JP3659720B2 - 保護装置付き碍子装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は保護装置付き碍子装置の改良に係り、閃絡時における続流ア−クによる碍子の偏熱破壊や絶縁電線の溶断事故等を確実に防止でき、また全体構造がコンパクトな保護装置付き碍子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高圧配電線路においては絶縁電線を支持する碍子装置に対し避雷機能を有する保護装置が備えられている。この保護装置の種類にはア−クホ−ンに限流素子を配した所謂、限流ア−クホ−ンタイプや、限流素子を本体碍子に内蔵した碍子内蔵タイプや或いは限流素子ユニットとして前以て組み付けこれを碍子体に取り付けるようにした碍子外付けタイプ等がある。
【０００３】
そして、これらの保護装置は、高圧配電線路の何処かで落雷が発生して、雷サ−ジ等の異常高電圧が配電線（絶縁電線）を伝搬し、侵入して来た場合に絶縁的に弱点部である碍子装置に備えた保護装置を介して同サ−ジを速やかに大地に逃がし、その際に保護装置の限流素子により閃絡に伴う続流ア−クを遮断するようにしたもので、続流ア−クの発生に伴う碍子体の偏熱破壊や絶縁電線の溶断事故を未然に防止しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の保護装置にあっては長期使用により限流素子が劣化したり或いは性能を越える雷サ−ジの侵入があると限流素子が短絡（短絡）事故を起こして破壊したりすることがあるが、かかる場合、限流素子の破壊だけに止まらず本体碍子（絶縁容器）までが損傷を受けて使用不能や機能停止に至る問題がある。
【０００５】
また、保護装置を取付するタイプにあっては、碍子装置全体の大型化や重量増大化が避けられないと言う問題がある。また従来の外部放電ギヤップタイプの場合は周囲の影響を大きく受け易いため放電開始電圧がバラついて放電特性が安定せず十分な保護特性が発揮できなかったりする等、動作上の問題もある。
【０００６】
また、特に限流ア−クホ−ンタイプの場合は放電開始電圧がバラつくことはもとより側方に大きく飛び出した状態で取り付けられるため装柱上、美観上、絶縁上等でも問題がある。
【０００７】
【課題を解決しようとするための手段】
本願発明は上記諸々の問題を解決するためのもので、
本願の第１の発明は、碍子体（２）を、その下部に固着したベ−ス金具（２０）を介して腕金（２４）に取付けると共にさらにその碍子体（２）の頭部（２ａ）に固着したキヤップ金具（３）に絶縁電線（７）を支持するようにした碍子装置において、
上記キヤップ金具（３）を碍子体（２）の外側に設けるとともに、該キャップ金具（３）に、碍子体（２）との間に壁（３Ｗ）を有する収納部（３ｂ）を設け、
限流素子（９）と、該限流素子（９）の一端に接続した充電側放電電極（１２）と、これら限流素子（９）と充電側放電電極（１２）の外周面を被覆したゴム等の絶縁部材（１６）とからなる限流素子ユニット（８）を、上記収納部（３ｂ）内に収納し、
上記限流素子（９）の他端の充電側電極（１０）をキヤップ金具（３）に電気的に接続し、充電側放電電極（１２）を収納部（３ｂ）の下方の開口部（３ｅ）より突出させ、
上記突出した充電側放電電極（１２）の下端に放電部（１３）を設けてこれと対向する接地側放電電極となる上記のベ−ス金具（２０）との間で所定の放電ギヤップ（Ｇ）を形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、第２の発明は、上記ベース金具（２０）に、背向電極（２１）を電気的に接続して備え、該背向電極（２１）の他端（２１ａ）を、碍子体（２）の深溝（２ｇ）内に延長形成して上記充電側放電電極（１２）の放電部（１３）に対し接近配置したことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図７に示す実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
