JP3546576B2 - Surge arrester - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は避雷器に関し、特に、インサートを絶縁高分子材料で被覆した避雷器に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在の避雷器は、基本的には、特性要素としての酸化亜鉛を主成分とする焼結体(以下、ZnO素子と称す)と、このZnO素子を挟みZnO素子に通電するための上・下電極と、ZnO素子と上下電極を一体的に形成してこれを密閉収容する絶縁容器と、この絶縁容器を被覆する外被とで構成されている。
【0003】
この避雷器は、送電、配電線路又は保護機器に設置され、これらの線路又は機器等を異常電圧から保護するものであるが、従来は、外被として磁器製の碍管が用いられていたが、大型となり、且つ重量も増し、機械的にも脆いので、近年は磁器製の碍管に代えて、機械的強度に優れ、耐熱性、耐圧性のある繊維強化プラスチック(以下、FRPと略称)により、耐圧絶縁筒を形成し、その外周を耐候性の良い絶縁高分子材料、例えばEPDM(EPゴム)やシリコン(ゴム)等のゴム外被(以下、外被と略称する。)で被覆した、所謂、ポリマー形避雷器の開発が進められている。
【0004】
図6はこのポリマー形避雷器の電極とZnO素子の一体構成の要部断面図で、1および2は上部および下部の電極で、両電極は円柱状から成り、ともに、軸線方向の中央部外周に、周方向の溝部1aおよび2aが設けられている。
【0005】
3はZnO素子で、該ZnO素子3は、避雷器の特性要素としての酸化亜鉛を主成分とする焼結体から成り、避雷器の定格電圧に応じて、1個又は複数個直列に重ねて使用される。4は圧接ばねで、ZnO素子3の一端側と電極板5を介して上部の電極1間に弾装され、ZnO素子間およびZnO素子と上部および下部の電極とを互いに圧接している。
【0006】
6は防湿テープで、ZnO素子3全体の外周面と電極1および2の一部の外周面に、圧接ばね4を介在して一体とした状態で直接巻き付け、ZnO素子3に湿気が浸入するのを防止する。
【0007】
7はFRPレジンを含浸したレジン含浸テープ(プリプレグテープ)を、巻き付けて加熱硬化した耐圧絶縁筒で、この耐圧絶縁筒7はレジン含浸テープを防湿テープ6の外周、ならびに電極1および2の溝部1aおよび2aおよび電極の段部1bおよび2bまで空隙を設けずに密着して巻き付け、これを加熱硬化して形成する。8は電極支持手段で、内部圧が上昇したとき電極1,2が飛び出ないように保持するためのもので、溝部1a,2aの部分に補強としてレジン含浸テープを巻き付け、耐圧絶縁筒7を加熱硬化させるときに同時に加熱硬化させる。又は圧縮金具で圧縮保持する。これらZnO素子3および電極1,2を耐圧絶縁筒7で一体化してインサート10を構成する。
【0008】
避雷器はこのインサート10の外周に外被を装着して構成される。装着する手段としては、図7に示すように2つの方法がある。
【0009】
図7は装着手段を説明するための避雷器の概念図で、(A)は一体モールド方式といわれる方式で、インサート10を外被11で一体モールド形成する。
【0010】
同図(B)はスリップオン方式といわれるもので、外被12とインサート10とを夫々別々に形成し、把持具13,14で外被12を気密に支持し、外被12とインサート10間に生ずる空隙にシリコーンゴムなどの封入材15を充填して形成する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
一体モールド方式は、長所として、外被はインサートと一体成形されるため、外被とインサート間の密封性、あるいは密着性が良好であり、このため、外部から外被とインサート間に汚染物質の進入による電気的性能の劣化を受けにくい。
【0012】
一方、短所として、外被成形時のインサートへの負荷による不良の発生、外被成形不良による健全なインサートの破棄など、製品の歩留まりが悪く、製品のコスト高の原因となる等があげられる。
【0013】
また、スリップオン方式は、外被とインサートとを別々に成形し、インサートに外被を被せる構成のため、一体モールド方式の短所であるインサートへの負荷・歩留まりの悪さは解消することができる。
【0014】
一方、短所として、外被を被せる手間がかかる。
【0015】
しかし、外被の構造、製造面のコスト、あるいはZnO素子の機能劣化防止の観点からは、スリップオン方式がよい。
