JPS6244841B2 - - Google Patents
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- JPS6244841B2 JPS6244841B2 JP56194694A JP19469481A JPS6244841B2 JP S6244841 B2 JPS6244841 B2 JP S6244841B2 JP 56194694 A JP56194694 A JP 56194694A JP 19469481 A JP19469481 A JP 19469481A JP S6244841 B2 JPS6244841 B2 JP S6244841B2
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- oxide element
- insulator
- lightning arrester
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- Thermistors And Varistors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、避雷器に関するものであり、さら
に詳しくは、サージ処理能力の向上をはかつた酸
化亜鉛形の避雷器に関するものである。
に詳しくは、サージ処理能力の向上をはかつた酸
化亜鉛形の避雷器に関するものである。
この種の避雷器において、サージ処理時の酸化
亜鉛素子の破壊は、主として熱的要因によつてお
り、酸化亜鉛素子の温度上昇を抑制することがサ
ージ処理能力の向上につながる。実系統における
避雷器の最大処理エネルギーは、再閉路サージの
動作責務と考えられ、しや断器の運用上から、約
１分間隔で連続３回の開閉サージを処理すること
が、仕様として要求される。
亜鉛素子の破壊は、主として熱的要因によつてお
り、酸化亜鉛素子の温度上昇を抑制することがサ
ージ処理能力の向上につながる。実系統における
避雷器の最大処理エネルギーは、再閉路サージの
動作責務と考えられ、しや断器の運用上から、約
１分間隔で連続３回の開閉サージを処理すること
が、仕様として要求される。
ここで再閉路サージ動作責務時の酸化亜鉛素子
の温度変化について、従来の避雷器を例示して説
明する。
の温度変化について、従来の避雷器を例示して説
明する。
第１図、第２図は、従来の酸化亜鉛形避雷器を
示し、電界緩和用シールドリング１ａ，１ｂ間に
酸化亜鉛素子２を積層してその端面に絶縁体３を
適宜に接合してなる３個の酸化亜鉛素子柱４ａ，
４ｂ，４ｃを挾持し、各酸化亜鉛素子柱は接続導
体５によつて直列接続され、SF6ガスまたはN2ガ
スあるいは空気等のガス雰囲気中に収容されるも
のである。酸化亜鉛素子柱を３個並設したのは、
避雷器の高さを抑えるためである。接続導体５に
記した矢印は電流経路を示している。
示し、電界緩和用シールドリング１ａ，１ｂ間に
酸化亜鉛素子２を積層してその端面に絶縁体３を
適宜に接合してなる３個の酸化亜鉛素子柱４ａ，
４ｂ，４ｃを挾持し、各酸化亜鉛素子柱は接続導
体５によつて直列接続され、SF6ガスまたはN2ガ
スあるいは空気等のガス雰囲気中に収容されるも
のである。酸化亜鉛素子柱を３個並設したのは、
避雷器の高さを抑えるためである。接続導体５に
記した矢印は電流経路を示している。
高定格の避雷器は、以上の構成になるものをユ
ニツトとし、そのユニツトを必要数積み重ねて構
成している。
ニツトとし、そのユニツトを必要数積み重ねて構
成している。
こゝで、酸化亜鉛素子柱４ａ，４ｂ，４ｃを順
に第１柱、第２柱、第３柱と呼ぶことにする。こ
のような構成において、サージの処理によつて発
生した熱量は、第１柱４ａ、第３柱４ｃにおいて
は酸化亜鉛素子２の端面からシールドリング１ａ
または１ｂに逃げるが、第２柱４ｂにおいては酸
化亜鉛素子２の両端面とシールドリング１ａ，１
ｂ、との間には絶縁体３が介在しており、この絶
