JP2012033676A

JP2012033676A - ポリマー避雷器

Info

Publication number: JP2012033676A
Application number: JP2010171485A
Authority: JP
Inventors: Tomikazu Ajiki; 富和安食; Katsuro Komatsu; 克朗小松
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2012-02-16

Abstract

【課題】過大責務で発生する内部アークの位置を制御することができるとともに、非直線抵抗体の責務がオーバーして完全に破壊される前に、意図的に放電させることによって、致命的な破損状態に至ることを防止することのできるポリマー避雷器を提供する。
【解決手段】円板状に形成され外周の一部を外側に向けて突出させた形状の突起部を有する導電性の板状部材が、当該板状部材の各突出部が絶縁ロッド間で非直線抵抗体の積層方向に一直線状をなすよう、少なくとも一部の非直線抵抗体の間に介挿されているポリマー避雷器。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、送電線、発電所、変電所等に設けられるポリマー避雷器に関する。

従来から、送電線、発電所、変電所等の電力系統においては、過電圧を除去し、電力系統や電気機器を保護するために避雷器が設置されている。このような避雷器のうち、ポリマー避雷器は、例えば、酸化亜鉛を主成分とする円板状の非直線抵抗体を１枚又は複数枚積層し、その上下端部に電極を配置した構成となっている。また、剛性を上げるために、非直線抵抗体締付け用の絶縁ロッドを複数本、非直線抵抗素子周囲に配置し、これらの絶縁ロッドは複数の金属板又は絶縁板で固定して位置ズレを防止するようになっている。そして、これらの内部要素の外側に、絶縁ポリマーの注形によって絶縁外皮が形成される（例えば、特許文献１参照。）。

また、ポリマー避雷器では、非直線抵抗体の一端、又は中央部にバネを入れ、非直線抵抗体に荷重を与えている。運用中に避雷器が過大な責務によって非直線抵抗体が破損した場合には、絶縁ロッド間の樹脂部分が裂け、内部アークによる高圧・高熱ガスを外部へ放出し、外部アークに移行させることで大きく飛散することを防いでいる。

特開２００２−１５１３０９号公報

従来のポリマー避雷器は、過大な責務で非直線抵抗体が破損した時において、周囲に配置した複数の絶縁ロッド間で樹脂が裂けるため、高圧・高熱ガスの噴出方向が制御できないという欠点があった。また、非直線抵抗体の破損状態によっては、絶縁ロッドと非直線抵抗体の隙間で内部アークが発生し、絶縁ロッド又は非直線抵抗体が大きな飛散を起こす可能性があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、過大責務で発生する内部アークの位置を制御することができるとともに、非直線抵抗体の責務がオーバーして完全に破壊される前に、意図的に放電させることによって、致命的な破損状態に至ることを防止することのできるポリマー避雷器を提供することを目的とする。

本発明のポリマー避雷器の一態様は、積層配置された複数の円板状の非直線抵抗体と、これらの非直線抵抗体の両端に配置された電極と、これらの電極を連結する前記非直線抵抗体の外周に沿って配置された複数本の絶縁ロッドとを具備した内部要素と、前記内部要素の外側に形成され絶縁ポリマーからなる絶縁外皮と、を有するポリマー避雷器において、円板状に形成されるとともに外周の一部に外側に向けた突起部を有する導電性の板状部材を有し、当該板状部材が少なくとも一部の前記非直線抵抗体の間に介挿される一方、当該板状部材の各突起部が前記絶縁ロッド間で前記非直線抵抗体の積層方向に一直線状をなすよう構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、過大責務で発生する内部アークの位置を制御することができるとともに、非直線抵抗体の責務がオーバーして完全に破壊される前に、意図的に放電させることによって、致命的な破損状態に至ることを防止することのできるポリマー避雷器を提供することができる。

本発明の一実施形態のポリマー避雷器の概略構成を示す縦断面図。図１のポリマー避雷器のＡ−Ａ断面構成を示す横断面図。本発明の他の実施形態の要部の概略構成を示す縦断面図。本発明の他の実施形態の要部の概略構成を示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るポリマー避雷器１００の縦断面概略構成を示す図であり、図２は、図１のポリマー避雷器１００のＡ−Ａ横断面概略構成を示す図である。これらの図に示すように、ポリマー避雷器１００は、例えば酸化亜鉛を主成分とする材料からなり、積層するように配置された複数の円板状の非直線抵抗体１を具備している。また、これらの非直線抵抗体１の間には、円板状に形成された導電性部材からなる並列ギャップ材２が配置されている。

