JP3803738B2 - 保護装置内蔵型碍子装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は保護装置内蔵型碍子装置の改良に係り、閃絡（短絡）時における続流アークによる碍子の偏熱破壊や絶縁電線の溶断事故等を確実に防止できる保護装置内蔵型碍子装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高圧配電線路においては絶縁電線を支持する碍子装置に対し、避雷機能を有する保護装置が備えられている。この保護装置の種類にはアークホーンに限流素子を配した限流アークホーンや、限流素子を本体碍子に内蔵した碍子内蔵タイプや或いは限流素子ユニットとして前以て組み付けこれを碍子体に取り付けるようにした碍子外付けタイプ等がある。
【０００３】
そして、これらの保護装置は、高圧配電線路の何処かで落雷が発生し、雷サージ等の異常高電圧が配電線（絶縁電線）を伝搬し、侵入して来た場合に絶縁的に弱点部である碍子装置に備えた保護装置を介して同サージを速やかに大地に逃がし、その際に保護装置の限流素子により閃絡に伴う続流アークを遮断するようにしたもので、続流アークの発生に起因する碍子体の偏熱破壊や絶縁電線の溶断事故を未然に防止しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の保護装置にあっては長期使用により、限流素子が劣化したり或いは性能を越える雷サージの侵入があると、限流素子が閃絡（短絡）事故を起こして破壊したりすることがあるが、この場合限流素子の破壊だけに止まらず本体碍子（絶縁容器）までが損傷を受け、使用停止や機能停止を招いたりする等の問題があった。
【０００５】
また、保護装置を取付するタイプにあっては、碍子装置全体の大型化や重量増大化が避けられないと言う問題がある。また従来の外部放電ギヤップタイプの場合は周囲の影響を大きく受け易いため放電開始電圧がバラついて放電特性が安定せず十分な保護特性が発揮できなかったりする等の動作上の問題もある。
【０００６】
また、特に限流ア−クホ−ンタイプの場合は放電開始電圧がバラつくことはもとより側方に大きく飛び出した状態で取り付けられるため装柱上、美観上、絶縁上等でも問題がある。
【０００７】
【課題を解決しようとするための手段】
本願発明は上記問題を解決するためのもので、碍子体（２）の下部（２ｂ）に固着するベース金具（５）を介して腕金（１６）等の支持部材に取付けると共にさらにその碍子体（２）の頭部（２ａ）に固着するキャップ金具（３）に絶縁電線（１３）を支持するようにした碍子装置において、上記碍子体（２）の内部に上部を開放した収納空間（２ｃ）を設けると共に、限流素子（２０）と、同素子（２０）の一端に接続する充電側電極（２１）と、他端に接続される接地側電極（２２）と、上記接地側電極（２２）に接続される充電側放電電極（２７）と放電ギャップ（Ｇ）を介して上記充電側放電電極（２７）に対向して設けた接地側放電電極（２８）とからなる放電ギャップ部（２３）と、上記接地側放電電極（２８）に接続される導出電極（２４）とをゴム等の絶縁部材（２５）で被覆した限流素子ユニット（６）を、内圧上昇発生時に上記内圧を外部へ放圧するための空間（８ｄ）部を設けて機械的強度を有する絶縁性収納部材（８）に収納し、さらに上記絶縁性収納部材（８）を上記収納空間（２ｃ）に収納し、而も上記碍子体（２）の開放部並びに上記キャップ金具（３）の放圧口（３ｂ）を上記放圧された内圧により破壊されるシリコン樹脂等の充填剤（１０）により密閉封鎖すると共に、さらに上記放圧口（３ｂ）より放出された圧力を放射状に外部へ排出するための放圧ガイド部材（１２）を上記放圧口（３ｂ）に連設したことを特徴とする保護装置内蔵型碍子装置を提案するものである。
【０００８】
【発明の実施形態】
以下、本願発明の実施例を図１に示し、それに基づき説明する。
