JP6113274B2 - センターブッシング付きのカプセル封止形サージアレスタ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文によるカプセル封止形サージアレスタに関する。

サージアレスタは、例えば開閉装置用の保護システムであり、これらの保護システムは、雷撃または他の部分システムの誤作動に起因して生じる過電圧をアースに流し、開閉装置における他の部品を保護する。

この種のサージアレスタは、１つまたは複数の円筒形のサージ防護素子を含み、これらのサージ防護素子は、個々が同様に円筒形の複数のバリスタによって構成された１つのバリスタスタックを有する。バリスタ素子の特徴は、電圧に依存する抵抗にある。これらは、低電圧では抵抗として機能する。物質によって決まる或る特定の電圧閾値を超えると、これらは良好な導電性を示す。バリスタ素子は、多くの場合、酸化亜鉛のような金属酸化物から製造される。このサージ防護素子は、その両端が端部取付台によって終端され、それら端部は、開閉装置とアースとに電気的に接続される。機械的な負荷が掛かっている状態においても良好な電気的接触を保証すべく、このバリスタスタックは、加圧下で保持されねばならない。このことは、例えば、特にグラスファイバーで強化された樹脂製のロープまたはロッドのような複数の拘束要素を、両方の端部取付台に張力下で固定することによって、行うことができる。この場合、これらの拘束要素は、バリスタスタックを取り囲むように、すなわちその周囲に、１つのケージを形成する。

ガス絶縁開閉装置内での使用のために、サージアレスタは、流体密のケーシングを有し、このケーシングが、１つまたは複数のサージ防護素子を包んでいる。この場合、絶縁破壊強度を高めるべく、このケーシングには流体が、大抵は六フッ化硫黄が、充填されている。このケーシングは、殆どの場合、金属製であり、電気的に接地されている。サージ防護素子の１つの端部取付台は、このケーシングを通って導かれる１つの接点を介して、アースされている。他方の端部取付台は、１つの高圧ブッシングを介して、ケーシングの外部にある１つの接点と電気的に接続されており、この接点によって、開閉装置への接続が行われる。特に大形のサージアレスタは、多くの場合、高電圧側端部に１つの制御カバーを有し、その制御カバーは、片側が閉塞された円筒として、バリスタスタックの端部に被せられている。最も簡単な場合、このバリスタスタックが、両方の端部取付台に、そして、アース側の端部取付台がケーシング蓋に、電気的に接続されているので、それらバリスタスタックとケーシングとの電気的な接続が成立している。斯くして、ケーシングの接地により、バリスタスタックのアースへの接続が行われる。発生したサージ防護事象を記録する必要がある場合には、バリスタースタックを、流体密のケーシングの外部に設置された監視装置に接続しなければならない。そのためには、バリスタスタックの、ケーシングから分離されたアース経路が必要となる。これを実現するためには、バリスタスタックからケーシングの外部に配置された接点への、そのケーシングからは電気的に絶縁された、電気的な接続が行われねばならないこととなる。

本出願人によって既に為されたドイツ出願（特許文献１）から、同種のサージアレスタは公知であるが、これによれば、アース側のケーシング蓋部において、１つのブッシングが、サージ防護素子とケーシング壁との間に設けられている。バリスタスタックとブッシングとの電気的な接続は、１本のケーブルを介して行われる。

独国特許出願公開第１０２０１１０７７３９４．０号明細書

本発明の課題は、より簡単な組立およびよりコンパクトな構造設計が可能なサージアレスタを提供することにある。

この課題は、請求項１による本発明の手段によって達成される。

ここでは、１つのサージアレスタが、アースされた１つの金属製のケーシング内に配置された１つのサージ防護素子スタックを有する。このサージ防護素子スタックは、１つのサージ防護素子、複数の拘束要素、ならびに、１つのアース側の端部取付台および１つの高電圧側の端部取付台を含む。サージ防護素子は、両方の端部取付台の間に複数の拘束要素を用いて固定されている。このサージアレスタは、更に１つのブッシングを有し、そのブッシングは、ケーシングの内側から外側への、そのケーシングに対して絶縁された、１つの電流路を備えている。本発明によれば、ブッシングの長手軸は、サージ防護素子の長手軸と同軸に配置されており、かつ、そのサージ防護素子は、接続手段によって、ブッシングとの電気的な接続が行われる。その接続手段は、サージ防護素子とブッシングとの間で１つの電気的な接続を成し、それがアース側の端部取付台に対して電気的に絶縁されると共に、そのアース側の端部取付台の１つの貫通開口部を貫通するように、形成されている。

