JP4130249B2 - 直流避雷器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流送電や周波数変換装置等に使用される直流避雷器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、直流送電システムの線路側の保護に直流避雷器が使用されており、主に碍管内に酸化亜鉛素子を収納した構成の碍子形避雷器が適用されてきている。しかし、直流送電も±５００ｋＶと高電圧化され、ガス絶縁装置が適用されるようになり、タンク形避雷器が必要とされるようになってきた。
【０００３】
従来のタンク形避雷器として、図４に示すものが交流用として使用されている。同図において、タンク本体１の中に金属フランジ２を有する絶縁筒３が固定されており、その絶縁筒３内に酸化亜鉛素子を積層した内部要素４が収納され、その高圧側電極１０は絶縁スペーサ５に支持された高圧側導体６により図示しないガス絶縁開閉装置に接続されている。タンク本体１内にはＳＦ₆ ガス７が封入され、金属製シールド９が高圧側の電界緩和のために設けられている。
しかしながら、従来の避雷器は耐電圧試験の中の極性反転試験において絶縁筒３がフラッシオーバを起こすという問題があった。
【０００４】
図５は絶縁筒３の長さ方向に沿った電位分布図を示している。
通常、交流やインパルス波形に対しては静電容量分布により電位分布が決まるが、直流に対しては抵抗分布で決まるという違いがあり、図は抵抗分布により決まる電位分布を示している。図の中で、カーブａとカーブｂは避雷器高圧側にそれぞれ−５００ｋＶ、＋５００ｋＶの直流電圧が印加された場合の定常状態の絶縁筒３の長さ方向に沿った電位分布を示している。これに対して極性反転が発生した場合には電荷の移動があるが時定数があるために、極性反転直後にはカーブＣのように不平等な電位分布となり、高圧側の金属フランジ２の近傍に非常に高い電界が発生する。
【０００５】
一方、金属フランジ２の先端８はガス，絶縁物，金属が交わるトリプルジャンクションになっており、高い電界が発生しやすく、上記の極性反転時の不平等電位分布と相俟って極めて高い電界が発生し、ここを起点としてフラッシオーバが発生するという問題が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の交流用避雷器では静電容量分布により電位分布が決まるため、金属シールドにより覆われていることから、この金属フランジの先端８には高い電界は発生しない。また従来から直流避雷器として適用されてきた碍子形避雷器では、碍子の絶縁体効率が低いため電荷の移動の時定数が早く、上記のような問題は発生しなかった。従って、かかる問題はガス絶縁タンク形直流避雷器特有の問題である。
【０００７】
本発明（請求項１乃至請求項３対応）は、上記問題を解消するためになされたもので、その目的は、直流極性反転時にもフラッシオーバを発生しない直流避雷器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１は、絶縁筒内部に酸化亜鉛素子を積層した内部要素を収納する一方、前記絶縁筒の高圧側フランジおよび接地側フランジが前記絶縁筒の接着面において切り溝部を有する直流避雷器において、前記内部要素の高圧側電極を前記高圧側フランジ先端よりも低圧側に配置したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２は、絶縁筒内部に酸化亜鉛素子を積層した内部要素を収納する一方、前記絶縁筒の高圧側フランジおよび接地側フランジが前記絶縁筒の接着面において切り溝部を有すると共に、前記切り溝部と絶縁筒の間に樹脂を充填した直流避雷器において、前記内部要素の高圧側電極を前記高圧側フランジ先端よりも低圧側に配置したことを特徴とする。
【００１３】
請求項１または２によれば、内部要素の高圧側電極を高圧側フランジ先端よりも低圧側に配置したため、トリプルジャンクション部分が内部要素高圧側電極の奥に逃げる形になるため電界が緩和され、耐電圧が上昇する。
【００１４】
本発明の請求項３は、請求項１乃至請求項２記載の直流避雷器において、前記絶縁筒の表面に当該絶縁筒の表面抵抗より抵抗値の低いコーティングを施すことを特徴とする。
【００１５】
