(57)【要約】【課題】  雷サージが配電変圧器内に侵入した場合でもそれによる１次ブッシングの破損や１次リード線の断線などの雷害を安価かつ未然に防止できる配電変圧器、および当該対策手段として用いられる小型の避雷用電極を提供する【解決手段】  接地された外箱の側壁に固定された１次ブッシングを介して一端が高圧配電線と電気的に接続され、他端が前記外箱内に収容された変成部に電気的に接続される１次リード線の気中部分に避雷用電極が設けられており、当該避雷用電極は前記外箱の内壁面に向けて突設された電極部を備え、該電極部の先端は前記内壁面からこれらの間に最大使用電圧を超える過大電圧が印加された場合に放電可能とされる間隔だけ離してあることを特徴とする配電変圧器。前記電極部の先端には、前記外箱内壁面に向けて凸状の湾曲面が形成されていることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地された外箱の側壁に固定された１次ブッシングを介して一端が高圧配電線と電気的に接続され、他端が前記外箱内に収容された変成部に電気的に接続される１次リード線の気中部分に避雷用電極が設けられており、当該避雷用電極は前記外箱の内壁面に向けて突設された電極部を備え、該電極部の先端は前記内壁面からこれらの間に最大使用電圧を超える過大電圧が印加された場合に放電可能とされる間隔だけ離してあることを特徴とする配電変圧器。
【請求項２】
前記電極部は前記外箱の内壁面に対向する先端面または外周面を備えており、その突出方向に凸状に膨出した湾曲面が当該面に形成されてなる請求項１に記載の配電変圧器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の配電変圧器に内蔵され、高圧配電線路から1次ブッシングを介して配電変圧器内部に侵入した雷サージを該配電変圧器の接地された外箱に放電させるための避雷用電極であって、導電性の取付部および電極部を備えており、前記取付部は前記1次ブッシングから変成部に導入される1次リード線の気中部分に取り付け可能とされ、前記電極部は前記取付部の外面に突設されてなることを特徴とする避雷用電極。
【請求項４】
前記電極部はその最外側に先端面または外周面を備えており、その突出方向外方に凸状に膨出した湾曲面が当該面に形成されてなる請求項３に記載の避雷用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それ自身に雷害対策を講じた配電変圧器および当該雷害対策手段として該配電変圧器内部に設けられる避雷用電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧配電線路では、当該配電線路への落雷の直撃を少なくするように当該配電線路に沿って架空地線を設置するだけでなく、当該配電線路やその近傍への落雷によって配電設備などへの種々の被害（以下、雷害という。）が生じるのを未然に防止するのに避雷器などを各所に設置している。
【０００３】
しかし、高圧配電線路にこのように雷害対策として避雷器を設置していても、例えば当該配電線路に所定の区域ごとに配置される配電変圧器については、落雷時にこれに起因する雷サージが配電変圧器内に侵入し、配電変圧器の容量によっては高圧側の1次ブッシングの破損や銅製の1次リード線の気中部分における断線や変成部の巻線の焼損といった雷害が引き起こされることがある。そのため、近年、雷サージの配電変圧器への侵入を未然に防止するために、配電変圧器の高圧側に開閉器として設置される高圧カットアウトに酸化亜鉛（ＺｎＯ）避雷素子内蔵型が使用されているが、これらの避雷素子は非常に高価であるにもかかわらず、配電変圧器については前記のような雷害を完全に防止できているとはいえないのが現状である。
【０００４】
他方、配電変圧器内部の1次リード線に避雷器や前記避雷用素子を設ける技術も提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。これらの提案は、配電変圧器内部の1次リード線と接地された外箱との間を別途リード線で接続し、その途中に避雷器や避雷用素子を介在させることで、落雷によって発生した雷サージが配電変圧器内部に侵入した場合に、当該避雷器などを通してこの雷サージのエネルギーを接地に放流するようにしたものである。これらの技術によれば、配電変圧器内部の１次リード線の断線などの雷害を確実に防止できるが、このような避雷器や避雷素子は非常に高価であり、またこれらを配電変圧器内に設置するにはスペースの確保や配線が必要であり、そのため内部が複雑化し、その後の巡視点検作業に支障をきたすなどの問題があった。
【特許文献１】特開平７−１１５００６号公報
