JPH0785367B2 - 避雷碍子装置 - Google Patents

避雷碍子装置

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JPH0785367B2
JPH0785367B2 JP6746791A JP6746791A JPH0785367B2 JP H0785367 B2 JPH0785367 B2 JP H0785367B2 JP 6746791 A JP6746791 A JP 6746791A JP 6746791 A JP6746791 A JP 6746791A JP H0785367 B2 JPH0785367 B2 JP H0785367B2
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JP
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voltage
insulator
lightning
field relaxation
electric field
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俊幸 高木
慎司 吉田
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NGK Insulators Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は送電線路に雷サージ電
流が流れた場合、それを速やかに大地に放電するととも
に、その後生じる続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避雷碍子装置を提供することにあ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、鉄塔に対し電圧−電流特性が非直
線性の抵抗素子を内蔵した避雷碍子の接地側端部を連結
するとともに、該避雷碍子の課電側端部に送電線を支持
したギャップ無しタイプの避雷碍子装置においては、避
雷碍子が劣化したり予期しない大規模な雷サージ電流に
より避雷碍子が導通状態となった場合には、避雷碍子か
ら放出されるアークを捕捉してアークホーン間に移行さ
せ、避雷碍子全体の離断を防止するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記避雷碍子に内蔵さ
れた抵抗素子は常時課電状態に保持されるので、課電側
及び接地側では中間部と比較して課電率が大きくなり、
そのため課電側及び接地側では抵抗素子に作用する電圧
分担率が高くなり、抵抗素子が早期に劣化し易く、避雷
碍子の寿命が低下するという問題がある。
【0004】前記抵抗素子の交流課電寿命をC特性避雷
器(A.V.R85%、40℃、百年)並みに維持する
には、分担電位を抑制する必要があるため、例えば50
0kV用の避雷碍子では約2mφのシールドリングを必
要とする。従って、500kV用懸垂型避雷碍子ではこ
の電界緩和要素と、鉄塔に対する電界緩和リングの絶縁
クリアランスを考慮したリング座標及び形状の設計が必
要となる。
【0005】そこで具体的に500kV用懸垂型避雷碍
子装置の懸垂装置、耐張装置、及びV吊装置の電界緩和
リングと、従来の碍子装置のホーンとの寸法比較を行っ
た結果、懸垂装置では従来ホーンに比較して線路方向に
約200mmはみ出し、鉄塔側方向へは約650mmは
み出すことになる。又、耐張装置では従来ホーンに比
べ、線路方向で上相側に約600mm、ジャンパ線側に
約750mmはみ出す。さらに、V吊装置では従来ホー
ンに比べ、鉄塔上アームと鉄塔方向にそれぞれ約720
mmはみ出す。この結果、電界緩和リングを既設の鉄塔
に装着しようとすると、絶縁クリアランスが不足して適
用できないという問題が生じる。
【0006】この発明の目的は抵抗素子の課電率を所定
値以下に低減して、避雷碍子の寿命を向上することがで
きるとともに、既設鉄塔との絶縁クリアランスを確保し
て適用を可能にすることができる避雷碍子装置を提供す
ることにある。