ブッシングをアース側の端部取付台の１つの貫通開口部を貫通して延びるように設けることによって、相応の絶縁距離を有する端部取付台以外に、ブッシングにとって余分な構造空間が必要なくなり、このサージアレスタを、よりコンパクトに構成することが可能となる。軸方向においてもまた、この解決法によって、端部取付台の内側の構造空間をブッシングのために使用することが可能となるので、より小さい寸法が実現される。更に、サージ防護素子、端部取付台および複数の拘束要素、ならびにこのブッシングからなるブロックの、簡単な前組立が可能であり、また、その全体的な組立は、同軸配置となっているので、その全体的な差し込みを簡単に行うことができ、これにより、その組立が簡易化される。

ケーシングが流体密に形成されていて、絶縁ガスで充填されていると、特に有利である。特に、絶縁ガスとして六フッ化硫黄が使用されると、空気よりも絶縁距離が小さいので、非常にコンパクトなサージアレスタを構成することができる。

有利な一実施形態では、このケーシングが１つのケーシング蓋を有し、このケーシング蓋の上に、アース側の端部取付台が設置されている。この場合、ブッシングは、そのケーシング蓋を貫通して延びている。このようにすることにより、ブッシングとサージ防護素子スタックとを、ケーシングの外側で、容易に取り付けること、および、組み立てることが、可能となる。

特に、ケーシング蓋は、ケーシング内部の過圧を調整するための１つの圧力バランス装置を有していることが好ましい。

ケーシング蓋は、１つの閉鎖可能な点検口を有していることが、更に好ましい。この点検口によって、保守目的でケーシングを容易に開けることが可能となる。

ケーシング蓋は、また、絶縁ガス用の１つの充填・排気装置を有するようにすることも有利である。この充填・排気装置を用いることで、ケーシングを開けることなしにその内部へと絶縁ガスを充填すること、又は、保守のためにこの絶縁ガスをケーシングから排出することが、可能となる。斯くして、その際に絶縁ガスが周囲環境に漏れ出さないようにすることが可能となる。

複数の圧力バランス装置、および／または、複数の点検口、および／または、複数の充填・排気装置を、ケーシング蓋内に収納することによって、ケーシングを、より簡易な構成とすることができる。

特に、前述の接続手段は、１つのアース接点と、ブッシングの長手軸方向の１つのばね弾性要素とを有していると、有利である。この場合、アース接点は、サージ防護素子を支持する１つの平坦な支持面と、ばね弾性要素用の１つの受け部とを有している。この形状によって、特に信頼性の高い電気的接続が保証される。

他の有利な形態では、サージ防護素子が、電気的な絶縁を形成する１つの間隔要素によって、アース側の端部取付台から離れて設置されている。このようにして、サージ防護素子は、端部取付台から絶縁されている。斯くして、サージ防護素子と端部取付台との間のフラッシュオーバーが、有効に防止される。

特に、間隔要素が、パイプ状に形成され、かつ、ばね弾性要素が、少なくとも部分的に当該間隔要素の内部に配置されていると、有利である。これにより、特にコンパクトな構造が可能となる。絶縁ガスがこの間隔要素の内部に入り込むことができるようにするべく、この間隔要素には、そのパイプ壁に、複数の開口を設けるようにすることができる。

特に、アース側接点の受け部は、間隔要素、および／または、ばね弾性要素をガイドするための、リング状の取付部として形成される。この、間隔要素および／またはばね弾性要素のガイドによって、組立が更に簡易なものとなる。

本発明の更に他の有利な形態では、アース側の端部取付台が、ケーシング蓋によって形成されている。この場合、サージ防護素子の円柱状の複数の拘束要素は、アース側でケーシング蓋内に固定され、斯くしてサージ防護素子がケーシング蓋に固定される。ケーシング蓋がアース側の端部取付台を成し、これにより、特に材料が節約される。

以下、本発明を、図面に基づいて、詳細に説明する。

本発明によるサージアレスタの斜視断面図。 １つのブッシングを備えたケーシング蓋の斜視断面図。 本発明によるサージアレスタの能動部のアース側端部を示す斜視断面図。 本発明によるサージアレスタの、他の実施形態。 全図において、同等の部分には同一符号が付与されている。