【特許文献２】特開平１１−２９７５４２号公報
【特許文献３】特開２００６−３３２２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、前記事情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、雷サージが配電変圧器内に侵入した場合でもそれによる１次ブッシングの破損や１次リード線の断線などの雷害を安価かつ未然に防止できる配電変圧器、および当該対策手段として用いられる小型の避雷用電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的は、本発明の一局面によれば、以下の（１）〜（２）の配電変圧器によって達成される。
（１）接地された外箱の側壁に固定された１次ブッシングを介して一端が高圧配電線と電気的に接続され、他端が前記外箱内に収容された変成部に電気的に接続される１次リード線の気中部分に避雷用電極が設けられており、当該避雷用電極は前記外箱の内壁面に向けて突設された電極部を備え、該電極部の先端は前記内壁面からこれらの間に最大使用電圧を超える過大電圧が印加された場合に放電可能とされる間隔だけ離してあることを特徴とする配電変圧器。
（２）前記電極部は前記外箱の内壁面に対向する先端面または外周面を備えており、その突出方向に凸状に膨出した湾曲面が当該面に形成されてなる前記（１）に記載の配電変圧器。
【０００７】
また、前記目的は、本発明の別の局面によれば、以下の（３）〜（４）の避雷用電極によって達成される。
（３）前記（１）または（２）に記載の配電変圧器内に内蔵され、高圧配電線路から1次ブッシングを介して配電変圧器内部に侵入した雷サージを該配電変圧器の接地された外箱に放電させるための避雷用電極であって、導電性の取付部および電極部を備えており、前記取付部は前記1次ブッシングから変成部に導入される1次リード線の気中部分に取り付け可能とされ、前記電極部は前記取付部の外面に設けられてなることを特徴とする避雷用電極。
（４）前記電極部はその最外側に先端面または外周面を備えており、その突出方向外方に凸状に膨出した湾曲面が当該面に形成されてなる前記（３）に記載の避雷用電極。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、配電変圧器内の１次リード線に避雷用電極を取り付け、当該避雷用電極における電極部の先端と前記配電変圧器の設置された外箱内壁面とを所定の間隔だけ離すこととしたので、落雷時に雷サージに起因する過大電圧がこれと接地された配電変圧器の外箱との間に印加された場合に両者間で放電が生じ、当該雷サージの雷エネルギーを確実に接地に放流することができる。これにより、配電変圧器の1次ブッシングの破損や1次リード線の断線などの雷害やそれに起因する配電線路の停電といった事態の発生を確実かつ未然に防止できる。
【０００９】
また、本発明の避雷用電極は、取付部および電極部を備えた非常に小型で簡単な構造であり、安価に製造できるため、配電変圧器の製造時に限らず、高圧配電線路に多数設置された既設の配電変圧器のそれぞれにもこれを容易に取り付けることができ、その結果安価かつ効果的な雷害対策を講じることができる。また、本発明の避雷用電極を配電変圧器内に取付けた場合でも、スペースをとらず、その後の保守点検作業に支障になることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付の図１を参照して、本発明の配電変圧器の実施形態について説明する。なお、以下の各図では、同一または共通する各部については同一の符号を用いている。また、本発明の配電変圧器および避雷用電極は、以下の各図に示した実施形態に限定されるものではない。
【００１１】
図１は、本発明の配電変圧器の実施形態の一例を示す断面図である。この図において、本実施形態における配電変圧器１は、内外に貫通して固定された１次ブッシング２１、２２を備える外箱２０内に、変成部２３と、これと１次ブッシング２１、２２にそれぞれ接続された高圧配電線（不図示）とを電気的に接続するための１次リード線２５、２５と、絶縁油２４とが収容された油入形機器である。１次リード線２５、２５の気中部分には、図１に示すように、避雷用電極５、５が取り付けられている。なお、１次リード線の「気中部分」とは、配電変圧器内において、１次ブッシング２１、２２との接続部分から絶縁油の油面までの間に配設されたリード線の部分をいい、本明細書では以下、前記用語をこのような意味で使用する。また、変成部２３は、通常、鉄心、１次側巻線、２次側巻線およびタップ板など（いずれも不図示）を備えるが、図１では、この変成部２３および１次ブッシング２１、２２の構造について詳細を省略している。また、図１では、低圧側の２次リード線についても図示を省略している。
