JP2010027671A - 避雷器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端子電極と絶縁ロッドとの固定部がゆるむことが無い避雷器を得る。
【解決手段】積層された電圧非直線抵抗体ブロックと、積層方向に挟む一対の端子電極３ａ、３ｂと、直列体１ｂの周囲に積層方向にのびて配置され、前記一対の端子電極３ａ、３ｂを接続する複数の絶縁ロッド４と、前記一対の端子電極３ａ、３ｂと前記絶縁ロッド４とを連結する複数の止め具と、前記直列体１ｂと前記絶縁ロッド４とを含む内部要素１ｃの周囲を直接被覆して一体化する絶縁外被体として機能するシリコーンゴム６と、を備え、前記一対の端子電極３ａ、３ｂは、前記絶縁ロッド４の端部を挿入する複数の絶縁ロッド取付穴３２と、該絶縁ロッド取付穴３２と直交する止め具取付穴３３とが穿孔され、前記絶縁ロッド４は、両端部に止め具貫通穴４１が穿孔され、前記止め具取付穴３３から差し込まれた前記止め具を、前記止め具貫通穴４１に貫通させて係止されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、避雷器およびその製造方法に関するものである。

発電所や変電所などの電力設備には、電力の安全供給の観念から優れた耐震性能が要求される。現在、気中絶縁用の避雷器では、磁器碍管を用いる碍子形避雷器が主流であるが、酸化亜鉛素子を含む内部要素を直接シリコーンゴムでモールド成型するポリマー形避雷器は、碍子形避雷器に比べ小形軽量化が可能であるとともに、耐震性能および放圧性能に優れているため、近年、海外において適用が拡大傾向にある。

特開２００２−２７０４０６号公報

ポリマー形避雷器は、複数積層された電圧非直線抵抗体を含む直列体を一対の端子電極で挟み、直列体を含む内部要素の外周に絶縁外被体を被着しており、この一式をユニットと称する。また、このポリマー形避雷器は、絶縁外被体であるシリコーンゴムなどの高分子樹脂では構造体を支えることができないため、例えばＦｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ等の強度部材である絶縁ロッド等で両端子電極間を接続し、機械的強度を持たせている。

例えば、避雷器はその性能を超える雷サージなどの異常電圧が発生すると、電圧非直線抵抗体が故障する場合がある。このとき端子電極間で内部アークが発生し、そのアーク熱によって大量のガスが発生して避雷器の内部圧力が急激に上昇する。ポリマー形避雷器は、内部圧力が急激に上昇すると、絶縁外被体が破れて内部圧力が低下し、避雷器が爆発的に破壊されることを未然に防止するようにしている。ポリマー形避雷器の絶縁ロッドは、内部圧力の急激な上昇によって絶縁外被体が破れたときに、電圧非直線抵抗体を含む内部要素が周囲へ飛散することを防ぐとともに、絶縁外被体が破れる前に端子電極が外れることを防止する役割を持っている。

特許文献１に開示されている避雷器は、一方の端子電極に設けられたロッド装着穴に、一端に抜け止めを備えた絶縁ロッドを挿通し、もう一方の端子電極に設けられた円筒形状に突出したロッド装着穴に挿通して突出部をかしめることで端子電極に絶縁ロッドを固定させる構造となっている。しかし、この固定方法では、両端子電極を離間させる応力が加わったときに、かしめが抜ける方向の引張力を絶縁ロッドと端子電極間の摩擦力で受けているので、絶縁ロッドと端子電極との固定がゆるむ可能性があった。

また、ポリマー形避雷器は、ユニットを定格電圧に応じて多段に積み上げて使用する。しかし、１つのユニットの電圧定格値が磁器碍子形と比べて低いため、磁器碍子型の避雷器と同一定格の避雷器を構成する場合、ポリマー形避雷器のユニット数の方が格段に多くなる。このため、生産性上の観点から、ユニットの組立作業性の向上は非常に重要な課題となっている。

さらに、ユニットを多段に積み上げて使用する場合、複数のユニットを接続するために、別途接続用の部品が必要となる。このため、避雷器を積み上げる際に必要な部品数が多くなり、現地での据付作業性が悪いという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子電極と絶縁ロッドとの固定部がゆるむことが無い避雷器を得ることを目的とする。