【0016】
このスリップオン方式とするとき、解決しなければならない次の課題がある。
【0017】
(1)封入材の流出防止
(2)外被装着の容易性の確保
(3)外被脱落の防止
特に、(2)と(3)の課題は、相反する性能を追及することになる。図7の(B)は(1)〜(3)の課題を解決するために、電極の両端で把持具によって固定するようにしているが、このようにした場合、把持具の形状によっては外被を傷めたり、外被の材料によっては、長期的な使用に際して応力緩和が起こり、脱落する可能性があり、(3)の課題を解決できない。
【0018】
本発明は、このスリップオン方式において、これらの課題を解決することを目的としてなされたものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明において、上記の課題を解決するための手段は、ZnO素子と電極とを耐圧絶縁筒で一体構成したインサートと、該インサートの外周を被覆する絶縁高分子材料より成る外被とを別々に形成して、この外被をインサートに装着し、インサートと外被間に生ずる空隙に封入材を充填して成る避雷器において、
前記インサートの上下部夫々に周方向の嵌合溝を設け、前記外被にはこの夫々の嵌合溝に弾性的に嵌合する周方向の突起部を設け、この突起部を前記インサートの嵌合溝に弾性的に嵌合して装着するようにする。また、前記インサートの上下部夫々に、外被の挿通方向に大径となるテーパー部を設け、前記外被には、この夫々のテーパー部に接合するテーパー孔を有する突起部を設け、この突起部のテーパー孔を前記インサートのテーパー部に接合して装着するようにする。更に、このテーパー部を有するインサートのテーパ部に周方向の嵌合溝を設け、外被にはテーパー部に接合するテーパー孔を有する突起部の他に、嵌合溝に弾性的に嵌合する周方向の突起部を設けて、突起部を嵌合溝に弾性的に嵌合し、テーパー部の接合と突起部の嵌合の両方で、外被を気密に支持するようにする。
【0020】
インサートの外被の装着は、単に外被の弾性を利用して溝に嵌合し、又はテーパー部に接合するようにしたので、装着作業は極めて簡単であり、また気密の保持、外被の脱落防止も簡単に実現できる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図1〜図5に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、図6,7と同一部分、又は相当部分には、これと同一符号を付して説明を省略する。
【0022】
図1は、本発明の第1の実施の形態の説明図で、その(A)は外被を断面した正面図、(B)はその外形図を示す。
【0023】
本実施形態は、インサート10の上部および下部の例えば電極1および2の外周の一部に、周方向の嵌合溝1cおよび2cを夫々設け、外被20には、この嵌合溝1cおよび2cに対向する部位に、該嵌合溝1cおよび2cに嵌合して内部を封止する環状の突部21および22を夫々設けたものである。
【0024】
この装着手段は、外被の弾性を利用する。即ち、突部21,22の内径は、電極1,2の外径より小さく、且つ嵌合溝1c,2cの底部の外径と同じか、やや大きく形成し、その厚みは、電極の外周より小さい内径の突起部を挿通するとき、弾性により広がって容易に変形して電極の外周を滑って挿入できる厚さとし、嵌合溝の巾はこの厚さに合わせ、弾性的に嵌合する。
【0025】
このようにして外被20を突部21,22のゴムの弾性を利用して嵌合溝1c,2cに嵌合して装着し、上下を封止した後、外被にあらかじめ設けてある封入材挿入部(図示省略)よりシリコーンゴム等の封入材15を充填し、挿入部を封止する。
【0026】
この装着部の嵌合溝と、これに嵌合する突部の形状は必ずしも断面矩形に限らない。図2の(a)に示すように断面が三角状でもよいし、また(b)に示すように断面楕円形でもよい。
【0027】
図3は本発明の第2の実施の形態の説明図で、その(A)は外被を断面した正面図、(B)はその外形図を示す。
【0028】
この実施の形態は、上部の電極1と下部の電極2との外径寸法を、前者を小、後者を大とし、且つ、電極1および2の外周には、外被の挿通方向(図3の上から下の方向)に向けて大径となるテーパー部1dおよび2dを設け、外被30には、これら電極1および2の外形に合わせた挿通孔を有する突起部31および32を設けて、外被30を、上部の外径の小さい電極1側から挿通して強く押し下げ、インサート10と外被30とを該外被の弾力によってインサート10に強く装着する。
