(57)【要約】【課題】直列ギャップが外部環境の影響を受けないで、安定な放電特性を得ることができ、かつ放電後に生じる続流を抑制遮断できる送電用避雷装置を提供する。【解決手段】鉄塔の支持アームに取り付けられ、送電線を支持する支持碍子及び避雷要素部と、避雷要素部の下部に接続された放電部と、避雷要素部と放電部との間に設けられた避雷要素側放電電極と、支持碍子と放電部の下部に取り付けられた課電側放電電極６と、支持碍子の上端に取り付けられ、課電側放電電極６の端部と対向する放電電極とを備え、放電部は、内部に放電空間１８を形成した絶縁碍管１５を有し、絶縁碍管１５の内部に避雷要素側放電電極と課電側放電電極６との間で直列ギャップを形成した送電用避雷装置において、絶縁碍管１５の上端は密閉し、下端は放電空間１８を外部に開放した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄塔の支持アームに取り付けられ、送電線を支持する支持碍子及び避雷要素部と、前記避雷要素部の下部に接続された放電部と、前記避雷要素部と前記放電部との間に設けられた避雷要素側放電電極と、前記支持碍子と前記放電部の下端部に取り付けられた課電側放電電極と、前記支持碍子の上端部に取り付けられ、前記課電側放電電極の端部と対向する放電電極とを備え、前記放電部は、内部に放電空間を形成した絶縁碍管を有し、前記絶縁碍管の内部に前記避雷要素側放電電極と前記課電側放電電極との間で直列ギャップを形成した送電用避雷装置において、
前記絶縁碍管の上端は密閉し、下端は前記放電空間を外部に開放したことを特徴とする送電用避雷装置。
【請求項２】
前記絶縁碍管の上下両端にそれぞれ前記避雷要素側放電電極と前記課電側放電電極の突状電極を挿入し、下端の前記突状電極の周囲を開放部としたことを特徴とする請求項１の記載の送電用避雷装置。
【請求項３】
前記絶縁碍管の上端に前記避雷要素側放電電極の突状電極を挿入し、下端に前記課電側放電電極のリング状電極を配置し、前記リング状電極の中心部を開放部とし、更に、前記絶縁碍管は、前記上端に挿入した突状電極の周囲に密着る内径を有することを特徴とする請求項１の記載の送電用避雷装置。
【請求項４】
前記絶縁碍管の上端に前記避雷要素側放電電極の突状電極を挿入し、下端に前記課電側放電電極の中空突状電極を挿入し、前記中空突状電極の中空部を開放部としたことを特徴とする請求項１の記載の送電用避雷装置。
【請求項５】
前記絶縁碍管は、その高分子外被が前記避雷要素部の高分子外被と一体化し、かつ、上端に挿入される突状電極を前記避雷要素側放電電極と一体化することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の送電用避雷装置。
【請求項６】
前記絶縁碍管の内壁表面にダイヤモンドライクカーボン層を設けたことを特徴とする請求項３に記載の送電用避雷装置。
【請求項７】
前記絶縁碍管の内壁表面及び前記突状電極の先端部を除く表面にダイヤモンドライクカーボン層を設けたことを特徴とする請求項２に記載の送電用避雷装置。
【請求項８】
前記絶縁碍管の内壁表面、前記突状電極の先端部を除く表面及び前記中空突状電極の先端部を除く表面にダイヤモンドライクカーボン層を設けたことを特徴とする請求項４に記載の送電用避雷装置。
【請求項９】
前記絶縁碍管は、光透過性材料からなることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の送電用避雷装置。
【請求項１０】
前記課電側放電電極に光・熱センサを設けることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の送電用避雷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電系統において、鉄塔上に設置される送電用避雷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、送電系統において、鉄塔上に設置される送電用避雷装置は、雷サージ侵入防止と瞬停対策として効果を発揮している。今日の情報化社会において、停電防止を確保するためには送電系統への雷撃時に避雷装置が確実に動作することが必要である。
【０００３】
この送電用避雷装置は、酸化亜鉛を収納した避雷要素が送電線支持碍子連と並列に鉄塔に取り付けられている。近年、処理能力を上回るサージにより避雷装置本体が万一破壊した後でも再送電する必要があるため、避雷装置本体と直列に気中ギャップ（直列ギャップ）を備えている送電用避雷装置が主流になっている。
【０００４】
図９は、従来の直列ギャップ付き送電用避雷装置を示す概略図である。
