうる電流が極めて小さく、通常μAオ
ーダであって、この程度の電流では正常な素子の温度上
昇や、この温度上昇による素子の劣化は起こり得ないた
め、非直線抵抗素子と直列の放電ギャップは通常省略さ
れたもので実用されており、このため、非直線抵抗素子
には常時微電流が流れている。
しかし、度重なう異常電圧のもとでの動作や気象条件に
基づく熱的サイクルなどにより素子は劣化を生ずること
があり、この劣化が進行すると系統での常時の相電圧に
も耐えられなくなり、素子が破壊して系統運転に支障を
来たす。このため劣化の初期状態を判別できる抵抗分電
流を運転中常時監視可能な監視方法が望まれている。
第3図に素子の電圧−電流特性を示す。図において実線
25は素子が正常な状態のときの特性を示し、一点鎖線
35は劣化が進行した状態のときの特性を示す。ここで
横軸の電流は、通常円板状に形成された素子の両端面間
の静電容量に基づく容量性電流を含まない抵抗分電流の
みを示す。系統の相電圧をVnとすると、この電圧のも
とで素子に流れる電流は素子の温度により差が生ずる
が、素子が劣化していると、同一温度のもとでも流れる
電流に大きな差が生じ、たとえば素子の温度をθとす
ると、素子が正常な時に流れる電流IR1はFR2と大きく
変化する。従って常時流れている抵抗分電流を測定し、
測定時の温度に相当した正常状態の素子の電流と比較す
ることにより劣化の有無を正確に判定することができ
る。なお、図において、温度θの大小関係はθ>θ
である。
ところで、避雷器と直列に接続された電流検出器で避雷
器を通過する電流を測定すると、避雷器に印加されてい
る電圧が運転周波数の交流であるため、抵抗分電流のほ
かに容量分電流が含まれる。第4図に上端と下端とがそ
れぞれ線路と大地に接続された避雷器2を示す。この避
雷器2は素子を収容する容器が碍子である場合には、碍
子と素子を含むものとし、容器が接地された金属である
場合には素子のみを示すものとする。第5図は第4図に
示す避雷器の電気的等価回路を示す。素子は通常円板状
に形成され、その両端面の間に比較的大きい静電容量C
を形成するから、避雷器を通過する電流は、素子の温度
上昇をもたらす抵抗分電流Iと前記静電容量を通過す
る容量分電流Iとのベクトル和となり、素子の劣化の
判別には、このベクトル和の中から抵抗分電流Iのみ
を抽出する必要がある。図中、Lは避雷器の接地導体の
インダクタンスを示す。なお、避雷器の容器が碍子であ
る場合には、前記容量分電流Iには碍子を静電容量と
する容量分電流も含まれている。
第6図に従来の抵抗分電流の測定方法を示し、第7図に
第6図の方法で測定された電圧,電流の波形を示す。母
線または送電線1に接続された避雷器2は電流検出器4
を介して接地されるとともに、前記母線または送電線に
はさらに電圧検出器3が接続されれて他端が接地されて
いる。電流検出器4,電圧検出器3からの出力はそれぞ
れ増幅器6,7を介して演算器8に入力され、抵抗分電
流の算出を行う。この抵抗分電流の算出は、第7図に示
すように、電流検出器4で計測された全電流Iから電
圧検出器3で計測された電圧Vの微分波形を波高値から
第5図のI波高値と一致するように増幅して差し引く
ことにより行われる。このようにして得られた抵抗分電
流Iを、この測定と並行して測定された素子温度にお
ける正常な抵抗分電流と比較して劣化の有無を判定す
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、この方法を用いて三相避雷器に接続された3
相の避雷器の劣化診断のための自動監視を行おうとする
と、第8図に示すように、増幅器6,7および演算器8
は共用するとしても三相分の電流検出器41,42,4
3を電圧検出器31,32,33とを必要とするととも
に、同じ相の電流検出値と電圧検出値とをそれぞれ増幅
器6,7に入力することができるよう、多くの切換え接
点を持った切換器5を必要とする。なり、素子の劣化の
進行は、速くても時間のオーダであるから、各相を順次
切り換えながら判定して行く方法により十分目的を果た
すことができる。
このように、従来方法による劣化の診断は、送電回線が
増加するとともに電流検出器ならびに配線を数多く必要
とし、かつ切り換器が大形化して診断のための制御が複
雑化すること、および容器に収容されている3相の避雷
器からのそれぞれの接地側導体が容器壁に設けられてい
る各端子から引き出されるため、容器の気密性および絶
縁性を損なうおそれがあり、これらの欠点を排除した構
造が簡単で信頼性のある診断方法が望まれていた。
この発明の目的は、避雷器が接続される送電回線数の増
加とともに電流検出器や配線の増加などが著しく、構造
が前記従来の方法に代わる、簡略な診断方法を提供する
ことである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、この発明によれば、1個
