JP2021036571A - 避雷器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動による騒音を抑制する避雷器を提供する。【解決手段】避雷器の避雷器ユニット２２は、複数の酸化亜鉛素子１０を直列に積層した積層体２０と、積層体２０を締め付ける複数の支持棒９と、各支持棒９を固定する支持板１３とを備える。この支持板１３は、板本体１４の周方向の位置にそれぞれ貫通形成された複数の孔部１５と、板本体１４の内周に配置された孔部１６とを有している。孔部１５にはそれぞれ支持棒９が挿通される一方、孔部１６には積層体２０間の金属用電極２８が挿通される。また、支持棒９の外周面と孔部１５の内周面１５ａとは、エポキシ樹脂などの接着剤により接着により接合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば酸化亜鉛を主成分とする非直線抵抗体を備えた避雷器に関する。

酸化亜鉛素子を使用した避雷器は、電圧電流非直線性・放電耐量特性・化学的安定性などの優れた特性を有している。特に保護特性を大幅に向上させたタンク形避雷器は、発電所や変電所などに設置されるガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）や変圧器などを異常電圧から保護するために使用されている。

タンク形避雷器は、絶縁性能に優れた六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）や温暖化係数の低い代替ガスを封入したタンク内に避雷器を内蔵する。このタンク形避雷器の公知例として特許文献１が存在する。

図６および図７に基づき説明すれば、単相タイプのタンク形避雷器１は、酸化亜鉛素子１０を直列に積層した避雷器ユニット２と、避雷器ユニット２を内部に収納する垂直配置の設置タンク３とを備えている。この設置タンク３内に絶縁性ガスが封入され、避雷器ユニット２と設置タンク３とが同軸状に配置されている。

避雷器ユニット２の軸方向の一端（図６中の上端部）は、絶縁スペーサ４で支持された高電圧側導体１２を介して図示省略の変電所母線に接続されている。このタンク形避雷器１は、避雷器ユニット２の高圧側に酸化亜鉛素子１０に係る電圧分担の均一化を図るためのシールド５が配設され、避雷器ユニット２の低圧側に接地側端子２５および接地線２６を介して大地電位部が接続されている。

避雷器ユニット２は、図７に示すように、上端に配置された支持部材６と下端に配置されたベース７との間に複数の酸化亜鉛素子１０が積層されている。この積層体をばね８の加圧力により支持棒間で締め付ける構造が採用され、接地端子２５の下側に絶縁物（スペーサ）２７が配置されている。

特開２０１１−１４２２７４

通常、避雷器ユニット２には連続的な振動は発生しないものの、ＧＩＳ変電所などでは、管路内の母線やＣＴ（変流器）などに商用周波数の整数倍の振動が発生するため、ＧＩＳタンクに伝播し、避雷器ユニット２が振動する場合がある。

この場合に支持棒９が振動し、振動音などの騒音が発生するおそれがある。特に振動の周波数が支持棒９の共振周波数と近似すると支持棒９が共振し、共振音が生じるおそれもある。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、振動による避雷器の騒音の抑制を図ることを解決課題としている。

（１）本発明の避雷器は、複数の非直線抵抗体を積層した避雷器ユニットと、
前記避雷器ユニットを内部に収納し、かつ絶縁性ガスを封入する絶縁容器と、を備え、
前記避雷器ユニットは、前記非直線抵抗体群の積層体を締め付ける複数の支持棒と、該各支持棒をガイドする支持板と、を備える。

（２）本発明の一態様において、
前記避雷器ユニットは、複数の前記支持板を備え、
前記各支持棒は、前記支持板群にガイドされている。

（３）本発明の他の態様において、
前記支持板は、前記支持棒が挿通される孔部を備え、
前記各支持棒は、それぞれ対応した前記孔部内に挿通されている。

（４）本発明のさらに他の態様において、
前記各支持棒の外周は、前記孔部の内周に接着されている。

（５）本発明のさらに他の態様において、
前記各支持棒の外周は、前記孔部の内周に圧接している。

（６）本発明のさらに他の態様において、
前記支持棒の外周は、対向配置された前記孔部のペア毎に前記圧接の位置が相違している。

（７）本発明のさらに他の態様において、
前記孔部の形成位置は、前記ペア毎に前記支持板の内周側または外周側にシフトしている。

本発明によれば、振動による避雷器の騒音を抑制することができる。

（ａ）は本発明の第１実施形態に係る避雷器ユニットの正面図、（ｂ）は実施例１の支持板の平面図。 実施例１の支持板を示す図１（ａ）のＡ−Ａ断面図。 （ａ）は実施例２の支持板を示す図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は実施例３の支持板を示す図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は実施例３の支持板を示す図１（ａ）のＡ−Ａ断面図。 本発明の第２実施形態に係る避雷器ユニットの正面図。 （ａ）は図４中のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は同Ｃ−Ｃ断面図。 従来のタンク型避雷器の構成図。 一般的な避雷器ユニットの構成図。

