JPS6344957Y2

JPS6344957Y2 -

Info

Publication number: JPS6344957Y2
Application number: JP1980002572U
Authority: JP
Priority date: 1980-01-14
Filing date: 1980-01-14
Publication date: 1988-11-22
Also published as: JPS56104102U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は電気回路を異常電圧から保護するた
めの避雷装置に関するものである。

従来、この種の装置として第１図に示すものが
あつた。図において、１は接地タンク、この接地
タンク１の内部は高絶縁耐力を有するガス、例え
ばSF₆が詰められる。２は非直線抵抗の優れた抵
抗体、例えば酸化亜鉛を主成分とする焼結体を積
み重ねたものである。３は高圧側リード線の役目
をする導体、４はこのリード線３を支える絶縁物
スペーサである。

次に動作について説明する。

リード線３は保護すべき機器の高圧端子に結ば
れており、雷などにより入来するサージは抵抗体
２を通してアースに短絡される。抵抗体２として
用いられる酸化亜鉛焼結体素子の電圧一電流特性
の一例を第２図に示す。このような広範囲に亘る
定電圧特性により、前記のサージに対する端子電
圧の上昇は低く抑えられる。第２図の実線は直流
または大電流サージに対する特性を示すが、交流
電圧がこのような素子に印加された場合の電圧一
電流特性は、電流、電圧とも波高値で考えて、第
２図波線のように小電流領域において直流電圧に
対するものと違つてくる。

これは素子が静電容量を有しているためであ
り、酸化亜鉛焼結体素子はじめその他の非直線抵
抗体においても共通した特性である。ある程度以
上高い交流電圧に対しては電圧一電流特性は直流
のものと同じになる。すなわち、第２図において
電圧Vo以上では交流、直流共大略同一の曲線に
乗るが、Vo以下では両者が食い違つてくる。酸
化亜鉛焼結体素子においては、このVoに対する
電流値は通常1mA以上となる。しかるに、交流
の避雷器においては、線路電圧が非直線抵抗体に
印加される。この常規対地交流電圧は後に述べる
素子の寿命の関係からVoより低い電圧、たとえ
ば第２図に常規、対地電圧VPとして示されたレ
ベルに選ばれる。このような低い交流電圧に対し
ては素子は殆んど完全なコンデンサとして動作す
るので次のような問題をひき起す。

第１図の構造において非直線素子２とタンク１
との間には浮遊容量が存在し、これを考慮すると
前記の常規対地電圧のような低い交流電圧に対し
ては第３図のような等価回路により非直線抵抗体
の電圧分担が論じられる。

第３図においてＨは非直線抵抗体の全長、Ｘは
考えている点までの高圧端からの距離、dxは以
下の微分計算するための微分距離、Ｋ／dxは長
さdxの部分の素子の静電容量、Cdxは長さdxの
部分がタンクとの間に持つ静電容量、およびｖ
（ｘ）は全電圧ｖに対するｘの点における非直線
抵抗体の電位である。これらの間には、 d²v（ｘ）／dx²＝Ｃ／Ｋｖ（ｘ）の関係が得られる。これを解くとが得られる。

この抵抗体の電位分布ｖ（ｘ）は第４図ａの実
線に示すような形となり、破線で示すリニアな理
想電位分布とは異なる。上の式から分るようにリ
ニアな電位分布からのずれは抵抗体の長さが長く
なる程大きくなる。この結果、抵抗体内部の電界
Ｅ（ｘ）＝｜dv（ｘ）／dx｜は第４図ｂの実線に示
すように著しく不均一となる。最大の電界は高圧
側（ｘ＝ｏ）で生じ、その点の電界Emaxは平均
電界Eavに比べて極めて高くなる。このような状
況下では非直線抵抗体のうちの高電圧側に近い部
分では、第２図に示した常規対地電圧VPのレベ
ルよりも過電圧状態になつている。このような過
電圧が常時素子に印加されると一般に素子は電気
的に劣化して行く。第５図は酸化亜鉛素子の電圧
一寿命の曲線の一例であり、電圧がVoに近づく
に従つて急速に寿命が短かくなる。

