JPS5940480A - ギヤツプレス避雷器 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、直圧・１区流非直線性がすぐｆＬるとともに
誘［に率が大きな電圧非直線抵抗体を用いたギャップレ
ス避雷器に関する。

〔発明の技術的背景と問題点〕

この種の避雷器は、通常円板状の非直線抵抗素子（以下
単に素子と略記）を容器内に多数積与重ねて構成される
。

避雷器の直圧定格が低い場合には、素子枚数も少ないた
め単純な積み重ね方式がとられるが、高電圧定格におい
ては、積層する素子枚数が多くなり、単純な積み重ね方
式では避雷器の高さ寸法が大きくなりすぎ、耐震性能の
低下を招いたり、縮小形開閉装置用（（適用する場合に
は、レイアウトの自由度ｔ”　！！７１Ｊ限し好ましく
ない。このため素子群を物理的に複数の並列柱に分け、
素子間絶縁板を介在させるとともに導″４板等を介して
ジグザグ状に電気的に直列接続する方法が採用され使用
されている。しかしながら、この構成に一分いては、避
雷器内部のＩは気回路のインダクタンスが大きいと、ｉ 避′ｒＦ！Ｊ器が急峻なサージを吸収した場き、ＬＴｔ
（Ｌ；避雷器回路のインダクタンス）（Ｉ；サージ電流
）の電圧が素子群の制限亀ＩＥに加わり、避雷器の保護
性能を損ねるため、避？ｌｆ　器回路の・インダクタン
スを極小にする様な工夫が行なわれている。この種の工
夫を施した接続方法としては特公昭４０−２６４３７に
その一例がある。この接続方法は低インダクタンス接続
方式として実際に使用されている。しかじな、υ工ら、
この方法は直列ギャップを有する避雷器に対するもので
あり、また素子積層用絶縁板の構造としては、単に三角
形状を有し、かつ１つの開口を有する構成が示憾ルてい
るにすぎない。

上記の接続方法を直列ギャップのない避雷器（以下、ギ
ヤツブレス仔雷器という）に適用する場合の問題点は次
の如くである。即し、直列ギャップ１寸避雷器の場合、
常時の運転４圧Ｃ・Ｃｆ：）つては直列ギャップが大部
分の電圧を分担するため、複数の直列ギャップ間の４圧
分担の均一化が問題となる。複数並設さ１Ｌる素子柱の
うち所定の素子柱だけに直列ギャップを設け、他の柱を
キャップ無しの非直線抵抗体のみで構成しておけ（ば避
雷器エレメント積層用絶縁板を使用したことによる各柱
間の電圧分担不均一化の問題は解決できる。また対池浮
遊容量の存在による直列ギヤツブ間成田分担の不均一化
に対しては直列ギャップに並列にコンデンサあるいは適
当なインピーダンス素子を付加することにより補正する
ことができる。直列ギャップと付加インピーダンスの接
続体は通常非直線抵抗体とほぼ同一形状の円柱状に形成
され避雷器エレメント積層用絶縁板の構造の簡素化に役
立つ〇 一方、直列ギャップレス避雷器の場合には常時の運転電
圧を素子群で分担しなければならず、また素子群は通常
同一形状の素子を積層して構成するので、素子支持用絶
縁板の影響により各柱間の４圧分担が不均一になりある
部分の素子群により犬きｆｘ　４王がかかつて寿命を縮
め好ましくない。

また対地静＋ｉ容漬補正用のコンデンサを素子群に並列
に入れようとすると絶縁板の構造が複雑となり組立も面
倒なものとなる。

ところで、前記公知の構造に類似のものとして特公昭４
１−３００５　、実公昭５３−５０８１５．特公昭５６
−４０９６２などがある。

特公昭４１−３００５は直列ギャップを有する避雷器の
例が記載されており、上記と同じ問題点を有するととも
に、避雷器回路がらせん状に形成されているため一種の
コイルを形成し回路のインダクタンスを増加させ急峻波
サージ（に対する応答特性が劣るという問題点も有する
。

一方、実公昭５３−５０８１５は、直列ギャップと非直
線抵抗体（特性要素）を別々の容器に収納する構造を１
ｉｉｌ提としているため特性要素収納容器が２分割構成
となっている。このため構造の簡素化。

