(57)【要約】【課題】  柱上電子機器への雷サージの侵入を抑制し雷サージによる故障や誤動作を防止することである。【解決手段】  配電線の電線及び接地線と柱上電子機器との間に、配電線の電線及び接地線と直列に接続されるリアクトルを有し、このリアクトルにより配電線の電線や接地線から侵入した雷サージが柱上電子機器に侵入することを阻止する。また、リアクトルの前段の配電線の電線間及び配電線の電線と接地線との間に雷サージ保護素子を接続し、配電線の電線や接地線から侵入した雷サージ及びリアクトルで反射された雷サージを吸収する。さらに、リアクトルの後段にコンデンサを設け、リアクトルを通過した雷サージを平滑して柱上電子機器に侵入する雷サージを抑制する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線に接続される柱上電子機器と前記配電線との間に設けられ、配電線の電線及び接地線に直列に接続され前記電線や接地線から侵入した雷サージが前記柱上電子機器に侵入することを阻止するためのリアクトルと、前記リアクトルの前段の前記配電線の電線間及び前記配電線の電線と接地線との間に接続され前記電線や接地線から侵入した雷サージ及び前記リアクトルで反射された雷サージを吸収するための雷サージ保護素子と、前記リアクトルの後段に設けられ前記リアクトルを通過した雷サージを平滑し前記柱上電子機器に侵入する雷サージを抑制するコンデンサとを備えたことを特徴とする雷保護装置。
【請求項２】
配電線の電線や接地線から侵入した雷サージをリアクトルで反射して柱上電子機器に侵入することを阻止し、前記配電線の電線や接地線から侵入した雷サージ及び前記リアクトルで反射された雷サージを雷サージ保護素子で吸収し、リアクトルを通過した雷サージをコンデンサで平滑して前記柱上電子機器に侵入する雷サージを抑制することを特徴とする雷保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電線に接続される柱上電子機器と配電線との間に設けられ、柱上電子機器に侵入する雷サージを抑制する雷保護装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電線自動化線路においては、制御システムより搬送された信号を受信し現地の自動開閉器の開閉操作や状態監視を行う遠方制御器が柱上電子機器として電柱に設置されている。例えば、配電線事故発生時に遠方制御器は再送電や時限判定により自動開閉器の投入・開放及びロックを行う。この遠方制御器は雷保護回路を内蔵しており雷サージから保護するようにしている。この雷保護回路は、配電線の電線間及び配電線の電線と接地線との間に酸化亜鉛ＺｎＯ素子の雷サージ保護素子を挿入した集合体で形成されている。
【０００３】
図７は遠方制御器１１の電柱１２への取付状態を示す斜視図である。遠方制御器１１は電柱１２に配置され、電柱１２を挟んだ左右の配電線１３ａ、１３ｂの電線と電源ケーブル１４により接続され、また、接地線１５と接地渡り線１６により接続されている。遠方制御器１１は高圧配電線３１ａ、３１ｂと高圧結合器３２ａ、３２ｂ及び搬送信号線３３により接続され、高圧配電線３１ａ、３１ｂに搬送された搬送信号により制御システムとの通信を行うようになっている。また、遠方制御器１１は電柱１２に装着された自動開閉器２１と制御線３４で接続され、高圧配電線３１ａ、３１ｂの搬送信号を高圧結合器３２ａ、３２ｂで注入してから各種制御指令を判別して自動開閉器２１の開閉操作を行う。
【０００４】
図８は高圧結合器３２ａ、３２ｂの回路構成図である。高圧配電線３１ａ、３１ｂに接続される高圧側口出線引出部３５には結合コンデンサ３６及び開閉器３７が接続され、結合トランス３８を介して信号線接続端子３９に接続されている。信号接続端子３９には搬送信号線３３が接続される。結合トランス３８の一次側には球状火花ギャップ４０が設けられ、二次側には放電キャップ４１及びコンデンサ４２が設けられている。なお、ハンドル４３は開閉器３７を開閉操作するハンドルである。
【０００５】
このように、高圧結合器３２は結合トランス３８を備えていることから、高圧配電線３１ａ、３１ｂから搬送信号線３３に雷サージが侵入することはなく、遠方制御器１１への雷サージ１７の侵入経路は、主に電源ケーブル１４側及び接地渡り線１６側である。
