JP3126717B2 - 変発電所用電気サージアレスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は大気中で誘起された、たとえば雷撃から生
じたサージ、および切換操作によって生じた過電圧を安
全に取扱うための電力発電システムおよび配電システム
において特に（ただしそれらのみにではないが）使用さ
れるような、ダイバータとしても知られる電気サージア
レスタにおける、またはそれに関連する改良に関するも
のである。

発明の背景 当出願人による英国特許出願番号第2188199号に開示
される、ポリマーで覆われた固体サージアレスタは従来
のがいしで覆われた旧式なアレスタとは大きく異なり、
商業的に大きな成功を納めている。当出願人の英国特許
第2073965号に開示されているアレスタから開発された
このアレスタは長手コアを含む。この長手コアは、第１
および第２のターミナルブロック間において対面接触
し、かつ周囲表面に接着される強化剛性プラスチック材
料からなる剛性シェルで覆われる、酸化亜鉛バリスタブ
ロックおよび導電性ヒートシング／スペーサ・ブロック
の分散アレイと、コアとの間に耐候性シーラントを挟ん
で、コアの外周において隙間なく収縮処理される熱収縮
材料、コアの外周に嵌合されるエラストマ材料、また
は、コアの外周において成形された合成プラスチック材
料を含む、前述のコアのためのシェッド状（shedded）
外部ハウジングとから構成されるのが望ましい。ヒート
シンク／スペーサ・ブロックは当該出願人による前述の
英国特許出願番号第2188199号にとって本質的なもので
はないが、アレスタ内において有利な電圧グレージング
および熱分布効果をもたらし、よってその設置が望まれ
る。

英国特許出願番号第2188199号に述べられたように、
そこに開示されるサージアレスタは極めて高い物理的強
度を有するが、これはその構成が、表面に接着される強
化プラスチックシェルで覆われるセラミックバリスタブ
ロックおよび金属性ヒートシンク／スペーサ・ブロック
から形成されるコアを基礎とするからである。バリスタ
およびヒートシンク／スペーサ・ブロックはさらに、コ
アの物理的強度を増加させる導電性接着剤を使用するこ
とによって対面接触するように固定することもできる。
英国特許出願番号第2188199号は具体的には、そこに開
示される構造のサージアレスタを用いることによって配
電ポールの仕上げにおける改良が可能となると説明して
いる。すなわち、サージアレスタ自体の大きな物理的強
度によって、従来はがいしアレスタが物理的に一切負荷
を受けないようにするために設ける必要があった孤立支
持絶縁体が不要となり、その結果、より費用効果があ
り、より容易に取付けられ、かつ美観上および環境上よ
り好ましい設備が提供される。

英国特許出願番号第2188199号に開示されるポリマー
のサージアレスタは本来、配電用アレスタとしての利用
に十分適合しており、入手可能な寸法のバリスタブロッ
クおよびその他の制限により、変発電所用およびその他
の高電圧適用には、がいしで覆われた大型のアレスタが
引き続き利用されている。アレスタの構成要素が、充填
された不活性ガス、およびアレスタの爆発を防ぐために
設けられた精巧な吹き出し機構とともに、シェッド状の
がいしハウジング内に封止されるそのような大型がいし
アレスタは様々な理由により不利である。すなわち、そ
れらは製造および試験に費用がかかり、利用現場への輸
送が困難であり、輸送中およびそれに続く組立てにおい
て損傷を受けやすく、設置が困難で大きな吊上げ装置を
必要とし、さらに前述のように損傷を受けやすく、かつ
本来的に、英国特許出願番号第2188199号のポリマーア
レスタが回避するような電気上の諸問題（たとえば、内
部構成要素の劣化につながる内部電離）を被りやすい。

発明の概要 この発明は、英国特許出願番号第2188199号のポリマ
ーサージアレスタの大きな物理的強度によって、変発電
所用アレスタのような高電圧アレスタを、英国特許出願
番号第2188199号に述べられたような個々にはより低い
電圧の、複数個のアレスタからなる直並列ネットワーク
として構成することができるという認識に基づく。英国
特許出願番号第2188199号に述べられたような、ポリマ
ーで覆われた単一のサージアレスタは、第１級から第５
級までのIECライン放電規定を満たすに十分なエネルギ
吸収能力は備えていないであろうし、さらにライン放電
の第１級から第５級に対応する高いシステム電圧におい
て、最小限の半径方向電圧応力で優れた垂直電圧分布を
保証するに十分な大きさではないが、ポリマーで覆われ
たそのようなサージアレスタの直並列ネットワークなら
ばこれらの要求に容易に応えることができるであろう。
たとえば300KV rmsの定格電圧を有する、ポリマーで覆
われた基本単一ユニットサージアレスタは、高電圧シス
テムのエネルギ要求を満たすように容易に並列に合わせ
て組立可能であり、この並列配置は次に、所与の送電シ
ステムにおいて必要な電圧定格を達成するために、直列
に折返され得る。たとえば、当該出願人の行なった実験
によると、第３級のライン放電性能を有する132KVの有
効に接地されたシステムに相応しい120KV定格のアレス
タの場合、英国特許出願番号第2188199号において説明
されかつクレームされたような、ポリマーで覆われた30
KV定格のアレスタからなる直並列ネットワークは、各々
が３つの並列接続されたアレスタからなる４つの直列段
を含むであろう。

