WO2004109720A1 - 高圧抵抗体素子 - Google Patents

Abstract

耐熱性、耐絶縁破壊性、耐振性、耐久性に優れ、保守、点検、整備、交換補修に至便な高圧抵抗体素子を提供するため、金属製円筒形状の外筒と、外筒の両端からそれぞれ内挿された電極棒の内端相互間に亙り張設するコイル状の抵抗発熱線と、抵抗発熱線及び電極棒と外筒の内壁面との間に充填焼き付けられた絶縁物と、配列板により両端を貫通渡架する外筒の両端寄り部位に抜き出し自在に嵌挿止着した絶縁スリーブとで形成する。

Description

明 細 書 高圧抵抗体素子 技術分野

本発明は、 高圧発電装置の負荷特性試験に用いられる高圧金属抵抗器としての高圧抵抗 体素子に関するものである。

背景技術

従来、 発電装置の負荷特性試験に用いられる負荷抵抗器として、 図 3に示すような張り 出し片 9を有する高圧抵抗体素子 1 'を用いたものが利用されていた。 同図に付き説明 すると、 2 'は円筒形の外筒であり、 約 l mの長さを持って形成されている。

そして、 3は抵抗発熱線、 4は であり、 5 'は抵抗発熱線 3及び電»4と外 筒 2 'の内壁の間に充填され封端部材 6で密封された絶縁物である。 この絶縁物 5 'は 粉末状に構成されており、 外筒 2 'と抵抗発熱線 3及び « 4とを絶縁する役目を持 つものである。

7は接続用端子であり、 ¾f® 4の外端螺子部 4 aに螺合揷通したナヅト 8 , 8にて両 側を衡寸け固定されている。 そして、 この接続用端子 7を介して隣り合う他の高圧抵抗体 素子 1 'と接続される。 9は上記したように張り出し片であり、 抵抗発熱線 3へ通電し た際に発せられる熱を放出する放熱板の機能を果たすものである。張り出し片 9は外筒 2 'の外周上長手方向に約 7 mmの間隔でスパイラル状に一体成形又は取り付けられて いる。

この高圧抵抗体素子 1 'は、 使用電圧 6 6 0 0 Vに応ずるため、 定格電圧 4 0 0 V、 絶縁耐カ 2 0 0 0 V/ 1分間の¾とされている。

図 4に当該高圧抵抗体素子 1 'を直列に接続した高圧抵抗体回路 1 0を示す。 1 1は 接繞部材であり、 隣り合う高圧抵抗体素子 1 'を接続用端子 7に代って接続する。 1 2 は四角状の方形フレームであり、 当該方形フレーム 1 2の配列板 1 2 a 'には 1 0個の 高圧抵抗体素子 1 'が両端を貫通渡架して取り付けられ、 高圧抵抗体回路 1 0が形成さ れている。

図 5に、 高圧負荷抵抗器ュニット 1 3の概略構成を示す。 当該高圧負荷抵ぉ i器ュニット 1 3には、 前述した高圧抵抗体回路 1 0が 1 5段多段に «収容されている。 このとき、 高圧抵抗体素子 1 'の張り出し片 9が互いに重なり合わないように、 互い違いに齟齬配 置されている。 これは、 各高圧抵抗体素子 1 'が通電状態になると、 かなりの高熱が発 せられるため、 冷却ファンにより下から風冷却が万遍に行われなければならないためであ る。

当該高圧負荷抵枋器ュニヅト 1 3に冷却ファン 1 4を設けた実施例を図 6に示す。 同図 において、 1 5は防振ゴムであり、 1 6は絶縁碍子を示す。 この絶縁碍子 1 6をさらに設 けることによって、 絶縁性の確保をさらに高める作用を有するものである。 図中 1 7はフ —ド、 1 8は設置基台である。

ここで、 の技術として参考資料を挙げておく。

特開平 9— 1 5 3 0 7号公報

特開平 9— 1 5 3 0 8号公報

特開 2 0 0 0—1 9 2 3 1号公報

以上のような従来の乾式の高圧負荷抵抗器ュニヅト 1 3を用いて高圧発電装置の負荷特 性試験を行つた結果、 風冷却による高圧負荷抵¾¾ ^二ヅト 1 3は全体で 1 4 0 °Cの高温 となり、 高圧抵抗体素子 1 '単体では、 3 5 0 °C乃至 7 0 0 °Cめ温度を有することが分 かった。

これは、 高圧抵抗体回路 1 0に配列されている高圧抵抗体素子 1 'の張り出し片 9を 重ならないように 、違ヽに位置するように配置しても、 この張り出し片 9の形状が冷却 ファン 1 4による通風の抵抗となり、 方形フレーム 1 2内に熱が菴つて冷却フアン 1 4の 冷却作用の効果が十分に得られないためである。 この高圧抵抗体素子 1 'では常備が常 識とされている張り出し片 9は、 ffi抵抗体素子では極めて有効ではあるが、 次に述べる 種々の弊害をもたらすことが解明されていなかった。

