JP2563382B2

JP2563382B2 - 避雷器

Info

Publication number: JP2563382B2
Application number: JP62263461A
Authority: JP
Inventors: 幹夫住吉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1996-12-11
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JPH01106407A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は雷サージを始めとする異常電圧から電力設備
を保護するための油中適用の避雷器に関するものであ
る。

従来の技術近年、電力分野において、電力の安定供給の要望が以
前にも増して高まり、電力設備機器の高信頼化ならびに
電力の高品質化が進められている。特に、電力の高品質
化においては、雷などによって送配電線上に発生する有
害な異常電圧を確実に吸収するために、直列ギャップを
もたない酸化亜鉛形の避雷器も実用化され、送配電設備
の各所に取付けられている。また、電力機器の保護特性
を経済的に向上させる観点から、電力機器内蔵形の避雷
器も実用化されつつある。この電力機器内蔵形の避雷器
は変圧器における油中適用などで代表されるが、これら
の避雷器は変圧器の絶縁油の高温度に常にさらされるこ
とにより、またそれは気中適用時の温度に比べかなり高
くなることから、サージ電流吸収ならびに短時間交流過
電圧印加に対して、十分な放散を考慮しなければならな
い。そのため、避雷器の特性要素となる素子から発生す
る熱をどのように放散させるかが重要な課題となってい
る。

従来、この種の避雷器の内部構造は第４図に示すよう
な構成であった。第４図の避雷器は変圧器油中適用の例
で、変圧器の構成部分も一部併せて示している。第４図
において、１は酸化亜鉛を主原料とし、ビスマス，プラ
セオジウムなどの添加物を加えて高温焼結して得られた
円柱形のバリスタ素子で、同図の例では４個直列に圧接
接続されている。２はバリスタ素子１を固定し、かつ圧
接するためのコイル状のスプリング、３はバリスタ素子
１ならびにスプリング２を収納する絶縁ケースで、通常
は中空の碍子が用いられる。４は同避雷器の充電端子、
５は絶縁ケース３内に収納される収納物全体を封止し固
定する金属キャップで、カシメによって絶縁ケース３に
固定される。６は絶縁ケース３の充電端子側に設けられ
た通油孔、７は接地端子、８は接地端子７からの接地リ
ード線、９は変圧器のタンクであり、これに接地リード
線８が接続され、タンク９そのものも大地に接地されて
いる。10は充電端子４に接続された充電リード線、11は
絶縁板で、碍子からなり、変圧器の電圧タップ切換え端
子などが設けられている。12は高圧リード線で、絶縁板
11上で充電リード線10に接続されていると同時に、変圧
器の高圧巻線（図示せず）にも接続されている。13は変
圧器の鉄心、14は絶縁油で破線のイの部分まで満たされ
ており、避雷器全体はこの絶縁油14中にある。

以上のように構成された従来の避雷器の放熱につい
て、以下その動作を説明する。

まず、雷サージ電圧、開閉サージ電圧、あるいは短時
間交流過電圧が避雷器両端に印加された場合、それらの
電圧に伴うサージ電流は避雷器によってバイパスされ、
避雷器が接続された線路のサージ電圧は抑制される。こ
の時、サージ電流は直列接続されたバリスタ素子１を通
過することになり、その時の消費エネルギーはジュール
熱となって、一旦、バリスタ素子１の温度を上昇させ、
その後、主としてバリスタ素子１の側面から絶縁ケース
３内の絶縁油14へ放熱され、さらに絶縁ケース３および
通油孔６を通してその通油によって、熱放散が行われ
る。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、このような従来の構成では、前述のサ
ージ電圧あるいは短時間交流過電圧が連続的に、あるい
は長時間発生した場合、前記の絶縁ケース３および前記
通油孔６を通してその通油による熱放散では十分でない
という問題があった。すなわち、従来の構成において
は、熱の移動媒体である絶縁油の流れが通油孔６付近に
限定され、バリスタ素子１側面部の絶縁油の流れがほと
んど期待できないためである。