したがって、この発明は、その最も広い局面において
は、複数個の直列接続されたステージを含む、120kV以
上525kV以下の電圧定格を有する変発電所用電気サージ
アレスタであって、各ステージは、金属導体によって互
いに並列に接続される複数個の電気的に整合された配電
用サージアレスタを含み、この配電用サージアレスタの
各々は、24kV以上36kV以下の電圧定格を有し、かつ間隙
のない物理的強度の高い構成からなるとともに、ポリマ
ハウジング内に包まれるセラミックバリスタブロックを
含む剛性のコアを含み、さらに、最も上のステージの上
部およびステージの各接続境界部に設けられたコロナ放
電抑制手段を含む。

この構成によれば、変発電所用電気サージアレスタの
並列の積み重ね構造を形成するために、機械的強度など
の物理的特性に優れ、かつ電気的に整合された配電用ア
レスタを構成要素として用いることにより、フルロッド
などによって補強することなく所望の機械的強度が保持
され、さらに、電気的特性の向上を図ることができると
いう特有の効果を有する。

この発明のより特定的な局面によると、比較的高い電
圧定格を有するサージアレスタが提供され、そのサージ
アレスタは、各々が比較的低い電圧定格を有し、かつ各
々が長手コアを含む、複数のサージアレスタからなる直
並列ネットワークによって構成される。その長手コア
は、有効支持を最大にするために好ましくは（ただし必
須ではない）周囲表面に接着される強化プラスチック材
料からなる剛性シェル内に包まれ、かつそれによって支
持されるバリスタブロックおよびターミナルブロック
と、コア上において隙間なく収縮したまたは解除された
ポリマー熱収縮材料またはエラストマ材料からなるスリ
ーブ、あるいはその場的に成形された剛性プラスチック
材料を含む、コアのためのシェッド状外部ハウジングと
を含む。

より特定的に、かつ英国特許出願番号第2188199号に
述べられたように、比較的低い電圧定格のサージアレス
タの各々は長手円筒状コアと、空隙のないインタフェー
スを獲得するために耐候性シーラントをコア表面との間
に介在させて、前述のコア上に一体的シェッドを収縮さ
せた、電気的に絶縁的の熱収縮材料からなるポリマース
リーブと、さらにコアとスリーブとの間のインタフェー
スをその両端部において覆い、かつ空隙のないインタフ
ェースを獲得するために熱収縮スリーブとの間に耐候性
シーラントを介在させた端部キャップとを含むであろ
う。前述のコアはその各端部において円筒状のターミナ
ルブロックを含み、前述のターミナルブロックの間には
複数の円筒状酸化亜鉛バリスタブロックおよび複数の円
筒状アルミニウム・ヒートシンク／スペーサ・ブロック
が分散し、予め定められたコア長さアーク距離を有する
コアの全長にわたって電圧グレーディングを提供し、前
述のバリスタブロックは、導電性接着剤によって物理的
および電気的に各々別のバリスタブロックまたはもう一
つの種類のブロックの各々の隣接する端部表面と接触す
るように保持され、好ましくは接着される、金属被覆さ
れた電極をその端部表面上に有し、前述のターミナルブ
ロック、バリスタブロックおよび熱収縮スペーサ・ブロ
ックは、ガラス強化された硬化剛性エポキシ樹脂材料か
らなるシェルによってコア内に共に固定的に保持され、
さらにそのシェルは好ましくは、ただし必須ではない
が、空隙およびガスが介在しないように各ブロックの外
部曲面に接着され、かつプリプレグシートまたはフィラ
メント状材料からなる予め組立てられたブロック上にラ
ッピングまたはワインディングとして形成されるのが便
利である。

熱収縮材料からなる外部ハウジングの代わりに、比較
的低い電圧定格のこのサージアレスタは、上に述べられ
たように、コアの外周に嵌合されるエラストマ材料の外
部ハウジング、または、コアの外周において成形される
プラスチックハウジングによっても形成され得る。端部
キャップの配置は変更可能であろうし、アルミニウム・
ヒートシンク／スペーサ・ブロックを省略し、または別
の材料から形成することも可能であろう。同様に、剛性
シェルおよびその形成方法においても、この発明から逸
脱することなく様々な変更がなされ得るが、この発明の
本質は高強度構造を利用することにあり、そのような高
強度の特殊な達成が問題ではない。

