JPH0221205B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は酸化亜鉛素子を用いたギヤツプレスア
レスタの劣化検出装置に係り、特にギヤツプレス
アレスタを高電圧交流送電路に接続した状態で、
その劣化を検出するのに好適なギヤツプレスアレ
スタ劣化検出装置に関するものである。 従来この種のギヤツプレスアレスタは酸化亜鉛
を主成分とする焼結体（酸化亜鉛素子）を送電線
路の電圧に応じ多数直列に接続したものを送電線
大地間に挿入して使用されている。 第１図は上記の酸化亜鉛素子の等価回路を示す
もので、コンデンサＣと抵抗Ｒが並列に接続され
ている。なお、静電容量分は酸化亜鉛素子自身の
高い誘電率によるものである。 このため、酸化亜鉛素子を流れる電流はコンデ
ンサＣを通して流れる電流I_Cと抵抗Ｒを通して流
れる電流I_Rの和となる。 酸化亜鉛素子が劣化するとI_Cは変化しないがI_R
が増加してくる。そのため、I_Rの増加を検出すれ
ば逆に酸化亜鉛素子の劣化を検出することができ
る。 しかし、酸化亜鉛素子が正常な場合は、I_Rは電
流Icの数分の１以下の大きさであるため、劣化判
定に用いるI_Rの観測が困難であつた。そのため、
従来は酸化亜鉛素子の劣化判定を目的として、基
本周波数以下を遮断するハイパスフイルタを用い
て、基本周波数だけで成つているI_Cを除去しI_Rを
観測する劣化検出装置が試みられてきた。 しかし、この装置では送電線路に侵入した開閉
インパルス電圧や雷インパルス電圧に起因する高
周波のI_Cを何ら遮断することなく計測してしまい
劣化検出装置が誤動作する欠点があつた。また、
特公昭41−12710号公報に記載されているように、
酸化亜鉛素子を流れる電流の高調波成分のみを抽
出し、この値から酸化亜鉛素子の劣化の有無を判
定することも考えられるが、高調波成分のみを抽
出しても開閉インパルス電圧や雷インパルス電圧
に起因する外乱高調波電流により劣化検出装置が
誤動作する恐れがある。 本発明の目的は、酸化亜鉛素子の抵抗分を流れ
る電流の高調波成分のうち外乱高調波成分を除い
た成分のみを抽出してギヤツプレスアレスタの劣
化の有無を検出することができるギヤツプレスア
レスタ劣化検出装置を提供することにある。 前記目的を達成するために、本発明は、ギヤツ
プレスアレスタを構成する酸化亜鉛素子を流れる
電流に感応して検出信号を出力する電流検出手段
と、該電流検出手段の検出信号を取り込み、該検
出信号のうちギヤツプレスアレスタに電力を供給
する電源の電源周波数の３倍の周波数の高調波信
号のみを通過させるフイルタ手段と、該フイルタ
手段の出力信号のレベルが異状判定用の設定値を
越えたか否かを報知する報知手段とを有するギヤ
ツプレスアレスタ劣化検出装置を構成したもので
ある。 次に本発明の概要について説明する。 酸化亜鉛素子は非直線抵抗体であるため、電圧
が高くなるとI_Rが非直線的に増加する。この非直
線性由えに、I_Rは基本周波数とその高調波成分の
電流から成りたつている。 一方、酸化亜鉛素子の容量分を流れる電流I_Cは
酸化亜鉛素子の誘電率が電圧に依らず一定である
ため基本周波数成分のみから成つている。従つ
て、酸化亜鉛素子を流れる電流の基本周波数成分
を遮断すればI_Rのみを流れる高調波をI_Cに影響さ
れずに取り出すことができる。この高調波の増減
を検出することにより酸化亜鉛素子の劣化を確実
に検出することが可能となる。 ギヤツプレスアレスタを流れる電流は、酸化亜
鉛素子が非直線抵抗体であるため、寸法や課電率

〔抵抗分全電流〕

＝I₁sinωt＋I₃sin（3ωt＋φ₃）＋I₅sin（5ωt＋φ₅）
＋
I₇sin（ωt＋φ₇）＋… ここで、ω：商用周波数、I₁，I₃…基本波、第
３高調波…の各抵抗分電流の波高値、φ₃，φ₅…
第３高調波、第５高調波の位相差。 基本周波数成分が最も大きいが、これをフイル
ターにより遮断してしまうと、次に大きいのが第
３高調波電流Ｃであり、酸化亜鉛素子を流れる全
電流10^-1mA中、10^-2mAを占める大きさである。
これは十分実用的に計測しうる値である。 以下、本発明に係る実施例を図面に従つて説明
する。 第３図は本発明に係るギヤツプレスアレスタ劣
化検出装置の第１の実施例を示す説明図である。 多数の酸化亜鉛素子で構成されているギヤツプ
レスアレスタ１２は送電線１４と大地間に挿入さ
れている。ギヤツプレスアレスタ１２の接地線１
６は、リング状の高磁性材料を巻芯とする検出コ
イル１８の中心を貫通して接地されている。この
検出コイル１８にギヤツプレスアレスタ１２を流
れる電流が対応して誘起される。 電流検出手段としての検出コイル１８の出力端
子は、ギヤツプレスアレスタ１２へ電力を供給す
