JP3684773B2 - Lightning arrestor - 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、避雷器の内部圧力が上昇したときの爆発・飛散を防止する放圧機能を備えた避雷器に関する。
【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燃結体(以下、ZnO素子と称す)と、このZnO素子を密閉収容する絶縁容器と、放圧機構および電極から構成されている。そして、この避雷器は、送電、配電線路又は保護機器に設置され、雷サージ等の異常電圧が発生した場合、ZnO素子が低抵抗値を示し、異常電圧を大地に逃がし、線路等から異常電圧が消滅すると、ZnO素子は高抵抗値に戻り、通常の商用周波対地電圧を維持する。
【0003】
避雷器は、このような作用により、被保護線路又は機器等を異常電圧から保護するものであるが、直撃雷等の責務外の負荷が課せられると、避雷器が内部せん絡又は貫通破壊をおこし、内部にアークが発生する。このアークエネルギーは内部ガスを膨張させると同時に、ZnO素子等の内部要素からガスを発生させ、内部圧力を上昇させる。また、絶縁容器内部を急激に加熱して熱破壊を生ずる。この内部せん絡状態が持続すると、アークエネルギーによっては内圧が上昇し、爆発飛散を生ずる恐れがある。更に、後者の熱破壊時に、もしも内部が高圧状態であれば、前者同様爆発飛散の現象が起きる。
【0004】
このため、一般に避雷器には、爆発・飛散を防止するために、上昇した内部圧力を大気中に放出して下げるための放圧手段が採られている。
【0005】
この放圧手段については種々提案されているが、次の手段が知られている。
【0006】
(1)ZnO素子を機械的強度に優れ、耐熱性、耐圧性のある強化プラスチック(FRP)等の材料よりなる耐圧絶縁筒に収容し、その上下に薄い放圧板を設けて、数気圧程度で破れて内圧を外部に放出する手段。
【0007】
(2)また、特開昭62−139301号公報に開示されているように、ZnO素子を収容する耐圧絶縁筒に放圧孔を設け、この耐圧絶縁筒とZnO素子との間および耐圧絶縁筒の外周にゴムモールドを設けて、避雷器の内部に高温・高圧のアークが発生したとき、耐圧絶縁筒の放圧孔付近の被覆およびゴムモールドの一部を軟化させ又は溶融破壊して高圧ガスによって飛散させ、外部に通ずるアーク放圧路を強制的に形成する手段。
【0008】
(3)更に、特開平2−203501号公報に開示されているように、ZnO素子を収容する耐熱絶縁筒を弾性絶縁材料により形成して、その筒面に軸方向の複数のスリット状の放圧孔を設け、この耐熱絶縁筒の外周を、熱収縮性チューブで覆い、内部に発生したガス圧を放圧孔を介して熱収縮性チューブに直接作用させて、その局部的破壊によって放圧路を形成し、ガスを大気中に放出させて内部圧を下げ、避雷器の爆発・飛散を防止する手段が知られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
前記(1)に記載の手段は、ZnO素子を収容する絶縁円筒の上下に放圧板を設置しなければならないので、避雷器の全長の長さ寸法が長くなり、送電用避雷器のように、既設の碍子連のアークホーンとの絶縁協調を図る必要から、送電用避雷器自身の外部ギャップ長に制約があり、全長が短い方が望ましい場合には適しない。
【0010】
また、上記(2)および(3)に記載の手段は、いずれもZnO素子を収容する耐圧又は耐熱絶縁筒に放圧孔を設けて放圧させるので、放圧板は必要がなく、避雷器の全長の長さは短くなるが、しかし、放圧孔を設けるための機械加工が必要となり、また、放圧孔を有するため、ゴム外被を通して吸湿するので、このゴム材の材質として透湿係数のすぐれたものを使用する必要があるが、シリコングムなど透湿係数の大きい材料の選定には向かない。
【0011】
また、放圧孔のような空間があると、吸湿した水分が空間内で結露し、避雷器の特性に影響をおよぼす等の課題がある。
【0012】
そこで、本願の出願人は、先にこれらの課題を解決し、且つ、機械による自動化製作を容易にした避雷器を提案した(特開平9−74004号)。しかし、この先願の発明において線路側の電極と接地側の電極を円柱状にして大径部や小径部を形成した場合には、この電極に線路および設置用の外部接続導体をねじにより締め付ける際、ねじの締付力が大きいと、加熱硬化したレジン含浸テープと電極間が緩んだり、剥離が生じ、電極が回ってしまう恐れがあった。
【0013】
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、電極とレジン含浸テープとの接着強度を高め、且つ、電極に外部接続導体をねじにより強く締め付けても、回ることのないようにした避雷器を提供せんとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1に記載の避雷器は、1個又は複数個重ねたZnO素子の両端側に線路側および接地側に接続される電極を圧接ばねを介して配列し、これら両電極とZnO素子の外周にレジン含浸テープを巻装して、該レジン含浸テープを加熱硬化させ、その外周にゴム外被を被せて構成した避雷器において、前記電極を円柱状に形成し、該電極の外周面でレジン含浸テープと接合する接合面の少なくとも1箇所に平面部を設けたことを特徴とする。
【0015】
電極をこのように形成することで、電極の回転を押えて、電極に外部接続導体を強く締め付けても、電極とレジン含浸テープの接着面が緩んだり、剥離することが防止される。
【0016】
