1線地絡電流遮断用アークホーン

電解精製実験を行ったセルの外観

アーク電流遮断用アークホーンを商用化―― 低コストな雷害対策を目指して ――■ 雷害時に安定して電力を送るには■ 1線地絡電流遮断用アークホーン■ 短絡電流遮断用アークホーン● ひとこと横須賀研究所

電力部 主任研究員

千野 孝

雷害時に安定して電力を送るには我が国の架空送電線事故の大部分を占める雷害対策には、主要送電線で送電用避雷装置が用いられていますが、コストが高くつきます。そのため、低コストな雷害対策の開発が求められています。当研究所では、送電線に落雷し、流れてきたその大電流を大地に逃がす際に発生する放電（アーク放電）を、アークホーン自身で遮断できないかと考えました。そこで、有機絶縁材料であるアークホーンの細管内（アーク遮断部）で一度放電させ、その際に高温のガスが発生することに着目し、その後、その細管内でアークを消す手法について検討しました。その結果、細管を既設のアークホーンの先端に取付けるだけで、雷害で発生する放電を遮断できることが判明し、電力会社やメーカと共同研究を行い、実用化しました。

■ 架空送電線の雷害状況■ 雷から架空送電線を守るには発電所で発生した電気は、主に架空送電線を通大きく分けて三つの方法があります。一つ目はして送られます。この架空送電線に雷が落ちます

架空送電線鉄塔頂部に大地と接続されている裸電と架空送電線で絶縁破壊が起き、アークホーンで線（架空地線）を配置します。雷が 架 空 地 線に放電（アーク放電）が発生し、その後、地絡また落ちると、雷の電流を架空地線から鉄塔を通しては短絡事故となります。この事故を除去するため大地に流すことで架空送電線を雷から守ります。に、変電所の遮断器を瞬間的に開閉し、アーク放二つ目は架空送電線を吊しているがいしと並列に電が継続して発生するのを防ぎます。

アークホーンを設置し、雷害で発生するアーク放雷による事故件数を、送電線100kmで１年当電からがいしの損傷を防いでいます。三つ目は避たりの件数（事故率と呼んでいます）で示しま雷装置と呼ばれるもので、落雷時に、架空送電線すと、電圧が低いほど多くなります。
（図１参照）の設備が損傷する前に雷のエネルギーを避雷装置

特に、77kV以下では事故率が約４〜５件となり、を通して大地に逃がします。

過半数を占めています。このため、雷害時のア

通常時には、この三つの方法を併用して雷害ーク放電を防止し、遮断器の動作による瞬間的対策をしていますが、最も効果のある避雷装置な停電を防止できれば、サービスの向上となりは高コストであるため、低コストな雷害対策のます。

開発が求められていました。
（図２参照）

6雷事故率（件/100km・年）（1980-1996年度）

架空地線

5.15

54.45（冬期）

43.18
3架
空送
電線

避雷装置
アークホーン（夏期）
2
101.300.56
500275-187

154-110電圧階級（kV）

77-66

66未満

雷による架空送電線の雷事故率（図1）

架空送電線の配置（図2）１線地絡電流遮断用アークホーン■ アーク遮断部とアークホーンの開発■ 開発したアークホーンの特性

雷害時にアークホーンに流れる数百アンペアのアーク遮断部材質は塩化ビニルを用い、接地比較的小さな１線地絡 電流を遮断できるアーク側アークホーンの先端に取り付けました。445A

遮断部を開発しました。これは、遮断部内部を流の１線地絡電流を10回まで遮断できます。遮断れるアークが5000度以上の超高温であることを利部の配置は、接地側アークホーンや遮断部内部用したものです。つまり、遮断部内面がアークでの先端ホーンが複雑な電極配置となりますので、剥離・蒸発することで圧力が上昇し、ガスの噴出

