JP5329427B2 - サージアレスタ - Google Patents

Description

本発明は、広く、サージアレスタに係り、特に、中電圧または高電圧のサージアレスタに係る。このサージアレスタは、その組み立てを容易にするために、少数の部分で構成されている。

サージアレスタが、電力システムの中の高価な電気的な装置を過電圧から保護するために、使用されている。この目的のための一般的な製品は、金属酸化物（例えば酸化亜鉛）の円筒形のブロックであって、いわゆるバリスターである。これらのパリスターは、抵抗が、低い電圧では高いが、高電圧では低いと言う性質を有している。

使用電圧が、一つの単一のバリスターが耐えることが可能であり且つまだ高い抵抗を有している電圧と比べて、高い場合には、幾つかのバリスター・ブロックが、スタック状に直列に接続される。スタックの中に大電流を流すためには、ブロックの間で十分な接触圧力が実現されなければならない。これは、クランピング部材と、第一の電極とバリスターのスタックの間に長さ調整デバイスを設けることにより実現され、クランピング部材は、第一の端部電極と第二の端部電極を接続し、長さ調整デバイスは、クランピング部材がバリスター・ブロックに十分な圧力を加えることを確保する。

横方向の機械的な影響に対する抵抗の改善を実現するために、中央ピボット部材が、スタックの中で、下側の端部電極と最も近い酸化亜鉛のブロックの間に配置される。

従来技術によるサージアレスタの例が、欧州特許出願公開 EP 1 625 600 A1 の中に開示されている。その内容は、リファレンスによりここに繰り込まれる。

欧州特許出願公開 EP 1 625 600 A1号公報

本発明の目的は、中電圧及び高電圧のためのサージアレスタであって、コンポーネントの数が最小化されるサージアレスタを提供することにある。他の目的は、組み立てが容易なサージアレスタを提供することにある。本発明は、従来技術による長さ調整デバイス及びピボット・ワッシャが、バリスター・ブロックのスタックと下側の端部電極の間に設けられる一つの単一のユニットの中に結合されることが可能である、と言う認識に基づいている。

本発明の第一のアスペクトによれば、サージアレスタのための結合された長さ調整及びピボット・ユニットが、提供される。この結合された長さ調整及びピボット・ユニットは、第一の部分と；ピボット面を有する第二の部分と；を有していて、第一の部分と第二の部分が互いに軸方向に調整可能であることにより、特徴付けられる。

本発明の第二のアスペクトによれば、サージアレスタが提供される。このサージアレスタは、バリスター・ブロックの軸方向に交互に並べて配置された複数の円筒形のバリスター・ブロックのスタックと；第一の端部電極及び第二の端部電極と；第一の端部電極を第二の端部電極に接続するクランプ手段と；電気的に絶縁性の外側ケーシングと；を有していて、このサージアレスタは、上記のような結合された長さ調整及びピボット・ユニットが、前記バリスター・ブロックのスタックと第二の端部電極の間に設けられていることにより、特徴付けられる。

本発明の第三のアスペクトによれば、サージアレスタの組み立て方法が提供される。この方法は、以下のステップを有している：第一の端部電極を設け；第二の端部電極を設け；第一の端部電極と第二の端部電極の間で、バリスター・ブロックの軸方向に交互に並べて配置された複数の円筒形のバリスター・ブロックのスタックを設け；長さ調整デバイスを設け；ピボット・ユニットを、前記バリスター・ブロックのスタックと第二の端部電極の間に設け；第一の端部電極を第二の端部電極に接続するクランプ手段を設け；電気的に絶縁性の外側ケーシングを設ける。この方法は、前記長さ調整デバイス及び前記ピボット・ユニットが一つのユニットとして設けられるところに、特徴を有している。

結合された長さ調整及びピボット・ユニットを設けることにより、幾つかの優位性が得られる。サージアレスタの中の部品の数が減少する。その理由は、従来技術による長さ調整デバイス及びピボット・ワッシャが、一つの単一のユニットにより置き換えられるからである。また、長さ調整デバイスを操作するために、前記第一の電極の中に貫通孔を設ける必要が無い。最後に、この結合された長さ調整及びピボット・ユニットの準備措置は、前記第二の端部電極の中に、一杯のネジ長さを可能にする。

更なる好ましい実施形態は、従属請求項により規定されている。

図１は、電気的に絶縁性のケーシングの中に埋め込まれたサージアレスタを概略的に示す。 図２は、電気的に絶縁性のケーシングの中に埋め込まれる前の、図１のサージアレスタを概略的に示す。 図３は、本発明に基づく、結合された長さ調整デバイス及びピボット部材を通る軸方向の断面図である。

次に、本発明が、例として、添付図面を参照しながら説明される。

以下において、本発明の好ましい実施形態の詳細な説明が、示される。この説明において、“中電圧及び高電圧”との用語は、１ｋＶ以上の電圧に対して使用されている。今日、市販の高電圧デバイスにおいて、その上限電圧は８００ｋＶであるが、例えば１０００ｋＶ以上のような、より高い電圧も既に建設され、または、近い将来に予見されている。

