JPH01112683A

JPH01112683A - 避雷器

Info

Publication number: JPH01112683A
Application number: JP62269645A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sumiyoshi; 住吉　幹夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1989-05-01
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JP2615686B2

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】産業上の利用分野本発明は雷サージを始めとする異常電圧から電力設備を
保護するための油中適用の避雷器に関するものである。

従来の技術近年、電力分野において、電力の安定供給の要望が以前
にも増して高まり、電力設備機器の高信頼化ならびに電
力の高品質化が進められている。

特に、電力の高品質化においては、雷などによって送配
電線上に発生する有害な異常電圧を確実に吸収するため
に、直列ギャップをもたない酸化亜鉛型の避雷器も実用
化され、送配電設備の各所に取付けられている。また、
電力機器の保護特性を経済的に向上させる観点から、電
力機器内蔵型や避雷器も実用化されつつある。この電力
機器内蔵型の避雷器は変圧器における油中適用などで代
表されるが、これらの避雷器は変圧器の絶縁油の高温度
に常にさらされることになシ、またそれは気中適用時の
温度に比べかなり高くなることから、サージ電流吸収な
らびに短時間交流過電圧印加に対して、十分な熱放散を
考慮しなければならない。

そのため、避雷器の特性要素となる菓子から発生する熱
をどのように放散させるかが重要な課題となっている。

従来、この種の避雷器の内部構造は第４図に示すような
構成であった。第４図の避雷器は変圧器油中適用の例で
、変圧器の構成部分も一部併せて示している。第４図に
おいて、１は酸化亜鉛を主原料トし、ビスマス、プラセ
オジウムなどの添加物を加えて高温焼結して得られた円
柱形のバリスタ素子で、同図の例では４個直列に圧接接
続されている。２はバリスタ素子１を固定し、かつ圧接
スルだめのコイル状のスプリング、３はバリスタ素子１
ならびにスプリング２を収納する絶縁ゲースで、通常は
中空の碍子が用いられる。４は同避雷器の充電端子、５
は絶縁ケース３内に収納される収納物全体を封止し固定
する金属キャップで、カシメによって絶縁ケース３に固
定される。６は絶縁ケース３の充電端子４側に設けられ
た通油孔、７は接地端子、８は接地端子７からの接地リ
ード線、９は変圧器のタンクであシ、これに接地リード
線８が接続され、タンク９そのものも大地に接地されて
いる。１ｏは充電端子４に接続された充電リード塚、１
１は絶縁板で、碍子からなり、変圧器の電圧タップ切替
え端子などが設けられている。１２は高圧リード線で、
絶縁板１１上で充電リード線１０に接続されていると同
時に、変圧器の高圧巻線（図示せず）にも接続されてい
る。

１３は変圧器の鉄心、１４は絶縁油で破線のイの部分ま
で満たされておシ、避雷器全体はこの絶縁油１４中にあ
る。

以上のように構成された従来の避雷器の放熱について、
以下その動作を説明する。

まず、雷サージ電圧、開閉サージ電圧、あるいは短時間
交流過電圧が避雷器両端に印加された場合、それらの電
圧に伴うサージ電流は避雷器によってバイパスされ、避
雷器が接続された線路のサージ電圧は抑制される。この
時、サージ電流は直列接続されたパ鴫スタ素子１を通過
することになシ、その時の消費エネルギーはジュール熱
となって、−旦、バリスタ素子１の温度を上昇させ、そ
の後、主としてバリスタ素子１の側面から絶縁ケース３
内の絶縁油１４へ放熱され、さらに絶縁ケース３および
通油孔６を通しての通油によって、熱放散が行われる。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、このような従来の構成では、前述のサー
ジ電圧あるいは短時間交流過電圧が連続的に、あるいは
長時間発生した場合、前記の絶縁ケース３および前記通
油孔６を通しての通油による熱放散では十分でないとい
う問題があった。すなわち、従来の構成においては、熱
の移動媒体である絶縁油の流れが通油孔６付近に限定さ
れ、バリスタ素子１側面部の絶縁油の流れがほとんど期
待できないためである。

また、サージ電圧が非常に急峻な立ち上がシ（ｄＶ／ｄ
ｔ）の場合、避雷器によって制限電圧は低く抑えられて
も、変圧器の高圧巻線内における電位傾度は部分的に厳
しい部分が発生する。第５図にその様子を示した。同図
の＜、Ｌ）は高圧巻線を回路的に示したもので、口は巻
線の巻始め部分で、ハは巻始めの部分口取外の巻線部で
ある。第５図・（ｂ）はサージ電圧が高圧巻線に印加さ
れた時の電位傾度を示したものである。第５図（ｂ）に
示すように周波数の低い電圧に対しては二のように巻線
のどの部分においても電位傾度は同じであるが、サージ
電圧のように周波数の高い電圧に対してはホのように巻
始めの部分口の電位傾度はそれ以外の巻線部ハの部分よ
りも厳しくなシ、巻線の層間絶縁が脅かされるという問
題もあった。