即ち、 張り出し片 9が通風の抵抗となるため、 当該高圧負荷抵抗^ニット 1 3内で乱 気流ゃ撹乱気流が脏し、 その結果振動を起こすという現象も回避出来ず、 «例では、 これを防振ゴム 1 5により回避しているが、 試験の際の危険性は相変わらずぬぐえるもの ではない。

しかも、 高圧抵抗体素子 1 'の外筒 2 '内に封入された絶縁物 5 'は粉末状であるた め、 この外力振動により移動片寄せられて均一厚被覆が不可能となり、 部分的に絶縁が不 充分となって絶縁破壊の弓 Iき金となる弊害を有するばかりか絶 «末のため稼動中の灼熱 の抵抗発熱線 3も容易に振動を起生し、 断線し易くなり耐熱性に欠ける欠点を有する。 そ れにも拘らず、 は運転操作者の操作ミスで片付けられることが多かったこの故障原因 の解明が充分なされていなかった。

さらには、 当該張り出し片 9の开狱は、 放熱作用のためのものであるが、 先が尖ってい るため高圧になると先尖縁 9 a, 9 a, … （図 3参照） からコロナ放電を初期発生し、 終 には方形フレーム 1 2との間でアーク放電を発生し、 絶縁破壊を起こすことが永年の実験 の結果ようやく分かり、 危険性を伴わずに負荷特性試験を »することは の高圧抵抗 ィ本素子 1 'ではできないものであった。

アーク放電により絶縁破壊を起したときの安全策として絶縁碍子 1 6を設けているが、 高圧過電流の逃げ場がないため高圧負荷抵¾¾ュニヅト 1 3全体が焼損 してしまう危 険があり、 従業員も稼動中は危なくて近づけなかった。

その上、 張り出し片 9の為、 方形フレーム 1 2上方から内部の見通しが悪く保守、 点検、 整備上の支障となり、 加えて、 焼損又は断線した高圧抵抗体素子 1 'のみを方形フレー ム 1 2から横合いに抜き出すことは出来ない為、 稼動現場での部分的な交換は不可能であ り、 いちいち工場に持ち帰り、 他の高圧抵抗体素子 1 'をも取り外した上で部分交換を 余儀なくされていた為、 負荷特性試験を中断、 延期しなければならなかった。

ここにおいて、 本発明の解決すべき主要な目的は、 次の通りである。

即ち、 本発明の第 1の目的は、 高圧発電装置の負荷特性試験を行う際に発生する熱によ る温度上昇に耐え得る高圧抵抗体素子を提供せんとするものである。

本発明の第 2の目的は、 高圧においても絶縁 «を防ぐ高圧負荷装置に用いられる高圧 抵抗体素子を提供せんとするものである。

本発明の第³の目的は、 風冷に対する耐振性に優れた耐久性を有する高圧抵抗体素子を 提供せんとするものである。

本発明の第 4の目的は、 支持物から容易に一本一本抜き出せ、 保守、 点検、 整備、 交換 補修に至便な高圧抵抗体素子を提供せんとするものである。

本発明の第 5の目的は、 軽量コンパクトな高圧抵抗体素子を提供せんとするものである。 本発明の他の目的は、 明細書、 図面、 特に請求の範囲の記載から自ずと明らかとなろう。 発明の開示

本発明は、 上記課題を解決するために、 高圧抵抗体素子の外筒の支持物により支持され る部位を絶縁スリーブで抜出自在に被覆することにより、 外周全長にスパイラル 夂熱張 り出し片を設けずとも充分、 耐病色縁破壊性を補強し、 冷却ファンによる風の通賺態を 良好にし、 また耐振構造に形成した特徴的な構成手段を講じる。