従つて、従来の構成法においては常規対地電圧
においても高電圧側の電位が高くなり、その部分
の非直線抵抗体が急速に劣化してゆくという欠点
があつた。

この問題を解消するためには、種々の方法が考
えられている。第６図は抵抗、コンデンサなどの
分圧素子を使用しない方法の一つである。図にお
いて、５は高電圧部分に接続される非軸対称の電
極シールドである。電極シールド５を追加するこ
とによつて、非直線抵抗体２と電極シールド５と
の間に浮遊容量CSが新たに存在するようになる。
抵抗体２とタンク１との間の浮遊容量Ceによつ
て流れる電流ieと、前記浮遊容量CSから新たに
流れ込む電流ieとが等しくなれば、抵抗体２の
各々に流れる電流は等しくなる。換言すると、第
４図ａに示される電圧分布図は理想状態の破線の
ようになる。

従つて、各抵抗体に印加される電圧は等しくな
り、高寿命の避雷装置を製作できる。

しかし、第４図ａの実線で示されるｖ（ｘ）の
分布は双曲線関数であるため、これを同図の破線
で示される分布に改善するためには、複雑な形状
の電極シールド５を設計、製作する必要がある。
また、製作上の精度によつては完全な分布改善は
非常に困難であつた。

送電電圧は、経済的見地から次第に高電圧化の
傾向にあり機器も大形化しつつあり、最近では
UHV送電の導入が考えられている。UHV用避
雷装置では第６図に示される電極シールド５は５
〜７ｍもの長いものとなり、組立上及び、精度上
の問題がある。

本考案はこのような点に鑑みてなされたもの
で、電圧分布改善を容易にし、信頼性の高い避雷
装置を提供するものである。

第７図は本考案の一実施例を示す。

第７図では電極シールド５は電極シールド５ｂ
と５ｂの２個に分割されている。これらの２個の
電極シールド５ａ，５ｂ間は可とう性のあるシヤ
ント６でボルト７によつて電気的に接続される。
電極シールド５ａは絶縁物８にスペーサ９を介し
てボルト７によつて締結される。この時スペーサ
９の寸法は抵抗体２と電極シールド５ａとの設計
寸法になるように調整しながら決定される。同様
に電極シールド５ｂは絶縁物１０にスペーサ９を
介してボルト７によつて締結される。スペーサ９
の調整は前記と同様の方法で決定することができ
る。

本考案では、機械的に複数個に分割された電極
シールドを非直線抵抗体と近接して配設し、各電
極シールドを絶縁支持部材を介してそれぞれ接地
タンクに固着したので、製作上の精度向上を図る
のが容易である。

また、組立調整が簡単になると同時に電極シー
ルドの製作精度も下げることが可能となり、経済
的な設計が出来る。

この方式によると高電圧部分の電圧分担も大き
くならず、ほぼ均一の電圧分布が容易得られ、信
頼性の高い、高寿命の避雷装置を製作することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来形の避雷装置、第２図は避雷装置
の特性図、第３図は第１図の等価回路、第４図は
第１図の電圧分布状況を示す特性図、第５図は非
直線抵抗体の寿命特性図、第６図は電圧分布改善
を施した避雷装置の構成図、第７図は本考案の一
実施例を示す正面図である。図において、１は接
地タンク、２は非直線抵抗体、５ａ，５ｂは電極
シールド、８，１０は絶縁物（絶縁支持部材）で
ある。なお各図中同一符号は同一又は相当部分を
示す。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 絶縁ガスが充填された接地タンク内に非直線
抵抗体を複数個直列接続し、上記非直線抵抗体
の高圧端に電気的に接続され、機械的に複数個
に分割された電極シールドを上記非直線抵抗体
と近接して配置し、上記各電極シールドを絶縁
支持部材を介してそれぞれ上記接地タンクに固
着したことを特徴とする避雷装置。 (2) 非直線抵抗体は酸化亜鉛を主成分とすること
を特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記
載の避雷装置。