【0029】
なお、外被の突起部で上部の電極のテーパー部に接合する挿通孔は、この電極に合わせたテーパー孔とする。また、下部の電極2のテーパー部2dは、図3に示すように突起部32が挿通しやすいように、上端側のみに設けてもよいし、また、電極1のように全体に設けてもよい。
【0030】
図4は本発明の第3の実施の形態の説明図で、その(A)は外被を断面した正面図、(B)はその外形図を示す。
【0031】
この実施の形態は、第1の実施の形態と第2の実施の形態を併用したもので、上部の電極1の外周はテーパー部1dとなし、中間部外周に嵌合溝1cを設け、下部の電極2は、内側にテーパー部2dを有し、中間部外周に嵌合溝2cを設けて、外被40の上部には、小径の電極1のテーパー部1dと接合する挿通孔を有するテーパー接合部41aと、嵌合溝1cに嵌合する溝嵌入部41bとから成る装着部41を設け、下部には、大径の電極2が接合する接合42aと、嵌合溝2cに嵌合する溝嵌入部42aと、嵌合溝2cに嵌合する溝嵌入部42bとから成る装着部42を設ける。外被40のインサート10への装着は、外被40の装着部42側から電極1を挿通し、矢印の方向に押し下げて下部の突起部42bを嵌合溝2cに、上部の突起部41bを嵌合溝1cに嵌合する。
【0032】
この実施の形態はテーパーの接合面と突起部と嵌合溝の両方での装着力で外被を支持し且つ気密を保持する。従ってインサートと外被との結合はより強固なものとなり、外被の脱落防止がより確実なものとなる。
【0033】
図5はインサートに装着した外被の形状の例で、外被の沿面距離を大きくするために複数のひだHを付けたものである。このひだ付の外被とするか、ひだ無しの外被とするかは、避雷器の定格電圧,使用場所等によって適宜選択して使用する。
【0034】
【発明の効果】
以上のように本発明は、インサートの上下部に嵌合溝又はテーパー部を設け、外被には、この嵌合溝又はテーパー部に嵌合又は接合する突起部、又は装着部を設けて、外被のインサートへの装着は、外被の突起部をインサートの嵌合溝又はテーパー部に弾性的に嵌合又は接合して行われるので、外被の装着は極めて容易となり、且つ封入材の流出も完全に防止でき、更に、外被の脱落も防止でき、スリップオン方式の有する課題をすべて解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の説明図。
【図2】図1の嵌合手段の説明図。
【図3】本発明の第2の実施の形態の説明図。
【図4】本発明の第3の実施の形態の説明図。
【図5】本発明の外被の実施例の外形図。
【図6】インサートの要部断面図。
【図7】従来例の避雷器の概念図。
【符号の説明】
1,2…電極
1c,2c…嵌合溝
3…ZnO素子
4…圧接ばね
5…電極板
6…防湿テープ
7…耐圧絶縁筒
8…電極支持手段
10…インサート
11,12,20,30,40…外被
15…封入材
21,22,31,32…突起部
41,42…装着部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an arrester, and more particularly to an arrester having an insert coated with an insulating polymer material.
[0002]
[Prior art]
The current surge arrester basically includes a sintered body mainly composed of zinc oxide as a characteristic element (hereinafter, referred to as a ZnO element) and upper and lower electrodes for sandwiching the ZnO element and supplying current to the ZnO element. And an insulating container for integrally forming the ZnO element and the upper and lower electrodes and enclosing the insulating container, and a jacket for covering the insulating container.
