(57)【要約】【課題】高構造物への雷撃電流が近傍配電線に侵入し、電力供給者が需要者に電力を供給するために設置した降圧トランスに逆流して及ぼす被害を阻止するための雷電流経路変更装置を提供する。【解決手段】雷雲接近による静穏時電界の上昇を感知する雷センサーと、雷センサーからの信号を受けてその信号が設定レベルを越えた場合に警報信号を発する雷電流検出装置と、該検出装置からの信号を受けて遮断器への開閉信号を発する遮断器駆動電源制御部と、該制御部からの信号により配電線の遮断を行う遮断器と、遮断器から保護機器へ向かう配電線と接地間に位置する火花ギャップとを備えたことを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004147480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雷雲接近による静穏時電界の上昇を感知する雷センサーと、雷センサーからの信号を受けてその信号が設定レベルを越えた場合に警報信号を発する雷電流検出装置と、該検出装置からの信号を受けて遮断器への開閉信号を発する遮断器駆動電源制御部と、該制御部からの信号により配電線の遮断を行う遮断器と、遮断器から保護機器へ向かう配電線と接地間に位置する火花ギャップとを備えたことを特徴とする雷撃電流経路変更装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高構造物への雷撃による雷電流が外部配電線に逆流し、送電不良や停電によって多くの一般需用者に被害を及ぼすことを防止するための雷撃電流経路変更装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高構造物への落雷による雷撃電流を外部配電線に逆流させないことを目的に、既製の開閉器で配電線経路を遮断するものはあったが、本発明にて示すように、配電線を遮断するとともに外部雷保護（受雷部、引下導線、接地）および内部雷保護（避雷器等）の双方を備え、遮断器および火花ギャップを介して雷撃電流を大地に放流させる仕組みの装置は現在のところ見当たらない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
国内の携帯電話無線局は数十万局におよび、数十メートル規模の鉄塔を有しているために、雷撃頻度が高くなっている。
これまでの雷撃対策は、専ら配電線からの誘導雷（高圧送電線に、雷によって誘起された電荷が雷撃後に自由電荷として低電圧側へ流れる現象）のみが対象となっていた。そのため、鉄塔が雷撃を受けると、避雷器などの内部雷保護装置をはじめ多くの電気設備が焼損し、その雷電流はまったく衰えぬまま外部配電線（電力を供給している電力会社の配電線）に逆流し、電力会社の降圧トランスを経て周辺にも大きな被害を与えてきた。
本発明は、以上のような従来からの雷撃対策に関わる課題を解決するために発明されたもので、直雷撃に耐え、雷電流を大地に安全に放流し、外部配電線への雷の分流（避雷器で大地に放流させてもすべて放流されることなく、避雷器が接続されている個所からさらに続く導線路に流れる現象）を別経路に導いて安全に大地へ放流するシステム・装置を提供することを目的として開発されたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
課題を解決する手段として本発明は、雷センサー、雷電流検出装置、遮断器駆動電源制御部、遮断器、火花ギャップの各部を設けてその主要部を構成した。
すなわち、雷雲接近による静穏時電界の上昇を感知する雷センサーと、雷センサーからの信号を受けてその信号が設定レベルを越えた場合に警報信号を発する雷電流検出装置と、該検出装置からの信号を受けて遮断器への開閉信号を発する遮断器駆動電源制御部と、該制御部からの信号により配電線の遮断を行う遮断器と、遮断器から保護機器へ向かう配電線と接地間に位置する火花ギャップとを備える。
本発明は以上の構成よりなる雷撃電流経路変更装置である。
【０００５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
図において、１は避雷導体で、鉄塔頂部に避雷針を位置させたもので、避雷針から引下導線を介して共通接地３へと接続される。
２は雷センサーで、雷雲接近による静穏時電界上昇に伴うコロナ放電を感知して雷電流検出装置へと信号を送出する。４〜６は避雷器で、図５にその概要を示す。外箱内に酸化亜鉛素子７と内蔵火花ギャップ８が並列に位置したもので、火花ギャップは２枚の金属平板を対向配置し、その間隙は約０．４ｍｍである。
この避雷器は、通常は酸化亜鉛素子で雷電流を放流し、電圧が１２００Ｖ〜１３００Ｖに高くなったときは内蔵火花ギャップにて放電する仕組みである。
９および１０は配線遮断器で、いわゆるノーヒューズブレーカーである。
１１は火花ギャップで、図４に示すようにケース内に金属平板１２を約１ｍｍの間隙をもって対向配置したものである。
この火花ギャップ１１では３０００Ｖ程度の電圧がかかったときに火花放電して雷電流が放流される。
１３は雷電流検出装置であり、図２にその構成を示す。
雷センサーからの信号を受けるための電子式メータリレー１４に続いて遅延回路１５が位置し、さらに警報送出のためのリレー回路１６が位置している。
１７は遮断器駆動電源制御部で、遅延タイマーと複数個のリレーを組み合わせて構成される。１８および１９は遮断器で、図３にその概要を示す。
