(57)【要約】【課題】地絡とサージとに対応できる避雷器を提供する。【解決手段】第１ダイオード１３と第２ダイオード１４とは、並列に接続され、かつ、極性が反転されている。インダクタンス素子１２は、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４と直列に接続されている。サージ吸収素子１１は、第１及び第２ダイオード１３及び１４並びにインダクタンス素子１２と並列に接続されている。地絡電流に対する、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４での電圧降下と、インダクタンス素子１２での電圧降下の和は、サージ吸収素子１１の動作電圧より低い値に設定されている。サージ成分の周波数帯域における、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４での電圧降下と、インダクタンス素子１２での電圧降下の和は、サージ吸収素子１１の動作電圧より高い値に設定されている。【選択図】図２
2010207057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サージ吸収素子と、インダクタンス素子と、第１ダイオードと、第２ダイオードとを備えており、
前記第１ダイオードと前記第２ダイオードとは、並列に接続され、かつ、極性が反転されており、
前記インダクタンス素子は、前記第１及び第２ダイオードと直列に接続されており、
前記サージ吸収素子は、前記第１及び第２ダイオード並びに前記インダクタンス素子と並列に接続されており、
商用周波数帯域における、前記第１ダイオード及び前記第２ダイオードでの電圧降下と、前記インダクタンス素子での電圧降下の和は、前記サージ吸収素子の動作電圧より低い値に設定されており
サージ成分の周波数帯域における、前記第１ダイオード及び前記第２ダイオードでの電圧降下と、前記インダクタンス素子での電圧降下の和は、前記サージ吸収素子の動作電圧より高い値に設定されている
ことを特徴とする避雷器。
【請求項２】
前記サージ吸収素子は、低電圧作動避雷器と、サージ吸収用コンデンサとを備えており、
前記低電圧作動避雷器と、サージ吸収用コンデンサとは、いずれも、前記第１及び第２ダイオード並びに前記インダクタンス素子と並列に接続されている
請求項１に記載の避雷器。
【請求項３】
前記サージ吸収素子は、低電圧作動避雷器を備えている
請求項１に記載の避雷器。
【請求項４】
前記サージ吸収素子は、サージ吸収用コンデンサを備えている
請求項１に記載の避雷器。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の避雷器と、この避雷器と直列に接続された電流制限用抵抗とを備えた避雷構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接地に対して接続される避雷器に関するものである。特に、本発明は、サージと地絡とに対応できる避雷器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、雷雨日数は増加し、従って落雷頻度も増加している。もし落雷を受けた場合、脆弱な建物電気設備だと被害は広範囲に、また甚大になる。最近の鉄筋・鉄骨建物では落雷の被害が受けにくい等電位ボンディングや統合接地システムを導入する例もあるが、まだ一般的でなく、また簡単に設備を更新できないため、現在でも、個別接地システムが、多くの建物において使われている。
【０００３】
個別接地は、導電性建物構造物である鉄骨・鉄筋コンクリート構造物では、建物電位を基準とすれば、逆に不安定な別の電位を建物内に導入することになるため弊害が多い。もし、建物への直撃雷や、建物の近くに落雷があった場合、建物内の設備や機器に大きな落雷被害が生じるため、有効な対策が求められる。
【０００４】
建物の電位上昇は、建物構造体の接地抵抗と雷電流との積により生じる。この雷電流は、
（１）直撃雷によるもの、
（２）電源・通信線、給水管あるいはガス管等の金属導電体によって建物どうしが接続されていることにより、他の建物への落雷が当該建物に流れ込むことで生じるもの、あるいは
（３）埋設金属管の電気抵抗は周囲の土に比較し著しく小さいため、大地への落雷電流が埋設金属管を介して建物に流れ込むことによるもの
がある。建物が密集する地域での建物電位の上昇は、主に以上の三つが原因で生じている。
【０００５】
