JP2014523639A - 避雷器 - Google Patents

Abstract

【課題】 流体密を損なうことなしに電気的な閉路または開路を簡単でコンパクトな構造によって実現できるようにした避雷器を提供する。
【解決手段】 １つの避雷要素（２０）と、この避雷要素（２０）と電気的に接続された１つの操作カバー（４０）と、流体密に封止された１つのハウジング（２）とを備え、このハウジングの中に該避雷要素（２０）と該操作カバー（４０）とが配置されており、このハウジング（２）がそれぞれその内側と外側を電気的に接続する２つの端子（７、８）を有し、前記避雷要素（２０）と前記操作カバー（４０）が互いに相対的に動きうるように構成されていて、その相対的な運動により、一方の端子（７、８）から避雷要素（２０）を介しての他方の端子（７、８）への電気的な接続を閉あるいは開とすることが可能となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１のプリアンブル部に記載の避雷器に関する。

避雷器は、例えば開閉装置のための保護システムであり、落雷あるいは他の部分システムの機能異常に因って過電圧が生じた際に、その過電圧をアースに導き、それによって、開閉装置のその他の部分を保護する。

このような避雷器は、１つまたは複数の円筒形の避雷要素を含み、これらの避雷要素は、別々のこれも円筒形の複数のバリスター素子で構成された１つのバリスタースタックを有する。バリスター素子は、電圧依存性抵抗という特徴を有する。バリスター素子は、低圧では絶縁物として機能する。バリスターは、材料によって決まる或る一定の電圧閾値を越えると、良好な導電性を示す。バリスター素子は、しばしば酸化亜鉛のような金属酸化物から作られる。この避雷要素は、その両端を端部取付部品で境界付けられており、これらの端部取付部品によって、開閉装置とアースへの電気的な接続が行われる。このバリスタースタックは、機械的な負荷が掛かっているときにも良好な電気的接触を保証するために、加圧下で一体に保持されねばならない。これは、好ましくはグラスファイバー強化樹脂からなるロープあるいはポールのような複数の引張要素を両端部取付部間に挟み込んで引っ張り力を加えることによって、実現することができる。この場合、これらの引張要素は、バリスタースタックを取り囲んでそのバリスタースタックの周りに籠（かご）を形成する。

ガス絶縁開閉装置での使用のために、避雷器は、避雷要素を取り囲む流体密に封止されたハウジングを有する。このハウジングは、耐フラッシュオーバー強度を高めるために、流体で充填されており、それは多くの場合、６弗化硫黄である。このハウジングは、多くの場合、金属製であり、電気的にアースされている。避雷要素スタックの一方の取付端部は、ハウジングを貫通して案内されている１つの接点を介して、アースされている。他方の取付端部は、ブッシングを介して、ハウジングの外側にある１つの接点と電気的に接続されており、この接点によって、開閉装置との接続が行われる。特に、大形の避雷器は、しばしばその高電圧側端部に１つの操作カバーを有し、この操作カバーは、片側が閉じた円筒として避雷スタックの端部に冠せられている。個々のバリスター素子は、アース電位に対して大きなキャパシタンスを持っているが、直列接続すると長手方向のキャパシタンスが極めて小さくなる。このことにより、バリスタースタックの構成長さがある特定の長さを超えると、不均一な電圧分布が生じることとなる。従って、アース電位から遠い側のバリスタースタック部の複数のバリスター素子には、より高い電圧が印加され、その結果、素子の抵抗機能と相俟って、望ましくない加熱が生じることとなる。そこでまさに、この操作カバーが、バリスタースタックの長手方向の電圧分布を均一にするのに役立つ。

開閉装置の電気試験を行う場合には、高電圧が印加されるので、避雷器を開閉装置から切り離しておかねばならない。さもなければ、避雷器がその電圧をアースに導き、正しい測定結果が得られないこととなるからである。

従来、避雷器を開閉装置から切り離すための断路箇所を有する避雷器が知られている。この断路箇所を操作するには、ハウジングを開放しなければならず、その結果、６弗化硫黄の漏出が生じる。６弗化硫黄は、有害な地球温暖化ガスであるので、これは何としても避けねばならない問題ということになる。

避雷スタックが開閉装置から切り離される、この種の避雷器は、特許文献１によって知られている。ここでは、避雷スタックと操作カバーとで構成された機構が協働することによって、電気的な接続が閉または開となる。この場合、操作のためにハウジング壁をガス密に貫く直線的な運動が行われる。