隔壁で４室に仕切られた空間内に各部品が位置している。
２０および２１は端子、２２および２３は金属丸棒による棒状遮断接点である。
２４は絶縁体、２５は絶縁被覆付きのフレキシブル接続線で、端子２１と棒状遮断接点２３とをつないでいる。２６はソレノイドで、その可動部は絶縁体に接続される。なお、隔壁適所に貫通孔が穿設され、棒状遮断接点の移動を可能にしている。
従って、ソレノイド非通電時は内蔵バネの作用で棒状遮断接点２３は左方へ移動して２２の棒状遮断接点に押圧接触して通電可能状態となり、ソレノイド通電時は逆に右方へ移動して非通電状態となり、このとき双方の接点間距離は約２０ｍｍである。
【０００６】
２７は高圧送電線鉄塔上の降圧トランス、２８は整流器、２９は無停電電源装置としてのバッテリー、３０および３１は接地である。
以上が本発明の一実施例における使用時の構成概要であり、雷センサー２、雷電流検出装置１３、火花ギャップ１１、遮断器駆動電源制御部１７、遮断器１８および１９の各機器を含む部分が本発明の構成である。
次ぎに本例の機能・作用について説明する。
説明にあたって例示する雷電流波高値は、国際電気標準会議（ＩＥＣ）が示す雷保護レベル１００ＫＡとする。
図１において、雷雲が当該無線局（図示略）に接近すると、静穏時電界が上昇して雷センサーにコロナ放電が励起され、信号として雷電流検出装置内の電子式メータリレーへと伝達される。この電子式メータリレーは警報送出レベルをダイヤルであらかじめ設定しておく。この設定レベルを越える信号が来た場合に落雷警報として、この電子式メータリレーから信号が送出される。この送出信号は遅延回路を経てリレー回路へと伝わり、リレー接点が導通となって次の遮断器駆動電源制御部へと伝達される。
この遅延回路にて落雷対応状態が２０分間維持される。
リレー回路からの信号は遮断器駆動電源制御部に伝達されるが、ここで再度遅延タイマーが働き、２０分間の落雷対応状態が維持管理され、リレー作動により遮断器へ直流４８Ｖが印可される。遮断器は２個直列に設けられており、各々の遮断器へ４８Ｖが印可され、接点が開いて待機状態となる。
この状態のとき、無線局への配電線からの送電（３相２００Ｖ）はストップするので、バッテリーから電流が供給される。
【０００７】
遮断器による送電遮断は落雷の有無に関わらず２０分間継続し、その復旧は２０分間隔で行う雷電流検出装置の落雷可能性の判断結果に委ねられる。
すなわち、落雷待機状態が開始して２０分後に、落雷危険度が高ければさらに２０分間の待機状態となり、危険度が低ければ電子式メータリレーより警報解除信号が送出され、遮断器駆動電源制御部を経て遮断器ソレノイドへの通電は停止し、遮断器接点は閉となって初期状態となる。
次ぎに落雷時について説明する。
遮断器接点が開いている状態で、避雷導体に１００ＫＡの落雷があれば、局舎接地（電力会社の接地を除くすべての自社設備の接地）が共用接地であるため、配電線その他金属導体の電位も１００ＫＡのＺ倍（Ｚは共用接地サージインピーダンス）に上昇し、これらに１００ＫＡ相当の電荷移動が起こることになるが、避雷導体から避雷器４までは等電位であるから電荷移動は配電線あるいは金属導体と接地間で行われ、接地を通して安全に放流される。
そして外部配電線への分流は、独立接地の火花ギャップ１１ですべて放流され、２０ｍｍ直列２段の遮断器接点を絶縁破壊するためには２０ＫＶ以上もの電位差を必要とするので、共用接地と火花ギャップ１１の接地を５ｍ〜１０ｍ程度離隔することにより、遮断器近傍の接地電位を極小に収めることができる。
そのため、遮断器接点間に全路破壊が起こらないため、降圧トランス（柱上トランス）接地に雷電流が分流することはなく、雷撃被害も回避することができる。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、落雷以前の危険状態を感知して送電回路を遮断するため、雷撃による続流の発生を抑え、放流能力を最大に高めることによって外部への分流を断つことができ、これまで至難とされてきた外部配電線への分流による被害を阻止することのできる有用かつ効果的なる雷撃電流経路変更装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の使用状態を含む基本構成説明図
【図２】本発明の雷電流検出装置の構成説明図
【図３】本発明の遮断器の構成説明図
【図４】本発明の火花ギャップの構成説明図
【図５】従来品の避雷器の構成説明図
【符号の説明】
１　　避雷導体
２　　雷センサー
３　　共通接地
４　　避雷器
５　　避雷器
６　　避雷器
７　　酸化亜鉛素子
８　　内蔵火花ギャップ
９　　配線遮断器
１０　配線遮断器
１１　火花ギャップ
１２　金属平板
１３　雷電流検出装置
１４　電子式メータリレー
１５　遅延回路
１６　リレー回路
１７　遮断器駆動電源制御部
１８　遮断器
１９　遮断器
２０　端子
２１　端子
２２　棒状遮断接点
２３　棒状遮断接点
２４　絶縁体
２５　フレキシブル接続線
２６　ソレノイド
２７　降圧トランス
２８　整流器
２９　バッテリー
３０　接地
３１　接地
【図１】
2004147480.tif 000003
【図２】
2004147480.tif 000004
【図３】
2004147480.tif 000005
【図４】
2004147480.tif 000006
【図５】
2004147480.tif 000007