個別接地システムの場合、各接地極は個別に確保される。理想上、接地抵抗は０Ω、それぞれの電位は０Ｖに固定され、各接地極相互の電位差は現れず、従って相互の影響は無いはずである。しかし、実際には各接地極(建物も含む)において抵抗が存在し、各接地極が独立にならないため、問題が生じる。これは、接地極間に加わる電圧が、各接地極抵抗に流れる電流による電圧降下の差として現れるためである。したがって、落雷があると、接地端子間にサージ電圧が現れることになる。電源系統はＢ種接地極に接続されているため、電源にはＢ種接地極電位が重畳する。使用される電気機器の電源と接地端子間には、この接地端子がＤ種接地極あるいは構造体に接続されているために、前記したサージ電圧が現れることになる。また別の原因によるサージ電圧が、接地系統を介して、接地端子と電源・信号系統間、あるいは複数接地端子間に現れることになる。このサージ電圧は、電気機器の破損の原因となりうる。
【０００６】
別の問題として電源地絡時の異常電圧発生がある。具体的には、各変圧器のＢ種接地は、一つのＢ種接地極に接続されている。ここで、接地電源線以外の非接地電源線が地絡すると、Ｂ種接地極電位は、共通インピーダンスになっているＢ種接地極抵抗の電圧降下により上昇する。また、この電位はＤ種接地極にも影響しうる。これらが原因で、接地系統における建物と各接地極との間に異常電圧を生じる。
【０００７】
ここで、低電圧作動のSPD（Surge Protective Device）を用いて地絡による電位差を抑制する手段も考えられる。しかしながら、地絡現象が生じる環境としては、（１）漏電遮断器が無い、または、（２）漏電遮断機がある場合であっても、遮断するまでの時間が長い、というものが多い。このため、地絡電流の持続時間は、サージに比べて一般にかなり長いことが多い。このため、通常のSPDを使用すると、地絡を処理するための大きな処理エネルギーに対応できず、SPDの破損の可能性があるという問題がある。この地絡現象は瞬間地絡も含めればかなりの頻度で発生している可能性が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
接地電位の等電位化を達成するためには、地絡に対応できる避雷器として、持続的な地絡電流と雷サージ電流とに耐えることができ、かつ、いずれの電圧降下もできるだけ小さく抑えられるものが好ましい。
【０００９】
本発明の課題は、地絡とサージとに対応できる避雷器を提供することによって、接地電位の等電位化に寄与することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決する手段は、以下の項目のように記載できる。
【００１１】
（項目１）
サージ吸収素子と、インダクタンス素子と、第１ダイオードと、第２ダイオードとを備えており、
前記第１ダイオードと前記第２ダイオードとは、並列に接続され、かつ、極性が反転されており、
前記インダクタンス素子は、前記第１及び第２ダイオードと直列に接続されており、
前記サージ吸収素子は、前記第１及び第２ダイオード並びに前記インダクタンス素子と並列に接続されており、
商用周波数帯域における、前記第１ダイオード及び前記第２ダイオードでの電圧降下と、前記インダクタンス素子での電圧降下の和は、前記サージ吸収素子の動作電圧より低い値に設定されており
サージ成分の周波数帯域における、前記第１ダイオード及び前記第２ダイオードでの電圧降下と、前記インダクタンス素子での電圧降下の和は、前記サージ吸収素子の動作電圧より高い値に設定されている
ことを特徴とする避雷器。
【００１２】
（項目２）
前記サージ吸収素子は、低電圧作動避雷器と、サージ吸収用コンデンサとを備えており、
前記低電圧作動避雷器と、サージ吸収用コンデンサとは、いずれも、前記第１及び第２ダイオード並びに前記インダクタンス素子と並列に接続されている
項目１に記載の避雷器。
【００１３】
（項目３）
前記サージ吸収素子は、低電圧作動避雷器を備えている
項目１に記載の避雷器。
【００１４】
（項目４）
前記サージ吸収素子は、サージ吸収用コンデンサを備えている
項目１に記載の避雷器。
【００１５】
（項目５）