また、請求項2に記載の避雷器は、1個又は複数個重ねたZnO素子の両端側に線路側および接地側に接続される電極を圧接ばねを介して配列し、これら両電極とZnO素子の外周にレジン含浸テープを巻装して、該レジン含浸テープを加熱硬化させ、その外周にゴム外被を被せて構成した避雷器において、前記電極をステンレス、真鍮、鉄、鉄亜鉛メッキのいずれかの材料で形成し、かつ、前記電極を円柱状に形成し、該電極の外周面でレジン含浸テープと接合する接合面の少なくとも1箇所に平面部を設けたことを特徴とする。
【0017】
この避雷器では、請求項1の作用に加えて、電極とレジン含浸テープとの接着力を高めることが可能であり、電極に外部接続導体を強く締め付けても、電極とレジン含浸テープの接着面が緩んだり、剥離することが防止される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
【0019】
図2は本発明の避雷器の実施の形態における縦断正面図で、配電用等の比較的低定格電圧用の避雷器の例を示している。
【0020】
図2において、1および2は線路側および接地側の電極を示す。これら両電極1および2は略同じ形状に形成されているので、以下、電極1について説明し、電極2の相当部分には()で表示すると、電極1(2)は図1によって詳述するが、大径部1a(2a)、小径部1b(2b)、小径部の外周に周方向に設けられた溝部1c(2c)および外部導体接続用のねじが螺合されるねじ部1d(2d)および平面部pを有し、小径部1bはZnO素子3の外径と略同じ外径に形成されている。そして、これら電極1および2は線路端子を兼ね、電極1は線路側、電極2は接地側に接続される。
【0021】
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。
【0022】
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素子全体およびZnO素子と電極1および2を互いに圧接している。この圧接ばね4は板ばねを使用しているが、コイルばねでもよい。
【0023】
6は防湿テープで、ZnO素子3全体の外周面、又はこの外周面と電極1,2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。
【0024】
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)でこのレジン含浸テープ7は、防湿テープ6の外周、ならびに電極1,2の小径部1bの外周全体に空隙を設けずに密着して巻き、電極1,2の溝部1c,2cに位置する部分を周方向に切断し、その端部を溝に沿って折り曲げ、その溝部1c,2cにレジン含浸テープ7′を補足巻回し、溝部を充填する。
【0025】
このようにレジン含浸テープ7,7′を巻回した後、加熱してこれらレジン含浸テープ7,7′を硬化させる。加熱硬化した後、レジン含浸テープ7,7′の外周をゴム外被8を被せて避雷器を形成する。このゴム外被8は、外周に複数段の笠部8′を有する耐候性の良いEPDM(EPゴム)やシリコン(ゴム)等から成る。
【0026】
本発明は、この図2に示した避雷器において電極1および2の材質および形状に特徴を有する。
【0027】
即ち、上記に記載の発明では、電極はステンレス、真鍮、鉄、鉄亜鉛メッキのいずれかの材料により形成する。
【0028】
これらの金属がレジン含浸テープと強固に接着することは、次の剪断接着力の測定により明らかとなった。
【0029】
剪断接着力の測定は、まず、鉄、鉄(電気亜鉛メッキ)、ステンレス、アルミニューム、銅を用いて厚さ2mm×5mm×90mmの支持体を作り、次にレジン含浸テープ(新興化学工業(株)製品記号P−EGT14)で5mm×5mmの試験片を作り、これを溶剤で清浄した支持体に挟み、クルップで固定し、150℃×90分で硬化させ、引張速度5mm/分の条件で測定した。
【0030】
表1はその測定結果を示す。なお、表1においてnは、各支持体において同一条件で行ったテストの回数を示す。
【0031】
【表1】
【0032】
この測定結果から、従来、価格が安く、重量も軽いことで使用されていたアルミニューム(鋳造)は、レジン含浸テープと接着力が弱く、ステンレス、真鍮、鉄、鉄亜鉛メッキが接着力が強いことが判明した。
【0033】
次に、電極の構成に関する発明について、図1によって説明する。
【0034】
図1は、線路側の電極1の詳細な説明図で、同図の(A)は電極1の正面図、(B)は(A)図の下面図、(C)は(A)図のA−A断面図、(D)は(A)図のB−B断面図を示す。
【0035】
本発明の電極は、断面円形で、レジン含浸テープが直接又は間接(防湿テープを介して)に巻き付けられる部分(以下、接合面と略称する)に、平面部pを設けるものである。
【0036】
即ち、1b−pは、小径部1bに設けた平面部で、図1(B)の例は小径部1bの内端側(ZnO素子側)に平面部を6面形成した場合、また1b−p′は図1(D)に示すように、小径部1bの溝部分1cを挟んだ外側(ねじ部側)に2面設けた例である。
【0037】
1c−pは溝部1cに設けた平面部で、図1(C)に示すように1面設けた場合を示している。
【0038】
この平面部の形成は、図1の例に限るものではなく、小径部又は溝部のいずれか1箇所又は両方に形成しても良く、また、平面部の面積も、適宜選定して1面又は複数面形成する。要は電極に外部接続導体を接続するときのねじの締付応力(回転力)に対して、電極と防湿テープやレジン含浸テープとの接着強度を考慮して適宜選択して形成する。
【0039】
