JP6539646B2 - 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、１つまたは複数の円筒形のアレスタ部品を含み、その各々は複数の同様の円筒形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。アレスタ部品は、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において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ねばならない。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管、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。

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、カプセル封止された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が、充填される。このケーシングは、例えば金属製の導電性材料からなり、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、こ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、ブッシングを介してケーシングの外部にある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。

電気的な３相を有する開閉装置用に、その各相毎に、カプセル封止された１つのケーシングを有する１つの固有のサージアレスタを組み込むことができる、または、３つのアレスタスタック、すなわち各相に対して１つ、を１つのカプセル封止ケーシング内に有するサージアレスタを組み込むことができる。本発明の対象は、１つのケーシング内に３つのアレスタスタックが設置されたサージアレスタである。この場合、それら３つのアレスタスタックは、互いに電気的に絶縁されて、開閉装置の３つの相に接続されるようにすることができる、または、互いに電気的に接続されて、開閉装置の１つの相に接続されるようにすることができる。

この種のサージアレスタは、特許文献１に示されている。そこでは、三角形に配置された３つのアレスタスタックが、円形断面を有する１つのケーシング内に収納されている。

同様なサージアレスタが、特許文献２に示されている。ここでも、三角形に配置された３つのアレスタスタックが、１つの円筒形ケーシング内に収納されている。

独国特許出願公開第１０２０１２２１７３１０．２号明細書 日本特許出願公開第９２８４９２７Ａ号明細書

本発明の課題は、より低コストの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。

そのために、サージアレスタは、１つの流体密なケーシングを有する。そのケーシングのケーシング壁は、１つのケーシング軸に沿って下部蓋と上部蓋の間に延びている。さらに、サージアレスタは、１つのケーシング内に配置された３つのアレスタスタックを有し、それらのアレスタスタックの長手方向軸がケーシング軸と平行に向けられ、断面において三角形の複数の頂点に配置されている。本発明によれば、上記のケーシング壁は、ケーシング軸に沿った１つの部位において三角状の断面輪郭を有する。このようにすることによって、ケーシングは、円形の断面輪郭を有するケーシングよりも外形寸法が小さくなる。材料消費量がより少なくなって、ケーシングがより低コスト化される。さらには、このようにコンパクトなケーシングは、開閉装置では一般的である狭いスペース条件において好適である。さらに、このようなケーシングは、円形断面輪郭を有する相応のケーシングよりも容積が小さいので、充填用の流体を節約することができる。

好適な一形態において、この三角状の断面輪郭が複数の丸められた角部を有し、これらの角部は、アレスタスタックのアレスタ素子とケーシング壁との間の絶縁距離が規定値を下回らないように、それぞれ１つのアレスタスタックの周りに湾曲している。こうすることによって、必要な絶縁距離を維持しつつ、特にコンパクトなケーシングを得ることができる。

他の好適な形態では、この三角状の断面輪郭が外側に向けて湾曲した複数の側面を有する。円形断面輪郭を有する相応のケーシングよりも曲率半径が著しく大きな、軽度の外向き湾曲は、従来技術によるケーシングと比べて、内圧に対して、より良好に耐えることができ、かつそれにもかかわらず、よりコンパクトなケーシングを可能とする。

さらに、このケーシング壁は、三角状の輪郭を有する部位から下部蓋へ向かって先細りになり、円形の断面輪郭になると好適である。先細りになることによって、さらに容積が低減され、三角状の断面輪郭から円形の断面輪郭への移行によって、円形フランジへの滑らかな移行が可能となる。

さらに、好適な一実施形態では、下部蓋に１つの吹出開口が設けられている。これにより、ケーシング壁における噴出口を不要とすることができ、その結果、ケーシングを、よりコンパクトなものとすることが可能となると共に、より低コストで製造することが可能となる。

以下、図に基づいて本発明を詳細に説明する。

公知のサージアレスタの部分断面図。 本発明によるサージアレスタ。 図２のサージアレスタの長手方向断面図。 図２のサージアレスタの断面図。 全ての図において、同一部分には同一の符号が付されている。

図１は、公知の３ＥＳ５−Ｃ型サージアレスタ１を示し、それはシーメンス株式会社により販売されているものである。それはカプセル封止された１つの流体密なケーシング２を有する。そのケーシング２は、金属のような導電性材料で作られており、運転準備ができた状態では、六フッ化硫黄のような電気絶縁性の流体で充填されている。この場合、流体の圧力は、数千ヘクトパスカルになる。従って、ケーシング２は、耐圧性でなければならない。ケーシング２は、円筒形であり、その両端部が下部蓋４および上部蓋５で閉鎖されている。ケーシング壁３が、ケーシング軸３０に沿って上部蓋５と下部蓋４との間に延びている。ケーシング２内に、３つのアレスタスタック２０が設置されており、それらは３相ガス絶縁開閉装置の保護のために設けられている。それらのアレスタスタック２０はそれぞれ、円筒形のアレスタ素子２４、高電圧側端部取付台２２、アース側端部取付台２１、および、複数の拘束要素２３を有している。