送電線１は、鉄塔の支持アーム５の先端部に取り付けられた支持碍子２を介して支持されている。また、支持碍子２の上下両端部には、ギャップ長Ｇを有する一対のアークホーン３が互いに対向するようにして取り付けられている。アークホーン３は、ホーン間に雷電流を通電させて、支持碍子２の破壊を防ぐが、これのみでは、アークホーン３間に地絡電流が流れ続けることになる。
【０００５】
そのため、鉄塔のもう一方側には、取付金具７を介して避雷要素部４と直列ギャップ９が設けられる。支持碍子２の下端部に送電線１と電気的に接続された課電側放電電極６が取り付けられ、避雷要素部４の下端部に避雷要素側放電電極８が取り付けられる。課電側放電電極６の端部は、アークホーン３の対向する放電電極の一方である。直列ギャップ９は、避雷要素側放電電極８と課電側放電電極６との間にアークホーン３のギャップ長Ｇより短いギャップ長ｇを有する。直列ギャップ９は、通常の運転電圧が印加されても放電しないが、過大雷サージ発生時に放電し、避雷要素部４の電圧非線形特性により、アークの続流を遮断し瞬時停電が防止できる（例えば特許文献１）。
【０００６】
しかし、上記した直列ギャップ付き送電用避雷装置には、風等の振動で直列ギャップ９のギャップ長ｇが変わり、所要の放電特性が確保されず、また、鳥獣の侵入により直列ギャップ９が短絡するリスクも高いという問題がある。更に、避雷要素部４の外被上の過酷な汚損により直列ギャップ９に過大な電流が流れ、アークの続流の遮断に失敗することがある。
【０００７】
そこで、直列ギャップ９を露出せず、電極を絶縁容器内に対向させ外気と遮断した構造とし、風等の影響で長さが変わることを防いだ放電部を備えた送電用避雷装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００８】
図１０は、特許文献２に開示された放電部を備えた送電用避雷装置を示す図であり、（ａ）は概略図、（ｂ）は放電部の断面図である。
鉄塔に支持碍子２を介して送電線１を支持し、支持碍子２と並列に避雷要素部４と直列ギャップを有する放電部１０の直列接続体を接続する。放電部１０は、絶縁筒に端板を取り付けた絶縁容器３１の内部を真空にするか又は内部に絶縁ガスを封入し、両端板に避雷要素側放電電極３２と課電側放電電極極３３を対向して支持して構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１７５４９号公報
【特許文献２】特開平７−５７５７６号公報
【特許文献３】特開２００８−２５１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した従来例のような、直列ギャップを有する放電部を備えた送電用避雷装置では、電極を絶縁容器内に対向させ外気と遮断した構造であるが、絶縁容器内の圧力が上昇すると放電後に内部気体を放出することができず、続流を抑制遮断できない場合が生ずる。
【００１１】
本発明の目的は、直列ギャップが外部環境の影響を受けないで、安定な放電特性を得ることができ、かつ放電後に生じる続流を確実に抑制遮断できる送電用避雷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明の送電用避雷装置は、鉄塔の支持アームに取り付けられ、送電線を支持する支持碍子及び避雷要素部と、前記避雷要素部の下部に接続された放電部と、前記避雷要素部と前記放電部との間に設けられた避雷要素側放電電極と、前記支持碍子と前記放電部の下部に取り付けられた課電側放電電極と、前記支持碍子の上端に取り付けられ、前記課電側放電電極の端部と対向する放電電極とを備え、前記放電部は、内部に放電空間を形成した絶縁碍管を有し、前記絶縁碍管の内部に前記避雷要素側放電電極と前記課電側放電電極との間で直列ギャップを形成した送電用避雷装置において、前記絶縁碍管の上端は密閉し、下端は前記放電空間を外部に開放したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、放電部の直列ギャップは外部環境の影響を受けないので、安定的な放電特性を得ることが可能であり、また、過大な雷サージ発生時、放電部内の対向電極間に気中放電が発生して放電部空間内の圧力が上昇しても、内部気体を放電部下端から放出することにより続流を確実に抑制遮断できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態１における送電用避雷装置を示す概略図。
【図２】同送電用避雷装置の放電部の断面図。
【図３】本発明の実施形態２における送電用避雷装置の放電部の断面図。
【図４】本発明の実施形態３における送電用避雷装置の放電部の断面図。