以上の説明は線路側の電極1について説明したが、接地側の電極2についても同様に形成する。
【0040】
このように、電極の外周で、レジン含浸テープとの接合面に平面部を形成すると、円形に比較して回転しにくくなり、接着面の緩みや剥離は抑えられる。
【0041】
【発明の効果】
以上のように本発明は、電極とレジン含浸テープとの接着力が強固なものとなり、電極に外部接続導体を締め付ける時の応力(回転力)に対して、緩みや剥離等の不具合は生じないので、避雷器としての信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の電極の説明図。
【図2】本発明を適用する避雷器の縦断正面図。
【符号の説明】
1,2…電極
3…ZnO素子
4…圧接ばね
5…電極板
6…防湿テープ
7,7′…レジン含浸テープ
8…ゴム外被
1a…大径部
1b…小径部
1c…溝部
1b−p,1b−p′,1c−p…平面部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lightning arrester, and more particularly to a lightning arrester having a pressure release function for preventing explosion and scattering when the internal pressure of the lightning arrester increases.
[0002]
[Prior art]
The current lightning arrester basically includes a sintered body mainly composed of zinc oxide as a characteristic element (hereinafter referred to as a ZnO element), an insulating container that hermetically accommodates the ZnO element, a pressure release mechanism, and an electrode. It is composed of And this lightning arrester is installed in power transmission, distribution lines or protective equipment, and when an abnormal voltage such as lightning surge occurs, the ZnO element shows a low resistance value, and the abnormal voltage is released to the ground. When extinguished, the ZnO element returns to a high resistance value and maintains a normal commercial frequency to ground voltage.
[0003]
A lightning arrester protects a protected line or equipment from abnormal voltage by such an action, but when a load other than duty such as direct lightning strike is imposed, the lightning arrester causes internal flashing or penetration damage, An arc is generated inside. This arc energy expands the internal gas and at the same time generates gas from the internal elements such as the ZnO element and raises the internal pressure. In addition, the inside of the insulating container is rapidly heated to cause thermal destruction. If this internal spiral state persists, depending on the arc energy, the internal pressure may increase and explosion explosion may occur. Further, at the time of the latter thermal destruction, if the inside is in a high pressure state, the phenomenon of explosion scattering occurs as in the former.
[0004]
For this reason, in general, a lightning arrester employs a pressure releasing means for releasing the increased internal pressure into the atmosphere and lowering it in order to prevent explosion and scattering.
