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発明の名称 ガス絶縁開閉装置用避雷器
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−140123
公開日 平成6年(1994)5月20日
出願番号 特願平4−291546
出願日 平成4年(1992)10月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】武 顕次郎
発明者 小沢 淳 / 進藤 勝二 / 大石 一哉 / 八木橋 義豊
要約 目的
柱状積層体を構成する各酸化亜鉛素子の分担電圧をその積層方向全体にわたってより均一にしたガス絶縁開閉装置用避雷器を提供する。

構成
高電圧側端子5の外周部を包囲した均圧環20を配置し、さらに酸化亜鉛素子の積層方向に所定距離を隔てて同様に柱状積層体1の外周部を包囲した複数の均圧環21,22を配置し、これら各均圧環20,21および22は各均圧環間をそれぞれ等電位線が通過すると共に、それら等電位線が柱状積層体1の等電位面と連続するように選定されており、また柱状積層体1における接地側端子10側の均圧環22と対向する位置には、中間電極7が固定され、この中間電極7における酸化亜鉛素子の積層方向の幅は、均圧環22の同方向幅よりも大きく成されている。さらに中間電極7よりも下方に位置する柱状積層体1の外周部を包囲した均圧環8を中間電極7に接続している。
特許請求の範囲
【請求項1】 絶縁性ガスを封入した密閉容器内に、高電圧側端子と接地側端子間に複数の酸化亜鉛素子を積層して成る柱状積層体を配置し、この柱状積層体の上記高電圧側端子へ電気的および機械的に接続した複数の均圧環を、上記柱状積層体の外周部を包囲すると共に上記酸化亜鉛素子の積層方向に所定距離を隔てて離散的に配置して構成したガス絶縁開閉装置用避雷器において、上記均圧環のうち最も上記接地側端子側に位置する上記均圧環と対向する部分の上記柱状積層体に、中間電極を設けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置用避雷器。
【請求項2】 請求項1記載のものにおいて、上記中間電極は、上記酸化亜鉛素子の積層方向の幅を、対向する上記均圧環の同方向幅よりも大きくしたことを特徴とするガス絶縁開閉装置用避雷器。
【請求項3】 請求項1記載のものにおいて、上記中間電極よりも上記接地側端子側に上記柱状積層体の外周部を包囲した他の均圧環を設け、この他の均圧環は、上記中間電極との間を等電位線が通過すると共に、それら等電位線が柱状積層体の等電位面と連続する位置に設けたことを特徴とするガス絶縁開閉装置用避雷器。
【請求項4】 請求項1記載のものにおいて、上記柱状積層体は、上記酸化亜鉛素子の積層方向に少なくとも二分割して構成し、この二分割した上記柱状積層体間はそれらの間に設けた接続金具を介して電気的に接続し、上記接続金具による接続部を包囲して上記中間電極を配置したことを特徴とするガス絶縁開閉装置用避雷器。
【請求項5】 請求項1記載のものにおいて、上記中間電極は、上記中間電極に対向する位置の上記酸化亜鉛素子から電位を与えて上記柱状積層体に支持したことを特徴とするガス絶縁開閉装置用避雷器。
【請求項6】 請求項5記載のものにおいて、上記中間電極は、上記酸化亜鉛素子からキヤンパシタンスを介して電位を与えたことを特徴とするガス絶縁開閉装置用避雷器。
【請求項7】 請求項5記載のものにおいて、上記柱状積層体は並列接続された複数の柱状積層体単位からなり、上記中間電極は、複数の柱状積層体単位のうちの1つと電気的に接続して電位を与えたことを特徴とするガス絶縁開閉装置。
【請求項8】 請求項1記載のものにおいて、上記密閉容器は、上記高電圧側端子側を上記接地側端子側よりも高くした横型に配置したことを特徴とするガス絶縁開閉装置用避雷器。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガス絶縁開閉装置用避雷器に係り、特に複数の酸化亜鉛素子を積層して成る柱状積層体の外周に、その積層方向に離散的に複数の均圧環を配置したガス絶縁開閉装置用避雷器に関する。
【0002】