【０００６】
図９は遠方制御器１１の構成図である。遠方制御器１１は雷保護回路１８ａ、１８ｂ、内部開閉器（ＭＣＣＢ）１９及び制御回路２０から構成され、配電線１３から遠方制御器１１に侵入する雷サージは雷保護回路１８ａで吸収して制御回路２０を保護するとともに、内部開閉器（ＭＣＣＢ）１９により配電線１３の過電流から制御回路２０を保護するようにしている。なお、制御回路２０は高圧配電線３１ａ、３１ｂの搬送信号から各種制御指令を判別して自動開閉器２１の開閉操作を行うが、その搬送信号を入力する搬送信号線３３は雷保護回路１８ｂを介して制御回路２０に接続されている。
【０００７】
図１０は、雷保護回路１８ａ及び内部開閉器（ＭＣＣＢ）１９部分の回路図である。電柱１２を挟んだ左右の配電線１３ａ、１３ｂの６本をまとめた電源ケーブル１４と接地線１５に接続されている接地渡り線１６とが雷保護回路１８ａに接続され、雷サージ保護素子２２が電源ケーブル１４間及び電源ケーブル１４と接地線１５との間に接続されている。これにより、雷サージ保護素子２２は、配電線１３ａ、１３ｂの電線間及び配電線１３ａ、１３ｂの電線と接地線１５との間に接続されることになる。そして、電源ケーブル１４及び接地渡り線１６から侵入した雷サージ１７は、これらの雷サージ保護素子２２により吸収され保護される。
【０００８】
一方、高圧配電線から柱上変圧器及び低圧配電線を介して分岐された末端の需要家側において使用される各種電子機器であるＯＡ機器や電化製品を雷サージから保護するために、低圧配電線が架設された電柱の近傍における低圧配電線の電位線と中性線及び電柱接地線との間に、雷サージ電流を大地に放流させるための雷サージ保護素子をそれぞれ接続したものがある（例えば特許文献１参照）。すなわち、雷サージ保護素子からなる雷侵入保護装置を電柱に配置し、需要家側の共通接地線の接地インピーダンスと柱上変圧器の接地インピーダンスとの差異により、需要家側から低圧配電線の中性線（接地相）側に雷サージ電流が逆流する現象を防止し、低圧需要家の負荷を保護しながら配電系統全体における雷侵入保護性能を安定化させ信頼性を向上させるようにしている。
【特許文献１】特開２０００−１３４７９５号公報（図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１のものは、末端の需要家側において使用される各種電子機器であるＯＡ機器や電化製品を雷サージから保護するために、雷侵入保護装置を電柱に設けたものであり、この雷侵入保護装置を柱上電子機器である遠方制御器１１にそのまま適用することができない。
【００１０】
遠方制御器１１には雷保護回路１８を内蔵しているが、雷保護回路１８は雷サージ保護素子２２だけに頼っており、雷サージによっては雷サージ保護素子２２で十分に雷サージを吸収できない場合がある。雷サージ保護素子２２の反応が遅れた場合、雷サージは遠方制御器１１に侵入してしまい、雷サージにより遠方制御器１１が誤動作したり焼損したりすることがある。また、遠方制御器１１の経年変化で制御回路２０の構成素子が劣化している場合、雷サージ保護素子２２の正常動作でも遠方制御器１１の制御回路２０が故障することがある。
【００１１】
このように、雷サージ保護素子２２だけでは十分に雷サージを吸収できない場合があり、内部開閉器（ＭＣＣＢ）１９や制御回路２０が故障したり誤動作することがある。この遠方制御器１１の故障や誤動作で自動開閉器２１が解放してしまうことにより、健全な配電線１３であるにもかかわらず広範囲な停電を発生させてしまうことがある。
【００１２】
本発明の目的は、柱上電子機器への雷サージの侵入を抑制し雷サージによる故障や誤動作を防止できる雷保護装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明に係わる雷保護装置は、配電線に接続される柱上電子機器と前記配電線との間に設けられ、配電線の電線及び接地線に直列に接続され前記電線や接地線から侵入した雷サージが前記柱上電子機器に侵入することを阻止するためのリアクトルと、前記リアクトルの前段の前記配電線の電線間及び前記配電線の電線と接地線との間に接続され前記電線や接地線から侵入した雷サージ及び前記リアクトルで反射された雷サージを吸収するための雷サージ保護素子と、前記リアクトルの後段に設けられ前記リアクトルを通過した雷サージを平滑し前記柱上電子機器に侵入する雷サージを抑制するコンデンサとを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明に係わる雷保護方法は、配電線の電線や接地線から侵入した雷サージをリアクトルで反射して柱上電子機器に侵入することを阻止し、前記配電線の電線や接地線から侵入した雷サージ及び前記リアクトルで反射された雷サージを雷サージ保護素子で吸収し、リアクトルを通過した雷サージをコンデンサで平滑して前記柱上電子機器に侵入する雷サージを抑制することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、配電線に接続される柱上電子機器と配電線との間に雷保護装置を設け、雷保護装置のリアクトルで雷サージが柱上電子機器に侵入することを阻止し、雷保護装置の雷サージ保護素子で電線や接地線から侵入した雷サージを吸収するとともにリアクトルで反射された雷サージを吸収し、さらに、リアクトルを通過した雷サージをコンデンサで平滑して柱上電子機器に侵入する雷サージを抑制するので、柱上電子機器に侵入する雷サージを抑制できる。従って、雷サージによる柱上電子機器の故障や誤動作を防止でき、柱上電子機器の故障や誤動作による健全な配電系統の停電を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる雷保護装置２３の回路図である。雷保護装置２３は柱上電子機器である遠方制御器１１と配電線との間に設けられる。
【００１７】
雷保護装置２３は、遠方制御器１１の雷保護回路１８ａ及び内部開閉器（ＭＣＣＢ）１９の前段に接続される。雷保護装置２３は、電源側である配電線の電線からの電源ケーブル１４及び接地線１５からの接地渡り線１６に接続され、内部では配電線の電源ケーブル１４間に雷サージ保護素子２２ａが接続されるとともに、配電線の電源ケーブル１４と接地渡り線１６との間に雷サージ保護素子２２ｂがそれぞれ接続される。これにより、雷サージ保護素子２２ａ、２２ｂは、配電線の電線間及び配電線の電線と接地線との間に接続されることになる。
【００１８】
また、配電線の各電源ケーブル１４及び接地渡り線１６に直列にリアクトル２４がそれぞれ接続され、このリアクトル２４により配電線の電線や接地線から侵入した雷サージが柱上電子機器である遠方制御器１１に直接的に侵入することを阻止する。
【００１９】
一般に、雷サージの周波数は高周波であり、リアクトル２４のインピーダンスωＬ（ω＝２πｆ）は周波数ｆが高いほど大きくなることから、図２に示すように、高周波の雷サージ１７に対してリアクトル２４は雷サージ１７の通過を阻止する。リアクトル２４で通過が阻止された雷サージはリアクトル２４で反射し、配電線側に戻ることになる。リアクトル２４の前段に設けられた雷サージ保護素子２２ａ、２２ｂは、配電線の電線や接地線から侵入した雷サージ及びリアクトル２４で反射された雷サージを吸収する。
【００２０】
さらに、リアクトル２４の後段には、電源ケーブル１４間及び電源ケーブル１４と接地渡り線１６との間にコンデンサ２５が接続されている。これにより、コンデンサ２５は配電線の電線間及び電線と接地線との間に接続されることになり、このコンデンサ２５にて、リアクトル２４を通過した雷サージを平滑し、柱上電子機器である遠方制御器１１に侵入する雷サージを抑制する。
【００２１】
従って、柱上電子機器である遠方制御器１１に侵入する雷サージは抑制され、万一、遠方制御器１１に雷サージが侵入したとしても、遠方制御器１１が内蔵する雷保護回路１８の雷サージ保護素子２２で雷サージを吸収できるので、遠方制御器１１の制御回路２０に侵入する雷サージを大幅に抑制できる。
【００２２】
