JP5236396B2 - 避雷器 - Google Patents

Description

本発明は避雷器に関し、詳しくは、雷サージ等による異常電圧の発生時、送配電線の周辺機器を雷サージ等から保護する避雷器に関する。

一般的に、高圧や特別高圧の送配電線に設けられた碍子付近への落雷時、雷サージ等による異常電圧が発生した際、送配電線の周辺機器を雷サージ等から保護するため、図６に示すように碍子５の接地側と電線側との間に避雷器１を取り付けている（例えば、特許文献１参照）。

この避雷器１は、サージ電圧に対しては低抵抗、送配電線の通常の対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有するＺｎＯ等からなる限流素子を内蔵した構造を具備する。避雷器１は、電線側端子となる金属製の上部端子電極２と接地側端子となる金属製の下部端子電極３との間に前述の限流素子を電気的かつ機械的に接続し、それら端子電極２，３および限流素子の外周面に、弾性を有するポリマーやＥＰＤＭ等の絶縁外被体４を被着した構造を有する。

前述の構成からなる避雷器１は、電柱の上部に腕金を介して取り付けられた碍子５に付設される。つまり、電柱の腕金は接地されており、その腕金と電気的に接続された碍子５の接地側取付部６に避雷器１の下部端子電極３をねじ止め等により電気的かつ機械的に接続する。これにより起立保持された避雷器１の上部端子電極２には、下部放電電極９が電気的かつ機械的に接続され、送配電線が取り付けられた碍子５の電線側取付部７には、上部放電電極８が電気的かつ機械的に接続され、下部放電電極９と上部放電電極８のそれぞれの先端部は、所定のギャップ長を有する放電ギャップ１０が形成されるように対向配置される。

この避雷器１では、雷サージによる異常電圧が発生すると、雷サージによる雷電流が上部放電電極８と下部放電電極９との間の放電ギャップ１０での放電により限流素子を介して大地へ流れる。このとき、雷サージによる異常電圧に対して限流素子が低抵抗値となってこれを瞬時に大地に逃がし、その異常電圧が消滅すれば、限流素子が高抵抗値となって通常の対地電圧を遮断する。この弁作用により送配電線の周辺機器を雷サージ等から保護している。
特開平１０−２４７４３０号公報

ところで、避雷器１の性能を超える直撃雷などの異常電圧が発生すると、限流素子が故障することがあり、その場合、上部端子電極２と下部端子電極３との間で内部アークが発生し、そのアーク熱でもって大量のガスが発生して内部圧力が急激に上昇する。内部圧力が急激に上昇すると、絶縁外被体４が簡単に破れてアークが外部に放出される。この外部アークを発生させることにより内部アークを消滅させる。これにより、急激な内部圧力の上昇でもって避雷器１が爆発的に破壊されてその破片が周囲へ飛散することを未然に防止するようにしている。

しかしながら、限流素子の故障により発生する外部アークの放出位置が定まっていないため、避雷器１の絶縁外被体４が破れて放出される外部アークが、その避雷器１と対向配置された碍子５に当たることがある。この外部アークが碍子５の表面に当たり続けると、碍子５の笠欠けや胴切れなどが発生して碍子５が損傷を受けることになる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、内部圧力の急激な上昇に伴う爆発的な破壊による破片の飛散および絶縁外被体が破れて放出される外部アーク発生により、碍子が損傷することを未然に防止し得る避雷器を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、配電機器と対向配置され、非直線性の電流電圧特性を有する断面円形の限流素子を絶縁外被体で被覆した避雷器であって、限流素子と絶縁外被体との間に、配電機器と対向する平板状の遮蔽板を配置したことを特徴とする。なお、前述の配電機器としては、電柱の上部に腕金を介して取り付けられた碍子がある。また、前述の遮蔽板としては、強度的な面でＦＲＰ製のものが好適である。

避雷器の性能を超える直撃雷などの異常電圧が発生すると、避雷器の限流素子が故障して端子電極間で内部アークが発生し、そのアーク熱でもって大量のガスが発生して内部圧力が急激に上昇し、その急激な内部圧力の上昇でもって絶縁外被体が破れて外部アークが放出される。このような場合であっても、本発明の避雷器では、限流素子と絶縁外被体との間に、配電機器と対向する遮蔽板を配置したことにより、内部圧力の急激な上昇に伴う爆発的な破壊による破片や避雷器から放出される外部アークが配電機器に当たることを遮蔽板で阻止することができる。