【従来の技術】ガス絶縁開閉装置用避雷器は、絶縁性ガスを充填した金属製の密閉容器内に複数の酸化亜鉛素子を積層した柱状積層体を配置して構成されるが、一般に、この柱状積層体と密閉容器との間の浮遊キャパシタンスの影響によって、柱状積層体の各酸化亜鉛素子に印加される電圧の分担が、その積層方向において不均一になってしまうことが知られている。
【0003】これを改善した従来のガス絶縁開閉装置用避雷器として、特公昭64−1913号公報に示された構成が知られており、これを図9に示している。絶縁性ガスを充填した金属製の密閉容器2は絶縁スペ−サ3を介して図示しないガス絶縁開閉装置に接続されており、この密閉容器2の内部には、下端を接地すると共に上端を主回路導体4に接続した柱状積層体1が配置されている。この柱状積層体1は、複数の酸化亜鉛素子を密閉容器2の軸方向に積層して成り、その主回路導体4側に傘状シ−ルド装置26を設け、この傘状シ−ルド装置26の下端部に柱状積層体1の外周部を包囲したシ−ルドリング等の均圧環20を固定し、さらに酸化亜鉛素子の積層方向に所定距離を隔てて同様に柱状積層体1の外周部を包囲した複数の均圧環21,22を配置し、これら各均圧環20,21および22を導体30,31によって主回路導体4側に電気的および機械的に接続している。各均圧環20,21および22間の距離は、点線で併記したように各均圧環20,21および22間を通る等電位線が柱状積層体1の等電位面と連続するように選ばれており、これによって柱状積層体1の各酸化亜鉛素子は、印加される電圧の分担がその積層方向全体にわたって均一になるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のガス絶縁開閉装置用避雷器においては、上述した各均圧環20,21および22の付設によって柱状積層体1の各酸化亜鉛素子に印加される電圧の分担は、その積層方向全体にわたって大幅に改善されたが、本発明者等の解析によれば、柱状積層体1が密閉容器2の直径に比較して長くなるような場合、上述した各均圧環20,21および22のうち最も下部の大地電位側に位置する均圧環22の下部側に電界が集中してしまい、これによって、最も下部の大地電位側に位置する均圧環22と対向する部分に位置する柱状積層体1の酸化亜鉛素子の分担電圧が、他の部分よりも高くなってしまうことが新たに分かった。
【0005】本発明の目的は、柱状積層体を構成する各酸化亜鉛素子の分担電圧をその積層方向全体にわたってより均一にしたガス絶縁開閉装置用避雷器を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成するために、絶縁性ガスを封入した密閉容器内に、高電圧側端子と接地側端子間に複数の酸化亜鉛素子を積層して成る柱状積層体を配置し、この柱状積層体の上記高電圧側端子へ電気的および機械的に接続した複数の均圧環を、上記柱状積層体の外周部を包囲すると共に上記酸化亜鉛素子の積層方向に所定距離を隔てて離散的に配置して構成したガス絶縁開閉装置用避雷器において、上記均圧環のうち最も上記接地側端子側に位置する上記均圧環と対向する部分の上記柱状積層体に、中間電極を設けたことを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明によるガス絶縁開閉装置用避雷器は上述したように、最も接地側端子側に位置する均圧環と対向する部分の柱状積層体に中間電極を設けたため、最も接地側端子側に位置する均圧環の下部での電界は、対向して配置した中間電極によって制御されて緩和され、従来の場合よりも、柱状積層体を構成する各酸化亜鉛素子の分担電圧をその積層方向全体にわたってより均一にすることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面によって説明する。
