JPH05505057A - 電気保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気保護装置 この発明は生としてサージ避雷器に関係するが、変圧器、スイッチ、絶縁器。

ケーブル端子及び接続にも適用可能である。

サージ避雷器は、装置に流れ損傷を与える可能性のある過剰電気を安全に接地し て逃がすために、変成器、開閉装置、架空電線などの電力装置に接続される。

このような過剰電気は、例えば、落雷により生じ得る。サージ避雷器は、典型的 には、１つ以上のサージ阻止素子、例えば、酸化亜鉛などの全翼酸化物及び／又 はシリコンカーバイト材料及び／又は火花ギャップで形成されたバリスタを含み 、が形成される。サージ阻止素子のスタックは、機械的強度を備え、素子を電気 的に及び有害な環境条件に対し防御する外側の絶縁性ハウジング内に収納される 。

外側のハウジングは磁器あるいは絶縁性及び本質的にトラッキングしない、例え ば熱を加えることにより回復する可能性のある、高分子材料から作成される。サ ージ阻止素子は、それ自身の物理的、電気的防御性を向上させるために、その上 国特許＄４，６５６，５５５号、米国特許第４．４９５，３８１号及び米国特許 第４，３３５．４１７号に開示されている。

サージ避雷器が作動すると、すなわち、通常絶縁モードから導電モードに切り避 雷器のその後の動作が損なわれる程度に損傷を受けることもありうる。また、そ の後関連する装置が正しく防御されない可能性もありうる。

日本特許公開第１−１３６３０５号では、１つのプラスチック光ファイバが、磁 器の外側の絶縁性ハウジング内に放射状に間隔をおいて載置された複数のサージ 阻止素子の一端の金属被覆あるいは電極を通って導入され、そこからでていくサ ージ避雷器が開示されている。このハウジング内では、光ファイバが熱−転移可 能な様式で、上記避雷器の一端に向かって配置された素子の１つ（その素子は複 数の素子の特性を示している）の周りにループ形成されている。光ファイバの入 射光をそこから出てくる光と比較し、その間の差異はどんな差異でもモニタし、 サージ阻止素子の加熱を示すと考えた。そのような差異は予測値をはるかに上回 り、サージ避雷器の電気破壊が起きつる。

本発明の目的は、サージ避雷器を解体する必要のない好都合な様式で、内部保全 がその外部でモニタできる、改良されたサージ避雷器を提供することである。

本発明の観点に従えば、防御ハウジング内に装置された複数のサージ阻止素子を 含み、該素子の全てとの熱接触が本質的に良好なものとし、これによりサージ阻 止素子に対する損傷を指示することができるようにするために光フアイバ配列が ハウジング内に配置されたサージ避雷器を提供する。

このように、日本特許公開１−１３６３０５号とは対照的に、本発明はただ１つ の特性サージ阻止素子とではなく、大体全ての、通常全ての、素子との光ファイ バの熱接触が必要である。これは、これらの素子、通常金属酸化物バリスタブロ ックの特性が素子毎に異なるからである。このように、通常の絶縁状態で接地漏 れ電流として素子に流れる電流は異なるブロックにおいてかなり異なる熱量を生 じさせる。最も弱いブロックが作用しなくなると、サージ避雷器は全体として作 用しなくなる。光フアイバ配列はその結果、どの素子に対する重大な損傷も光伝 達の損傷、例えば、光フアイバ配列の物理的な破壊、として検出できるように配 置される。

その保全あるいは劣化を決定するための光フアイバ配列の呼掛は信号は、関連す るサージ阻止素子の保全あるいは未決定の劣化も指示するように考慮される。

アークの通過による、サージ避雷器内での熱の生成は、少なくとも光フアイバ配 列の一部を破壊するのに充分である場合がある。

好都合なことに、光フアイバ配列は、例えばサージ阻止素子を包む樹脂、接着剤 あるいは漆喰で包み込むことにより、直接サージ阻止素子に結合され、集積構造 を形成することができる。