特開平１０-３２２８２２号公報

本発明の課題は、冒頭に述べた種類の、構造的に更に簡易に電気的な接続を閉または開とすることが可能な避雷器を提供することにある。

この課題は、請求項１の特徴部に記載された特徴を有するこの種の避雷器によって、解決される。

本発明は、１つの避雷要素と、この避雷要素と電気的に接続された１つの操作カバーと、流体密に封止された１つのハウジングとを備え、そのハウジングの中に避雷要素と操作カバーとが配置されており、そのハウジングがそれぞれその内側と外側を電気的に接続する２つの端子を有している避雷器に関する。ここで、避雷要素と操作カバーとは、互いに相対的に動き得るように構成されており、その相対的な運動によって、一方の端子から避雷要素を介して他方の端子への電気的な接続を閉あるいは開とすることができるようになっている。操作カバーと避雷要素との、この相対運動により、特に簡単な方法で以て、開閉装置への電気接続を閉または開とすることができる。例えば、操作カバーと避雷要素とが協働して、例えば反対方向に動くようにすることができる。代案として、操作カバーは動かさずに、避雷要素だけを動かすようにすることもできる。このいずれも場合にも、運動質量が従来技術の場合よりも小さいので、その運動に必要な機械要素を、より簡易なものとすることができる。

本発明による避雷器の有利な一形態において、避雷要素は、ハウジングの長手軸に沿って配置され、操作カバーは、その長手軸の方向にスライドできるように配置されている。こうして、特にコンパクトな機構を構成することができる。操作カバーが長手軸に沿ってスライド可能なので、空間利用率を最適にすると共に必要な絶縁距離を確保しつつも、開閉装置への電気接続の供給状態と停止状態との切り換えを行うことができる。

本発明による避雷器の有利な別の形態において、流体密に封止されたハウジングの外側から操作可能なスライド装置によって、操作カバーをスライドさせることができる。その利点は、このようにすることによって、密閉されたハウジング内で避雷要素の開閉装置への電気接続を閉または開とすることが可能となる、ということにある。こうして、ハウジングの解放と、これに起因するガスの損失とを、回避することが可能となる。

本発明による避雷器は、次のように構成すると、特に有利である。すなわち、スライド装置が、回転運動によって操作可能な１つのシャフトと、操作カバーに接続された１つのスライド棒と、シャフトの回転運動をスライド棒の並進運動に変換する１つのギヤとを有しているように構成する。このようなスライド装置は、特にコンパクトに構成することができ、また簡単に操作することができる。ハウジング内部に案内されるシャフトの回転運動は、様々な適切な対策によって、容易に封止できる。

本発明による避雷器の、他の有利な形態においては、スラスト棒が、少なくとも部分的に電気絶縁材から成る。これは、例えばグラスファイバー強化樹脂とすることができる。これにより、スライド棒と操作カバーとの間のフラッシュオーバーを回避することができるので、有利に絶縁強度を保証することができる。

本発明による避雷器の、他の形態では、前記シャフトがハウジングの内側から外側へ流体密に案内されている。これにより、有利に、ハウジングからの流体の漏れを防ぐことができる。こうして、この流体による有害な環境汚染を防ぐことができる。更に、このようにして耐電圧強度が維持されるので、この避雷器は保守の必要が殆どなくなる。

更に、本発明の有利な形態では、避雷要素の一方の端部が２つの端子の内の１つと、避雷要素の他方の端部が操作カバーと、電気的に接続されており、操作カバーのスライドによって他方の端子との電気接続を閉または開とすることができる。このようにすることにより、接続を閉または開とするためには操作カバーだけを動かせば良いこととなる。操作カバーは、避雷要素よりも軽い。従って、操作カバーの移動のためには、より少ない機械的な力で済む。

本発明による避雷器の他の有利な形態によれば、電気接続が閉路された場合には、操作カバーと前記他方の端子との両者が長手軸の半径方向において固定されるように、嵌め合い結合で以て、噛み合う。斯くして、操作カバーとこの端子は、接点が閉じられたときには互いにセンタリングされ、互いに斜めになるようなことはない。操作カバーと端子との形状を互いにぴったり正対する形状にすることによって、操作カバーと端子との間に可能な限り大きな接触面積を生じさせることができる斯くして、この端子の高電圧電位への操作カバーの、より確実な接続が保証される。

更に、長手軸方向でスライドできるようにするために、操作カバーが複数の滑り軸受を介して避雷要素に結合されていると有利である。これらの滑り軸受が、端部電極の横側に設けられ、長手軸の半径方向において操作カバーをガイドし、且つ、固定すると有利である。電気接続が閉路状態のときに、操作カバーは、それに加えてその端子によって半径方向に固定されている。更に、避雷要素のアース側端部が、例えばアース側電極端部の固定接続によって、ハウジングの蓋と半径方向において固定されている場合には、避雷要素と操作カバーとは共々にハウジングに対して固定されているので、例えば輸送時や地震時の振動に強い。