【0009】図1は本発明の一実施例によるガス絶縁開閉装置用避雷器の縦断面図である。絶縁性ガスを充填した密閉容器2の内部には、上端を主回路導体に至る高電圧側端子5に接続すると共に、下端を接地側端子10に接続した4本の柱状積層体単位1a,1b,1c,1dを並置して成る柱状積層体1が構成されている。この高電圧側端子5は、絶縁支持物6によって密閉容器2の内壁面に支持固定されると共に、図示しない分岐部から導出した主回路導体を介してガス絶縁開閉装置に接続されている。また、図示しないが、均圧環22から導体を介してガス絶縁開閉装置に接続することもできる。各柱状積層体単位1a〜1dは、それぞれ複数の酸化亜鉛素子を密閉容器2の軸方向に積層して成り、図1のII−II線に沿った断面図である図2に示すように仮想四角形の各頂点に位置するように配置されている。高電圧側端子5の外周部には、このような柱状積層体1の外周部を包囲したシ−ルドリング等から成る均圧環20が配置され、さらに酸化亜鉛素子の積層方向に所定距離を隔てて同様に柱状積層体1の外周部を包囲した複数の均圧環21,22が配置され、これら各均圧環20,21および22は導体30,31によって高電圧側端子5側に電気的および機械的に接続されている。各均圧環20,21および22間の距離は、各均圧環20,21および22間をそれぞれ等電位線が通過するようにすると共に、それら等電位線が柱状積層体1の等電位面と連続するように選定されている。この条件が保持されるように、先の導体30,31は各均圧環20,21および22間を完全に遮蔽することがないように、例えば柱状積層体1の外周部を包囲する周方向に離散的に配置された幅の狭い板状に形成されている。
【0010】また柱状積層体1における均圧環22と対向する位置には、中間電極7が固定されており、この中間電極7における酸化亜鉛素子の積層方向の幅は、均圧環22の同方向幅よりも大きく成されている。また中間電極7よりも下方に位置する柱状積層体1の外周部を包囲して均圧環8が配置され、この均圧環8は導体9によって中間電極7に電気的および機械的に接続されている。この均圧環8と中間電極7間の距離は、これらの間を等電位線が通過するようにすると共に、それら等電位線が柱状積層体1の等電位面と連続するように選定されている。この条件が保持されるように、上述の導体9は均圧環8と中間電極7間を完全に遮蔽することがないように、例えば柱状積層体1の外周部を包囲する周方向に離散的に配置された幅の狭い板状に形成されている。尚、中間電極7には一つの均圧環8のみを固定したが、高電圧側端子5側と同様に複数の均圧環を設けても良い。
【0011】図3は、図2における中間電極7の支持構造を拡大して示す断面図である。
【0012】例えば柱状積層体単位1dは、複数の酸化亜鉛素子を積層して成るが、その中間部に板状の接続金具15A,15Bを介在させ、この接続金具15A,15Bの上下にそれぞれ一対の電極板12dを配置している。この対を成す電極板12d間に、ばね13dと、この対を成す電極板12d間を電気的に接続する接続線14dをそれぞれ設けている。このようにして組み立てられた各柱状積層体単位は、図1に示した軸方向両端部の端子5,10間を複数本の絶縁棒11A,11Bを利用して締め付け、これによってばね13dを圧縮蓄勢して各酸化亜鉛素子間に接触圧を付与している。複数の酸化亜鉛素子の中間部に介在させた接続金具15A,15Bの外周部は、絶縁棒11A,11Bを避けて柱状積層体1の外周部よりも突出させられており、この突出した外周部に中間電極7を支持固定している。従って、中間電極7には、積層された酸化亜鉛素子の中間部の電位が与えられている。
【0013】上述したように柱状積層体1の外周部を包囲した複数の均圧環20,21および22を酸化亜鉛素子の積層方向に所定の距離を隔てて離散的に配置し、しかも各均圧環20,21および22間の距離は、各均圧環20,21および22間をそれぞれ等電位線が通過するようにすると共に、それら等電位線が柱状積層体1の等電位面と連続するように選定し、また各均圧環20,21および22のうち最も接地側に位置する均圧環22と対向して中間電極7を設けたため、図9に示した従来例に比べて柱状積層体1の積層方向における各酸化亜鉛素子の分担電圧は一層均一になる。これは、従来例では均圧環22の下端部に電界が集中し、均圧環22に対向した部分の酸化亜鉛素子の分担電圧が大きくなっていたが、均圧環22と対向して中間電極7を設けることによって、中間電極7が同部の等電位線を積層方向に二分して分散するように作用して同部の電位分布を改善するからであり、これが離散的に配置した各均圧環20,21および22による電圧分担の効果と相乗して、柱状積層体1の積層方向における各酸化亜鉛素子の分担電圧はより一層均一になる。