JP5876845B2

JP5876845B2 - Grounding device

Info

Publication number: JP5876845B2
Application number: JP2013050267A
Authority: JP
Inventors: 雅陽赤木; 森田　岳; 岳森田; 柴田　直樹; 直樹柴田
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2013-03-13
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: JP2014175298A

Description

本発明は、雷サージ電流を地中に放出するための接地装置に関する。 The present invention relates to a grounding device for discharging a lightning surge current into the ground.

発変電所等の電力設備では、建築構造物や電気設備等の被接地体に接続されて、被接地体に流入した雷電流（サージ電流）を地中に放出する接地装置が設けられている。接地装置においては、接地抵抗が低いほど、サージ電流を速やかに地中に放出できるので被接地体の保護効果が高い。接地装置は、基本的には、法令で定められた規定の引張強さを有する金属線又は規定の直径を有する軟銅線でなる接地線を地中に埋設することで構成されるが、接地電位の均一化を図る目的で、複数本の接地線をメッシュ状とした構成も知られている（例えば、特許文献１参照）。 In power facilities such as substations and substations, a grounding device is provided that is connected to a grounded body such as a building structure or electrical facility and discharges lightning current (surge current) flowing into the grounded body into the ground. . In the grounding device, the lower the grounding resistance, the faster the surge current can be discharged into the ground, and the higher the protective effect of the grounded body. A grounding device is basically configured by burying a ground wire made of a metal wire having a specified tensile strength or a soft copper wire having a specified diameter defined by law. A configuration in which a plurality of grounding wires are meshed is also known for the purpose of achieving uniformity (for example, see Patent Document 1).

特開２０１１−３４８８５号公報JP 2011-34885 A

ところで、雷インパルス電流に含まれる周波数帯のうち、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯における接地抵抗の周波数特性の改善については十分に検討されていなかった。 By the way, improvement of the frequency characteristic of the ground resistance in the frequency band of about 100 kHz to 1 MHz among the frequency bands included in the lightning impulse current has not been sufficiently studied.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、接地装置において、特に、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯域における接地抵抗の周波数特性の改善を図ることである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to improve the frequency characteristics of the grounding resistance in the frequency band of about 100 kHz to 1 MHz, particularly in the grounding device.

上記課題を解決するための第１の発明は、
規定の金属線又は軟銅線を第１の接地線（例えば、図１の軟銅より線１０）とし、雷サージ電流を地中に放出するための接地装置であって、
前記第１の接地線にコンデンサ（例えば、図１のコンデンサ回路３０）を介して編線でなる第２の接地線（例えば、図１の平編組線２０）を接続して構成した接地装置である。 The first invention for solving the above-described problems is
A grounding device for discharging a lightning surge current into the ground using a prescribed metal wire or annealed copper wire as a first ground wire (for example, the annealed copper strand 10 in FIG. 1),
A grounding device configured by connecting a second grounding wire (for example, a flat braided wire 20 in FIG. 1) to the first grounding wire via a capacitor (for example, the capacitor circuit 30 in FIG. 1). is there.

この第１の発明によれば、接地装置が、規定の金属線又は軟導線でなる第１の接地線にコンデンサを介して編線でなる第２の接地線を接続して構成されることで、１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯域における接地抵抗の周波数特性の改善が実現される。 According to the first aspect of the invention, the grounding device is configured by connecting the second grounding wire made of knitted wire through the capacitor to the first grounding wire made of a prescribed metal wire or soft conducting wire. Improvement of the frequency characteristic of the ground resistance in the frequency band of about 100 kHz to 1 MHz is realized.

また、第２の発明として、第１の発明の接地装置であって、
前記第１の接地線及び前記第２の接地線は、終端側が開放されてなる、
接地装置を構成しても良い。 Further, as a second invention, the grounding device of the first invention,
The first ground line and the second ground line are formed such that the terminal side is opened.
A grounding device may be configured.

また、第３の発明として、第１又は第２の発明の接地装置であって、
前記コンデンサは、０．００５［μＦ］〜３［μＦ］の範囲内の容量でなる、
接地装置を構成しても良い。 Further, as a third invention, the grounding device of the first or second invention,
The capacitor has a capacitance within a range of 0.005 [μF] to 3 [μF].
A grounding device may be configured.

