JPS611001A

JPS611001A - サ−ジ保護装置

Info

Publication number: JPS611001A
Application number: JP11986484A
Authority: JP
Inventors: 尚男西川; 哲雄吉田; 助原　正巳
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1986-01-07

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、例えばサイリスタバルブに用いられるサージ
保護装置に関する。

し発明の技術的背景とその問題点］近年、周波数の異なる電力系統の連系や、直流送電にサ
イリスタバルブが使用されるようになってきた。このサ
イリスタバルブは、シリコン制御整流素子であるサイリ
スタを主要素とした交直変換装置であり、高電圧かつ大
電流の電気機器であるから、適切なサージ保護装置が必
要である。

ところで、従来のサージ保護装置は、非直線性素子がか
い管内に収容され、しかも密閉構造となっているから放
熱がきわめて悪い。このため、サージ保護装置は、接続
された系統に持続性異常電圧が発生した場合、非直線性
素子が加熱され、この持続時間が長いと、熱暴走にいた
ることがある。

第２図は、非直線性素子の課電率を増大した場合の湿度
上昇の時間的経過を示したものである。

ここで、課電率Ｓは、また、第３図は、非直線性素子の初期温度をパラメータ
として、熱暴走するか否かを調査した結果を示すもので
ある。第４図は、かい管内の熱伝達を模擬するための実
験装置を示す。同図において、１は恒温槽、２はＮ極、
３は熱伝達を悪くするために石綿のような断熱材で被覆
した非直線性素子、４はスイッチ、５は電源である。

第３図から判るように、非直線性素子の温度が１５０℃
以下であれば、熱暴走にはいたらない。これは、第２図
のように持続性異常電圧が印加され、その持続時間が長
り１５０℃を超えると、たとえその後に正常の運転電圧
に戻っても、非直線性素子の放熱が悪いために熱が蓄積
され、熱暴走にいたることを示唆している。

この対策としては、（１）運転電圧を低下する、（２）
非直線性素子の接地個数を増加する等の手段があるが、
（１）の場合はサイリスタバルブの保護効率が低減する
、また、（２）の場合はサージ保護装置が大形となる等
の欠点がある。

［発明の目的］本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、保護
効率の低下や大形となることをなくしたサージ保護装置
を提供することを目的とする。

［発明の概要１本発明は、密閉された絶縁容器と、この絶縁容器に収容
され、冷却フィンを介在させて積層した非直線性素子と
、冷却フィンを流通する冷却媒体とから構成され、非直
線性素子の放熱を向上させて、保護効率の低下や大形と
なることをなくしたものである。

［発明の実施例］以下本発明の〜実施例を図面について説明ブーる。

まず、全体構成を説明する。第１図において、１１は絶
縁材から形成された筒状の容器で、上下両端に導電性を
有するフランジ１２．１３が設けられ全体として密閉容
器１４を構成している。この密閉容器１４は、絶縁性を
有する支持枠１５を介してベース１６に支持されている
。また、密閉容器１４の内部には、下部に導電性を有す
るスペーサ１７を設け、このスペーサ１７上に冷却水が
内部を流通するように導電性を有する冷却フィン１８と
、詳細を後述するサージアブソーバ１９を交互に積層し
て収納する。ここで、冷却フィン１８はサージアブソー
バ１９との接触を良好とするために平滑な面を有する。

また、冷却フィン１８とサージアブソーバ１９は、接触
圧力を得るために絶縁ロッド２０を用いてスタック構造
とする。しかして、最上部の冷却フィン１８には導体２
１を接続し、この導体２１をフランジ１２に接続して図
示しない端子を介して外部回路に接続する。また、各冷
却フィン１８は、例えばテフロンのような絶縁性を有す
るチューブ２２で接続し、図示しない冷却水供給装置か
ら冷却水を供給して、各冷却フィン１８に流通させる。

ここで、冷却水は純度の高いつまり固有抵抗の高いもの
とし、イオン交換器を介して混入している不純物が除去
される。なお、同図中２２ａは、最上部の冷却フィン１
８を流通した冷却水の戻りチューブ、２３は、最上部の
冷却フィン１８とフランジ１２どの間に挿入され、スタ
ック構造としたサージアブソーバ１９と冷却フィン１８
を、密閉容器１４内に安定させるスプリングである。