部品点数の削減が不徹底であり、且つ接続端子が必要な
ため特性要素実装密度も低下する。

父、特公昭５６−４０９６２は直列ギャップのない避雷
器を想定したものであるが、実公昭５３−５０８１５と
同様に素子積層用絶縁板を２分割構成としており、さら
に絶縁板相互′５ｃ電気的に接続するため、外部接続用
端子を必要としている。この様な構成は、実公昭５３−
５０８１５の場合と同じ欠点を有するとともに、絶縁板
相互を重ね合わすだ接触面のう　　・ち絶縁物相互の接
触面に微少なガスギャップが存在すると、絶縁物中のボ
イドの場合と同様、ガス部分に大きな電界がかかりコロ
ナ放電を発生し？すく絶縁板が劣化する。上記の様なガ
スギャップの存在は、絶縁板の平面度公差のためどうし
ても避けられない。従ってこの様な構成では絶縁板の外
部にコロナシールドを設けて絶縁板相互の接触部の電界
を緩和する必要があるため構造が複雑になり部品点数が
増加する。さらに大地浮遊容量による電位分布の不均一
化を補償するため絶縁板に透孔を設けてコンデンサを収
納しているため構造がさらに複雑化している。

〔発明の目的〕

本発明は以上の様な従来例の欠点を除云し、避雷器回路
のインダクタンスを小さくして急峻波サージに対する応
答を改善できるとともに、菓子電圧分担を均一化でき、
さらに素子実装密度を向上させることにより、高さ寸法
を縮小化し、組み立てやすい構造のギャップレスＥ１７
１器を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

かかる目的を達成させるため、本発明は接地容器内に筒
状部材を配設し、この筒状部材内に内部記内部要素は、
素子積層用絶縁板とこの素子積層用絶縁板の複数の素子
位置決め部に配置された非直線ＩＪｇ抗素子とによって
構成される単位ブロックを複数個積層して形成され、前
記非直線抵抗素子間は素子位置決め部間に配置された海
亀により直列接続して成り、前記導電板に流れる電流に
より生ずる磁束は互に対向して配置される他の前記導電
板に流れる〔流によシ生ずる磁束で打ち消し会うようｄ
流ループが（１り成されていることを特徴とする。

同、素子積層用絶縁板は三個の位置決め部を有し、二個
の位置決め部は対向面間で連通し、他の一個は上・下に
貫通する孔であると好適である。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例の避雷器の
構成について説明する。第１図において、（１）は避雷
器内部要素であり、これをある間隙をもって電位分布均
一化用コンデンサ筒（２）が囲繞している。内部要素（
１）とコンデンサ筒（２）は各々の高電圧側端αＤ、Ｃ
Ｄ及び各々の接地側端ｆ＋２１　、　（２′！Ｊにおい
て相互に電気接続されている。高電圧側端（ＩＤ　、　
（２１）は絶縁スペーサＯ１を貫ｊｍ　Ｌで挿入さ比る
高直圧側導体（４）と接続金具を介して接続される。一
方、各々の接地側端＋Ｉ１５　、　（２３は金属製の接
地容器（５）に接続される。

内部要素（１）の構成を説明するため、あらかじめ内部
要素の組み立てに用いられる素子積層用絶縁板（６）の
構成について説明する。

第２図は本発明の避雷器に係る素子積層用絶縁板（６）
の平面図であり、第３図は第２図のＢ−Ｂ断面図を示す
。絶縁板（６）は上・下対称の形状金しており、はぼ正
三角形の各頂点に中心が位置する位置ぎめ部α、　Ｌ、
ｒ”を有している。これらの３つの位置ぎめ部のうち２
つの位置ぎめ部α、βは素子（７）の側面が所定の間隙
を有して配置できる１」径を有する程度の円柱状のくぼ
みであり、この２つの位置ぎめ部α、βは対向面間で凹
形状の連通部ｉｉＨυにより互いに連通している。他の
１つの位−置ぎめ部γは、絶縁板（６）ヲ上・下に貫通
する円柱状の孔であり、その口径は素子（７）の側面が
所定の１１１隙を有して配置できる程度のものであも。

２つの位置ぎめ部α、βと連通部０υの、底面は−続き
の一平面（至）を成しｃｂす、内部要素（１）の組立の
際には、この面に第４図に示す形状の導電板・８）が載
置される。１枚の絶縁板（６）の、前記位置決めｊ１％
を形成する２つの底面・上面間のＷさＴは、素子（７）
１枚の厚さｔｌ、導電板（８）の厚さｔ、に対して、Ｔ
＋２１．＝（Ｎ−２Ｎ’）　ｔ、の関係になる様にきめ
る。

同、Ｎ　、　Ｎ’は素子群１ブロツクの素子枚数であシ
、評判は内部要素の構成の説明に脩い−Ｃ述べる。

絶縁板（６）には内部要素（１）の機械的支持を行なう
ための絶縁ロッド（９）を挿通させる複ａ個の孔（６階
が設けられている。

絶縁板（６）の材質は後述する様に、素子亀圧分担均−
化の点から誘電率の低いものがよく、ε２／ε。

≦０．０１６にするのが望ましい。ここで６１．ε、は
それぞれ素子（７）及び絶縁板（６）に用いる材質の誘
電率である。素子の誘電率εｌは通常７００〜９００程
度なのでε富は１１〜１４程度以下のものが望ましいこ
とになる。