実施形態の接地装置の構成図。The block diagram of the grounding apparatus of embodiment. 接地抵抗の周波数特性の一例。An example of the frequency characteristic of grounding resistance. 接地抵抗の周波数特性の一例。An example of the frequency characteristic of grounding resistance. コンデンサ回路による接地抵抗の補償効果の一例。An example of the compensation effect of the ground resistance by the capacitor circuit. 接地装置の他の構成例。The other structural example of a grounding apparatus.

［全体構成］
図１は、本実施形態の接地装置１の構成図である。この接地装置１は、変電所の避雷器及び鉄塔等の被接地体１００と地中Ｇとを電気的に接続するものである。接地装置１は、第１の接地線である軟銅より線１０と、第２の接地線である平編組線２０と、コンデンサ回路３０を備えて構成される。軟銅より線１０及び平編組線２０は、帯状電極工法或いは線状電極工法等と呼ばれる埋設工法で、接地の有効な面積を確保するとともに互いに電気的な干渉を少なくするよう、所定距離以上離れた距離に地中に埋設される。コンデンサ回路３０は、地中に埋設しても、地上に設置してもよい。 [overall structure]
FIG. 1 is a configuration diagram of a grounding device 1 of the present embodiment. The grounding device 1 electrically connects a grounded body 100 such as a lightning arrester and a steel tower of a substation and the underground G. The grounding device 1 includes an annealed copper strand 10 that is a first grounding wire, a flat braided wire 20 that is a second grounding wire, and a capacitor circuit 30. The annealed copper strand 10 and the flat braided wire 20 are embedded in a method called a strip electrode method or a linear electrode method, and are separated by a predetermined distance or more so as to secure an effective grounding area and reduce electrical interference with each other. Buried in the ground at a distance. The capacitor circuit 30 may be buried in the ground or installed on the ground.

軟銅より線１０は、法令で定められた規定条件を備えた軟銅線であり、一端が被接地体１００に接続され、他端は開放されている。平編組線２０は、本実施形態では銅線の素線を集束したものを平面状に編組したものとする。また、平編組線２０は、軟銅より線１０と上記所定距離以上離した距離に並列に設置され、一端がコンデンサ回路３０を介して軟銅より線１０に接続され、他端は開放されている。より具体的には、被接地体１００と軟銅より線１０の一端とを接続する第１の引き下げ導線に、コンデンサ回路３０を介して第２の引き下げ導線を接続し、この第２の引き下げ導線に、平編組線２０の一端を接続する構成が考えられる。図１の例はこの場合を示している。 An annealed copper stranded wire 10 is an annealed copper wire having prescribed conditions stipulated by laws and regulations, and one end is connected to the grounded body 100 and the other end is open. In this embodiment, the flat braided wire 20 is obtained by braiding a flat copper wire. Further, the flat braided wire 20 is installed in parallel at a distance of a predetermined distance or more from the annealed copper wire 10, one end is connected to the annealed copper wire 10 via the capacitor circuit 30, and the other end is open. More specifically, a second lowering conductor is connected via a capacitor circuit 30 to a first lowering conductor that connects the grounded body 100 and one end of the annealed copper strand 10 to the second lowering conductor. A configuration in which one end of the flat braided wire 20 is connected is conceivable. The example of FIG. 1 shows this case.

コンデンサ回路３０は、雷サージに対応した高圧用コンデンサにて構成した可変容量のコンデンサであり、接地抵抗のインダクタンス成分を低下させる目的で設置される。なお、図１では、コンデンサ回路３０は地上に設置されているが、地中Ｇに埋設することにしても良い。 The capacitor circuit 30 is a variable-capacitance capacitor composed of a high-voltage capacitor corresponding to a lightning surge, and is installed for the purpose of reducing the inductance component of the ground resistance. In FIG. 1, the capacitor circuit 30 is installed on the ground, but may be embedded in the underground G.