また、組立時および据付時の作業性の改善が図れる避雷器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる避雷器は、電圧非直線抵抗体が複数積層された電圧非直線抵抗体ブロックと、該電圧非直線抵抗体ブロックの一端に配置され、電圧非直線抵抗体の積層方向に付勢する押圧ばねとを含む直列体と、前記直列体の積層方向両端に配置され、前記複数の電圧非直線抵抗体を積層方向に挟む一対の端子電極と、前記直列体の周囲に積層方向にのびて配置され、前記一対の端子電極を接続する複数の絶縁ロッドと、前記一対の端子電極と前記絶縁ロッドとを連結する複数の止め具と、前記直列体と前記絶縁ロッドとを含む内部要素の周囲を直接被覆して一体化する絶縁外被体と、を備え、前記一対の端子電極は、前記絶縁ロッドの端部を挿入する複数の絶縁ロッド取付穴と、該絶縁ロッド取付穴と直交する止め具取付穴とが穿孔され、前記絶縁ロッドは、両端部に止め具貫通穴が穿孔され、前記止め具取付穴から差し込まれた前記止め具を、前記止め具貫通穴に貫通させて係止されていることを特徴とする。

本発明の避雷器によれば、両端子電極を離間させる方向の応力およびばねの反力は、端子電極と絶縁ロッドとを固定している止め具と垂直方向にかかっているため、反力により端子電極と絶縁ロッドとの固定部がゆるむことが無いという効果を奏する。

以下に本発明にかかる避雷器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる避雷器の一例である実施の形態１の構成を示す縦断面図である。また、図２は、図１をＡ−Ａに沿って切断し、矢印方向に見た横断面図である。

図１に示すように、中心部に電圧非直線抵抗体として機能する酸化亜鉛素子１が複数積層された酸化亜鉛素子ブロック１ａが配置されている。この酸化亜鉛素子ブロック１ａの一端に押圧ばね２が縮めた状態で配置され、酸化亜鉛素子ブロック１ａと押圧ばね２とによって直列体１ｂが構成されている。直列体１ｂの下方に下部端子電極３ａ、上方に上部端子電極３ｂが配置され、それぞれ直列体１ｂの周囲に絶縁ロッド４を挿入するための絶縁ロッド取付穴３２が複数個穿孔されている。

図２示すように、各端子電極３ａおよび３ｂには、絶縁ロッド取付穴３２に直交するように、側面から止め具取付穴３３が穿孔されている。なお、本実施の形態１では、各端子電極３ａおよび３ｂと絶縁ロッド４とを固定するための止め具の一例としてボルト５を使用する。このため、止め具取付穴３３は、各端子電極３ａおよび３ｂの側面内側はねじ穴、外側はボルト５の頭部が通るように切り穴となっている。

図１に戻り、絶縁ロッド４には、両端部に止め具貫通穴４１が穿孔されており、絶縁ロッド４の一端を絶縁ロッド取付穴３２に挿入して、各端子電極３ａおよび３ｂの止め具取付穴３３と絶縁ロッド４の止め具貫通穴４１との位置を合わせて、各端子電極３ａおよび３ｂの側面から、絶縁ロッド４をボルト５の頭部と各端子電極３ａおよび３ｂとで挟むようにしてボルト５を締め付けることで、各端子電極３ａおよび３ｂと絶縁ロッド４が固定されている。上記のような構造とすることにより、各端子電極３ａおよび３ｂを離間させる方向の応力および押圧ばね２の反力は、各端子電極３ａおよび３ｂと絶縁ロッド４とを固定している止め具（ボルト５）と垂直方向にかかっているため、反力により各端子電極３ａおよび３ｂと絶縁ロッド４との固定部がゆるむことが無い。なお、各端子電極３ａおよび３ｂと絶縁ロッド４とを固定するための止め具は、例えば止め具貫通穴４１に固定されるボルト５の先端のみねじを設けた形状にするなどの形状であってもよく、止め具の種類や形状によって、本発明が限定されるものではない。そして、直列体１ｂと絶縁ロッド４とを含む内部要素１ｃの周囲を覆うように、絶縁外被体として機能するシリコーンゴム６でモールド成型することによって一体化されて避雷器が構成されている。

図３は、上記のように構成される避雷器を、冶具を用いて組み立てる要領の一例を示す組立分解縦断面図である。ここで、絶縁ロッド４の両端に設けられた止め具貫通穴４１間の距離は、所定のばね荷重によって付勢力がかかった状態での押圧ばね２のばね長により規定されている。つまり、下部端子電極３ａと上部端子電極３ｂとの距離、すなわち各端子電極３ａおよび３ｂを含めた避雷器の電圧非直線抵抗体の積層方向の高さは、上記した所定のばね荷重によって規定される。したがって、ばね荷重を避雷器の高さで調節することが不要となるので、図３に示すように、上記した所定のばね荷重によって付勢力がかかった状態で規定された避雷器の高さとジャッキ８の高さとを加算した間隔で、上下板７ａおよび７ｂが対向配置され、複数の支持棒７ｃで固定された基台７を使用して組み立てることが可能となる。