実験室におけるテスト結果として作成された次の表
（表１）は、IEC 99−１ 送電ライン放電級を満たす
ためにこの発明の教示に従って必要とされるであろうポ
リマーアレスタの直並列ネットワークの数を示す。この
表の作成は24KV定格のポリマーユニットの使用に基づ
く。

並列に配置されるユニットの定格電圧は、必要な電圧
定格を満たすように選択することが可能であり、24KVユ
ニットのみに制限されるものではない。しかしながら、
経験によれば、最も便利なユニット定格は24KV、30KVま
たは36KVであり、そられに対応するポリマーアレスタが
英国特許出願番号第2188199号に開示される。

問題の高電圧サージアレスタの直並列形状は、複数の
直列アレスタ段を並列接続するのに役立つ装着プレート
を用いることによって達成され得、その装着プレートは
概して環状であるのが望ましく、かつ各直列段を形成す
る単体サージアレスタは、使用されるアレスタ環境を浸
漬する電界の望ましくない非均一性を回避するために、
装着プレートのまわりに一様に等間隔で配置される。こ
の発明による直並列ネットワークの電圧分布が容認し得
る限界内にあることを保証するためには、当業者には容
易に理解されるであろうが、この配置の物理的寸法が極
めて重要である。この配置の寸法はシステム電圧と、接
地面上の所与の配置寸法に対する電界強度の関係とによ
って確定するであろうと考えられる。上に述べられたよ
うに、ポリマーサージアレスタの直並列ネットワークは
環状に配置されるのが望ましく、次の表（表２）は最大
システム電圧に関して定められた最小配置寸法を示す。

さらに他の重要な考慮すべき事柄は直列の各並列ネッ
トワークの接合点におけるコロナ放電の除去であり、こ
の発明はこの要件が各接合点に設けられる適当なコロナ
リングの使用により達せられるということを提案する。
実際問題として、直並列ネットワークのすべての接合点
に同じ直径のコロナリングを取付けるのが便利で効果的
であるが、コロナリングの直径は接合点電圧により決定
される。上記の表２は使用されるべきコロナリングの最
小の直径を挙げる。コロナリングは装着プレートの周囲
に固定されるように適合された別々の構造であってもよ
く、または代替的に好ましくは装着プレートと一体的に
形成されてもよい。下文に詳細に記述されるのは雨水が
接着プレート表面を逸れて流れるのを助長するように設
計された有利な装着プレートカム（cum）コロナリング
構成であり、この構成は半径にされたコロナリングと一
体的にそれの外部の周囲に形成された下に向かって垂れ
下がっている円錐装着プレートを含む。

各ステージ（Ｉ、II、III、IV）におけるポリマーの
複数個の配電用サージアレスタは、好ましくは、隣接す
るステージの複数個の配電用サージアレスタに対して、
同一円周上において円周方向にずれた位置に配されてい
る（図３および図4A参照）。このように配置することに
より、隣接するステージの配電用サージアレスタ同士が
一軸上に並ぶことがなくなるため、配電用サージアレス
タ同士を直接接合ことなく、配電用サージアレスタを装
着プレートに接合するのみで、各ステージ間の配電用サ
ージアレスタの直列接続が実現される。その結果、全体
のアレスタの組立は容易にされるだけでなく、またポリ
マーのアレスタから結合プレートへの熱の消散は装着プ
レートへのポリマーのアレスタのより分散された接続の
おかげで容易にされる。

装着プレートはしたがって（ａ）ポリマーのアレスタ
の相互接続を準備し、（ｂ）隣りの段の装着プレートで
固定静電キャパシタンスを準備し、それは全体のアレス
タにわたる電圧勾配緩和（grading）に関して有利であ
り、（ｃ）どの段の複数のアレスタの１つも、それぞれ
の段におけるそれの相手に関して過熱し、それの固有の
温度依存抵抗によって、それぞれの段における電気的不
均衡を起こすのを避けるように、各段におけるポリマー
のアレスタ間の熱平衡を達成する手段を準備する機能を
有するように理解される。コロナリングが装着プレート
と一体的に形成されるところでは、装着プレートはまた
コロナリングを設けるという付加的な機能を与える。

この発明のさらに他の特徴は前掲の請求の範囲の中で
明らかにされ、それらおよび前述の特徴がよく理解され
るように、この発明の例となる実施例が添付の図面に関
連して下文に記述されるであろう。