本発明における避雷器は、限流素子を一対の端子電極間に挟み込んでそれらを同軸上に配列させた構造を具備し、一対の端子電極に遮蔽板を取り付けた構造が望ましい。このように遮蔽板を一対の端子電極に取り付けた構造とすれば、遮蔽板の強固な取り付け構造が実現できるので、限流素子の故障による内部圧力の急激な上昇に対する十分な強度を確保することができる。

本発明によれば、限流素子と絶縁外被体との間に、配電機器と対向する遮蔽板を配置したことにより、内部圧力の急激な上昇に伴う爆発的な破壊による破片や避雷器から放出される外部アークが配電機器に当たることを遮蔽板で阻止することができる。その結果、破片の飛散や外部アークによる配電機器の損傷を未然に防止することができるので、安全性および信頼性の向上が図れ、長寿命の避雷装置を提供することができる。

本発明に係る避雷器の実施形態を以下に詳述する。図１は、配電機器であるＬＰ碍子や引留碍子の電線側と接地側との間に避雷器を取り付けた構造を例示する。なお、本発明は、ＬＰ碍子や引留碍子以外の他の配電機器に対しても適用可能である。

図１に示す実施形態は、電柱の上部に腕金３０を介して起立状態で取り付けられた碍子１１と、その碍子１１に付設された避雷器１２とで構成されている。送配電線１３が取り付けられた碍子１１の電線側取付部１４にアーム１５を介して避雷器１２の電線側端子となる上部端子電極１６を電気的かつ機械的に接続する。

一方、避雷器１２の接地側端子となる下部端子電極１７には、一方の放電電極１８が電気的かつ機械的に接続され、碍子１１の接地取付部１９には、他方の放電電極２０が電気的かつ機械的に接続されている。一方の放電電極１８と他方の放電電極２０のそれぞれの先端部は、所定のギャップ長を有する放電ギャップ２１が形成されるように対向配置される。なお、碍子１１の電線側取付部１４は絶縁カバー２２で被覆されている。

この避雷器１２は、図１〜図５に示すように、サージ電圧に対しては低抵抗、送配電線の通常の対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有するＺｎＯ等からなる断面円形の限流素子２３を内蔵した構造を具備する。

避雷器１２は、電線側端子となる金属製の上部端子電極１６と接地側端子となる金属製の下部端子電極１７との間に前述の限流素子２３を電気的かつ機械的に接続し、これら複数個の限流素子２３を上部端子電極１６と下部端子電極１７との間に挟み込んでそれらを同軸上に配列させ、その周囲に複数本のＦＲＰ製絶縁ロッド２４を配置してそれら絶縁ロッド２４の両端に上部端子電極１６および下部端子電極１７を固定する。

それら上部端子電極１６、下部端子電極１７および限流素子２３の外周面に、耐候性、絶縁性および耐トラッキング性に優れたシリコーン、ＥＶＡやＥＰゴム等の高分子材料からなる絶縁外被体２５を被着する。この絶縁外被体２５は、限流素子２３の側面に直接的に成形する方法やチューブ状に成形したものを熱収縮や挿入により被着させる方法などにより形成される。

なお、複数個の限流素子２３同士の接合状態を良好にするため、上部端子電極１６と限流素子２３との間、および下部端子電極１７と限流素子２３との間には、ばね性部材（図示せず）を介在させている。また、上部端子電極１６と限流素子２３との接触面積、および下部端子電極１７と限流素子２３との接触面積を確保するため、上部端子電極１６と限流素子２３との間、および下部端子電極１７と限流素子２３との間には、スペーサ２６，２７をそれぞれ介在させている。

この上部端子電極１６と限流素子２３との間に介在させたスペーサ２６は、限流素子２３の故障時に発生する短絡電流によるアークの起点となることから、上部端子電極１６の溶損を防止するため、鉄、ステンレス鋼、銅、黄銅などの重金属製とし、かつ、一定以上（例えば６ｍｍ以上）の厚さとしている。

ＦＲＰ製絶縁ロッド２４の上部端子電極１６および下部端子電極１７への固定は、加締め、接着あるいはねじ止め等の適宜の手段を用いる。両端に位置する上部端子電極１６および下部端子電極１７の固定は、ＦＲＰ製絶縁ロッド２４を用いる以外に、ループ状のＦＲＰ部材を両端の上部端子電極１６および下部端子電極１７に引掛けて固定する方法や、上部端子電極１６および下部端子電極１７および限流素子２３の側面に未硬化または半硬化のＦＲＰシートを巻き付けて硬化させる方法がある。