並列ギャップ材２は、図２に示すように、導電性材料（例えば、金属）からなり、その円周上の一部が外側に向けて突出するように突起部２ａが設けられた形状とされている。この並列ギャップ材２の厚さは、例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍ程度、突起部２ａの突出長さは数ｍｍから１０ｍｍ程度とされている。

積層された非直線抵抗体１および並列ギャップ材２の積層方向両側端部には、金属電極３ａ、３ｂが配置されている。また、これらの金属電極３ａ、３ｂ間を連結するように、複数本（本実施形態では４本）の絶縁ロッド４が設けられている。これらの絶縁ロッド４は、図２に示すように、非直線抵抗体１の周囲を囲むように配置されている。これらの絶縁ロッド４は、例えばＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）等から形成することができる。

図２に示すように、並列ギャップ材２の突起部２ａは、絶縁ロッド４と絶縁ロッド４との間に位置するよう配置されている。そして、図１に示すように、各並列ギャップ材２の突起部２ａが同一方向に向き、これらの突起部２ａが非直線抵抗体１の積層方向において一直線上に位置するように配置されている。

絶縁ロッド４の長さ方向の両側端部には、ネジ部４ａ，４ｂが形成されており、その一方のねじ部４ａ(図１中下側のネジ部)は、金属電極３ｂに設けられたネジ穴に螺合して固定され、他方のねじ部４ｂ(図１中上側のネジ部)は、金属電極３ａに設けられた透孔を貫通させてナット９を螺合させることによって、金属電極３ａ、金属電極３ｂを連結するように固定されている。

非直線抵抗体１及び並列ギャップ材２を積み重ねた積層体の中央部には、凸形のガイド５と、このガイド５の外側に位置するように設けられたバネ６とが配置され、バネ６の上部には、金属スペーサ７が配置されている。そして、このバネ６の弾性力により、非直線抵抗体１と並列ギャップ材２の積層体に、上下方向に向けて荷重が加わるように構成されている。

このようにして構成された内部要素の外側に、絶縁ポリマー(本実施形態ではシリコーン樹脂)を注形することによって絶縁外皮８が形成され、内部要素と絶縁外皮８が一体化されている。ここで、図２に示すように、並列ギャップ材２には、突起部２ａが形成されているので、この突起部２ａの部分では、他の部分に比べて絶縁外皮８の厚さが薄くなっている。この部分の絶縁外皮８の厚さは、例えば、２ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることが好ましい。このように、絶縁外皮８の厚さが突起部２ａの部分で薄くなっているので、この部分において絶縁外皮８が裂けやすいようになっている。

以上のように構成されたポリマー避雷器１００において、過大な電流が通電された場合、非直線抵抗体１が過責務で完全に破壊される前に、非直線抵抗体１自身で発生する電圧によって並列ギャップ材２の突起部２ａ同士の間で放電が発生する。その結果、絶縁ロッド４間の隙間の絶縁外皮８が裂け、非直線抵抗体１と絶縁ロッド４との隙間で生じるアークが発生する可能性が少なくなり、このアークに起因してポリマー避雷器１００の過大な飛散が発生する可能性を低減することができる。

また、並列ギャップ材２の突起部２ａを縦方向に一直線上に配置することで、絶縁外皮８の避ける方向を一方向に限定することができる。さらに、絶縁外皮８の厚さが、他の部分に比べて突起部２ａの部分で薄くなっているので、突起部２ａの間で放電が発生した際に当該部分の絶縁ポリマーが裂けやすくなっており、内部アークから外部アークへ移行しやすくなっている。これによって、過大な飛散が発生する可能性をさらに低減することができる。さらにまた、非直線抵抗体１とともに並列ギャップ材２も絶縁ポリマーで一体成形しているため、並列ギャップ材２の突起部２ａに起因する部分放電の可能性は少ない。

次に、図３、図４を参照して他の実施形態について説明する。図３、図４は、他の実施形態に係るポリマー避雷器の要部断面構成を模式的に示すものである。これらの図に示す実施形態では、並列ギャップ材２の突起部２ａの先端部分に曲げ加工が施されており、その先端部分が上又は下に向けて曲げられた形状となっている。なお、図３に示すように、本実施形態においても、突起部２ａの部分の絶縁外皮８の厚さは、例えば、２ｍｍ〜５ｍｍ程度とされている。

