JPH061725B2 - 避雷装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、碍管形の避雷装置に係り、特に碍管の破壊
を防止する放圧構造に関するものである。

〔従来技術〕

避雷装置は電力系統に発生する雷サージなどの異常電圧
を抑制し電力系統に接続される各種の被保護機器の絶縁
破壊事故を防止する。

一般に、避雷装置は、被保護機器の耐電圧レベルで決る
一定のレベルの過電圧になつたら、サージにより電流を
自ら放電し、また、常規の運転電圧などから決まる一定
の電圧レベルでは、何ら動作せず、連続運転電圧では普
通の絶縁物と同一と考えてよい。

この避雷装置は、高エネルギーの開閉サージや大電流の
雷インパルスサージ電流を処理できる能力を持ち、大部
分のサージは避雷装置の性能以下である。しかしなが
ら、確率的には非常に小さいが、避雷装置の性能を上回
るサージが発生する可能性があり、その場合には、地絡
事故となることがある。これに対処するため、避雷装置
が万一地絡事故を内部で起こしても、碍管などの容器が
爆発・飛散しないよう内部圧力を放出する放圧装置が避
雷装置に設けられている。

以下、図について説明する。第１図は、碍管形の酸化亜
鉛形避雷装置を示す断面側面図で、(1)は端部にフラン
ジ(2)を有する碍管容器、(3)は酸化亜鉛素子を直列接続
した特性要素、(4)(5)は端子部としての一対の密閉用フ
タで、それぞれ中央に放圧装置としての放圧膜（4a）
（5a）を持つ。6)は両端部に取付用金具(7)を有する絶
縁筒、(8)は複数の棒状の下部座、(9)は素子固定金具
で、下部座(8)は絶縁筒(6)の下部と特性要素(3)を置く
素子固定金具(9)を固定する。(10)は棒状の上部座、(1
1)は素子締付金具で、両者は嵌合で固定されている。(1
2)はガイド、(13)はバネで、素子締付金具(11)を絶縁筒
(6)の上部に取付けると、特性要素(3)はバネ圧で固定さ
れる。

(14)は内部雰囲気、(15)は内部の気密構造を保つための
パツキンである。

次の動作について説明する。この第１図の避雷装置に雷
サージなどの異常電圧が襲来すると過電圧に対し、特性
要素(3)の抵抗が小さくなり密閉用フタ(4)、上部座(1
0)、素子締付金具(11)、ガイド(12)、特性要素(3)、素
子固定金具(9)、下部座(8)、密閉用フタ(5)を介して、
サージ電流を流し、過電圧を一定レベルに抑制する。一
方、異常電圧抑制後は、特性要素(3)の抵抗は非常に高
くなるため、普通の絶縁物と同じようになる。

次にこの避雷装置の特性要素(3)が処理能力以上の過責
務のエネルギーや電流で破壊したり、パツキン(15)の気
密性能の低下から水分侵入による絶縁不良により特性要
素(3)の表面で絶縁破壊を生じ、避雷装置内部で地絡事
故が起つた場合のことを考える。

地絡により特性要素(3)と絶縁筒(6)との間で放電アーク
が持続するので内部雰囲気(14)の圧力が上昇するように
なる。ここで放圧膜（4a）（5a）は設定された圧力にな
ると破れ、圧力を低下させるので、避雷装置の碍管容器
(1)の破壊が防止される。しかしながら、電力需要の増
大に伴つて、電力系統の短絡容量が増大する傾向にあり
これにより、地絡事故時の故障電流は増大し、条件によ
つては100KA近い値になる場合もある。

このような大電流の地絡電流が故障時に流れると放圧膜
（4a）（5a）が動作しても、第１図の矢印(A)(B)で示す
向きに高温の放電アークが伸び出し、碍管容器(1)の内
部を直接なめ、碍管容器(1)が偏熱破壊をすることがつ
た。

