JPS61214309A - 電圧センサ内蔵型耐雷碍子 - 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） この発明は送電線路又は配電線路に使用される避雷機能
を備えた碍子に係わり、特に光による電界測定手段を用
いた電圧センサ内蔵型耐雷碍子に関する。

（従来の技術） 従来、送電線又は配電線では、変電所において、線路に
変成器を設けて事故電圧を検出し、継電器を作動させ、
遮断機をトリップさせて線路を保護していた。

ところで、これまでに線路の電圧の検出に用いられてき
た装置は、導体を支持する碍子とは別体のものであり、
測定精度が充分でないばかりか、大型で測定場所への取
付作業も複雑で、その設置によって線路の美観を損ねる
ことが少なくなかった。このため、電圧の検出可能な電
圧検出装置内蔵型の碍子として、特開昭５４−１３４３
９５号公報に開示された碍子が提案された。

この碍子は第４図に示すように、磁器よりなる碍子本体
３１の内部に空洞部３２を設けるとともに、同碍子本体
３１頂部に前記空洞部３２と連通する孔３３を設け、そ
の孔３３にはチタン酸バリウムなどを主成分とするセラ
ミックス体３４が嵌合固着されていた。更に、前記セラ
ミックス体３４上端には、導体３５を支持するための導
体支持部３６を設けた電極３７が一体に設けられるとと
もに、下端には電極３８が一体に設けられていた。

そして、同電極３８には碍子外部に導出したリード線３
９が接続されており、又、碍子本体３１の下方にはベー
ス金具４０がセメントで一体に嵌着されていた。

これによって、碍子本体３１は線路の導体３５を大地か
ら絶縁支持するとともに、電極３７と電極３８の間には
セラミックス体３４が介在されているので、前記電極３
７．３８は極板として、セラミックス体３４は誘電率の
高い誘電体として作用し、静電容量の大きいセラミック
スコンデンサが形成される。従って、電極３８に接続さ
れたリード線３９を測定器に接続させることにより、碍
子本体３１外周表面の汚損の影響をほとんど受けず、線
路電圧が容易に検出されていた。

一方、送電線又は配電線においては導体を支持するとと
もに、雷サージによる過電圧でフランジオーバが生じた
際、これに伴う続流を遮断して続流アークによる断線や
碍子本体の損傷を防止するため、非直線性抵抗素子を内
蔵した耐雷碍子が使用されていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前述した電圧検出装置内蔵型の碍子は、碍子
内部のリード線３９が外部からの電磁誘導をうけるので
、ＳＮ比が低下するという欠点があった。特に、近年は
送電線や配電線の信頼性を更に向上させるために、これ
まで検出困難であった事故電圧の検出も必要となりつつ
あるので、線路電圧の精度の高い測定が望まれている。

この発明の第１の目的は耐雷碍子の碍子本体内部に電気
光学素子よりなる電圧センサを内蔵して、構造が簡単で
コンパクト、かつ線路電圧の検出が容易なばかりでなく
、耐雷碍子本来の機能を損なうことなく避雷器としての
動作状態も検知できて、しかも検出信号のＳＮ比や測定
精度の高い電圧センサ内蔵型耐雷碍子を提供することに
ある。　。

第２の目的は前記第１の目的に加えて、非直線性抵抗素
子は課電により劣化する虞があるため、劣化した非直線
性抵抗素子の交換を容易に行うことができる電圧センサ
内蔵型耐雷碍子を提供することにある。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 第１発明は前記第１の目的を達成するために、中空状の
碍子本体１の上下両端に課電側電極４と接地側電極５を
備え、前記中空状部１ａには所定の放電間隙Ｇをもって
対向配置した課電側放電電極１４及び接地側放電電極１
５と、非直線性抵抗素子１３を直列に接続した碍子にお
いて、前記両放電電極１４．１５の間には電気光学素子
を介在させ、同電気光学素子には外部から同素子へ光パ
ワを供給し、同電気光学素子内で変調された光を外部へ
導出するための光ファイバ２０ａ、２０ｂを接続すると
いう構成を採用している。

