JP4865815B2 - かご型避雷器 - Google Patents

Description

本発明は、かご型の避雷器に関するものであり、かご型の避雷器は、一例として特願昭６２−１４９５１１号より知られている。避雷器は、電力供給系統中で通電中のケーブルと接地との間に接続され、過電圧が回路に生じた場合にその過電圧を接地へと消散させ、それにより電気グリッド系統中の他の要素を保護する。このような避雷器は、二つの連結要素間又は端部取付け部材（エンドフィッティング）間に保持された積層バリスタブロックを有する。この配置はハウジング内に収められている。

機械的負荷が加えられた場合においてもバリスタブロック相互の良好な接触を確実にするために、積層は加圧下で一体的に保持されなければならない。かご型の避雷器の場合において、これは二つの端部取付け部材に張力をかけて保持された、通常はロッド又はケーブル、好ましくはガラス繊維強化プラスチックのロッド（ＧＦＣロッド）よりなる補強要素を用いて達成される。

その様な避雷器の一つの課題は、野外に避雷器が設置された場合に生じる機械的負荷に対しても必要な強度が維持されるように、補強要素を端部取付け部材に確実に取り付けることである。

前述の日本国特許出願において、補強要素が挿入される溝をバリスタブロックの積層方向へ端部取付け部材に設け、そして補強要素の端部に、端部取付け部材の溝より直径が大きいナットをネジ締めするネジ山を備えることにより、基本的にかみ合い接続を用いて補強要素を保持することで、この課題が解決されている。

この解決方法は避雷器を効果的な方法で設計することを可能にするが、補強要素として用いられるＧＦＣロッドへの損傷を与えないネジ切りという問題をもたらす。そのネジ切りは、非常に複雑で高価なものである。

欧州特許出願第９３９１５３４３．３号は、補強要素を避雷器の端部取付け部材に固定できる、更に可能な方法を開示している。特に、この文献において、補強要素の長手方向に直角に延在して、ロッドを通るネジなし穴を貫通するピン又はネジを用いて補強要素が堅固に保持された避雷器が提案されている。そのピン及びネジは、端部取付け部材の対応する凹部又はネジ穴に保持される。

ガラス補強要素として用いられるＧＦＣロッドにその長手方向に対して直角に穴を形成することは、ＧＦＣロッドにネジ切りするより相当容易であるが、この長手方向に対して直角に穴を形成した構造は、補強要素が穴の部分で弱くなり、それにより補強要素が裂けてしまう危険性を生じる。

前述の欧州特許出願では更に、くさびを用いて補強要素を端部取付け部材内に固定する選択肢も開示している。このために、バリスタブロックの積層の中央に向かって先細になっているくさびが、各補強要素と端部取付け部材の対応する傾斜面との間に配置され、そしてその二つ、補強要素と端部取付け部材の対応する傾斜面とは端部取付け部材の外側部分からの半径方向への圧力により一体的に保持される。もし、引張荷重が補強要素に加えられると、静止摩擦がくさびを一緒に引き出すようにし、このことは、その関連するくさびと端部取付け部材との間の摩擦係止又は圧力嵌めにより補強要素が保持されるのを確実にする。

この提案された避雷器において、補強要素は好ましくは断面が円形形状である細長い一片であり、この一片はガラス繊維強化補強要素の曲率がバリスタブロックの曲率の半径に精密に対応するようにガラス繊維強化プラスチック材料から構成されている。

この設計は、絶縁ハウジングが注型又は押し出しコーティングにより形成された場合、ガラス繊維強化プラスチック要素とバリスタブロックとの間に空洞が容易に残るという困難性を導く。部分的な放電がこのような空洞内で起こる可能性があり、部分的な放電点から追加の加熱及び侵食フラッシュオーバーチャンネル（火花放電により部材が侵食される）が続けて起きると、絶縁に支障をきたす危険性を伴う。