［実験結果］
本実施形態の接地装置１についての実験結果を説明する。この実験は、断面積６０ｓｑ、長さ２０ｍの軟銅より線１０と、長さ２０ｍの平編組線２０とを、６０ｃｍの間隔をおいて略並行に地中７５ｃｍに埋設して行った。また、軟銅より線１０及び平編組線２０の一端同士を接続するコンデンサ回路３０を、０．５μＦの高圧用コンデンサを３つ直列接続（以下、「３ｓ接続」という）して構成した約０．１６μＦと、０．５μＦの高圧用コンデンサを３つ並列接続（以下、「３ｐ接続」という）して構成した１．５μＦとに容量を変更して実験した。 [Experimental result]
The experimental result about the grounding apparatus 1 of this embodiment is demonstrated. This experiment was performed by burying an annealed copper strand 10 having a cross-sectional area of 60 sq and a length of 20 m and a flat braided wire 20 having a length of 20 m in an underground space of 75 cm at an interval of 60 cm. Further, the capacitor circuit 30 for connecting the ends of the annealed copper strand 10 and the flat braided wire 20 to each other is formed by connecting three 0.5 μF high-voltage capacitors in series (hereinafter referred to as “3s connection”). The experiment was performed by changing the capacitance to 16 μF and 1.5 μF configured by connecting three high-voltage capacitors of 0.5 μF in parallel (hereinafter referred to as “3p connection”).

そして、雷インパルス電流中に含まれる周波数帯の一例である１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度における接地抵抗の周波数特性の測定を行った。接地抵抗の周波数は、周波数特性分析器を加圧電源とする３極法によって測定した。 And the frequency characteristic of the ground resistance in about 100 kHz-1 MHz which is an example of the frequency band contained in the lightning impulse current was measured. The frequency of the ground resistance was measured by a three-pole method using a frequency characteristic analyzer as a pressurized power source.

図２〜図４は、実験結果である接地抵抗の周波数特性を示すグラフである。何れも、横軸を周波数とし、縦軸に接地抵抗の抵抗成分（Ｒ成分）及びインダクタンス成分（Ｌ成分）を示している。 2 to 4 are graphs showing the frequency characteristics of the ground resistance, which are experimental results. In either case, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents the resistance component (R component) and inductance component (L component) of the ground resistance.

図２は、（ａ）本実施形態の接地装置１と、（ｂ）軟銅より線のみで構成した接地装置との比較を示している。なお、コンデンサ回路３０の容量は約０．１６μＦである（３ｓ接続）。図２によれば、周波数帯の全てに亘って、接地抵抗の抵抗成分（Ｒ成分）及びリアクタンス成分（Ｌ成分）ともに、本実施形態の接地装置のほうが、軟銅より線のみの接地装置より低い。つまり、本実施形態の接地装置１のほうが、軟銅より線のみの接地装置に比較して、接地抵抗の周波数特性が良いといえる。 FIG. 2 shows a comparison between (a) the grounding device 1 of the present embodiment and (b) a grounding device composed only of a stranded copper wire. The capacity of the capacitor circuit 30 is about 0.16 μF (3 s connection). According to FIG. 2, the grounding device of the present embodiment is lower than the grounding device of only wire than the soft copper in both the resistance component (R component) and the reactance component (L component) of the ground resistance over the entire frequency band. . That is, it can be said that the grounding device 1 of the present embodiment has a better frequency characteristic of the grounding resistance than a grounding device having only a stranded copper wire.

図３は、コンデンサ回路３０の容量Ｃを変化させた場合の接地抵抗の違いを示す図である。（ａ）コンデンサ回路３０の容量が約０．１６μＦの場合（３ｓ接続）、（ｂ）コンデンサ回路３０の容量が１．５μＦの場合（３ｐ接続）、のそれぞれについての周波数特性を示している。図３によれば、コンデンサ回路３０の容量が変化することで、接地抵抗の周波数特性が変化することがわかる。 FIG. 3 is a diagram illustrating a difference in ground resistance when the capacitance C of the capacitor circuit 30 is changed. The frequency characteristics for (a) when the capacitance of the capacitor circuit 30 is about 0.16 μF (3 s connection) and (b) when the capacitance of the capacitor circuit 30 is 1.5 μF (3p connection) are shown. According to FIG. 3, it can be seen that the frequency characteristic of the ground resistance changes as the capacitance of the capacitor circuit 30 changes.

