JP4555447B2

JP4555447B2 - 過電圧避雷器

Info

Publication number: JP4555447B2
Application number: JP2000267497A
Authority: JP
Inventors: ヴアルター・シュミット; ペーター・エールシユレーガー
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2020-09-04
Also published as: JP2001118707A; HRP20000581A2; DE50012362D1; EP1083579A3; HUP0003510A2; EP1083579B1; EP1083579A2; DE19942633A1; BR0003990A; PL342384A1; HUP0003510A3; HU0003510D0; US6594133B1; ATE320072T1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒対称に形成された、接地可能なハウジングを備え、このハウジングを通って、高電圧にもたらすことが可能なプラグ接続部が導かれており、またハウジングに配置されかつ対称軸線に沿って方向づけられた、２つの接続取付具を有する作用部材と、両方の接続取付具の間に配置された少なくとも一つのバリスタ要素と、接続取付具と少なくとも一つのバリスタ要素に接触力を形成した状態のもとで作用する締め付け要素とを備え、作用部材が、ハウジングに対する絶縁を確保する弾性的な絶縁物質スリーブにより囲まれている過電圧避雷器から出発している。
【０００２】
【従来の技術】
前記の種類の避雷器は多数の製造者により商業上提供されかつ金属のカプセルで包まれて、ガス絶縁された開閉装置の保護に役立っている。この場合に、避雷器は、外側円錐体または内側円錐体を有する、高電圧を導く設備のプラグ接点と接続されかつそのとき、開閉過程によりまたは進行波の反射により発生される過電圧を制限する。避雷器は、地電位に導かれたかつ接触確実なハウジングおよびハウジングに組み込まれかつバリスタ要素から構成された、特に酸化金属をベースとして、火花ギャップのないように構成された作用部材とを有する。作用部材はシリコンゴムからなる絶縁体に一体鋳造され、その絶縁体の外面は少なくとも部分的にハウジングの内面に載っている。高電圧で存在する作用部材と、地電位に導かれたハウジングとの間の電場を制御するために、そのような避雷器は一般に半導体または導体の場制御要素を有する。
【０００３】
ヨーロッパ特許公開第０８１０６１３号には、絶縁材料からなる鋳造ハウジングに埋設された作用部材を有する過電圧避雷器が記載されている。作用部材の２つの接続取付具およびバリスタ要素は絶縁材料からなるループにより接触力を形成した状態のもとで互いに張られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、請求項１に記載のように、良好な機械的および電気的特性により際立っていてかつ同時に経済的に製造できる、冒頭に述べた種類の過電圧避雷器を提供することを課題の基礎とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、 (a)円筒対称に対称軸線を中心として導かれる、びん状に形成された接地可能なハウジングを備え、このハウジングは、びん頸状に形成されかつ拡大部で終わる第一のハウジング部分を有し、ならびに第一のハウジング部分に隣接する、円錐形状に拡がる第二のハウジング部分およびハウジングを閉める底部を有し、(b) ハウジングに配置されかつ対称軸線に沿って方向づけられた、円柱状に形成された作用部材を備え、前記作用部材は、２つの接続取付具と、両方の接続取付具の間に配置された少なくとも１つのバリスタ要素と、接続取付具および少なくとも１つのバリスタ要素に接触力を形成するように作用する、ガラス繊維補強された合成樹脂製の締付け要素とを有し、(c) 高電圧にもたらすことが可能であり、前記両方の接続取付具の一方と導電性をもって接続されかつハウジングから導き出されるプラグ接続部と、(d) 