縁体３は熱抵抗が一般的にきわめて大きく、その
ため酸化亜鉛素子が熱絶縁された状態にあること
になる。
に第１柱、第２柱、第３柱と呼ぶことにする。こ
のような構成において、サージの処理によつて発
生した熱量は、第１柱４ａ、第３柱４ｃにおいて
は酸化亜鉛素子２の端面からシールドリング１ａ
または１ｂに逃げるが、第２柱４ｂにおいては酸
化亜鉛素子２の両端面とシールドリング１ａ，１
ｂ、との間には絶縁体３が介在しており、この絶
縁体３は熱抵抗が一般的にきわめて大きく、その
ため酸化亜鉛素子が熱絶縁された状態にあること
になる。
そこで、第２柱４ｂの酸化亜鉛素子２の放熱対
策を講じるに当つては、再閉路サージ動作責務に
よるサージ侵入間隔１分間においては、理論上、
対流および輻射によるものはわずかであり、熱伝
導のみを考えればよい。したがつて、第２柱４ｂ
の酸化亜鉛素子の温度は、第１柱４ａ、第３柱４
ｃの酸化亜鉛素子の温度よりもきわめて高く保持
されることになり、その値は、１、２、３回のサ
ージエネルギーによる酸化亜鉛素子の瞬時的な温
度上昇値の和に周囲の温度を加えた値に近似す
る。
策を講じるに当つては、再閉路サージ動作責務に
よるサージ侵入間隔１分間においては、理論上、
対流および輻射によるものはわずかであり、熱伝
導のみを考えればよい。したがつて、第２柱４ｂ
の酸化亜鉛素子の温度は、第１柱４ａ、第３柱４
ｃの酸化亜鉛素子の温度よりもきわめて高く保持
されることになり、その値は、１、２、３回のサ
ージエネルギーによる酸化亜鉛素子の瞬時的な温
度上昇値の和に周囲の温度を加えた値に近似す
る。
また、３回目のサージ侵入後、約１分以降の放
熱は、避雷器の内部構造を囲む雰囲気ガスとの対
流により行なわれるが、第２柱４ｂの酸化亜鉛素
子は絶縁体３が両端に接している結果、放熱面積
が酸化亜鉛素子２の周面に限定され、第１柱４
ａ、第３柱４ｃの酸化亜鉛素子２に比較して、そ
の放熱の時定数はきわめて大となる。
熱は、避雷器の内部構造を囲む雰囲気ガスとの対
流により行なわれるが、第２柱４ｂの酸化亜鉛素
子は絶縁体３が両端に接している結果、放熱面積
が酸化亜鉛素子２の周面に限定され、第１柱４
ａ、第３柱４ｃの酸化亜鉛素子２に比較して、そ
の放熱の時定数はきわめて大となる。
高定格の避雷器においては、避雷器全体の高さ
が制限されることから、構造的に酸化亜鉛素子柱
を３個以上並設することが不可欠になり、従来の
構造によるときは、前記の酸化亜鉛素子の温度上
昇の問題は避けられなかつた。さらに、高定格の
避雷器ほど再閉路サージ動作責務の処理エネルギ
ーが大きくなるので、酸化亜鉛素子の熱容量を大
きくするために、その体積を増大する等の対策が
迫られる。このため、たとえば500KV用避雷器に
おいては、酸化亜鉛素子のサイズを大きくした
り、酸化亜鉛素子を電気的に多数並列に接続して
使用することが一般に行なわれている。
が制限されることから、構造的に酸化亜鉛素子柱
を３個以上並設することが不可欠になり、従来の
構造によるときは、前記の酸化亜鉛素子の温度上
昇の問題は避けられなかつた。さらに、高定格の
避雷器ほど再閉路サージ動作責務の処理エネルギ
ーが大きくなるので、酸化亜鉛素子の熱容量を大
きくするために、その体積を増大する等の対策が
迫られる。このため、たとえば500KV用避雷器に
おいては、酸化亜鉛素子のサイズを大きくした
り、酸化亜鉛素子を電気的に多数並列に接続して
使用することが一般に行なわれている。
しかしながら、以上のことは、当然に避雷器の
製作コストを増大し、かつ、避雷器の大形化を招
くという問題につながることになつていた。
製作コストを増大し、かつ、避雷器の大形化を招
くという問題につながることになつていた。
この発明は、以上の事情に鑑みてなされたもの
であり、酸化亜鉛素子の温度上昇を抑制してサー
ジ処理能力を向上させた避雷器を提供することを
目的とするものである。
であり、酸化亜鉛素子の温度上昇を抑制してサー
ジ処理能力を向上させた避雷器を提供することを
目的とするものである。