好ましい実施例の説明 第１図を参照すると、その中に一部断面図で、一部側
面図で、前述の英国特許第2188199号の教示による例と
なるサージアレスタ１が図示される。サージアレスタ１
はガラス強化プラスチックシェル５の範囲内に構造的に
結合された、金属酸化物バリスタブロック２と、アルミ
ニウム合金ヒートシンク／スペーサブロック３と、ター
ミナルブロック４とを含み、それはブロック２、３、お
よび４の外部の円筒表面に接合される。バリスタブロッ
ク２と、ヒートシンク／スペーサブロック３と、ターミ
ナルブロック４と、ガラス強化プログラムシェル５とは
非常な物理的強度の一体的な構造アレスタコアを構成
し、それぞれのブロックの面している表面は保持され、
好ましくは空気の孔閉じ込め（entrapment）またはプラ
スチック材料のブリードなしに、向き合って物理的電気
的コンタクトして適当な導電性接着剤の使用により接着
される。図示されるような交互の大きい直径と小さい直
径呑一体的シェッド（shed）７を持ち、好ましくは表面
の水分のシェディング（shedding）を助長するように輪
郭を描かれたシェッドを持つ熱収縮スリーブ６は、流体
しっくい材料の内部配置を持つアレスタコアのあたりに
収縮され、熱収縮スリーブとアレスタコアの外部の表面
との間のインタフェースがボイドまたは空気の孔閉じ込
めがなく、水分により進入され得ないことを確実にす
る。ステンレススチール端部キャップ８が端部キャップ
とアレスタコアとの内部の間の空間を充填するシリコン
ゴムまたはシーラント９のようなものを持つアレスタの
各端部に嵌合され、組にされたねじ山への水分の進入を
妨げるために設けられたシール11を持つターミナルブロ
ック４とねじ山で係合されるステンレススチールターミ
ナルアセンブリ10により保持される。端部キャップ８の
スカート部分はそれぞれのターミナルブロック４とそこ
でコンタクトするバリスタブロック２との間の接合点を
持つ高さで終わり、そうでなければ挾まっている誘電体
材料に有害に影響するかもしれないこれらの２つの位置
における電圧勾配の確立を避ける。

金属酸化物バリスタブロック２はたとえば明電舎から
商業的に入手可能であり、好ましくは酸化亜鉛非線形抵
抗器材料を含むであろう。熱収縮スリーブ６はレイケム
（Raychem）から入手可能であり、たとえばレイケムPPS
3022シーラントによってガラス強化プラスチックシェル
５に対して封止され得、同じシーラントがポリマーの熱
収縮材料に対して端部キャップ８を封止するのに使用さ
れ得る。

バリスタバルブブロックはそれらの平坦な端部面に金
属処理されたアルミニウムコンタクトを持ち、それらの
周面の曲げられた表面が電気的に絶縁する材料で被覆さ
れた円筒形の形式で通常入手可能である。ヒートシンク
／スペーサエレメントは好ましくはバリスタバルブブロ
ックと同じ直径の円筒としてアルミニウムまたはアルミ
ニウム合金で形成される。バリスタバルブブロックはア
レスタにとって所望の電気的抵抗特性を与えるために十
分な数が設けられ、ヒートシンク／スペーサは十分な数
が設けられ、アレスタにそれのターミナル間の十分な長
さを与え、それがアークを生じることなしでそれの定格
電圧に耐えるのを可能にし、アレスタの全体の長さにわ
たって電圧降下の勾配を緩くするようにバルブブロック
とともに分散される。たとえば6KVないし36KVに及ぶ違
った大きさの違った定格の配電用サージアレスタのレン
ジが、アレスタの長さを変えるように単にバリスタブロ
ック２およびアルミニウムヒートシンク／スペーサブロ
ック３の数および分布を変えることにより、第１図の原
理に従ってこのように構成されることができ、この点に
おけるさらに進んだ詳細は我々の英国特許出願第218819
9号において見出され得る。

補強されたプラスチックシェルはその範囲内にバルブ
ブロック、ターミナルブロック、およびヒートシンク／
スペーサが組立てられ合成樹脂材料とともに嵌め込まれ
る予め形成された管として提供されることができるが、
しかし英国特許出願第2188199号の教示に従って、最初
にそれらの所望のアレイでバルブブロック、ターミナル
ブロック、およびヒートシンク／スペーサを組立て、そ
れからアレイが軸方向の圧縮に保持される状態で、アレ
イのあたりに樹脂含浸された織物または繊維状の補強材
料のマットを含むプリプレブ材料をラップし、その後に
樹脂を硬化する。英国特許出願第2188199号に記述され
たように、樹脂の硬化は、どんなボイドもガス状の含有
物も完成されたアレスタに存在しないのを確実にするよ
うに、好ましくはモールド圧力のもとで熱的に行なわれ
る。代替的にそれは熱収縮テープ（たとえばマイラーテ
ープ）でそれのプリプレグラッピングでアレスタコアを
螺旋状にラップし、その後樹脂を熱硬化し、最終的にテ
ープを除去する均等な技術により行なわれてもよい。