【0007】
【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、鉄塔に対し電圧−電流特性が非直線性の
数の抵抗素子を内蔵した避雷碍子の接地側端部を連結す
るとともに、該避雷碍子の課電側端部に送電線を支持
し、前記避雷碍子の課電側端部及び又は接地側端部に対
し前記抵抗素子に印加される電圧の分担率を軽減する
ための電界緩和リングを配置した避雷碍子装置におい
て、避雷碍子の中心軸線から側方への距離をX座標と
し、避雷碍子の課電側下端から接地側への距離又は避雷
碍子の接地側下端から課電側への距離をY座標とする
と、前記電界緩和リングのX,Y座標及びその全体の形
状を、前記抵抗素子の制御電圧によ避雷碍子と電界
緩和リングとの間でのフラッシオーバーを防止し、横軸
に課電側端又は接地側端からのY座標方向への位置をと
り、縦軸に各抵抗素子の電圧分担率をとって示す電圧分
担曲線に基づいて、それぞれの抵抗素子が分担する通常
印加電圧波高値を、印加電圧に対し電圧分担率を掛け算
して求め、この波高値を各抵抗素子の動作開始電圧の値
で除して求めた各抵抗素子の課電率が適正値になるよう
に設定するという手段をとっている。
【0008】
【作用】この発明は抵抗素子の制限電圧及び課電率を考
慮した座標位置に電界緩和リングを配置したので、抵抗
素子の課電率を所定値以下に低減して該抵抗素子の寿命
を向上することができるとともに、該電界緩和リングの
大きさを必要最小限に設定でき、小型、軽量化を実現で
きる。さらに、既設の鉄塔への電界緩和リングの装着も
絶縁クリアランスを確保し易いので、容易に行うことが
できる。
【0009】
【実施例】以下、この発明を懸垂型避雷碍子装置の耐張
装置に具体化した一実施例を図1〜図6について説明す
る。図2,3に示すように鉄塔の支持アーム1には接地
側連結金具ユニット2を介して通常懸垂碍子3を多数直
列に連結してなる懸垂碍子連4及び懸垂型避雷碍子5を
多数直列に連結してなる懸垂型避雷碍子連6が互いに平
行に連結されている。又、前記両碍子連4,6の課電側
には課電側連結金具ユニット7を介して送電線8が連結
されている。なお、課電側の連結金具ユニット7にはジ
ャンパー線(図示略)が接続されている。
【0010】図3に示すように前記接地側連結金具ユニ
ット2,2にはそれぞれ接地側アームリング11,11
が支持されている。同じく課電側連結金具ユニット7,
7には懸垂碍子連4又は懸垂型避雷碍子連6の沿面フラ
ッシオーバーを捕捉して、碍子連4,6の損傷を抑制す
るための課電側アークリング12,12が支持されてい
る。
【0011】前記課電側連結金具ユニット7には長楕円
状をなす電界緩和リング13が前記懸垂碍子連4及び懸
垂型避雷碍子連6を取り巻くように支持されている。こ
の電界緩和リング13は第1リング14及び第2リング
15によって全体として長楕円形状に形成され、両リン
グ14.15はブラケット16により課電側連結金具ユ
ニット7に支持されている。
【0012】次に、前記懸垂型避雷碍子5単体の構造を
図6により説明すると、この避雷碍子は碍子本体21
と、その頭部21aの上部にセメントにより嵌合固定し
たキャップ金具22と、同じく頭部21a内に嵌入して
セメントにより固定したピン金具23と、前記碍子本体
21に一体形成された取付頭部24内に収容した電圧−
電流特性が非直線性の酸化亜鉛を主材とする抵抗素子2
5とにより構成されている。又、前記取付頭部24の上
下両端部にはキャップ電極26,27が嵌合固定され、
両電極はそれぞれリード線28,29により前記キャッ
プ金具22,ピン金具23に接続されている。
【0013】次に、図4を中心に避雷碍子に内蔵した抵
抗素子25の電界緩和作用及び該素子の制限電圧を考慮
した場合の電界緩和リング13の座標の設定について説
明する。ここで、避雷碍子連6の制限電圧とは、避雷碍
子連に電流が流れた場合に発生する電圧を言う。又、課
電率とは避雷碍子に対し常時連続的に印加される電圧ス
トレスの大きさを表し、通常印加電圧波高値を避雷碍子
の動作開始電圧の値で除した値を言う。さらに、前記動