１は本願発明の保護装置内蔵型碍子体であり、碍子体２と、キャップ金具３と、電線支持部４と、ベース金具５と、限流素子ユニット６と、絶縁キャップ７とから構成されるものである。次に上記各部分に付いて詳細に説明する。
【０００９】
上記碍子体２は、頭部２ａ側から下部２ｂ側に向かって貫通して設けられた収納空間２ｃがあり、絶縁性収納部材８並びに限流素子ユニット６を収納するようになっている。なお上記収納空間２ｃは上部収納空間２ｄより下部収納空間２ｅが細くなっており、碍子体２の縦方向の中間部分２ｆがテーパー状に形成されている。
【００１０】
上記キャップ金具３は、鉄やステンレス鋼鈑等の金属からなるもので、セメント系或いは合成樹脂系の接着剤９により上記碍子体２の頭部２ａに固設されている。そして上記キャップ金具３の上面３ａ側の中央には円形状の放圧口３ｂが設けられており、限流素子ユニット６において閃絡（短絡）等により限流素子ユニット６内の内圧が上昇した場合に、上記内圧を放圧できるようになっている。ここで、常時の使用状態にあって上記放圧口３ｂには雨水等の侵入を防止するためのシリコン樹脂等の充填剤１０が充填されて密封されている。また、上記キャップ金具３の内側３ｃの中央部には限流素子ユニット６を皿バネ１１を介して押さえ、接続するためのユニット押さえ部３ｄが形成されている。
【００１１】
８は限流素子２０の閃絡（短絡）によるア−ク発弧や急激な圧力上昇に十分耐えられる機械的強度を有する絶縁性材料、例えばＦＲＰ（繊維強化プラスチック）或いは合成樹脂とゴムの複合体、セラミックと合成樹脂或いはゴム等の複合体等からなる絶縁性収納部材であり、該収納部材８は上端部を碍子体２の上面２ｇにかけるために形成されたつば状の引っ掛け部８ａと、キャップ状に形成され、その底面には開口孔８ｂがある収納部８ｃとからなるもので、上記収納部材８には限流素子ユニット６がその先端部６ａを上記開口孔８ｂから突出させた状態で収納されている。
【００１２】
１２はキャップ金具３の上面３ａ側に形成された放圧ガイド部であり、限流素子ユニット６内の内圧が上昇した時にキャップ金具３の放圧口３ｂから上方に放圧されたガスを碍子体２の図面の左右方向に放圧方向を変更するものである。
【００１３】
上記電線支持部４は、上記した放圧ガイド部１２の上面側に溶接等で固設されており、該電線支持部４は電線用凹み４ａと同凹み４ａに設けた内方に突出する刃付き電極部４ｂとからなる受け金具４ｃと、ボルト・ナットからなる締め付け具４ｄと、上記受け金具４ｃと同様に電線用凹み４ｅと同凹み４ｅに設けた内方に突出する刃付き電極部４ｆとからなる押さえ金具４ｇから構成されている。なお上記押さえ金具４ｇは、締め付け具４ｄによって受け金具４ｃ側或いはその反対側に自由にスライドすることができるようになっている。
【００１４】
また、上記構成の電線支持部４は、絶縁電線１３を上記受け金具４ｃ並びに押さえ金具４ｇの間に介在させ、締め付け具４ｄによって押さえ金具４ｇを受け金具４ｃ側にスライドさせて絶縁電線１３を受け金具４ｃと押さえ金具４ｇの間に挟みこみ、機械的に固定する。この時、受け金具４ｃ並びに押さえ金具４ｇに設けた刃付き電極４ｂ、４ｆが絶縁電線１３の絶縁被覆１３ａを破り、芯線１３ｂに接触しているため、電線支持部４並びにキャップ金具３は電気的にも接続され充電されている。
【００１５】
上記ベース金具５は器状に形成され、碍子体２の下部２ｂにセメント系或いは合成樹脂系の接着剤１４によって固着されている。また、上記ベース金具５の底面５ａにはボルト１５を貫通させる貫通孔５ｂが設けられている。ここで、保護装置内蔵型碍子装置１は上記ボルト１５をベース金具５の貫通孔５ｂ並びに電柱の腕金１６に設けられた取付孔１６ａを貫通させ、取付ナット１７によって締め付けることで腕金１６に固定される。
【００１６】