以下、図に基づいて本発明を詳細に説明する。

電気接続が開路状態の避雷器の断面図 電気接続が閉路状態の避雷器の断面図 図２の断面図の一部の斜視図 全ての図において、同等の部位には同一の符号が付されている。

図１及び図２は、避雷器１を断面図で示したものである。流体密に封止されたハウジング２の中に、１つの避雷要素２０が配置されている。この避雷要素２０は、１つの円筒形のバリスタースタック２５と、１つの上部取付部２２と、１つの下部取付部２１と、複数の引張要素２３とを有している。バリスタースタック２５は、別々の、同じく円筒形の複数のバリスターブロックから組立てられている。バリスタースタック２５の両端に、取付部２１、２２が設置されている。図１と図２においては、下部取付部２１だけを見ることができる。取付部２１、２２は、通常は導電性材料で構成されている。複数の引張要素２３は、取付部２１と２２との間に挟み込まれて引っ張り力を掛けられており、こうしてバリスタースタック２５を一体に保持している。バリスタースタック２５の中に複数の孔を有する複数の保持円板２４が挿入されており、これらの孔を通って複数の引張要素２３が案内されており、これによって、避雷要素２０を付加的に安定なものとしている。ハウジング２は、ほぼ円筒形である。この円筒軸に沿って、長手軸５０が延びている。避雷要素２０は、この長手軸５０に沿って配列されている。ハウジング２は、両方の蓋面で、流体密に封止されている。

避雷要素２０のアース接続側で、ハウジング２の蓋面が、簡単なハウジング蓋４で密閉されている。端子８は、電気的に絶縁されて、ハウジング蓋４を貫通してハウジング２の内側から外側に案内され、アース端子の役を担う。ハウジング２の内側では、この端子８は、例えば１本のケーブル１５によって、避雷要素２０と導電的に接続されている。この接続は、ここでは導電性の端子板１３を介して行われる。この端子板と下部取付部２１との間に、更に１つの絶縁性の中間部材１４がある。その代替案として、ケーブル１５を下部取付部２１に直接接続することもできる。この場合には、絶縁性の中間部材１４は不要となる。避雷要素２０の下部取付部２１は、ハウジング蓋４に固定されている。ハウジング蓋４は、バリスタースタック２５に対して電気的に絶縁されている。この絶縁は、ここでは中間部材１４によって成される。その代替案として、下部取付部２１とハウジング蓋４との間に、１つの絶縁層を挿入することができる。ハウジング蓋４は一般的に、ここには示されていない接続部を有し、この接続部を介して流体、例えば６弗化硫黄を、ハウジング２に充填あるいは排出することができる。

避雷器２０の高電圧接続側では、ハウジング２の蓋面は、高電圧ブッシング５を備えており、これによって、高電圧部とアースされたハウジング２との間のフラッシュオーバーの危険なしに、高電圧電位を外側からハウジング２の内部に導くことができる。ブッシング５は、１つの保持リング１２と、１つの絶縁体６と、端子７とを含み、端子７は、ここではコンタクトプラグとして使用される。避雷器１は、この端子７を介して、ここには示されていないガス絶縁開閉装置に接続することができる。ハウジング２の内側では、端子７は、導電性のインサート９を備えている。このブッシングは、ハウジング２及び開閉装置との接触面に複数のシ−ルリング（１０）を備えている。

ほぼ円筒形で、一端が密閉された操作カバー４０が、避雷要素２０の高電圧側に冠せられている。この操作カバー２０は、１つのスライド装置３０と結合されており、このスライド装置は、１つのスライド棒と、例えば台形ギヤとして構成可能な１つのギヤと、ハウジング蓋４を貫通して流体密に案内される１つのシャフト３１と、ハウジング２の外側でこのシャフト３１と結合されている１つの操作要素３４とを備えている。操作要素３４に１つの表示器３５を付加することもでき、その表示器は、電気接続が閉状態か開状態かを表示する。

ここではハンドクランクとして示されている操作要素３４によって、シャフト３１を回転運動させることができる。この回転運動は、ギヤ３２を介して、長手軸５０の方向におけるスライド棒３３の直線運動に転換される。そしてこのスライド棒３３は、直線運動を操作カバー４０に伝達する。スライド棒３３をより良く案内するために、このスライド棒は、複数の保持板の複数の孔を通って案内されている。こうして、操作カバー４０は、長手軸５０の方向において端子７へと、並びに、これから離れる方向へと、動くことができ、これにより、電気接続が閉路若しくは開路される。図１では、その電気接続は開路されている。