の、または複数個直列に接続された、酸化亜鉛を主成分
とする非直線抵抗素子を容器内に収容してなり、前記三
相避雷器の各相を通過している電流を三相ベクトル合成
することにより、各相電流中に含まれる容量分電流を消
去して抵抗分電流のみの合成波形を求め、この合成波形
から三相避雷器中の非直線抵抗素子が劣化した避雷器が
存在しているか否かを診断する劣化診断方法において、
前記三相避雷器の各相の接地側導体を三相避雷器を収容
している容器内で一括接続し、この一括接続された接続
導体を容器壁に設けられている密閉端子を介して環状鉄
心を有する貫通形変流器を貫通させて接地し、この貫通
形変流器により前記抵抗分電流の合成波形を求めるよう
にしたことにある。
〔作用〕
まず、本発明による劣化診断方法の原理につき説明す
る。
三相避雷器の各相を通過している電流を三相ベクトル合
成するための測回路を第1図のように構成し、各相電流
中に含まれる容量分電流を消去して抵抗分電流のみの合
成波形を第2図のように求める。ここで第1図の電流検
出器44には、たとえば零相変流器を用い、避雷器2
1,22,23の各接地側導体は一括して変流器鉄心を
貫通して接地し、変流器2次側出力を増幅器6へ入力し
て増幅することにより前記合成波形を求めるようにして
いる。なお、第2図には、合成波形波形420のほか各
相の避雷器端子電圧波形をも追記記載されている。
第2図の電流波形からみられるように、この合成波形の
波形は、素子の電圧−電流特性すなわち印加電圧が高く
なると電流が急激に増大し、印加電圧が小さくなると急
激に減少する性質から、電流波形は図のように第3高調
波を多く含んだ波形をとるとともに、そのピーク値の位
置は電圧波形の波高値と一致する。従って三相避雷器中
いずれかの相の避雷器の素子に劣化が生じておれば、そ
の相の電流のピーク値はこのピーク値につづいて電気角
60゜ごとに現れる残り相の電流ピーク値よりも大きく
なり、その相の素子が劣化していると診断される。しか
し、第1図の測定回路で測定されるものは合成電流波形
だけであるから、この波形からだけでは素子が劣化して
いる相を特定することができない。しかし、共通の容器
内に避雷器3相分が収容された三相避雷器では、いずれ
の相に素子の劣化があっても、新品との交換は全相につ
いて行われ、短時間内の更新が図られるから、このよう
な三相避雷器の場合には本発明は従来に比して極めて簡
単な劣化診断方法を提供する。
〔実施例〕
第1図に本発明の劣化診断方法の実施例を示す。母線ま
たは送電線の各相11,12,13には避雷器21,2
2,23のみが接続され、前記三相避雷器の各相の接地
側導体を、破線80で表している三相避雷器を共通に収
容している金属容器内で一括接続し、この一括接続され
た接続導体を容器壁に設けられている図示しない密閉端
子より大地側に1個の電流検出器を介して接地されてい
る。この電流検出器には零相変流器が用いられており変
流器の2次側出力は増幅器6へ入力されて増幅される。
この零相変流器は1次側の特定相の微電流を精度よく2
次側に出力する特性が付与されるとともに、大電流時に
は鉄心が飽和して2次側に過大な電圧が出力されないと
いう、避雷器の劣化診断に対して好適な特性を持ってい
る。
第2図は第1図の回路構成によって増幅器6の出力側か
ら得られた電流波形と、この電流波形を生ずる三相電圧
波形とを重ねて示すものである。ここで、111,11
2,113はそれぞれ母線もしくは送電線の各相避雷器
を流れる各相の対地電圧を示し、421,422,42
3はそれぞれ各相避雷器を流れる電流をベクトル合成し
た合成電流波形420において、電気角60゜ごとに現
れるピーク値を示す。また、この合成電流の波形は、素
子の電圧−電流特性すなわち印加電圧が高くなると電流
が急激に増大し、印加電圧が小さくなると急激に減少す
るる性質から、電流波形は図のように第3高調波を多く
含んだ波形をとるとともに、そのピーク値の位置は電圧
波形の波高値の位置と一致する。従って三相避雷器中い
ずれかの相の避雷器の素子に劣化が生じておれば、その
相の電流ピーク値は、このピーク値につづいて電気角6
0゜ごとに現れる残りの相の電流ピーク値よりも大きく
なり、その相の素子が劣化していると診断される。な
お、本発明の劣化診断方法では三相避雷器の各相の接地
側導体を三相避雷器を収容している容器内で一括接続
し、この一括接続された接続導体を容器壁に設けられて
いる密閉端子を介して計測する構成であるので、各相の
電圧波形を計測していないから、劣化がいずれの相に生
じているかを特定することができないが、これは前述の
ように、特に三相避雷器が共通の金属容器内に収容され
ている場合には、いずれの相に劣化が生じていても三相
とも新品と交換して早急に更新を完了する保守作業の実
務にかんがみ、従来のような電圧検出器は省略して診断
のための回路構成を簡略化している。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明によれば、1個の、または