地電位にもたらすことが可能であり、前記両方の接続取付具の他方と導電性をもって接続されかつ底部を通ってハウジングから導き出される導電体とを備えた過電圧避雷器において、(e) 前記作用部材が、ハウジングに対する絶縁を確保する絶縁物質スリーブにより囲まれており、(f) 絶縁物質スリーブが、ハウジングの外側に配置された部分を有し、この部分は拡大部とプラグ接続部の間に配置されており、(g) 第一のハウジング部分と、ハウジングの外側に配置された絶縁スリーブ部分とを通って、第一の接続取付具に接続されかつプラグ接続部と導電性をもって接続される，円筒対称に形成された導電体が導かれており、(h) ガラス繊維補強された合成樹脂製の締付け要素が、その端部で両方の接続取付具に支承されたループを有することを特徴とする過電圧避雷器により解決される。
【０００６】
本発明による過電圧避雷器では、作用部材がその両方の接続取付具に支承された少なくとも一つのループにより一緒に保持されかつ接触力で作用する。これにより、製造技術的に簡単に、それ故経済的な仕方で作用部材の高い機械的な強度が達成される。同時に、作用部材を囲むハウジングがびん状に実施されかつこのハウジングはびん頸状に形成されたハウジング部分を有し、このハウジング部分では、２つの接続取付具の一方に接続されかつプラグ接続部と導電的に接続されている、円筒対称に形成された導電体が導かれている。これによりハウジング内部における電場の形成が達成され、そのため作用部材の円筒対称でない状態の場合でも保持ループの結果として、場を制御する半導体のまたは導体の要素および作用部材とハウジング壁の間の被覆が不必要になる。同時に、本過電圧避雷器は機械的に非常に耐久性のある作用部材のためおよび場を制御する要素が無いため優れた長時間の安定性により優れている。
【０００７】
びん頸状に形成されたハウジング部分に、円錐形に広がるハウジング部分が接続し、このハウジング部分で、２つの接続取付具の一方に接続された、プラグ接続部と接続されている導電体の一端が導かれている場合に、電場の特に均一な分配およびそれと共に過電圧避雷器の特に有利な電気的な挙動が達成される。
【０００８】
びん頸状に形成されたハウジング部分を、プラグ接続部に向けられたその端部で拡げることは好都合である。なぜなら、そのとき拡大部が、このハウジング部分に導かれる固定要素のためのストッパーとして役立つからである。そのような固定要素は、有利には、びん状に形成されたハウジング部分に導かれた固定フランジと、固定フランジと拡大部の間に配置された圧縮ばねである。
【０００９】
恐らく過電圧避雷器の過負荷が生ずると、場合によっては過剰圧力が発生し得るので、びん状のハウジングが一般に気密に形成されかつ過圧弁が設けられている。この過圧弁は有利にはハウジング底部に配置するかまたは所定の破壊箇所を備えた底部自体であることができる。過圧弁に言及すると、びん状のハウジングから発生する熱いガスを、そのとき問題なく、プラグ接続部を損傷させずに除くことができる。
【００１０】
避雷器作用部材と、作用部材とハウジングの間に設けられた絶縁スリーブとの間の誘電体の望ましくない間隙およびまたは孔は、結合剤で作用部材を被覆することにより避けられる。それにもかかわらず、ハウジング内部に作用部材とハウジング壁の間に生ずる孔およびまたは間隙は、誘電体の強度を改善するためにゲル状の絶縁化合物で塞がれる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
２枚の図において、同じ参照数字は同じ作用をする部材も示す。図１および２に示した過電圧避雷器は、特にアルミニュウムからなりかつ互いに軸線ｚに沿って間隔を置いた２つの接続取付具１、２を有する。接続取付具１は、円筒対称に形成されていてかつ軸線ｚに沿って導かれた導電体３を介して、外側円錐体４（図１）または内側円錐体４′（図２）を有するプラグ接続部５と接続されている。このプラグ接続部は、金属のカプセルに包まれてガス絶縁された設備のプラグ接続部で、内側円錐体または外側円錐体を有する、高電圧を導くプラグ接続部と接続可能である。接続取付具２は、同様に軸方向に導かれた導電体６を介して地電位に導くことができる。ガラス繊維で補強されかつ合成樹脂基質に埋設された帯からなるループ７がその両端で接続取付具１、２の凹部または成形領域に支承されている。