項目１〜４に記載の避雷器と、この避雷器と直列に接続された電流制限用抵抗とを備えた避雷構造。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の避雷器によれば、地絡とサージとに対応できる避雷器を提供することができる。これにより、本発明によれば、接地間の電位差を小さくすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る避雷器が使用される状況を説明するための説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る避雷器を説明するための回路図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る避雷器を説明するための回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る避雷器が使用される状況を説明するための説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る避雷器を説明するための回路図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る避雷器が使用される状況を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る避雷器が使用される状況を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の避雷器が取り付けられる建物の様子を概略的に示す説明図である。図１において符号１は、建物を示している。建物１の内部の変電室には、三相変圧器２と単相変圧器３とが配置されている。これら三相変圧器２の一線及び単相３線式変圧器３の中性線は、Ｂ種接地極４に、電源と対になる安全対策用Ｄ種接地線はＤ種接地極５に接続されて接地されている。また、建物１、Ｂ種接地極４及びＤ種接地極５は、理想アース６に接続されているものとする。
【００２０】
本実施形態の避雷器１０は、Ｂ種接地極と建物との間に接続されている。また、避雷器１０と三相変圧器２及び単相変圧器３との間には、電流制限用抵抗７がそれぞれ直列に接続されている。
【００２１】
本実施形態の避雷器２０は、Ｄ種接地極と建物との間に接続されている。避雷器２０は、この実施形態では、避雷器１０と同じ構成とされている。
【００２２】
以下、避雷器１０の内部構造を、図２を参照しながら説明する。
【００２３】
この避雷器１０は、サージ吸収素子１１と、インダクタンス素子１２と、第１ダイオード１３と、第２ダイオード１４とを、主要な要素として備えている。
【００２４】
第１ダイオード１３と第２ダイオード１４とは、並列に接続され、かつ、極性が反転されている。第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４は、いずれも、複数のダイオードの組み合わせにより構成することができる。例えば、複数のダイオードを直列に接続することにより、動作電圧を調整することができる。具体的には、動作電圧０．７Ｖ（順方向）のダイオードを３個直列に接続すれば、動作電圧を２．１Ｖに調整することができる。
【００２５】
インダクタンス素子１２は、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４と直列に接続されている。インダクタンス素子１２としては、例えば高透磁率トロイダルコアに巻いたコイルを用いることができる。
【００２６】
サージ吸収素子１１は、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４並びにインダクタンス素子１２と並列に接続されている。サージ吸収素子１１としては、この実施形態では、低電圧作動避雷器が用いられている。このような低電圧作動避雷器としては、例えば、大容量のものとしてはＧＤＴ(ガス入り放電管)、ＭＯＶ(金属酸化物バリスタ)、容量は小さくなるが、ＡＢＤ(アバランシェ・ブレークダウン・ダイオード)などを用いることができる。ＧＤＴの場合、直流放電開始電圧は７０Ｖのものがあり、放電により短絡状態になる。ＭＯＶは１０Ｖ台のものがある。ＡＢＤは、１０Ｖ以下のものがあり、逆極性で直列に接続して使用することになる。
【００２７】
なお、上記に挙げたＳＰＤとしては、電圧印加部分のサージ抑制用として一般に用いられているものを流用することができる。もちろん、本実施形態のような接地の目的でさらに適切な低電圧作動のＳＰＤを開発することは好ましい。
【００２８】
