JP6316335B2 - ガス絶縁サージアレスタ - Google Patents

Description

本発明は、ガス絶縁サージアレスタに関する。

サージアレスタは、例えば高電圧または中間電圧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、電撃または他の部分システムの誤作動に起因して過電圧が生じたときに、その過電圧をアースに流すことによって、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、複数の円筒形のアレスタ素子を有する１つまたは複数の能動部を含み、これらのアレスタ素子の各々は同様に円筒形の複数のバリスタ素子によって構成された１つのバリスタスタックを有し、そのバリスタスタックはその円筒軸に沿って延びている。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、低電圧では絶縁物として機能する。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、概ね酸化亜鉛のような金属酸化物で製造される。アレスタ素子は、その両端が端部取付台に接し、それらの端部は、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でも良好な電気的接触を保証すべく、バリスタスタックは、押圧を加えた状態で保持されなければならない。これは、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、実現することができる。その場合、それらの拘束要素は、バリスタスタックを取り囲むことにより、バリスタスタックの周囲にケージを形成している。

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、流体密なケーシングを有し、このケーシングが、アレスタ素子を取り囲んでいる。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（ＳＦ_６）が、充填される。このケーシングは、大抵は金属製であり、電気的に接地されている。サージアレスタスタックの一方の端部取付台は、そのケーシングを通って導かれる接点を介してアースされている。他方の端部取付台は、１つのケーシングブッシングを介してケーシングの外部にある高電圧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。

本発明の対象は、ガス絶縁開閉装置用のサージアレスタである。

３つの能動部を有するガス絶縁ケーシングを有するこの種のサージアレスタは公知である（例えば、特許文献１参照）。このケーシングは、鋳造された１つの円筒形の側面部と、各能動部ごとに１つの高電圧ブッシングを有する１つの高電圧側の蓋と、１つのアース側の蓋とから構成されている。このアース側の蓋は、非常に多くの開口および取付部材を有し、これは製造に手間がかかり高コストである。さらに、全ての能動部をその蓋に取り付けなればならないので、サージアレスタの組み立ては手間がかかる。しかる後に、その蓋が、それに取り付けられた複数の能動部と一緒に、ケーシング側面部に取り付けられる。その際に、それらの複数の能動部を、それぞれ高電圧側の蓋に設けられた対応する保持部に差し込まなければならず、これは面倒である。

欧州特許出願公開第２８４６３３３号明細書

本発明の課題は、その製造がコスト的に有利であり、かつ簡単に組み立てることができるサージアレスタを提供することにある。

本発明によれば、上記目的のため、ガス絶縁開閉装置に使用されるような流体密なケーシング内に配置された少なくとも１つの能動部を有するサージアレスタが提供される。その能動部は、サージアレスタの場合によく知られているように、電圧依存性の抵抗群、いわゆるバリスタ群からなるスタックであり、そのスタックは２つの端部取付台の間に固定されている。本発明は、１つまたは複数の能動部を有するサージアレスタに関する。しかし、３つの能動部を有する構成において格別な利点がもたらされる。そのケーシングは、側壁と底部とを有し、その底部に対向する端部側が蓋で閉鎖されている。側壁と底部とが一体形成されており、例えばアルミニウムまたは鋼からなる、特に単一構造に、鋳造されている。その底部は、各能動部ごとに１つの専用の開口を有し、その開口を通して１つの能動部を前述のケーシング内に導入することができる。そのために、その開口の形状および内のりは、組立の完成した１つの能動部を、その開口を通してケーシング内に導入することができるように、設計されていなければならない。各開口は、１つの閉じ蓋によって流体密に閉鎖されている。好ましくは、サージアレスタは、複数の、特に３つの能動部を有する。底部には各能動部ごとに１つの開口が設けられており、従って、３つの能動部の場合には、その底部は３つの開口を有することとなる。

このようなケーシングは、しばしば切削加工でしか作れない底部を放棄し、それゆえ、例えば底部を側壁と一緒に単一構造に鋳造することによって、低コストで製造することができる。さらに、このようなサージアレスタは、簡単に組み立てることができる。なぜなら、複数の能動部を、一括ではなくて、それぞれ個別に開口を通して導入することで、組み立てることができるからである。

本発明の有利な実施形態では、各開口が、底部の外側に配置された、特に単一構造に鋳造された１つのフランジを貫通している。そのフランジは、長手軸に対して直交する方向の一平面において、その開口を囲っている。そのフランジは、閉じ蓋を取り付けるために利用され、それにより、組み立てが容易なものとなっている。特に、そのフランジは外向きに反っており、それにより、フランジへの接近が容易である。