【００１２】
前記避雷用電極５は、図１に示すように、導電性を有する取付部１０および電極部１２を備えている。取付部１０は、配電変圧器１内部に設けられた１次リード線２５に取り付け可能であれば、その形状には特に制限されず、例えばＣ型スリーブ、管スリーブなどの各種スリーブのほか、結束バンドなどを用いることができる。この取付部１０は、種々の導電性材料によって形成したものを使用できるが、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鋼などの金属製であるのが好ましい。
【００１３】
取付部１０の外面には、電極部１２が突設される。この電極部の突出方向や取付部１０の外面における固定位置について特に限定されないが、突出方向についいては取付部１０の長さ方向に略直角な方向外方に（取付部１０の外面に略垂直に）向けられているのが好ましい。また、電極部１２は、取付部１０の長さ方向のいずれの位置に固定することもできるが、好ましくは略中間に固定するのがよい。この電極部１２の固定には、例えば、溶接、ねじ留め、接着などの公知の方法を用いることができる。また、電極部１２と取付部１０とは一体に成形されたものであってもよい。
【００１４】
電極部１２は、取付部１０と同様の導電性材料によって形成できるが、当該材料は取付部１０のそれと同種であってもよく、異種であってもよい。好ましくはこの材料は、放電が生じた場合に溶断や変形を起こさないものであるのがよい。
【００１５】
この電極部１２の外形形状に特に制限はなく、例えば突起体または前記１次リード線の軸線を中心として同心円状に形成された環状体などとすることができる。突起体の具体例としては,円柱状、角柱状、楕円柱状、多角柱状、円錐状、角錐状、楕円錐状、多角錐状などが挙げられる。この突起体には、取付部１０の外面にその長さ方向に直線状に設けられ、または当該方向に直角な方向に前記外面に沿って設けられる突条なども含まれる。また、環状体は、主には取付部１０として管スリーブを用いる場合に電極部１２として使用でき、必要であれば、これを取付部１０の外面に支持固定するのに導電性の支持片（不図示）を介して固定することもできる。この場合、支持片は、前記取付部１０や電極部１２と同様の材料で形成することができる。
【００１６】
電極部１２の突出長さは適宜設定できるが、本発明の避雷用電極５が取り付けられる配電変圧器１の内部空間の大きさや１次リード線間および１次リード線と２次リード線との絶縁距離などを考慮すると、約５〜１００ｍｍの範囲とするのが好ましい。
【００１７】
また、電極部１２の突出端（先端）または外周は、外箱２０の内壁面との間に雷サージによる過大電圧が印加された場合に放電しやすくするため、例えば外箱２０に向けて尖った形状とすることができるが、好ましくは凸状に膨出した湾曲面形状とするのがよい。この湾曲面１２１は、前記突起体の先端または環状体の外周に直接加工を施し、一体に成形してもよく、球状、楕円球状または断面円形のリング状体などを先端または外周に固着させてもよい。電極部１２の先端または外周を尖った形状とした場合、電極部１２と外箱２０との間に通常条件における最大使用電圧を超える過大電圧が印加されると、放電が生じる電圧（放電開始電圧）が変動する可能性があるが、湾曲面を形成することで、過大電圧が所定の放電開始電圧を超えた場合に必ず放電が起こり、放電開始電圧の安定化が図られることになる。
【００１８】
図２は、この避雷用電極の実施形態の一例を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。この図に示す本実施形態では、取付部１０としてＣ型スリーブが用いられている。このＣ型スリーブの幅方向略中間には、その外面に略垂直に円柱状の電極部１２が突設されている。この円柱状の電極部１２の先端には、導電性を有する球状体１２１が固着されている。このＣ型スリーブを1次リード線２５に嵌装した上で、その長手方向両端寄りを公知の圧縮工具または圧縮工具を用いて圧縮または圧着することで、本実施形態の避雷用電極５を１次リード線２５に取り付けることができ、好適には電極部１２は１次リード線２５の軸線に対して略直角に取付部１０の外面から突出して配置されることになる。なお、取付部１０としては、このＣ型スリーブ以外にも、前記のように管スリーブや結束バンドなどを使用できるが、管スリーブを取付部とする避雷用電極の場合には、１次リード線２５の途中を切断し、当該切断によって２分された端部同士をこの管スリーブを用いて圧縮接続または圧着接続することで、これを前記１次リード線２５に避雷用電極を取り付けることができる。また、前記結束バンドを取付部とする避雷用電極の場合には、所定の締め付け具（不図示）を用いて結束バンドを締め付けることで、これを１次リード線２５に取り付けることができる。なお、管スリーブを取付部とする避雷用電極の場合、例えば雷害などによって配電変圧器１内の１次リード線２５が断線したような場合に、応急処置的これを用いて線下1次リード線の端部同士を接続するのに使用してもよい。