[0003]
This lightning arrester is installed on power transmission, distribution line or protection equipment, and protects these lines or equipment from abnormal voltage.Conventionally, porcelain porcelain insulators have been used as outer jackets. In addition, in recent years, instead of porcelain insulator tubes, fiber-reinforced plastics (hereinafter abbreviated as FRP) having excellent mechanical strength, heat resistance, and pressure resistance are used instead of porcelain insulators. A so-called "insulating cylinder" is formed by covering an outer periphery thereof with a rubber jacket (hereinafter abbreviated as "jacket") such as an insulating polymer material having good weather resistance, for example, EPDM (EP rubber) or silicon (rubber). The development of polymer arresters is underway.
[0004]
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of an integrated structure of the electrode and the ZnO element of the polymer surge arrester.
[0005]
[0006]
[0007]
[0008]
The lightning arrester is configured by mounting a jacket on the outer periphery of the
[0009]
7A and 7B are conceptual diagrams of a lightning arrester for explaining mounting means. FIG. 7A shows a method called an integral molding method, in which an
[0010]
FIG. 2B shows a so-called slip-on system, in which a
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The advantage of the integral molding method is that the outer casing is integrally molded with the insert, so that the sealing property or adhesion between the outer casing and the insert is good. It is less susceptible to electrical performance degradation due to entry.
[0012]
On the other hand, there are disadvantages such as the occurrence of defects due to the load on the insert during molding of the jacket, the discard of a healthy insert due to the defective molding of the jacket, and the like, resulting in poor product yield and high product cost.
[0013]
Further, in the slip-on method, since the outer cover and the insert are separately molded and the insert is covered with the outer cover, it is possible to solve the disadvantages of the load and yield on the insert, which are disadvantages of the integral molding method.
[0014]
On the other hand, as a disadvantage, it takes time to cover the jacket.
[0015]
However, the slip-on method is preferable from the viewpoint of the structure of the jacket, manufacturing cost, or prevention of functional deterioration of the ZnO element.
[0016]
When this slip-on system is used, there are the following problems to be solved.
[0017]
(1) Prevention of outflow of the encapsulant (2) Ensuring easy installation of the jacket (3) Prevention of falling off of the jacket In particular, the problems (2) and (3) pursue conflicting performances. In FIG. 7B, in order to solve the problems (1) to (3), both ends of the electrode are fixed by gripping tools. In this case, depending on the shape of the gripping tool, the outer shape may be reduced. Depending on the material of the jacket or the material of the jacket, stress relaxation may occur during long-term use, and the material may fall off, and the problem (3) cannot be solved.
[0018]
The present invention has been made to solve these problems in the slip-on system.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, a means for solving the above-mentioned problem is to separately provide an insert in which a ZnO element and an electrode are integrally formed by a pressure-resistant insulating cylinder, and a jacket made of an insulating polymer material covering the outer periphery of the insert. Formed in the lightning arrester, which is mounted on the insert, and the gap between the insert and the outer cover is filled with an encapsulant.
A circumferential fitting groove is provided on each of the upper and lower portions of the insert, and a circumferential protrusion is provided on the outer cover so as to elastically fit into each of the fitting grooves. The fitting groove is fitted elastically. Further, a tapered portion having a large diameter in the direction of insertion of the jacket is provided in each of the upper and lower portions of the insert, and the jacket is provided with a projection having a tapered hole joined to each of the tapered portions. The tapered hole of the part is joined to the tapered part of the insert to be mounted. Furthermore, a circumferential fitting groove is provided in the tapered portion of the insert having the tapered portion, and the outer jacket is elastically fitted into the fitting groove in addition to the protrusion having a tapered hole joined to the tapered portion. A circumferential projection is provided, the projection is elastically fitted into the fitting groove, and the jacket is hermetically supported by both the joining of the tapered portion and the fitting of the projection.
[0020]
The mounting of the insert jacket is performed simply by using the elasticity of the jacket to fit into the groove or joined to the tapered part. Prevention of falling off can be easily realized.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0022]
FIGS. 1A and 1B are explanatory views of a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view in which a jacket is sectioned, and FIG.
