(57)【要約】【課題】シンプルな構造で、瞬時遮断性能をもたせ、或いは破壊強度を向上させ、或いは絶縁性能を向上させることで、実用に耐え、かつ安価で放電耐量に優れた無続流避雷装置の提供【解決手段】この発明の無続流避雷装置は、細径管内部放電により遮断性能を得る避雷装置において、瞬時遮断性能が得られる細径管１の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として作用する細径管の長さＬ（ｍｍ）の関係をＬ＞８０ｘＳの０．２乗と選定し、必要に応じて、細径管１の内壁部ａをＦＲＰ等の補強材で構成するとともに、細径管１の先端部のＦＲＰ等の補強材で構成された内壁部ａに放電電極４をねじ止め等の手法で固定し、さらに、必要に応じて、細径管１の後端から、放電電極４の後端Ｐが位置する位置よりも若干前方の位置まで、細径管１の外表面に密接して装着した背後電極３の先端部外表面に密接して設ける外部絶縁５と細径管１の絶縁壁部２とを同一の高分子化合物で一体成型している。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細径管内部放電により遮断性能を得る避雷装置において、瞬時遮断性能が得られる細径管の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として機能する細径管の長さＬ（ｍｍ）の関係をＬ＞８０ｘＳの０．２乗としたことを特徴とする無続流避雷装置
【請求項２】
細径管の内壁部をＦＲＰ等の補強材で構成するとともに、前記細径管の先端部の前記補強材で構成された内壁部に放電電極をねじ止め等の手法で固定したことを特徴とする請求項１記載の無続流避雷装置
【請求項３】
細径管の後端から、放電電極の後端が位置する位置よりも若干前方の位置まで、前記細径管の外表面に密接して装着した背後電極の先端部外表面に密接して設ける外部絶縁と前記細径管の絶縁壁部とを同一の高分子化合物で一体成型したことを特徴とする請求項１記載の無続流避雷装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、雷サ−ジによる電力線の絶縁破壊を防止する無続流避雷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の続流遮断型ア−クホ−ンとしては、雷サ−ジ等の異常電圧によりア−クホ−ン電極間が絶縁筒体内部を経由して閃絡した後、絶縁筒体内部からア−ク熱により熱せられた高圧ガスが噴出する作用を利用して、そこに生じる１線地絡電流および短絡電流の続流、つまり故障電流を半サイクル以内で遮断する装置が知られている（例えば特許文献１，特許文献２。）。
【０００３】
しかし、これらはいずれも、雷サ−ジ等の異常電圧による電流とその後の故障電流が流れることになり、故障電流が短絡電流であった場合には、装置を通過するエネルギ−は、雷サ−ジ電流や１線地絡電流によるものと比べて格段に大きいため、絶縁筒体が破壊したり、絶縁筒体内径が拡大したりし、装置の続流遮断性能の低下や、繰り返し使用回数を低下させるという問題を有している。
【０００４】
また、類似の続流遮断機能を持つものとして、絶縁管と絶縁管内に挿入したガス放出物質であるフィラ−との隙間を利用して続流の遮断性能を高めた避雷装置において、絶縁管内の圧力上昇に起因する軸方向のストレスを緩和するために、電極と絶縁管の固定部の３条ねじ方式を採用した放出型避雷器が知られている（例えば実公昭３９−１６９６８号。）。
【０００５】
しかし、この放出型避雷器は、フィラ−部や電極部の構造が複雑になり高価になるという問題を有している。
【０００６】
また、従来の放出型避雷器は、ア−ク熱により消弧性ガスを発生する材料を消弧室に使用しているため、材料の消耗を避けることができなかったばかりでなく、高強度の材質の選定も困難にしていたため、消弧室の拡大による消弧性能の低下や装置の破壊を招くことが多く、また、放出型避雷器の背後電極の先端は異なる物質による界面絶縁で構成されているため、絶縁性能が高くないという問題を有していた。
【０００７】
このような状況から、現在、実線路において、動作回数が限定された続流遮断型ア−クホ−ンの使用実績はあるものの、動作回数制限なしの続流型ア−クホ−ンや放出型避雷器の使用はなく、ＺｎＯ素子などの特性要素を用いた避雷器の使用が主流であるが、ＺｎＯ素子などの特性要素を用いた避雷器は高価であるばかりでなく、雷の電力線直撃など、避雷装置通過エネルギ−が大きい場合には、ＺｎＯ素子が焼損するケ−スがあるなどの問題を有している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−３２１３７２号公報
【特許文献２】
特開２００１−１０２１４９号公報
【特許文献３】