次に、第２発明は前記第２の目的を達成するために、中
空状の碍子本体２３の上下両端に課電側電極４と接地側
電極５を備え、前記中空状部２３Ｃには所定の放電間隙
Ｇをもって対向配置した課電側放電電極１４及び接地側
放電電極１５と、非直線性抵抗素子１３を直列に接続し
た碍子において、前記両放電電極１４．１５の間には電
気光学素子を介在させ、同電気光学素子には外部から同
素子へ光パワを供給し、同電気光学素子内で変調された
光を外部へ導出するための光ファイバ２０ａ、２Ｑｂを
接続するとともに、前記非直線性抵抗素子１３の収容部
と、両放電電極１４．１５及び電気光学素子の収容部と
の境界部で分離すべく、前記碍子本体２３を上部と下部
碍子２３ａ、２３ｂとに別体で形成して互に連結すると
いう構成を採用している。

（作用） この発明は前記構成を採用したことにより、次のように
作用する。

第１発明は、碍子に支持された導体にかかる電圧が課電
側電極を通じて課電側及び接地側の放電電極、（電気光
学素子）および非直線性抵抗素子とに印加される。この
とき、碍子外部の発光ダイオードなどの光源から出射さ
れた光パワが、入射光用光ファイバを通じて前記電気光
学素子に導かれ、開先は電気光学素子を通過する間に放
電電極間の電界強度つまり線路電圧に応じて強度変調さ
れる。

更に、この強度変調された光信号は、出射光用光ファイ
バを通じて碍子外部に導出され、受光素子に導かれて電
気信号となり、線路電圧が測定される。

ところで、導体に雷サージが侵入すると、過電圧が放電
間隙及び非直線性抵抗素子に印加される。

このとき、前記放電間隙ではフラッジオーバが生じ、電
流は非直線性抵抗素子、接地側電極を経て、大地に流さ
れる。なお、これに伴う続流は、非直線性抵抗素子が抵
抗値を瞬時に回復して遮断され、アークは消弧される。

このときの電圧変化は、前述した電気光学素子及び光フ
ァイバと同様の作用によって、碍子外部の測定器に伝送
されて測定される。

次に、第２発明では第１発明の作用に加えて、碍子本体
の上部碍子と下部碍子とを分離することにより、劣化し
た非直線性抵抗素子は新しいものと交換可能である。

（実施例） 以下、第１発明を具体化した実施例を第１図に従って説
明する。

図面中１は磁器よりなる中空状のクランプトップライン
ポスト型の碍子本体であって、その上下端部の外周部に
はフランジ金具２．３がセメントで接着され、フランジ
金具２には課電側電極４が、又、フランジ金具３には接
地側電極５がそれぞれ締付されている。６は電線等の導
体であって、前記課電側電極４の上端凹状溝４ａに対し
て、導電性の座金７を介して嵌込まれている。８は前記
導体６を把持するクランプ金具であって、課電側電極４
の上部の図示しないねじ穴に螺合されナツト９で締付ら
れたボルト１０に係合され、ナツト１１によって締付固
定されている。１２は碍子頭部を被覆する絶縁カバーで
ある。

１３は碍子本体１の中空状部１ａの下半部に嵌合され、
下端を接地側電極５に当接させた酸化亜鉛を主成分とし
た中空状の非直線性抵抗素子であって、電圧電流特性が
非直線性を示し、大きな静電容量を備えている。１４．
１５は電極板１６を介して前記非直線性抵抗素子１３の
上下に直列に配置された有底短円筒状をなす課電側及び
接地側の放電電極であって、それらの放電端部１４ａ。