【００１９】
また、図２に示す避雷用電極とは別の外形形状の電極部１２を備えた避雷用電極５の実施形態の幾つかの例を図３に示す。この図では、説明の便宜上、１次リード線２５に取付部１０が取り付けられた状態としている。図３（ａ）に示す避雷用電極５の例では、電極部１２は図２に示す実施形態とは異なり、円錐台形状の突起体からなり、その突出端には凸状に膨出した曲面が形成されている。図３（ｂ）に示す実施形態では、電極部１２は、取付部１０の長さ方向略中間の外周面から鍔状に１次リード線２５の軸線を中心として同心円状に形成された環状体である。この環状体の外周面の全周には、径方向外方に向けて凸状の湾曲面が形成されている。図３（Ｃ）に示す電極部１２は、図３（ｂ）の環状体の一部を切り出した扇状体である。
【００２０】
本発明の避雷用電極５は、その電極部１２が外箱２０の内壁面に向くように１次リード線２５に取り付けられる。好ましくは、電極部１２が内壁面に対して略直角に配置されるようにするのがよい。そのため、必要であれば、１次リード線２５に部分的に折り曲げるなどの加工を施こすことができる。
【００２１】
避雷用電極５の１次リード線への取り付け位置は、１次リード線２５、２５の気中部分において適宜決定できる。油中を除いたのは、絶縁油の絶縁耐力が空気に対して非常に大きいので、雷サージなどによる過大電圧が当該避雷用電極１と外箱２０の内壁面との間に印加された場合でも放電を生じさせることができないためである。好ましくは、１次リード線２５を進入してくる雷サージの進行波とその油面からの反射波とによる定在波の発生などを考慮して１次リード線２５の１次ブッシング２１、２２と油面との略中間部分に取り付けるのがよい。
【００２２】
この電極部１２の先端面（導電性の球体面）１２１と外箱２０の内壁面との間には、雷サージが配電変圧器５内部に侵入し、これらの間に最大使用電圧を超えた過大電圧が印加された場合に放電可能とされる間隔だけ離される。この間隔は、内部の湿度条件などによって変化するので一概にはいえないが、通常、通常使用条件下における外箱２０と電極部１２との間の絶縁距離の計算値と略同等またはそれ以上、具体的には約７０〜９０ｍｍ程度とされるのが好ましい。約７０ｍｍ程度に設定することで、通常の使用条件下において両者間に最大使用電圧程度の電圧が印加された場合でも、電極部と外箱内壁面との間で放電が生じることがなく、前記範囲を超えた場合には、この距離に比例して空気の絶縁耐力は増大するので、雷サージが配電変圧器内部に侵入した場合にも気中での絶縁破壊が生じにくくなり、放電によって雷エネルギーを接地に放流することが困難となる。
【００２３】
以上説明したように、配電変圧器内の１次リード線に本発明の避雷用電極を取り付け、これと外箱の内壁面とを所定の間隔だけ離すことで、落雷によって高圧配電線路に発生した雷サージが本発明の配電変圧器内に侵入した場合でも、前記避雷用電極と配電変圧器の外箱との間に印加された最大使用電圧を超える過大電圧によってこれら両者間で確実に放電を生じさせ、接地にその雷エネルギーを放流することができる。その結果、前記雷サージによる１次ブッシングの破損や1次リード線の断線などの雷害を未然に防止することができる。
【００２４】
また、本発明の避雷用電極は前記のように小型で簡単な構造であるので、安価に製造することができ、既設の配電変圧器内に容易に取り付けることができ、またこれを取り付けた後においても保守点検に支障をきたすことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の配電変圧器の実施形態の一例を示す図である。
【図２】本発明の避雷用電極の実施形態の一例を示す図である。
【図３】本発明の避雷用電極の実施形態の別の数例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    配電変圧器
５    避雷用電極
１０    取付部
１２    電極部
１２１    電極部先端（外周）の湾曲面
２０    外箱
２１、２２    １次ブッシング
２３    変成部
２４    絶縁油
２５    １次リード線
【図１】
2009038252.tif 000003
【図２】
2009038252.tif 000004
【図３】
2009038252.tif 000005