JP2012160537A - 避雷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 限流素子の故障を目視で確認することを容易にする。
【解決手段】 非直線性の電流電圧特性を有する限流素子を一対の端子電極間に挟み込んで限流素子および端子電極を同軸上に配列させ、限流素子および端子電極に密着した絶縁外被体１５で被覆した避雷装置であって、サージ電流の導通による限流素子の温度上昇を表示する示温部材２２を絶縁外被体１５に設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、雷サージや開閉サージによる異常電圧の発生時、送配電線の周辺機器を雷サージや開閉サージから保護する避雷装置に関する。

一般的に、高圧や特別高圧の送配電線およびその付近への落雷による雷サージや、開閉器、遮断器などの入り切りによる開閉サージに起因して異常電圧が発生した際に送配電線の周辺設備をサージから保護するため、送配電線の電線側と接地側との間に避雷装置を設置している（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に開示された避雷装置は、サージ電圧に対しては低抵抗、送配電線の通常の対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有するＺｎＯ等からなる限流素子を内蔵した構造を具備する。また、電線側端子である一方の金属製端子電極と接地側端子である他方の金属製端子電極との間に複数個の限流素子を同軸上に配列させて電気的かつ機械的に接続し、両端子電極および限流素子からなる内部要素の周囲を、加熱により硬化する絶縁性樹脂を含浸させた絶縁性織布で被覆して一体化し、この一体化した内部要素にポリマー樹脂をモールド成形して絶縁外被体を形成した構造を有する。

この避雷装置では、通常、限流素子が高抵抗となっており電線側と接地側を絶縁しているが、雷サージや開閉サージによる異常電圧が発生すると、限流素子が低抵抗となってこれを瞬時に大地に逃がし、その異常電圧が消滅すれば、限流素子が高抵抗となって大地に流れる電流を遮断する。この弁作用により、送配電線の周辺設備を雷サージや開閉サージによる異常電圧から保護するようにしている。

特開２００１−２３８０７号公報

ところで、前述した避雷装置では、限流素子の性能を超える直撃雷などの過大な雷サージによる異常電圧の発生で限流素子が故障することがある。このような限流素子の故障が発生しても、その限流素子が絶縁外被体で被覆された構造であるため、限流素子の故障を避雷装置の外観から目視で確認することが困難である。

この場合、送配電線の電線側と接地側との間に設置された避雷装置を取り外し、その取り外された避雷装置を検査して故障の有無を判定し、避雷装置が故障している場合には避雷装置を交換する作業を実施しているというのが現状であった。

このような点検作業には手間がかかり、特に、過大な雷サージによる被害をいずれの箇所に設置された避雷装置が受けているのかを特定することが非常に困難であり、多数の避雷装置の中から故障が発生した避雷装置を特定する作業は難しく、作業効率が悪いという問題もあった。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、限流素子の故障を目視で確認することを容易にし得る避雷装置を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、非直線性の電流電圧特性を有する限流素子を一対の端子電極間に挟み込んで前記限流素子および端子電極を同軸上に配列させ、前記限流素子および端子電極に密着した絶縁外被体で被覆した避雷装置であって、サージ電流の導通による前記限流素子の温度上昇を表示する示温部材を前記絶縁外被体に設けたことを特徴とする。

ここで、「前記限流素子および端子電極に密着した絶縁外被体」とは、限流素子および端子電極と絶縁外被体との間に空気層がないことを意味し、限流素子および端子電極に絶縁外被体が直接的に接触している場合と間接的に接触している場合の両方を含む。

本発明では、絶縁外被体を限流素子および端子電極に密着させてその限流素子および端子電極を絶縁外被体で被覆した構造を備えていることから、絶縁外被体と限流素子および端子電極との間に空気層がない。サージ電流の導通による限流素子の温度上昇を表示する示温部材を絶縁外被体に設けたことにより、サージ電流の導通により限流素子で発生する熱が空気層を介することなく直接的に絶縁外被体に伝導し、その伝導された熱でもって示温部材により限流素子の温度上昇を正確に表示することができる。この示温部材により限流素子の温度上昇を表示することで、その限流素子の故障を避雷装置の外観から目視で確認することが可能となる。