本発明はこのような問題点を解決しようとするもので、
バリスタ素子を取巻く絶縁油の流れによってバリスタ素
子の放熱特性を高め、大きなエネルギー処理時の避雷器
の熱安定性を高め、さらに巻線内における電位傾度を一
様にし、層間絶縁協調を保つことを目的とするものであ
る。

問題点を解決するための手段本発明は前記問題点を解決するために、円筒状のバリス
タ素子を電力機器から伸びる絶縁棒を介して固定し、そ
の両端ならびに途中から電気端子を取出し、これらを電
気機器の巻線の端部、大地ならびに巻線途中のタップ端
子に接続し、電力機器のタンク内の絶縁油が直接バリス
タ素子に接するように構成したものである。

作用本発明は前記した構成により、バリスタ素子の発熱によ
って熱せられた絶縁油は比重が軽くなシ、バリスタ素子
外側面に沿って下方より上方へ一様に絶縁油の上昇流が
できる。これにより、バリスタ素子の側面からの放熱効
果は大幅に向上するものである。また、巻線途中のタッ
プ端子にバリスタ素子を接続することによって、急峻な
サージ電圧に対しても巻線内の電位傾度を均一にする作
用をもつものである。

実施例第１図は本発明の一実施例による避雷器を示す断面図で
あシ、変圧器油中適用の例である。第１匹図おいて、１６は酸化亜鉛を主原料とするバリスタ素子
で、内部中空の円筒状をなし、その各端面にはリング状
のメタリコン電極が施されている。

また、第１図においては、バリスタ素子１５は４個直列
に接続されている。１３は絶縁棒でその一方の端部が後
述する変圧器の鉄心２５上に取付けられたＬ字形の金具
２７に固定されている。この絶縁棒１６は絶縁油に浸さ
れるため、耐油性の良い樹脂、セラミクスあるいは絶縁
コートを施した金属棒などが用いられる。１７はナツト
で、スプリングワッシャやサラバネと共に、バリスタ素
子１５の中空部を通した絶縁棒１６でそのバリスタ素子
１５を固定する。１８は接地端子で、一方の端部に位置
するバリスタ素子１５の電極に圧接して引き出されてい
る。１９は充電端子で、他方の端部に位置するバリスタ
素子１５の電極に同様に圧接して引き出されている。２
０は接地リード線、２１はタンク、２２は充電リード線
、２３は絶縁板、２４は高圧リード線、２５は変圧器の
鉄心、２６は絶縁油で、これらはそれぞれ従来の接地リ
ード線８、タンク９、充電リード線１０、絶縁板１１、
高圧リード線１２、変圧器の鉄心１３、絶縁油１４に対
応するものである。２７はＬ字形の金具で一方が鉄心２
５に固定され、他方が一端部に位置するバリスタ素子１
６および接地端子１８に接続されている。２８はバリス
タ素子１５の途中から引き出した中間端子で、２９はこ
の中間端子２８と後述のタップ端子３１を接続する中間
リード線、３ｏは回路的に記述した変圧器の巻線で、一
端は絶縁板２３上で高圧リード線２４に接続されている
。３１は巻線３ｏの巻始めの近傍付近から引き出したタ
ップ端子である。ここで、中間端子２８とタップ端子３
１の引き出しはそれぞれバリスタ素子１５、巻線３０の
電気的特性比率に合わせである。

次に、以上のように構成された避雷器の動作を説明する
。今、従来例と同様にサージ電圧あるいは短時間交流過
電圧が連続的にあるいは長時間発生した場合、吸収され
たエネルギーによってバリスタ素子１５の素子温度は従
来例と同様に極めて高くなる。しかしながら、それぞれ
のバリスタ素子１５からの放熱は直接タンク２１内の絶
縁油２６に一様に行われ、高温にさらされた絶縁油２６
の比重は軽くなり、下方から上方へとバリスタ素子１５
の外側面に沿って帯状の絶縁油２６の流れが形成される
。また、この帯状の流れは、バリスタ素子１５の温度上
昇が高ければ高い程、速くなる特徴を有する。このよう
にして、バリスタ素子１６の放熱効果は大幅に向上し、
バリスタ素子１５の温度上昇を低く抑えることができ、
結果として、定格交流印加状態における避雷器を熱暴走
から回避することができるなど、良好な熱安定性を得る
ことができる。また、バリスタ素子１６の発熱から特性
劣化を低減させるといった効果、さらには構造が簡単で
部品点数が少ないなど経済的な効果を併せてもつもので
ある。