第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４での電圧降下と、インダクタンス素子１２での電圧降下の和は、商用周波数帯域のような低い周波数帯域では、サージ吸収素子１１の動作電圧より低い値に設定されている。例えば、インダクタンス素子１２並びに第２ダイオード１３及び１４での合計の電圧降下が５Ｖであるとすれば、サージ吸収素子１１の動作電圧を、例えば８Ｖ以上とすることができる。これにより、電源地絡のような電源周波数成分に対してはインダクタンス素子１２の電圧降下は無視でき、地絡による持続電流がサージ吸収素子１１に流れ込むことを防ぐことができる。
【００２９】
一方、サージ成分の周波数帯域における、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４での電圧降下と、インダクタンス素子１２での電圧降下の和は、サージ吸収素子１１の動作電圧より高い値に設定されている。ここで、本実施形態では、サージ吸収素子１１の動作電圧に対応して、インダクタンス素子１２並びに第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４にも電圧が印加され、これらに電流が流れることになる。したがって、これらのダイオードの選択においては、サージ吸収素子１１の動作電圧に対応して流れる電流に耐えることができる電流容量を持つものを選ぶことが望ましい。
【００３０】
なお、インダクタンス素子１２のインピーダンスが一般にｊωＬで表されることから明らかなように、インダクタンス素子１２での電圧降下は、加えられる電圧の周波数により変わる。一般に、サージ電圧は高周波である一方、商用電源の周波数は、これに比べれば十分に低周波である。よって、この実施形態のインダクタンス素子１２は、サージ電圧のような高周波に対して十分な電圧降下を与え、商用電源のような低周波に対してはほとんど電圧降下を与えない構成とする。本実施形態の避雷器１０の詳しい動作は後述する。
【００３１】
避雷器２０の内部構造は、避雷器１０と同様なので、これについての説明は省略する。
【００３２】
（本実施形態の避雷器の動作）
つぎに、本実施形態に係る避雷器１０の動作を説明する。なお、避雷器２０の動作については、避雷器１０の場合と同様なので、説明を省略する。
【００３３】
避雷器１０における各素子の基本的な役割は以下の通りである。
【００３４】
第１及び第２ダイオード１３及び１４：地絡時の持続電流を流す。なお、地絡電流は一般に交流であるため、極性の異なるダイオードを用いることで、交流の地絡電流を流すことができる。
【００３５】
インダクタンス素子１２：サージ電流周波数成分には大きなインピーダンスとなるので各ダイオードの破損を防止する。一方、電源周波数成分に対しては低いインピーダンスとなるので、インダクタンス素子１２を無視できる。インダクタンス素子１２並びに第１及び第２ダイオード１３及び１４で電圧降下を、サージ吸収素子１１の作動電圧以下にすることで、地絡電流に対してサージ吸収素子１１を保護する役割を果たす。
【００３６】
以下、さらに詳しく説明する。
【００３７】
１．地絡による電源周波数成分について
第１及び第２ダイオード１３及び１４の順方向電圧降下を、サージ吸収素子１１の作動電圧よりも小さくすることで、電源地絡時には、第１及び第２ダイオード１３及び１４が短絡状態になり、サージ吸収素子１１には電流が流れない。また、第１及び第２ダイオード１３及び１４が短絡状態での接地極の電圧は、構造体電位と等しくなる。インダクタンス素子１２は、電源周波数成分において無視できる。
【００３８】
本実施形態では、電流制限用抵抗７を接続しているので、ダイオードに流れ込む地絡電流を抑制することができる。逆に言えば、ダイオードへ流れる地絡電流を電流制限用抵抗７のみで抑制する場合には、第１及び第２ダイオード１３及び１４には、地絡電圧を抵抗７の抵抗値により除した値を越える電流容量が必要である。
【００３９】
２．サージによる高周波成分について
本実施形態の避雷器１０に、サージによる高周波電圧が加わった場合、インダクタンス素子１２によって、各ダイオードに流れる電流は抑制される。一方、サージ吸収素子１１は、サージ電圧で作動して短絡状態になる。サージ電圧は一般に地絡電圧より十分に高い。この場合、サージ吸収素子１１に流れる電流の計算例は以下のようになる。
【００４０】
【数１】
2010207057.tif 000003
【００４１】
本実施形態の避雷器は、既存の個別接地構成を大きく変えずに適用することが可能であるという利点がある。
【００４２】
