JPS63190517A

JPS63190517A - 通信ケ−ブルの過電圧防護方式

Info

Publication number: JPS63190517A
Application number: JP2182087A
Authority: JP
Inventors: 宏山根; 元満　民生; 井手口　健
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-02-03
Filing date: 1987-02-03
Publication date: 1988-08-08

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】（産業上の利用分野）本発明は過電圧防護素子及び過電圧防護回路を用いた通
信ケーブルの過電圧防護方式に関するもので、多端子回
路網に生じた過電圧を抑制して該回路の防護を図るもの
である。

（従来の技術及び問題点）従来、線状の導体に外部から電気的妨害が加わった場合
に生じる過電圧を抑えるために、アレスタを該導体とア
ースの間に接続し、アレスタの放電や短絡を利用して過
電圧を抑えるようにした方法が実施されていた。

多対平衡ケーブルにおける従来のアレスタ接続回路を第
１２図に示す。同図において、１はケーブル外被、２は
心線、３はアレスタ、４はアレスタ３の接地抵抗（抵抗
値Ｒ，）、５はケーブルに接続された（図には示されて
いない）通信機器の内部インピーダンスＺＬ　（６００
Ω）である。

第１２図に示した如き従来の誘導妨害対策回路では、心
線２に誘起する電圧を一定値以下に抑えるために、アレ
スタ３を極めて低い接地抵抗４を介して接地するか、ア
レスタ３の放電開始電圧値を極めて低くする必要がある
。しかし、接地抵抗の低減を図ると接地施工の費用が高
くなり、アレスタの放電開始電圧値を低くすると心線へ
の給電電圧や常時誘導電圧などにより、アレスタの放電
が止まらなくなるので、あまり低くできないという問題
点があった。

さらに、アレスタの放電開始電圧値を高くすると、各ア
レスタの放電遅れによって心線間の電位差が大きく生じ
て、心線につながる通信機器等に悪影響を与えるという
欠点があった。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上述の如き従来技術の問題点や欠点を改善す
るためになされたものであり、従って本発明は、接地施
工の費用を高くすることなしに、また通常のアレスタの
性能で所定の機能を果たすとともに、多端子回路−大地
間ならびに多端子回路間の電位差を低く抑え得る過電圧
防護方式を提供するものである。

本発明は並列に配置された複数個のアレスタの各一方の
極を、それぞれ対応する回路端子への接続端子とし、前
記複数個のアレスタの他方の各極を相互接続して他のア
レスタの一方の極に接続し、該他のアレスタの他方の極
を接地端子とした防護回路において、前記複数個のアレ
スタは、グロー放電維持電圧が高く、かつアーク放電に
転移しにくいアレスタを用い、および該他のアレスタに
はアーク放電に移行しゃすいアレスタを用い、前記の対
応した回路端子への接続端子を通信ケーブルにおける複
数心線の各々に接続し、前記接地端子を大地へ接続する
ことを最も主要な特徴としている。

（実施例）次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は、本発明にかかる過電圧防護回路の実施例を示
す説明図である。同図に示す実施例は、多数個の心線ア
レスタ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ。

６ｅ、６ｆの一方の各端子を、（図示されていない）多
端子回路の各端子へ接続すべき多端子回路側端子とし、
他方の各端子を一括して共通アレスタ７の一端子側と接
続したものである。

心線アレスタ６ａ〜６ｒには、多極構造のアレスタを用
いることも可能で、例えば３極アレスタを用いる場合に
は、第２図における２個のアレスタを１個の３極アレス
タにより置きかえることができる（例えば第６図）。

第１図は、本発明にかかる通信ケーブルの過電圧防護方
式の実施例を示す説明図である。同図に示す実施例は、
通信線の誘導訪客対策方式として、通信ケーブルの複数
心線に本発明にかかる過電圧防護回路を接続してなる実
施例を示したものである。

第１図において、６と７が本発明により取り付けたアレ
スタであり、この図を参照して本発明の回路動作を述べ
る。

まず、第１２図に示した従来方式によりアレスタの接地
を行った場合、全心線のアレスタ３が放電し、かつ心線
−大地間電圧が制限電圧値４３０■（高安定送電線の地
絡故障等による通信線路における電磁誘導電圧は、我が
国では４３０■を越えてはならないことになっている）
になる接地抵抗Ｒｇとアレスタ放電開始電圧■、との関
係は、誘導起電力■。により３つの領域に分類でき、本
発明者の計算によれば次の式（１）、　（２）、　（３
）でそれぞれ表わされ、接地抵抗Ｒ９はこの値より低け
ればよい。