る電源の電源周波数の第３高調波のみを通すバン
ドパスフイルタ２０に接続されている。 異状判定回路２４では、I_Rの第３高調波成分が
入力され、この高調波成分との増加を検出して酸
化亜鉛の劣化、即ちギヤツプレスアレスタ１２の
正常あるいは異常を判定する。異常判定回路２４
には表示装置２６が接続されていて、前記の異常
の有無を表示する。すなわち、異状判定回路２４
と表示装置２６により報知手段が構成されてい
る。上記１６〜２６によつてギヤツプレスアレス
タ劣化検出装置２８が構成されている。 第４図は第３図の具体的回路を示した詳細図で
ある。 接地線１８には、ギヤツプレスアレスタ１２の
電流I_C＋I_R（第１図参照）が流れ、検出コイル１
８には、（I_C＋I_R）に比例した起電力が誘起され
る。 この誘起された起電力には基本周波のみならず
高調波成分も含まれている。このうち第３高調波
成分のみがバンドパスフイルタ２０により抽出さ
れる。この第３高調波の次段のIC３０で構成さ
れた増幅器２２によつて増幅される。IC３０の
出力端はダイオード３２を介してIC３４の入力
端に接続され、ダイオード３２のカソード側はコ
ンデンサ３６を介して接地され、ダイオード３
２、コンデンサ３６およびIC３４によりピーク
値ホールド回路３８が形成されている。 このピーク値ホールド回路３８では、増幅され
た後の第３高調波の尖頭値が検出され、ピーク値
ホールド回路３８の出力電圧は尖頭値に比例した
一定値（直流値）に保持される。 異状判定回路２４は、直流電圧V_CCを分圧する
抵抗４０，４２と、コンパレータ４４，４６およ
び、各コンパレータ４４，４６の入力端に、分圧
した電圧、又は、IC３４の出力端を接続する抵
抗から成つている。 この異状判定回路２４では、直流電圧V_CCを抵
抗分圧して得られる所定の設定電圧とピークホー
ルド回路３８の尖頭に比例した直流値とが比較さ
れる。この異状判定回路２４ではコンパレータが
２個備わつていてコンパレータ４６の設定電圧は
コンパレータ４４の設定電圧よりも低いため、前
記直流値が増加していくと、まずコンパレータ４
６の出力端に抵抗を介して接続された発光ダイオ
ード４８が光り、さらに直流値が増加して行くと
コンパレータ４４の出力端に抵抗を介して接続さ
れた発光ダイオード５０が光り、ギヤツプレスア
レスタ１２の異常を段階的に表示することができ
る。 表示装置２６は発光ダイオード４８，５０から
構成されている。また電流計５２はIC３４の出
力端に接続されているので、ギヤツプレスアレス
タ１２の抵抗分電流を直読できるようになつてい
る。このため電流計５２の指示値が異状判定用の
設定値を越えたか否かを直読することによりギヤ
ツプレスアレスタ１２の劣化の有無を判別でき
る。すなわち電流計５２は報知手段として構成さ
れている。なお、電流計５２の目盛は抵抗分電流
を直読できるように較正されている。 第５図は本実施例のギヤツプレスアレスタの抵
抗分電流の各高調波成分の大きさを比較したもの
で、横軸が高調波の次数ｎを表わし、縦軸は高調
波の大きさを示している（ｎ＝１は基本波50又は
60Hz）。 基本波に次いで第３次高調波が他の高調波より
も大きいことがわかる。 第６図は、送電系統の高調波成分の大きさを示
すものであり、横軸は高調波の次数ｎを表わし、
縦軸は基本波と高調波の大きさを表わしている。 破線で示す70kV系統では第11次高調波成分が
大きく、実線で示す500kV系統では第５次高調波
成分が大きい。しかし、いずれも、第３次高調波
成分は小さいことがわかる。すなわち、送電系統
では伝送信号の第３次高調波成分を他の高調波成
分より小さい値に抑制して伝送しているので、酸
化亜鉛素子の抵抗分を流れる電流のうち第３次高
調波電流のみを抽出すれば、ギヤツプレスアレス
タ１２の劣化の有無を精度よく検出できる。 また、系統の開閉サージ電圧は波頭長100〜
500μS、波尾長2500μSであるため、0.5〜2.5KHz
を主成分とする高周波電圧である。この高周波電
圧によりそれと同一周波数の電流I_Cが酸化亜鉛素
子に流れる。また雷インパルス電圧は波頭長
1μS、波尾長40μSであるため250KHzを主成分と
する高周波電圧である。この高周波電圧により、
それと同一の周波数の電流がI_Cとして流れる。サ
ージ電圧、雷インパルス電圧によるI_CはI_Rに影響
を及ぼし誤動作の原因となる。 本実施例によれば、開閉サージ電圧や雷インパ
ルス電圧の周波数成分よりも低い周波数領域の第
３次高調波成分（150Hzまたは180Hz）のみを取り
出し、異状判定回路２４に入力しているため、酸
化亜鉛素子の抵抗分を流れる電流I_Rを感度よく観
測しえる効果があり、また、送電系統における高
調波、開閉時のサージ電圧、および雷インパルス
等には偶数次調波分が多く、第３高調波分をはじ