【００１２】
接続取付具１、２の間に、軸線ｚに沿って方向づけられたスリーブ状の避雷器作用部材８を形成した状態のもとに、非直線状の抵抗材からなる円筒状のバリスタ要素９が、特にZnO のような酸化金属のベース上に配置されている。或いは、比較的多くの要素９の代わりに、スリーブ状に形成されたバリスタ要素を設けることもできる。接続取付具１、２と２つの隣接するバリスタ要素９との間にならびに個々のバリスタ要素９の間に、図には示されていない弾力がある導電性要素が配置されている。２つの接続取付具１、２およびその間にある部材は限定された締付け力で作用されている。これにより、作用部材に設けられたバリスタ要素９の良好な接触が互いにかつ接続取付具１、２と達成される。締付け力はループ７により受け取られる。１つのループの代わりに、２つのまたは場合によってはそれ以上のループを作用部材８を締めつけるために用いることもできる。
【００１３】
作用部材８は円筒対称に形成された、アース接続可能なハウジング１０に配置されている。このハウジング１０は、ほぼアルミニュウムのような金属から、導電性のポリマー材料から、例えば導電性のカーボンブラックで充填されたポリエチレン、または導電性の被覆が設けられた、特にポリエチレンのようなポリマー材料からなることができる。
【００１４】
ハウジング１０は底部１１を有し、この底部を通って、ねじ接続部１２を介して地電位と接続可能な導電体６が導かれている。底部１１は、ハウジング１０の内部に定められた大きさの過剰圧力が発生したときにたわみかつハウジング内部を過剰圧力から解放するように形成されている。
【００１５】
作用部材は、ハウジング１０の接地可能な壁に対する絶縁を確保する絶縁物質スリーブ１３により囲まれている。スリーブ用材料として、特にシリコーンのような特に弾性的な絶縁物質が問題になる。この材料は、過電圧避雷器の製造中まず流動状態で、すでに予め取りつけられた作用部材８と導電体３および６を収容するハウジング１０の中へ流しこまれ、そしてその後ハウジング１０で特に弾性的なスリーブ１３を形成した状態のもとに重合させることができる。避雷器作用部材８と絶縁物質スリーブ１３との間に場によって高く負荷された領域の誘電性の望ましくない間隙または孔は結合剤で作用部材８を被覆することにより避けられる。それにもかかわらず、ハウジング内部に作用部材８とハウジング１０の壁の間に生ずる孔およびまたは間隙は、誘電体の強度を改善するためにゲル状の絶縁物質、多分シリコーン油で、特に真空下で塞ぐことができる。
【００１６】
ハウジング１０はびん状に形成されかつびん頸のように形成されたハウジング部分１４を有し、このハウジング部分は軸線ｚに対し対称にかつ導電体３に対しても対称に配置されている。びん頸状に形成されたハウジング部分１４には、円錐形に広がるハウジング部分１５が隣接しており、このハウジング部分１５には、プラグ接続部５と接続された導電体３の、接続取付具１に接続される一端が導かれている。びん頸状に形成されたハウジング部分１４は、プラグ接続部５に向けられたその端部に、拡大部１６を形成した状態のもとに折り曲げられている。さらに、びん頸状に形成されたハウジング部分１４は、固定フランジ１７と、この固定フランジ１７と拡大部１６との間に導かれた圧縮ばね１８とを担持している。
【００１７】
ハウジング１０のびん頸状の形により、ハウジング内部に誘電体の場の形成が達成され、この誘電体の場は作用部材８の円筒対称でない性質のときでも場を制御する半導体のおよびまたは導体の要素およびまたは作用部材８とハウジング壁の間の被覆を不必要にする。
【００１８】
組立のために、接続部５が、内側円錐体が設けられた、金属カプセルに包まれた開閉装置の接続部の中に差し込まれる。これにより、過電圧避雷器が開閉装置と電気的に接続されている。それから、固定フランジ１７が圧縮ばね１８の負荷の下に開閉装置のカプセルと固定結合される。そのとき、過電圧避雷器はわずかに弾力のある風に開閉装置の金属カプセル上に固定されている。