しかも、新たに付加した中間電極7は、電界緩和用の筒状シ−ルドとして知られている薄い導体で構成したものを用いることができるため、極めて経済的なガス絶縁開閉装置用避雷器を容易に得ることができる。さらに、図3に示したように柱状積層体1をその積層方向に少なくとも二分割し、この二分割した柱状積層体同志を電気的に接続する接続金具15A,15Bを包囲するように中間電極7を設けたため、この中間電極7は均圧環22の下部の電界を補正すると共に、接続金具15A,15Bによる接続部の電界緩和用としても兼用され、その構成を簡略化することができる。
【0014】また中間電極7よりも下方に位置する柱状積層体1の外周部を包囲して均圧環8を配置し、この均圧環8と中間電極7間の距離は、これらの間を等電位線が通過するようにすると共に、それら等電位線が柱状積層体1の等電位面と連続するように選定したため、均圧環8の電位は中間電極7と同じであり、密閉容器2との間あるいは接地側端子10との間の電気絶縁は、均圧環22の下部に取り付けて高電圧側端子5に電気的に接続された新たな均圧環を付設した場合に比べて容易になり、このため等電位線の制御を一層効果的に行うことができる。
【0015】図4は、図1に示したガス絶縁開閉装置用避雷器における電圧分担特性を示しており、縦軸のVは接地側端子10から高電圧側端子5までの電位、縦軸のδは電圧分担率、また横軸Lは接地側端子10から高電圧側端子5に至る位置を示しており、図1の中間電極7は柱状積層体1における酸化亜鉛素子の丁度軸方向二分の一の位置に設けた場合をしめしている。この実施例の構成によれば、中間電圧分担率δが1.0のとき完全に均一とすると、同図から分かるように、電圧分担率δを1.05程度にすることができ、また電位Vも点線で示す理想直線に極めて近ずけることができる。
【0016】図5は本発明の他の実施例によるガス絶縁開閉装置用避雷器の縦断面図、図6は図5のVI−VI線に沿った断面図である。この実施例における先の実施例との相違点は柱状積層体1の構成にあり、その他の部分は同一であるから、同等物には同一符号を付けて詳細な説明を省略する。
【0017】柱状積層体1は、特に図6から分かるように複数の酸化亜鉛素子を一つの軸線上においてのみ積層して構成され、その軸線上の中間部を包囲するように中間電極7を配置し、その柱状積層体1の中間部と中間電極7が同じ電位となるように接続している。高電圧側端子5に接続されて柱状積層体1の外周部に配置されると共に、その積層方向に離散的に配置した複数の均圧環20,21および22が設けられており、これらのうち最も接地側に位置した均圧環22に対向するように中間電極7が配置されている。各均圧環20,21および22間の距離は、先の実施例と同様に各均圧環20,21および22間をそれぞれ等電位線が通過するようにすると共に、それら等電位線が柱状積層体1の等電位面と連続するように選定されている。また中間電極7には、中間電極7よりも下方に位置する柱状積層体1の外周部を包囲した均圧環8が固定され、この均圧環8は導体9によって中間電極7に電気的および機械的に接続されている。この均圧環8と中間電極7間の距離は、先の実施例と同様にこれらの間を等電位線が通過するようにすると共に、それら等電位線が柱状積層体1の等電位面と連続するように選定されている。
【0018】このように一本の柱状積層体1を用いた場合でも、各均圧環20,21および22と、中間電極7と、均圧環8とを先の実施例と同様に配置構成することによって、先の実施例と同様の効果を得ることができる。また、これら各実施例から分かるように複数の酸化亜鉛素子を少なくとも一つの軸線上において積層して柱状積層体1を構成したガス絶縁開閉装置用避雷器に本発明を適用することができる。しかも、その場合、一つの軸線上において積層した複数の酸化亜鉛素子のみを電気的直列に接続したり、隣接する他の軸線上において積層した複数の酸化亜鉛素子と電気的直列に接続した構成のガス絶縁開閉装置用避雷器であっても、本発明を同様に適用することができる。