また、本実施形態では、ダイオードを用いて、地絡時の地絡電流を保護することができる。そして、ダイオードでの電圧降下が小さいので、サージ吸収素子１１の低電圧作動化が可能になっている。さらに、特にサージ現象が長くなる場合、許容電流をダイオード側に分流させることで、サージ吸収素子１１の破損の可能性を低減させることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る避雷器２１０を、図３を参照しながら説明する。なお、この避雷器２１０の説明においては、前記した避雷器１０と基本的に共通する構成については、同一符号を付すことにより、説明を簡潔にする。
【００４４】
本実施形態の避雷器２１０は、サージ吸収素子１１として、サージ吸収用コンデンサが用いられている。他の構成は、前記した避雷器１０と同様である。また、この避雷器２１０は、避雷器１０と同様にして使用できる。
【００４５】
なお、電圧抑制を目的とした避雷器は信号等への影響を小さくするため、できるだけ挿入容量を小さくすることが好ましい。しかし本実施形態では、接地極間の等電位化を目的にしているので、電源周波数のような低周波数での絶縁性を確保すれば、大容量化はサージ対策として好ましい。
【００４６】
なお、一般に、コンデンサでの蓄積電荷を大きくすることは避けるべきである。このため、第２実施形態のように、サージ吸収のためにコンデンサーを用いた避雷器２１０の場合は、用途として、短時間サージ電流、あるいは電荷蓄積が生じない磁気結合によるサージ電流への対策用とすることが好ましい。
【００４７】
なお、蓄積電荷Qとコンデンサー容量Cとによりコンデンサー電圧V（=Q/C）が決まることが知られている。
【００４８】
本実施形態では、インダクタンス素子１２は、サージ吸収素子１１としてのコンデンサでの蓄積電荷を緩和放電させ、ダイオードで消費（Id×Vd）させる。また、使用上接地線間抵抗を挿入した状態になり、ここでも蓄積電荷を放電消費することができる。
【００４９】
第２実施形態の避雷器２１０における他の動作及び利点は、前記した第１実施形態の避雷器１０と同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。
【００５０】
（第３実施形態）
つぎに、本発明の第３実施形態に係る避雷器を、図４及び図５を参照しながら説明する。
【００５１】
まず、この避雷器が使用される状況について、図４を用いて説明する。三相６．６ｋＶ高圧ケーブル配線に使用する送電ケーブルは、一般的に、電流を流す中心導体をシールドしたシースを絶縁した１本のケーブルを３本撚ったものを使用し、また各シースは送電端側で接地して使用している。図４では、三相高圧ケーブルの各線をシールドするための、三本のシース３０１、３０２及び３０３が示されている。これらのシース３０１，３０２及び３０３は受電端側では、循環電流対策と考えられるが、一般的に非接地である。図４では、これらのシース３０１，３０２及び３０３と、構造体を代表する接地極３０４との間には、本実施形態に係る避雷器３１０、３２０及び３３０が接続されている。これらの避雷器３１０、３２０及び３３０は、いずれも同じ構成とされているので、一つの避雷器３１０についてのみ、その内部構造を説明する。
【００５２】
避雷器３１０は、第１実施形態におけるサージ吸収素子１１に代えて、図５に示すサージ吸収素子３１１を用いている。なお、避雷器３１０の説明においては、既に説明した避雷器１０と基本的に共通する構成については、同一符号を用いることにより、説明を簡略化する。
【００５３】
避雷器３１０のサージ吸収素子３１１は、大容量低電圧作動避雷器３１１１と、サージ吸収用コンデンサ３１１２とから構成されている。大容量低電圧作動避雷器３１１１の動作電圧は、第１実施形態と同様に、地絡電流に対して、インダクタンス素子１２、第１ダイオード１３及び第２ダイオード１４による電圧降下よりも高い値に設定されている。
【００５４】
この第３実施形態の避雷器によれば、仮に送電側建物に直撃雷があり、シースを通してサージ電圧が加わった場合、第１実施形態と同様に、大容量低電圧作動避雷器３１１１が動作して、各シースは接地極３０４に短絡することができる。これにより、高電圧線に重畳するサージ電圧を抑制し高電圧線および接続されている機器の保護を図ることができる。
【００５５】
なお、この使用状態でのＳＰＤ３１１１の有力候補とされる大容量ＧＤＴ避雷器を使用する場合、コンデンサー３１１２はサージ電圧上昇率を緩和し、ＧＤＴのトリガー電圧を下げる効果がある。
【００５６】