[0023]
In the present embodiment, the
[0024]
This mounting means utilizes the elasticity of the jacket. That is, the inner diameters of the
[0025]
In this manner, the
[0026]
The shape of the fitting groove of the mounting portion and the shape of the protrusion fitted to the fitting groove are not necessarily limited to a rectangular cross section. The cross section may be triangular as shown in FIG. 2A or may be elliptical in cross section as shown in FIG.
[0027]
FIGS. 3A and 3B are explanatory views of a second embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a front view of a cross section of a jacket, and FIG.
[0028]
In this embodiment, the outer diameter of the
[0029]
In addition, the insertion hole which is joined to the tapered portion of the upper electrode by the projection of the jacket is a tapered hole corresponding to this electrode. In addition, the tapered
[0030]
FIGS. 4A and 4B are explanatory views of a third embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a front view in which a jacket is sectioned, and FIG.
[0031]
In this embodiment, the first embodiment and the second embodiment are used in combination. The outer periphery of the
[0032]
In this embodiment, the jacket is supported and the airtightness is maintained by the mounting force at both the joint surface of the taper and the projection and the fitting groove. Therefore, the connection between the insert and the jacket becomes stronger, and the fall of the jacket is more reliably prevented.
[0033]
FIG. 5 shows an example of the shape of the jacket mounted on the insert, in which a plurality of pleats H are added to increase the creepage distance of the jacket. Whether to use the sheath with the folds or the sheath without the folds is appropriately selected and used depending on the rated voltage of the lightning arrester, the place of use, and the like.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a fitting groove or a tapered portion in the upper and lower portions of the insert, and the outer jacket is provided with a protrusion or a mounting portion fitted or joined to the fitting groove or the tapered portion, Since the mounting of the jacket to the insert is performed by elastically fitting or joining the protrusions of the jacket to the fitting grooves or tapered portions of the insert, the mounting of the jacket becomes extremely easy, and The outflow can be completely prevented, and the fall of the jacket can be prevented, so that all the problems of the slip-on system can be solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view of a fitting means of FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an external view of an embodiment of a jacket of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a main part of the insert.
FIG. 7 is a conceptual diagram of a conventional lightning arrester.
[Explanation of symbols]
1, 2,
Claims (3)
前記インサートの上下部夫々に周方向の嵌合溝を設け、前記外被にはこの夫々の嵌合溝に弾性的に嵌合する周方向の突起部を設け、この突起部を前記インサートの嵌合溝に弾性的に嵌合して装着したことを特徴とする避雷器。An insert in which a ZnO element and an electrode are integrally formed by a pressure-resistant insulating cylinder, and a jacket made of an insulating polymer material covering the outer periphery of the insert are separately formed, and this jacket is attached to the insert, and the insert and In a lightning arrester consisting of an encapsulant filled in the space created between the jackets,
A circumferential fitting groove is provided in each of the upper and lower portions of the insert, and a circumferential protrusion is provided in the outer cover to elastically fit in the respective fitting groove. A lightning arrester characterized by being fitted elastically in a mating groove.
前記インサートの上下部夫々に、外被の挿通方向に大径となるテーパー部を設け、前記外被には、少なくとも上部のテーパー部に接合するテーパー孔を有する突起部を設け、この突起部のテーパー孔を前記インサートのテーパー部に接合して装着したことを特徴とする避雷器。An insert in which a ZnO element and an electrode are integrally formed by a pressure-resistant insulating cylinder, and a jacket made of an insulating polymer material covering the outer periphery of the insert are separately formed, and a rubber jacket is mounted on the insert, and In a lightning arrester formed by filling an encapsulant into a gap generated between rubber jackets,
In each of the upper and lower portions of the insert, a tapered portion having a large diameter in the direction of insertion of the jacket is provided, and the jacket is provided with a projection having a tapered hole that is joined to at least the upper tapered portion. A lightning arrester characterized in that a tapered hole is attached to and attached to a tapered portion of the insert.
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