(57)【要約】【課題】  需要家接地抵抗の値が同じである場合には、配電線等への流出雷サージを、より低減することができ、一方、配電線等への流出雷サージ量が同じである場合には、需要家接地抵抗の値を大きくすることができる流出雷サージ低減回路および流出雷サージ低減装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】  構造体への落雷発生時に上記構造体に引き込まれている配電線等に流出する雷サージを低減する回路であって、上記流出経路に酸化亜鉛形避雷素子が配置されている流出雷サージの低減回路である。【選択図】  図１
2005176554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧配電線に直列接続されている高耐圧電源トランスと；
上記高耐圧電源トランスと接地との間に設けられている高圧避雷器と；
を有することを特徴とする流出雷サージ低減回路。
【請求項２】
請求項１において、
上記高圧避雷器は、高圧用酸化亜鉛形避雷素子であることを特徴とする流出雷サージ低減回路。
【請求項３】
請求項２において、
上記高耐圧電源トランスは、上記酸化亜鉛形避雷素子の制限電圧を超える絶縁耐力を具備する電源トランスであることを特徴とする流出雷サージ低減回路。
【請求項４】
請求項３において、
上記酸化亜鉛形避雷素子の制限電圧と接地抵抗とを、雷サージの流出エネルギの低減量に基づいて定められていることを特徴とする流出雷サージ低減回路。
【請求項５】
請求項１において、
上記高圧避雷器と直列に、低圧避雷器が設けられていることを特徴とする流出雷サージ低減回路。
【請求項６】
請求項１において、
上記高圧避雷器と直列に、ヒューズが設けられていることを特徴とする流出雷サージ低減回路。
【請求項７】
請求項１において、
上記高圧避雷器と直列に、漏電遮断機が設けられていることを特徴とする流出雷サージ低減回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ等を有する構造体への落雷発生時に、構造体に引き込まれている低圧配電線を介して流出する雷サージが、周囲に及ぼす影響を緩和する流出雷サージ低減回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アンテナや避雷針等を有する構造物への落雷によって、構造物に侵入した雷サージは、アンテナに接続されている通信線（同軸ケーブルや給電線等）、引き下げ導線、接地線を介して、構造物の接地や低圧の配電線に流出する。
【０００３】
低圧配電線を介して、雷サージが流出する際に、構造物内の機器が、絶縁破壊によって故障するという問題がある。
【０００４】
また、低圧配電線に流出した雷サージによって、低圧配電線に接続されている周辺の機器が故障する等の問題がある。
【０００５】
図７は、従来の電気機器雷防護回路４０とその周辺回路とを示す図である。
【０００６】
避雷器１が設けられ、構造物１０中に、電気機器１１が設けられ、アンテナ２１に接続されている通信線２２が電気機器１１に接続されている。一方、高圧配電線３１と低圧配電線３４との間に変圧器３２が接続され、変圧器３２がＢ種接地３３に接続されている。なお、アンテナ２１の下に描かれている縦長の長方形は、鉄塔を示す。
【０００７】
従来の電気機器雷防護回路４０では、低圧配電線３４と接地３５との間に、低圧避雷器４１が挿入されている。
【０００８】
構造物１０への落雷は、通信線２２や構造物１０等の接地３５を経由し、大地へ流出する。このときに、接地抵抗によって、大地電位が上昇するので、落雷電流の一部の雷サージ電流が、低圧避雷器４１を経由し、低圧配電線に流出する。このときに、低圧避雷器４１が正常に動作すれば、電気機器１１は雷サージから防護されるが、低圧避雷器４１は、電流耐量が低いので、低圧避雷器４１の耐量以上の雷サージが、低圧避雷器４１を通過し、この低圧避雷器４１が故障するという問題が多発している。この低圧避雷器４１が故障すると、電気機器１１も同様に故障することが多い。
【０００９】
この欠点を解消するために、構造物１０の接地抵抗値を小さくする対策方法が、提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。この従来例では、接地抵抗を低くすることによって、雷サージの殆どを接地側に流すことができ、低圧配電線３４への雷サージの流出を抑制する。