特に、ケーシングの外径が、底部に向かって先細りになっており、蓋部に向かって大きくなっている。それにより、ケーシングの内径は、ケーシングの高さに亘り、蓋部に向かって増大する絶縁距離に適合させられており、従って、ケーシングの容積を減らすことができる。これは、一方でケーシングのための材料を節約し、他方で充填用の絶縁流体を節約する。

閉じ蓋および開口断面が方形、特に正方形であると、同様に有利である。代替案では、これらは円形である。両実施形態は、閉じ蓋の格別に簡単な製造を可能にし、従ってまた、コスト的に有利な製造を可能にする。

他の有利な実施形態では、各能動部が１つの閉じ蓋に取り付けられており、これは簡単な製造を可能にする。

好ましくは、１つの能動部が１つのブッシングの１つの貫通導体に電気的に接続され、その貫通導体が、上述の閉じ蓋に対して電気的に絶縁されて、その閉じ蓋を貫通して案内されているとよい。そのブッシングは、外部からケーシング内部に電気接続を導入する。その電気接続は、ケーシングに対して、特に、ケーシングに電気的に接触している閉じ蓋に対して、絶縁されている。その電気接続が、閉じ蓋を通して導入されていることによって、ケーシングの後加工、例えば貫通導体用の孔の形成による後加工を省略することができる。

１つの能動部が、例えばボルトとして実施できる貫通導体に取り付けられていると有利である。そのようにして能動部の取付けが簡単化される。

特に、閉じ蓋とブッシングと能動部とが、ケーシングの外部で予め組み立てられる１つのユニットを構成していると有利である。この場合、ブッシングが閉じ蓋に装着され、能動部が貫通導体に取り付けられる。これはケーシング外部で行うことができ、従って、ケーシング内部の窮屈なスペース環境で行う場合よりも簡単である。予め組み立てられたユニット全体の取り付けは、閉じ蓋がフランジ上に載るまで能動部を開口の中に挿入することによって行うことができる。その後は、さらに閉じ蓋をフランジに取り付けるだけでよい。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

従来技術によるサージアレスタの部分断面図である。 本発明によるサージアレスタの部分断面図である。 図１の一部分の詳細図である。

全ての図において、互いに対応する部分には、同一の符号が付されている。

図１は、先に挙げた特許文献１による公知のサージアレスタ１を示す。カプセル封止された１つの流体密なケーシング２１は、管状のケーシング壁２２を有し、そのケーシング壁２２は、その管の両端部にそれぞれフランジ３８を備えている。それらのフランジ３８には、高電圧接続側では高電圧ブッシング３４が、アース接続側では蓋３９が、流体密に閉鎖するように取り付けられている。ケーシング２１は、主として鋼又はアルミニウムのような導電材料からなり、動作中はアースされている。蓋３９は、例えば金属製の１枚の板であり、図示されていない破裂板又は膜で閉鎖される１つの圧力逃し開口３５を有するとよい。さらに、蓋３９は、ケーシング２１内に配置された各能動部２のために、それぞれ１つのアース側ブッシング１５用の開口を有する。高電圧ブッシング３４は、注型樹脂のような電気絶縁材料からなる絶縁部３６とそれが組み合わされる枠部３７とからなり、その絶縁部３６には、ケーシング２１内に配置される各能動部２のそれぞれに１つずつ対応するように複数の高電圧接点２８が嵌め込まれている。その高電圧接点２８を介して、高電圧と接地ケーシング２１との間でのフラッシオーバの危険なしに、高電圧電位を外部からケーシング２１内に導入することができる。

ケーシング２１内には、アース接続側３２と高電圧接続側３１との間に、１つまたは複数の能動部２が配置されている。ここでは、３つの能動部２がケーシング２１内に配置されているが、しかし断面表示であるために、それらのうち２つしか見えていない。各能動部２は、長手軸３０に沿って延びた１つの円筒形のアレスタ素子２０を有する。そのアレスタ素子２０は、一般に、１つの電圧依存性抵抗を有する円筒形のバリスタ素子群からなるスタックとして構成されている。アレスタ素子２０の両端部には、それぞれ１つの端部取付台２３，２４が配置されている。例えばグラスファイバー強化された樹脂からなる複数の拘束要素２５が、長手方向軸３０に対して平行にアレスタ素子２０を取り囲み、端部取付台２３，２４に張力下で固定されている。これらの拘束要素２５は、バリスタ素子群を互いに押圧するためにも利用され、これにより、それらバリスタ素子間に良好な電気接触を生じさせ、そのスタックを一体に保持する。これらの拘束要素２５は、例えば輸送中にバリスタ素子が外れるのを防ぐように、そのスタックを守る役目も有する。アース接続側３２では、端部取付台２３が直接に貫通導体１６に嵌合または好ましくは螺合されている。貫通導体１６は、アース接点である。これによってケーシング２１の外側に対する電気接触部が形成され、その電気接触部は動作時にアースに接続されている。