雷害によりアーク遮断部の外でアーク放電しやによってアーク放電を遮断します。

すくなります。そこで、アーク遮断部に笠を設※

このアーク遮断部をアークホーンの先端に取付け、確実に遮断部内部でアーク放電するようにけ、対向アークホーンとの配置を工夫するなどししました。１線地絡電流の約20倍の短絡電流がて、低コストな１線地絡電流遮断用アークホーン

遮断部内部を流れても、がいしなどの機材に熱を開発しました。開発した１線地絡電流遮断用ア的な影響を与えない工夫が成されています。まークホーンを架空送電線に取り付けますと、雷害た、架空送電線の下から巡視員が動作した箇所

時のアーク放電をアークホーン自身で遮断するたを目視できることや、鳥がアークホーンに止まめ、変電所での遮断器が動作せず、雷害時でも安っても事故にはならないなどの特性を有してい定して電力を供給することを確認しました。

ます。

※１系統の送電線（３本の架空送電線）のうち、１線が地絡すること。
※地絡とは１線が地面等と接触し電流が流れること。

接地側ホーン

懸垂配置
接地側ホーン

絶縁カバー

先端ホーン
笠

アーク遮断部

アーク放電

短絡電流による穿孔箇所

がいし

線路側ホーン

電線

中間電極
先端キャップ

アーク遮断部の構造（図3）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・開発したアークホーン（図4）短絡電流遮断用アークホーン■ 遮断性能の向上を目指して■ 実線路で動作を確認

１線地絡電流遮断用アークホーンは短絡※電流共同研究先である電力会社の77kV送電線に設を遮断できませんでした。送電線の雷害事故で置しましたが、８月の雷のシーズンに、設置しは、短絡事故も多いことから、66kV、77kV送た送電線に雷が落ちた際に短絡電流遮断用アー電線を対象としたアーク遮断部と短絡電流遮断クホーンが正常に動作することが確認されまし

用アークホーンを開発しました。短絡電流は１た。これにより、雷害時に安定して電力を供給線地絡電流と比べて大きく、遮断部の材質を塩できることが確認されました。

化ビニルからポリアミド樹脂に変更するなどの改良を加えるとともに、アーク遮断部を両アー● ひとこと雷害時に安定して電力を供給する低コストな雷害対クホーンに取付けることにより9000Aの短絡電策の要求が高まっていま流アークを遮断できるようにしました。

す。これらに対応できるア※１系統の送電線（３本の架空送電線）のうち、２線以上が短絡すること。

ークホーンの開発を関西電※短絡とは、切れた２線以上の線間で電流が流れる（ショート）すること。

力㈱殿、東京電力㈱殿、日本カタン㈱殿との共同研究
横須賀研究所を通じて開発しました。今電力部 主任研究員

後はさらに大きなアーク電

千野 孝

流の遮断が可能な遮断メカ

ニズムの解明や、アーク遮断部材質の探索を進め、電力供給のコスト低減に貢献したいと考え

短絡電流遮断用アークホーンの取付け状況（図5）
送 電 線
短絡電流
短絡電流
遮断性能
多重度
地絡電流
地絡電流
遮断性能
多重度
雷インパルス電圧性能（臨界通絡性能）
鳥害防止機能動作表示機能ています。

66kV
77kV
9000Ａ
9000Ａ
5回
5回
300Ａ
445Ａ
5回
5回
約1300kVまでの雷インパルス電圧に対し、確実に遮断部内部を通り、両アークホーン間でフラッシオーバする。
両アークホーンが遮断部および塩化ビニルチューブで覆われているので、鳥害防止機能を有しているものと判断できる。
遮断部が動作すると、遮断部の先端キャップが飛ぶので、先端キャップの有無で動作状況が判断できる。

開発した66kV、77kV短絡電流遮断用アークホーンの諸特性（図6）■ 既刊「電中研ニュース」ご案内
No.367 日本列島の火山の分布を調べる
No.366 CRIEPIの動き 2002秋

Central Research Institute ofElectric Power Industry

No.365 ダクトレス氷蓄熱式空調システムを開発
No.364 グローバルな経済・エネルギーを展望する

2002年11月29日発行〒100-8126（財）電力中央研究所 広報部
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