以下、本発明の実施形態に係る避雷器を説明する。この避雷器は、酸化亜鉛素子（非直線抵抗体）を使用した避雷器であって、主に発電所や変電所などに設置されるガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）や変圧器などを異常電圧から保護するタンク形避雷器として使用されている。ここでは一例として単相タイプの前記避雷器を説明するが、電圧が低い場合の三相組み込みタイプにも適用可能である。

単相タイプの前記避雷器は、従来のタンク形避雷器１と略同様に構成され、複数の酸化亜鉛素子１０を直列に積層した積層体２０を主体とする避雷器ユニット２２（図１・図４参照）と、避雷器ユニット２２を内部に収納する垂直配置の設置タンク３とを備えている。この設置タンク３内にＳＦ６ガス／代替えの絶縁性ガス（窒素／二酸化炭素／乾燥空気など）が封入され、避雷器ユニット２２と設置タンク３とが同軸状に配置されている（図６参照）。

設置タンク３は、例えばアルミニウムまたは鉄などの金属材料により構成されている。また、避雷器ユニット２２の軸方向一端は、絶縁スペーサ４で支持された高電圧側導体１２を介して変電所母線に接続されている。この避雷器ユニット２２の高圧側には、酸化亜鉛素子１０に係る電圧分担の均一化を図るためのシールド５が配設されている一方、避雷器ユニット２２の低圧側に接地側端子２５および接地線２６を介して大地電位部が接続されている。

ただし、前記避雷器の避雷器ユニット２２の構成は、図７に示す従来の避雷器ユニット２の構成と顕著に相違する。以下、前記避雷器について避雷器ユニット２２を中心に説明する。

≪第１実施形態≫
図１に基づき避雷器ユニット２２の第１実施形態を説明する。ここでは避雷器ユニット２２は、図１（ａ）に示すように、上端に配置された一対の支持部材６と、下端に配置されたベース７と、両者６，７間に積層された酸化亜鉛素子１０群の積層体２０と、両支持部材６間のばね８による加圧力で積層体２０を締め付ける絶縁材料（例えばＦＲＰなど）製の複数の支持棒９と、各支持棒９をガイドする支持板１３とを備えている。

この支持板１３は、積層体２０の略中間部（８段目の酸化亜鉛素子１０）に応じた位置に配置され、接着／圧接の手段により支持棒９が固定されている。ここでは支持板１３を各支持棒９に固定することで（Ａ）支持棒９の振動を抑制し、（Ｂ）共振周波数を大きくして伝播する振動の卓越振動、即ち商用電波の振動周波数および該振動周波数の整数倍で支持棒９が共振することを抑制している。以下、支持板１３の実施例１〜４を説明する。

［実施例１］
図１（ｂ）および図２に基づき支持板１３の実施例１を説明する。この実施例１は、支持板１３の基本的な形状を示している。ここでは支持板１３は、図１（ａ）に示すように、ドーナツ状に形成された板本体１４と、板本体１４の周方向にそれぞれ等間隔に貫通形成された複数の孔部１５と、板本体１４の内周に配置された孔部１６とを有している。

この各孔部１５にはそれぞれ支持棒９が挿通される一方、孔部１６には酸化亜鉛素子１０間を導通させる金属電極２８が挿通されている。また、孔部１５，１６の内径は、組立時の作業性などを考慮して支持棒９や金属電極２８の外寸よりも大きめに形成されている。このとき図２に示すように、支持棒９の外周面９ａと孔部１５の内周面１５ａとはエポキシ樹脂などの接着剤１７により接着により接合されている。

その結果、各支持棒９が支持板１３に固定されて積層体２０の姿勢が安定し、支持棒９の振動が抑えられる。これにより例えば前記両面９ａ，１５ａの衝突音などの振動による騒音を抑制することができる。

