JP5766459B2

JP5766459B2 - 避雷器及びその試験方法

Info

Publication number: JP5766459B2
Application number: JP2011028672A
Authority: JP
Inventors: 光敏小山; 克朗小松; 富和安食; 勇朱
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2015-08-19
Anticipated expiration: 2031-02-14
Also published as: JP2012169428A

Description

本発明の実施形態は、避雷器を構成する非直線抵抗体素子の温度を測定するのに好適な避雷器及びその試験方法に関する。

一般に、送電線や送変電機器などの電力系統に落雷が発生した場合には電力系統に異常電圧（雷サージ電圧）が発生し、電力機器や構内設備などを損傷破壊する恐れがある。このような異常電圧から電力系統を保護するために、通常、避雷器が用いられている。

避雷器には、正常な電圧下においては絶縁性能を示し、異常電圧が印加された時には低抵抗特性を示す非直線抵抗体が用いられ、電力系統と大地との間に接続される。電力系統に異常電圧が発生した場合は避雷器を通して放電電流が大地に流れ異常電圧を制限する。そして、電圧が正常状態に復帰すると直ちに放電電流が停止し、避雷器は元の絶縁状態に復帰する。

このような避雷器の構成としては、従来、酸化亜鉛を主成分とする円板状の非直線抵抗素子を１枚または複数枚積層し、その上下端部に電極を配置して非直線抵抗積層体を構成し、それらの径方向のずれを防ぐために複数本の板状の絶縁ロッドを非直線抵抗積層体周囲に均等配置し、その上下を絶縁ナットで電極に固定し、避雷器の内部要素を構成している。さらにこの内部要素を有底の絶縁容器の中に収納し、内部要素の上端部にバネを介して蓋をすることにより電極を含む非直線抵抗積層体に軸力を付与し、固定している。避雷器の絶縁容器としては、セラミック製、ポリマー樹脂を用いたものなどがあり、ポリマー樹脂を用いたものは、特にポリマー避雷器と呼ばれている。

ところで、上記絶縁容器としてポリマー樹脂からなる碍管を用いた避雷器では、経年的に表面が汚損され、その程度が高い場合には沿面放電(フラッシオーバ)を生じ地絡へと至る可能性がある。このためＪＥＣ（電気学会電気規格調査会標準規格）では、製品試験として等価霧中法に基づき汚損試験を実施することが義務付けられている（ＪＥＣ−２３７１）。汚損試験の評価としては、フラッシオーバの有無の他に試験中の非直線抵抗素子（以下、「素子」と称する場合がある。）の上昇温度値を測定することが求められている。

特開２００４−７１６０５号公報

非直線抵抗素子の上昇温度を測定する方法には、例えば、光ファイバ先端に小さなセンサーを有する光ファイバ温度計を用い、センサー先端を素子に密着させる方法がある。センサー先端を素子に密着させるためには、ポリマー注形前に光ファイバ及びセンサー部分を金型に挿入し、その後ポリマーを注形することが考えられる。しかし、この場合、通常２００〜３００度の耐熱性しか無い光ファイバ及びセンサー部分は、ポリマー樹脂の注形時４００〜５００度の注形温度に耐えることができず溶融する恐れがあり、光ファイバ及び先端センサー部を損傷なく設置することは困難である。そこで、上記特許文献１に記載されたポリマー避雷器の場合、図４に示すようにシリコン樹脂製の碍管１に小孔５をあけ、光ファイバ６の先端にセンサー４を取付け、これを素子２に密着させ、光ファイバ６の他端を光温度測定器７に接続することにより、素子温度に比例した光信号を導き、試験時の素子温度をリアルタイムに測定し、素子の上昇温度値を得ていた。