この請求項３によれば、絶縁筒の表面に絶縁筒の表面抵抗より抵抗値の低いコーティングを施したため、絶縁筒に帯電した電荷の移動を早め、電位分布の不平等を緩和できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態およびその前提となる技術を図を参照して説明する。図１は本発明の第１の前提となる技術の断面図である。同図において、本第１の前提となる技術の直流避雷器が図４の従来の避雷器と異なる構成は、絶縁筒３の高圧側及び接地側の金属フランジ２ａ及び２ｂ（図示せず）の絶縁筒３との接着面において切り溝部１１を設けている点であり、その他の構成は同一であるので、同一部分には同一符号を付して説明する。
【００１７】
本第１の前提となる技術は上記のような構成とすることにより、ガス，絶縁物，金属で形成されるトリプルジャンクション部分がフランジの奥に逃げる形になるため電界が緩和され、フラッシオーバ電圧が上昇する。また、内部要素４の高圧側電極１０の位置を高圧側フランジ先端８よりも低圧側に下げるようにしても本実施例と同様な効果が得られる。
【００１８】
図２は本発明の第２の前提となる技術の主要部の断面図である。同図において、本第２の前提となる技術の直流避雷器が図４の従来の避雷器と異なる構成は、絶縁筒３の高圧側及び接地側の金属フランジ２ａ及び２ｂ（図示せず）の絶縁筒３との接着面において切り溝部１１を設け、かつ切り溝部１１と絶縁筒３の間に樹脂１２を充填している点であり、その他の構成は同一であるので、同一部分には同一符号を付して説明する。
【００１９】
本第２の前提となる技術は上記のような構成とすることにより、トリプルジャンクション部分が樹脂１２の奥に逃げる形になるため電界が緩和され、フラッシオーバ電圧が上昇する。
【００２０】
図３は本発明の第１実施例（請求項１または２対応）の主要部の断面図である。同図において、本実施例の直流避雷器が上記第２実施例の避雷器と異なる構成は、内部要素４ａの高圧側電極１０の位置を高圧側フランジ先端８よりも低圧側に下げている点であり、その他の構成は同一であるので、同一部分には同一符号を付して説明する。
【００２１】
本実施例は上記のような構成とすることにより、トリプルジャンクション部分が高圧側電極１０の奥に逃げる形になるため電界が緩和され、フラッシオーバ電圧が上昇する。
【００２２】
本発明の第２実施例（請求項３対応）の避雷器は特に図に示していないが、上記した図１乃至図３の直流避雷器の構成において、絶縁筒３の表面に絶縁筒３の表面抵抗より抵抗値の低いコーティングを施すようにしたものである。
【００２３】
通常、交流用に適用される絶縁筒３はＦＲＰでできており、その表面抵抗率は１０¹⁷Ω・ｃｍ以上あるが、これに１０¹⁵Ω・ｃｍ以下の絶縁コーティングを施すものである。この１０¹⁵Ω・ｃｍはエポキシ注形品の値であり、エポキシ注形品では極性反転による耐電圧の低下はないことが実験により確認されている。
【００２４】
図５のカーブｄはこの場合の電位分布を示しており、不平等率が大幅に改善され耐電圧が向上していることが分る。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明（請求項１乃至請求項３対応）によれば、極性反転時にも十分な耐電圧を有し、信頼性の高い直流避雷器を提供することができるので、交直変換所，周波数変換所のガス絶縁開閉装置化を可能にし、設備，建屋の小形化などに寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の前提となる技術の断面図。
【図２】 本発明の第２の前提となる技術の主要部の断面図。
【図３】 本発明の第１実施例の主要部の断面図。
【図４】 従来の避雷器の断面図。
【図５】 絶縁筒の長さ方向に沿った電位分布図。
【符号の説明】
１…タンク、２，２ａ，２ｂ…金属フランジ、３…絶縁筒、４，４ａ…内部要素、５…絶縁スペーサ、６…高圧側導体、７…ＳＦ６ ガス、８…金属フランジの先端、９…金属製シールド、１０…高圧側電極、１１…切り溝部、１２…樹脂。

Claims (3)

1. 絶縁筒内部に酸化亜鉛素子を積層した内部要素を収納する一方、前記絶縁筒の高圧側フランジおよび接地側フランジが前記絶縁筒の接着面において切り溝部を有する直流避雷器において、
   前記内部要素の高圧側電極を前記高圧側フランジ先端よりも低圧側に配置したことを特徴とする直流避雷器。
2. 絶縁筒内部に酸化亜鉛素子を積層した内部要素を収納する一方、前記絶縁筒の高圧側フランジおよび接地側フランジが前記絶縁筒の接着面において切り溝部を有すると共に、前記切り溝部と絶縁筒の間に樹脂を充填した直流避雷器において、
   前記内部要素の高圧側電極を前記高圧側フランジ先端よりも低圧側に配置したことを特徴とする直流避雷器。
3. 請求項１または請求項２記載の直流避雷器において、前記絶縁筒の表面に当該絶縁筒の表面抵抗より抵抗値の低いコーティングを施すことを特徴とする直流避雷器。

Images