また、巻線端部のタップ端子３１の電位は強制的にバリ
スタ素子１６の中間端子２８により引き下げられ、そし
て巻線３ｏ内に訃ける電位傾度は均一化され、結果とし
て急峻なサージ電圧に対しても層間絶縁の保護効果が高
いという効果をもつものである。

次に、本発明の第２の実施例について第２図と共に説明
する。第１図の実施例との違いは、本発明の避雷器２台
を１台にまとめた点である。第２図において、Ａ、Ｂは
それぞれ第１．第２の避雷器で、３２は両避雷器ム、Ｂ
の共通の接地端子、３３．３４は避雷器ムの充電端子と
中間端子、３５．３６は避雷器Ｂの充電端子と中間端子
である。

第３図は第２図の避雷器を変圧器に接続した時の回路図
を示したものである。

ここで、基本的な作用は第１の実施例と同様であるが、
一般に変圧器内蔵タイプには２台の避雷器が用いられる
が、第２図のように第１．第２の避雷器を組合せること
によってコンパクトに、かつ経済的に構成できるといっ
た効果をもつものである。

なお、本発明の実施例では、避雷器本体を鉄心上に位置
させたが、絶縁棒をタンクに取付け、タンク内側面に本
避雷器を取付けても同様な効果が得られることは言うま
でもない。また、本実施例では取付けを水平としたが、
これは斜めや垂直に取付けても同様である。さらに、中
間端子に接続されるタップ端子は、前記実施例において
は巻線の巻始めの近傍から引き出される場合について説
明したが、これは巻線の巻終りの近傍から引き出すよう
にしてもよいものである。

発明の効果以上のように本発明によれば、円筒状のバリスタ素子を
電力機器から伸びる絶縁棒を介して固定し、その両端な
らびに途中から電気端子を取出し、これらを電気機器の
巻線の端部、大地ならびに巻線途中のタップ端子に接続
し、電力機器のタンク内の絶縁油が直接バリスタ素子に
接するように構成することによって、バリスタ素子内で
発生したジュール熱を速やかに放散させ、バリスタ素子
の温度上昇を抑制することができ、結果として避雷器の
良好な熱安定性を確保し、バリスタ素子の特性劣化抑制
の効果をもつもので、さらに急峻波サージ電圧に対して
も巻線内の電位傾度を均一にし、経済的な避雷器の製造
を実現するといった効果を併せもつものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による避雷器を示す断面図、
第２図は本発明の第２の実施例による避雷器を示す断面
図、第３図は第２図の接続回路図、第４図は従来の避雷
器を示す断面図、第５図（＋Ｌ）　。（ｂ）は第４図の避雷器の電位傾度を説明する図である
。１６・・・・バリスタ素子、１６・・・・・絶縁棒、１
了・・・・ナツト、１８．３２−・・・・接地端子、１
９゜３３．３５・・・・充電端子、２０・・・・接地リ
ード線、２１　・・・・タンク、２２・・・・光重す−
ド腺、２３・・・・也撮板、２４・・・・高圧リード線
、２６・・・・鉄心、２６・・−・・絶縁油、２７・・
・・・金具、２８・・・・中間端子、２９・・・・中間
リード線、３ｏ・・・・巻線、３１・・・・・タップ端
子。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１５
−−バリスタ素子　２４−高瀝す−ド旅／６−ｆｆｉ縁
禅　　　２５−欽１０１７−−−ナツト　　　　２６一一絶識泊ｌδ−ａｉｍ
テ　　２’７−＋！２１−　タング　　　３θ−惠森２２−一充電リード線　３／−一タッフ′ｆｉ１５−第
１図　　２３−犯縁版第２図石第３図第４図第５図（α）（ｂ）電江

Claims

【特許請求の範囲】

　巻線を有した電力機器の一部から伸びる絶縁棒を、複
数個直列に積み重ねた円筒状のバリスタ素子の中空部に
通して、前記バリスタ素子を圧接固定し、直列接続され
た前記バリスタ素子の両端部から充電端子と接地端子と
を、また途中部分より中間端子を、それぞれ取出し、前
記充電端子は前記電力機器の巻線の一端に、そして前記
接地端子は大地に、また前記中間端子は前記巻線の巻始
めあるいは巻終りの近傍から引き出したタップ端子にそ
れぞれ接続し、前記バリスタ素子が直接、電力機器のタ
ンク内の絶縁油に接するように構成したことを特徴とす
る避雷器。