このようにアレスタコアを形成して、熱収縮材料（時
には熱回復可能材料と呼ばれる）または機械的に解放さ
れるエラストマ材料またはその場的に成形された合成樹
脂材料の外部のハウジングのコアへの組立は簡単なこと
である。この目的に適当な一体的シェッドを持つ熱収縮
スリーブはレイケム有限会社から入手可能であり、レイ
ケムの英国特許第1,530,994号および第1,530,995号の主
題であり、それの開示は引用によりここに援用される。
熱収縮材料は望ましい反トラッキングおよび他の電気的
特性を有し、それはそれを高電圧電気的がいしとしての
利用に適合する。しっくいシーラントが熱収縮スリーブ
の範囲内で利用され、熱収縮材料の外部のハウジングと
アレスタコアの補強されたプラスチックシェルとの間の
インタフェースがボイドがなく、水分浸透その他に不浸
透であることを確実にし、そのようなしっくいシーラン
トはまたレイケム有限会社から入手可能である。熱収縮
材料の代替として、たとえばEPDMまたはシリコンゴムの
ようなエラストマ材料が使用され得、コアはスリーブの
中へ押し込められ、またはエラストマスリーブはコア表
面とのぴったりした係合へ弾力的に収縮するように、機
械的に拡張され、コア上へ導入され、その後開放されて
コアの外周に嵌合される。このようにして形成された耐
候性シーラントは、好ましくはコアとエラストマスリー
ブとの間のインタフェースを封止する。

一体的シェッドを持つ合成ゴム型EPDMスリーブはGEC
ヘンリー（GEC−Henley）から入手可能であり、それは
この目的に適当である。代替的に外部のハウジングが予
め形成されたアレスタコア上に成形される。

均等な従来のがいしで覆われたサージアレスタと比較
して、第１図の教示に従って構成されたサージアレスタ
は、非爆発的な故障モードを表わすという重要な利点を
有し、それは軽い重量であり、従来のアレスタの半分ぐ
らいの重量しかないというさらに他の利点を有し、さら
に非常に強く頑丈に作られ、破壊行為および不適当な取
扱いによる破損に抵抗し、大気の汚染物質により影響を
受けず、水分の進入に対して不浸透である。従来のサー
ジアレスタのいくつかの前に説明されなかった故障がバ
リスタエレメントの導電性を増加する、減少する雰囲気
を発生するアレスタの範囲内の電離の結果から起こった
かもしれない（おそらく起こった）ということがかなり
最近になって理解されてきた。これらの効果はアレスタ
以内の水分の存在により、およびバリスタエレメントの
内部の電気的ストレスを増加する傾向がある外部の大気
汚染により悪化される。ガスの孔閉じ込めまたは水分を
避けることにより、第１図のサージアレスタは従来のが
いしで覆われたサージアレスタのこれらの問題を完全に
除く。さらに第１図のサージアレスタは従来のがいしで
覆われたサージアレスタより低いコストで製造されるこ
とができる。

アルミニウムブロック３がヒートシンク／スペーサと
して前記に言及されたということは注目されているであ
ろう。これはブロック３が実際２つの本質的な機能を果
たすからである。第１にそれらはバリスタブロック２の
面における実質的な熱シンクの準備により、アレスタコ
アの構造的一体性を保護するために動作するアレスタ以
内でのヒートシンクとして役立ち、第２にそれらは必要
とされるアーク距離を達するようにアレスタを延長する
のに役立つ。同様の態様で、ガラス強化プラスチックシ
ェル５はアレスタコアアセンブリの構造の一体性を準備
し、また熱バリアとして役立つという２重の機能を与え
る。当業者により理解されるであろうように、遮断器が
関連した電力システムでトリップするまで何分の１秒か
だけ続くであろうアレスタの短絡故障モードにおいて
（統計的にあらゆるアレスタがこの潜在的に最も危険な
モードを避け難く失敗しがちである）、非常に高い過渡
電流がアレスタコアの範囲内で2000℃のオーダの温度の
結果としての発生でアレスタを通って流れるであろう
し、ガラス強化プラスチックシェルはこの極端な過度温
度からアレスタのポリマーの外部のハウジングを保護す
るのに役立ち、それによって過渡の間ずっと、およびそ
の後にアレスタの構造的一体性を確実にする。従来のが
いしで覆われたアレスタはそのような過渡状態の結果と
しておそらく爆発的に粉々になるであろう。

第１図のサージアレスタは配電用サージアレスタ市場
において益々浸透しており、上記で説明したように、従
来のがいしで覆われたアレスタに対してかなりの利点を
有する。しかし、前述のように、がいしで覆われたアレ
スタがその著しくかつ広く認識されている不利点にもか
かわらず最も羽振りを効かすより高い電圧の応用に対し
て本質的に適するとは考えられなかった。本発明は第１
図のポリマーアレスタに対して、かつ英国特許出願第21
88199号の範囲内において類似して構成されたアレスタ
に対して、より高い電圧アレスタ市場へのブレイクスル
ーを与える。