作開始電圧とは避雷碍子の電圧−電流特性において、小
電流域の所定電流に対する避雷碍子の端子電圧波高値を
いう。図4において懸垂型避雷碍子連6のX座標(m
m)は、該避雷碍子連6の中心軸線Oから側方への距離
を示し、Y座標(mm)は避雷碍子連6の課電側下端か
ら接地側への距離を示す。図4の実線で示す設定座標T
1は前述した制限電圧を考慮し、最大放電電流が作用し
た場合に電界緩和リング13から避雷碍子連6にフラッ
シオーバーしない領域を示す。
【0014】又、図4に破線で示す設定座標T2は最大
課電率εmax(100%)に対して、それを75%以
下の課電率εとして抵抗素子25の劣化を抑制する場合
の適正座標を示す。前記電界緩和リング13は一重リン
グであり、又、その素材径は60mmφである。そし
て、この実施例では抵抗素子25に作用する最大課電率
εが75%以下となるように電界緩和リング13の座標
位置が設定座標T2のように設定されている。
【0015】さらに詳述すると、図4中○印及び●印は
解析データであって、○印は課電率εが75%と等しい
かそれ以下の場合を示す。又、●印は課電率εが75%
以上を示す。さらに、△印及び▲印は試験データであっ
て△印は課電率εが75%と等しいかそれ以下を示し、
▲印は課電率εが75%以上を示す。□は通常碍子に適
用されるホーン座標を示し、■印は通常碍子と同様の考
え方をもった場合、(□の座標+碍子の笠径増大分)を
示す。
【0016】ここで、前記電界緩和リング13と避雷碍
子連6との間における静電容量及び課電率の関係につい
て説明する。各避雷碍子5と電界緩和リング13の気中
絶縁距離間における静電容量は、リング13の対向面積
と避雷碍子5との間の各部位との間全体の容量となり、
この容量増加分により前記抵抗素子25に作用する課電
率を低下することができ、常時課電状態において抵抗素
子25の寿命を向上することができる。
【0017】図5は課電端からの抵抗素子25の位置
と、その電圧分担率との関係を示す。このグラフから明
らかなように、課電側端と接地側端部において電圧分
担率が高く中間部において低いことが分かる。この電圧
分担曲線に基づいて、それぞれの抵抗素子25が分担す
る通常印加電圧波高値を、印加電圧に対し電圧分担率
(%)を掛け算することにより求める。これらの波高値
を各抵抗素子の動作開始電圧の値で除して求めたそれぞ
れの抵抗素子25の課電率が適正値になるような電界緩
和リング13のX座標、Y座標及び全体の形状を設定す
ればよい。接地側に電界緩和リング13を配置する場合
においても、そのX座標、Y座標及び全体の形状の設定
は同様である。
【0018】さらに、図4に示すように設定座標T1と
T2が交わる座標点に電界緩和リング13を配置するの
が、リング13の軽量、小型化の観点から有利となる
が、避雷碍子装置の装設場所あるいは懸垂、耐張、V吊
碍子装置の相違等を考慮して適正座標を選択すればよ
い。又、この実施例では電界緩和リング13を楕円状に
形成したので、リングの短径部を鉄塔本体あるいは他の
部材と対向することにより、既設の鉄塔に対し絶縁クリ
アランスを低下することなく、配置することができる。
前記電界緩和リング13の形状は使用条件に合わせて円
形等適宜に変形することもできる。
【0019】次に、この発明を懸垂型避雷碍子装置に具
体化した実施例を図7〜図9に基づいて説明する。図7
に示すように支持アーム1の下部には連結金具ユニット
2を介して懸垂碍子連4及び避雷碍子連6が互いに平行
に吊下支持されている。又、前記両碍子連4,6の下端
部の課電側連結ユニット7には送電線8が支持されてい
る。
【0020】さらに、接地側連結金具ユニット2及び課
電側連結ユニット7には接地側アークリング11,11
及び課電側アークリング12,12がそれぞれ支持され
ている。課電側連結金具ユニット7には平面形がほぼ楕
円状をなす電界緩和リング13が水平状態で、両碍子連
4,6を取り巻くように支持されている。図9はこの懸
垂型避雷碍子装置における電界緩和リング13の電界緩
和作用及び制限電圧を考慮した場合のリング座標の評価
結果を示す。
【0021】図9において、制限電圧を考慮した場合の