本発明における示温部材は、前記限流素子と対応する前記絶縁外被体の外周部位に設けられていることが望ましい。このように限流素子と対応する絶縁外被体の外周部位に示温部材を設ければ、サージ電流の導通により限流素子で発生する熱が示温部材に達する伝導経路を最も短くすることができる。その結果、示温部材により限流素子の温度上昇をより一層正確に表示することができる。

本発明における示温部材は、複数個の限流素子を同軸上に配列させた積層体の軸方向中央位置に配置された限流素子と対応する前記絶縁外被体の外周部位に設けられていることが望ましい。このように複数個の限流素子を同軸上に配列させた積層体を備えた避雷装置の場合、その積層体の軸方向中央位置に配置された限流素子と対応する絶縁外被体の外周部位に示温部材を設ければ、サージ電流の導通により限流素子で発生する熱が積層体の両端に位置する端子電極から放散することを可及的に抑制することができる。その結果、示温部材により限流素子の温度上昇をより一層正確に表示することができる。

本発明における示温部材は、軸方向と直交する断面形状が円形の限流素子に対して、軸方向と直交する断面形状が矩形をなす前記絶縁外被体の外周部位に設けられていることが望ましい。このように軸方向と直交する断面形状が円形の限流素子に対して、絶縁外被体の軸方向と直交する断面形状を矩形とすれば、示温部材を設けた絶縁外被体の外周部位が薄肉となるので、サージ電流の導通により限流素子で発生する熱が示温部材に達する伝導距離を短くすることができる。その結果、示温部材により限流素子の温度上昇をより一層正確に表示することができる。

本発明における示温部材は、前記絶縁外被体の外周部位の全周に亘って設けられていることが望ましい。このように、絶縁外被体の外周部位の全周に亘って示温部材を設ければ、絶縁外被体の外周のあらゆる方向から示温部材を目視することができ、示温部材の視認性の向上が図れる。

本発明によれば、絶縁外被体を限流素子および端子電極に密着させてその限流素子および端子電極を絶縁外被体で被覆した構造を備えた避雷装置において、サージ電流の導通による限流素子の温度上昇を表示する示温部材を絶縁外被体に設けたことにより、サージ電流の導通により限流素子で発生して絶縁外被体に伝導された熱でもって示温部材により限流素子の温度上昇を正確に表示することができる。この示温部材により限流素子の温度上昇を表示することで、その限流素子の故障を避雷装置の外観から目視で確認することが可能となる。その結果、故障が発生した避雷装置の特定が容易となって、避雷装置を取り外して故障の有無を判定するための検査も不要となり、故障が発生した避雷装置の特定および交換作業が簡略化されて作業効率が大幅に向上する。

本発明の実施形態で、避雷装置の全体構成を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の他の実施形態で、避雷装置の全体構成を示す正面図である。 図４のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 示温部材を絶縁外被体の全周に亘って設けた避雷装置を示す部分拡大正面図である。 図６のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

本発明に係る避雷装置の実施形態を以下に詳述する。図１は避雷装置の全体構成を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。

この実施形態における避雷装置は、図１および図２に示すように、サージ電圧に対しては低抵抗、送配電線の通常の対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有するＺｎＯ等からなる限流素子１１を内蔵した構造を具備する。

避雷装置は、電線側端子となる一方の金属製端子電極１２と接地側端子となる他方の金属製端子電極１３との間に前述の限流素子１１を電気的かつ機械的に接続し、この限流素子１１を端子電極１２と端子電極１３との間に挟み込んでそれらを同軸上に配列させ、その周囲に複数本のＦＲＰ製絶縁ロッド１４（図３参照）を配置してそれら絶縁ロッド１４の両端を端子電極１２，１３に固定している。

