JP2000500281A - 避雷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 従来の破裂型遮断具（１０）を有する避雷器（２）のための欠陥表示装置。避雷器（２）を通って地上へ流れる欠陥電流に起因する遮断具（１０）の作動は、アークを発生させる。避雷器（２）から切り離される遮断具（１０）の動きは、支持構造（１８，２０）によってガイドおよび制約され、続いて避雷器の端子（１２）からアース（６）への永続的導電経路を設け、これによりアークを消滅させる。

Description

【発明の詳細な説明】 避雷器 本発明は、避雷器、特に欠陥を生じた際、それを表示するよう仕組まれた避雷 器を含む装置に関する。 避雷器（時には電圧サージ防止装置とも呼ばれる）は、通常、電力の分配およ び供給に使われる他の電気設備を、例えば雷などを原因とする破壊的な過剰電圧 から守るために、設けられる装置である。この避雷器は、５ｋＶ以上などの高電 圧装置とアース電位との間に電気的に接続され、関連機器が耐え得る限界を越す 過剰電圧が生じていない間は、電気的に絶縁されている。過剰電圧が生じた時に は、この結果生ずる大電流を安全に地上へそらすために、避雷器は導電体となる 。その後避雷器は、元の絶縁状態に復帰する。 しかしながら、時には避雷器の至近距離に落雷するなど、避雷器を通り抜ける 電力が強すぎる余り、この避雷器にダメージを与えたり、極端な場合にはそれを 完全に破壊に至らしめることもあり得る。そこまで極端でなくとも、ダメージに よって地上への継続的な電流通路を形成することがある。避雷器は又、他の障害 原因を受けることもある。配電網において、避雷器を介して高い電圧と地上との 間に、約１０アンペアほどの比較的低い欠陥電流が比較的短い時間流れる、とい う欠陥を起こすことである。これは特に非接地無極コンダクタ、インピーダンス ・アースを備えた無極コンダクタや、遠隔地で極めて高いアース抵抗と関連づけ られた単接地無極コンダクタを採用した配電網で起こりやすい。このような場合 には、避雷器は内部では故障しているものの、外部からはその兆候が全く見られ ず、サービス員によるこの欠陥避雷器の目視判別は困難である。 このような欠陥避雷器を、それに加えられる電圧又はアースから切り離すため 、 遮断具が設けられることがある。予め定められた欠陥条件（通常は極小時間の極 小電流の漏れだが）を感知すると、遮断具が避雷器から物理的に切り離され、こ れにより地上への経路を断つように仕組まれている。始めにアークが発生するが 、遮断具が更に遠くへ離れるに及んでこれは消滅する。しかしながら、一時的な 地上への漏電現象が起こるたび毎に、配電網の避雷器が全数目視検査されない限 り、配電網は欠陥を残して遮断された状態の避雷器を付けたまま、そのために安 全性が低下した状態で操業を続けることになる。このような現象は、例えば送電 線のアース不良などでもよく見られ、起こり得る問題である。アース不良、すな わち遮断具の作動状態は、システム制御室において感知され、サーキットブレー カが一時的に電源供給を遮断したあと、短時間で再び電源が投入される。欠陥が 一時的なものであるなら、システムは、実働操業を継続する。アース欠陥はシス テムのどの部分でも起こり得るもので、必ずしも避雷器に係わるものとは限らな い。従って、避雷器の状況を全数チェックする使命を帯びた保線員にとっては、 欠陥が解消されたという事実を聞かされても、それが彼らにとって何ら動機付け になるものではない。 ＷＯ−Ａ−９３／０１６４１（Ｊｏｓｌｙｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）は、 欠陥信号発生装置のついた高電圧避雷器を開示している。これによれば、もし避 雷器に欠陥が発生したら遮断具が遊離して、避雷器に欠陥が生じたことを目視で 判別できるようにし、同時にほかの導線により避雷器への接続が再構築され、こ れによって避雷器とアース電位との間に導電通路が維持される。避雷器から遮断 具が破壊的に分離されたときには、遮断具はフレキシブル導線のみで本体につな がっているだけで、再接続回路の一部を成すものではない。避雷器に再接続する 別のコンダクタは、分離する遮断具の作用で張力から解放されるとともに、その 弾性によって避雷器を再接続する弾性部材から形成されている。ところが高い反 発力を発生させる大電流が流れるなどの一定の状況下では、このような弾性力で は十分な電気接続が維持できないことも有り得る。 本発明の目的の一つは、既存の方法によるこれらの不利な点を、極めて簡便な 方法で克服、もしくは少なくとも軽減する避雷装置を提供することにある。 