[0005]
Various means for releasing pressure have been proposed, and the following means are known.
[0006]
(1) A ZnO element is housed in a pressure-resistant insulating cylinder made of a material such as reinforced plastic (FRP) having excellent mechanical strength, heat resistance and pressure resistance, and a thin pressure relief plate is provided on the top and bottom thereof. A means of breaking and releasing internal pressure to the outside.
[0007]
(2) Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-139301, a pressure release hole is provided in a pressure-resistant insulating cylinder that accommodates a ZnO element, and a pressure-resistant insulating cylinder is provided between the pressure-resistant insulating cylinder and the ZnO element. When a high-temperature, high-pressure arc is generated inside the lightning arrester, a coating around the pressure release hole of the pressure-resistant insulation tube and a part of the rubber mold are softened or melted and destroyed by high-pressure gas. A means to forcibly form an arc discharge path that is scattered and communicates with the outside.
[0008]
(3) Further, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-203501, a heat-resistant insulating cylinder that accommodates the ZnO element is formed of an elastic insulating material, and a plurality of axial slit-shaped openings are formed on the cylindrical surface. A pressure hole is provided, the outer periphery of this heat-resistant insulating cylinder is covered with a heat-shrinkable tube, and the gas pressure generated inside is directly applied to the heat-shrinkable tube via the pressure-release hole, and is released by local destruction. There is known a means for forming a path, releasing gas into the atmosphere to lower the internal pressure, and preventing the arrester from exploding or scattering.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The means described in (1) above requires that the pressure relief plates be installed above and below the insulating cylinder that accommodates the ZnO element, so that the total length of the lightning arrester becomes long, and the existing lightning arrester, like the lightning arrester. Since it is necessary to achieve insulation coordination with the insulator arc horn, there is a limitation on the external gap length of the power transmission arrester itself, which is not suitable when a shorter overall length is desirable.
[0010]
Further, since the means described in the above (2) and (3) both release pressure by providing a pressure release hole in a pressure-resistant or heat-resistant insulating cylinder that accommodates the ZnO element, there is no need for a pressure release plate, and the entire length of the lightning arrester However, since it has a pressure release hole, it absorbs moisture through the rubber jacket, so that the material of this rubber material has a moisture permeability coefficient. It is necessary to use excellent materials, but it is not suitable for selecting materials with high moisture permeability such as silicon gum.
[0011]
In addition, if there is a space like a pressure release hole, moisture that has absorbed moisture condenses in the space, and there are problems such as affecting the characteristics of the arrester.
[0012]
Therefore, the applicant of the present application has previously proposed a lightning arrester that solves these problems and facilitates automatic production by a machine (Japanese Patent Laid-Open No. 9-74004). However, in the invention of the prior application, when the electrode on the line side and the electrode on the ground side are formed in a cylindrical shape to form a large diameter part or a small diameter part, when the line and the external connection conductor for installation are tightened to this electrode with screws When the screw tightening force is large, there is a possibility that the heat-cured resin-impregnated tape and the electrode are loosened or peeled off, causing the electrode to rotate.
[0013]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and is provided with a lightning arrester that enhances the adhesive strength between the electrode and the resin-impregnated tape and does not rotate even if the external connection conductor is firmly tightened to the electrode with a screw. Is intended to provide.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the lightning arrester according to
[0015]
By forming the electrode in this way, even if the rotation of the electrode is suppressed and the external connection conductor is strongly tightened to the electrode, the adhesion surface between the electrode and the resin-impregnated tape is prevented from being loosened or peeled off.
[0016]
Further, the lightning arrester according to claim 2 arranges electrodes connected to the line side and the ground side on both ends of one or a plurality of stacked ZnO elements via pressure contact springs, In a lightning arrester constructed by winding a resin-impregnated tape on the outer periphery, heat-curing the resin-impregnated tape, and covering the outer periphery with a rubber sheath, the electrode is made of any one of stainless steel, brass, iron, and iron-zinc plating The electrode is formed in a columnar shape, and a flat portion is provided on at least one of the joining surfaces to be joined to the resin-impregnated tape on the outer peripheral surface of the electrode.
[0017]
In this lightning arrester, in addition to the effect of
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 2 is a longitudinal front view of a lightning arrester according to an embodiment of the present invention, showing an example of a lightning arrester for a relatively low rated voltage such as for power distribution.