この明細書において、方向に対して、例えば“上側の”及び“下側の”のような呼び方が用いられている。しかし、これらの呼び方は、非限定的であって、図面の中に示されたものを単に指しているに過ぎないと、理解されるべきである。

図１は、サージアレスタ１を示す。このサージアレスタは、ライン電圧に接続されるように構成された上側の第一の端部電極１１、アースに接続されるように構成された下側の第二の端部電極１２、及びサージアレスタ１の内側の周りを取り囲む電気的に絶縁性のケーシング１９を備えている。端部電極１１，１２は、好ましくは、何か適切な金属から、例えばアルミニウムから、作られている。

図２は、電気的に絶縁性のケーシングを除いた、図１のサージアレスタ１を示す。スタックは、１６個の円筒形のバリスター・ブロック１０、好ましくは、金属酸化物から作られ且つ円形の断面のバリスター・ブロックを有していて、上側の端部電極１１と下側の端部電極１２の間に配置されている。これらのバリスター・ブロック１０は、対称軸が一致していて、本質的に縦方向のスタックを形成するようになっている。個々のブロック１０の高さ及び直径は、問題となる用途に依存する。寸法の例は、直径が６０ｍｍ、高さが４０ｍｍである。

クランピング部材１５が、複数のループの形で、スタック１０の間に配置され、その内の一つ（１５）が図の中に示されている。これらのループ１５は、連続するグラスファイバを巻いて作られていて、エポキシ樹脂で含浸されている。これらのループ１５は、上側の端部電極１１のショルダー部１１ａと下側の端部電極１２のショルダー部１２ａの周りに延びていて、スタック１０に対して端部電極１１，１２をクランプし、かくして、バリスター・ブロック１０の間に所望の接触圧力を作り出す。

ループ１５の外側に、複数のリング１６の形態で、破裂保護バンデージがあり、それらの内の一つが図の中に示されている。これらのバンデージは、それぞれのバリスター・ブロック１０のために、本質的に高さの中央に配置されている。これらのリング１６は、ファイバを巻いて作られていて、例えば、エポキシのマトリクスの中のアラミド・ファイバのようなものであり、ループ１５とタイトに接触し、それによって、これらがバリスター・ブロック１０に対して押し付けられるようになる。リング１６の高さは、用途に依存し、上述の例に対する適切な寸法は、厚さ５ｍｍで、２０ｍｍである。隣接する二つのリング１６の間には、問題となるバリスター・ブロック１０の間の接触面に対向して、環状の開口１７があり、この開口は、高さ約２０ｍｍで、短絡が生じた場合に圧力の解放を可能にする。

下側の端部電極１２の上方には、電極とバリスター・スタック１０の間に、結合された長さ調整及びピボット・ユニット１３，１４が設けられている。このユニットの詳細な断面図が、図３の中に示されている。この結合された長さ調整及びピボット・ユニット１３，１４は、バリスター・ブロック１０の断面形状に対応する本質的に円形の断面形状を有し、二つの互いに接続された部分を有している。その上側の第一の部分１３と下側の第二の部分１４は、互いに軸方向に調整可能である。これらの二つの部分は、それぞれ、上側及び下側の部分に、協働するネジ１３ａ，１４ａにより互いに接続されている。

上側の部分と下側の部分の間の相互の回転により、ユニット１３，１４の全体の長さまたは高さが調整されることが可能である。長さ調整の機能は、二つの端部電極、即ち、バリスター・スタック及び結合された長さ調整及びピボット・ユニットの間で、スタックの長さを伸ばすことにあり、それによって、ループ１５中のクランピング力が、スタック１０の中で、バリスター・ブロックの間に所望の接触圧力を実際にもたらすことになる。

下側の部分１４の底面には、ピボットが設けられ、このピボットは、サージアレスタ上で水平の機械的なストレスが生じた際に、バリスター・スタックをアンロードして、ブロックの間隙の発生を減らすために設けられている。このピボットは、底面の傾斜した外側部分１４ｂの形である。この傾斜は、結合された長さ調整及びピボット・ユニット１３，１４のある程度の傾斜を可能にし、それにより、バリスター・スタック１０の上での機械的なストレスの発生を防止し、またはそれを少なくとも減少させる。ピボットの半径は、何か適切なやり方で、例えばシミュレイションによって、決定されることが可能である。

下側の部分１４には、上側の部分１３の底面の中で、軸方向の孔１３ｂと一直線上に揃えられた、軸方向の中央貫通孔１４ｃが設けられている。軸方向の孔１３ｂは、非円形の断面形状、好ましくは六角形の断面形状を有している。この非円形の孔は、以下において説明されるように、組み立ての際に使用される。