【図５】本発明の実施形態４における送電用避雷装置の避雷要素部と放電部の正面図。
【図６】本発明の実施形態５における送電用避雷装置の放電部の断面図。
【図７】本発明の実施形態５における他の例である送電用避雷装置の放電部の断面図。
【図８】本発明の実施形態６における送電用避雷装置の放電部の正面図。
【図９】従来の直列ギャップ付き送電用避雷装置を示す概略図。
【図１０】従来の放電部を備えた送電用避雷装置を示す概略図及び放電部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。なお、図９，１０に示した従来例と同一の部材に関しては同一符号を付し、説明を省略する。また、実施形態２以降では、実施形態１と共通する点については説明を省略する。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１における送電用避雷装置を示す概略図、図２は、同送電用避雷装置の放電部の断面図である。  
避雷要素部４は、高分子外被２３を有し、放電部１０は、避雷要素部４の下部にあり、直列に接続されている。避雷要素部４と放電部１０との間に避雷要素側放電電極８が設けられる。支持碍子２と放電部１０の下端部には、送電線１と電気的に接続された課電側放電電極６が取り付けられる。放電部１０は、絶縁碍管１５と、避雷要素側放電電極８の一部である突状電極１６と、課電側放電電極６の一部である突状電極１７と、内部の放電空間１８とからなり、従来の直列ギャップに相当する放電間隙を有する。絶縁碍管１５は、高分子外被１１と、耐圧絶縁筒１２及び両端の絶縁端板１３，１４からなる。突状電極１６は、避雷要素側放電電極８本体と一体又は別体であり、別体の場合は電気的に接続される。同様に、突状電極１７は、課電側放電電極６本体と一体又は別体であり、別体の場合は電気的に接続される。
【００１７】
突状電極１６は、絶縁碍管１５の上端に挿入され、絶縁端板１３に固定され、絶縁碍管１５の上端は、密閉される。突状電極１７は、絶縁碍管１５の下端に挿入され、絶縁端板１４との間に一定の隙間が保持される。この隙間は、放電空間１８を外部に開放する通気口２０１としている。また、絶縁碍管１５の下端部は、課電側放電電極６に対し金属製の支持ロッド１９を介して支持されている。
【００１８】
以上の構成により、支持ロッド１９と避雷要素側放電電極８により、絶縁碍管１５の位置が固定されるため、突状電極１６，１７間に所定の放電間隙が維持される。すなわち、風などの振動に対して放電間隙の長さが変動しない。  
また、放電部１０は、放電間隙が絶縁碍管１５の内部の放電空間１８に配置されるので、鳥獣の侵入等による短絡を防止することができる。
【００１９】
このように、放電間隙が外部環境の影響を受けないので、安定的な放電特性を得ることが可能となる。また、過大な雷サージの発生時、放電部１０内の突状電極１６，１７間に気中放電が発生して、放電空間１８内の圧力が上昇しても、内部気体を通気口２０１から放出することにより続流を確実に抑制遮断できる。  
以上に述べたように、本実施形態によれば、放電間隙の放電特性が安定し、送電用避雷装置の動作性能を向上することができる。
【００２０】
（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２における放電部の断面図である。  
実施形態１の放電部１０において、図２に示した絶縁碍管１５の下端に挿入される突状電極１７と絶縁端板１４の代わりに、課電側放電電極６の一部であるリング状電極２１を配置し、このリング状電極２１は、支持ロッド１９を介して課電側放電電極６本体と電気的に接続されている。リング状電極２１の中心部は、放電空間１８を外部に開放する通気口２０２としている。更に、耐圧絶縁筒１２は、上端に挿入した突状電極１６の周囲に密着して固定される程度の内径を有する。
【００２１】
以上の構成により、過大な雷サージの発生時、突状電極１６とリング状電極２１の間で放電空間１８の沿面に放電されて、避雷装置が動作する。放電時、放電空間１８内の圧力が上昇しても、内部気体を通気口２０２から放出することにより続流を確実に抑制遮断できる。単純な沿面放電を利用するので、放電空間１８の内径を短縮することが可能となる。すなわち、避雷装置はより一層のコンパクト化を達成できる。
【００２２】
（実施形態３）
図４は、本発明の実施形態３における放電部の断面図である。  
実施形態１の放電部１０において、図２に示した絶縁碍管１５の下端に挿入される突状電極１７と支持ロッド１９の代わりに、課電側放電電極６の一部である中空突状電極２２を挿入し、その中空突状電極２２は、課電側放電電極６本体と電気的に接続して固定されている。中空突状電極２２の中空部は、放電空間１８を外部に開放する通気口２０３としている。