【非特許文献１】横山他著「第３の配電線雷害原因−需要家設備から配電線への雷電流の逆流現象−」電学論Ｂ、１１７巻１０号、平成９年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記従来例において、接地抵抗の値、たとえば１００Ωを５０Ωにすることは比較的容易であるが、１０Ωを１Ω等の低接地にすることは容易ではない。
【００１１】
特に、山岳等、大地導電率の小さな地域や敷地が狭い（多量の接地極を設けられない）場合には、より多くの接地工事費が必要となる。したがって、流出する雷サージの低減量を大きくする程、低接地抵抗が必要になり、接地工事に係わる経費がかさむ等の問題がある。
【００１２】
本発明は、構造物への落雷時に、雷サージが低圧配電線に流出する際に、電気機器が破壊することを抑制することができ、しかも、低圧配電線を経由し、雷サージが流出するエネルギ量を抑制することができる流出雷サージ低減回路を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、低圧配電線に直列接続されている高耐圧電源トランスと、上記高耐圧電源トランスと接地との間に設けられている高圧避雷器とを有する流出雷サージ低減回路である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、構造物への落雷時に、雷サージが低圧配電線に流出する際に、電気機器が破壊することを抑制することができ、しかも、低圧配電線を経由し、雷サージが流出するエネルギ量を抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例である。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１である流出雷サージ低減回路５０と、その周辺の回路とを示す図である。
【００１７】
避雷器１が設けられ、構造物１０中に、電気機器１１が設けられ、アンテナ２１に接続されている通信線２２が電気機器１１に接続されている。一方、高圧配電線３１と低圧配電線３４との間に変圧器３２が接続され、変圧器３２がＢ種接地３３に接続されている。
【００１８】
流出雷サージ低減回路５０は、電気機器１１と変圧器３２との間に接続されている高耐圧電源トランス５１と、高耐圧電源トランス５１と接地３５との間に接続されている高圧避雷器５２とを有する。
【００１９】
図２は、低圧避雷器４１（バリスタ）における電圧‐電流特性を示す特性図である。
【００２０】
低圧配電線３４を雷サージ電流が通過した場合、高圧避雷器５２の両端電圧（低圧電源線３４と接地３５との間）を一定に保つ特性があり、この電圧を、保持電圧（Ｖｓ）と呼ぶ。
【００２１】
したがって、高耐圧電源トランス５１の絶縁耐圧を、上記保持電圧Ｖｓよりも充分に高く設定する必要がある。以下では、流出雷サージのエネルギ量を低減させるために、高圧避雷器５２の保持電圧Ｖｓと、接地３５の接地抵抗Ｚ１とを決定する方法について述べる。
【００２２】
図３は、雷サージから見た接地インピーダンスの等価回路である。
【００２３】
Ｚ１は、構造物１０の接地抵抗を含む接地インピーダンスであり、Ｚ２は、低圧配電線３４側を見た接地インピーダンスであり、Ｖｓは、避雷器保持電圧である。なお、図３では、雷サージ電流を三角波形で近似し、Ｉ０は、雷サージ電流のピーク値である。
【００２４】
ここで、図３（２）に示すように、高圧避雷器５２が存在している場合に、低圧配電線３４に流出する雷サージのエネルギ（電流と電圧の時間積分値）を、Ｅ１とし、図３（１）に示すように、高圧避雷器５２が存在していない場合に、低圧配電線３４に流出する雷サージのエネルギ（電流と電圧の時間積分値）を、Ｅ２とした場合、流出エネルギの比Ｅ２／Ｅ１は、次の式（１）で与えられる。
Ｅ２／Ｅ１＝｛（Ｚ１Ｉ０−Ｖｓ）／Ｚ１Ｉ０｝３  ………  式（１）
図４は、上記実施例において、保持電圧Ｖｓをパラメータにした場合における流出エネルギの比（Ｅ２／Ｅ１）を示す図である。
【００２５】
