(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛素子が直線的に重なるように配置されて構成される酸化亜鉛素子ユニットの頭部に位置し、対地との絶縁を制御するための頭部環状シールドと、前記酸化亜鉛素子ユニットの上段で、かつ、前記頭部環状シールドの下方に位置する上部環状シールドと、該上部環状シールドの下方に位置し、該上部環状シールドより径が大きい下部環状シールドとで構成される環状リングと、前記上部環状シールドと下部環状シールドとの間に対向して配置され両者を電気的に接続する２つの円筒状の導体とを備え、
前記下部環状シールドは前記酸化亜鉛素子ユニットの軸方向に対して垂直方向に設置された高圧母線と電気的に接続され、前記２つの円筒状の導体は前記高圧母線の延長上の垂直面に位置され、かつ、前記酸化亜鉛素子ユニットの頭部と前記頭部環状シールド、該頭部環状シールドと前記上部環状シールド及び該上部環状シールドと前記下部環状シールドは電気的に接続されていることを特徴とするタンク形避雷器。
【請求項２】
前記高圧導体が接続部を介して前記下部環状シールドに接続されていることを特徴とする請求項１記載のタンク形避雷器。
【請求項３】
前記酸化亜鉛素子の動作開始電圧が２００Ｖ／mm以上の素子であることを特徴とする請求項１記載のタンク形避雷器。
【請求項４】
前記酸化亜鉛素子ユニットを２列並列に配置すると共に、該酸化亜鉛素子ユニットの周囲に、該酸化亜鉛素子ユニットと接するように絶縁筒が配置されていることを特徴とする請求項１記載のタンク形避雷器。
【請求項５】
前記酸化亜鉛素子ユニットを４柱配置すると共に、柱間の酸化亜鉛素子ユニットを絶縁物と接続導体を介して往復配置していることを特徴とする請求項１記載のタンク形避雷器。
【請求項６】
前記高圧母線のサージを大地に流すための接地導体を、前記高圧導体の延長上の垂直面に位置するように配置したことを特徴とする請求項１記載のタンク形避雷器。
【請求項７】
前記高圧母線が前記２つの円筒状の導体の１つに直接接続されていることを特徴とする請求項１記載のタンク形避雷器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力用変電所に使用される避雷器に係り、特にガス絶縁開閉装置もしくは電力用変圧器に接続されるタンク形避雷器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガス絶縁タンク形避雷器については、避雷器規格ＪＢＣ−２３７２−１９９５が制定され、１８７ｋＶから５００ｋＶ用の高性能避雷器に対して運用がなされている。この避雷器は、動作開始電圧が２００Ｖ／mm程度の酸化亜鉛素子をベースとして構成されている。この酸化亜鉛素子では、単純に素子を直列に接続して避雷器を構成すると、長さが長くなり過ぎ、ガス絶縁開閉装置用のタンク形避雷器として適用できないので、例えば素子を４柱に配置し、これらの素子をジグザグに接続して素子の全接続長を短縮している。これにより避雷器の高さを縮小している。
【０００３】
これに対して、酸化亜鉛素子の粒径を小さくして、粒子の直列個数を増加させて高抵抗にすることで、例えば動作開始電圧を４００Ｖ／mmにできる。この結果、素子１枚当たりの使用電圧を上げることができ、酸化亜鉛素子の接続長を約１／２に短縮できる。このように酸化亜鉛素子の長さを短縮することにより、従来の素子を３〜４柱配置し、その柱をシグザグに接続しなくても、酸化亜鉛素子を直線的に積み立てる一直線状の配置でガス絶縁開閉装置用のタンク形避雷器として適用可能となる。例えば、１５４ｋＶ〜５００ｋＶクラスについて、直線状の素子配置のタンク形避雷器は実現できるようになる。すなわち、酸化亜鉛素子を高抵抗化して使用個数を低減することによりガス絶縁タンク形避雷器の縮小化が図れるようになる。
【０００４】
しかし、高抵抗化した高耐圧酸化亜鉛素子では、酸化亜鉛素子の粒径が小さくなるため、従来の素子に比較して素子の静電容量が小さくなる弱点を有する。素子の静電容量が小さくなるとタンク形避雷器において、接地タンクに対する浮遊容量の影響を受けやすくなり、素子間の電圧分担が不均一になってしまう欠点が生じてしまう。この結果、高課電率で使用している高性能避雷器においては、電圧分担の面から素子の課電寿命特性が問題となり、実使用に耐えなくなる欠点があった。
【０００５】