【００２３】
以上の構成により、過大な雷サージの発生時、放電空間１８の内部にある密閉端の突状電極１６と、開放端の中空突状電極２２の間に気中放電されて、避雷装置が動作する。放電時、放電空間１８内の圧力が上昇しても、内部気体を通気口２０３から放出することにより続流を確実に抑制遮断できる。また、支持ロッド１９が省けるので、製造コストを削減することが可能となる。
【００２４】
（実施形態４）
図５は、本発明の実施形態４における避雷要素部と放電部の構成図である。  
放電部１０において、絶縁碍管１５の高分子外被１１を、避雷要素部４の高分子外被２１と一体化としている。また、避雷要素側放電電極８は直接的に絶縁碍管１４の上部密閉端に挿入し、突状電極１６と一体化している。
【００２５】
以上の構成により、避雷要素部４と絶縁碍管１５を所定の型にセットし、この型に液状高分子を注入、熱硬化することにより、高性能外被材の一斉製造を可能にした。  
その結果、避雷装置の機械強度と品質信頼性を高めることができ、しかも製造コストの低減を図ることも可能となる。また、放電部１０と避雷要素部４は一体化とするので、より一層のコンパクト化を達成でき、現地での取り付け工事は簡単になる。更に、避雷装置全体の漏れ距離を増加するとともに、超重汚損地区にも表面漏れ電流を抑制することにより放電部１０の放電時の続流を確実に遮断できる。
【００２６】
（実施形態５）
図６，７は、本発明の実施形態５における放電部の断面図である。  
実施形態２の放電部１０に対して、絶縁碍管１５の内壁表面、具体的には耐圧絶縁筒１２の内壁表面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）層２４１を設ける（図６）。また、実施形態３の放電部１０に対して、絶縁碍管１５の内壁表面、及び突状電極１６、中空突状電極２２の先端部を除く表面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）層２４２を設ける（図７）。プロセス条件を選定して適宜作製されたＤＬＣは、硬度が高い、耐薬品性が高くて腐蝕に強い、ガス透過性が低い、電気絶縁性が高いといった、共通の特性を持っている（例えば特許文献３参照）。
【００２７】
以上の構成により、放電部１０の放電発生時、絶縁碍管１５の耐圧力強度が増強でき、また、電極の金属蒸気へのバリヤー作用もある。更に、実施形態２に対して、絶縁碍管１５の内壁に緻密なＤＬＣ層２４１を形成することで、沿面放電の不安定性を解消し、安定した沿面放電特性を得ることが可能となる。また、実施形態３に対して、突状電極１６、中空突状電極２２の先端部を除く表面にＤＬＣ層２４２を形成することで、電界最大部と電子発射部は電極の先端中央に集中するため絶縁碍管１５の内部の間隙が安定的な気中放電特性を得ることが可能となる。  
なお、実施形態１の放電部１０に対しても、本実施形態を適用することが可能である。
【００２８】
（実施形態６）
実施形態１ないし５のいずれかにおいて、絶縁碍管１５の高分子外被１１と耐圧絶縁筒１２が光透過性材料からなる。
【００２９】
以上の構成により、放電部１０の放電発生時、絶縁碍管１５の内部の電極間間隙を外部から観測ができる。すなわち、雷サージ発生時、避雷装置の動作性能を監視することが可能となる。
【００３０】
（実施形態７）
図８は、本発明の実施形態７における放電部の構成図である。  
実施形態１ないし６のいずれかにおいて、課電側放電電極６に光・熱センサ２５を設ける。
【００３１】
以上の構成により、放電部１０の放電発生時、絶縁碍管１５の通気口２０１〜２０３から放出される光あるいは熱気流を検出でき、放電の回数と時刻を記録することが可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１…送電線、２…支持碍子、３…アークホーン、４…避雷要素部、５…支持アーム、 ６…課電側放電電極、７…取付金具、８…避雷要素側放電電極、９…直列ギャップ、１０…放電部、１１…高分子外被、１２…耐圧絶縁筒、１３，１４…絶縁端板、１５…絶縁碍管、１６，１７…突状電極、１８…放電空間、１９…支持ロッド、２０１，２０２，２０３…通気口、２１…リング状電極、２２…中空突状電極、２３…高分子外被、２４１，２４２…ＤＬＣ層、２５…光・熱センサ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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