JPH01255439A

JPH01255439A - 避雷器

Info

Publication number: JPH01255439A
Application number: JP63083322A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sumiyoshi; 住吉　幹夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-04-05
Filing date: 1988-04-05
Publication date: 1989-10-12

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形の避雷器も実用
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
力機器内蔵形の避雷器も実用化されつつある。この電力
機器内蔵形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り、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素子から発生する熱
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とし、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
するた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を収納する絶縁ケースで、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、６
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
定されている。

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り、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線、１１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
されており、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バリスタ素子１を通過
することになり、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＠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ｅ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課題しかしながら、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り（ｄマ／（
Ｉｔが大きい）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に
は部分的に厳しい部分が発生する。第６図にその様子金
示した。同図の１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、ハは巻始め部分口取外の巻線部
である。

同図のｂはサージ電圧が高圧巻線に印加された時の電位
傾度全示したものである。第６図ｂＫＳ−いて、周波数
の低い電圧に対しては直線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曲線ホのように巻始め部分
口の電位傾度はそれ以外の部分ハよりも厳しくなり、巻
線の層間絶縁が脅かされるという課題があった。さらに
、短時間交流過電圧に対しても避雷器が破壊しないよう
動作開始電圧を上昇させているため、制限電圧も高いと
いった課題もあった。

本発明はこのような課題全解決しようとするもので、バ
リスタ素子を取り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、層間絶縁協調を保ち、低い制限電圧をもった避
雷器全提供すること金目的とするものである。

課題を解決するための手段本発明は前記課題を解決するために、円筒状のバリスタ
乗子および放電ギャップ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り、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
用をもち、さらに接地端子側に放電ギャップを直列に接
続しているため、バリスタ素子の動作開始電圧も低くで
き、従って制限電圧も低いという特徴をもつものである
。

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
あり、変圧器油中適用の例である。第１図において、１
６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１６は３個直列
に接続されている。１６は放電ギャップで、バリスタ素
子１５と同様に中空部をもち、リング状に放電ギャップ
部１６１Ｌが設けられ、放電ギャップ部１６＆と外部は
セラミックスやガラスからなる２個の筒１６ｂ、１６０
で封止され気密が保たれている。前記放電ギャップ部１
６２Ｌには窒素などの不活性ガスが封入されている。ま
た、放電ギャップ１６は接地側の端部に位置するよう配
置されている。１７は絶縁棒で、その一方が後述する変
圧器の鉄心２６上に取付けられたＬ字形の金具２８に固
定されている。この絶縁棒１７は絶縁油に浸されるため
、耐油性の良い樹脂、セラミッ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。１８はナツトで、ス
プリングワッシャやサラバネ（共に図示せず）と共に、
バリスタ素子１６ならびに放電ギャップ１６の中空部を
通した絶縁棒１７でもってバリスタ素子１６ならびに放
電ギャップ１６を固定する。１９は接地端子で、一方の
端部に位置する放電ギャップ１６の電極に圧接して引き
出されている。２０は充電端子で、他方の端部に位置す
るバリスタ素子１６の電極に同様に圧接して引き出され
ている。２１は接地リード線、２２はタンク、２３は充
電リード線、２４は絶縁板、２６は高圧リード線、２６
は変圧器の鉄心、２７は絶縁油で、これらはそれぞれ従
来の接地リードａ８、タンク９、充電リード線１ｏ、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。