１５ａの間に放電間隙Ｇを形成している。１７は前記接
地側放電電極の底面に支持した絶縁性を備えた電気光学
素子としてのボッケルス素子、１８はボッケルス素子１
７と前記課電側放電電極との間に介在させた絶縁スペー
サである。２５は前記課電側放電電極１４と課電側電極
４とを電気的に接続するとともに機械的に固定させるた
めのスプリングである。

２０ａ、２０ｂは前記非直線性抵抗素子１３の空洞部１
３ａに挿通された高絶縁性と無誘導性とを備えた入射光
用及び出射光用の一対の光ファイバであって、一端は前
記ボッケルス素子１７に、他端は、接地側電極５に嵌合
固定された光コネクタ２１に接続されている。２２は前
記光ファイバ２０ａ、２０ｂを囲繞して、空洞部１３ａ
に充填されたレジン、コンパウンド、あるいは絶縁油。

ＳＦ６ガスなどの絶縁物である。

次に、前記のように構成した電圧センサ内蔵型耐雷碍子
の作用について説明する。

今、第１図に示す導体６に電圧が印加されると、同時に
座金７、課電側電極４及びスプリング２５を介して、課
電側電極４と接地側電極５との間に介装されたボッケル
ス素子１７、絶縁スペーサ１８、課電側、接地側放電電
極１４．１５、及び素子１３に電圧が印加される。とこ
ろで、ボッケルス素子１７及び絶縁スペーサ１８と、静
電容量の大きな素子１３とはそれぞれ直列に接続されて
いるので、前者の分担電圧は後者の分担電圧よりも相対
的に高い。

このとき、課電側、接地側放電電極１４．１５の放電間
隙Ｇには電界が生じ、この電界がボッケルス素子１７に
作用する。又、前記ボッケルス素子１７は放電電極１４
．１５の中央に位置しているので、ボッケルス素子１７
内及びその周囲の電界は外部電界の乱れに対する影響を
ほとんど受けず、碍子本体１の外表面が汚損し、同外表
面に漏れ電流が生じて、外表面の電位分布が変動しても
、ボッケルス素子１７に作用する電界の変動は極めて小
さい。この結果、前記ボッケルス素子１７には、常に均
等で安定した電界が加わる。

これに次いで、碍子本体１外部の図示しない光源（例え
ば、発光ダイオード）より光コネクタ２１を介して入射
光用光ファイバ２０ａに光パワが伝送され、更に、ボッ
ケルス素子１７中を光が通過する間に、開光はボッケル
ス効果により電界強度、すなわち、導体６の電圧に応じ
て位相変調を受けて、ボッケルス素子１７に付加された
偏光要素により強度変調される。次いで、この変調信号
は、出射光用光ファイバ２０ｂによって、外部からの電
磁誘導を受けることなく伝送され、光コネクタ２１を介
して、碍子外部の図示しない受光器に導かれ、その後電
気信号となって電圧が測定される。

ところで、この第１発明は耐雷碍子本来の作用として、
導体６に過電圧雷サージが侵入すると、座金７、課電側
電極４及びスプリング２５を介して放電電極１４．１５
間及び非直線性抵抗素子１３に過電圧が印加さる。この
とき、放電間隙Ｇを介して再放電電極１４．１５との間
でフラッジオーバが生じる。そして、このときの電流は
、電極板１６、非直線性抵抗素子１３、接地側電極５の
順に流れて図示しない接地物などにより大地に流れるが
、これに伴う続流に対しては非直線性抵抗素子１３が抵
抗値を瞬時に回復してこれを遮断し、アークが消弧され
る。

なお、避雷器の動作を示す電圧変化は、放電電極間のフ
ラッジオーバ時にボッケルス素子１７に加わる電界が瞬
間的に零になるので、その変化はボッケルス素子１７及
び光ファイバ２０ａ、２０ｂの作用によって碍子外部の
測定器に伝送されて検知可能である。