更に、このように形成されたガラス繊維強化補強要素は、製造が複雑で高価となる。

本発明の目的は、上述の不利益を解消し、低価格の量産に適したかご型避雷器を提供することにある。

本発明によれば、請求項１又は２に記載の避雷器により目的が達成される。従属する請求項は本発明の更なる有利な態様に関する。

本発明は添付図面を参照して以下に詳細に記載される。

図１に示されるようなかご型避雷器は、少なくとも一つのバリスタブロック１を含んでいる。既知の、電気依存抵抗を有するセラミックディスク（可変抵抗器）は、バリスタブロック１として用いられる。電圧が低いときには、バリスタブロック１は実質的に完全な絶縁体のように働き、一方で、バリスタブロック１は高電圧では高い導電性を有する。従来市販されているバリスタブロックは、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分として製造されている。しかし本発明は、そのような酸化亜鉛を用いた形式の避雷器に限定されず、例えば、他の金属酸化物も炭化ケイ素と同様にバリスタブロックに使用することができる。更に、追加のブロック、例えば金属ブロック又は放電ブロックも、バリスタブロック１に加えて積層中に含めることができ、この方法により避雷器の長さを各用途の要求に適合できる。

従来市販されているバリスタブロック１は、円柱形状で、例えば直径が５ｃｍ、高さが約４ｃｍである。詳細が示されていないアルミニウム電極は、バリスタブロック１の両側に用いられ、より良好な接触を確実にする。接触を更に向上するために、同様に示されない薄いアルミニウムディスクや代わりのバネ要素をバリスタブロック１の間に設置することも同様に通常のことである。

図１に示される避雷器において、このようなバリスタブロック１及び場合によって他のバリスタブロック１の表面にある金属ブロックが積層されたことにより形成される積層は二つの端部取付け部材３の間に保持される。この端部取付け部材３は、一般的にアルミニウム又はステンレス鋼により形成され、例えば避雷器の外側に突出しかつバリスタブロック１と良好な電気接触をなす中央ネジ４を用いて既存の電気設備又は電力供給グリッドシステムに容易に組み込むことができるように設計されている。

環境からの保護のため、これらの避雷器は外側ハウジング５により囲繞され、そのハウジング５は大抵シリコーンからなる。このハウジングは、注型又は吹き付けにより形成され得る。

電流の沿面距離を増加するために、ハウジング５の外側に仕切り（スクリーン）７が形成されている。

このような避雷器は、野外環境で用いられた場合にそれらに連結する電線を通して送られる力の結果として相当な曲げモーメントを受ける。従って、比較的大きい機械的負荷が加えられた場合でさえバリスタブロック１と端部取付け部材との間での接触が維持されること、及び二つの隣接するバリスタブロック間で傾いたことにより生じるバリスタブロックの縁の破損が避けられることを確実にすることが必要である。これを達成するために、ガラス繊維強化プラスチックのロッド又はケーブル９が、補強要素として二つの端部取付け部材３の間に挟持される。これらは、バリスタブロック１を二つの端部取付け部材３の間に引張荷重を用いて一体的に保持する。更に、バネ要素がバリスタブロック１の積層へ挿入されることもあり、この方法によれば、気温の変動等が起きた場合でも接触を確実にすることができる。

以下の記載において、本発明へのいかなる限定ともみなされることなく、補強要素はロッド９と称される。

図２は、本発明による避雷器の端部取付け部材の平面図を示す。端部取付け部材３は、本質的に円柱形状であり、その直径はバリスタブロックのそれよりも大きい。積層方向における端部取付け部材の円周に沿った貫通孔１１は、端部取付け部材の半径領域内に形成され、バリスタブロックを超えて張り出している。中央ネジ４のための更なる貫通孔２５は、好ましくは内部にネジ山を有し、端部取付け部材の中心に形成される。

少なくとも一つの小区分において、貫通孔１１の断面は円形でなく、好ましくは端部取り付け部材のバリスタブロックから離れて面する側における端部取付け部材の接線方向に広くなっている。

図示した実施形態は八つの貫通孔を示しているが、異なる数、例えば三つ又は四つの貫通孔１１でも可能である。

図３は、図２におけるＡ−Ａ線に沿う端部取付け部材３の断面図を示す。

図４は、図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図におけるこのような貫通孔１１の詳細を示す。

ここに見られるように、貫通孔１１は、直線に通っている第一の円錐形部分１１ｂと第二の部分１１ａを有する。直線部分１１ａの形状は、精密に適合してロッドを囲むためにガラス繊維強化ロッド９に適合するように設計される。貫通孔は第二の部分の領域において好ましくは円形の断面を有している。

第一の部分１１ｂは一方向に円錐形に広くなっている。円錐形の表面の傾斜角として約５°の角度が好ましい。

図４に示すように、ガラス繊維強化プラスチックロッド９は、貫通孔１１内に保持され、くさび１３はロッド９中にこれを割るために打ち込まれている。

複数のガラス繊維強化プラスチックロッドは、このようにしてくさび１３とともにバリスタブロックの円周に沿ってバリスタブロック積層の両側の端部取付け部材３に取り付けられる。