好都合なことに、光フアイバ配列は多（の、５０以上の、好ましくは１００以上 の、最も好ましくは約２００の、光ファイバを含む。通常、これらは１つの外側 の防御被覆、（高分子材料でできたものでよい）で内に包み込まれる。サージ阻 止素子の最も良いモニタリングのためには、サージ避雷器ハウジング内の束の光 ファイバのその部分から外側の被覆を除去し、側方へ広げ、１ｃｍ程度のトラッ ク幅を形成することが好ましい。このようにして、束を避雷器ブロックのスタッ クの周りに螺旋状に巻きつけることができ、ブロック全て、あるいは大体全ての 円周表面の広い部分、半分以上、の被覆が可能となる。

上記理由のため、多くのブロックを有するサージ避雷器内で、サージ阻止素子の 全てを、これらとの直接接触によりモニタすることが好ましいが、例外的に非常 に少数の素子はそのようにモニタすることはできないと考えられる。しかしなが ら、そのような場合には、モニタされないいずれの素子もモニタされる少なくと も１つの素子との熱接触が良好であることを保証すべきである。

サージ避雷器内で達する高温のため、損傷を受けない条件においてでさえも、光 ファイバはプラスチック材料よりもガラスの方が好ましい。

サージ避雷器の構成は、中空チャネルがサージ阻止素子に沿って、例えば細長い サージ避雷器の軸に沿って延び、その中に、好ましくはサージ阻止素子と物理接 触するように、光フアイバ配列が設置されたものである。しかしながら、完全に 封入した構成を採用すると、光フアイバ配列はサージ阻止素子と外側の防御ハウ ジングとの間に横方向に、例えばそれらの間の環状の領域に沿って延びるように 、設置される。しかしながら、光ファイバはサージ避雷器の２つの端の間の素子 のスタックの周囲に螺旋状に巻きつけられるのが好ましい。代替構成においては 、構造的な強度のため、サージ阻止素子は、例えばガラス−ファイバ強化樹脂で できた、絶縁性被覆内に封入され、光フアイバ配列がその被覆の外側の周囲に配 置される。

サージ避雷器の外側の構成要素は絶縁性ハウジングであり、高分子材料でできて いるのが好ましく、より大きい直径から避雷器の内部構成要素と殆ど一致するも のとされるのが好都合である。代わりになるべきものとして、外側のハウジング は磁器であってもよい。

サージ避雷器の２つの端は、用いられている電気装置に接続されると、非常に異 なる電気ポテンシャルを有し、一端は接地され、他端は１５ｋＶ以上のライン電 圧であるので、光フアイバ配列は、サージ阻止素子の全長と接続されるように、 通常細長いハウジング内でその一端（接地電位あるいはそれに近い電位である一 端が望ましい）から、他端に延び、またその一端に戻ってくるのが好ましい。こ のようにすると、光フアイバ配列の２つの端の間ではポテンシャルの差異は全く 、あるいはほとんど無い。光フアイバ配列はその端のそれぞれにおいてその一端 のサージ避雷器のハウジングを越えて、例えばサージ避雷器から離しであるがそ の近くに、あるいはその代わりに遠く離して設置することのできるモニタリング 配列まで、伸長することができる。代わりに、光フアイバ配列の両端はハウジン グの一端で実質上終わらせることもできる。この後者の配置では、モニタリング 配列は光フアイバ配列に局部的に、あるいはもう１つの光フアイバ配列である適 当な相互連絡配列により遠隔的に、接続することができる。

光フアイバ配列は１つ以上の光ファイバを含み、１つより多いファイバの場合で は、１つ以上の束のファイバにグループ分けされ、それらはサージ避雷器を通っ て同じ経路あるいは別の経路をたどる。１束の光ファイバはサージ阻止素子及び ／又は防御Ｔウジングと良く一致させるために広げることできる。典型的には、 光フアイバ配列はスペクトルの可視部における電磁放射線を伝達するために配列 されるが、例えばマイクロ波波長では、他の部分が光ファイバの適当な構成を使 用することにより採用されると考えられる。便宜上、ここでは“光″という単語 は光フアイバ配列により伝達されるそのような全ての放射線に対し一般的に使用 される。