実公昭３９−１６９６８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、従来の技術で記述した問題を解消するためになされたもので、シンプルな構造で、瞬時遮断性能をもたせ、或いは破壊強度を向上させ、或いは絶縁性能を向上させることで、実用に耐え、かつ安価で放電耐量に優れた無続流避雷装置の提供を目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の無続流避雷装置は、細径管内部放電により遮断性能を得る避雷装置において、瞬時遮断性能が得られる細径管の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として機能する細径管の長さＬ（ｍｍ）の関係をＬ＞８０ｘＳの０．２乗としたことを特徴とするものである。
【００１１】また、細径管の内壁部をＦＲＰ等の補強材で構成するとともに、前記細径管の先端部の前記補強材で構成された内壁部に放電電極をねじ止め等の手法で固定したことを特徴とするものである。
【００１２】さらに、細径管の後端から、放電電極の後端が位置する位置よりも若干前方の位置まで、前記細径管の外表面に密接して装着した背後電極の先端部外表面に密接して設ける外部絶縁と前記細径管の絶縁壁部とを同一の高分子化合物で一体成型したことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図面を参照しながら説明する。図１に示すように、細径管内部放電により遮断性能を得る避雷装置において、サ−ジ電流が流れると、放電抵抗が高まることを利用して、瞬時遮断性能が得られる細径管１の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として機能する細径管１の長さＬ（ｍｍ）の関係をＬ＞８０ｘＳの０．２乗と選定している。
【００１４】
なお、図１において、２はエチレンビニルアセテ−ト（以下ＥＶＡと略称する。）などの絶縁性能を有する高分子化合物からなる細径管１の絶縁壁部であり、３は細径管１の後端から、放電電極４の後端Ｐが位置する位置よりも若干前方の位置まで、細径管１の外表面に密接して装着した背後電極であり、５は背後電極３の先端部外表面に密接して設けた外部絶縁である。図１（ａ）は、外部絶縁５に傘ｂを設けて、傘ｂ部の沿面距離を長くした場合を例示している。
【００１５】
背後電極３の先端部のうち放電電極４に近い方の端部は、サ−ジ雷電圧発生時に高電界となるため、界面を持った絶縁構造では絶縁破壊を起こし易いので、外部絶縁５と細径管１の絶縁壁部２とを、ＥＶＡ等の絶縁性を有する同一の高分子化合物で一体成型し、外部絶縁５と絶縁壁部２との界面をなくすことにより、絶縁性能の向上を図るとともに、製造コストの低減を図っている。
【００１６】
また、図２に示すように、細径管１の内壁部ａをＦＲＰ等の補強材で構成するとともに、細径管１の先端部のＦＲＰ等の補強材で構成された内壁部ａに放電電極４をねじ止め等の手法で固定している。
【００１７】
内壁部ａをＦＲＰ等の補強材で補強すると、細径管１の内部に短絡電流が流れ、内部圧力が上昇しても、消弧室として機能する細径管１の破壊を防止できるとともに、またＦＲＰ等の補強材からなる内壁部ａにねじ目を刻設できるため、放電電極４や背後電極３と細径管１との固定を簡単なねじ構造にすることができるという利点がある。
【００１８】
なお、図２においては、ＦＲＰ等の補強材からなる内壁部ａの外側に、ＥＶＡなどの絶縁性を有する高分子化合物からなる絶縁壁部２を配置し、ＦＲＰ等の補強材からなる内壁部ａの径方向の絶縁性能を補強しているが、ＦＲＰ等の補強材のみで絶縁性能を確保できる場合には、絶縁性能を有する高分子化合物からなる絶縁壁部２による絶縁補強は不要である。前記補強材としては、ＦＲＰの外に、例えば、エンジニアリングプラスチック，バルカナイズファイバ−，塩化ビニル，高密度ポリエチレンなどが適用できる。
【００１９】
なお、図１に示した構造の無続流避雷装置では、雷サ−ジ電流による内部圧力上昇により、細径管１の絶縁壁部２に径方向の圧縮力が加わり、機械的強度の弱い、例えば、シリコ−ンゴム等の高分子化合物は使用できないが、図２に示したように、機械的強度の強いＦＲＰ等の補強材からなる内壁部ａを設けた場合には、その上に施す絶縁壁部２には、機械的強度の弱いシリコ−ンゴム等の高分子化合物を使用することができるという利点がある。
【００２０】
次に、瞬時遮断性能が得られる細径管１の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として機能する細径管１の長さＬ（ｍｍ）の関係をＬ＞８０ｘＳの０．２乗と選定した根拠について、実験結果を参照しながら説明する。
【００２１】
図３は、検討に用いた３相ＡＣ電圧・雷インパルス電圧重畳実験回路の概略図で、６は短絡発電機、７はインパルス電圧発生機、８はピン碍子、Ａは、図１又は図２に例示した無続流避雷装置の試作試料である。
【００２２】