次に、サージアレスタの組み立て方法が説明される。先ず最初に、バリスター・ブロック１０、端部電極１１，１２、及び結合された長さ調整及びピボット・ユニット１３，１４が、図２の中に示された順序で、クレードルの中に設けられる。結合された長さ調整及びピボット・ユニットは、クレードルの中に収容されるとき、その最小の長さを有している。ループ１５が端部電極に取り付けられ、二つの端部電極１１，１２が、互いに対して移動され、それによりフレキシブルなループ１５を伸ばすことになる。

次いで、結合された長さ調整及びピボット・ユニットの上側の部分１３が回転され、一方、下側の部分１４は、回転に抗して、固定された状態で維持される。結合された長さ調整及びピボット・ユニットの長さが、可能な限り引き伸ばされ、フレキシブルなループが伸ばされて、ブロック・スタック１０上にプレストレス力をもたらすことになる。上側の部分１３の回転は、好ましくは、六角形のソケット・スクリュー・キーにより実現され、このソケット・スクリュー・キーは、下側の部分１４の中の下側の電極１２及び貫通孔１４ｃを通る軸方向の孔（図示されていない）を介して、孔１３ｂの中に挿入される。

結合された長さ調整及びピボット・ユニットが伸ばされた後に、二つの端部電極が解放され、それによって、それらの端部電極が、ループ１５中の力により、バリスター・スタック１０の上に、圧力を加えることになる。破裂保護バンデージ１６が、バリスター・スタックに取り付けられ、その後に、バリスター・スタック、結合された長さ調整及びピボット・ユニット、及び端部電極を有するアセンブリーが、保護ハウジング１９の中に収容される。

本発明に基づくサージアレスタの好ましい実施形態が説明された。当業者は、添付された請求項の範囲の中で、これが変更されることが可能あろうことが分かる。かくして、以上において唯一つのサージアレスタが示され且つ説明されたが、、より高い電圧を取り扱うために、二つまたはそれ以上のサージアレスタが直列に接続されることも可能であることも、分かるであろう。

Claims (5)

1. 第一の端部電極（１１）と、
   第二の端部電極（１２）と、
   複数の円筒形のバリスター・ブロック（１０）のスタックであって、これらのバリスター・ブロックが第一の端部電極（１１）と第二の端部電極（１２）の間で当該バリスター・ブロック（１０）の軸方向に並べて配置されている、スタックと、
   第一の端部電極（１１）を第二の端部電極（１２）に接続するように構成されたクランプ要素（１５）と、
   電気的に絶縁性の外側ケーシング（１９）と、
   第一の部分（１３）と、ピボット面を有する第二の部分（１４）とを有し、第一の部分（１３）と第二の部分（１４）が互いに軸方向に調整可能である、ピボット機能を備えた長さ調整装置と、
   を有し、
   前記ピボット面は、前記第二の部分（１４）の底面に形成された傾斜した外側部分（１４ｂ）であること、
   を特徴とするサージアレスタ
2. 下記特徴を有する請求項１に記載のサージアレスタ、
   前記ピボット機能を備えた長さ調整装置は、前記バリスター・ブロック（１０）のスタックと、第二の端部電極（１２）との間に設けられている。
3. 下記特徴を有する請求項１に記載のサージアレスタ、
   前記ピボット機能を備えた長さ調整装置の前記第一の部分（１３）及び第二の部分（１４）は、前記第一の部分（１３）及び第二の部分（１４）にそれぞれ設けられた協働するネジ（１３ａ，１４ａ）により、互いに接続されている。
4. 下記特徴を有する請求項１に記載のサージアレスタ、
   前記ピボット機能を備えた長さ調整装置の前記第二の部分（１４）には、前記第一の部分（１３）の底面内の非円形の軸方向の孔（１３ｂ）に対して一直線上に揃えられた軸方向の中央貫通孔（１４ｃ）が設けられている。
5. サージアレスタの組み立て方法であって、
   第一の端部電極（１１）を設け、
   第二の端部電極（１２）を設け、
   複数の円筒形のバリスター・ブロック（１０）スタックであって、これらのバリスター・ブロックが第一の端部電極（１１）と第二の端部電極（１２）の間で当該バリスター・ブロック（１０）の軸方向に並べて配置されている、スタックを設け、
   長さ調整デバイスを設け、
   ピボット・ユニットを、前記バリスター・ブロックのスタック（１０）と第二の端部電極（１２）との間に、設け、
   第一の端部電極（１１）を第二の端部電極（１２）に接続するクランプ要素（１５）を設け、
   電気的に絶縁性の外側ケーシング（１９）を設ける、
   ステップを有し、
   前記長さ調整デバイスと前記ピボット・ユニットが、互いに接続されて、一つの単一のユニットとして設けられ、この一つの単一のユニットは、第一の部分（１３）と、ピボット面を有する第二の部分（１４）とを有し、第一の部分（１３）と第二の部分（１４）が互いに軸方向に調整可能であること、及び、
   前記ピボット面は、前記第二の部分（１４）の底面に形成された傾斜した外側部分（１４ｂ）であること、
   を特徴とするサージアレスタの組み立て方法。

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