この避雷器１２では、雷サージによる異常電圧が発生すると、雷サージによる雷電流が放電電極１８，２０間の放電ギャップ２１での放電により限流素子２３を介して大地へ流れる。このとき、雷サージによる異常電圧に対して限流素子２３が低抵抗値となってこれを瞬時に大地に逃がし、その異常電圧が消滅すれば、限流素子２３が高抵抗値となって通常の対地電圧を遮断する。この弁作用により送配電線１３の周辺機器を雷サージ等から保護している。

避雷器１２の性能を超える直撃雷などの異常電圧が発生すると、避雷器１２の限流素子２３が故障して上部端子電極１６と下部端子電極１７との間で内部アークが発生し、そのアーク熱でもって大量のガスが発生して内部圧力が急激に上昇する。内部圧力が急激に上昇すると、絶縁外被体２５が簡単に破れてアークが外部に放出され、この外部アークを発生させることにより内部アークを消滅させている。これにより、急激な内部圧力の上昇でもって避雷器１２が爆発的に破壊されてその破片が周囲へ飛散することを未然に防止するようにしている。

以上の構成からなる避雷器１２では、限流素子２３と絶縁外被体２５との間に、碍子１１と対向するＦＲＰ製で平板状の遮蔽板２８を配置している。この遮蔽板２８を耐熱性や絶縁性に優れたＦＲＰ製で構成することにより、限流素子２３の故障による内部圧力の急激な上昇に対する十分な強度を確保している。例えば、遮蔽板２８としては、絶縁性繊維を樹脂で含浸・硬化させた単層あるいは積層で、１〜６ｍｍ程度の板厚を有するＦＲＰ板を使用することが好ましい。なお、遮蔽板２８としては、耐熱性、絶縁性および強度を有する素材であれば、前述したＦＲＰ以外のものであってもよい。

この遮蔽板２８は、複数個の限流素子２３を同軸上に配列させた上部端子電極１６および下部端子電極１７にねじ２９により取り付けた構造としている。このように遮蔽板２８を上部端子電極１６および下部端子電極１７に取り付けた構造としたことにより、遮蔽板２８の強固な取り付け構造が実現できるので、限流素子２３の故障による内部圧力の急激な上昇に対する十分な強度を確保することができる。なお、遮蔽板２８の上部端子電極１６および下部端子電極１７への固定は、ねじ以外に加締めや接着などの適宜の手段を採用することが可能である。

避雷器１２の性能を超える直撃雷などの異常電圧が発生すると、避雷器１２の限流素子２３が故障して上部端子電極１６と下部端子電極１７との間で内部アークが発生し、そのアーク熱でもって大量のガスが発生して内部圧力が急激に上昇する。この内部圧力の急激な上昇により、爆発的な破壊で破片が飛散したり、避雷器１２の絶縁外被体２５が破れて外部アークが放出されても、この避雷装置では、避雷器１２の限流素子２３と絶縁外被体２５との間に、碍子１１と対向する遮蔽板２８を配置していることから、避雷器１２から放出される破片や外部アークが碍子１１に直接的に当たることを遮蔽板２８で阻止することができる。その結果、破片の飛散や外部アークによる碍子１１の笠欠けや胴切れなどの損傷を未然に防止することができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明に係る避雷器の実施形態を示す正面図である。 図１の避雷器を示す縦断面図である。 図１の避雷器で、図２の左側方から見た縦断面図である。 図１の避雷器で、図２のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。 図１の避雷器で、図２のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。 避雷器の従来例を示す正面図である。

符号の説明

１１ 配電機器（碍子）
１２ 避雷器
１６ 端子電極（上部端子電極）
１７ 端子電極（下部端子電極）
２３ 限流素子
２５ 絶縁外被体
２８ 遮蔽板

Claims (4)

1. 配電機器と対向配置され、非直線性の電流電圧特性を有する断面円形の限流素子を絶縁外被体で被覆した避雷器であって、前記限流素子と絶縁外被体との間に、前記配電機器と対向する平板状の遮蔽板を配置したことを特徴とする避雷器。
2. 前記限流素子を一対の端子電極間に挟み込んでそれらを同軸上に配列させた構造を具備し、前記一対の端子電極に遮蔽板を取り付けた請求項１に記載の避雷器。
3. 前記遮蔽板がＦＲＰ製である請求項１又は２に記載の避雷器。
4. 前記配電機器は、電柱の上部に腕金を介して取り付けられた碍子である請求項１〜３のいずれか一項に記載の避雷器。

Images