添付図面の第２図を参照すると、本発明に従って一例
の120KV変発電所用サージアレスタ20が概略的に示さ
れ、アレスタは直列に接続される４つの30KVステージを
含み、各ステージは英国特許出願第2188199号に開示お
よび請求され、ならびに並行して接続される添付図面の
第１図によって例示される種類の３つの30KVアレスタを
含む。アレスタの４つのステージは第２図においてＩ、
II、IIIおよびIVと示され、各ステージは、第4A図およ
び第4B図でより詳細に示されかつたとえば重いゲージア
ルミニウムまたはアルミニウム合金で第２表に従って寸
法化されて形成される円柱状の円錐台形装着プレート22
の周囲のまわりで対称的にかつ互いに対して等距離で装
着される３つのポリマーアレスタ21を含む。各ポリマー
アレスタ21にたるアークの距離は、すなわちその端部キ
ャップ間の縦の距離は、英国第2188199号の第２図の教
示に従って、380mm（15インチ）であるかもしれない。
装着プレート22と一体的に形成されるコロナリング23
は、コロナ放電効果をなくすためにアレスタ20の各ステ
ージの上方に設けられ、高電圧設置におけるこのような
コロナリングの提供は、本発明の態様ではないがそれ自
体は既知である。ラインターミナル（示されていない）
はアレスタ20の頂点に設けられてもよく、組立てられた
構造はベース25の上に立つ。

装着プレート22およびコロナリング23の正確な形は意
図される応用、たとえばアレスタは屋内または屋外の使
用のためにあるかに依存して、変形が可能である。屋内
の応用では、装着プレートは単に平坦な円形状プレート
であってもよいが、屋外応用のためには、排水を設けて
アレスタ内に氷ができないことを確実にするべきであ
り、これらの情況において環状形の装着プレートが設け
られてもよい。コロナリング23は装着プレートと一体的
に形成されることができる、または別個の取付構造であ
ってもよい。

第4A図および第4B図は、第２図および第３図で示され
る直並列サージアレスタ形状で使用される組合わせられ
た装着プレートおよびコロナリングの好ましい形を示
す。示されるように、装着プレート22は上向きの凹面の
円錐台の形を有し、アレスタ形状が外部の天候で使われ
るときに雨水が流れ落ちるのを容易にするように設計さ
れ、その外部周囲はコロナリング23のアーク状表面に滑
らかに合体する。第１図の個々のポリマーサージアレス
タは、装着プレート22の傾斜によって、各端部で傾斜表
面に装着されるので、個々のサージアレスタが適切な配
向で装着プレートに装着することを確実にするために、
適切に形作られたウォシャ（有利的に装着プレートと一
体的に形成されることができる）が使用される。

第２図および第３図の直並列配列、および比較的高い
電圧アレスタを形成するために複数個の比較的低い電圧
定格ポリマーアレスタを使用する本発明に従った類似し
た直並列配列は、以下の多くの著しい利点を有する： − いかなる全体的システム電圧およびエネルギ要求
も、単一の生ニット定格を使て適応することができる、 − 直並列アレスタは手作業のみが必要で、現場に組
立てることができ、持上げ装置は必要ない、 − 直並列アレスタは現場で組立てられる個々のコン
ポーネントとして現場まで運ぶことができ、従来の高電
圧アレスタで今まで経験する運搬の困難を避ける、 − 個々のポリマーアレスタの強度は運搬および組立
の間の損傷のリスクを実質的になくす、 − 取扱いおよびテストに関して、製造時間はがいし
で覆われたアレスタと比べると減じられる、 − 形式検査は最も高いデューティ（クラス５）での
み行なう必要がある、 − バリスタエレメントの劣化をもたらす内部電離の
問題はなくされる、 − システム短絡電流（すわなち放圧機能）に関する
問題はなくされる、 − バリスタエレメントのより効果的冷却を達成す
る、 − 付加的グレージングキャパシタンスまたは他のコ
ンポーネントは適当なステージで簡単に加えられる、 − １つのサイズのバリスタエレメントですべてのシ
ステム電圧およびデューティを網羅することができる
（ほとんどの製造業者は現在少なくとも３つの異なるサ
イズを使う）、 − 立上げ試験の際簡単なテスト装置のみが必要であ
る（つまり単一ユニットアレスタへの出力、すなわち30
から40KVを伴なうポータブルACまたはDCテストセッ
ト）、 − 低重量構成は支持構造のコストを減じ、アレスタ
はトランスフォーマタンクまたはケーブル端部密閉支持
構造に直接装着されることができる、 − システム電圧が変わると、簡単に定格が上げ下げ
できる、 − すべての情況に対して１つのサイズのアレスタユ
ニットしか必要ないので、顧客の保管およびストック問
題を減ずる、 − 間違った組立てのリスクをなくす、 − がいしで覆われるアレスタの状況と違って、サー
ビスの性能は簡単に視覚的にモニタすることができる、 − 質量が低くかつポリマーアレスタユニットの剛性
内部構造によって、がいしアレスタに比べて地震応答が
優れている。