くさびの挿入をより容易にするために、製造においてくさびを打ち込む際にガラス繊維強化ロッドの端部表面にＶ字型の切り込みを設けることが可能である。

貫通孔１１付の端部取付け部材３、及びくさび１３とガラス繊維強化ロッド９と結合した円錐形部分１１ｂからなる本発明による設計から、ロッド９が分割された領域における円錐形部分１１ｂの側壁を斜めに通り、堅固に押圧するガラス強化ロッド９を半分にしたものが二つ、結果として得られる。このくさび連結は、端部取付け部材３を通る穴１１内に力で適合させて保持されているガラス繊維強化ロッドにより、ガラス繊維強化プラスチックロッド９への引張荷重を適用して常に張らせることによりなる。ガラス繊維強化ロッド９がそれらの破壊点に達するまでしっかりとこれらが保持されることを確実にするために、ガラス繊維強化ロッド９が端部取付け部材３内に取り付けられることが可能であることを、試験が示している。

くさび１３とガラス繊維強化ロッド９との間の連結を高めるために、荷重がかかるときにガラス繊維強化ロッドに切り込み、ガラス繊維強化プラスチックロッド９のロッドの方向に対して直角な、刃先形状をくさび１３表面に形成することが可能である。

くさびの連結及び湿気に対する避雷器全体を保護するために、ロッドとくさびの挿入の後、シリコーン化合物で貫通孔１１を密閉することが可能である。

製造において、一つの端部取付け部材３はガラス繊維強化ロッド９とともに全ての一番初めに用意され、くさび１３が挿入される。バリスタブロック１はこのようにして形成された「かご」へ開放されている側から挿入され、「かご」が形成される際には、バリスタブロックが中心に配置されること、及びバリスタブロックの外側表面とガラス繊維強化プラスチックロッド９との間に一定の距離が維持されることを確実にするために、製造工程での配慮がなされなければならない。一以上の皿ばねがバリスタブロックの積層に挿入されうる。同様に、はさみ金及びアルミニウムブロックが、設計された目的に適切な積層の長さに適合させるために用いられ得る。

バリスタディスクと皿ばねが挿入されると、ガラス繊維強化ロッド９が適切な貫通孔１１を通るようにして二番目の端部取付け部材３が適合される。外部の力により一体的に押圧された積層全体とともに、くさび１３はロッドに打ち込まれ、端部取付け部材３がバリスタブロック１と接触するためにネジ４は端部取付け部材３を通って挿入される。

このようにしてその中に適合させられたバリスタブロック１とともに形成されたかごは、外側ハウジング５及び適切な場合には仕切り７を形成するために、モールドの中に置かれ、低粘度シリコーンを押し出しコーティング又は吹き付けされて形成される。示したように、本発明によるガラス繊維強化ロッドは好ましくは円形の断面を有している。これは、ロッド９が比較的容易にかつ完全に低粘度シリコーンで囲まれ得ること、及び、低粘度シリコーンがガラス繊維強化ロッド９とバリスタブロック１の外側表面との間の空間にも浸透することを意味する。従来技術の円形片の形状における断面と比較すると、円形断面は、ロッド９とバリスタブロック１との間の距離を最小とするただとても小さな領域が存在するという大きな利点を提供する。この小さな領域は、従来の低粘度シリコーン及び既知の吹き付け及び注型技術の補助により問題なく満たされる。

円形の断面を有するガラス繊維強化プラスチックロッド９は、市販されており、安価に製造できる。

図５は、本発明による第二実施形態を示す。この実施形態において、貫通孔１１は、全ての位置においてこれを通る楕円形の断面を有する。しかしながら、直線部分１１ａと円錐形部分１１ｂへの貫通孔の分割は、保持されている。この実施形態における貫通孔の二つの部分１１ａと１１ｂは、楕円形の中軸の大きさのみにおいて異なる。

第二実施形態によると、二つの半円形のガラス繊維強化プラスチックロッド９は、各貫通孔１１に挿入される。一つの貫通孔内の二つのロッド９間で避雷器の全体の長さを超えて、空隙が残る。この空隙の大きさは約５ｍｍであり、より大きな又はより小さな空隙幅も可能である。