図２においては、操作カバー４０と端子７とが接触するまで、その操作カバー４０がその端子７に向かって移動されている。こうして電気接続が閉路されている。ハウジング２の高電圧側外部から、端子７、操作カバー４０、操作カバー４０と電気的に接続された避雷要素２０、そして最後にこの避雷要素２０と電気的に接続された端子８を介してハウジング２のアース側外部までの、端から端までの電気接続が成立する。

図３は、避雷器１の高電圧側端部の部分断面図である。ここでは、電気接続は閉路されている。操作カバー４０は、端子７のインサート９に当接している。操作カバー４０とインサート９とは、インサート９の膨らみが操作カバー４０の密閉された端部の対応した凹みをしっかり捕らえるような形状に成形されている。このようにして、操作カバーは、長手軸５０の半径方向において固定される。

上部取付部２２は、複数の滑り軸受４１を備え、これらの滑り軸受は、操作カバー４０を長手軸５０の半径方向において固定し、スライド時には長手軸５０の方向に案内する。これらの滑り軸受４１は、導電性のものとすることができ、それによって同時に操作カバー４０と取付部２２との電気的な接続が行われる。しかし、これらの滑り軸受を樹脂のような非導電性材料で作ることも可能である。その場合には、例えばフレキシブルな導電帯を介して、取付部２２と操作カバー４０との電気的な接続を行うことができる。

１ 避雷器
２ ハウジング
４ 蓋
５ ブッシング
７、８ 端子
９ インサート
１０ シールリング
１２ 保持リング
１３ 端子板
１４ 中間部材
１５ ケーブル
２０ 避雷要素
２１ 下部取付部
２２ 上部取付部
２３ 引張要素
２４ 保持円板
２５ バリスタースタック
３０ スライド装置
３１ シャフト
３２ ギヤ
３３ スライド棒
３４ 操作要素
３５ 表示器
４０ 操作カバー
４１ 滑り軸受
５０ 長手軸

Claims (9)

1. １つの避雷要素（２０）と、その避雷要素（２０）に電気的に接続された１つの操作カバー（４０）と、流体密に封止された１つのハウジング（２）とを備え、そのハウジング（２）内に前記避雷要素（２０）と前記操作カバー（４０）とが配置されており、前記ハウジング（２）がそれぞれその内側と外側を電気的に接続する２つの端子（７、８）を有している避雷器において、
   前記避雷要素（２０）と前記操作カバー（４０）とが、互いに相対的に動き得るように構成されており、この相対的な運動によって、一方の端子（７、８）から避雷要素（２０）を介して他方の端子（７、８）への電気的な接続を閉あるいは開とすることができるように形成されている
   ことを特徴とする避雷器。
2. 請求項１記載の避雷器において、
   前記避雷要素（２０）が、ハウジングの長手軸（５０）に沿って配置され、且つ、前記操作カバー（４０）が、この長手軸（５０）の方向にスライド可能に配置されている
   ことを特徴とする避雷器。
3. 請求項２記載の避雷器において、
   前記操作カバー（４０）が、流体密なハウジング（２）の外側から操作可能なスライド装置（３０）によりスライド可能である
   ことを特徴とする避雷器。
4. 請求項３記載の避雷器において、
   前記スライド装置（３０）が、回転運動により操作可能な１本のシャフト（３１）、前記操作カバー（４０）に結合された１本のスライド棒（３３）および前記シャフト（３１）の回転運動を前記スライド棒（３３）の併進運動に転換する１つのギヤ（３２）を有する
   ことを特徴とする避雷器。
5. 請求項４記載の避雷器において、
   前記スライド棒（３３）が少なくとも部分的に電気絶縁材で作られている
   ことを特徴とする避雷器。
6. 請求項４又は５記載の避雷器において、
   前記シャフト（３１）が、前記ハウジング（２）の内側から外側へ流体密に案内されている
   ことを特徴とする避雷器。
7. 請求項２から６の１つに記載の避雷器において、
   前記避雷要素（２０）の一方の端部が前記端子（７、８）の一方と、前記避雷要素（２０）の他方の端部が前記操作カバー（４０）と電気的に接続され、前記操作カバー（４０）のスライドによって前記端子（７、８）の他方との電気的な接続が閉路または開路とされる
   ことを特徴とする避雷器。
8. 請求項７記載の避雷器において、
   電気接続が閉路状態のときには、前記操作カバー（４０）と前記他方の端子（７、８）とは、両者が長手軸の半径方向において固定されるように、嵌め合い結合で噛み合う
   ことを特徴とする避雷器。
9. 請求項８記載の避雷器において、
   前記操作カバー（４０）は、長手軸方向にスライドできるようにするべく、複数のスライド軸受（４１）を介して、前記避雷要素（２０）と結合されている
   ことを特徴とする避雷器。

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