領置Ｄ　４３０■く■。≦８６０■ 領域■　８６０Ｖ＜Ｖ。≦■１領域■　ｖ、＜ｖ。

こ−で、ｎ　：心線の対数 ■。：誘導起電力Ｒｃ　：心線抵抗Ｒｇ　：アレスタの接地抵抗ＺＬ　：通信機器の内部インピーダンスＺ０　：心線−
大地帰路回路の外部インピーダンスＶｓ　：アレスタの放電開始電圧Ｖａ：ｊｉｊｌｌ域■と■の接地抵抗が等しくなる誘導
起電力である。

一方、本発明を用いた対策による場合、第１図に見られ
る通り、ケーブル心線２には、心線アレスタ６と共通ア
レスタ７が直列に接続されており、心線−大地間のアレ
スタの放電開始電圧値■、は、心線アレスタ６の放電開
始電圧値ＶＳ＆と共通アレスタ７の放電開始電圧値Ｖ３
？との和で決定される。

そこで、まずアレスタは一般にケーブル心線２に誘起す
る常時誘導電圧（約６０Ｖ、ＡＣ）とケーブル心線給電
電圧（４８Ｖ、ＤＣ）の和で放電してはいけないので、
前述の心線−大地間のアレスタの放電開始電圧Ｖｓ　　
（”Ｖｓ６＋Ｖｓｔ）は、約１１０Ｖ以上にしなければ
ならない。

次に、■、を越える雷サージ電圧がケーブル心線に誘起
した場合、まず始めに並列に接続された心線アレスタ６
ａ〜６ｄの中で最も低い放電開始電圧値（アレスタによ
って少しバラツキがあるので）を有するもの例えば６ａ
と、共通アレスタ７が放電し、続いて並−Ｊｌに接続さ
れた心線アレスタの残りのものが順次放電を開始する。

ここで、２番目以降に放電する心線アレスタ（例えば６
ｂに６ｄ）に加わる電圧は、先に放電した電流によって
アレスタの接地抵抗４による電位上昇分だけ電圧が低下
していく。

しかし、すでに共通アレスタ７が放電しており、かつ心
線アレスタ６の放電開始電圧値ｖｓｉを充分低く設定（
Ｖａ６＜Ｖｓｔ）できるため、接地電位が上昇してもす
でに放電している共通プレスタフに向けて容易に放電を
開始できる。この結果、アレスタの接地抵抗４を従来の
方式よりも高く設定でき、各心線−大地間の電圧を制限
値以下に抑えることができるとともに、各心線アレスタ
６ａ〜６ｄの放電遅れによって生じる各心線間の電位差
をも低くすることができる。

ところで、アレスタの極間電圧はアレスタの動作状態、
即ち未放電、放電開始、グロー放電、アーク放電で異な
る。過電圧防護回路において、各アレスタは様々な動作
状態となるが、それを表１に示す。表１に示す全ての状
態において、心線アレスタの最後の１個がグローもしく
はアーク放電になることによる心線−大地間電圧と最後
の１個が未放電状態の場合を比較すると未放電状態の方
が心線−大地間電圧が高く、より接地抵抗を低くしなけ
ればならない厳しい条件となる。そこで、表１で示す放
電状態において心線−大地間電圧が制限電圧以下になる
ように接地抵抗を定める。ここでは、領域■を例に挙げ
て述べる。

接地抵抗を求める等価回路を第３図に示す。接地抵抗は
下式から求められる。

Ｖｓｂ＝２Ｖ＋＋Ｒ＋　Ｉｔ　＝２Ｖ＋　’　＋Ｒ＋′
Ｉｚ　　（５）但し、Ｖｌは制限電圧、ｖｓｂは心線ア
レスタの放電開始電圧、ｖ、、ｖ、　′はグローまたは
アーク放電維持電圧、Ｒ，Ｒ，、Ｒ，′は心線抵抗、■
２は共通アレスタのグローまたはアーク放電電圧、Ｚｏ
は心線−大地帰路回路インピーダンスである。

弐（４）、（５）を用いて、心線アレスタ、共通アレス
タの放電開始電圧をそれぞれＶＳ６＝６０Ｖ。

Ｖｓｔ＝　１４０　Ｖとし、グロー放電維持電圧Ｖ９６
゜■９□を通常のアレスタで得られる値、即ち放電開始
電圧の１／２としたとき、各放電状態の接地抵抗を求め
た結果を第４図に示す。但し、心線アレスタがグロー、
アーク放電が混在している場合の接地抵抗゛は、■の場
合■と■、■の場合■と■で囲まれた範囲で接地抵抗値
が変化する。第４図から、接地抵抗が高く、望ましいの
は、心線アレスタがグロー放電、共通アレスタがアーク
放電をしている状態■であり、これは接地抵抗に流れる
電流が、心線アレスタがアーク放電をしている状態より
小さく、接地電位上昇が低く抑えられ、また共通アレス
タのグロー放電維持電圧の分だけ接地抵抗を高くできる
。第４図には従来の方法（従来アレスタ法）の接地抵抗
をあわせて示しており、いずれの放電状態においても本
発明による過電圧防護回路による接地抵抗が従来の方法
に比べて大きいことが分かる。