また、避雷器ユニット２２の振動時に支持棒９と支持板１３との接合点、即ち前記両面９ａ，１５ａ間の硬化後の接着剤が支点のように振る舞うことで支持棒９の共振周波数と商用周波数との差が大きくなるため、支持棒９の共振が防止される。この点でも騒音を抑制することができる。

［実施例２〜４］
実施例１の支持板１３には支持棒９が接着剤１７により接着されているものの、接着作業は避雷器ユニット２２の組立後に実施されるため、接着剤の塗布工程および同硬化工程に時間を要し、全体の作業時間が長期化するおそれがある。

そこで、実施例２〜４の支持板１３では、孔部１５の形成位置をシフトする（ずらす）ことでピッチ円径（内径のピッチ）を部分的に変更する構造を採用し、前記接着作業を不要としている。なお、図３中のＲは支持板１３の孔部１５中心のピッチ円径を示し、Ｌは支持棒９中心のピッチ円径を示している。

（Ａ）まず、図３（ａ）に基づき実施例２の支持板１３を説明する。ここでは各孔部１５の形成位置を実施例１より外周側、即ち中心Ｏの反対側にシフトさせることでピッチ円径を変更し、該シフトされた距離分だけ径Ｒが実施例１よりも長く設定されている。

ただし、距離Ｌは実施例１と同じなため、各孔部１５に支持棒９を挿通すると各支持棒９が外周側に弾性変形し、復元力が内周側（中心Ｏ側）に働く。したがって、支持棒９の外周面９ａが孔部１５の中心Ｏ側の内周面１５ａを押圧し、両面９ａ，１５ａが圧接する。これにより支持棒９が支持板１３に固定され、この点で実施例１と同様な効果が得られる。このとき孔部１５に支持棒９を挿通するだけでよいので、接着作業が不要となり、作業の簡素化および作業時間の短縮化を図ることもできる。

（Ｂ）つぎに図３（ｂ）に基づき実施例３の支持板１３を説明する。ここでは各孔部１５の位置を実施例１よりも内周側、即ち中心Ｏ側にシフトすることでピッチ円径を変更し、該シフトされた距離分だけ径Ｒが実施例１よりも短く設定されている。

この場合も距離Ｌの長さは実施例１と同じなため、各孔部１５に支持棒９を挿通すると各支持棒９が内周側に弾性変形して復元力が外周側に働く。したがって、支持棒９の外周面９ａが孔部１５の中心Ｏと反対側の内周面１５ａを押圧し、両面９ａ，１５ａが圧接する。これにより支持棒９が支持板１３に固定され、実施例２と同様な効果を得ることができる。

（Ｃ）最後に図３（ｃ）に基づき実施例４の支持板１３を説明する。ここでは対向する孔部１５−１，１５−２ペアを実施例２と同様にシフトさせ、同孔部１５−３，１５−４ペアを実施例３と同様にシフトさせている。

この構成によれば、孔部１５−１〜１５−４に支持棒９−１〜９−４をそれぞれ挿通した場合、支持棒９−１，９−２が外周側に弾性変形するため、復元力が内周側（中心Ｏ側）に働く。これと同時に支持棒９−３，９−４が内周側に弾性変形するため、復元力が外周側（中心Ｏの反対側）に働く。

その結果、支持棒９−１，９−２の外周面９ａが孔部１５−１，１５−２の中心Ｏ側の内周面１５ａに圧接する一方、支持棒９−３，９−４の外周面９ａが孔部１５−３，１５−４の中心Ｏと反対側の内周面１５ａに圧接する。これにより支持棒９−１〜９−４が支持板１３に固定され、実施例２と同様な効果を得ることができる。

≪第２実施形態≫
図４および図５に基づき避雷器ユニット２２の第２実施形態を説明する。この避雷器ユニット２２は、酸化亜鉛素子１０の積層数が増加すると積層体２０が高くなるため、必要に応じて支持板１３の枚数を増やすことができる。なお、図４中では説明の便宜上、図１と同じく酸化亜鉛素子１０を１５段に積層した避雷器ユニット２２を示している。