めとして奇数次調波分が少ないため、これらによ
る誤動作を防止する効果があり、信頼性も向上す
る効果がある。 接地線１６から誘導によつて検出コイル１８に
ギヤツプレスアレスタ１２に流れる電流を検出し
ているため、ギヤツプレスアレスタ１２の動作時
の大電流が直接劣化検出装置２８に分流すること
はなく装置の破壊を防止する効果がある。 第７図は本発明に係るギヤツプレスアレスタ劣
化検出装置の第２の実施例を示すものである。但
し、第１の実施例と同様あるいは同一構成部分は
同一符号を用いて示してある。 ギヤツプレスアレスタ１２の接地線１６に取付
けられた検出コイル１８の出力は、バンドパスフ
イルタ２０に入力される。このバンドパスフイル
タ２０の出力は増幅器２２により増幅される。こ
こまでは第１の実施例と同一である。 増幅器２２の出力端は発光ダイオード５４に接
続されていて、この発光ダイオード５４によつて
電気・光交換がされる。 発光ダイオード２４は光フアイバ５６を介して
受光ダイオード５８に接続されている。この受光
ダイオード５８では光・電気変換が行なわれ、受
光ダイオードの出力はコンピユータ６０に入力さ
れる。 増幅器２２の出力に応じて発光ダイオード５４
は電気・光変換し、その光は光フアイバ５６を通
つて受光ダイオード５８に到達する。受光ダイオ
ード５８で光・電気変換が行なわれると、増幅器
２２の出力電圧と受光ダイオード５８の出力電圧
は比例関係にある。この受光ダイオード５８の出
力を入力されたコンピユータ６０は、前述の異常
判定回路と同様の判断を行ない必要に応じて警告
を発したり、記録したりする。なお、コンピユー
タ６０は、電気ノイズにより誤動作し易いため、
電気ノイズの影響を防ぐため光フアイバ５６が使
用されている。 本実施例によつても、第１の実施例と同様の効
果があるが、特にコンピユータ処理を行なつてい
るため、精密で行い届いた観測、記録ができ、信
頼性が著しく向上する効果がある。 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、酸化亜鉛素子を流れる電流の高調波成分のう
ち外乱高調波電圧の周波数成分より低い周波数領
域の第３次高調波成分のみを間接的に抽出してギ
ヤツプレスアレスタの劣化の有無を検出するよう
にしたので、外乱高調波電圧によつて誤動作する
ことなく、ギヤツプレスアレスタの劣化の有無を
確実に検出でき、信頼性の向上および測定の迅速
化に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化亜鉛素子（ギヤツプレスアレス
タ）の等価回路図、第２図は酸化亜鉛素子の抵抗
分を流れる全電流に対して基本周波および高調波
の電流強さを示す線図、第３図は本発明に係るギ
ヤツプレスアレスタ劣化検出装置の第１の実施例
を示す説明ブロツク図、第４図は第３図の詳細ブ
ロツク図、第５図は高調波電流の強さ割合を示す
線図、第６図は送電系統に含まれる高調波電流の
強さの割合を示す線図、第７図は本発明に係るギ
ヤツプレスアレスタ劣化検出装置の第２の実施例
を示す詳細ブロツク図である。 １２……ギヤツプレスアレスタ、１４……送電
線路、１６……接地線、１８……検出コイル、２
０……バンドパスフイルタ、２２……増幅器、２
４……異常判定回路、２６……表示装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ギヤツプレスアレスタを構成する酸化亜鉛素
   子を流れる電流に感応して検出信号を出力する電
   流検出手段と、該電流検出手段の検出信号を取り
   込み、該検出信号のうちギヤツプレスアレスタに
   電力を供給する電源の電源周波数の３倍の周波数
   の高調波信号のみを通過させるフイルタ手段と、
   該フイルタ手段の出力信号のレベルが異状判定用
   の設定値を越えたか否かを報知する報知手段とを
   有することを特徴とするギヤツプレスアレスタ劣
   化検出装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の発明において、
   前記報知手段は電流計で構成されていることを特
   徴とするギヤツプレスアレスタ劣化検出装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の発明において、
   前記報知手段は、前記フイルタ手段の出力信号と
   異状判定用の設定値とを比較し、フイルタ手段の
   出力信号のレベルが前記設定値を越えたときに異
   状信号を出力する異状判定回路と、該異状信号に
   よりギヤツプレスアレスタの異状を表示する表示
   装置とから構成されていることを特徴とするギヤ
   ツプレスアレスタ劣化検出装置。