このように、本発明の一つの形態によれば、以下の構成を含む避雷装置が提供 されている。 （ａ） （ｉ）離れて位置する第一の電位の第二端子に使用時に接続される第 一端子、と、 （ii）離れて位置する、前記第一の電位とは異なる第二の電位の第四 端子に、使用時に接続される第三端子であって、使用状態で第一端子が第三端子 より垂直方向に低い位置に設置されるもの、 を備えた避雷器。 （ｂ） 操業時には、避雷器の第一端子が前記第二端子に電気的に接続され、 避雷器が所定の欠陥条件に至れば、この接続手段が第一端子から物理的に切り離 されるように仕組まれた手段。 （ｃ） 前記切り離しの後に、避雷器の前記第一端子から前記第二端子へ連続 した電気的伝導通路を形成するように仕組まれた、再接続手段。 （ｄ） その再接続手段は、切り離しの際には接続手段を避雷器から離れる様 にガイドし、前記第一端子よりも垂直方向に低い位置にて接続手段を支持するよ うに仕組まれているもの。 所定の欠陥条件とは、例えば１５アンペアを越える電流が０．５秒以上流れた 場合、などを意味する。 好ましくはこの接続手段は、絶縁された細長い導電部材からなり、遮断するま では避雷器の第一端子に直接電気的に接しており、遮断後は前記再接続手段と電 気接続するものとなる。 有利なことには、遮断すると、接続手段は、再接続手段の支持構造の一部を形 成しかつ避雷器の第一端子に電気的に接続されている第五端子を通してガイドさ れ、これにより接続手段が再接続手段によって支持されたときには、その再接続 手段の導電部材は第五端子と電気的に接続されるようになる。 少なくとも接続手段の一部分で、遮断前に第五端子を通して延びている当該部 分は硬質なものであることが望ましい。 接続手段はテーパのついた外周状表面を持ち、遮断の後には再接続手段のテー パ開口部で支持され、各テーパの角度がお互いに異なっていることが好ましい。 このような構造は、両テーパ角度が実質同一であるものとは異なり、欠陥が修理 されたときに、接続手段は、再接続手段の支持部材から容易に取り除くことがで きる。 通常、避雷器の低い位置にある第一端子は、実質的にアース電位であり、第二 端子はアース点となり、これに対して上部の第三端子は、第四端子と同じ高い電 圧（例えば１ｋＶもしくはそれ以上）となり、これが送電線などの電気装置の一 部となる。従って、これ以降便宜的に、しかし限定はしないものの、主にアース 電位との接続について述べる。 このように、本発明にかかる装置は、避雷器の欠陥時に遮断機能を発揮するこ とにある。避雷器のアース端子から地上接続手段を切り離すことは、アーク発生 の原因となる。その後の、端子からの地上へつながる連続した（つまり気体では ない）永久的な導電経路の設置は、アークを消滅させるとともに、その経路を通 して欠陥電流を地上へ流す。避雷器端子から物理的に遊離することで欠陥に対処 するばかりでなく、その後は地上への連続した通路の一部を形成するという、そ れ自身が地上接続手段になる点は、特に有利である。地上接続手段の遮断によっ て発生したアークが消滅した後も欠陥電流の流出が続くという事実は、対応する サーキット・ブレーカのスイッチを元に戻して装置への電力供給を再開する、と いうことを永久にできなくしている。従って、電力が回復する前に欠陥避雷器を 特定し取り替えるべく、保線員が派遣され、電気システムの安全性を確保する。 前記欠陥状態に呼応して地上接続手段は、避雷器に物理的につながれた第一の 位置と、前記避雷器端子からは距離をおいた部材に支持された第二の位置との間 で、移動できるものであることが望まれる。ＷＯ−Ａ−９３／０１６４１に開示 されているごとく、従来型遮断具が装着された場合は、作動後は通常避雷器から フリーな状態で吊り下がることになる。遮断が避雷器の下部端子から発生するよ う構成することで、重力が切り離し作動を確実に果たしてくれる。更には、遮断 されたときに接続手段を特定の支持部材に導くことによって、第一避雷器端子と 後退する遮断具との間で引き起こされるアークは、適切に消滅することが確保さ れる。その後、遮断具を確実に支持し、かつその位置に留めることは、再構築さ れた連続した導電経路の確実性を高め、フリーに動く遮断具なら起こしかねない 避雷器端子とのアーク再発の危険性を最小限に止めるものとなる。 理解しておくべきは、第三端子よりも垂直方向に低く位置する避雷器の第一端 子は、必ずしも垂直に真下である必要は無いということである。すなわち、避雷 器の向きは、実質上垂直にする必要は無いが（ただしこれが通常の向きではある が）、しかし二つの端子の内低い方から遮断が発生するよう配置されていれば、 垂直に対して傾いていてもよい。