複数個直列に接続された、酸化亜鉛を主成分とする非直
線抵抗素子を容器内に収容してなり、前記三相避雷器の
各相を通過している電流を三相ベクトル合成することに
より、各相電流中に含まれる容量分電流を消去して抵抗
分電流のみの合成波形を求め、この合成波形から三相避
雷器中の非直線抵抗素子が劣化した避雷器が存在してい
るか否かを診断する劣化診断方法において、前記三相避
雷器の各相の接地側導体を三相避雷器を収容している容
器内で一括接続し、この一括接続された接続導体を容器
壁に設けられている密閉端子を介して環状鉄心を有する
貫通形変流器を貫通させて接地し、この貫通形変流器に
より前記抵抗分電流の合成波形を求めるようにしたの
で、劣化診断の対象となる避雷器の数が多くても、劣化
診断時に必要となる電流検出器や配線数が従来に比して
著しく少なくてすみ、かつ避雷器からの接地側導体を金
属容器外へ導出する密閉端子を少なくできるので容器の
気密性および絶縁性の向上が図られ、劣化相の特定を必
要としない三相避雷器の劣化診断を構造簡単で極めて安
価に行うことが可能となる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例による避雷器素子劣化絶縁診断
のための構成図、第2図は第1図の構成によって得られ
る三相避雷器の合成電流波形と、この波形を生じせしめ
る母線または送電線の各相対地電圧波形をこの合成電流
波形に重ねて示す波形図、第3図は避雷器素子の正常な
特性と劣化したときの特性の差異を示す線図、第4図は
避雷器の外部回路との接続状態を示す単線図、第5図は
避雷器を通過する電流中の電流成分を示す避雷器の等価
回路図、第6図は避雷器を通過する電流のうち抵抗分電
流のみを抽出するために避雷器の1相に対して構成され
る従来の測定回路図の一例、第7図は避雷器を通過する
全電流の波形と全電流中の電流成分の波形とを示す電流
波形図、第8図は避雷器を通過する電流のうち抵抗分電
流のみを抽出するための三相避雷器に対する従来の測定
回路図の一例である。 2,21,22,23:避雷器、3,31,32,3
3:電圧検出器、4,41,42,43,44:電流検
出器、80:金属容器、420:三相ベクトル合成電流
波形。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高尾 宣行 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 志賀 悟 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (72)発明者 田邉 善弘 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−34043(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1個の、または複数個直列に接続された、
    酸化亜鉛を主成分とする非直線抵抗素子を容器内に収容
    してなり、前記三相避雷器の各相を通過している電流を
    三相ベクトル合成することにより、各相電流中に含まれ
    る容量分電流を消去して抵抗分電流のみの合成波形を求
    め、この合成波形から三相避雷器中の非直線抵抗素子が
    劣化した避雷器が存在しているか否かを診断する劣化診
    断方法において、前記三相避雷器の各相の接地側導体を
    三相避雷器を収容している容器内で一括接続し、この一
    括接続された接続導体を容器壁に設けられている密閉端
    子を介して環状鉄心を有する貫通形変流器を貫通させて
    接地し、この貫通形変流器により前記抵抗分電流の合成
    波形を求めることを特徴とする酸化亜鉛形避雷器の劣化
    診断方法。
JP62184751A 1986-10-03 1987-07-24 酸化亜鉛形避雷器の劣化診断方法 Expired - Fee Related JPH0650330B2 (ja)

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SE8703817A SE464375B (sv) 1986-10-03 1987-10-02 Saett att digitalisera en foersaemring i en avledare av zinkoxidtyp utnyttjande vektorsyntes
DE3733404A DE3733404C3 (de) 1986-10-03 1987-10-02 Verfahren zum Überwachen einer dreiphasigen Blitzschutzanlage

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