図１は、本発明によるサージアレスタ１の組立が完了したアース側端部を、ケーシングのない状態で示している。１つのサージ防護素子２が、柱状に組み立てられた複数のバリスタ素子によって形成され、２つの端部取付台、すなわち、アース側の端部取付台５と高電圧側の端部取付台（ここでは、それらのうちのアース側のものだけが示されている）との間に、複数の拘束要素７（ここでは１つだけが示されている）を用いて固定されている。これらの拘束要素７は、サージ防護素子２の長手軸３０に対して平行に配置されており、そのサージ防護素子を半径方向に取り囲んでいる。サージ防護素子２の長手軸３０によって、軸方向が定義されている。これらの拘束要素７は、多くの場合、グラスファイバー強化樹脂によって構成され、それらの拘束要素７にクランプ留め、圧着または接着される複数の固定ブッシュ８によって、端部取付台５に固定される。サージ防護素子２の、ここでは示されていない高電圧側端部には、それらの拘束要素７が、同様な方法で以て、１つの端部取付台５に固定されている。サージ防護素子２のアース側端部には、１つの円板状アース接点３が配置されている。アース接点３と端部取付台５との間においては、１つのパイプ状の間隔要素１７によって、サージ防護素子２が端部取付台５から軸方向に隔てられ、これにより、アース接点３と固定ブッシュ８との間の、別言するとアース接点３と端部取付台５との間の、十分な絶縁距離が確保されている。この場合、間隔要素１７は、軸方向において端部取付台５の円形の開口部２３の中に潜り込み、その開口部２３の半径方向の張り出し部２４によって支持されている。間隔要素１７は、形状安定性および対温度安定性を有する電気絶縁材料から作られており、かつ、特に大きい曲げ強度を有している。ここで、多くの場合、使用されるのは、強化樹脂、特にグラスファイバー強化樹脂である。このように、間隔要素１７が電気絶縁材料によって形成されているので、サージ防護素子２がアース側の端部取付台５に対して電気的に絶縁される。このアース接点３は、サージ防護素子２とは反対側の端面に、１つのリング状の取付部２１を有する。これは、間隔要素１７の内径に合致する外径を有するので、この取付部２１の半径方向外側面は、間隔要素１７に対するガイドの役目を果たす。サージ防護素子２、複数の端部取付台５、複数の固定ブッシュ８を備えた複数の拘束要素７ならびに間隔要素１７で構成されるブロックは、能動部１８とも呼ばれるが、このように簡易な前組立が可能なものとなっている。図３は、その能動部１８のアース側端部を示しているが、複数の拘束要素７のうちの１つだけが示されている。

図１は、更に、１つのケーシング蓋４によって形成された、ケーシングのアース側ケーシング壁を示している。１つのブッシング１０が、このケーシング蓋４の１つの開口部を貫通して延びるように設けられている。そして、このブッシング１０は、１つの絶縁パイプ１３、１つの外部絶縁ブッシュ１２、１つの内部絶縁ブッシュ１４、および、１つのブッシング導体１１を有する。このブッシング１０を組み立てるためには、先ず、絶縁パイプ１３がケーシング蓋４の開口部に挿入される。ここで、絶縁パイプ１３は、その両端が開口部からその外へと突き出ている。そのケーシング蓋４の内側における絶縁パイプ１３の今や突き出ている部分に、内部絶縁ブッシュ１４が被せられる。これも同様にパイプ状であり、絶縁パイプ１３の外径と合致する内径を有している。そして、その絶縁ブッシュ１４は、軸方向において絶縁パイプ１３におけるケーシングの内側の端部を超えて突き出ている。このように、絶縁パイプ１３および内部絶縁ブッシュ１４は、長手軸３０に対して同軸に配置されている。ケーシングの外側においては、１つの外部絶縁ブッシュ１２が、絶縁パイプ１３におけるケーシングの外側の端部に被せられる。この外部絶縁ブッシュ１２は、１つのリング状凹部２９を有し、このリング状凹部２９が、絶縁パイプ１３におけるケーシングの外側の端部を受けている。外部絶縁ブッシュ１２の１つのリング状取付部２８が、絶縁パイプ１３の半径方向内側において、軸方向に沿ってその絶縁パイプ内に突き出ている。そして、ここでは金属ボルトとして示されている１つのブッシング導体１１が、ケーシングの外側から外部絶縁ブッシュ１２を貫通し、絶縁パイプ１３を貫通して、ケーシングの内部まで延びている。ここで、このブッシング導体１１におけるケーシングの内側の端部は、内部絶縁ブッシュ１４を超えて屹立し、以てケーシング内部において突き出ている。１つのストッパー、例えばナットが、ブッシング導体１１におけるケーシングの外側の端部によって、その進入深さを制限している。ブッシング導体１１におけるケーシングの内側の端部の上に、１つの円板座金１５が置かれ、これが内部絶縁ブッシュ１４上に載置され、そしてナット１６で以て固定されている。外部絶縁ブッシュ１２は、その複数の端面に複数のシール２２、例えばO‐リングを有し、それらが外部絶縁ブッシュ１２をケーシング、ここではケーシング蓋４、に対して、および、ブッシング導体１１に対して、シールする。このように、ブッシング１０は、ケーシングの内側からケーシングの外側へのガス密な電気伝導を行い、その電気伝導は、ケーシングに対して電気的に絶縁されている。図２は、その組み立てが完成されたブッシング１０を備えたケーシング蓋４を示している。