２８はＬ字形の金具で、一方が鉄心２６上に固定され、
他方が放電ギャップ１６ｈ−よび接地端子１９に接続さ
れている。２９はバリスタ素子１６の途中から引き出さ
れた中間端子、３ｏはこの中間端子２９と後述するタッ
プ端子３２を接続している中間リード線、３１は回路的
に記述した変圧器の巻線で、一端は絶縁板２４上で高圧
リード線２６に接続されている。３２は巻線３１の巻始
めの近傍付近から引き出したタップ端子であり、絶縁板
２４上で中間端子２９に接続されている。ここで、中間
端子２９とタップ端子３２の引き出しはそれぞれバリス
タ素子１５、巻線３１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１６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１６からの放熱は直接タンク２２内の絶
縁油２７に一様に行われ、高温にさらされた絶縁油２７
の比重は軽くなり、下方から上方へとバリスタ素子１６
の外側面に沿って帯状の絶縁油２７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１６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１６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３１の端部のタップ端子３２の電位は強制的
にバリスタ素子１５の中間端子２９により引き下げられ
、そして巻線３１内にお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。さらに、放電ギ
ャップ１６全接地端に直列に接続しているため、バリス
タ素子１６の動作開始電圧を低く設定することができ、
従って制限電圧も低いといった特徴をもつものである。

また、放電ギャップ１６の放電開始電圧に至らないサー
ジ電圧に対しても、充電端子２０〜中間端子２９間のバ
リスタ素子１６は動作し、巻線３１の端部は保護される
という効果ももつものである。

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
金１台にまとめた点である。第２図において、ム、Ｂは
それぞれ第１．第２の避雷器で、３３は両避雷器ム、Ｂ
の共通の接地端子、３４．３５は避雷器ムの充電端子と
中間端子、３６．３７は避雷器Ｂの充電部子と中間端子
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の避雷器ム、Ｂ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
といった効果をもっものである。

なお、本発明の実施例では、避雷器本体を鉄心２６上に
位置させたが、絶縁棒１７をタンク２２に取付け、タン
ク２２の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２９は巻線３１の巻始めの近
傍から引き出したタップ端子３２に接続した場合につい
て説明したが、これは巻線３１の巻終りの近傍から引き
出したタップ端子をそれに対応する中間端子に接続する
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と
放電ギャップとを電力機器から伸びる絶縁棒全弁して固
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ある。また、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。さらに、避雷器としての制限電圧も低く
、また不要な短時間交流過電圧による放電が抑制される
一方で、放電ギャップの動作しないサージ電圧に対して
も巻線端部はバリスタ素子によって保護されるという効
果をももつものである。

【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概略
断面図、第３図は第２図の避雷器を変圧器に接続した時
の結線を示す回路図、第４図は従来の避雷器を示す断面
図、第５図ａ、ｂは第４図の避雷器の電位傾度を説明す
る図である。１５・・・・・・バリスタ素子、１６・・・・・・放電
ギャップ、１６＆・・・・・・放電ギャップ部、１６ｂ
、１６Ｃ・・・・・・筒、１７・・・・・・絶縁棒、１
８・・・・・・ナツト、１９・・・・・・接地端子、２
０・・・・・・充電端子、２１・・・・・・接地ＩＪ　
＋ド線、２２・・・・・・タンク、２３・・・・・・充
電リード線、２４・・・・・・絶縁板、２６・・・・・
・高圧リード線、２６・・・・・・鉄心、２７・・・・
・・絶縁油、２８・・・・・・金具、２９・・・・・・
中間端子、３ｏ・・・・・・中間リード線、３１・・・
・・・巻線、３２・・・・・・タップ端子。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ノ３
−−−バリヌ々素子　　　２３−−一充電ソート７点１
７−　乏球欅　　　　２７−絶縁油／８−７−ｙ　７−　　　　　四−１１２ノ　−−−・
宇姦ゴ右乙す−）ご、速力、　　　　３／−Ａ東、お−
２２−−一タンク　　　　　３２−　　ダソブ肩了第１
図第２図第３図第４図第５図

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、および前
記バリスタ素子の一方の端部に直列に設けられた放電ギ
ャップのそれぞれの中空部に通して、前記バリスタ素子
および前記放電ギャップを圧接固定し、直列接続された
前記バリスタ素子の開放端部から充電端子を、また前記
放電ギャップの開放端部から接地端子を、さらに前記バ
リスタ素子の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、前記バリスタ素子および前記放電ギ
ャップ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。