それら端子電極１２，１３および限流素子１１の外周面に、耐候性、絶縁性および耐トラッキング性に優れたシリコーン、ＥＶＡ（Ethylene-Vinylacetate copolymer）やＥＰ（Ethylene Propylene）ゴム等の高分子材料からなる絶縁外被体１５を被着する。この絶縁外被体１５は、限流素子１１の外周面に直接的にモールド成形する方法やチューブ状に成形したものを熱収縮や挿入により被着させる方法などにより形成される。その結果、端子電極１２，１３および限流素子１１と絶縁外被体１５との間に空気層がなく、絶縁外被体１５が端子電極１２，１３および限流素子１１に密着した状態となっている。この絶縁外被体１５は、端子電極１２，１３と限流素子１１との接合部位に、沿面距離を確保するための笠部１５ａがそれぞれ形成された形状をなしている。

なお、端子電極１２，１３と限流素子１１との接合状態を良好にするため、端子電極１２，１３と限流素子１１との間には、皿ばね等のばね性部材１６，１７をそれぞれ介在させている。また、端子電極１２，１３と限流素子１１との接触面積を確保するため、端子電極１２，１３と限流素子１１との間には、金属製のスペーサ１８，１９をそれぞれ介在させている。

ＦＲＰ製絶縁ロッド１４の端子電極１２，１３への固定は、加締め、接着あるいはねじ止め等の適宜の手段を用いる。両端に位置する端子電極１２，１３の固定は、ＦＲＰ製絶縁ロッド１４を用いる以外に、ループ状のＦＲＰ部材を両端の端子電極１２，１３に引掛けて固定する方法や、端子電極１２，１３および限流素子１１の側面に未硬化または半硬化のＦＲＰシートを巻き付けて硬化させる方法がある。

この避雷装置では、通常、限流素子１１が高抵抗となっており電線側と接地側を絶縁しているが、雷サージや開閉サージによる異常電圧が発生すると、限流素子１１が低抵抗となってこれを瞬時に大地に逃がし、その異常電圧が消滅すれば、限流素子１１が高抵抗となって大地に流れる電流を遮断する。この弁作用により、送配電線の周辺設備を雷サージや開閉サージによる異常電圧から保護している。

送配電線の電線側と接地側との間に設置される避雷装置は、端子電極１２，１３にねじ込まれたボルト２０，２１を利用することにより、例えば、電柱の腕金に水平状態あるいは垂直状態で取り付けられる。この種の避雷装置では、限流素子１１の性能を超える直撃雷などの過大な雷サージによる異常電圧の発生で限流素子１１が故障することがある。このような限流素子１１の故障が発生しても、その限流素子１１が絶縁外被体１５で被覆された構造であるため、限流素子１１の故障を避雷装置の外観から目視で確認することが困難である。

そこで、この実施形態では、サージ電流の導通による限流素子１１の温度上昇を表示する示温部材２２を絶縁外被体１５に設けている。この示温部材２２としては、図１に示すように短冊状のシールを採用しているが、その他、図示しないが長尺なテープを接着材で貼り付けたり、あるいは塗料を塗布することも可能である。例えば、シリコーンの絶縁外被体１５にシール状の示温部材２２を貼り付ける場合には、シリコーン系の接着材を用いることにより強固な接着力を確保することができる。また、この実施形態では、一枚の示温部材２２を絶縁外被体１５に貼り付けているが、二枚以上の示温部材２２を絶縁外被体１５に貼り付けてもよく、示温部材２２の枚数は任意である。

この示温部材２２は、温度上昇により変色するもので、限流素子１１が故障する限界温度近くに達すると変色し、その変色後に限流素子１１の温度が低下しても変色状態を維持する不可逆反応の素材を選定する。また、温度上昇を表示する色はその視認性がよければ何色でもよく、注意を喚起する赤色や、その他色相環における補色、ゼブラ模様などの数種類の組合せ色などを用いてもよい。さらに、蛍光素材や蓄光素材を用いることにより夜間で目視も可能となる。