関連する知識および経験を持つ者によって容易に理解
されるように、特定の順序でリストされていない上記の
利点は、従来の高電圧アレスタに対してかなりの改良を
示す。

本発明は特定の実施例に関して説明されたが、この発
明は説明された実施例に限定されるのではなく、変発電
所用アレスタのような高電圧サージアレスタを、たとえ
ば英国特許第2188199号で説明および請求されるような
複数個のポリマーに覆われた低電圧アレスタを含む直並
列ネットワークとして構成するこの発明の広い範囲から
逸脱することなく、多くの修正および変形が可能であ
る。本発明の実施例において、英国特許出願第2188199
号に従ってポリマーサージアレスタを使用することが好
ましいが、軽量および高い物理的強度の類似した特性を
示す他のポリマーサージアレスタも代替的に使用するこ
とができる。

たとえば、英国特許出願第2188199号で特定的に説明
されるポリマーサージアレスタは、最高の電気的性能に
結合される卓越した物理的強度特性によって本発明の目
的のために好ましいが、米国特許第4656555号で説明さ
れ、合成樹脂材料を持つフィラメント状ワインディング
によって互いにおよびターミナルブロックに対して対面
接触して保たれるバリスタブロックに従ったサージアレ
スタ提案を認識している。米国特許第4656555号で説明
されるような構成的技術が本発明の目的のための十分な
物理的強度を有するサージアレスタを達成することがで
きるかを決定するためのテストを現在行なっていない
が、これを行なうことができるまたは行なうように修正
することができることが考えられ、したがって、十分な
物理的強度を有すると仮定して、米国特許第4656555号
で説明されるような、またはそこで実質的に説明される
ようなポリマーサージアレスタから直並列型サージアレ
スタを構成するのに、本発明の範囲内にあると考えられ
る。英国特許出願第2188199号で特定的に説明されるよ
うなポリマーサージアレスタを構成する最近の提案につ
いても認識しており、ただし違うのはターミナルブロッ
クおよびバリスタブロックのスタックの間のスプリング
ウォッシャの中間位置づけ、ならびにバリスタブロック
スタックのまわりとバリスタブロックスタットの間の薄
い管状エラストマ膜および樹脂注入されたグラスファイ
バラッピングの提供であり、このようなアレスタ構造に
対して現在テストを行なっていないが、アレスタにおい
て十分な物理的強度が得られる限り、本発明に従った直
並列アレスタ形状の構成においてこのようなアレスタを
使うことができるのは可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は前述の我々の英国特許出願第2188199号の教示
に従う、例となるポリマーのサージアレスタを図示す
る。 第２図は第１図の複数個のサージアレスタの直並列ネッ
トワークとして、この発明に従って構成される120KV変
発電所用サージアレスタの略側面図を図示する。 第３図は第２図のサージアレスタの１つの段および隣り
合った段へのそれの接続のモードを図示する斜視図であ
る。 第4A図および第4B図はそれぞれ好ましい装着プレート／
コロナリング構成の平面図および側断面図である。 図において１はサージアレスタであり、２は金属酸化物
バリスタブロックであり、３はアルミニウム合金ヒート
シンク／スペーサブロックであり、４はターミナルブロ
ックであり、５はガラス強化プラスチックシェルであ
り、６は熱収縮スリーブであり、７は一体的シェッドで
あり、８はステンレススチール端部キャップであり、９
はシーラントであり、10はステンレススチールターミナ
ルアセンブリであり、11はシールである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−174881（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−132760（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−120402（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−290106（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−24604（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−208607（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−93090（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−148143（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4326232（ＵＳ，Ａ) 米国特許4656555（ＵＳ，Ａ) 米国特許3963965（ＵＳ，Ａ) 英国公開814838（ＧＢ，Ａ) 欧州公開280189（ＥＰ，Ａ１) 欧州公開233022（ＥＰ，Ａ２)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下に複数個直列接続されたステージ（I,