次に、サージアブソーバ１９について説明する。

第５図において、２４はハーメティクシールドされた非
直線性素子、２５は絶縁材から形成された筒状の容器で
、上下両端に導電性を有する７ランジ２６．２６を設【
プて密閉構造とする。ここで、フランジ２６．２６は、
内部に収納する非直線性素子２４との接触を良好とする
ために平滑な面を有する。

次に、冷却水について説明する。上述したように、冷却
水は固有抵抗の高いものを必要とする関係上純度の高い
ものを用いるが、高電圧回路に水冷却技術を適用するこ
とは、脱イオン、高純疫冷却水による絶縁技術の確立、
使用する金属の電食、溶出等の研究により、現在サイリ
スタバルブに適用されて実用に供されている。したがっ
て、サイリスタバルブの保護に用いる場合には、サイリ
スタバルブを冷却するための冷却水が利用できるので、
供給が容易となる。

以上のように構成されているから、熱暴走特性を向上す
ることができる。即ち、従来のサージアブソーバは、放
熱特性がきわめて悪いため、持続性異常電圧が印加され
た場合や開閉サージが注入された場合に、熱暴走し易い
。これは、第３図において、周囲温度を特徴とする特許
容温度上昇が１１０℃になってしまうことから明らかで
ある。しかしながら、上述の実施例のように、冷却水を
用いて多量の熱を効果的に放熱すると、許容温度Ｌ昇を
約２００℃まで上昇させることができる。このことは、
高い持続性異常電圧が長時間印加されても、熱暴走する
ことなく運転が可能であることを示している。

本実施例により、系統に接続する非直線性素子の個数を
著しく低減でき、高い持続性異常電圧を処理できるよう
になった。

また、制限電圧を低減でき、サイリスタバルブのサイリ
スタ接続個数を減少することができる。

即ち、非直線性素子の寿命特性は、第６図に示すように
アレニウスの法則に従う。

同図は、課電率が小さい程、また使用環境温度が低い程
寿命特性の向上することを示している。

たとえば、使用環境温度が４０°Ｃで課電率１．０２の
場合、約１００年の寿命を有することを示している。

そこで、上述の実施例により例えば非直線性素子の温度
を約２０°Ｃに常時維持すると、課電率が１．１２でも
約５００年の寿命を有する。また、約１００年の寿命を
想定すると、課電率をさらに上昇させて使用すことも可
能である。課電率を上昇させることは、雷サージ注入時
の制限電圧を低減することができ、したがってサイリス
タバルブのサイリスタ接続個数を減少することができる
。

さらに、非直線素子の特性を低下させることがない。周
知のように非直線性素子は焼結体であるから温度の高い
環境で使用すると、吸湿して特性が低下する。したがっ
て、密閉しない状態で長時間使用すると、吸湿して特性
が低下する。そこで、上述の実施例のように密閉した容
器内に収納することにより、吸湿せず特性が低下しない
。しかも、冷却水で放熱することが可能となるので、小
さい接触面積で多量の熱を放熱でき、装置全体を小形と
することができる。

なお、以上の説明は、サイリスタバルブに適用した場合
について行なったが、交流のギャップレス避雷器または
直流しゃ断器のサージ吸収装置にも適用することができ
る。

［発明の効果１本発明は、以上のように構成されているから、持続性異
常電圧による熱暴走特性を大幅に改善して、保護効率を
向上し、かつ外形を小形にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本発
明に関連する非直線素子の課電率と温度上昇との関係を
示す線図、第３図は本発明に関連する非直線性素子の熱
暴走特性を示す線図、第４図は第３図の熱暴走特性を得
るための実験装置の説明図、第５図は本発明の一実施例
の要部を示す断面図、第６図は本発明に関連する非直線
性素子の寿命特性を示す絵図である。１４・・・密閉容器、１８・・・冷却フィン１９・・・
サージアブソーバ２２・・・チューブ、２４・・・非直線性素子代理人　
弁理士　則　近　憲　佑（ばか１名）第　　１　　図第　　２　　図一一一）Ｈ１間第　　３　　図１　４　　図　　　−献第　　５　　図第　　６　　図１崖（°Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）密閉された絶縁容器と、この絶縁容器に収容され
、冷却フィンを介在させて積層した非直線性素子と、前
記冷却フィンを流通する冷却媒体とから成るサージ保護
装置。
（２）非直線性素子を、単位ごとにそれぞれ密閉容器に
収容したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
サージ保護装置。