第５図は、ケーブルの心線−大地間に生ずる誘導電圧を
、規定の４３０Ｖ以下にするための従来の方式によるア
レスタの接地抵抗値４と本発明によるそれとを、前記式
（１）、　（２）及び（３）、　（４）、　（５’）を
用いて計算し、比較のために示したグラフである。

なお、第５図は、導体径０．９ｍｍφ、対数１０対。

ケーブル長１０ｋｍのケーブルを用いた場合の例である
。

同図において、例えば横軸にとった誘導起電力Ｖ０が■
。＝’９００Ｖのとき、従来の方式による場合では、縦
軸にとったアレスタの接地抵抗値４を１６Ω以下にしな
ければならないが、本発明による過電圧防護回路方式で
は、約１４０Ω以下でよいことが分かる。なお、誘導起
電力Ｖ０が１２００Ｖ以上になると、どちらも接地抵抗
値は同じになるが、現実には■。≦１，０ＯＯＶの場所
が多いので本発明の有効性は維持されることになる。

また、一般にアレスタめグロー放電維持電圧は、アレス
タに用いる電極材料、封入するガスの圧力によって調整
でき（文献、電子通信学会編、「電子管工学（Ｉｎ）コ
ロナ社、第６章Ｐ、６４〜Ｐ、７３）、心線アレスタの
グロー放電維持電圧を高くすることにより、接地抵抗を
従来の方法より高くできる。

第６．７，８，９，１０．１１図は、本発明の他の実施
例を示す説明図であり、それぞれ６の代わりにグロー放
電電圧の高い３極アレスタ６Ａ（第６図）や動作電圧を
保持するバリスタ６Ｂ（第７図）、双方向性サイリスク
６Ｃ（第８図）。

また７の代わりにそれぞれに双方向性サイリスタＡを取
り付けたもの（第９〜１１図）であり、同じ効果がある
。

（発明の効果）以上説明したように、本発明は、多数個の心線アレスタ
６の一方の端子を多端子回路側にし、他方の端子を一括
して、共通アレスタ７の一端子と接続することにより実
現されたものであるから、各アレスタ６．７の放電開始
電圧値及び動作開始直後の維持電圧（グロー放電電圧、
アーク放電電圧）を調整することによって、多端子回路
と大地間ならびに多端子回路間に生じる妨害電圧を抑制
することができるとともに、本発明を用いた誘導妨害対
策方式は、従来の方式よりも高い接地抵抗値で妨害電圧
を減少させることができるために、抑制対策として行う
接地工事を容易かつ低価格で行なえるという利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の通信ケーブルの過電圧防護方式の一実
施例を示す説明図、第２図は本発明の過電圧防護回路の一実施例を示す説明
図、第３図は本発明の詳細な説明するため、接地抵抗を求め
る等価回路、第４図は本発明の効果を従来技術によるそれと対比して
示した図、第５図は本発明の効果を従来技術によるそれと対比して
示した図、第６．第７．第８．第９．第１０．第１１図は本発明の
過電圧防護回路の他の実施例を示す説明図、第１２図は通信線路における従来の誘導妨害対策方式を
示す説明図である。１・・・ケーブル外被　　　２・・・心線３・・・アレ
スタ　　　　　４・・・アレスタの接地抵抗５・・・通
信機器の内部インピーダンス６・・・心線アレスタ　　
　６Ａ・・・３極アスレタ６Ｂ・・・バリスタ　　　　
６Ｃ・・・双方向性サイリスタ７・・・共通アレスタ　
　　７Ａ・・・双方向性サイリスク第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】１、並列に配置された複数個のアレスタ（６）の一方の
各極をそれぞれ対応する回路端子への接続端子とし、前
記複数個のアレスタ（６）の他方の各極を相互接続して
他のアレスタ（７）の一方の極に接続し、該他のアレスタ（７）の他
方の極を接地端子とした過電圧防護回路において、前記
複数個のアレスタ（６）にはグロー放電維持電圧が高く
、アーク放電に転移しにくいアレスタを用い、かつ前記
アレスタ（７）にはアーク放電に移行しやすいアレスタ
を用い、前記の対応する回路端子への接続端子を通信ケ
ーブルにおける複数心線（２）の各々に接続し、前記接
地端子を大地へ接続することを特徴とする通信ケーブル
の過電圧防護方式。