【0019】図7は、本発明のさらに異なる実施例によるガス絶縁開閉装置用避雷器の縦断面図を示している。この実施例における先の実施例との相違点は、中間電極7に電気的および機械的に接続して設けた均圧環8を省略した点にあり、その他の部分は同一であるから、同等物には同一符号を付けて詳細な説明を省略する。
【0020】柱状積層体1の外周部を包囲して配置されると共に、柱状積層体1の各酸化亜鉛素子の積層方向に所定の距離を隔てて離散的に各均圧環20,21および22を配置し、これら各均圧環のうち最も接地側に位置する均圧環22に対向する部分の柱状積層体1に中間電極7を配置している。この中間電極7に支持固定された均圧環はなく、全ての均圧環20,21および22は導体30,31を介して高電圧側端子5に支持固定されている。
【0021】このような構成であっても、各均圧環20,21および22の断面形状、大きさ、位置、また中間電極7と均圧環22との距離、さらに中間電極7の積層方向の幅等を適当に選定することによって、柱状積層体1における各酸化亜鉛素子の分担電圧を積層方向全体にわたって従来例よりも均一にすることができる。
【0022】図8は本発明のさらに他の実施例によるガス絶縁開閉装置用避雷器の縦断面図である。
【0023】密閉容器2の内部構成は図1に示したものと全く同様であるが、密閉容器2を横型に配置して横置き型のガス絶縁開閉装置用避雷器としている。しかも、密閉容器2は、水平に配置するのではなく高電圧側端子5が接地側端子10よりも上方となるようにして、図示のように角度θの僅かな傾きを形成して横型に配置している。上述したように密閉容器2の内部構成は図1のガス絶縁開閉装置用避雷器と同様であるから、柱状積層体1における各酸化亜鉛素子の分担電圧は、その積層方向全体にわたってほぼ均一にすることができる。また導電性異物の捕獲効果を期待することができる。つまり、密閉容器2内に導電性異物16が誤って混入した場合、この導電性異物16は電界によって動くと密閉容器2に角度θの傾きが形成されているため、最終的に接地側端子10側に集まる。この部分は他の部分よりも電界強度が低いため、ここまで移動してきた導電性異物16が電界強度の高い方に移動することはない。さらに、密閉容器2の接地側端子10側の下部に凹部等を形成しておけば、導電性異物16を捕獲する機能を向上することができる。
【0024】上述した各実施例においては、いずれの場合も柱状積層体1における中間に位置する酸化亜鉛素子の電位を強制的に中間電極7に与えたが、所定の位置の酸化亜鉛素子とキャパシタンスを介して接続して中間電極7に所定の電位を与えても良い。この場合、中間電極7を単に酸化亜鉛素子と対向して配置することにより、それらの間にキヤパシタンスを持たせたり、あるいは中間電極7と酸化亜鉛素子との間にコンデンサを接続してキヤパシタンスを持たせることができる。また、複数の柱状積層体単位1a〜1dのうちの1つと中間電極7を電気的に接続することもできる。このようにすると、複数の柱状積層体単位1a〜1dの間の電流配分率の均一化を向上することができる。さらに中間電極7は、均圧環22の位置に合わせて柱状積層体1の軸方向の任意の位置をとることができるし、他の均圧環との対向部、例えば均圧環8および21との対向部に第二および第三の中間電極をそれぞれ設けるようにしても良い。また上述の各実施例において、各均圧環8,20,21および22は周方向に連続したリング状に形成したが、周方向に機械的に分割されていても電界的に周方向に連続したリング状の働きをすれば良い。さらにまた、均圧環の断面形状はCの字の形にすることもでき、このようにすれば製作が容易で、経済性を向上することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、柱状積層体の軸方向に離散的に複数の均圧環を配置し、これら均圧環のうち最も接地側に位置する均圧環に対向する部分の柱状積層体に中間電極を設けたため、最も接地側に位置する均圧環の下部において集中していた電界を中間電極によって緩和し、これによって柱状積層体を構成する各酸化亜鉛素子の分担電圧をその積層方向全体にわたってより均一にしたガス絶縁開閉装置用避雷器が得られる。




 

 


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