更に、図１は、ブッシング１０と能動部１８とを有するケーシング蓋４を、組み立てられた状態で示している。端部取付台５は、ケーシング蓋４に複数のねじ６で以て固定されている。内部絶縁ブッシュ１４が、ブッシング導体１１におけるケーシングの内部の端部と共に、少なくとも部分的に、間隔要素１７内に突き出ている。その間隔要素１７の内部においては、アース接点３と円板座金１５の間に配置された１つのばね弾性要素９、ここではコイルばね、を介して、アース接点３とブッシング１０との間の電気的接続が行われる。すなわち、アース接点３とばね弾性要素９とが、サージ防護素子２をブッシング１０に電気的に接続する接続手段を構成している。アース接点３の取付部２１の半径方向内側が、ばね弾性要素９のための１つの受け部を提供し、そのばね弾性要素９は、受け部によってガイドされて、センタリングされることとなる。絶縁ガスを間隔要素１７の内部に取り入れることができるようにするべく、複数の開口２０が、間隔要素１７の壁部に設けられている。斯くして、サージ防護素子２からアース接点３、ばね弾性要素９、円板座金１５、ナット１６、および、ブッシング導体１１を通って、ケーシングの外側に至る、１つの電流路が形成される。この電流路は、端部取付台５およびケーシングに対して電気的に絶縁されて、端部取付台５を通り、更に、ケーシング壁部、ここではケーシング蓋４、を貫通している。

図１および図３にはそれぞれ、１つの能動部１８および１つのブッシング１０のみが示されているが、本発明によるサージアレスタ１では、１つのケーシングの中に複数の能動部１８を含むようにすることも可能である。その場合、各能動部１８には、１つの専有のブッシング１０が設けられ、そのブッシングは、個々の能動部１８のサージ防護素子２に対して同軸に配置される。

図４は、本発明に係る、他の形態を示す。ここでは、アース側の端部取付台は、ケーシング蓋４からなるものとなっている。拘束要素７は、固定用ブッシュ８を用いてケーシング蓋４に直接固定されており、その結果、そのケーシング蓋がアース側の端部取付台となっている。そのケーシング蓋４は、ケーシング１９の１つの端面を密閉している。そして、複数のシール３２が、ガス密閉性を保証している。この場合、１つのケーシング１９の内部に、複数の能動部１８が収納されている。各能動部１８には、それぞれ１つの専用のブッシング１０が設けられている。各能動部１８は、１つの共通のアース側の端部取付台を有しており、その端部取付台は、ここではケーシング蓋４として形成されている。

そのケーシング蓋４は、更に、１つの圧力バランス装置２５を有する。この圧力バランス装置２５では、１つの安全破裂板２６が、ケーシング蓋４の１つのリング状の開口部を覆っている。この安全破裂板２６は、ケーシングの内側に、１つのリング状フランジ３１によって固定されている。複数のシール３３が、ケーシング蓋４に対して、安全破裂板２６をガス密にシールしている。ケーシング１９内に過圧が発生すると、安全破裂板２６が破裂し、その過圧を自由空間に逃がすことによって、ケーシング１９の破損が防止される。この開口部の外側の１つの噴流フード２７が、噴出するガスを所望の方向に導く。この圧力バランス装置２５の代わりに、またはそれに加えて、ケーシング蓋４が絶縁ガス用の１つの充填・排出装置および／または１つの点検開口を有するようにすることも可能である。絶縁ガス用の充填・排出装置は、絶縁ガス、例えば六フッ化硫黄、をケーシング１９内に充填する、または、このケーシングから排出するために、使用される。この場合、この充填・排出装置は、絶縁ガスが無制御に漏れ出すことのないように構成されている。点検開口は、例えば、組み立て、保守、若しくは検査の目的で、ケーシングを分解することなくケーシング１９の内部の諸要素にアクセスするために、使用される。