高電圧接続側３１では、端部取付台２４が遮蔽フード２７を有している。その遮蔽フード２７は、端部取付台２４の角部または縁部を高電圧電界に対して遮蔽するために使用される。

図２および図３は、本発明によるサージアレスタ１の実施形態を示す。それら図２、３では、流体密なケーシング３内に３つの能動部２が配置されているが、断面表示であるために、それらのうち２つもしくは１つの能動部しか見えていない。ケーシング３は、導電材料により鉢状に構成されている。ほぼ円筒形の側壁４が、アース接続側３２の範囲において切れ目なく底部５に移行している。その移行は膨らみ部１０において行われている。側壁４と底部５とは、一体形成されており、例えば鋼又はアルミニウムから鋳造されている。

その底部５に対向する側では、ケーシング３が蓋６で閉鎖されている。その蓋６は、高電圧ブッシング３４として実施されている。そこでは、リング形の枠３７内に、例えば注型樹脂製の円板状絶縁部３６が設けられている。その絶縁部３６に嵌め込まれた高電圧接点２８は、ケーシング３の内部から外部へ向けての導電接続を達成する。蓋６は、ボルトによりケーシング３のフランジ部３８に取り付けられている。能動部２の高電圧側端部取付台２４は、その先端部が高電圧接点２８の相応の凹部に嵌合され、それにより、長手軸に対して直交する方向の固定が成される。

底部５は、各能動部２ごとにそれぞれ１つの開口７を有し、その開口の内のりは、１つの能動部２を、その開口７を通して長手軸３０に沿ってケーシング３内へ導入することができるように設定されている。その開口７の断面は、角部が丸くされた正方形になっている。しかし、それは円形であってもよい。

底部５は、各開口７の縁に沿って丸みを帯びて外側に向かい突き出たフランジ９を有する。各フランジ９の外側は平らな面を有し、その面には閉じ蓋８が載置されている。フランジ９および底部５は、側壁４と共に一体形成されており、例えば単一の鋳造部品として形成されている。

フランジ９の内側には能動部２が取り付けられている。能動部２は、閉じ蓋８に直接取り付けられ、その際に、閉じ蓋８と電気的に接続されるか、または電気絶縁性の中間片を介して取り付けられるかの、いずれかとなっている。

図示の実施形態では、取り付けが１つのブッシング１５によって行われる。そのブッシング１５は、外部からケーシング３の内部へ導入される１つの貫通導体１６と、注型樹脂のような電気絶縁材料製の２つ部分からなるブッシング本体１７とから構成されている。ブッシング本体１７の第１の部分が閉じ蓋８の外側にあり、第２の部分が閉じ蓋８の内側にある。ブッシング本体１７の一方又は両方の部分が、閉じ蓋８に対するシール部材を有するとよい。貫通導体１６は、ブッシング本体１７の両方の部分および閉じ蓋８を貫通している。閉じ蓋８は、導電材料、例えば金属から作られていることが好ましい。この場合、貫通導体１６は閉じ蓋８に対して電気的に絶縁されている。貫通導体１６は、その外側にある端部に肩部を有しており、その肩部がブッシング本体１７に支持されている。貫通導体１６は、その内側にある端部に雄ねじを有し、その雄ねじの上に、能動部２の端部取付台２３が螺合されている。それによって、能動部２は、閉じ蓋８およびケーシング３に対して電気的に絶縁されている。従って、閉じ蓋８とブッシング１５と能動部２とは、ケーシング３の外部において組立可能である１つのユニットを構成している。そのために、貫通導体１６が、ブッシング本体１７の第１の部分および閉じ蓋８の孔に差し通される。さらに、閉じ蓋８の他方の側から、ブッシング本体１７の第２の部分が、貫通導体１６の上に嵌め込まれ、能動部２が、貫通導体１６の上に螺着される。そのために、能動部２のアース側の端部取付台２３は、長手方向３０に向けられた相応の雌ねじを有する。流体密閉性は、２つのシール部材１９によって保証される。