なお、示温部材２２による表示は、限流素子１１が故障する限界温度近くに達すると変色するように設定する。例えば、限流素子１１が故障する限界温度が９０℃であれば、その限界温度手前の８０℃で変色するように設定する。この変色表示は、限流素子１１の放電耐量性能、絶縁外被体１５の素材および厚さなどによる熱伝導能力によってサージ電流による発熱および絶縁外被体１５の表面温度が異なるため、実験あるいは経験則に基づいて適宜設定すればよい。

この実施形態における示温部材２２は、限流素子１１と対応する絶縁外被体１５の笠部１５ａ間に位置する外周部位、つまり、限流素子１１の径方向外側の直上に位置する絶縁外被体１５の外周部位に設けられている。このように限流素子１１の径方向外側の直上に位置する絶縁外被体１５の外周部位に示温部材２２を設けたことにより、サージ電流の導通により限流素子１１で発生する熱が示温部材２２に達する伝導経路を最も短くすることができる。その結果、示温部材２２により限流素子１１の温度上昇をより一層正確に表示することができる。

この避雷装置では、軸方向と直交する断面形状が円形、つまり、円柱状をなす限流素子１１に対して、その外周に４本のＦＲＰ製絶縁ロッド１４を配置した構造を具備していることから、限流素子１１と対応する絶縁外被体１５の外周部位の軸方向と直交する断面形状を円形とした場合、サージ電流の導通により限流素子１１で発生する熱が示温部材２２に達する伝導経路である絶縁外被体１５の厚みが大きくなって限流素子１１の熱が示温部材２２に伝導し難くなる。そこで、この実施形態では、限流素子１１と対応する絶縁外被体１５の外周部位の軸方向と直交する断面形状を、ＦＲＰ製絶縁ロッド１４の配列位置を四隅とする矩形としている。

このように軸方向と直交する断面形状が円形の限流素子１１に対して、絶縁外被体１５の笠部１５ａ間の外周部位の軸方向と直交する断面形状を矩形とすることにより、前述したようにその断面形状が円形とした場合に比べて、示温部材２２を設けた絶縁外被体１５の外周部位が薄肉となるので、サージ電流の導通により限流素子１１で発生する熱が示温部材２２に達する伝導距離を短くすることができる。その結果、示温部材２２により限流素子１１の温度上昇をより一層正確に表示することができる。また、絶縁外被体１５の素材使用量も削減することができる。

なお、限流素子１１よりも大径の端子電極１２，１３と対応する絶縁外被体１５の外周部位、つまり、絶縁外被体１５の笠部１５ａよりも上下外側に位置する外周部位については、軸方向と直交する断面形状が端子電極１２，１３と同様に円形をなす。

以上の構成からなる避雷装置では、絶縁外被体１５を限流素子１１および端子電極１２，１３に密着させてその限流素子１１および端子電極１２，１３を絶縁外被体１５で被覆した構造を備えていることから、絶縁外被体１５と限流素子１１および端子電極１２，１３との間に空気層がない。サージ電流の導通による限流素子１１の温度上昇を表示する示温部材２２を絶縁外被体１５に設けたことにより、サージ電流の導通により限流素子１１で発生する熱が空気層を介することなく直接的に絶縁外被体１５に効率よく伝導し、その伝導された熱でもって示温部材２２により限流素子１１の温度上昇を正確に表示することができる。

この示温部材２２により限流素子１１の温度上昇を表示することで、その限流素子１１の故障を避雷装置の外観から目視で確認することが可能となる。その結果、故障が発生した避雷装置の特定が容易となって、避雷装置を取り外して故障の有無を判定するための検査も不要となり、故障が発生した避雷装置の特定および交換作業が簡略化されて作業効率が大幅に向上する。