さらに、 具体的詳細を述べると、 当該課題の解決では、 本発明が次に列挙する新規な特 徴的構成手段を採用することにより、 上記目的を達成するように為される。

即ち、 本発明の第 1の鎌は、 製円筒状の外筒と、 当該外筒の両端からそれそれ内 挿された電極棒の内端相互間に亙り螺旋状に巻かれた抵抗発熱線と、 当該電 及び当該 抵抗発熱線と編 3外筒の内壁面との間に充填焼付けられた絶縁物と、 各種支持物により支 持される前記外筒の両端寄り部位に抜き出し自在に嵌揷止着した絶縁スリ一プとを具備し て形成されてなる、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。 本発明の第 2の特徴は、 上記本発明の第 1の特徴における絶縁スリーブが、 前記外筒に 対しスプリング溝付止め輪にて止着してなる、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第 3の霞は、 上記本発明の第 1又は第 2の體における絶縁スリーブが、 前 記高圧抵抗体素子を多列多段に配架する際の支持物である配列板に抜き出し自在に貫嵌し スプリング溝付止め輪にて止着してなる、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第 4の特徴は、 上記本発明の第 1又は第 2の特徴における絶縁スリーブが、 円 筒形である、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第 5の特徴は、 上記本発明の第 1又は第 2の特徴における絶縁スリーブが、 印 カロされる高電圧値に対応した絶縁耐カを有するよう長さと厚さが調整自在に形成されてな る、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第 6の疆は、 上記本発明の第 5の霞における絶縁スリーブが、 約 1 0 c m 前後間長である、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第 7の髓は、 上記本発明の第 5の特徴における絶縁スリーブが、 約 3 mm前 後間厚である、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第 8の特徴は、 上記本発明の第 1又は第 2の特徴における外筒が、 焼結セラミ ヅクよりなる、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第 9の赚は、 上記本発明の第 1又は第 2の特徴における外筒が、 前記絶縁物 の全保護覆いとしてのスパイラル状張り出し片がない耐熱特性の優れた低圧現用の外装シ —スを採用してなる、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第 1 0の特徴は、 上記本発明の第 1又は第 2の特徴における絶縁物が、 充填焼 付け固ィ匕して埋蔵した、 擺3抵抗発熱線を薩保護してなる、 高圧抵抗体素子の構成採用 にめる。

本発明の第 1 1の特徴は、 上記本発明の第 1又は第 2の特徴における »が、 導電性 金属棒である、 高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明は、 かかる高圧抵抗体素子を^ *例の高圧負荷抵抗器に用いて試験を実施すると、 絶縁スリ一ブが円筒状を有するため冷却フアンによる風通しが良好で、 方形フレーム内に 乱流、 撹乱流が生せず、 例に比べ十分な放堯被カ果が得られる。

円筒开 が風の抵抗とならず、 抵 ίίϊ^ニヅ卜の最上部まで順調に風が流れるばかりか、 スパイラノレ状の張り出し片がない為、 上から方形フレーム内の見通しも優 スプリング 溝付止め輪を外せば容易に各高圧抵抗体素子は方形フレーム外に抜き出せるので、 稼動現 場での保守、 点検、 整備補修に極めて至便である。

また、 これにより振動の発生も抑えられ、 防振ゴムの設置の必要性はなくなり、 試験の 際の危険性は極度に軽減される。 ざらに、 例の張り出し片のような突起状の先尖縁形 状を有しないため、 絶縁耐力が増し、 絶縁破壊の危険性を回避できるとともに、 高圧抵抗 体素子を外装した絶縁スリーブで支持物に支持取付けることにより一層の絶縁破壊を阻止 し得る等優れた効果を奏する。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明の難の形態例に係る絶縁スリーブを分解取り外した高圧抵抗体素子を 示す一部省略破断側面図である。

図 2は、 本発明の難の形態例に係る高圧抵抗体素子の配列板への取付状態を示す一部 省 l«断側面図である。

図 3は、 の高圧抵抗体素子を示す一部省略破断側面図である。

図 4は、 方形フレームに貫通^した の高圧抵抗体素子群を直列に接続した高圧抵 抗体回路を示す一部破断平面図である。

図 5は、 の高圧負荷抵抗^ L二ヅトを示す余 見図である。

図 6は、 «の高圧負荷抵抗^ニット下側に絶縁碍子と防振ゴムを介して冷却ファン を取り付けた状態を示す側面図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明の の形態を図面を参照しつつ説明する。

図 1は、 本難形態例に係る絶縁スリーブを分解取り外した高圧抵抗体素子を示す一部 省略破断側面図、 図 2は、 配列板に両端を貫通 «した取付状態を示す一部省略破断側面 図である。

なお、 本実施形態例では、 同一部品は同一符号を付し、 ダッシュ に） のない同一符 号は従来例の対応部品を表す。

図中、 1は本 Hit形態例の高圧抵抗 ί本素子、 2は金属製の外筒であり、 表面を滑らかに することにより放電を発生しにくくする开狱と、 スパイラル張り出し片がなくとも放熱特 性に優れる要件を満たし絶縁物 5の全保護覆い素材として、 ffli現用の外装シースを用い ている。 3は外筒 2の両端からそれそれ内挿した電 ϋ 4， 4の内端相互間に亙り張設し たコィル状の抵抗発熱線である。

また、 5は 例の 5 'と同様絶縁物であるが、 粉末状のものを熱することにより焼 付け固形化し、 外筒 2の内壁と導電性金属の S»4， 4及び抵抗発熱線 3との間に充填 されている。 これにより、 絶縁物 5は外筒 2を ¾»4 , 4及び抵抗発熱線 3から均等に 絶縁する役割を果たすとともに、 外部からの振動エネルギーを吸収して自己保持力の弱い 抵抗発熱線 3をしつかり固定する作用効果も奏することとなる。