そして、このように突起部２ａに曲げ加工を施した並列ギャップ材２を、曲げ方向が外側を向くように２枚ずつ重ね合わせて非直線抵抗体１の間に配置した構成となっている。これによって、非直線抵抗体１を隔てて対向する突起部２ａの先端間の距離が短くなり、かつ先端の少ない面積の部分で対向した状態となっているので、並列ギャップ材２間の放電の発生をより促進することができる。これによって、更なる過大な飛散の防止効果の向上を図ることができる。なお、図３，４では、同様な形状の突起部２ａを有する並列ギャップ材２を、曲げ方向が外側を向くように背合わせの状態で２枚ずつ重ねて配置した場合を示しているが、突起部２ａを２つに分割してその先端を夫々上下方向に曲げ加工した１枚の並列ギャップ材２を１枚ずつ配置するようにしてもよい。

なお、図４は、夫々の非直線抵抗体１の間に全て突起部２ａを有する並列ギャップ材２を配置した場合を示しており、図３は、数個おき（図３では３個おき）の非直線抵抗体１の間に突起部２ａを有する並列ギャップ材２を配置した場合を示している。このように、夫々の非直線抵抗体１の間に全て突起部２ａを有する並列ギャップ材２を配置するか、数個おきに配置するかは、非直線抵抗体１の特性によって適宜選択する必要がある。

ところで、非直線抵抗体１が破壊に至るのは、過大な電流が通電されるためである。このため、非直線抵抗体１が致命的な破壊に至る温度より低い融点の金属でかつ融点が低すぎない金属、例えば融点が２００℃以上３００℃以下程度の金属（例えばＳｎ等）で並列ギャップ材２を構成すれば、非直線抵抗体１に通電された過大な電流によって発生するジュール熱で並列ギャップ材２が融け、並列ギャップ材２同士の放電をより促進することができる。これによって、さらに過大な飛散の防止効果の向上を図ることができる。

以上のように、上記の各実施形態によれば、ポリマー避雷器の責務を超える過大な電流が通電した場合でも、非直線抵抗体１が致命的な破損に至る前に、絶縁ロッド４間に一直線上に配置された並列ギャップ材２の突起部２ａ間で放電することにより、ポリマー避雷器の放圧動作を促進することができ、且つ、絶縁ロッド４と非直線抵抗体１の間で発生するアークの発生可能性を低減して、非直線抵抗体１および絶縁ロッド４の飛散の可能性を低減することができる。

また、放圧時には、一直線上に配置された並列ギャップ材２の突起部２ａの方向の絶縁外皮８（絶縁ポリマー）が裂けるため、放圧する方向を一方向に限定することができる。これによって、放圧する方向を、より他機器への影響が少ない方向に設定することができ、万一ポリマー避雷器が放圧した場合においても、周囲の他機器への影響を比較的少なくすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが，これらの実施形態は，例として提示したものであり，発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は，その他の様々な形態で実施されることが可能であり，発明の要旨を逸脱しない範囲で，種々の省略，置き換え，変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は，発明の範囲や要旨に含まれるとともに，特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１……非直線抵抗体、２……並列ギャップ材、２ａ……突起部、３ａ、３ｂ……電極、４……絶縁ロッド、５……ガイド、６……バネ、７……金属スペーサ、８……絶縁外皮（絶縁ポリマー）、１００……ポリマー避雷器。

Claims

積層配置された複数の円板状の非直線抵抗体と、
これらの非直線抵抗体の両端に配置された電極と、
これらの電極を連結する前記非直線抵抗体の外周に沿って配置された複数本の絶縁ロッドとを具備した内部要素と、
前記内部要素の外側に形成され絶縁ポリマーからなる絶縁外皮と、
を有するポリマー避雷器において、
円板状に形成されるとともに外周の一部に外側に向けた突起部を有する導電性の板状部材を有し、当該板状部材が少なくとも一部の前記非直線抵抗体の間に介挿される一方、当該板状部材の各突起部が前記絶縁ロッド間で前記非直線抵抗体の積層方向に一直線状をなすよう構成されていることを特徴とするポリマー避雷器。
請求項１記載のポリマー避雷器であって、
前記突起部の外側の前記絶縁外皮の厚さが、２ｍｍ〜５ｍｍとされていることを特徴とするポリマー避雷器。
請求項１又は２記載のポリマー避雷器であって、
対向する前記突起部の間の距離が近接するように、前記突起部が前記非直線抵抗体の積層方向に折曲された形状とされていることを特徴とするポリマー避雷器。
請求項３記載のポリマー避雷器であって、
前記突起部を一方向に曲げられた前記板状部材が、曲げ方向が外側を向くように２枚重ね合わせて前記非直線抵抗体の間に配置されていることを特徴とするポリマー避雷器。
請求項１〜４いずれか１項記載のポリマー避雷器であって、
前記板状部材が、融点が２００℃以上３００℃以下の材料から構成されていることを特徴とするポリマー避雷器。