なお、この避雷装置が電柱の腕金に水平状態で取り付けられている場合には、前述の示温部材２２が絶縁外被体１５の外周部位に設けられているため、その示温部材２２を地上から目視確認することが容易である。また、避雷装置が電柱の腕金に垂直状態で取り付けられている場合であっても、高所作業車などを利用することにより、絶縁外被体１５の笠部１５ａが邪魔することなく、示温部材２２を目視確認することが可能である。

以上の実施形態では、１個の限流素子１１を内蔵させた避雷装置について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図４および図５に示すように複数個（図では３個）の限流素子１１ａ〜１１ｃを内蔵させた避雷装置にも適用可能である。図４および図５において、図１および図２と同一部分には同一参照符号を付して重複説明は省略する。

図４および図５に示す他の実施形態における避雷装置は、複数個の限流素子１１ａ〜１１ｃを同軸上に配列させた積層体を内蔵させた構造を具備する。この避雷装置では、積層体を構成する複数個の限流素子１１ａ〜１１ｃのうち、その積層体の軸方向中央位置に配置された限流素子１１ｂと対応する絶縁外被体１５の外周部位、つまり、限流素子１１ａと限流素子１１ｂとの接合部位および限流素子１１ｂと限流素子１１ｃとの接合部位に形成された二つの笠部１５ａ間に位置する外周部位に示温部材２２を設けている。

このように複数個の限流素子１１ａ〜１１ｃを同軸上に配列させた積層体を備えた避雷装置の場合、その積層体の軸方向中央位置に配置された限流素子１１ｂと対応する絶縁外被体１５の外周部位に示温部材２２を設けたことにより、サージ電流の導通により限流素子１１ｂで発生する熱が積層体の両端に位置する端子電極１２，１３から放散することを可及的に抑制することができる。その結果、示温部材２２により限流素子１１ｂの温度上昇をより一層正確に表示することができる。

なお、この実施形態では、積層体の軸方向中央位置に配置された限流素子１１ｂと対応する絶縁外被体１５の外周部位に示温部材２２を設けた場合について説明したが、積層体の軸方向両側位置に配置された限流素子１１ａ，１１ｃと対応する絶縁外被体１５の外周部位に示温部材を設けてもよい。さらに、この実施形態では、一枚の示温部材２２を絶縁外被体１５に貼り付けているが、二枚以上の示温部材２２を絶縁外被体１５に貼り付けてもよく、示温部材２２の枚数は任意である。

以上の各実施形態では、絶縁外被体１５の外周部位の一部に示温部材２２を配設した場合について説明したが、図６および図７に示すように、絶縁外被体１５の外周部位の全周に亘って示温部材２３を設けるようにしてもよい。このように、絶縁外被体１５の外周部位の全周に亘って示温部材２３を設けることにより、絶縁外被体１５の外周のあらゆる方向から示温部材２３を目視することができ、示温部材２３の視認性の向上が図れる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１ 限流素子
１２，１３ 端子電極
１５ 絶縁外被体
２２，２３ 示温部材

Claims (5)

1. 非直線性の電流電圧特性を有する限流素子を一対の端子電極間に挟み込んで前記限流素子および端子電極を同軸上に配列させ、前記限流素子および端子電極に密着した絶縁外被体で被覆した避雷装置であって、サージ電流の導通による前記限流素子の温度上昇を表示する示温部材を前記絶縁外被体に設けたことを特徴とする避雷装置。
2. 前記示温部材は、前記限流素子と対応する前記絶縁外被体の外周部位に設けられている請求項１に記載の避雷装置。
3. 前記示温部材は、複数個の限流素子を同軸上に配列させた積層体の軸方向中央位置に配置された限流素子と対応する前記絶縁外被体の外周部位に設けられている請求項２に記載の避雷装置。
4. 前記示温部材は、軸方向と直交する断面形状が円形の限流素子に対して、軸方向と直交する断面形状が矩形をなす前記絶縁外被体の外周部位に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の避雷装置。
5. 前記示温部材は、前記絶縁外被体の外周部位の全周に亘って設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の避雷装置。

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