かかる目的を達成するため、この発明の避雷器
は、酸化亜鉛素子の放熱経路に熱抵抗の小さな磁
器絶縁体を配置すると共に、放熱機能の大きい放
熱板でシールドリングを兼用させた構成になるも
のである。
は、酸化亜鉛素子の放熱経路に熱抵抗の小さな磁
器絶縁体を配置すると共に、放熱機能の大きい放
熱板でシールドリングを兼用させた構成になるも
のである。
以下、この発明を第３図の一実施例について説
明する。図において、酸化亜鉛素子１２、接続導
体１５については第２図に示した従来のものと同
様であるが、シールドリング１１は放熱板１６と
一体となつており、上下の放熱板１６で酸化亜鉛
素子柱１４ａ，１４ｂ，１４ｃを挾持している。
また絶縁体１３にはアルミナ磁器、ベリリア磁器
のような磁器絶縁体を用いている。
明する。図において、酸化亜鉛素子１２、接続導
体１５については第２図に示した従来のものと同
様であるが、シールドリング１１は放熱板１６と
一体となつており、上下の放熱板１６で酸化亜鉛
素子柱１４ａ，１４ｂ，１４ｃを挾持している。
また絶縁体１３にはアルミナ磁器、ベリリア磁器
のような磁器絶縁体を用いている。
以上の構成でなる実施例の作用を説明するため
に、この構成の電気的相似法による第４図の熱回
路を用いて考察する。この熱回路は、第３図のも
のをきわめて単純化して示したもので、Ｃnは酸
化亜鉛素子１２の熱容量、Ｃhは絶縁体１３と放
熱板１６の熱容量を主とする放熱回路の総合的な
熱容量であり、Ｒは酸化亜鉛素子１２、絶縁体１
３、放熱板１６および各部接触面の接触熱抵抗を
主とする放熱回路の総合的な熱抵抗である。
に、この構成の電気的相似法による第４図の熱回
路を用いて考察する。この熱回路は、第３図のも
のをきわめて単純化して示したもので、Ｃnは酸
化亜鉛素子１２の熱容量、Ｃhは絶縁体１３と放
熱板１６の熱容量を主とする放熱回路の総合的な
熱容量であり、Ｒは酸化亜鉛素子１２、絶縁体１
３、放熱板１６および各部接触面の接触熱抵抗を
主とする放熱回路の総合的な熱抵抗である。
酸化亜鉛素子の温度上昇は、第４図の回路を解
いて、次式で表わされる。
いて、次式で表わされる。
Δｔn＝Ｃｎ／Ｃｎ＋ＣｈΔＴs＋Ｃｈ／Ｃｎ＋Ｃｈ・Δ
Ｔs・e− Ｃｎ＋Ｃｈ／ＣｎＣｈＲ・ｔ (1) ここで、Δｔnは酸化亜鉛素子の温度上昇値
〔deg〕、ΔＴsはサージ侵入直後の酸化亜鉛素子の
瞬時的な温度上昇値〔deg〕である。ｔは時間で
ある。
Ｔs・e− Ｃｎ＋Ｃｈ／ＣｎＣｈＲ・ｔ (1) ここで、Δｔnは酸化亜鉛素子の温度上昇値
〔deg〕、ΔＴsはサージ侵入直後の酸化亜鉛素子の
瞬時的な温度上昇値〔deg〕である。ｔは時間で
ある。
Δｔnの最終値は、(1)式のｔを無限大として
Ｃｎ／Ｃｎ＋ＣｈΔＴsとなる。したがつてＣhが大きい
ほ どΔｔnは低く抑えることができる。またΔｔnの
時定数は、放熱回路の熱抵抗Ｒが小さいほど小さ
くなることがわかる。このため放熱板１６は、材
質的に熱伝導率の大きな、単位体積当りの熱容量
の大きな銅材やアルミニウム材が適しており、形
状的には熱抵抗を小、熱容量を大とし、さらに熱
伝達の効果をあげるために放熱面積を大きくとる
ことが望ましいこととなる。
Ｃｎ／Ｃｎ＋ＣｈΔＴsとなる。したがつてＣhが大きい
ほ どΔｔnは低く抑えることができる。またΔｔnの
時定数は、放熱回路の熱抵抗Ｒが小さいほど小さ
くなることがわかる。このため放熱板１６は、材
質的に熱伝導率の大きな、単位体積当りの熱容量
の大きな銅材やアルミニウム材が適しており、形
状的には熱抵抗を小、熱容量を大とし、さらに熱
伝達の効果をあげるために放熱面積を大きくとる
ことが望ましいこととなる。
絶縁体１３は熱伝導率の大きい磁器で、たとえ
ば、アルミニウムと同程度の熱伝導率0.4Cal／
cm・sec・℃を有するベリリア磁器、エポキシ樹
脂の100倍程度の熱伝導率0.05Cal／cm・sec・℃
をもつアルミナ磁器等が好適である。
ば、アルミニウムと同程度の熱伝導率0.4Cal／
cm・sec・℃を有するベリリア磁器、エポキシ樹