そして、図４は、図３の実験結果から求めた、コンデンサ回路３０の容量に応じた接地抵抗の補償効果を示す図である。図４によれば、コンデンサ回路３０の容量が１．５μＦの場合より、コンデンサ回路３０の容量が約０．１６μＦの場合のほうが、補償効果が高い。つまり、コンデンサ回路３０の容量が小さいほど、補償効果が高いといえる。また、周波数が低いほど、補償効果が高いといえる。 FIG. 4 is a diagram showing the compensation effect of the ground resistance according to the capacitance of the capacitor circuit 30 obtained from the experimental result of FIG. According to FIG. 4, the compensation effect is higher when the capacitance of the capacitor circuit 30 is about 0.16 μF than when the capacitance of the capacitor circuit 30 is 1.5 μF. In other words, the smaller the capacitance of the capacitor circuit 30, the higher the compensation effect. Moreover, it can be said that the lower the frequency, the higher the compensation effect.

これらの実験結果から、本実施形態の接地装置１は、雷インパルス電流中に含まれる１００ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の周波数帯域において、従来から一般的に利用される接地線である軟銅より線１０のみで構成される接地装置と比較して、接地抵抗の周波数特性を向上させることができる。また、実際に接地装置１を設置する際には、設置する接地線の長さや地面からの深さ等に応じて周波数特性が変化し得るが、コンデンサ回路３０の容量を適切に選定することで、周波数特性を改善できる。コンデンサ回路３０の容量としては、０．００５［μＦ］〜３［μＦ］の範囲内であると好適である。 From these experimental results, the grounding device 1 according to the present embodiment is composed of only the soft copper stranded wire 10 which is a grounding wire generally used in the past in the frequency band of about 100 kHz to 1 MHz included in the lightning impulse current. Compared with a grounding device, the frequency characteristics of the grounding resistance can be improved. Further, when the grounding device 1 is actually installed, the frequency characteristics may change depending on the length of the grounding wire to be installed, the depth from the ground, etc., but by selecting the capacity of the capacitor circuit 30 appropriately. The frequency characteristics can be improved. The capacitance of the capacitor circuit 30 is preferably in the range of 0.005 [μF] to 3 [μF].

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。 [Modification]
It should be noted that embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.

例えば、第１の接地線である軟銅より線１０は、規定の直径以上の太さの単銅線であっても良いし、規定の引張強さを有する金属線であっても良い。また、第２の接地線である平編組線２０は、平面状の編組に限らず、平板或いは内部が中空で円環状に網組した編線であっても良い。 For example, the annealed copper strand 10 as the first grounding wire may be a single copper wire having a thickness equal to or larger than a prescribed diameter, or may be a metal wire having a prescribed tensile strength. Further, the flat braided wire 20 as the second grounding wire is not limited to a flat braid, and may be a flat plate or a braided wire having a hollow inside and an annular net.

また、上述の実施形態では、軟銅より線１０及び平編組線２０それぞれの一端同士をコンデンサ回路３０を介して接続して構成することにしたが、埋設地線は複数の向きに電線を布設することがある。そこで、図５に示すように、軟銅より線１０及び平編組線２０の略中央付近でコンデンサ回路３０を介して接続するように構成しても良い。この場合であっても、軟銅より線１０及び平編組線２０の終端側は開放されて構成される。 Moreover, in the above-mentioned embodiment, although it decided to comprise the ends of each of the copper wire 10 and the flat braided wire 20 via the capacitor circuit 30, the buried ground wire lays the electric wires in a plurality of directions. Sometimes. Therefore, as shown in FIG. 5, it may be configured to connect via a capacitor circuit 30 in the vicinity of the approximate center of the annealed copper wire 10 and the flat braided wire 20. Even in this case, the ends of the annealed copper wire 10 and the flat braided wire 20 are open.

１接地装置
１０軟銅より線（第１の接地線）、２０平編組線（第２の接地線）
３０コンデンサ回路
１００被接地体
Ｇ地中

1 Grounding device 10 Annealed copper strand (first ground wire), 20 Flat braided wire (second ground wire)
30 Capacitor circuit 100 Grounded object G Ground

Claims

A grounding device for discharging a lightning surge current into the ground using a metal wire or an annealed copper wire as a first grounding wire,
A grounding device configured by connecting a second grounding wire made of a knitted wire to the first grounding wire via a capacitor.

The first ground line and the second ground line are formed such that the terminal side is opened.
The grounding device according to claim 1.

The capacitor has a capacitance within a range of 0.005 [μF] to 3 [μF].
The grounding device according to claim 1 or 2.