しかしながら、上記した素子温度の測定方法では、シリコン樹脂により注形で形成された碍管１に小孔５をあけるために、シリコン樹脂の一部を切り取り、先端にセンサー４を取付けた光ファイバ６を先端側から素子に押し付け、小孔５の表面部の切り取り部を接着剤にて埋め戻していたが、手作業による切り取りのため、切り取った小孔５の内壁が歪んだ状態となり、光ファイバ６及び先端のセンサー４が内壁に接触して損傷する恐れがあった。また、小孔を設ける際、長さ、径を適正なものにすることも容易ではなかった。

上記課題を解決するために本発明に係る実施形態では、非直線抵抗体素子と、該非直線抵抗体素子を被覆したポリマー樹脂からなる碍管を備えた避雷器において、前記碍管の側面を貫通して埋設され前記非直線抵抗体素子の側面に固定されるとともに、内面に雌ネジを形成した金属円筒を有し、該金属円筒に雄ネジを着脱自在に螺合した構成を備えている。

（ａ）は本発明の実施形態に係る避雷器の状態を表す概略縦断面図、（ｂ）は本発明の実施形態に係る避雷器の状態を表す概略横断面図。本発明の実施形態に係る避雷器の汚損試験のための素子温度測定時の状態を表す概略縦断面図。本発明の実施形態の変形例に係る避雷器の状態を表す概略縦断面図。従来例に係る避雷器の汚損試験のための素子温度測定時の状態を表す縦断面図。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
図１（ａ）は本発明の実施形態に係る避雷器の状態を表す概略縦断面図、図１（ｂ）は、同じく概略横断面図である。

本実施形態に係る避雷器は、次のようにして製造される。酸化亜鉛からなる非直線抵抗体素子２を積層し、その上下端に電極（図示省略）を配置して非直線抵抗積層体を作成し、絶縁ロッド８などの絶縁部材で同積層体と電極とを固定する。絶縁ロッド８の形状としては、板状、もしくは素子側面の形状に沿うように曲面を有する板状のものが好適である。

非直線抵抗積層体の側面に、内面に雌ネジを形成した直径１〜５ｍｍの金属円筒１０及び、該金属円筒１０内に螺合された雄ねじ１１を配置、固定し、これらを金型（図示省略）にセットするとともに熱硬化性のポリマー樹脂を流し込む。ここでポリマー樹脂を流し込む前に雄ねじ１１を配置、固定しておくと、ポリマー樹脂を流し込む際、金属円筒１０内への流れ込みを防止できる。なお、雄ねじ１１の代わりに流れ込み防止の仮止め部材を用いてもよい。ポリマー樹脂としてはシリコン系樹脂などが使用される。

次に、４００〜５００℃程度に金型を加熱し、熱硬化性のポリマー樹脂を硬化させた後、金型を取り外すことにより雄ねじ１１が螺合された金属円筒１０と非直線抵抗積層体とポリマー樹脂からなる碍管が一体成形で製造される。ここで、金属円筒１０の直径は光ファイバ６のセンサー４が挿入可能で、且つ試験に影響を与えないように予め１〜５ｍｍに選定している。また金属円筒１０の長さは被覆される樹脂モールドの厚さと同等の深さとなるように予め選定されているほか、これら金属円筒、雄ネジはいずれもアルミニウムなどの熱伝導性に優れ、かつ、絶縁性を有する材料で作成されている。このように、樹脂と金属（アルミニウム）の関係から、金型を取り外す際には脱型作業が比較的スムーズに行われる。

上記のように製造された避雷器の試験方法について、図２を参照して説明する。前記非直線抵抗体素子２の温度測定時には、光ファイバ６の一端に設けられたセンサー４を素子２に密着させるために、金属円筒１０の雄ネジ１１を除去し、光ファイバ６のセンサー４を金属円筒１０に挿入する。その後金属円筒１０の入り口部分をシリコン系のポリマー接着剤１２等で封止する。また、光ファイバ６の他端は光温度測定器７に接続する。そして、センサー４から素子温度に比例した光信号を導き、試験時の素子温度をリアルタイムに測定することにより、素子上昇温度値を得ることができる。なお、光ファイバ温度計は接触式のタイプで、光ファイバ６、光ファイバ先端に蛍光物質が接着されたセンサー４、光温度測定器７などからなっている。