第５図、第６図は内部要素（１）の構成金示す図であり
、第５図は第１図のＡ−Ａ断面図、第６図は第５図のＣ
−Ｃ断面図である。

内部要素（１）においては第５図、第６図に示す如く、
円板状の素子（７）の積層体は物理的に３つの柱、ａ柱
、ｂ柱、Ｃ柱を形成させて配置する。このうちａ柱、Ｃ
柱はＮ枚重ね、ｂ柱はＮ′枚重ねＣＩブロック全構成し
ている。ｌ）柱の１ブロツクは、上・下を絶縁板（６）
の位置ぎめ部α、β及び連通部らυの底面におかれた導
′嶋板（８）に当接されている。一方、ａ柱、ｃｌ主の
１ブロツクは１枚の違縁板（６）の孔状位置ぎめ部γを
貫通し、該絶縁板の上・下の、鉛直軸（ここで＆ｉ素素
子層層方向全鉛直軸する）からみた位置関係がお互いに
同じＣ１該絶縁板に対しては鉛直軸のまわりに１２０°
回伝した位置関係にある２枚の絶縁板の位置ぎめ部α、
βの底面におかれた導電板（８）に上・下を当接されて
いる。この様にして次々にＪｆｆ　＝＋重ねられた禎数
の単位ブロック、導電板ｆ８）から成る組立体金、絶縁
板に設けられた孔ｆＧ３１を貫通する檀斂本の絶縁ロン
ド（９）の両端を適当な手段により締めつけ−Ｃ固宝す
る。なお絶縁板（６）は同一形状のものを１２（１’ず
つ、らせん状にならない様ジグザグに回転させながら積
み重ねる。

ａ柱、Ｃ柱の１ブロツクの素子枚数Ｎとｂ柱のそれＮ′
との間にはＮ　：＞　２　Ｎ’　の関係がある。

次に本発明の避雷器の作用について説明する。

第７図、第８１図、第９図は各や位ブロック間における
磁流の流れる向きを示している。第８図、）１られかる
様にａ柱、Ｃ柱とｂ柱では、電流の向きが逆であり、か
つ相隣る尋４板（８）間でも磁流の向きが逆なのでその
磁束は打ち消し合い、避雷器回路のインダクタンスは著
しく小さくなる。また第９図に示す様に絶縁板（６ンは
１枚ごとに１．？０″０ずりら？ん的にではｌぐジグザ
グに回転させて積層１〜でいるため電流通路はコイル状
となってループをつくることがなく、この点からもＡｙ
ｉ雷器回器回路ンダクタンス減少の効果が得られる。

本発明においては、対地浮遊容凌による＞ｇ位分布の不
均一化に対して１ｔよ、内部要素（１）を囲繞する如く
設けられたコンデンサ前（２）により補正を行なって−
いる。コンデンサ筒（２）は、絶縁筒の中に薄い同心円
柱状の金属箔を多層埋めこんで構成される。

−コンデンサ筒（２）の作用により、その内部は軸方向
に均一な電位分布空間が実現される。このため筒状キャ
パシタ（２）内部に配置される内部要素（１）には、対
地浮遊容竣補正用コンデンサを付加する必要はない。

上記の様にコンデンサ筒（２）により大局的には「に位
分布が均一化された空間内に内部要素（１）を設置した
としても、絶縁板（６）の影響にょシ素子のべ圧分担は
局所的には乱される。第１０図は内部要素（１）の常時
運転（１Ｌ圧における＝を気菌等価回路を示したもので
ある。ここでは、素子（１）は常時運転［に正にあって
は抵抗分も九′ｒａ流が小さいので砥抗分を無視し、静
電容量としてとシ扱・りている。図においてａ、ｃ柱の
１ブロツクの素子群の静准容量全Ｃ３、ｂ柱の１ブロツ
クの素子群の静電容量をＣ，とする。また相隣る導電板
（８）間Ｑζ形成されろギャップ長Ｔの絶縁板（６）に
よるコンデンサの静電容はをＣｏとする。回路の対称性
を利用して第１Ｏ図の破線部の等価回路図が第１１図で
あ７ｂｏ第１１図におけるＩ￥Ｐ電容：葎ＣＩ　＋　Ｃ
ｏは次式で与えられる。