サージ避雷器はまた光を光フアイバ配列の一端に通し、その他端から結果的に放 射される光をすべて検出するように、配列されたモニタリング配列を含む。モニ タリング配列は、局部的にあるいは遠隔的に光フアイバ配列をモニタするように 永久的に配列することができる、あるいは、あらかじめ決定された様式であるい は要求に応じ、断続的にそうするように配列することができる。複数の光フアイ バ配列あるいは複数のサージ避雷器はそれぞれ、これらに結合されたモニタリン グ配列を備えている、あるいは１つのモニタリング配列を通して多重送信される 。モニタリング配列の光源は、発光ダイオードやレーザなどのような、適当な光 源であればどのようなものでも備えることができる。モニタリング配列により発 生された光は連続光でも良いが、パルスになっている方が好都合である。その後 、光ファイバあるいはモニタリング配列に入る可能性のあるすべての一定のパッ クグラウンド光から識別が得られるからである。例えば、サージ避雷器の防御ハ ウジングは、サージ阻止素子を通る電流サージにより破裂され、あるいは完全に 破壊される場合があるので、この結果、光フアイバ配列は厳しいものとされる； 太陽光がその後光ファイバの要素の帰路部に入り、モニタリング配列による保全 の間違った読みを引き起こす、と考えられる。パルスにされた入射光は、このよ うにモニタリングの信頼性を向上させるだろう。

サージ避雷器はサージ阻止素子及び適当な型の防御ハウジングを有し、例えば公 知のサージ避雷器に関して上述したようなものであってよい。

本発明は別の観点では、本発明は光フアイバ配列を用いてサージ避雷器の保全を モニタリングする方法を提供する。この方法は本発明のサージ避雷器について上 述した装置及び技術の使用を含むことができる。

本発明は王としてサージ避雷器に関して記述しであるが、電圧−及び電流−変成 器、スイッチ、絶縁物、ケーブル端子、接続などの他の電気装置にも関係し、こ れらにおいては、光ファイバは上述されているように、その装置への損傷を指示 するために配列することができる。とりわけ、上述されたもので、被覆ハウジン グを含み、その内部が必ずしも外部から見ることのできない損傷を受ける電気装 置は、その保全を確実にするために光フアイバ配列を備えると好都合である。

このように、本発明は別の観点に従って、細長い防御ハウジング内に装置された 電気素子を含む電気装置において、光フアイバ配列が実質的には全ての電気素子 との熱接触が良好なハウジング内に配！され、これにより、電気素子に損傷が起 きたかどうかについて指示され、更に光フアイバ配列は、使用される光フアイバ 配列の電気ポテンシャルが防御ハウジングに入るまたは出ていく時に実質的に同 等になるように、ハウジング内の一端がら他端に向がい、また一端にもどるよう に伸びたものである電気装置を提供する。

更にこの面１こおいては、電気素子は、例えば、変成器あるいはスイッチ、ある いはケーブルの心線あるいは絶縁を備えても良い。光フアイバ配列の多く特色、 その取付は及びそのモニタリングについて特にサージ避雷器に関して述べである が、また、直接あるいは当業者には明らかであろう改良を施して、他の電気装置 に適用することができると理解されよう。

本発明によるサージ避雷器及びそのモニタリング方法について、サージ避雷器の 一部断面を有する側面図を示す添付図面を参照して例を挙げて説明する。

図面において、サージ避雷器２は、１対の金属端電極６．８と、及びその間で電 気接触が良好に端と端を積み重ねられた８つの一般に円筒形の酸化亜鉛バリスタ 素子４を備える。バリスタ４は完全に周囲をガラスファイバ強化硬化エポキシ樹 脂材料１０内にすっぽり包まれ、これはマスチック層１２ですっぽり包まれる。

外見上、厳密に分離された高分子電気絶縁性及び非トラツキング円筒形ハウジン グ１４は素子４、樹脂１０及びマスチック１２を含む。直径が約２ｍｍの光フア イバケーブル１６は、使用される時には接地電位に維持される端電極６を通りで ハウジング１４内に入り、バリスタ素子４のスタックの周囲をそれに沿って、一 般に螺旋状に伸び、使用される時に３６ｋＶの高電圧に維持される他の端電極８ に向かい、それから再び接地された電極６に向かい、それを通ってハウジング１ ４を出ていく。光フアイバケーブル１６は、ハウジング１４内の全長さに渡り、 バリスタ４のそれぞれと熱接触が良好な樹脂１０内に埋め込まれる。