複数のアレスタ素子２４は、その各々が円筒状のバリスタブロックからなるものであり、それらが組み上げられて１つのスタックを構成している。高電圧側端部取付台２２およびアース側端部取付台２１は、概ね導電性材料で形成されている。複数の拘束要素２３は、高電圧側端部取付台２２とアース側端部取付台２１との間に圧力を加えるように設けられており、そのようにしてアレスタスタック２０を一体に保持している。アレスタ素子２４にさらに、複数の拘束要素２３が通る複数の孔を備えた複数の保持円板を挿入しておくことができ、これによってアレスタスタック２０をさらに安定化することができる。高電圧側端部取付台２２から制御フード２５がアレスタスタック２４に沿って延びている。これは、アレスタスタック２０に沿った電界分布を均等化するのに役立つ。

このサージアレスタ１のアース接続側２７においては、ケーシング２の基底面が、下部蓋４によって流体密に閉鎖されている。アース接点１３が、流体密にされると共に電気絶縁された状態で、ケーシング２の内部から下部蓋４を通って外部へと導かれていて、アース接続に使用される。このアース接点１３は、ケーシング２の内部ではアース側端部取付台２１を介して導電的にアレスタ素子２４に接続されている。下部蓋４は、充填用接続口２９を有し、これを介して流体、例えば六フッ化硫黄を、ケーシング２に充填または排出することが可能となっている。この充填用接続口２９に、圧力監視機器および／または漏れ監視機器を接続することも可能となっている。

このサージアレスタ１の高電圧接続側２８では、ケーシング２の最頂面が上部蓋５によって閉鎖されている。この上部蓋は、概ね、熱可塑性樹脂製の絶縁部７を備え、この絶縁部を通過するように高電圧ブッシング１１が設けられていて、高電圧電位を、その高電圧とアースされたケーシング２との間でフラッシュオーバーの生じる虞なしに、外部からケーシング２の内部へと導くことが可能となっている。その高電圧ブッシング１１は、ここでは３相用ブッシング１１として、各アレスタスタック２０毎に１つずつ設けられており、３つの高電圧接点１２を、互いに絶縁すると共にケーシング２に対しても絶縁した、かつ流体密な構造で以て、ケーシング２の内側へと導いている。この高電圧ブッシング１１を介して、サージアレスタ１を、ここには示されていない３相のガス絶縁開閉装置に接続することが可能となる。ケーシング２の内部では、複数の高電圧接点１２が、指状にケーシング２の中に突き出ている。

このケーシング２は、基本的に円筒形である。この円筒軸に沿って１つのケーシング軸３０が延びている。複数のアレスタスタック２０の長手方向軸が、このケーシング軸３０と平行に方向付けられており、このケーシング軸の周りに回転対称に配置されている。このように、複数のアレスタスタック２０の長手方向軸は、ケーシング軸３０の上に中心軸が存在する三角柱の複数の稜に沿って走っている。

さらに、ケーシング２は、その側面に、マンホール蓋１６で閉鎖された１つの噴出口１５を有する。このマンホールの内部には、膜で閉鎖された吹出開口を設けることができ、そこには噴流フード１７が備えられている。故障によるケーシング２内の圧力上昇時には、この膜が裂けて、そのときの圧力は吹出開口を通って、外へと逃がされる。これによりケーシング２の破裂を防ぐことが可能となる。それに起因して生じる流体の流れは、噴流フード１７によって、他のどの装置部分も流体流に因る損害を受けない方向へと、方向転換せしめるようにすることが可能となる。

図２は、本発明によるサージアレスタ１を示す。さらなる詳細は、図３と４の断面図で示されている。この基本的な構成は、図１と極めて近似しているので、異なる点についてのみ説明する。ここで、断面表示においては、その断面表示であることに起因して、３つのアレスタスタック２４のうちの２つだけが見えているように描かれている。アース側端部取付台は、ここでは設置されていない。その代りに、複数の拘束要素が、ケーシング２の下部蓋４に直接に固定されている。代案として、下部蓋４に固定可能な１つのアース側端部取付台を設けることもでき、そのアース側端部取付台には、複数の拘束要素２３が固定されることとなる。アレスタ素子２４は、１つの絶縁スペーサ２６によって、下部蓋４に対して電気的に絶縁されている。下部蓋４はさらに、膜３３で閉鎖された１つの吹出開口３２を有し、これには噴流フード１７が装備されている。