１ サージアレスタ
２ サージ防護素子
３ アース接点
４ ケーシング蓋
５ 端部取付台
７ 拘束要素
８ 固定用ブッシュ
９ コイルばね
１０ ブッシング
１１ ブッシング導体
１２ 外部絶縁ブッシュ
１３ 絶縁パイプ
１４ 内部絶縁ブッシュ
１５ 円板座金
１６ ナット
１７ 間隔要素
１８ 能動部
１９ ケーシング
２０ 開口
２１ 受け部
２２ シール
２３ 貫通開口部
２４ 半径方向の張り出し部
２５ 圧力バランス装置
２６ 安全破裂板
３０ 長手軸

Claims (9)

1. サージ防護素子（２）とブッシング導体（１１）とを備えたサージアレスタであって、前記サージ防護素子（２）が、アースされた金属製のケーシング（１９）内に設置され、かつ、アース側の端部取付台（５）と高電圧側の端部取付台との間に、拘束要素（７）を用いて固定されており、前記ブッシング導体（１１）が、前記ケーシング（１９）に対して絶縁されていて、前記ケーシング（１９）の内部から前記ケーシング（１９）の外側までの１つの電流路を形成している、サージアレスタ（１）において、
   前記ブッシング導体（１１）の長手軸（３０）が、前記サージ防護素子（２）の長手軸（３０）と同軸に配置されており、
   前記サージ防護素子（２）が、そのサージ防護素子（２）を支持する平坦な支持面を備えたアース接点である接続手段（３）を介して前記ブッシング導体（１１）と電気的に接続されるように設けられており、それらが前記アース側の端部取付台（５）に対して電気的に絶縁されると共に、前記ブッシング導体（１１）が、前記ケーシング（１９）の外側から前記アース側の端部取付台（５）に設けられた１つの貫通開口部（２３）を貫通して前記ケーシング（１９）の内部に突出するように設けられており、かつ
   前記サージ防護素子（２）の接続手段（３）と前記端部取付台（５）との間に、電気絶縁性を有するパイプ状に形成された間隔要素（１７）が、前記長手軸（３０）と同軸に、かつ前記サージ防護素子（２）の直径よりも小さな直径を有するものとして配置されており、当該間隔要素（１７）によって、前記サージ防護素子（２）の接続手段（３）と前記アース側の端部取付台（５）とが離間して支持されていると共に、前記ブッシング導体（１１）の少なくとも前記ケーシング（１９）内部に突出する部分および前記接続手段（３）が包囲されている
   ことを特徴とするサージアレスタ。
2. 請求項１記載のサージアレスタ（１）において、
   前記ケーシング（１９）は、流体密に形成されていて、絶縁ガスが充填されている
   ことを特徴とするサージアレスタ。
3. 請求項１または２記載のサージアレスタ（１）において、
   前記ケーシング（１９）が、ケーシング蓋（４）を有し、そのケーシング蓋に、前記アース側の端部取付台（５）が取り付けられている
   ことを特徴とするサージアレスタ。
4. 請求項３記載のサージアレスタ（１）において、
   前記ケーシング蓋（４）が、前記ケーシング（１９）内部の過圧をバランスさせるための圧力バランス装置（２５）を有する
   ことを特徴とするサージアレスタ。
5. 請求項３または４記載のサージアレスタ（１）において、
   前記ケーシング蓋（４）が、閉鎖可能な点検口を有する
   ことを特徴とするサージアレスタ。
6. 請求項３から５の１つに記載のサージアレスタ（１）において、
   前記ケーシング蓋（４）が、絶縁ガス用の充填・排出装置を有する
   ことを特徴とするサージアレスタ。
7. 請求項１から６の１つに記載のサージアレスタ（１）において、
   前記アース接点としての接続手段（３）と、前記ブッシング導体（１１）の長手軸（３０）方向のばね弾性要素としての接続手段（９）とを有しており、
   ここに、前記アース接点としての接続手段（３）は、前記ばね弾性要素（９）のための１つの受け部（２１）を有すると共に、前記ばね弾性要素（９）を介して前記ブッシング導体（１１）と電気的に接続されるように設けられている
   ことを特徴とするサージアレスタ。
8. 請求項７に記載のサージアレスタ（１）において、
   前記アース接点としての接続手段（３）の受け部（２１）が、前記間隔要素（１７）および前記ばね弾性要素（９）のうち少なくとも１つをガイドするために、リング状の取付部として形成されている
   ことを特徴とするサージアレスタ。
9. 請求項３から６、請求項３から６のいずれか１つを引用する請求項７、および、請求項３から６のいずれか１つを引用する請求項７を引用する請求項８、のいずれか１つに記載のサージアレスタ（１）において、
   前記アース側の端部取付台（５）が、前記ケーシング蓋（４）によって形成されている
   ことを特徴とするサージアレスタ。

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