上記した組み立て用の冶具である基台７を使用して、避雷器を組み立てる工程について説明する。まず、基台７の下板７ａ上に、絶縁ロッド４の一端を絶縁ロッド取付穴３２に挿入しボルト５で固定した下部端子電極３ａを配設する。その上に酸化亜鉛素子１を積層した酸化亜鉛素子ブロック１ａを配設し、またその上に押圧ばね２を配設して直列体１ｂを構成する。さらにその上に、絶縁ロッド４の他端を上部端子電極３ｂの絶縁ロッド取付穴３２に挿入しつつ、上部端子電極３ｂを配設する。

つぎに、上部端子電極３ｂと上板７ｂとの間にジャッキ８を挿入し、ジャッキ８によって所定のばね荷重によって付勢力をかける。前述した通り、絶縁ロッド４の両端に設けられた止め具貫通穴４１間の距離は、上記した所定のばね荷重による付勢力をかけたときのばね長により規定されている。したがって、ジャッキ８によって所定のばね荷重による付勢力をかけたときに、上部端子電極３ｂの止め具取付穴３３と、絶縁ロッド４の止め具貫通穴４１の位置が穴の穿孔方向で一致する。そして、この状態で上部端子電極３ｂと絶縁ロッド４とをボルト５で固定する。このように、下板７ａと上板７ｂとの距離が規定された基台７を冶具として使用した組み立てが可能であるので、避雷器の組み立て作業性が向上するとともに、個体間の高さ寸法および剛性でのバラツキを抑えた避雷器の生産が可能となる。

また、絶縁ロッド４の止め具貫通穴４１間の距離が規定されているので、酸化亜鉛素子ブロック１ａと押圧ばね２を含む直列体１ｂに対して垂直方向に均一に付勢力をかけることができる。これにより、直列体１ｂに含まれる各構成部品間および各端子電極３ａおよび３ｂとの摩擦力を増大させ、例えば、ねじり力による変位を抑える等の剛性の向上を図ることができる。

さらに、避雷器にかかる引張力および押圧ばね２の反力に対する強度および剛性が向上することによって、耐震性能が向上するとともに、各端子電極３ａおよび３ｂと絶縁ロッド４との固定部がゆるむことが無いため、優れた耐震性能を長期に渡って維持することができる。

実施の形態２．
図４は、図１の各端子電極３ａおよび３ｂを直列体と接する方向から見た平面図である。図４において、各端子電極３ａおよび３ｂにはフランジ部３１が形成されており、フランジ部３１には複数のフランジ部貫通穴３４が穿孔されている。

図５は、図１の避雷器を積み上げて使用する場合の正面図である。避雷器を積み上げ接続する際は、一方の避雷器の下部端子電極３ａおよびもう一方の避雷器の上部端子電極３ｂのフランジ部貫通穴３４を合わせ、ボルト９とナット１０とで固定している。このように、避雷器を接続する際に別途接続用のフランジ継手部品を必要としないので、避雷器を積み上げる際に必要な部品数が少なくなるとともに、避雷器の積み上げ、接続が容易となり、現地据付時の作業性が改善される。

また、避雷器を積み上げる際に必要な部品数を削減できることにより、輸送時の梱包形態の簡素化が可能となるとともに、流通、輸送に対する負荷を軽減することが可能である。

なお、以上の説明においては、電圧非直線抵抗体の一例として酸化亜鉛素子を使用したが、電圧非直線抵抗体の種類によって、本発明を限定されるものではない。また、碍子の材料である絶縁外被体の種類、さらに絶縁ロッドの材質についても、それらの種類により本発明を限定されるものではない。また、絶縁ロッドの本数は４本で図示したが、３本以上の複数本使用する場合でも、本発明の実施の形態に示した構成が適用できるのは言うまでもない。さらに、押圧ばねはコイルばねで図示したが、皿ばね等他のばねを使用する場合についても、本発明の実施の形態に示した構成が適用できるのは言うまでもない。さらにまた、実施の形態１における端子電極と絶縁ロッドとを固定するための止め具についてはボルトを用いて説明し、実施の形態２における積み上げた避雷器を接続するための止め具についてはボルトおよびナットを用いて説明したが、これらの止め具はボルトおよびナット以外でもよいことは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる避雷器は、電圧非直線抵抗体を含む内部要素を直接絶縁外被体でモールド成型する構造の避雷器において、耐震性能および放圧性能を向上し、長期に渡って維持することができるとともに、避雷器の組み立て作業性および生産性、ならびに設置現地での据付作業性を改善する発明として有用である。

本発明にかかる避雷器の実施の形態１の構成の一例を示す縦断面図である。 図１をＡ−Ａに沿って切断し、矢印方向に見た横断面図である。 図１の避雷器を、冶具を用いて組み立てる要領の一例を示す組立分解縦断面図である。 図１の端子電極を直列体と接する方向から見た平面図である。 図１の避雷器を積み上げて使用する場合の正面図である。