【００１９】
プラグ接続部５と拡大部１６の間に設けられかつハウジング１０の外側に配置された絶縁物質スリーブ１３の部分１９が、高電圧を導く導電体３と開閉装置の金属カプセルまたはハウジング１０または固定フランジ１７との間に絶縁を作りだす。
【図面の簡単な説明】
【図１】外側円錐体として形成されたプラグ接続部を有する、本発明による過電圧避雷器の実施形態の、軸線に沿って導かれた断面を示す図である。
【図２】内側円錐体として形成されたプラグ接続部を有する、本発明による過電圧避雷器の実施形態の、軸線に沿って導かれた断面を示す図である。
【符号の説明】
１，２接続取付具
３導電体
４外側円錐体
５プラグ接続部
６導電体
７ループ
８作用部材
９バリスタ要素
１０ハウジング
１１ハウジング底部
１２ねじ接続部
１３絶縁物質スリーブ
１４，１５ハウジング部分
１６拡大部
１７固定フランジ
１８圧縮ばね
１９絶縁物質スリーブ部分
ｚ軸線

Claims

(a)円筒対称に対称軸線(z) を中心として導かれる、びん状に形成された接地可能なハウジング（１０）を備え、このハウジングは、びん頸状に形成されかつ拡大部（１６）で終わる第一のハウジング部分（１４）を有し、ならびに第一のハウジング部分（１４）に隣接する、円錐形状に拡がる第二のハウジング部分（１５）およびハウジングを閉める底部（１１）を有し、
(b) ハウジング（１０）に配置されかつ対称軸線(z) に沿って方向づけられた、円柱状に形成された作用部材（８）を備え、前記作用部材は、２つの接続取付具（１，２）と、両方の接続取付具の間に配置された少なくとも１つのバリスタ要素（９）と、接続取付具（１，２）および少なくとも１つのバリスタ要素（９）に接触力を形成するように作用する、ガラス繊維補強された合成樹脂製の締付け要素とを有し、
(c) 高電圧にもたらすことが可能であり、前記両方の接続取付具の一方（１）と導電性をもって接続されかつハウジング（１０）から導き出されるプラグ接続部（５）と、
(d) 地電位にもたらすことが可能であり、前記両方の接続取付具（１，２）の他方（２）と導電性をもって接続されかつ底部（１１）を通ってハウジング（１０）から導き出される導電体（６）とを備えた過電圧避雷器において、
(e) 前記作用部材（８）が、ハウジング（１０）に対する絶縁を確保する絶縁物質スリーブ（１３）により囲まれており、
(f) 絶縁物質スリーブ（１３）が、ハウジング（１０）の外側に配置された部分（１９）を有し、この部分は拡大部（１６）とプラグ接続部（５）の間に配置されており、
(g) 第一のハウジング部分（１４）と、ハウジング（１０）の外側に配置された絶縁スリーブ部分（１９）とを通って、第一の接続取付具（１）に接続されかつプラグ接続部（５）と導電性をもって接続される，円筒対称に形成された導電体（３）が導かれており、
(h) ガラス繊維補強された合成樹脂製の締付け要素が、その端部で両方の接続取付具（１，２）に支承されたループ（７）を有することを特徴とする過電圧避雷器。
第一のハウジング部分（１４）に、固定フランジ（１７）、および固定フランジ（１７）と拡大部（１６）の間に配置された圧縮ばね（１８）が導かれていることを特徴とする請求項１に記載の過電圧避雷器。
ハウジング（１０）の底部（１１）は、ハウジング（１０）の内部に、定められた大きさの過電圧が発生したときにたわんで、ハウジングの内部を過剰圧力から解放するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の過電圧避雷器。
作用部材（８）が、絶縁物質スリーブ（１３）に作用する結合剤で被覆されていることを特徴とする請求項１から３までのうちのいずれか一つに記載の過電圧避雷器。
ハウジング（１０）により囲まれ、絶縁物質スリーブ（１３）にまたは絶縁物質スリーブ（１３）とハウジング（１０）の壁との間にならびに作用部材（８）に含まれている孔およびまたは間隙がゲル状の絶縁物質で満たされていることを特徴とする請求項１から４までのうちのいずれか一つに記載の過電圧避雷器。