１は保護装置付きの碍子装置であり、深溝形の中実碍子からなる碍子体２の頭部２ａには鋳物や鋼鈑等からなるキヤップ金具３がセメント系或いは合成樹脂系の接着材４により固着されている。６は絶縁電線７を挟持接続するためのクランプ部で、キヤップ金具３の上部外面３ａに溶接等により固設したりまたはキヤップ金具３と一体的に組付形成して備えられている。該クランプ部６は電線用凹み６ｂと内方に突出する刃付電極部６ｃとを設けた受け金具６ａと、ボルト・ナットよりなる締め付け具６ｄと、同締め付け具６ｄにより受け金具６ａ側に或いはその反対側にスライドするようにした電線用凹み６ｅと内方に突出する刃付電極部６ｆとを設けた押さえ金具６ｇ等から構成されている。
【００１１】
３ｂは碍子固着穴３ｃに対しその外周に位置して同心的に設けた凹状の収納部であり、同部３ｂは上端側が閉鎖され、また下端側には開口部３ｅを有する。そして、該収納部３ｂ内に限流素子ユニット８が開口部３ｅ側から上方に押し込まれるようにして収納されている。
【００１２】
限流素子ユニット８は、電圧非直線性に優れたＺｎＯ（酸化亜鉛）を主成分とする限流素子９と、該限流素子９の上下両端に接続する充電側電極１０と接地側電極１１と、一端１２ａを接地側電極１１を介して限流素子９の他端９ｂ側に接続すると共にその他端１２ｂを頭部２ａと胴部２ｃの境界付近まで下方に突出延長し、その延長した端部に環状の放電部１３をネジ１４により一体に止着した充電側放電電極１２と、放電部１３を除く充電側放電電極１２の外周面と接地側電極１１の表裏を除く外周面と充電側電極１０の上面１０ａ及び下面を除く外周面と限流素子９の外周面を一体的に被覆したＥＰゴム或いはＥＰＲゴム等の絶縁部材１６とからなる。同ユニット８は、上部に位置する充電側電極１０を収納部３ｂの上部内面３ｆに対し電気的に接続すると共に下部側の放電部１３を収納部３ｂの開口部３ｅから下方へ大きく突出させた状態で収納部３ｂ内へ収納している。
【００１３】
なお、限流素子ユニット８は上記収納の際、その絶縁部材１６を収納部３ｂの内周面に対し接着剤１７により接着するもので、絶縁部材１６自体の弾力と共に収納部３ｂからの限流素子ユニット８の脱落を確実に防止するようにしている。また、収納部３ｂの下端の開口部３ｅから下方へ突出した充電側放電電極１２の外周部分に設けた絶縁部材１６の外周面にはひだ部１６ａが一体形成されており、放電部１３と収納部３ｂの下端の開口部３ｅ間の沿面距離を長くし、これにより同間の絶縁性能（耐電圧特性）を高めるようにしている。
【００１４】
１８はキヤップ金具３の下端に突設したア−ク移行電極であり、充電側放電電極１２の近傍に位置して設置されている。
２０はその上端が放電部２０ａとなり上記充電側放電電極１２の放電部１３に対向して所定の放電ギヤップＧを形成するようにしたベ−ス金具であり、同金具２０は碍子体２の胴部２ｃの下部に嵌合され、その底板を胴部２ｃの下端２ｉに当接し側周壁と胴部２ｃ間にセメント系、合成樹脂系等の接着材２２を介入して胴部２ｃに固着されている。さらにベ−ス金具２０の底面２０ｂ側には取付用のボルト部２３が固着されている。
【００１５】
２１は環状の背向電極で、その基端が上記ベース金具２０の上端に固着され、他端（先端）２１ａが碍子体２の胴部２ｃの深溝２ｇ内の奥まで延長されており、その他端２１ａが上記充電側放電電極１２の放電部１３に対し接近配置されている。
【００１６】
以上の構成からなる保護装置付き碍子装置１は、ベ−ス金具２０側のボルト部２３を電柱の腕金２４の取付穴２４ａに差し込み、取付ナット２５により締め付けて腕金２４に取り付けられる。
【００１７】
また頭部側のキヤップ金具３のクランプ部６に対しては、絶縁電線７を取付接続する。この取付接続方法は、絶縁電線７を、開口状態の受け金具６ａと押さえ金具６ｇ間に介在させた状態で、締め付け具６ｄを回すことにより、両凹み６ｂ，６ｅによって徐々に挟持され締め上げられ、かつこの締め上げにより、内方へ突出した刃付電極部６ｃ、６ｆが絶縁電線７の被覆７ａを切断或いはこれを突き破って、芯線７ｂと接触する。この接触により絶縁電線７とキヤップ金具３間は機械的並びに電気的に接続された状態になる。
【００１８】
２８はキヤップ金具３等の充電部を覆うように絶縁電線７の接続後に頭部２ａに被着した絶縁カバ−を示す。
次に上記構成の保護装置付き碍子装置の動作について説明する。
【００１９】
平常時は、放電ギヤップＧにより充電側放電電極１２と接地側のベ−ス金具２０間つまり放電ギヤップＧの気中絶縁が充分確保されており、保護装置側は何ら動作しない。
【００２０】