図３は本発明の実施の形態に係わる雷保護装置２３の電柱１２への取付状態を示す斜視図である。雷保護装置２３は、遠方制御器１１と同様に電柱１２に配置され、電柱１２を挟んだ左右の配電線１３ａ、１３ｂの電線と電源ケーブル１４により接続される。また、接地線１５と接地渡り線１６により接続されている。遠方制御器１１は雷保護装置２３を介して電源ケーブル１４により配電線１３ａ、１３ｂに接続され、接地渡り線１６により接地線１５に接続されている。遠方制御器１１は高圧配電線３１ａ、３１ｂと高圧結合器３２ａ、３２ｂ及び搬送信号線３３により接続され、高圧配電線３１ａ、３１ｂに搬送された搬送信号搬送信号により制御システムとの通信を行うようになっている。また、遠方制御器１１は電柱１２に装着された自動開閉器２１と制御線３４で接続され、高圧配電線３１ａ、３１ｂの搬送信号から各種制御指令を判別して自動開閉器２１の開閉操作を行う。  図４は本発明の実施の形態に係わる雷保護装置２３の遠方制御器１１への接続状態を示す構成図である。雷保護装置２３は配電線１３と遠方制御器１１との間に接続され、電源ケーブル１４及び接地渡り線１６を雷サージから保護するようにしている。すなわち、遠方制御器１１の雷保護回路１８ａ、内部開閉器（ＭＣＣＢ）１９及び制御回路２０の接地渡り線１６は、雷保護装置２３を介して接続されている。これにより、電源ケーブル１４のみならず接地渡り線１６から侵入する雷サージも保護する。
【００２３】
図５は、本発明の実施の形態に係わる雷保護装置２３の外観構成図であり、図６は底面図である。図５に示すように、遠方制御器１１及び雷保護装置２３は電柱１２に取付具２６にて取り付けられる。雷保護装置２３はコネクタ付電源ケーブル１４ａが装着されており、このコネクタ付電源ケーブル１４ａは遠方制御器１１のコネクタに接続される。
【００２４】
また、配電線の電線からのコネクタ付電源ケーブル１４ｂは、図６に示す雷保護装置２３のコネクタ２７に接続される。コネクタ２７は電柱１２を挟んだ左右の配電線１３ａ、１３ｂの６本の電線にそれぞれ接続される６個の接続端子２８を有している。また、雷保護装置２３の裏面には、遠方制御器１１の接地端子と接続される接地端子２９ａ及び接地線１５に接続される接地端子２９ｂを有し、これら接地端子２９ａ、２９ｂに接地渡り線１６が接続されて、遠方制御器１１は雷保護装置２３を介して接地線１５に接続される。なお、雷保護装置２３の裏面には、雷保護装置２３の内部の気密を保つための気密栓３０が設けられている。
【００２５】
このように、本発明の実施の形態によれば、遠方制御器１１の電源側（配電線側）に雷保護装置２３を取り付け、雷保護装置２３の電源ケーブル及び接地渡り線に直列にリアクタンスを挿入した構造としているので、高周波の雷サージはリアクトルで反射し、遠方制御器１１への侵入を保護する。また、反射した雷サージはリアクタンスの前段に設けられた雷サージ保護素子にて消費させ、リアクタンスを通過してしまった雷サージはコンデンサにて平滑するので、遠方制御装置１１への雷サージの影響は極めて少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係わる雷保護装置の回路図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる雷保護装置のリアクトルでの雷サージの反射の説明図。
【図３】本発明の実施の形態に係わる雷保護装置の電柱への取付状態を示す斜視図。
【図４】本発明の実施の形態に係わる雷保護装置の遠方制御器への接続状態を示す構成図。
【図５】本発明の実施の形態に係わる雷保護装置の外観構成図。
【図６】本発明の実施の形態に係わる雷保護装置の底面図。
【図７】遠方制御器の電柱への取付状態を示す斜視図。
【図８】高圧結合器の回路構成図。
【図９】遠方制御器の構成図。
【図１０】遠方制御器内の雷保護回路及び内部開閉器（ＭＣＣＢ）部分の回路図。
【符号の説明】
【００２７】
１１…遠方制御器、１２…電柱、１３…配電線、１４…電源ケーブル、１５…接地線、１６…接地渡り線、１７…雷サージ、１８…雷保護回路、１９…内部開閉器、２０…制御回路、２１…自動開閉器、２２…雷サージ保護素子、２３…雷保護装置、２４…リアクトル、２５…コンデンサ、２６…取付具、２７…コネクタ、２８…接続端子、２９…接地端子、３０…気密栓  ３１…高圧配電線、３２…高圧結合器、３３…搬送信号線、３４…制御線、３５…高圧側口出線引出部、３６…結合コンデンサ、３７…開閉器、３８…結合トランス、３９…信号接続端子、４０…球状火花ギャップ、４１…放電ギャップ、４２…コンデンサ、４３…ハンドル
【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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