符号の説明

１ 酸化亜鉛素子
１ａ 酸化亜鉛素子ブロック
１ｂ 直列体
１ｃ 内部要素
２ 押圧ばね
３ａ 下部端子電極
３ｂ 上部端子電極
３１ フランジ部
３２ 絶縁ロッド取付穴
３３ 止め具取付穴
３４ フランジ部貫通穴
４ 絶縁ロッド
４１ 止め具貫通穴
５、９ ボルト
６ シリコーンゴム
７ 基台
７ａ 下板
７ｂ 上板
７ｃ 支持棒
８ ジャッキ
１０ ナット

Claims (5)

1. 電圧非直線抵抗体が複数積層された電圧非直線抵抗体ブロックと、該電圧非直線抵抗体ブロックの一端に配置され、電圧非直線抵抗体の積層方向に付勢する押圧ばねとを含む直列体と、
   前記直列体の積層方向両端に配置され、前記複数の電圧非直線抵抗体を積層方向に挟む一対の端子電極と、
   前記直列体の周囲に積層方向に沿って配置され、前記一対の端子電極を接続する複数の絶縁ロッドと、
   前記一対の端子電極と前記絶縁ロッドとを連結する複数の止め具と、
   前記直列体と前記絶縁ロッドとを含む内部要素の周囲を直接被覆して一体化する絶縁外被体と、
   を備え、
   前記一対の端子電極は、前記絶縁ロッドの端部を挿入する複数の絶縁ロッド取付穴と、該絶縁ロッド取付穴と直交する止め具取付穴とが穿孔され、前記絶縁ロッドは、両端部に止め具貫通穴が穿孔され、前記止め具取付穴から差し込まれた前記止め具を、前記止め具貫通穴に貫通させて係止されていることを特徴とする避雷器。
2. 前記一対の端子電極間の距離は、前記押圧ばねにより発生する所定のばね荷重によって前記直列体に付勢力がかかるように規定されていることを特徴とする請求項１に記載の避雷器。
3. 前記一対の端子電極は、
   避雷器を前記電圧非直線抵抗体の積層方向に積み上げ連結する場合に、連結用止め具により締結させる貫通穴を設けた継手を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の避雷器。
4. 電圧非直線抵抗体が複数積層された電圧非直線抵抗体ブロックと、該電圧非直線抵抗体ブロックの一端に配置され、電圧非直線抵抗体の積層方向に付勢する押圧ばねとを含む直列体と、
   前記直列体の積層方向両端に配置され、前記複数の電圧非直線抵抗体を積層方向に挟む一対の端子電極と、
   前記直列体の周囲に積層方向に沿って配置され、前記一対の端子電極を接続する複数の絶縁ロッドと、
   前記一対の端子電極と前記絶縁ロッドとを連結する複数の止め具と、
   前記直列体と前記絶縁ロッドとを含む内部要素の周囲を直接被覆して一体化する絶縁外被体と、
   を備えた避雷器の製造方法であって、
   前記一対の端子電極に、前記絶縁ロッドの端部を挿入する複数の絶縁ロッド取付穴と、前記絶縁ロッド取付穴と直交する止め具取付穴とを穿孔させ、前記絶縁ロッドに、両端部に前記止め具を貫通させる止め具貫通穴を穿孔させ、前記一対の端子電極に設けられた絶縁ロッド取付穴に前記絶縁ロッドの両端を挿入させ、該一対の端子電極の距離を圧縮する方向に所定のばね荷重によって付勢力を作用させ、前記止め具取付穴と前記止め具貫通穴との位置を穴の穿孔方向で一致させて前記止め具を貫通させ、該一対の端子電極と該絶縁ロッドとを圧着させて該止め具を該止め具取付穴に固定させることを特徴とする避雷器の製造方法。
5. 電圧非直線抵抗体が複数積層された電圧非直線抵抗体ブロックと、該電圧非直線抵抗体ブロックの一端に配置され、電圧非直線抵抗体の積層方向に付勢する押圧ばねとを含む直列体と、
   前記直列体の積層方向両端に配置され、前記複数の電圧非直線抵抗体を積層方向に挟む下部端子電極および上部端子電極と、
   前記直列体の周囲に積層方向に沿って配置され、前記下部端子電極と前記上部端子電極とを接続する複数の絶縁ロッドと、
   を備えた避雷器の製造方法であって、
   前記直列体に付勢される所定のばね荷重で規定された間隔で上下板が対向配置された基台を備え、
   前記下部端子電極に前記絶縁ロッドの一端を固定する工程と、
   前記基台の上板と前記上部端子電極との間にジャッキを挿入する工程と、
   前記ジャッキに付勢力を加える工程と、
   を含み、前記下部端子電極と前記上部端子電極との間に規定の反力を付勢した状態で組み立てることを特徴とする避雷器の製造方法。

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