かかる状態にある時、どこかで落雷が発生し、それにより雷サ−ジが高圧配電線（絶縁電線）を伝搬し、それが異常高電圧であれば、絶縁上の弱点部である放電ギヤップＧにおいて閃絡が起こる。そして雷サ−ジは、絶縁電線７−クランプ部６・キヤップ金具３−限流素子９−充電側放電電極１２・放電部１３−放電ギヤップＧ−接地側放電電極・ベ−ス金具２０−腕金２４の放電経路で大地に速やかに放電される。この場合、その放電経路には上記の如く限流素子９と放電ギヤップＧが直列状態で介在するため続流ア−クは遮断され、したがって放電ギヤップＧは絶縁が回復し、平常状態に戻る。
【００２１】
また、上記第１実施例においては接地側放電電極のベ−ス金具２０に一端を接続する背向電極２１の他端（先端）２１ａを碍子体の胴部２ｃの深溝２ｇ内の奥に延長し、誘電体である碍子体の笠部２ｈを介して接近配置させるようにしため、この近傍にて電界集中が起こり、深溝２ｇの内面及び笠部２ｈの外面側における沿面ストリ−マの進展速度が大きくなる。そのため放電ギヤップＧにあっては放電開始電圧が安定化し、確実な保護特性が発揮されるようになる。なお、背向電極２１は碍子体２の深溝２ｇ内に碍子表面から離間して配置されるため常時における漏洩電流は極めて少ない。
【００２２】
また、上記実施例においては、充電側放電電極１２を比較的融点の低い熔融性の金属、例えばアルミ、銅等で作ったり細径の金属部材等から作るようにしている。つまり、限流素子９が何らか原因で故障し、続流ア−クが放電ギヤップＧ間で流れた場合に該放電電極１２をア−クにより速やかに溶損させて、対向する接地側のベ−ス金具２０との絶縁距離をできるだけ長くし、それにより放電ギヤップＧにおける絶縁回復を促進させようにしたもので、素子故障時における続流ア−クの通電時間が抑制されるため、収納部３ｂ内の限流素子９の破損事故が未然に防止できる。
【００２３】
また、このア−キングの際、ア−クの発弧点を充電側放電電極１２から近傍に突設するア−ク移行電極１８に直ちに移行してキヤップ金具３に通電させるようにしているため限流素子９の破損事故防止はさらに確実なものになる。
【００２４】
図２は第２実施例を示すもので、上記第１実施例においては、接地側のベ−ス金具２０に背向電極２１を備えた構成になっているが、本第２実施例は上記の背向電極２１を省略した保護装置付き碍子装置であり、その他の構造は上記第１実施例と同様である。そのため、上記と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。本第２実施例にあっても保護装置としては従来タイプのものと比較してより優れた避雷機能を有しており第１実施例と同様な効果が期待できる。
【００２５】
図３は本願発明の第３実施例を示す。本第３実施例においてはキヤップ金具３の収納部３ｂに収納した限流素子ユニット８の充電側電極１０と収納部３ｂの上部内面３ｆ間に通電バネ３０を介在して接触信頼性を高めるようにしたものであり、また、収納部３ｂの下端側には限流素子ユニット８が劣化により短絡した時に起こる破壊に対処してその脱落を阻止するための抜け止め部３ｊが設けられている。
【００２６】
なお、上記図１及び図２の第１、第２実施例では、収納部３ｂに収納する限流素子ユニット８の形状が、環状の限流素９子に脚状の充電側放電電極１２を１本乃至は３本立設し、さらにこれに環状の放電部１３を設けた構成にしたが、限流素子９は環状に限定されることなく有端状の円弧に、例えば図４乃至図６の第４実施例に示すような半円より短い円弧状に形成して、これを収納するようにしても何ら構わない。
【００２７】
なお、上記第３及び第４実施例においては、キヤップ金具３は小径の部材３₁ とその外側から大径部材３₂ を被せて合着する構成のもので作られている。
また、上記第４実施例において、２９は支持部材で、その体内には上記の限流素子９は内蔵されておらず、上記のような限流素子ユニット８の機能はなく外観形状を上記限流素子ユニットと同一にしたものである。そして、その全体がゴム又は合成樹脂で形成され、上記限流素子ユニット８と同様、収納部３ｂに大部分が押し込まれかつ接着されて止着され、充電側放電電極１２の放電部１３をその下端の支持穴２９ａに通過させた状態で放電部１３を支持するようになっている。
【００２８】
この第４実施例におけるその他の部分は上記第１実施例と同様であるため、主要部に同一符号を付してその説明は省略する。本第４実施例においても、上記第１実施例と同様の作用、効果を発揮する。
【００２９】