避雷器が実質上水平に取り付けられている場合 には、遮断はいずれかの端子から発生し、いずれかが他のものから垂直方向に低 い位置にあるものと見ることができる。 支持部材は都合よく避雷器端子に電気的に接続されており、これにより連続し た導電経路が形成できる。 地上接続手段の少なくとも一部は硬質なもので、前記二位置間を移動するに際 して、支持部材によりガイドされることが望ましい。好ましくは、地上接続手段 の硬質な部分は、絶縁された導電性の細長い部材からなり、これは支持部材の開 口部を通って延びている。 避雷器自身は、それに相応しいどのような構造であってもよい。避雷部材は、 例えば酸化亜鉛材料を含む複数のバリスタ・ブロックからなっていてもよい。避 雷部材は、好ましくは化学重合物質からなり所定の場所に熱収縮された、外部絶 縁ハウジングに収納される。そのハウジングには一つもしくは複数の傘を設けて もよく、これは避雷器の端子間のアース漏れ経路の長さを大きくすると共に、こ こから液体汚染物を流し出す。 本発明に係る避雷装置につき、添付図面を参照しながら例示説明する。 図１は、通常の受動状態での装置の正面図を示す。 図２は、欠陥が発生した直後の図１の装置を示す。 図３は、欠陥発生後の最終的な状態の図１の装置を示す。 図４Ａと４Ｂは、変更された遮断構成を持つ、前記とは別の装置の、作動前後に おける各拡大詳細図を示す。 図５Ａと５Ｂは、別の変更がされた遮断構成を持つ、前記とは更に別の装置を示 す。 図６Ａと６Ｂは、更に異なった変更がされた遮断構成を持つ、前記とも更に異な る別の装置を示す。 図７は、図１から図３の装置の更なる変更の拡大詳細図を示す。 図面において、傘付きの重合体からなる避雷器２は、高電圧装置（図示せず） に接続される上部端子４を有している。避雷器２はその下端で、アースされたブ ロック６により物理的に支持され、絶縁体８によってそれから隔絶されている。 遮断具１０が、避雷器２の下端に、避雷器下側のアース接点である端子１２（図 ２，３）と電気的に接続された状態で装着されている。硬質で絶縁された導電性 ロッド１４が、端子１２と接続した遮断具１０の端子１５から下方に延び、フレ キシブル導電体１６を介してアースされたブロック６に接続され、これにより避 雷器の端子１２をアースしている。 絶縁された導電性ブラケット１８が、アース端子１２と電気的に接続された状 態で、避雷器２の下端に取り付けられている。ブラケット１８は、避雷器２から Ｌ字型に下方へ延び、遮断具１０の直下に電極２０を配置している。絶縁された ロッド１４が、電極２０の開口部へと延びている。 図１に示す状態では、避雷器２の高圧端子４に接続された高電圧装置（図示せ ず）と避雷器２自身とは、本来の機能を果たしている。ということは、避雷器２ は絶縁体の役割を果たしており、電流がブロック６で地上に流れることはない。 避雷器２が欠陥の場合、避雷器２を流れた欠陥電流は、遮断具自身を流れ、更 にはロッド１４とフレキシブル導電体１６を介してブロック６で地上へ流れる時 に、遮断具１０により検知される。遮断具１０が作動し、遮断具自らを避雷器か ら切り離す（図２）。電気アーク２２が、避雷器のアース端子１２と下降する遮 断具１０の間に発生する。遮断具１０は、支持ブラケット１８の電極２０に至る まで硬質で絶縁されたロッド１４のスライド通路により、その動きがガイドされ る。 遮断具１０の動きは、ブラケット１８にぶつかって停止する（図３）。この位 置で、遮断具１０の下部端子１５がブラケットの電極２０の中に嵌まり、両者の 間で良好な電気接触が得られる。これにより、連続した恒久的な電気的伝導経路 が、避雷器のアース端子１２から支持ブラケット１８を介してその電極２０まで 、そして遮断具端子１５と絶縁されたロッド１４とフレキシブル導電体１６とを 通して、アースブロック６に至るまで形成される。この経路のインピーダンスは 、アーク２２を伝って地上へ流れるものよりも小さいので、アークは消滅し、全 ての欠陥電流はこの連続した経路を流れるものとなる。 避雷器を通る地上への継続的な電流の漏れは、高電圧装置や電力供給に装着さ れたサーキット・ブレーカが、電力供給の再開をするのを阻害してしまう。欠陥 避雷器はこのため交換せねばならず、これによりシステムの安全性が確保される 。 図４Ａと４Ｂは、若干変更された遮断構成１０’の形態を示しており、ここで はブラケット電極２０の中で安定した接合状態を保つために、下側端子１５’が 円錐状になっている。