光フアイバケーブル１６は外側の高分子被覆物を含み、約２００のガラス光ファ イバが束でその中に含まれる。ケーブル被覆物はハウジング１４内のその部分か ら除去され、個々のファイバはバリスタブロック４と接触したサージ避雷器を通 る経路において約１ｃｍの幅のトラックを形成するように広げられる。

サージ避雷器２は高圧架空ケーブル送電システムの支持鉄塔（図示せず）上に載 置でき、鉄塔に接続された下部電極６は接地電位に、電カケーブルに接続された 上部電極８は高電圧に維持される。

モニタリング配列１８は、支持鉄塔の底に近接して配置することができ、あるい はその代わりに、接地されたサージ避雷器電極６に近接しであるいはサージ避雷 器２から遠隔的に載置することができる。この配列はサージ避雷器２内の光フア イバケーブルに沿ってパルス可視光を送り、その光出力を検出するために配列さ れる。減衰していない出力光が検出された場合、サージ避雷器２の保全は妨害さ れていないと推測される。モニタリング配列１８に出力光が受光されなかったり 、あるいは予測したレベル以上に減衰した光が受光された場合、サージ避雷器２ あるいはサージ阻止バリスタ素子４の少な（とも１つが、例えばそこを流れるサ ージ電流の通過により、損傷を受けたと推測される。そのため、適当な調整機構 をその後取ることができる。もちろん、損傷は、破壊などの他の起源により起き ることもあり得るが、これもまたモニタリング配列により検出することができる 。

要約書 サージ避雷器２は、外側の高分子絶縁性ハウジング１４内に積み重ねられた８つ のサージ阻止バリスタブロック４を含む。光フアイバケーブル１６は一端の電極 ６を通ってサージ避雷器２に送られ、良好な熱接触が得られるようにブロック４ のすべての周囲に螺旋状に巻きつけられ、同電極６を通って出ていく。モニタリ ング配列１８はその保全を決定するために、及びこれによりサージ避雷器２の保 全を決定するために光ケーブル入射光と放出光を比較する。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成４年９月１４日 〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）防御ハウジング内に載置された複数のサージ阻止素子を含むサージ避雷器で あって、 実質的に全ての該素子との良好な熱接触が得られるように、ハウジング内に光フ ァイバ配列が配置され、 これによりサージ阻止素子に対する損傷を指示するようにしたサージ避雷器。 ２）光ファイバ配列がサージ阻止素子に結合されている請求項１記載のサージ避 雷器。 ３）サージ阻止素子の少なくとも１つに重大な損傷が起きると、光ファイバ配列 の破損が起きるように、光ファイバ配列がハウジング内に配置されている請求項 １または２記載のサージ避雷器。 ４）光ファイバ配列がその一端から他端へ向かい、再びその一端にもどるように ハウジング内に伸びている、一般的に細長い配置である請求項１ないし３のいず れかに記載のサージ避雷器。 ５）光を光ファイバ配列に通過させ、その結果の発光される光を検出するための モニタリング配列を含む請求項１ないし４のいずれかに記載のサージ避雷器。 ６）光ファイバ配列は、広げられ、サージ阻止素子の周囲に螺旋状に巻かれた複 数の光ファイバを含む請求項１ないし５記載のサージ避雷器。 ７）細長い防御ハウジング内に装置された電気素子を含む電気装置であって、実 質的に全ての電気素子との良好な熱接触が得られるように、ハウジング内に光フ ァイバ配列が配置され、 これにより、電気素子に損傷が起きたか否かについて指示し、光ファイバ配列が 使用中防御ハウジングに入る時及び出る時と実質的に同等の電気ポテンシャルで あるように、光ファイバ配列はハウジング内で、その一端から他端に向かい、再 びその一端にもどるように伸びτいる電気装置。