具体的には避雷器ユニット２２は、図４に示すように、一対の支持板１３−１，１３−２を備え、支持板１３−１が上側に設置され、支持板１３−２が下側に設置され、両支持板１３−１，１３−２により各支持棒９が固定されている。この支持板１３−１は、図５（ａ）に示すように、実施例２の支持板１３（図３（ａ））と同様に構成されている一方、支持板１３−２は、図５（ｂ）に示すように、実施例３の支持板１３（図３（ｂ））と同様に構成されている。

したがって、支持板１３−１の孔部１５に支持棒９をそれぞれ挿通すれば、支持棒９の外周面９ａが孔部１５の中心Ｏ側の内周面１５ａに圧接する。また、支持板１３−２の孔部１５に支持棒９をそれぞれ挿通すれば、支持棒９の外周面９ａが孔部１５の中心Ｏと反対側の内周面１５ａに圧接する。

このとき支持板１３−１，１３−２毎に支持棒９の押圧方向が異なるものの、それぞれの圧接により各支持棒が支持板１３に固定される。これにより酸化亜鉛素子１０が高く積み上げられた場合に積層体２０の姿勢が安定化し、また支持棒９−１〜９−４の振動が抑制され、この点で振動による騒音が抑えられる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。例えば第２実施形態の避雷器ユニット２２において支持板１３−２を上側に設置し、支持板１３−１を下側に設置してもよい。

６…支持部
７…ベース
８…ばね
９…支持棒
９ａ…外周面（支持棒の外周）
１０…酸化亜鉛素子
１１…カバー
１３…支持板
１４…板本体
１５…孔部
１５ａ…内周面（孔部の内周）
１６…孔部
１７…接着剤
２０…積層体
２２…避雷器ユニット

そこで、実施例２〜４の支持板１３では、孔部１５の形成位置をシフトする（ずらす）ことでピッチ円径（内径のピッチ）を部分的に変更する構造を採用し、前記接着作業を不要としている。なお、図３中のＲは支持板１３の孔部１５中心間のピッチ円径を示し、Ｌは支持棒９中心間のピッチ円形を示している。実施例１のピッチ円径Ｒは、図１（ａ）（ｂ）からすれば、支持部材６およびベース部７における支持棒９の固定位置中心間のピッチ円形と略同等に形成されている。実施例２〜４では、前述のようにピッチ円径Ｒを変更することで前記固定位置中心間のピッチ円径に対してピッチ円形Ｌを変更させている。

そこで、実施例２〜４の支持板１３では、孔部１５の形成位置をシフトする（ずらす）ことでピッチ円径（内径のピッチ）を部分的に変更する構造を採用し、前記接着作業を不要としている。なお、図３中のＲは支持板１３の孔部１５中心間のピッチ円径を示し、Ｌは支持棒９中心間のピッチ円形を示している。実施例１のピッチ円径Ｒは、図１（ａ）（ｂ）からすれば、支持部材６およびベース部７における支持棒９の固定位置中心間のピッチ円形と略同等に形成されている。実施例２〜４では、前述のようにピッチ円径Ｒを変更することで前記固定位置中心間のピッチ円径に対してピッチ円形Ｌを変更させている。

Claims (7)

1. 複数の非直線抵抗体を積層した避雷器ユニットと、
   前記避雷器ユニットを内部に収納し、かつ絶縁性ガスを封入する絶縁容器と、を備え、
   前記避雷器ユニットは、前記非直線抵抗体群の積層体を締め付ける複数の支持棒と、該各支持棒をガイドする支持板と、
   を備えることを特徴とする避雷器。
2. 前記避雷器ユニットは、複数の前記支持板を備え、
   前記各支持棒は、前記支持板群にガイドされている
   ことを特徴とする請求項１記載の避雷器。
3. 前記支持板は、前記支持棒が挿通される孔部を備え、
   前記各支持棒は、それぞれ対応した前記孔部内に挿通されていることを特徴とする請求項１または２記載の避雷器。
4. 前記各支持棒の外周が、前記孔部の内周に接着されていることを特徴とする請求項３記載の避雷器。
5. 前記各支持棒の外周が、前記孔部の内周に圧接していることを特徴とする請求項３記載の避雷器。
6. 前記支持棒の外周は、対向配置された前記孔部のペア毎に前記圧接の位置が相違することを特徴とする請求項５記載の避雷器。
7. 前記孔部の形成位置は、前記ペア毎に前記支持板の内周側または外周側にシフトしていることを特徴とする請求項６記載の避雷器。

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