また、 «の物と違い固形化されているので、 外力振動によっても絶縁物 5が偏らず、 確実な絶縁が期待できる。 7は ® 4の^ ¾螺子部 4 aに挿通し、 ナット 8， 8にて両 側を挟着固定した接続用端子である。

1 9は、 本難形態例の纖である絶縁スリ一ブである。絶縁スリーブ 1 9は、 電気的 な耐圧特性、 耐 M生、 耐水性（屋外で試験が行われる際に 雨水等の急冷による破壊が生 じることがある。 ）、 耐荷重性及び 撃性に優れた焼結セラミヅクを用いる。 電気的特 性として交流耐電圧 1 2 0 0 0 V/mm 1分間の素材を用い、 例えば、 厚さを 3 mmとす ると 3 6 0 0 0 V/ 1分間に近い絶縁耐カを有するものを製作することができる。

また、 絶縁スリ一プ 1 9の开狱は円筒状であり、 高圧抵抗体素子 1の外径を例えば、 1 2 mmとすると、 内径は 1 2. 5 mm程であり、 外径は、 厚さ 3mmとした^、 1 8 . 5 mm程度となる。使用 に応じて長さと厚さは調整自在に形成される。

また、 図 2に示すよう表面の汚れや湿気による絶 直の低下を考慮した配列板 1 2 a、 支持口 1 2 bの貫通両側の長さをそれそれ 5 O mm程度とする。

なお、 これら数値はあくまで一例であり、 これら数値に限定されるものではないことは 言うまでもない。 同図中 2 0はスプリング溝付止め輪で、 抜き出し自在な絶縁スリーブ 1 9を配列板 1 2 aの支持口 1 2 bに止着する一方、 抜き出し自在な外筒 2を絶縁スリ一ブ 1 9に止着する。

1 2 aは配列板であり、 従来例の高圧抵抗体回路 1 0を示す図 5における方形フレーム 1 2の配列板 1 2 a 'に対応するものであり、 両端を貫通渡架した高圧抵抗体素子 1群 を接続してより張り出し片 9分大幅に小さくなった高圧抵抗体回路 1 0を形成する際の支 持物となり得るものである。

従って、 軽量コンパクト化された高圧抵抗体素子 1群を渡架収納する方形フレーム 1 2 自体が小型化される。

以上、 本発明の難の形態に付き説明したが、 本発明は、 必ずしも上述した手段にのみ 限定されるものではなく、 本発明にいう目的を達成し、 前述の効果を有する範囲内におい て、 適宜、 変更 することが可能なものである。

Claims

請 求 の 範 囲

1 · 製円筒状の外筒と、

当該外筒の両端からそれそれ内挿された霉»の内端相互間に亙り螺旋状に巻かれた抵 抗発熱線と、

当該 1»及び当該抵抗発熱線と編 3外筒の内壁面との間に充填焼付けられた絶縁物と、 各種支持物により支持される前記外筒の両端寄り部位に抜き出し自在に嵌揷止着した絶 縁スリーブと、

を具備して形成される、

ことを特徴とする高圧抵抗体素子。

2 . ΙίίΙΒ絶縁スリーブは、

前記外筒に対しスプリング溝付止め輪にて止着する、

ことを とする請求の範囲第 1項に記載の高圧抵抗体素子。

3 . 編 3絶縁スリーブは、

前記高圧抵抗体素子を多列多段に酉碟する際の支持物である配列板に抜き出し自在に貫 嵌しスプリング溝付止め輪にて止着する、

ことを とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の高圧抵抗体素子。

4. 備己絶縁スリーブは、

円筒形である、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の高圧抵抗体素子。

5 . 漏色縁スリーブは、

曰ロ加される高 mm値に対応した絶縁耐カを有するよう長さと厚さが調整自在に形成され る、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の高圧抵抗体素子。

6 . 前記絶縁スリープは、 約 1 0 cm前後間長である、

ことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の高圧抵抗体素子。

7. 編 3絶縁スリープは、

約 3 mm前後間厚である、

ことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の高圧抵抗体素子。

8. 編 3絶縁スリープは、

焼結セラミックよりなる、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の高圧抵抗体素子。

9 . 備 3外筒は、

前記絶縁物の全保護覆いとしてのスパイラル状張り出し片がない耐熱特性の優れた低圧 現用の外装シースを採用する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の高圧抵抗体素子。

1 0 . 編絶縁物は、

充填焼付け固化して埋蔵した 配抵抗発熱線を耐辰被護する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の高圧抵抗体素子。

1 1 . 編 は、 とを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の高圧抵抗体素子 c