従来の酸化亜鉛素子間の電位分担制御には、特開昭55−105989号公報やヨーロッパ公開公報であるEPO634757B1 に示されるように、同心リング状金属シールドを頭部シールドと下部シールドの径を同一にして、高圧側から離散的に配置していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭55−105989号公報やヨーロッパ公開公報であるEPO634757B1 に記載の方法を適用した図１０に示すタンク形避雷器では、電位分担は図９の点線で示すように約１.１８ であり、課電率が１００％程度に至るため、高課電率の避雷器には不適当となる。すなわち、通常タンク形避雷器では課電率を９０％以内に設定して、酸化亜鉛素子の課電寿命特性を確保しているが、この値を越えてしまうという問題がある。これを満足させるためには、図９の実線に示すように電位分担を１.１ 以内にして、課電率を９０％以内に設定する技術が必要となる。このように、従来の技術では、高抵抗化酸化亜鉛素子を使用した避雷器においても電位分担が１.１ 以内にできるタンク形避雷器を提供できないものであった。
【０００７】
本発明の目的は、酸化亜鉛素子の高抵抗化により酸化亜鉛素子の固有の静電容量が小さくなっても、適切な電位分担が制御できる高性能なタンク形避雷器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のタンク形避雷器は、酸化亜鉛素子が直線的に重なるように配置されて構成される酸化亜鉛素子ユニットの頭部に位置し、対地との絶縁を制御するための頭部環状シールドと、前記酸化亜鉛素子ユニットの上段で、かつ、前記頭部環状シールドの下方に位置する上部環状シールドと、該上部環状シールドの下方に位置し、該上部環状シールドより径が大きい下部環状シールドとで構成される環状リングと、前記上部環状シールドと下部環状シールドとの間に対向して配置され両者を電気的に接続する２つの円筒状の導体とを備え、前記下部環状シールドは前記酸化亜鉛素子ユニットの軸方向に対して垂直方向に設置された高圧母線と電気的に接続され、前記２つの円筒状の導体は前記高圧母線の延長上の垂直面に位置され、かつ、前記酸化亜鉛素子ユニットの頭部と前記頭部環状シールド、該頭部環状シールドと前記上部環状シールド及び該上部環状シールドと前記下部環状シールドは電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１から図４により説明する。図１は、本実施例のタンク形避雷器の構成を示す縦断面図、図２は、図１の矢視Ａ−Ａ断面図、図３は、酸化亜鉛素子部を拡大して示す横断面図、図４は、酸化亜鉛素子部を拡大して示す縦断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施例のタンク形避雷器は、ＳＦ6 ガスもしくは油絶縁されたタンク１５内に避雷器が設置されており、その避雷器は酸化亜鉛素子１２から構成され、酸化亜鉛素子１２はタンク１５の底部に設けられたタンク底板１８に絶縁板４５を介して固定されている。この酸化亜鉛素子１２は、動作開始電圧が２００Ｖ／mm以上の素子で形成されている。酸化亜鉛素子１２は、図２から図４に示すように、２列並列に配置されており、それぞれの酸化亜鉛素子１２は絶縁棒２７にガイドされ支持されている。酸化亜鉛素子１２の高さが高くなると、耐震性，輸送強度が問題となることから、絶縁筒２０，２１を酸化亜鉛素子１２に接して配置し、断面係数を大きくして強度を増加させている。絶縁筒２０，２１には、タンク底部１８側にフランジ２４，２５が設けられており、このフランジ２４，２５をボルト２６によりタンク底板１８に固定している。又、絶縁棒２７のタンク底部１８側にもフランジが設けられており、このフランジをボルトによりタンク底部１８に固定している。酸化亜鉛素子１２の底部には、そのそれぞれに接続導体２２が設けられており、この２つの接続導体２２は接続導体２３に接続されている。接続導体２３は、タンク底板１８から固定金具４６に固定されている。固定金具４６には絶縁板１３が付加してあり、固定金具４６はタンク１５から絶縁されている。密封端子１６と接続導体２３は連結されており、接地導体１７に接続されている。この接地導体１７は、高圧母線１の延長上の垂直面に位置するように設けられている。このように構成することにより、キュービクル１４を接地導体１７と同一方向に配置でき、避雷器のキュービクル内に通常使用されている避雷器動作報知器，記録器などの点検が容易となるため、避雷器としての保守点検が行い易くなり、運用上の信頼性が向上する。
【００１４】
酸化亜鉛素子１２で構成される避雷器の上端側（頭部ともいう）には、バネ１０を介して接続板９が設けられており、酸化亜鉛素子１２には、タンク底板１８と接続板９との間にバネ１０を短絡する導体８が設けられている。接続板９の上側には、電界緩和用の環状リング７（絶縁緩和用環状シールド７ともいう）が設けられ、接続板９と電気的に接続されている。環状リング７は、接続板９の下方側に設けられた上部環状リング６（上部環状シールド６ともいう）と電気的に接続されており、この上部環状リング６は円筒状の導体５によって下部環状リング４（下部環状シールド４ともいう）と接続されている。下部環状リング４は、接続導体３を介してＳＦ6 ガスもしくは油絶縁された高圧母線１に接続されている。この高圧母線１は、大地電位からは絶縁された状態で絶縁スペーサ２で支持されている。