   II,III,IV）と、 最も上の前記ステージ（IV）の上部および前記複数個の
   ステージ（I,II,III,IV）の直列接続境界部に設けられ
   たコロナ放電抑制手段（23）と を含む、たとえば120kVから525kV程度の比較的高い電圧
   定格を有する、空気によって絶縁された変発電所用電気
   サージアレスタであって、 各前記ステージは、金属導体（22）によって互いに並列
   に接続される複数個の電気的に整合された配電用サージ
   アレスタ（21）を含み、 前記配電用サージアレスタ（21）の各々は、たとえば24
   kVから36kV程度の比較的低い電圧定格を有し、かつ、間
   隙および空所を有しない物理的強度の高い構成からなる
   剛性のコアを備え、 該剛性のコアは、電気的絶縁プラスチック材によって強
   化されたシェッド状で耐候性を有するポリマーハウジン
   グ（６、７）に包まれた、互いに積み重ねられたセラミ
   ックのバリスタブロック（２）を含み、 前記複数個のステージおよび前記コロナ放電抑制手段は
   共に、空気より高い絶縁強度を有する絶縁媒体を含む外
   部的ハウジングを備えることなく外気にさらされて、全
   体として、前記複数個のステージの間および各ステージ
   のサージアレスタの間には空気のみが誘電絶縁体として
   介在して動作するように構成された、変発電所用サージ
   アレスタ。
2. 【請求項２】各前記ステージ（Ｉ、II、III、IV）は導
   電性の金属装着プレート（22）を含み、該金属装着プレ
   ートにそれぞれのステージ（Ｉ、II、III、IV）の複数
   個の配電用サージアレスタ（21）が互いに均一の間隔を
   保って装着され、 前記配電用サージアレスタ（21）の各々は、バリスタブ
   ロック（２）および端部ターミナル（４）を含む固体円
   筒形のコアを含み、 前記コアは、電気的絶縁プラスチック材の強化シェル
   （５）内に密封されて包まれるとともに、シェッド状の
   ポリマーハウジング（６、７）内に収容され、 各前記ステージ（Ｉ、II、III、IV）の配電用サージア
   レスタ（21）の各々は、その一方の端部ターミナルを各
   前記ステージの前記金属装着プレート（22）に対して物
   理的かつ電気的に接続され、その接続部から直立してそ
   の反対の端部ターミナルが、直列に隣接するステージの
   前記金属装着プレート（22）に物理的かつ電気的に接続
   され、 前記コロナ放電抑制手段（23）は、上下に隣接する前記
   ステージ間に介在する前記金属装着プレート（22）の各
   々と電気的に接続されたコロナ放電抑制リング（23）
   と、最も上の前記ステージ（IV）の上部に設けられたコ
   ロナ放電抑制リング（23）とを含む、請求項１に記載の
   変発電所用サージアレスタ。
3. 【請求項３】前記コロナ放電抑制リング（23）は前記装
   着プレート（23）と一体的に形成される、請求項２に記
   載のサージアレスタ。
4. 【請求項４】前記金属装着プレート（22）は、雨水が流
   れ落ちやすくするために上向きの皿状の円錐台形の形状
   を有し、その外側周辺がコロナ放電抑制リングを規定す
   るアーク状表面に連続して形状的に一体化する、請求項
   ２または３に記載の変発電所用サージアレスタ。
5. 【請求項５】前記金属装着プレート（22）は、前記配電
   用サージアレスタ（21）から雨水の排出を容易にし、か
   つ前記配電用サージアレスタ（21）内に氷ができないよ
   うにするために、環状である、請求項２から４のいずれ
   かに記載のサージアレスタ。
6. 【請求項６】前記強化シェル（５）は、前記バリスタブ
   ロック（２）およびターミナルブロック（４）のまわり
   を包囲するプラスチック材料のフィラメント状またはシ
   ート状のキャリアを含む、請求項２から５のいずれかに
   記載の変発電所用サージアレスタ。
7. 【請求項７】前記バリスタブロック（２）が、酸化亜鉛
   バリスタブロックである、請求項１から６のいずれかに
   記載の変発電所用サージアレスタ。
8. 【請求項８】前記配電用サージアレスタ（21）の前記コ
   アは、バリスタブロック（２）によって互いに分離して
   配される複数個のヒートシンク／スペーサブロック
   （３）をさらに含む、請求項１から７のいずれかに記載
   の変発電所用電気サージアレスタ。
9. 【請求項９】前記ポリマーハウジング（６、７）は、前
   記コアに縮み処理された熱収縮材料、または前記コアの
   外周に嵌合されたエラストマ材料、または前記コアの外
   周において成形されたプラスチック材料を含む、請求項
   １から８のいずれかに記載の変発電所用電気サージアレ
   スタ。
10. 【請求項１０】各前記ステージ（Ｉ、II、III、IV）に
    おける複数個の配電用サージアレスタ（21）は、隣接す
    るステージの複数個の配電用サージアレスタに対して、
    同一円周上において円周方向にずれた位置に配されてい
    る、請求項１から９のいずれかに記載の変発電所用電気
    サージアレスタ。