図４において、横軸は、雷サージ電流のピーク値と接地抵抗値との積であり、縦軸は、流出エネルギの比（Ｅ２／Ｅ１）である。
【００２６】
図４から、従来の電気機器雷防護回路４０では、低い保持電圧の低圧避雷器を用いているので、流出エネルギ低減効果をほとんど得ることができないのに対して、上記実施例のように高圧避雷器５２の保持電圧Ｖｓを高くすれば、高くする程、または接地抵抗が低い程、流出エネルギの比Ｅ２／Ｅ１を低減することが可能であることがわかる。
【００２７】
従来は、電気機器１１の耐圧が低いので、図７に示すように、低圧避雷器４１を用いなければならず、保持電圧の高い酸化亜鉛形避雷素子を用いることが困難である。
【００２８】
上記実施例では、高耐圧電源トランス５１を使用することによって、電気機器１１も高耐圧になり、酸化亜鉛形避雷素子の保持電圧を、十分高くすることができる。さらに、接地抵抗を低くすることによって、配電線３４に流出する雷サージのエネルギを大幅に低減することができる。
【実施例２】
【００２９】
図５は、本発明の実施例２である流出雷サージ低減回路５０ａとその周辺回路とを示す回路図である。
【００３０】
流出雷サージ低減回路５０ａは、流出雷サージ低減回路５０において、高圧避雷器５２と直列的に低圧避雷器５３が挿入されている回路である。
【実施例３】
【００３１】
図６は、本発明の実施例２である流出雷サージ低減回路５０ｂとその周辺回路とを示す回路図である。
【００３２】
流出雷サージ低減回路５０ａは、流出雷サージ低減回路５０において、高圧避雷器５２と直列的にヒューズ５４が挿入されている回路である。
【００３３】
上記実施例２、実施例３は、電気機器１１の雷防護と、低圧配電線３４への雷サージの流出エネルギを抑制する流出雷サージ低減対策とを実行することができる。したがって、上記実施例によれば、流出入する雷サージを効果的に低減または阻止することができ、よって、アンテナ等への落雷発生時に、配電線等を介して流出する雷サージが周囲に及ぼす影響を、経済的、効果的に緩和することができる。
【００３４】
なお、流出雷サージ低減回路５０ｂにおいて、ヒューズ５４の代わりに、漏電遮断機を設けるようにしてもよい。つまり、高圧避雷器５２と直列に、漏電遮断機が設けるようにしてもよい。このようにすることによって、低電圧配電線３４の線間と電気機器１１とが保護されている。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、構造物への落雷時に、雷サージが低圧配電線に流出する際に、電気機器が破壊することを抑制することができ、しかも、低圧配電線を経由し、雷サージが流出するエネルギ量を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例１である流出雷サージ低減回路５０と、その周辺の回路とを示す図である。
【図２】低圧避雷器４１（バリスタ）における電圧‐電流特性を示す特性図である。
【図３】雷サージから見た接地インピーダンスの等価回路である。
【図４】上記実施例において、保持電圧Ｖｓをパラメータにした場合における流出エネルギの比（Ｅ２／Ｅ１）を示す図である。
【図５】本発明の実施例２である流出雷サージ低減回路５０ａとその周辺回路とを示す回路図である。
【図６】本発明の実施例２である流出雷サージ低減回路５０ｂとその周辺回路とを示す回路図である。
【図７】従来の電気機器雷防護回路４０とその周辺回路とを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…避雷針、
１０…構造物、
１１…電気機器、
２１…アンテナ、
２２…通信線、
３１…高圧配電線、
３２…変圧器、
３３…Ｂ種接地、
３４…低圧配電線、
３５…接地、
５０、５０ａ、５０ｂ…流出雷サージ低減回路、
５１…高耐圧電源トランス、
５２…高圧避雷器、
５３…低圧避雷器、
５４…ヒューズ。
【図１】
2005176554.tif 000003
【図２】
2005176554.tif 000004
【図３】
2005176554.tif 000005
【図４】
2005176554.tif 000006
【図５】
2005176554.tif 000007
【図６】
2005176554.tif 000008
【図７】
2005176554.tif 000009