また、この第３実施形態の避雷器は、各シース３０１，３０２及び３０３において通常非接地にする片端にも接続して、両端接地とすることができる。両端を接地した場合、絶縁された各線シース間には三相電流よる鎖交磁束によりに生じる誘導電圧によりシースを流れる循環電流を生じる。しかしながら、この実施形態では、シースを流れる循環電流の経路として、接地極３０４、一端側のダイオード１３及び１４、シース、他端側のダイオード１３及び１４となる。つまり、二組のダイオードが直列で接続されていることになる。すると、循環電流を生じる電圧が、これら直列接続のダイオードの動作電圧よりの低ければ、ダイオードは導通しないので、シースでの循環電流の発生を防止できる。高圧ケーブルの使用条件が定格電流で商用電源周波数（例えば６０Ｈｚないし５０Ｈｚ）の場合、前者の条件を満足するようにダイオード個数を調節することで、循環電流の発生を防止できる。なお、インダクタンス素子１２は、このように低い周波数では無視して良い。
【００５７】
一方、高次の高調波（つまり高周波）の電流は、サージ吸収用コンデンサ３１１２を通して流れることができる。このような高周波の電流は、遮蔽電流として作用する。すなわち、各シースを流れる高周波電流は、高圧ケーブルを流れる電流によって生じる高調波成分の磁界を相殺し、漏れ磁界を抑制する。なお、高周波成分としては、シース間循環電流を相殺位相にするため、ωL＞1/ωCを満足する必要がある。ここでLは絶縁されたシース同士が作る循環路のインダクタンス、Cはサージ吸収用コンデンサ３１１２のキャパシタンスである。
【００５８】
また、この実施形態においては、地絡電流を地絡線シースに集めることができる。具体的適用例で、非接地６．６ｋＶ高電圧系受電端側で地絡が発生すると、もしシースの受電端側にこの実施形態を採用せず、非接地とした場合、地絡電流は受電側接地系統から大地を通り送電端シース接地部分からシースに戻ると言う大きな循環路になる。本実施形態を採用することで地絡時に地絡電流は、避雷器３１０，３２０、３３０のダイオードが短絡状態になり各シースに戻る。
【００５９】
第３実施形態の避雷器３１０、３２０及び３３０における他の動作及び利点は、前記した第１実施形態の避雷器１０と同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。
【００６０】
（第４実施形態）
つぎに、本発明の第４実施形態に係る避雷器を、図６を参照しながら説明する。第４実施形態における避雷器４１０は、第３実施形態の避雷器３１０と同様に構成されている。なお、本実施形態の説明においては、既に説明した構成要素と基本的に共通するものについては、同一符号を付することにより、説明を簡略化する。
【００６１】
まず、この避雷器４１０が使用される状況を説明する。この例では、図１に示した個別接地システムではなく、いわゆる共通接地極構造を採用している。建物１の内部には、電源用の共通接地極４０１が配置されている。そして、共通接地極４０１と建物との間に、本実施形態の避雷器４１０が配置されている。また、避雷器４１０と並列に、正常時における構造体への電流を抑制するための抵抗４０２が接続されている。建物１はいわゆるファラデー・ケージ（Faraday cage）を構成し、構造体基礎等で接地されている。なお、図６において、符号４０３は三相高圧電力ケーブル、符号４０４は通信線、符号４０５は、外部から導入される金属導体（例えば水道管）、符号４０６は、被覆構造のＤ種接地線、符号４０７１は高透磁率のトロイダルコア、符号４０７２はアレスタ、符号４０８はＡ種接地線、符号４０９は建物（すなわち構造物）を代表する接地極である。
【００６２】
本実施形態の避雷器４１０は、第３実施形態の避雷器３１０と同じように、第１実施形態におけるサージ吸収素子１１に代えて、サージ吸収素子４１１を用いている。避雷器４１０のサージ吸収素子４１１は、低電圧作動避雷器４１１１と、サージ吸収用コンデンサ４１１２とから構成されている。
【００６３】
本実施形態では、代表接地極４０９とは別に、共通接地極４０１を設け、両者間に、図６に示すように本実施形態の避雷器４１０を接続している。本実施形態では、抵抗４０２と並列に第１及び第２ダイオード１３及び１４が接続されている。通常は抵抗４０２のみが機能している。そのため、例えば電気機器からの漏洩電流は構造体とＤ種接地線を通って共通接地極に戻ることになるが、共通接地極と構造体には抵抗４０２があるため大半の電流が抵抗値の小さなＤ種接地線に集まり、構造体に流さないようになる。従って、構造体の電圧降下を小さくでき構造体電位を一定にする。