１８は上記ベース金具５内に設けられた下部通電用台座であり、限流素子ユニット６のネジ形成した先端部６ａとネジ着するためのネジ部１８ａと、下部側中央を凹ませた円形状の凹み部分１８ｂとからなるものであり、該凹み部分１８ｂに上記ボルトの頭部１５ａ並びにベース金具５の底面５ａが接続され、限流素子ユニット６を下方から上方に向かって押さえるようにして設けられているものである。
【００１７】
上記限流素子ユニット６は、電圧非直線性に優れたＺｎＯ（酸化亜鉛）を主成分とする限流素子２０と、同限流素子２０の上端２０ａに設けられた充電側電極２１と、同限流素子２０の下端２０ｂに設けられた接地側電極２２と、限流素子２０と直列接続された充電側放電電極２７と放電ギャップＧを介して充電側放電電極２７に対向して設けた接地側放電電極２８とからなる放電ギャップ部２３と、一端を上記放電ギャップ部２３の下側２３ａに接続すると共に、他端（ユニットの先端部６ａ）を上記下部通電用台座１８のネジ部１８ａに取り付けるためのネジを形成した導出電極２４と、導出電極２４の下端の先端部２４ａを除く導出電極２４並びに限流素子２０の上端の充電側電極２１を除く限流素子２０及び放電ギャップ部２３の外周面を一体的に被覆するようにしたＥＰゴム或いはＥＰＲゴム等の絶縁部材２５から構成されている。
【００１８】
ここで、上記絶縁部材２５は放電ギャップ部２３の外周部分を厚く形成しており、限流素子２０の閃絡（短絡）により続流アークが放電ギャップ部２３の放電ギャップＧに流れ、放電ギャップ部２３内の内圧が急激に上昇した場合においても、放電ギャップ部２３の外周部分の絶縁部材２５ａが破壊されないように機械的強度を増している。また上記限流素子２０の外周部分の絶縁部材２５ｂは薄く形成されており、限流素子ユニット６を絶縁性収納部材８に収納した状態で、その周りに空間８ｄが形成されるようになっている。
【００１９】
また、上記した放電ギャップ部２３についてさらに述べると、放電ギャップ部２３は限流素子２０と導出電極２４との間に介在されており、コージライト磁器或いはアルミナ磁器からなる中空円筒状に形成されたスペーサー２６と、該スペーサー２６の内部上端側に半球状に形成した充電側放電電極２７と、スペーサー２６の内部下端側に半球状に形成した接地側放電電極２８とから構成されており、上記放電電極２７、２８は互いに対向させて、放電ギャップＧを形成している。
【００２０】
上記絶縁キャップ７は絶縁部材からなり、電線支持部４並びにキャップ金具３の充電部全体を覆うようにしてキャップ状に形成されたものである。
【００２１】
次に、上記構成の保護装置内蔵型碍子装置１の動作について説明する。上記構成の保護装置内蔵型碍子装置１は、平常時においては限流素子ユニット６内に、設けられた放電ギャップ部２３内の放電ギャップＧによって空気絶縁が保たれており、保護装置内蔵型碍子装置１は何も動作をしていない。
【００２２】
また、上記平常時に高圧配電線路の何処かで落雷が発生し、雷サージ等の異常高電圧が絶縁電線を伝搬し、保護装置内蔵型碍子装置１に侵入して来た場合に、該碍子装置１に内蔵された保護装置を通って速やかに大地に放電する。つまり、保護装置内蔵型碍子装置１の上部に設けた絶縁電線１３と電気的に接続された電線支持部４から、キャップ金具３→充電側電極２１→限流素子２０→接地側電極２２→放電ギャップＧ→導出電極２４→下部通電用台座１８→ボルト１５→腕金１６を通って大地に放電される。そして上記異常高電圧が大地に放電された後は限流素子２０によって続流が遮断され、放電ギャップ部２３内の放電ギャップＧの空気絶縁が回復し、平常状態に戻る。
【００２３】