[0020]
In FIG. 2,
[0021]
[0022]
4 is a pressure contact spring which is elastically mounted between the
[0023]
6 is a moisture-proof tape, and is directly wound around the outer peripheral surface of the
[0024]
[0025]
After the resin-impregnated
[0026]
The present invention is characterized by the material and shape of the
[0027]
That is, in the above-described invention, the electrode is formed of any material of stainless steel, brass, iron, or iron zinc.
[0028]
The fact that these metals were firmly bonded to the resin-impregnated tape was revealed by the following measurement of the shear adhesive force.
[0029]
The shear adhesive strength was measured by first making a support of 2 mm × 5 mm × 90 mm in thickness using iron, iron (electrogalvanized), stainless steel, aluminum, and copper, and then resin impregnated tape (Emerging Chemical Industry ( Co., Ltd. Product code P-EGT14) made a 5mm x 5mm test piece, sandwiched with a support cleaned with a solvent, fixed with krupp, cured at 150 ° C x 90 minutes, tensile speed 5mm / min Measured with
[0030]
Table 1 shows the measurement results. In Table 1, n represents the number of tests performed under the same conditions on each support.
[0031]
[Table 1]
[0032]
From this measurement result, aluminum (casting), which has been used for its low price and light weight, has weak adhesive strength with resin impregnated tape, and stainless steel, brass, iron, iron galvanized has strong adhesive strength. It has been found.
[0033]
Next, the invention relating to the configuration of the electrodes will be described with reference to FIG.
[0034]
1A and 1B are detailed explanatory views of the
[0035]
The electrode of the present invention has a circular cross section, and is provided with a flat portion p at a portion (hereinafter abbreviated as a joining surface) where a resin-impregnated tape is wound directly or indirectly (via a moisture-proof tape).
[0036]
That is, 1b-p is a plane portion provided in the
[0037]
1c-p is a plane part provided in the
[0038]
The formation of the flat portion is not limited to the example of FIG. 1 and may be formed in any one or both of the small diameter portion or the groove portion. Multiple surfaces are formed. In short, it is formed by appropriately selecting the screw tightening stress (rotational force) when connecting the external connection conductor to the electrode in consideration of the adhesive strength between the electrode and the moisture-proof tape or resin-impregnated tape.
[0039]
Although the above description has been made on the
[0040]
As described above, when a flat portion is formed on the joint surface with the resin-impregnated tape on the outer periphery of the electrode, it becomes difficult to rotate as compared with a circular shape, and loosening and peeling of the adhesive surface can be suppressed.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a strong adhesive force between the electrode and the resin-impregnated tape, and does not cause problems such as loosening and peeling with respect to stress (rotational force) when the external connection conductor is tightened to the electrode. Therefore, the reliability as a lightning arrester is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of an electrode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal front view of a lightning arrester to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記電極を円柱状に形成し、該電極の外周面でレジン含浸テープと接合する接合面の少なくとも1箇所に平面部を設けたことを特徴とする避雷器。 An electrode connected to the line side and the ground side is arranged on both ends of one or a plurality of stacked ZnO elements via pressure contact springs, and a resin impregnated tape is wound around the outer periphery of both the electrodes and the ZnO element, In a lightning arrester constructed by heat-curing the resin-impregnated tape and covering the outer periphery with a rubber jacket,
A lightning arrester characterized in that the electrode is formed in a columnar shape, and a flat surface portion is provided at at least one place of a joining surface that joins the resin-impregnated tape on the outer peripheral surface of the electrode.
前記電極をステンレス、真鍮、鉄、鉄亜鉛メッキのいずれかの材料で形成し、
かつ、前記電極を円柱状に形成し、該電極の外周面でレジン含浸テープと接合する接合面の少なくとも1箇所に平面部を設けたことを特徴とする避雷器。 An electrode connected to the line side and the ground side is arranged on both ends of one or a plurality of stacked ZnO elements via pressure contact springs, and a resin impregnated tape is wound around the outer periphery of both the electrodes and the ZnO element, In a lightning arrester constructed by heat-curing the resin-impregnated tape and covering the outer periphery with a rubber jacket,
The electrode is formed of any material of stainless steel, brass, iron, iron galvanized,
And the lightning arrester characterized by forming the said electrode in a column shape and providing the plane part in at least one place of the joining surface joined to a resin impregnation tape in the outer peripheral surface of this electrode.
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