脂の100倍程度の熱伝導率0.05Cal／cm・sec・℃
をもつアルミナ磁器等が好適である。
以上のように材質選択をすれば、１分程度で(1)
式の過渡項を許容できる程度までΔｔnを減衰さ
せることが容易にできる。すなわち、１分程度の
時間経過後の温度上昇Δｔnは、ΔＴsから
Ｃｎ／Ｃｎ＋Ｃｈ・ΔＴsに収束する。熱伝導による温
度収 束後の放熱は、シールドリング１１、放熱板１
６、絶縁体１３、酸化亜鉛素子１２等の表面と、
雰囲気ガスとの対流によつて行なわれ、ごく概念
的には次式に従う。
式の過渡項を許容できる程度までΔｔnを減衰さ
せることが容易にできる。すなわち、１分程度の
時間経過後の温度上昇Δｔnは、ΔＴsから
Ｃｎ／Ｃｎ＋Ｃｈ・ΔＴsに収束する。熱伝導による温
度収 束後の放熱は、シールドリング１１、放熱板１
６、絶縁体１３、酸化亜鉛素子１２等の表面と、
雰囲気ガスとの対流によつて行なわれ、ごく概念
的には次式に従う。
ｔna＝Ｃｎ／Ｃｎ＋Ｃｈ・ΔＴs・ｅ−αＳ／Ｃｔ＋
Ｔp(2) ここで、ｔnaは熱伝達による温度収束後の酸化
亜鉛素子１２の温度、α、Ｓ、Ｃは放熱板１６の
それぞれ熱伝導率、放熱面積、熱容量であり、Ｔ
pは雰囲気ガスの温度、ｔは熱伝導による温度収
束時点を零点とした時間である。
Ｔp(2) ここで、ｔnaは熱伝達による温度収束後の酸化
亜鉛素子１２の温度、α、Ｓ、Ｃは放熱板１６の
それぞれ熱伝導率、放熱面積、熱容量であり、Ｔ
pは雰囲気ガスの温度、ｔは熱伝導による温度収
束時点を零点とした時間である。
第５図は酸化亜鉛素子の温度抑制効果の比較図
であり、実線の曲線Ａは、この発明の第３図の第
２柱１４ｂの酸化亜鉛素子１２について、前記の
ＣnとＣhを等しくした場合の酸化亜鉛素子１２の
温度変化の計算値を示す。点線の曲線Ｂは、第２
図の従来のものの第２柱４ｂの酸化亜鉛素子２の
温度変化を実測した結果であり、この従来のもの
における酸化亜鉛素子の放熱は、第２柱４ｂの酸
化亜鉛素子２と雰囲気との対流によるものが大部
分を占めるため、この発明の曲線Ａに比較して放
熱効果が著しく劣つている。この発明によれば、
酸化亜鉛素子の温度上昇の最大値は、従来のもの
の約2/3に抑えることができる。
であり、実線の曲線Ａは、この発明の第３図の第
２柱１４ｂの酸化亜鉛素子１２について、前記の
ＣnとＣhを等しくした場合の酸化亜鉛素子１２の
温度変化の計算値を示す。点線の曲線Ｂは、第２
図の従来のものの第２柱４ｂの酸化亜鉛素子２の
温度変化を実測した結果であり、この従来のもの
における酸化亜鉛素子の放熱は、第２柱４ｂの酸
化亜鉛素子２と雰囲気との対流によるものが大部
分を占めるため、この発明の曲線Ａに比較して放
熱効果が著しく劣つている。この発明によれば、
酸化亜鉛素子の温度上昇の最大値は、従来のもの
の約2/3に抑えることができる。
以上述べたように、この発明は、熱抵抗の小さ
な磁器絶縁体と熱容量の大きな放熱板を組合わせ
て構成することにより、酸化亜鉛素子の温度上昇
を有効に抑制するものであり、その結果、下記の
効果を奏する。
な磁器絶縁体と熱容量の大きな放熱板を組合わせ
て構成することにより、酸化亜鉛素子の温度上昇
を有効に抑制するものであり、その結果、下記の
効果を奏する。
(イ) 酸化亜鉛素子のサージ処理能力を向上させる
ことができ、避雷器の製造コストを低減でき
る。また、酸化亜鉛素子の体積を小さくできる
ので避電器の小形化がはかれる。
ことができ、避雷器の製造コストを低減でき
る。また、酸化亜鉛素子の体積を小さくできる
ので避電器の小形化がはかれる。
(ロ) 絶縁体を熱回路の導体に、放熱板をシールド
リングに兼用させたので、同一機能を有する避
雷器に比べて小形化ができる。
リングに兼用させたので、同一機能を有する避
雷器に比べて小形化ができる。
(ハ) 避雷器の常規対地電圧による酸化亜鉛素子の
定常的な発熱による温度上昇抑制効果も明らか
であるので、酸化亜鉛素子の寿命を延ばすこと
ができる。また、酸化亜鉛素子の寿命を一定と