しかしながら、長期使用或いは湿気の侵入等の何らかの原因により限流素子２０が劣化したり、性能を越える雷サージが侵入してきた場合等に保護装置が正常に動作しないことがある。この場合、限流素子２０は素子２０の外部或いは内部において閃絡（短絡）を起こし、限流素子２０が，破壊され、これによって上記した放電の経路に続流アークが流れる。上記続流アークは限流素子ユニット６の放電ギャップ部２３内の放電ギャップＧにおいても流れ、放電ギャップ部２３内の内圧が急激に上昇する。この時、絶縁部材２５の弱点部つまり限流素子２０の外周部分の薄肉に形成されている部分を破壊し、絶縁性収納部材８と限流素子ユニット６との間にある空間８ｄを通り、限流素子ユニット６の上部側にある皿バネ１１及び充填剤１０を破壊し、キャップ金具３の放圧口３ｂから上方に向かって吹き飛ばして放圧される。このときに放圧されたガスは上方向からキャップ金具３上面側の放圧ガイド部１２によって図面の左右（イ）（イ’）方向に放圧方向を変更されて放圧される。
【００２４】
【発明の効果】
本願の発明は以上の構成からなり、
万が一、限流素子の劣化や素子の性能を越える雷サージが侵入してきたことで限流素子の外部或いは内部で閃絡（短絡）が起こり、続流アークが流れた場合でも限流素子は十分な機械的強度を有する絶縁性収納部材に収納されているため、限流素子の爆裂ひいては飛散が防止され、安全性を一段と高めることができる。
【００２５】
また、絶縁性収納部材を使用することにより充電部側のキャップ金具と接地側の導出電極間の絶縁距離が、充分確保されて絶縁上の信頼性をも同時に高めることができる。
【００２６】
また、放電ギャップも絶縁性収納部材内に収納されているため碍子体（碍子面）に対し続流ア−クが直接作用しないため、碍子体の熱的損傷が極力防止できる。
【００２７】
また、上記したように限流素子ユニット（限流素子）を絶縁性収納部材に収納し、さらに碍子体内に収納或いは配置するようにしたため、保護装置を内蔵したにも拘わらず碍子装置全体の形状がさほど大きくならずコンパクトになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の保護装置内蔵型碍子装置の第１実施例の要部の断面図。
【符号の説明】
１ 保護装置内蔵形碍子体装置
２ 碍子体
２ａ 碍子体の頭部
２ｂ 碍子体の下部
２ｃ 収納空間
３ キャップ金具
３ｂ 放圧口
４ 電線支持部
５ ベース金具
６ 限流素子ユニット
７ 絶縁キャップ
８ 絶縁性収納部材
１２ 放圧ガイド部
１３ 絶縁電線
１６ 腕金
１７ 取付ナット
１８ 下部通電用台座
２０ 限流素子
２１ 充電側電極
２２ 設置側電極
２３ 放電ギャップ部
２４ 導出電極
２５ 絶縁部材
２７ 充電側放電電極
２８ 接地側放電電極
Ｇ 放電ギャップ

Claims (1)

1. 碍子体（２）の下部（２ｂ）に固着するベース金具（５）を介して腕金（１６）等の支持部材に取付けると共にさらにその碍子体（２）の頭部（２ａ）に固着するキャップ金具（３）に絶縁電線（１３）を支持するようにした碍子装置において、
   上記碍子体（２）の内部に上部を開放した収納空間（２ｃ）を設けると共に、限流素子（２０）と、同素子（２０）の一端に接続する充電側電極（２１）と、他端に接続される接地側電極（２２）と、上記接地側電極（２２）に接続される充電側放電電極（２７）と放電ギャップ（Ｇ）を介して上記充電側放電電極（２７）に対向して設けた接地側放電電極（２８）とからなる放電ギャップ部（２３）と、上記接地側放電電極（２８）に接続される導出電極（２４）とをゴム等の絶縁部材（２５）で被覆した限流素子ユニット（６）を、内圧上昇発生時に上記内圧を外部へ放圧するための空間（８ｄ）部を設けて機械的強度を有する絶縁性収納部材（８）に収納し、さらに上記絶縁性収納部材（８）を上記収納空間（２ｃ）に収納し、而も上記碍子体（２）の開放部並びに上記キャップ金具（３）の放圧口（３ｂ）を上記放圧された内圧により破壊されるシリコン樹脂等の充填剤（１０）により密閉封鎖すると共に、さらに上記放圧口（３ｂ）より放出された圧力を放射状に外部へ排出するための放圧ガイド部材（１２）を上記放圧口（３ｂ）に連設したことを特徴とする保護装置内蔵型碍子装置。

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