このような半円形の断面を有するガラス繊維強化ロッド９は、ロッドの製造のための適切な道具を選択し引き出して成形することにより、比較的容易に形成できる。本発明によると、この実施形態では、一つの貫通孔１１内の二つのロッド９間の空隙がバリスタブロック１の積層について放射状に通るように、ロッド９及び結合するくさび１３は配置される。

これは、外側ハウジングを形成する際、低粘度シリコーンがより良好にかつより効果的にロッド９とバリスタブロック１との間の空間に浸透するという利点がある。

第一実施形態の場合のように、くさび１３とガラス繊維強化ロッド９の間の連結力を向上させるために、対応する切り込み縁のあるくさび１３を提供することが、この実施形態の場合においても可能である。

再度となるが、この実施形態の試験は、ガラス繊維強化プラスチックロッド９の端部取付け部材３へのくさび連結が、ガラス繊維強化ロッド９の破壊点で維持されることを示した。予めの二つの半円形のガラス繊維強化プラスチックロッド９の形成による構成は、第一実施形態によるくさびを有する単一のロッド９を分割することと比較すると、ロッド９に対する損傷を避けることを可能にするという利点を有する。

本発明の好ましい実施形態を上述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。特に、同様の方法で二つの端部取付け部材３内にガラス繊維強化プラスチックロッド９を確保する必要はない。例えば、ガラス繊維強化ロッド９の代わりに、ケーブルが一の端部取付け部材の肩を越えて導かれて端部取り付け部材を固定し、かつ、逆側の端部取付け部材のみにおいて本発明による固定要素が取り付けられる場合の「ケーブル」を使用することも可能である。

外側ハウジングの一部を切り取った、一般的な型式の避雷器の全体図を示す。 本発明による避雷器の端部取付け部材の平面図を示す。 図２におけるＡ−Ａ線に沿う断面図を示す。 くさびが挿入された、図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を示す。 第二実施形態のくさびが挿入された、図２におけるＢ−Ｂ線に沿う断面図を示す。

Claims (7)

1. 少なくとも一つのバリスタブロック（１）と、
   バリスタブロック（１）に向かいあって配置された二つの端部取付け部材（３）と、
   バリスタブロック（１）及び端部取付け部材（３）を一体的に保持する少なくとも一つの補強要素（９）と、
   端部取付け部材（３）の少なくとも一つを介して貫通孔（１１）において補強部材（９）を保持する少なくとも一つの固定要素（１３）と、
   を有する避雷器において、
   固定要素（１３）が、補強要素（９）をその長手方向に割り、かつ、貫通孔（１１）の外壁に対して固定するくさびであり、
   貫通孔（１１）は、円錐形部分（１１ｂ）と直線部分（１１ａ）を有し、
   直線部分（１１ａ）の形状は、補強要素（９）に適合することを特徴とする避雷器。
2. 少なくとも一つのバリスタブロック（１）と、
   バリスタブロック（１）に向かいあって配置された二つの端部取付け部材（３）と、
   バリスタブロック（１）及び端部取付け部材（３）を一体的に保持する少なくとも一つの補強要素（９）と、
   端部取付け部材（３）の少なくとも一つを介して貫通孔（１１）において補強部材（９）を保持する少なくとも一つの固定要素（１３）と、
   を有する避雷器において、
   少なくとも二つの補強要素（９）は、一つの端部取付け部材（３）を介して貫通孔（１１）内に保持され、
   固定要素（１３）は、一つの貫通孔（１１）内の補強要素（９）を、互いに対して、及び貫通孔（１１）の外壁に対して固定している共通のくさびであり、
   貫通孔（１１）内の少なくとも二つの補強要素（９）の間に、避雷器の全体の長さを超える空隙が存在することを特徴とする避雷器。
3. 請求項１又は２に記載の避雷器において、 一又は複数のバリスタブロックは、金属酸化物、好ましくは酸化亜鉛より形成されていることを特徴とする避雷器。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の避雷器において、端部取付け部材（３）は、金属、好ましくはアルミニウムより形成されていることを特徴とする避雷器。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の避雷器において、避雷器は、仕切り（７）付のハウジング（５）を有することを特徴とする避雷器。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の避雷器において、外側ハウジング（５）は、低粘度シリコーンの注型又は吹付けにより形成されていることを特徴とする避雷器。
7. 請求項２に記載の避雷器において、
   避雷器の全体の長さを超える貫通孔（１１）の二つのガラス繊維強化補強要素（９）の間に間隙が設けられることを特徴とする避雷器。

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