瞬時遮断性能は、試作試料の細径管１の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として機能する細径管１の長さＬ（ｍｍ）の関係及び通過する雷インパルス電流に左右されるが、試験した全ての電流領域で瞬時遮断する細径管１の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として機能する細径管１の長さＬ（ｍｍ）の関係は、図４に示すようになった。図４から、瞬時消弧性能を得るために必要な細径管１の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として機能する細径管１の長さＬ（ｍｍ）の関係を示す近似式は、Ｌ＝１７０ｘＳの０．２乗　になることが分かった。
【００２３】
また、実験結果のうち、瞬時遮断したデ−タをプロットすると、図５に示すようになった。図５において、例えば、−−−Ｌ計算値係数８０とは、前記Ｌ＝１７０ｘＳの０．２乗の式において、係数１７０を８０に置換して、各Ｓに対応するＬを計算し、図中に−−−線で図示したものである。以下同じ。
【００２４】
また、実験結果のうち、半波短絡に移行して遮断したデ−タをプロットすると、図６に示すようになった。この結果、細径管１の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として機能する細径管１の長さＬ（ｍｍ）の関係が、１７０ｘＳの０．２乗　＞Ｌ＞８０ｘＳの０．２乗の範囲では、前記無続流避雷装置Ａの通過電流によって、瞬時遮断性能が得られることが分かった。
【００２５】
したがって、瞬時遮断避雷装置を設計する場合、幅広い電流範囲で瞬時遮断性能を持たせたいと思えば、Ｌ＞１７０ｘＳの０．２乗の範囲で適当なＬとＳを求めればよく、また、避雷装置に強度を持たせたり、避雷装置の通過電流に条件を設定したりするなどして、ある程度の瞬時遮断性能を持たせながら、ある条件では半波消弧することも許容できる場合には、Ｌ＞８０ｘＳの０．２乗の範囲で適当なＬとＳを求めればよいことが分かった。なお、ここで得られた細径管１の断面積Ｓ（ｍｍ２）と消弧室として機能する細径管の長さＬ（ｍｍ）の関係式は、瞬時遮断避雷装置の設計において、非常に有効なデ−タになる。
【００２６】
なお、本願に係る無続流避雷装置Ａを碍子８に取り付けた使用例を示すと、図７のようになる。図７において、９は上部金具、１０は下部金具、１１は配電線、１２は上部電極、１３は外部ギャップである。無続流避雷装置Ａと上部電極１２の間に外部ギャップ１３を用いると、常時の商用周波電圧に対して、細径管１に挿入している放電電極４の先端の電界を緩和することができるため、コロナノイズ発生防止と長期間使用における無続流避雷装置Ａの劣化防止に有効である。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は上述のように構成されているので、次のような効果を呈する。
▲１▼瞬時遮断性能を持った避雷装置を効果的に提供できる。
▲２▼細径管の内壁部を機械的強度の強いＦＲＰ等の補強材で補強しているので、避雷装置消弧室の内部圧力上昇に伴う避雷装置の破壊を防止できる。
▲３▼細径管の絶縁壁部と外部絶縁を同一の高分子化合物で一体成型しているので、外部絶縁と絶縁壁部との界面がなくなり、絶縁性能が向上するとともに、製造コストを低減できる。
▲４▼瞬時遮断性能を持ち、低価格の避雷装置を効果的に設計できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の一実施例を示す断面図
【図２】発明の別の一実施例を示す断面図
【図３】３相ＡＣ電圧・雷インパルス電圧重畳実験回路の概略図
【図４】全ての電流領域で瞬時遮断する細径管の断面積Ｓと消弧室として機能する細径管の長さＬの関係を示す図面
【図５】瞬時遮断したデ−タをプロットした細径管の断面積Ｓと消弧室として機能する細径管の長さＬの関係を示す図面
【図６】半波短絡に移行して遮断したデ−タをプロットした細径管の断面積Ｓと消弧室として機能する細径管の長さＬの関係を示す図面
【図７】無続流避雷装置の使用例を示す説明図
【符号の説明】
１細径管
２細径管の絶縁壁部
３　背後電極
４　放電電極
５　外部絶縁
６　短絡発電機
７インパルス電圧発生機
８　碍子
９　碍子の上部金具
１０　碍子の下部金具
１１　配電線
１２　上部電極
１３　外部ギャップ
Ａ　無続流避雷装置
Ｌ消弧室として機能する細径管の長さ
Ｐ放電電極の後端
Ｓ細径管の断面積
ａ　ＦＲＰ等の補強材からなる内壁部
ｂ　傘
【図１】
2004127742.tif 000003
【図２】
2004127742.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004127742.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004127742.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月15日(2003.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
細径管の内壁部をＦＲＰ等の補強材で構成するとともに、前記細径管の先端部の前記補強材で構成された内壁部に放電電極をねじ止めしたことを特徴とする請求項１記載の無続流避雷装置