このようにして予め組み立てられたユニットが、ケーシング３内に組み込まれる。能動部２が、その長手軸３０に沿って、開口７を通してケーシング３内へ導入されると、閉じ蓋８がフランジ９の上に載ることとなる。その際に、対向する側、即ち高電圧接続側３１では、端部取付台２４の先端部が、高電圧ブッシング３４の高電圧接点２８の相応の凹部に嵌まる。閉じ蓋８は、ボルト１８によりフランジ９に取り付けられる。シール部材１９は、ケーシングが流体密に閉鎖されるように設定されている。

ケーシング３の内径、即ち長手軸３０に対して直交する方向に測定される内径は、底部５に向かって先細りになっており、蓋６に向かって大きくなっている。これにより、ケーシング３の壁厚が殆ど等しければ、蓋６の範囲、即ち高電圧側においては、底部５の範囲、即ちアース側においてよりも大きな外径が生じる。高電圧側においては、アース側においてよりも著しく高い電圧が能動部２に発生する。このため、高電圧側においては、複数の能動部２同士の間の絶縁距離も、１つの能動部２と通常はアースされているケーシング３との間の絶縁距離も、アース側におけるそれよりも大きくなければならない。従来技術においては、ケーシング内径は、ケーシング長に亘って一定であり、高電圧側での必要な絶縁距離に基づいて設計される。それと比べて、図２による構成は、著しくスリムなケーシング３となっている。そしてそのケーシング３は、高電圧側の範囲でのみ従来技術に等しい直径を有するが、それと比べて明らかに縮小された直径を、ケーシング３の高さの大部分に亘って有している。斯くして、一方ではケーシング製造のための材料が節約され、かつ、他方では低減された容積によって絶縁流体、例えばＳＦ_６が節約されることとなる。

１ サージアレスタ
２ 能動部
３ ケーシング
４ 側壁
５ 底部
６ 蓋
７ 開口
８ 閉じ蓋
９ フランジ
１０ 膨らみ部
１５ アース側ブッシング
１６ 貫通導体
１７ ブッシング本体
１８ ボルト
１９ シール部材
２０ アレスタ素子
２１ ケーシング
２２ ケーシング壁
２３ 端部取付台
２４ 端部取付台
２５ 拘束要素
２７ 遮蔽フード
２８ 高電圧接点
３０ 長手軸
３１ 高電圧接続側
３２ アース接続側
３４ 高電圧ブッシング
３５ 圧力逃し開口
３６ 絶縁部
３７ 枠
３８ フランジ
３９ アース側蓋

Claims (7)

1. 流体密なケーシング（３）内に配置された少なくとも１つの能動部（２）を有するサージアレスタ（１）であって、
   前記ケーシング（３）が、側壁（４）と底部（５）とを有し、前記底部（５）に対向する端部が、蓋（６）によって閉鎖されており、
   前記側壁（４）と前記底部（５）とが、一体形成されており、
   前記底部（５）が、各前記能動部（２）ごとに１つの開口（７）を有し、前記開口（７）を通して１つの前記能動部（２）が導入可能であり、
   各前記開口（７）が、閉じ蓋（８）によって、流体密に閉鎖されており、
   各前記開口（７）は、それぞれ１つの専用のフランジ（９）によって前記底部（５）の外側に導かれる形状の開口として設けられている
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。
2. 請求項１記載のサージアレスタ（１）において、
   前記ケーシングの内径が、前記底部（５）に向かって先細りになっており、前記蓋（６）に向かって大きくなっている
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。
3. 請求項１又は２に記載のサージアレスタ（１）において、
   前記閉じ蓋（８）および前記開口（７）が、方形である
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。
4. 請求項１から３の１つに記載のサージアレスタ（１）において、
   各前記能動部（２）が、それぞれ１つの閉じ蓋（８）に取り付けられている
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。
5. 請求項１から４の１つに記載のサージアレスタ（１）において、
   １つのブッシング（１５）が、１つの前記能動部（２）に電気的に接続された１つの貫通導体（１６）を有し、前記貫通導体（１６）が、電気的に前記閉じ蓋（８）に対して絶縁されて前記閉じ蓋（８）を貫通している
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。
6. 請求項５記載のサージアレスタ（１）において、
   前記能動部（２）が、前記貫通導体（１６）に取り付けられている
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。
7. 請求項５又は６記載のサージアレスタ（１）において、
   前記閉じ蓋（８）と前記ブッシング（１５）と前記能動部（２）とが、前記ケーシング（３）とは別体で組み立て可能な構成の１つのユニットを成している
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。