図４Ｂは、遮断具１０’が作動した後、上側部分２４がま だ避雷器２に着いたままで、下側２６が切り離され、ブラケット１８に支持され た状態を示している。内部導電部材を見せるため、ロッド１４の絶縁体の一部を 切り欠いている。 図５Ａと５Ｂは、図４Ａならびに４Ｂの遮断具１０’の変形例を示し、ここで は絶縁された渦巻きコイル２８が、避雷器２とブラケット１８の底辺との間に位 置し、ロッド１４と遮断具の下側２６とが上側２４から切り離されたときに、そ の動きをガイドする役割を果たす。ガイド２８がオープン構造であることは、飛 散する遮断具１０’のかけらの通り抜けを可能にする。 図６Ａと６Ｂは、遮断構成のさらなる変更を示したもので、ここでは絶縁され た穴の空いたチューブ４０が避雷器２から下方に吊り下げられ、電極２０を支持 している。チューブ４０の切り欠き部分から分かるように、絶縁されたロッド１ ４は、ブラケット電極２０から上方へ延び、チューブ４０の溝４２でガイドされ ている。溝４２と他の溝４４は、外部に向かって穴が空けられ、遮断が起こった ときに破裂ガスがチューブ４０を通り抜けできる様にしている。 図７は、変更された避雷器装置２の拡大図で、遮断されて支持構造の上に乗っ た状態（図３）における、遮断具の下端１０ａ、その端子１５ａ、およびそこか ら延びるテーパ角度βの円錐状導電部分５０を表しており、導電部分５０は硬質 の絶縁された導電ロッド１４ａへつながっている。支持ブラケットには、テーパ 角度αの円錐状開口部５２の形をした電極２０ａが設けられている。ここで図示 のようにα≠β、α＞βにアレンジされ、これにより、構成部分５０と５２との 間には、α＝βのときのような面接触ではなく、線接触のみが成り立つ構造とな っている。これによって事後の遮断具１０ａの支持ブラケットからの分離を容易 にしている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，Ｂ Ｇ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＨＵ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．避雷装置であって、 （ａ） （ｉ）離れて位置する第一の電位の第二端子に使用時に接続される第 一端子、と、 （ii）離れて位置する、前記第一の電位とは異なる第二の電位の第四 端子に、使用時に接続される第三端子であって、使用状態で第一端子が第三端子 より垂直方向に低い位置に設置されるもの、 とを備えた避雷器と、 （ｂ） 操業時には、避雷器の第一端子が前記第二端子に電気的に接続され、 避雷器が所定の欠陥条件に至れば、この接続手段が第一端子から物理的に切り離 されるように仕組まれた手段と、 （ｃ） 前記切り離しの後に、避雷器の前記第一端子から前記第二端子へ連続 した電気的伝導通路を形成するように仕組まれた再接続手段と、 （ｄ） その再接続手段は、切り離しの際には接続手段を避雷器から離れる様 にガイドし、前記第一端子よりも垂直方向に低い位置にて接続手段を支持するよ うに仕組まれているものと、 を含む避雷装置。 ２． 接続手段が、絶縁された細長い導電部材からなり、この部分は遮断が起こ るまでは避雷器の第一端子と直接電気接続し、遮断の起こった後は前記再接続手 段との間で電気接続することを特徴とする、請求項１にかかる装置。 ３．遮断の折り、接続手段が、再接続手段の支持構造の一部を形成し避雷器の第 一端子と電気的に接続されている第五端子を介してガイドされ、これにより接続 手段が再接続手段に支持されているときには、その接続手段の導電部材が第五端 子と電気的に接続されていることを特徴とする、請求項２かかる装置。 ４．接続手段の一部であって、少なくとも遮断の前に第五端子を通って延びてい る接続手段の当該部分が硬質のものである、請求項３にかかる装置。 ５．接続手段がテーパのついた外周状表面を持ち、遮断の後は再接続手段のテー パ付き開口部に支持され、両者の各テーパ角度がそれぞれ相手方と異なることを 特徴とする、請求項１から４のいずれか一つにかかる装置。 ６．前記第二端子は実質上アース電位であり、前記第四端子は高電圧の電気装置 の一部を形成しており、ここにおいて接続手段が、避雷器の第一端子をアース電 位に接続するよう仕組まれたことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一つ にかかる装置。 ７．避雷器が、絶縁ハウジングの中に配置された複数のバリスタ・ブロックから なる、請求項１から７のいずれか一つにかかる装置。 ８．避雷器ハウジングの外部表面が傘付き構造となっている、請求項７にかかる 装置。