この回路の両端に■。なる交流名田が加えらｄ”した場
舒に中間の節点にあられれる１１Ｌ圧Ｖｌ　＋　■２は
次式ｃｏがないとき、即ら素子成田分担が均一の、Ｆ）
４合には 従って であり、ａ、ｃ柱の素子に過電圧がかかる。過電圧率０
　、　Ｖ　、　Ｐ　、　＝Ｖｔ／ｖ：ｉ”　；ｈ　マＪ
）大きｂと素−Ｆ４大きな電流が流れ過熱破壊したり、
寿命が縮められるのでＯ，Ｖ、Ｆ、≦１．０５程度に抑
えることが望ましい。

本発明の構成によれば、コンデンサＣ６の断面積Ｓ０、
及びコンデンサＣ，，Ｃ，の断面積Ｓ１について次式の
関係が成立する。

ｓ、＝２８＋４−（連通部底面の面積）連通部１３υの
面積はＳｌの０．５倍程度である。ｃｏ。

ＣＩ　＋　”２には次の関係がある。

ただし　Ｃ；定数 通常Ｎ＝５〜６枚、Ｎ′＝２枚程度にとる。素子の過電
圧率０．Ｖ、Ｆ’、はＣ１が大きくなる稈大きいのでＮ
＝＝５枚、Ｎ′＝２枚の場合について検討すると、０　
、　Ｖ　、　、Ｆ　、　＝　１．０５とす、’）　タメ
Ｋ　ｔｄ、　εｔ／ｇ、　≦０．０１６であればよいこ
とがわかる。

なお本発明の実施例においては避雷器容器として接地金
属タンクのものについて説明したが、容器が碍管？その
他の絶縁容器であっても、それに合わせて電位分布均−
化用コンデンサ簡の静電容縫値を変更するだけでよく、
本発明の要旨を変更しない範囲で溝成することができろ
。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば次の効果が得られる。

（Ｄ　内部要素を囲繞する如く設けられたコンデンサ筒
によシ対地静４容量に対する補正を行なうので、内部要
素の中にコンデンサをｆ寸加する必要がない。そのため
絶縁板の荷造が簡素化され、組立が容易になる。

■　素子積層用絶縁板を上・下対称に一体に形成したの
で上・下２分割に形成した場合の様に、接触面にガスギ
ャップが存在することがなり゛ｍ、界緩和用のシールド
が不要になる。

（■　誘電率の低い材料を用いて絶縁板を溝成するので
素子の電圧分担の不均一性を充分小さくでき、避雷器素
子の寿命を縮めることなく効果的に避雷器高さ寸法を縮
小できる。

■　避雷器内部回路をジグザグの戻し回路で溝成し、か
つループをつくらない様にしたので回路のインダクタン
スを小さくでき急峻波サージに対する応答特性を改善で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の避雷器の構成を示す縦断面図、第２図
、第３図は本発明の避雷器に係る素子積層用絶縁板の平
面図及び断面図、第４図は本発明の避雷器に係Σ導畦板
の平面図、第５図、第６図は本発明の避雷器に係も内部
要素の水平断面図及び要部縦断面図、第７図乃至第９図
は本発明の避雷器に係る内部要素における電流の流れる
向きを示す図、第１０図、第１１図は本発明の避雷器に
係る内部要素の戒気等価回路の説明図である。 １　内部要素　　　　２・・・コンデンサ筒５　接地容
器　　　　６・素子積層用絶縁板７　素子　　　　　　
８・１手、よ叛 α、β、２′・素子位置決め部 （７３１７）　　代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（
ほか１名）−３（ ６８１図 ｗ４２図 第　　４　図 第　　７Ｆ！Ａ Ｃ柱 第８図 第　９　図 第１０図 ＊１１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、接地容器内に筒状部材を配設し、この筒状部材内に
   内部−要素を収納したギャップレス避雷器において、前
   記内部要素は、素子積層用絶縁板とこの素子積層用絶縁
   板の複数の素子位置決め部に配置された非直線抵抗素子
   とによって構成されるｍ位ブロックを複数個積層して形
   成され、前記非直線抵抗素子間は素子位置決め部間に配
   置された導電板により直列接続して成り、前記導′、１
   板に流れる電流により生ずる磁束は互に対向して配置さ
   れる他の前記導電板に流れる（５）流により生ずる磁束
   で打ち消し会うよう電流ループが構成さｆ’しているこ
   と全特徴とするギャップレス避雷器。 ２、　素子積層用絶縁板は三個の位置決め部を有し、二
   個の位置決め部は対向面間で連通し、他の一個は上・下
   に貫通する孔である特許請求の範囲第１項記載のギャッ
   プレス避雷器。 ３、筒状部材はコンデンサ筒である特許請求の範囲第１
   項及び第２項記載のギャップレス避雷器。