本実施形態の避雷器によれば、予め決められた径、長さを有する金属円筒１０が碍管１に埋設されていることにより、碍管１に小孔をあけてポリマー樹脂の一部を切り取る手間を省くことができ、所定寸法の金属円筒１０により、その内壁面に光ファイバ６及び先端のセンサー４が接触して損傷する恐れが無く、光ファイバ６のセンサー４を素子２に安定的に取り付けることができ、避雷器の非直線抵抗体素子２の温度測定時、安定した素子温度測定が可能となる。

なお、本実施形態では、図１に示すように雄ネジ１１の頭部が碍管１の表面から突出したものとしているが、頭部が表面から突出しないような雄ネジと金属円筒の組合せを採用してもよい。さらに、本実施形態では、非直線抵抗体素子２を積層した例で説明したが、積層せずに単一の素子２によっても同様の効果が奏せられる。

次に、図３は本発明の実施形態の変形例に係るポリマー避雷器における非直線抵抗体素子の状態を表す概略縦断面図である。この変形例が上記実施形態と異なる点は、複数枚積層した非直線抵抗体素子２の間に、アルミニウムなどの絶縁性を有する熱伝導性の高い材料で作成された金属円盤１３を配置し、前記金属円盤１３の周側面に凹部を刻設し、碍管１の側面から前記凹部まで貫通して内面に雌ネジを形成した金属円筒１０を挿入埋設するとともに、この金属円筒１０に雄ネジ１１を着脱自在に螺合させた点である。この変形例に係る避雷器の製造方法は、凹部を刻設した金属円盤を追加すること以外は上記実施形態の製造方法とほぼ同様である。

この変形例によれば、上記実施形態と同様な効果を奏するほか、金属円盤１３の温度は上下の素子２の温度とほぼ等しいことから、素子２を損傷することなくより安定的に、素子温度測定が可能となるうえ、積層された素子構造の強度が向上する利点がある。

以上、上記した実施形態によれば、汚損試験のための素子温度の測定時には、光ファイバ及び光ファイバ先端のセンサーを損傷することなく素子温度を測定できる避雷器を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…碍管、２…非直線抵抗体素子、３ａ，３ｂ…電極，４…センサー、５…小孔、６…光ファイバ、７…光温度測定器、８…絶縁ロッド、９…絶縁ナット、１０…金属円筒、１１…雄ネジ、１２…接着剤、１３…金属円盤。

Claims

非直線抵抗体素子と、該非直線抵抗体素子を被覆したポリマー樹脂からなる碍管を備えた避雷器において、
前記碍管の側面を貫通して埋設され前記非直線抵抗体素子の側面に固定されるとともに、内面に雌ネジを形成した金属円筒を有し、該金属円筒に雄ネジを着脱自在に螺合したことを特徴とする避雷器。
前記非直線抵抗体素子の温度を測定する請求項１に記載された避雷器の試験方法において、
前記雄ネジを除去した後、光ファイバ温度計のセンサーを前記金属円筒内に挿入し前記非直線抵抗体素子に密着させ、その後前記金属円筒の入り口部分を接着剤等で封止することを特徴とする避雷器の試験方法。
複数枚積層された非直線抵抗体素子と、該非直線抵抗体素子間に、凹部が設けられた金属円盤と、該積層状態の非直線抵抗体素子を被覆したポリマー樹脂からなる碍管を備えた避雷器において、
前記碍管の側面から前記凹部まで貫通して埋設される内面に雌ネジを形成した金属円筒を備え、該金属円筒に雄ネジを着脱自在に螺合したことを特徴とする避雷器。
前記非直線抵抗体素子の温度を測定する請求項３に記載された避雷器の試験方法において、
前記雄ネジを除去した後、光ファイバ温度計のセンサーを前記金属円筒内に挿入し前記凹部に密着させ、その後前記金属円筒の入り口部分を接着剤等で封止することを特徴とする避雷器の試験方法。