本発明はこのような問題点を解決しようとするもの
で、バリスタ素子を取り巻く絶縁油の流れによってバリ
スタ素子の放熱特性を高め、大きなエネルギー処理時の
避雷器の熱安定性を高めようとすることを目的とするも
のである。

また、併せて輸送中などに発生すると予想される機械
的振動、衝撃に強い避雷器の提供をも目的とするもので
ある。

問題点を解決するための手段この目的を達成するために本発明の避雷器は、絶縁油
を満たしたタンクと、このタンク内に設けた固定金具
と、この固定金具によりその一方が固定された絶縁棒
と、この絶縁棒の他方が貫通する貫通孔を有した少なく
とも一つの円筒状のバリスタ素子と、このバリスタ素子
の前記固定金具側に電気的に接続した第１の端子と、前
記バリスタ素子の前記固定金具と反対側に固定した第２
の端子と、前記固定金具と前記バリスタ素子との間に前
記絶縁棒が貫通するように設けた圧接電極とを備え、前
記圧接電極の前記バリスタ素子側の直径を前記固定金具
側の直径よりも大きくしたものである。

作用本発明は前記した構成により、バリスタ素子の発熱に
よって熱せられた絶縁油は比重が軽くなり、バリスタ素
子外側面に沿って下方より上方へ一様に絶縁油の上昇流
ができる。これにより、バリスタ素子の側面からの放熱
効果は大幅に向上するものである。

また、圧接径の異なる圧接電極は、絶縁棒の軸に直角
に加わる機械的振動，衝撃のバリスタ素子エッジ部へ与
える力を吸収する作用をももつものである。

実施例第１図は本発明の一実施例による避雷器を示す断面図
であり、変圧器油中適用の例である。第１図において、
15は酸化亜鉛を主原料とするバリスタ素子で、内部中空
の円筒状をなし、その各端面にリング状のメタリコン電
極が施されている。また、第１図においては、バリスタ
素子15は４個直列に接続されている。16はバリスタ素子
15と後述の金具28の間に挾み込まれたリング状の圧接電
極で、バリスタ素子15側に接する部分の直径よりも、金
具28側に接する部分の直径が小さく構成されている。17
は絶縁棒で、その一方が後述する変圧器の鉄心26上に取
付けられたＬ字形の金具28に固定されている。この絶縁
棒17は絶縁油に浸されるため、耐油性の良い樹脂、セラ
ミクスあるいは絶縁コートを施した金属棒などが用いら
れる。18はナット、スプリングワッシャあるいは皿バネ
などで、これを用いて絶縁棒17の他方が固定される。19
は接地端子で、金具28を介して引き出されている。20は
充電端子で、バリスタ素子15の電極に接して引き出され
ている。21は接地リード線、22はタンク、23は充電リー
ド線、24は絶縁板、25は高圧リード線、26は変圧器の鉄
心、27は絶縁油で、これらはそれぞれ従来の接地リード
線８、タンク９、充電リード線10、絶縁板11、高圧リー
ド線12、鉄心13、絶縁油14に対応するものである。

次に、以上のように構成された避雷器の動作を説明す
る。今、従来例と同様にサージ電圧あるいは短時間交流
過電圧が連続的にあるいは長時間発生した場合、吸収さ
れたエネルギーによってバリスタ素子15の素子温度は従
来例と同様に極めて高くなる。しかしながら、それぞれ
のバリスタ素子15からの放熱は直接タンク22内の絶縁油
27に一様に行われ、高温にさらされた絶縁油27の比重は
軽くなり、下方から上方へとバリスタ素子15の外側面に
沿って帯状の絶縁油27の流れが形成される。また、この
帯状の流れば、バリスタ素子15の温度上昇が高ければ高
い程、速くなる特徴を有する。このようにして、バリス
タ素子15の放熱効果は大幅に向上し、バリスタ素子15の
温度上昇を低く抑えることができ、結果として、定格交
流印加状態における避雷器を熱暴走から回避することが
できるなど、良好な熱安定性を得ることができる。ま
た、バリスタ素子15の発熱から特性劣化を低減させると
いった効果、さらには構造が簡単で部品点数が少ないな
ど経済的な効果を併せてもつものである。