高電圧接続側２８においては、ケーシング壁が、上部フランジ１８から、先ず、円形の断面輪郭でアース接続側２７に向かって延びる。その断面輪郭は、上部の端部取付台２２の領域では、拡大しつつ三角状の断面輪郭となり、次いで、部位１０の区間では、ケーシング軸３０に沿って延びる。この断面輪郭は、図４に詳しく示されている。ここに示されているとおり、この断面輪郭は、三角状である。３つの側面９が、３つの角部８で互いに結ばれている。それらの側面９は、角部８へと滑らかに移行している。その角部８は、円弧の形に丸められている。代案として、これらの角部８を双曲線の一部の形に丸めることもできる。複数のアレスタスタック２０の長手方向軸３５は、ケーシング軸３０から角部８の中央部への直線上にある。その長手方向軸３５は、角部８が円弧を形成している円の中心点、または、角部８がその一部を形成している双曲線の焦点に、置かれるようにすることが好ましい。アレスタ素子２４からケーシング壁３の内側までの距離は、ケーシング軸３０と角部８の中央部とを結ぶライン上で最小となる。この距離が接続ラインの両側で拡大するように、角部が湾曲している。これにより、このアレスタスタック２０のアレスタ素子２４とケーシング壁との距離が規定値を下回らないようにすることが保証される。角部８の曲率半径は、円形の断面輪郭を有する相応のケーシングの内径に比べて顕著に小さく、典型的にはその半分よりも小さい。ここで、このようなケーシング形状の場合には、ケーシング軸３０から角部８の中央部の内壁までの距離が、円形のケーシングの場合の内径に相当するものとして見做され得る。

サージアレスタ１の絶縁距離とは、電圧が掛かっている部分とサージアレスタ１のアースされた部分との距離であり、その距離は、一般的にはアースされているケーシングと電圧が掛かっている部分との間でフラッシュオーバーが生じることのないようにするべく、規定値を下回ってはならない。この絶縁距離は、サージアレスタ１の設計電圧と、ケーシング２内に充填された流体の種類および圧力と、サージアレスタ１の幾何学的形状とに依存する。例えば、アース側端部取付台２１の近くでの絶縁距離は、高電圧側端部取付台２２の近くでのそれよりも小さい。

複数の角部８は、側面９によって互いに結ばれている。この場合、１つの角部から１つの側面への移行部は滑らかである、すなわち、エッジまたは他の種類の角部が存在しない。ここで、側面９は、直線であるか、または、外向き軽度に湾曲したものとすることができる。これらの側面９の曲率半径は、相応する円形のケーシングの内径半径に比べて、著しく大きく、例えば、その２倍以上である。

さらに図２および図３から判るとおり、ケーシング壁３は、三角状の輪郭を有する部位から下部蓋に向かって先細りになっている。この場合、この断面輪郭は、角部８の曲率半径が次第に緩やかになって行き、最終的に下部蓋の部分ではその断面輪郭が円形となるように変化する。

１ サージアレスタ
２ ケーシング
３ ケーシング壁
４ 下部蓋
５ 上部蓋
７ 絶縁部
８ 角部
９ 側面
１０ 部位
１１ ブッシング
１２ 高電圧接点
１３ アース接点
１７ 噴流フード
２０ アレスタスタック
２２ 上部の端部取付台
２３ 拘束要素
２４ アレスタ素子
２６ 絶縁スペーサ
３０ ケーシング軸
３２ 吹出開口
３３ 膜
３５ アレスタスタックの長手方向軸

Claims (4)

1. 導電性材料から形成された１つの流体密なケーシング（２）と、そのケーシング（２）内に設置された３つのアレスタスタック（２０）とを有するサージアレスタ（１）であって、
   前記流体密なケーシング（２）が、１つのケーシング軸（３０）に沿って下部蓋（４）と上部蓋（５）との間に延びる１つのケーシング壁（３）を有し、
   前記３つのアレスタスタックの長手方向軸（３０）が、前記ケーシング軸（３０）と平行で、かつ、断面において三角形の複数の頂点に配置されており、
   前記ケーシング壁（３）が、前記ケーシング軸（３０）に沿った１つの部位（１０）において三角状の断面輪郭を有し、
   前記三角状の断面輪郭が、複数の丸められた角部（８）を有し、それらの角部は、前記アレスタスタック（２０）のアレスタ素子（２４）と前記ケーシング壁（３）との間の絶縁距離が規定値を下回ることのないように、それぞれ１つのアレスタスタック（２０）の周りに湾曲している
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。
2. 請求項１に記載のサージアレスタ（１）において、
   前記三角状の断面輪郭が、外側に向かって湾曲した複数の側面（９）を有する
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。
3. 請求項１または２に記載のサージアレスタ（１）において、
   前記ケーシング壁（３）が、三角状の輪郭を有する前記部位（１０）から前記下部蓋（４）に向かって先細りしつつ円形の断面輪郭となるに至る
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のサージアレスタ（１）において、
   前記下部蓋（４）に１つの吹出開口（３２）が設置されている
   ことを特徴とするサージアレスタ（１）。