ところで、この実施例の課電側及び接地側の放電電極１
４．１５の放電端部１４ａ、１５ａは、それぞれ第３図
に示すように九曲成形してもよい。

次に、第２発明の構成を第２図に従って説明する、なお
、第１図に示す実施例と同一の機能を備えた部材につい
ては、同一の番号を符して説明を省略し、異なる点につ
いてのみ説明する。

図面中２３は磁器よりなる中空状のクランプトップライ
ンポスト型の碍子本体であって、上部碍子２３ａと下部
碍子２３ｂとに分割形成され、上部碍子２３ａの下端外
周に固定した雌ねじ筒２４ａに対し、下部碍子２３ｂの
上端外周に固定した雄ねじ筒２４ｂを螺合することによ
って分離可能に固定されている。２５は中空状部２３ｃ
内部の課電側電極４と課電側放電電極１４との間に係止
筒２６ａ、２６ｂを介して介装され、両極間に電気的に
接続したスプリング、２７は接地側放電電極１５と電極
板１６との間に介在させたスプリングである。２８は接
地側放電電極１５と電極板１６との間に位置して、ボッ
ケルス素子１７と光ファイバ２０ａ、２０ｂを引き離し
可能に接続した光コネクタである。

次に、前記のように構成された電圧センサ内蔵型耐雷碍
子の作用について説明する。

この耐雷碍子は、導体６の電圧及び過電圧雷サージによ
る続流アークの遮断及びそのときの電圧変化の検知につ
いては、第１発明の実施例の耐雷碍子と同様に作用する
。

ところで、この耐雷碍子では、雌ねじ筒２４ａ及び雄ね
じ筒２４ｂの螺合を解除すれば、碍子本体２３は上部碍
子２３ａと下部碍子２３ｂとに分離される。その後、碍
子本体２３の内部に収容されたボッケルス素子１７と光
ファイバ２０ａ、２Ｑｂの接続を光コネクタ２８により
解除すれば、劣化した非直線性抵抗素子１３は新しいも
のと交換可能である０次いで、新しい非直線性抵抗素子
１３を接続させるとともに、上部碍子２３ａ及び下部碍
子２３ｂとを雌ねじ筒２４ａ、雄ねじ筒２４ｂにより螺
合固定すれば、電気光学素子を内蔵する上部碍子２３ａ
は再使用可能となる。

この耐雷碍子では、非直線性抵抗素子１３が劣化して、
耐雷碍子本来の機能が低下しても、碍子全部を新たに交
換する必要がなく、高価なボッケルス素子１７を再利用
できて経済的である。

なお、前記第１発明及び第２発明の実施例で用いられて
いる光ファイバ２０ａ、２０ｂは光ファイバの単体の他
に、光ファイバの単体をＰｖＣシースなどで被覆保護し
た光フアイバケーブルも含めたものである。　　　　　
　　　　　　　　　、又、この第１発明及び第２発明の
電圧センサ内蔵型耐雷碍子は、それぞれ導体６の支持と
して、従来のように変電所などの所要箇所に設置される
だけでなく、電線路における各電柱などに設置して電圧
を測定し、その信号を伝送するようにしておけば、各フ
ィーダごとの地絡、短絡などの事故、あるいは避雷器と
しての動作状態を集中監視することができる。又、電線
路においては、携帯式電圧測定器を用いることによって
、光コネクタ２１を介して適宜測定することもできる。

発明の効果 以上詳述したように、第１発明は耐雷碍子の内部に、一
対の放電電極を対向させてなる放電間隙と非直線性抵抗
素子を直列に接続して収容するとともに、前記放電電極
の間には電気光学素子を介在させ光ファイバが接続され
ているので、耐雷碍子本来の機能を損なうことなく、線
路電圧の検出が行え、この発明の説明で省略した碍子外
部の発光素子及び受光素子などを含む測定部と、碍子内
部の電圧検出部とを効果的に絶縁強化できるとともに、
碍子本体もセンサ内蔵のための大きなスペースを必要と
せず、構造が簡単かつコンパクトなばかりでな（、無誘
導で精度が高く、しかも避雷器としての動作状態も検知
できるという幾多の効果を奏する。