リング座標はT1のようになる。又、課電率εを考慮し
た場合のリング座標T2,T3はほぼ直角状となり、座
標T2の縦線に沿って、電界緩和リング13を配置する
のが望ましい。又、前記座標T3に沿ってリングの径を
大きくしてもよいが、小型、軽量のリングにするには座
標T2,T3の交点付近が望ましい。
【0022】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、例えばV吊型避雷碍子装置にこの発明の
電界緩和リングを適用する等、この発明の趣旨から逸脱
しない範囲で任意に変更して具体化することもできる。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明は、避雷
碍子に内蔵した抵抗素子の課電率を低減して素子の寿命
を向上することができるとともに、電界緩和リングの座
標位置を適正化して、その重量を軽減し、小型化するこ
とができ、その結果鉄塔あるいは他部材との絶縁クリア
ランスを確保して、既設の避雷碍子装置に適用すること
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を具体化した懸垂型避雷碍子装置の耐
張装置に使用される電界緩和リングの取付状態を示す平
面図である。
【図2】この発明の懸垂型避雷碍子装置の耐張装置全体
を示す正面図である。
【図3】図2の避雷碍子装置の平面図である。
【図4】この発明を具体化した懸垂型避雷碍子装置の耐
張装置における電界緩和リングの設定座標の説明図であ
る。
【図5】課電端からの避雷碍子の位置と電圧分担率を示
すグラフである。
【図6】懸垂型避雷碍子を示す半縦断面図である。
【図7】この発明を懸垂型避雷碍子装置に具体化した一
実施例を示す正面図である。
【図8】図7の避雷碍子装置の右側面図である。
【図9】図7の避雷碍子装置における電界緩和リングの
座標を示す説明図である。
【符号の説明】
5 懸垂型避雷碍子、6 懸垂型避雷碍子連、13 電
界緩和リング、14第1リング、15 第2リング。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄塔に対し電圧−電流特性が非直線性の
    複数の抵抗素子を内蔵した避雷碍子の接地側端部を連結
    するとともに、該避雷碍子の課電側端部に送電線を支持
    し、前記避雷碍子の課電側端部及び又は接地側端部に対
    し前記抵抗素子に印加される電圧の分担率を軽減する
    ための電界緩和リングを配置した避雷碍子装置におい
    て、避雷碍子の中心軸線から側方への距離をX座標とし、避
    雷碍子の課電側下端から接地側への距離又は避雷碍子の
    接地側下端から課電側への距離をY座標と すると、前記
    電界緩和リングのX,Y座標及びその全体の形状を、 前記抵抗素子の制御電圧によ避雷碍子と電界緩和リ
    ングとの間でのフラッシオーバーを防止し、横軸に課電側端又は接地側端からのY座標方向への位置
    をとり、縦軸に各抵抗素子の電圧分担率をとって示す電
    圧分担曲線に基づいて、それぞれの抵抗素子が分担する
    通常印加電圧波高値を、印加電圧に対し電圧分担率を掛
    け算して求め、この波高値を各抵抗素子の動作開始電圧
    の値で除して求めた各抵抗素子の課電率が適正値になる
    よう に設定したことを特徴とする避雷碍子装置。
JP6746791A 1991-03-30 1991-03-30 避雷碍子装置 Expired - Lifetime JPH0785367B2 (ja)

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JP5766578B2 (ja) * 2011-10-24 2015-08-19 日本カタン株式会社 線側アークホーン
CN109215902B (zh) * 2018-09-10 2020-06-23 国网湖南省电力有限公司 一种基于避雷器和绝缘子的500kV线路防雷装置

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