また、絶縁棒17の軸に直角に加わる振動や衝撃の曲げ
モーメントに対して、圧接電極16がテコの原理により、
バリスタ素子15のエッジ部に加わる力を直径の大きい方
で受け、それを直径の小さい方で金具28へ伝えるため、
バリスタ素子15のエッジ部のヒビ割れを防止する効果も
もつものである。

次に、本発明の第２の実施例について第２図と共に説
明する。第１図の実施例との違いは、本発明の避雷器２
台を１台にまとめた点である。第２図において、A,Bは
それぞれ第1,第２の避雷器で、29は両避雷器A,Bの共通
の接地端子、30は避雷器Ａの充電端子、31は避雷器Ｂの
充電端子である。ここで、基本的な作用は第１の実施例
と同様であるが、一般に変圧器内蔵タイプには２台の避
雷器が用いられるが、第２図のように第1,第２の避雷器
を組合せることによってコンパクトに、かつ経済的に構
成できるといった効果をもつものである。

次いで、圧接電極16の形状について第３図と共に説明
する。第３図a,b,c,dは共に本発明に供される圧接電極
の断面図を示したもので、Ｃ側はバリスタ素子15に接す
る側で、Ｄ側は金具28に接する側である。共にＤ側の直
径がＣ側に比べ小さく形成されている。第３図ａは第１
の実施例で用いたもの、第３図ｂはテーパ状になったも
の、第３図ｃは円弧状になったもの、第３図ｄは径の異
なる２個のリングを組み合わせたもので、いずれも同様
な効果をもつものである。

なお、本発明の実施例では、避雷器本体を鉄心上に位
置させたが、絶縁棒をタンクに取付け、タンク内側面に
本避雷器を取付けても同様な効果が得られることは言う
までもない。また、本実施例では取付けを水平とした
が、これは斜めや垂直に取付けても同様である。

発明の効果以上のように本発明によれば、円筒状のバリスタ素子
と、バリスタ素子と電力機器の固定部との間に位置する
圧接径の異なる圧接電極とを電力機器から伸びる絶縁棒
を介して固定し、その両端から電気端子を取出し、電力
機器内の絶縁油が直接バリスタ素子に接することによっ
て、バリスタ素子内で発生したジュール熱を速やかに放
散させ、バリスタ素子の温度上昇を抑制することがで
き、結果として避雷器の良好な熱安定性を確保し、バリ
スタ素子の特性劣化抑制の効果をもつものである。さら
に、圧接電極において、バリスタ素子側の直径を固定金
具側の直径よりも大きくしたので、絶縁棒の軸の直角に
加わる振動や衝撃に対して、圧接電極がテコの働きを
し、曲げモーメントによるバリスタ素子エッジ部のひび
割れ、カケを防止する効果をもつものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による避雷器を示す断面図、
第２図は本発明の第２の実施例による避雷器を示す断面
図、第３図a,b,c,dは本発明に用いられる各種圧接電極
の断面図、第４図は従来の避雷器を示す断面図である。 15……バリスタ素子、16……圧接電極、17……絶縁棒、
18……ナット、19,29……接地端子、20,30,31……充電
端子、22……タンク、26……変圧器の鉄心、27……絶縁
油、28……金具。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁油を満たしたタンクと、このタンク内
に設けた固定金具と、この固定金具によりその一方が固
定された絶縁棒と、この絶縁棒の他方が貫通する貫通孔
を有した少なくとも一つの円筒状のバリスタ素子と、こ
のバリスタ素子の前記固定金具側に電気的に接続した第
１の端子と、前記バリスタ素子の前記固定金具と反対側
に固定した第２の端子と、前記固定金具と前記バリスタ
素子との間に前記絶縁棒が貫通するように設けた圧接電
極とを備え、前記圧接電極は、前記バリスタ素子側の直
径を前記固定金具側の直径よりも大きくした避雷器。