又、第２発明は前記第１発明の効果に加えて、碍子本体
を分離することにより、碍子内部に収容された非直線性
抵抗素子などが交換可能であるので、前記素子などが不
良状態のときは自由に交換できて碍子全部を取り替える
必要もなく、大変経済的かつ、利用価値の大きい耐雷碍
子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明の実施例を示す断面図、第２図は第２
発明の実施例を示す断面図、第３図は放電間隙の別例を
示す断面図、第４図は従来例を示す断面図である。 １．２３・・・碍子本体、４・・・課電側電極、５・・
・接地側電極、６・・・導体、１３・・・非直線性抵抗
素子、１４・・・課電側放電電極、１５・・・接地側放
電電極、１７・・・ボッケルス素子、２０ａ、２０ｂ・
・・光ファイバ、２１．２８・・・光コネクタ、２４ａ
・・・雌ねじ筒、２４ｂ・・・雄ねじ筒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　中空状の碍子本体（１）の上下両端に課電側電極（
   ４）と接地側電極（５）を備え、前記中空状部（１ａ）
   には所定の放電間隙（Ｇ）をもって対向配置した課電側
   放電電極（１４）及び接地側放電電極（１５）と、非直
   線性抵抗素子（１３）を直列に接続した碍子において、
   前記両放電電極（１４、１５）の間には電気光学素子を
   介在させ、同電気光学素子には外部から同素子へ光パワ
   を供給し、同素子により変調された光を外部へ導出する
   ための光ファイバ（２０ａ、２０ｂ）を接続したことを
   特徴とする電圧センサ内蔵型耐雷碍子。 ２　前記課電側及び接地側の放電電極（１４、１５）の
   間には絶縁スペーサ（１８）と電気光学素子が直列に接
   続して介在されている特許請求の範囲第１項に記載の電
   圧センサ内蔵型耐雷碍子。 ３　電気光学素子はボッケルス素子（１７）である特許
   請求の範囲第１項に記載の電圧センサ内蔵型耐雷碍子。 ４　非直線性抵抗素子（１３）は光ファイバ（２０ａ、
   ２０ｂ）を挿通し得るように中空状に形成された酸化亜
   鉛（ＺｎＯ）を主成分としたものである特許請求の範囲
   第１項に記載の電圧センサ内蔵型耐雷碍子。 ５　接地側電極（５）は光ファイバ（２０ａ、２０ｂ）
   を接続する光コネクタ（２１）を備えている特許請求の
   範囲第１項に記載の電圧センサ内蔵型耐雷碍子。 ６　中空状の碍子本体（２３）の上下両端に課電側電極
   （４）と接地側電極（５）を備え、前記中空状部（２３
   ｃ）には所定の放電間隙（Ｇ）をもって対向配置した課
   電側放電電極（１４）及び接地側放電電極（１５）と、
   非直線性抵抗素子（１３）を直列に接続した碍子におい
   て、前記両放電電極（１４、１５）の間には電気光学素
   子を介在させ、同電気光学素子には外部から同素子へ光
   パワを供給し、同素子内で変調された光を外部へ導出す
   るための光ファイバ（２０ａ、２０ｂ）を接続するとと
   もに、前記非直線性抵抗素子（１３）の収容部と、両放
   電電極（１４、１５）及び非直線性抵抗素子（１３）の
   収容部との境界部で分離すべく、前記碍子本体（２３）
   を上部と下部碍子（２３ａ、２３ｂ）とに別体で形成し
   て互に連結したことを特徴とする電圧センサ内蔵型耐雷
   碍子。 ７　前記上部碍子（２３ａ）と下部碍子（２３ｂ）は、
   雌ねじ筒（２４ａ）及び雄ねじ筒（２４ｂ）により離脱
   可能に嵌合固定された特許請求の範囲第６項に記載の電
   圧センサ内蔵型耐雷碍子。