図７乃至図９は第５実施例を示すもので、上記第４実施例と比較して、収納部３ｂから露出する絶縁部材１６のひだを無くしてその外周形をほぼ直線的形成したことと、また、充電側放電電極１２の下端に接続した環状の放電部１３の周囲に、下端側に放電用開口部３１ａを形成した環状の電極カバ−３１を付設し、放電用開口部３１ａを介して充電側放電電極１２の下面とベース金具２０との間にギャップＧが形成されるようにしたことが相違する。その他の構造は上記第４実施例と同一であるため、同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３０】
尚、特に図示はしないがキヤップ金具３の収納部３ｂを環状にしてこれに環状の限流素子ユニット８（限流素子９も環状）を収納するようにし、その放電電極１２に環状の放電部１３を設けるようにしても当然上記と同様な効果が期待できる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、万が一、限流素子の劣化により短絡して続流ア−クが流れるようになっても上記の如く限流素子は機械的強度が大きいキヤップ金具の収納部内にあるため破壊されず、また本体碍子までが損傷を受けて使用不能や機能停止に至ることも防止できる。
【００３２】
また、キヤップ金具の収納部に限流素子ユニット（限流素子）を内蔵するため保護装置を付加したにも拘わらず碍子装置全体の形状がさほど大きくならずコンパクトになる。
【００３３】
また、請求項２記載の発明によれば、更に、接地側放電電極でもあるベ−ス金具に接続する背向電極を碍子体の胴部の深溝内奥まで延長形成して充電側放電電極と接近配置した結果、電界集中により碍子表面における沿面ストリ−マの進展速度が大きくなり放電開始電圧が安定して保護特性が一段と確実なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す保護装置付き碍子装置の要部の断面図。
【図２】図１のおいて背向電極を省略した状態の第２実施例を示す保護装置付き碍子装置の要部の断面図。
【図３】キヤップ金具及び収納部が異なった状態の第３実施例を示す保護装置付き碍子装置の要部拡大断面図。
【図４】円弧状の限流素子の場合の第４実施例を示す保護装置付き碍子装置の要部の断面図。
【図５】図４のＡ−Ａ線から上方向を見た断面図。
【図６】図４の側面から見た一部側面図。
【図７】本発明の第５実施例を示す保護装置付き碍子装置の要部の断面図。
【図８】図７のＢ−Ｂ線から上方向を見た断面図。
【図９】図７の側面から見た一部側面図。
【符号の説明】
１ 保護装置付き碍子体装置
２ 碍子体
２ａ 頭部
２ｇ 深溝
３ キヤップ金具
３ｂ 収納部
３ｅ 開口部
８ 限流素子ユニット
９ 限流素子
１０ 充電側電極
１１ 接地側電極
１２ 充電側放電電極
１３ 放電部
１６ 絶縁部材
２０ ベ−ス金具
２０ａ 放電部
２１ 背向電極
２１ａ 他端

Claims (2)

1. 碍子体（２）を、その下部に固着したベ−ス金具（２０）を介して腕金（２４）に取付けると共にさらにその碍子体（２）の頭部（２ａ）に固着したキヤップ金具（３）に絶縁電線（７）を支持するようにした碍子装置において、
   上記キヤップ金具（３）を碍子体（２）の外側に設けるとともに、該キャップ金具（３）に、碍子体（２）との間に壁（３Ｗ）を有する収納部（３ｂ）を設け、
   限流素子（９）と、該限流素子（９）の一端に接続した充電側放電電極（１２）と、これら限流素子（９）と充電側放電電極（１２）の外周面を被覆したゴム等の絶縁部材（１６）とからなる限流素子ユニット（８）を、上記収納部（３ｂ）内に収納し、
   上記限流素子（９）の他端の充電側電極（１０）をキヤップ金具（３）に電気的に接続し、充電側放電電極（１２）を収納部（３ｂ）の下方の開口部（３ｅ）より突出させ、
   上記突出した充電側放電電極（１２）の下端に放電部（１３）を設けてこれと対向する接地側放電電極となる上記のベ−ス金具（２０）との間で所定の放電ギヤップ（Ｇ）を形成したことを特徴とする保護装置付き碍子装置。
2. 請求項１記載のベース金具（２０）に、背向電極（２１）を電気的に接続して備え、該背向電極（２１）の他端（２１ａ）を、碍子体（２）の深溝（２ｇ）内に延長形成して上記充電側放電電極（１２）の放電部（１３）に対し接近配置したことを特徴とする保護装置付き碍子装置。

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