【００６４】
本実施形態においては、地絡時に生じる地絡電流は、Ｄ種接地している電気機器については、Ｄ種接地線４０６を通して共通接地極４０１に戻る。建物１に地絡した場合は、建物１と接続しているＤ種接地線４０６を通して地絡電流が共通接地極４０１に戻る。
【００６５】
万一、建物１とＤ種接地線４０６とが接続されていない場合、代表接地極４０９と接続している第１及び第２ダイオード１３及び１４が短絡状態になり、両ダイオードを通して地絡電流が流れることになる。
【００６６】
なお、各変圧器のＢ種接地については、電気設備技術基準を満たすように抵抗を入れることによって、地絡による電位異常を地絡変圧器系統のみに留めることができ、地絡時電流を抑制できる。
【００６７】
図６の構成において、共通接地極４０１と代表接地極４０９との間をダイオードだけで接続した場合には、次の不都合が予想される。すなわち、建物１への地絡や、ファラデー・ケージの破れによる外部からのサージ電流侵入などのような、何らかの原因によって異常電圧が発生することがある。この場合、前記のようにダイオードのみを接続した場合には、サージ電流によるダイオードの破損の危険がある。これに対して、本実施形態では、接地用の低電圧作動避雷器４１１１を用いているので、サージを生じた時はインダクタンス１２が機能し、ダイオード破損の危険性を低減させ、一方、接地用の低電圧作動避雷器４１１１が作動し、共通接地極４０１と代表接地極４０９の電位差を小さくすることができる。また、地絡電流はダイオードを流れるので、低電圧作動避雷器４１１１を持続的な地絡電流から保護することができる。したがって、本実施形態においては、避雷器４１０の安定した使用が期待できる。
【００６８】
この避雷器４１０の他の構成は、第３実施形態の避雷器３１０と同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
【００６９】
（第５実施形態）
つぎに、本発明の第５実施形態に係る避雷器を、図７を参照しながら説明する。第５実施形態における避雷器５１０は、第３実施形態の避雷器３１０か、又は、第１実施形態の避雷器１０と同様に構成することができる。なお、本実施形態の説明においては、既に説明した構成要素と基本的に共通するものについては、同一符号を付することにより、説明を簡略化する。
【００７０】
まず、この避雷器５１０が使用される状況を説明する。この例では、個別接地システムを採用している。図７において符号５０１、５０２及び５０３は、Ｄ種接地線を示す。また、符号５０４は、構造体を代表する接地極を示す。接地極５０４は、例えば建物１の一部を用いて構成される。
【００７１】
Ｄ種接地線５０１〜５０３と代表接地極５０４との間、及び、各接地線５０１〜５０３どうしの間には、本実施形態に係る避雷器５１０が配置されている。各避雷器５１０は、いずれも同じ構成なので、同じ符号を用いて表す。また避雷器５１０の内部構造は、既に説明した避雷器１０又は避雷器３１０と同様なので、詳しい説明は省略する。
【００７２】
このような使用方法においても、避雷器５１０によって、地絡電流とサージ電流をいずれも適切に処理することができる。
【００７３】
なお、本実施形態においては、Ｄ種接地抵抗を大きくして、サージ電流を低く抑えることができる場合は、第２実施形態に示した避雷器２１０を用いることも可能である。
【００７４】
この避雷器５１０の他の構成及び利点は、第１実施形態の避雷器１０と同様なので、これ以上詳しい説明は省略する。
【符号の説明】
【００７５】
１  建物
２  三相変圧器
３  単相変圧器
４  Ｂ種接地極
５  Ｄ種接地極
６  理想アース
７  電流制限用抵抗
１０・２０・２１０・３１０・３２０・３３０・４１０・５１０  避雷器
１１  サージ吸収素子
１２  インダクタンス素子
１３  第１ダイオード
１４  第２ダイオード
３０１・３０２・３０３  高圧ケーブルシールド用のシース
３０４  接地極
３１１  サージ吸収素子
３１１１  大容量低電圧作動避雷器
３１１２  サージ吸収用コンデンサ
４０１  共通接地極
４０２  電流抑制用の抵抗
４１１  サージ吸収素子
４１１１  大容量低電圧作動避雷器
４１１１  低電圧作動避雷器
４１１２  サージ吸収用コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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