このとき、大電流のため、放圧膜（4a）（5a）が動作し
ても内部雰囲気(14)の圧力は非常に高く碍管容器(1)が
偏熱破壊時に、爆発飛散する可能性があつた。

このため、このような大きな系統容量の系統に適用でき
る避雷装置はなく、交直連系とか送電電圧を上げて系統
を分断するような方策が必要となつていた。

〔発明の概要〕

この発明はこのような従来のものの欠点を解消するため
になされたもので、碍管容器の内部に上記碍管容器の内
面を放圧装置と特性要素とから遮へいする遮へい層を配
設することにより、上記特性要素の地絡時に発生する高
温のガス流が上記碍管容器の内面に接触することを防
ぎ、上記碍管容器の破壊を防止することができる避雷装
置を提供することを目的とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の実施例を図面について説明する。

第２図はこの発明を適用した一実施例における酸化亜鉛
形避雷装置の断面側面図である。図において、第１図と
同一符号のものは同一であるので説明を省略する。(16)
は保持具としての下部保持金具で、円筒状の構造をして
おり、下端は密閉用フタ(5)に固着され上端で素子固定
金具(9)を固定する。そして、素子固定金具(9)にはガス
流の流通路（9a）が設けられている。

(17)は保持具としての上部保持金具で、円筒状の構造を
しており、上端は密閉用フタ(4)に固着され下端は素子
押え金具(18)が固着されている。素子押え金具(18)には
ガス流の流通路（18a）が設けられている。そして、密
閉用フタ(4)を上方からかぶせるように碍管容器(1)に取
り付けることにより特性要素(3)はガイド(12)、バネ(1
3)、素子押え金具(18)、上部保持金具(17)を介して固定
される。なお、上部保持金具(17)の下端は絶縁筒(6)の
内側に一部入り込むように構成され密閉フタ(4)の取付
作業を容易にするための絶縁筒(6)との間に所定の間隙
(C)が設定されている。そして、絶縁筒(6)、上部保持金
具(17)及び下部保持金具(16)により遮へい層(19)を構成
する。

次にこの発明の一実施例における避雷装置の動作につい
て説明する。この避雷装置が内部に事故を生じない通常
の状態では第１図の従来の場合と同等の過電圧抑制能力
を有し同様な保護動作をする。次に、従来と同様な理由
で内部地絡事故が起つた場合のことを考える。地絡によ
り、特性要素(3)と絶縁筒(6)の間で放電アークが持続す
るので、内部雰囲気(14)の圧力が上昇するようになり、
設定圧力に達すると放圧膜（4a）（5a）が破れ、高温、
高圧の内部雰囲気(14)は第２図の矢印(D)，(E)で示す向
きに外部に放出される。ここで、上部保持金具(17)と絶
縁筒(6)との間には隙間(C)があるが、これを適当な寸法
に設定すれば約0.1〜0.2秒持続する地故電流通電中に
も、高温のアークが直接碍管容器(1)の内面をなめず、
また高温・高圧のガスが碍管容器(1)の内側に大量に侵
入することがなくなるので、碍管容器(1)の大きな破壊
がなくなり、悪くとも、小さなヒビ割れ程度におさま
り、極めて安全性が高くなる。

第３図は、第２図の避雷装置の放圧試験の結果で、間隙
(C)と電流との関係を示したもので、100KA程度の放圧電
流に対し、間隙(C)を10mm程度以下にすれば、碍管容器
(1)は破壊なしか或は、ヒビ割れ領域におさめることが
できる。

第４図はこの発明を適用した他の実施例における酸化亜
鉛形避雷装置を示す断面側面図で、第２図と異なるとこ
ろは絶縁筒(6)の上端内周に突起部(20)が形成されてい
る点である。即ち、地絡時の高温高圧の内部雰囲気(14)
の流れは突起部(20)があるので、間隙(C)を通る矢印(F)
に示す流れは非常に少なくなる。特に、この流れの速度
が音速に近い状況では上述の効果は極めて大きくなり、
碍管容器(1)の破壊を一層確実に防止することができ
る。

第５図は上部保持金具(17)の直径を絶縁筒(6)の直径よ
り大きく絶縁筒(6)の上端外周に突起部(21)を形成した
実施例では、前述の実施例と同様間隙(C)からのガス流
の流出を抑えるのに有効である。