すれば課電率を上げることが可能となる。
定常的な発熱による温度上昇抑制効果も明らか
であるので、酸化亜鉛素子の寿命を延ばすこと
ができる。また、酸化亜鉛素子の寿命を一定と
すれば課電率を上げることが可能となる。
第１図は従来のものの概略平断面図、第２図は
同じく展開立面図、第３図はこの発明の一実施例
の展開立面図、第４図は同じく熱回路図、第５図
は同じく特性比較線図である。 １１……シールドリング、１２……酸化亜鉛素
子、１３……絶縁体、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…
…酸化亜鉛素子柱のそれぞれ第１柱、第２柱、第
３柱、１５……接続導体、１６……放熱板。
同じく展開立面図、第３図はこの発明の一実施例
の展開立面図、第４図は同じく熱回路図、第５図
は同じく特性比較線図である。 １１……シールドリング、１２……酸化亜鉛素
子、１３……絶縁体、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…
…酸化亜鉛素子柱のそれぞれ第１柱、第２柱、第
３柱、１５……接続導体、１６……放熱板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の酸化亜鉛素子を積層し少くともその一
端に絶縁体を接してなる複数の酸化亜鉛素子柱を
１対のシールドリング間に挾持して並設し接続導
体により前記酸化亜鉛素子を直列接続してなる避
雷器において、前記絶縁体を熱抵抗の小さい磁器
絶縁体とし、かつ、前記シールドリングの少くと
も前記酸化亜鉛素子柱を挾持する部分を放熱板で
構成したことを特徴とする避雷器。 ２ 絶縁体がアルミナ磁器でなる特許請求の範囲
第１項記載の避雷器。 ３ 絶縁体がベリリア磁器でなる特許請求の範囲
第１項記載の避雷器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56194694A JPS5894783A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 避雷器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56194694A JPS5894783A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 避雷器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5894783A JPS5894783A (ja) | 1983-06-06 |
| JPS6244841B2 true JPS6244841B2 (ja) | 1987-09-22 |
Family
ID=16328717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56194694A Granted JPS5894783A (ja) | 1981-11-30 | 1981-11-30 | 避雷器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5894783A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101275420B1 (ko) * | 2004-06-25 | 2013-06-14 | 아틀라스 코프코 세코록 에이비 | 다운-홀 드릴 스트링의 동반 반출 유체 채널링 디바이스 |
-
1981
- 1981-11-30 JP JP56194694A patent/JPS5894783A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5894783A (ja) | 1983-06-06 |
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