第６図はこの発明を適用した更に他の実施例における酸
化亜鉛形避雷装置を示す断面側面図で、上部保持金具(2
2)は絶縁筒(6)と同一径でかつ軸方向に所定の間隙を有
するように構成されている。更に、上部保持金具(22)の
下端及び絶縁筒(6)の上端には図に示すようにそれぞれ
の溝部（22a）及び（６ａ）が形成されており、両溝（2
2a）（6a）で形成される空間に第７図で詳細に示すよう
な長方形の薄板を円筒状に丸めて構成した弁体(23)が挿
入されている。そして、絶縁筒(6)、上部保持金具(2
2)、下部保持金具(16)及び弁体(23)により遮へい層(24)
を構成する。

この実施例においては、弁体(23)は上部保持金具(22)の
下部と絶縁筒(6)の上部の溝部（22a）（６ａ）に単に置
かれているだけであり、地絡事故が生じる前はこの弁体
(23)の部分での密閉効果はなく絶縁筒(6)の内側および
外側の内部雰囲気(14)は、この弁体(23)の部分の間隙を
通して流通している。ところが地絡事故が発生すると、
絶縁筒(6)の内部側での圧力が上昇するため弁体(23)が
この圧力で外側に押しつけられ、0.1秒〜0.2秒の内圧上
昇に対し、大きな密閉効果を示すようになる。このため
約０．１〜0.2秒持続する地絡流通電中にも、高温のア
ークが直接碍管容器(1)の内面をなめたり、高温・高圧
のガスが碍管容器(1)の内側にほとんど侵入することが
なくなるので、碍管の偏熱破壊がなくなり、極めて安全
性が高い碍管形避雷装置が得られる。

第８図はこの発明を適用した更に他の実施例を示す。

上記保持金具(25)は第９図にその拡大図を示すように、
絶縁筒(6)とわずかの径方向の間隙を有するように構成
されるとともにその外周に形成された溝部（25a）にｏ
リング(26)が挿入され、上部保持金具(25)と絶縁筒(6)
との間隙を埋めている。密閉用フタ(4)の組立は、上記
間隙が存在するので支障なく行える。そして、絶縁筒
(6)、上部保持金具(25)、下部保持金具(16)及びｏリン
グ(26)により遮へい層(27)を構成する。

この実施例ではｏリング(26)の気密作用により内部雰囲
気(14)は遮へい層(27)により完全に分離されるので、碍
管容器(1)の破壊の危険は極めて少なく、大電流の放圧
性能が飛躍的に向上し、大容量の系統に適用できる避雷
装置を実現させることができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したように、碍管容器の内部に上記
碍管容器の内面を放圧装置と特性要素とから遮へいする
遮へい層を配設したので、上記特性要素の地絡時に発生
する高温のガス流が上記碍管容器の内面に接触すること
を防ぎ上記碍管容器の破壊を防止することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の酸化亜鉛形避雷装置を示す断面側面図、
第２図はこの発明を適用した一実施例における酸化亜鉛
形避雷装置を示す断面側面図、第３図は第２図の避雷装
置の間隙(C)を変化した場合の破壊特性を示す図、第４
図ないし第６図及び第８図はこの発明のそれぞれ他の実
施例における酸化亜鉛形避雷装置を示す断面側面図、第
７図は第６図の避雷装置の弁体の詳細図、第９図は第８
図の避雷装置の要部拡大図である。図において、(1)は
碍管容器、(3)は特性要素、(4)(5)は端子部、（4a）（5
a）は放圧装置、(14)は内部雰囲気、(19)(24)(27)は遮
へい層である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端部が開口し絶縁ガスが封入される碍管
   容器と、この碍管容器の各端部をそれぞれ閉塞し上記碍
   管容器内の圧力が所定値以上になったとき放圧する第１
   の放圧装置及び第２の放圧装置と、上記碍管容器内に配
   置し過電圧を抑制する特性要素と、この特性要素と上記
   碍管容器との間に所定の間隙を有するように上記特性要
   素と上記碍管容器との間に配置した絶縁筒とを備えた避
   雷装置において、上記絶縁筒の一端と上記第１の放圧装
   置とを接続した第１の保持具と、上記絶縁筒との間に所
   定の間隙を有するように上記絶縁筒の他端と上記第２の
   放圧装置とを接続した第２の保持具とを設けたことを特
   徴とする避雷装置。
2. 【請求項２】絶縁筒と第２の保持具との間隙を10mm以下
   にしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の避
   雷装置。
3. 【請求項３】絶縁筒と第２の保持具との間の封止部材を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の避
   雷装置。