【００１５】
このように構成されたタンク形避雷器には、高圧母線１を通して、高圧側が課電される。高圧母線１は絶縁スペーサ２で大地電位から絶縁されており、避雷器先端の接続導体３を通して避雷器に高電圧が課電される。課電された接続導体３は下部環状リング４，円筒状の導体５，上部環状リング６を経て接続板９に導通される。固定金具４６に固定された接続導体２３は、密封端子１６を介して接地導体１７に接続されており、酸化亜鉛素子１２の電流で高圧側の高圧母線１で発生したサージは大地に通流される。
【００１６】
酸化亜鉛素子は、図１に示すように、単純に酸化亜鉛素子の１直列構成で避雷器は構成されており、このようなタンク形避雷器において、電気的課題として、酸化亜鉛素子１２がタンクへの浮遊容量Ｃ１の影響を受け、酸化亜鉛素子１２間の電圧分担が乱れるという課題がある。これを補正するために、酸化亜鉛素子１２と導体５との間で浮遊容量Ｃ２を形成させている。補正用の浮遊容量は導体５と導体１１を対向させて形成させ、この補正により、電圧分担率は１.１ 以内にできるが、導体５や導体１１を複数本配置し、過補償にすると電圧分担が悪化する。
【００１７】
このため、本実施例では、酸化亜鉛素子１２の頭部に環状リングを３本配置し、最頭部は対地との絶縁緩和用環状シールド７を、上部には上部環状シールド６を、下部には末広がり形状に形成した下部環状シールド４を配置し、上部環状シールド６と下部環状シールド４との間には円筒状の導体５と導体１１を形成している。この導体５と導体１１とは、高圧母線１の延長上の垂直面に位置するように配置されている。このように構成することによって、酸化亜鉛素子１２と導体５との間で浮遊容量Ｃ２を調整することにより、酸化亜鉛素子間の電圧分担率は図９の実線で示すように均等となり、分担比１.１ を満足できるようになる。又、円筒状の導体５，１１を高圧母線１の延長上の垂直面に位置するように設けているので、円筒状の導体５と接続導体３を一直線配置することができ、接続導体３の突起による電界の乱れの影響がなくなり、素子間の電圧分担への悪影響を抑えられる。又、機械的強度が増すため、シールドの振動による金属異物などの異物の発生を抑えられる。
【００１８】
一方、タンク形避雷器のニーズとして、絶縁協調上さらに優れた保護特性が必要とされる。この要求に対しても、酸化亜鉛素子を並列に配置することで、例えば５００ｋＶ用避雷器で８７０ｋＶかつ１０ｋＡに対して８３０ｋＶかつ１０kAが実現できる。
【００１９】
このように、電位分担制御用シールド形状と酸化亜鉛素子への接続方法の最適化により、酸化亜鉛素子の高抵抗化により酸化亜鉛素子の固有の静電容量が小さくなっても、適切な電位分担（電圧分担率１.１ 以下）を設定できる高性能タンク形避雷器の提供が可能となる。
【００２０】
本発明の他の実施例を図５から図８により説明する。図５は、本実施例のタンク形避雷器の構成を示す縦断面図、図６は、図５の矢視Ｂ−Ｂ断面図、図７は、酸化亜鉛素子部を拡大して示す横断面図、図８は、酸化亜鉛素子部を拡大して示す縦断面図である。
【００２１】
本実施例では、さらに高定格の避雷器例えば８００ｋＶ用避雷器について説明する。このような高定格の避雷器に対しても、図１に示す構成で単純に素子直列数を積み上げることで対応可能であるが、この場合はタンク形避雷器の高さが高くなり、トラック輸送の条件を越えてしまう。そのため、本実施例では、酸化亜鉛素子を往復配置している。
【００２２】
本実施例のタンク形避雷器は、図１から図４に示す実施例と同様に構成されているが、本実施例では、酸化亜鉛素子３０は、絶縁板２９と接続導体２８により構成されており、酸化亜鉛素子柱４７と酸化亜鉛素子柱４８間で往復通電するように構成している。同様に、酸化亜鉛素子柱４９と酸化亜鉛素子柱５０間で往復通電するように構成されている。これらの酸化亜鉛素子は最終的に接続導体３５に接続されており、この接続導体３５は接続導体３６に連結されている。酸化亜鉛素子３０の往復配置は、従来の素子をジグザグにして接続する配置より低インダクタンス化できる。これら酸化亜鉛素子柱４７，４８，４９，５０間には絶縁筒３１，３２，３３を配置して連接し、酸化亜鉛素子群としての断面係数を多くとり、輸送，振動，耐震に耐えるようにしている。
【００２３】
なお、図１０に示すように高圧母線１を導体５に直接接続しても良く、この場合も同様な効果がある。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のタンク形避雷器によれば、酸化亜鉛素子間の電圧分担率を均等にでき、分担比１.１ 以下にできる。その結果、課電寿命特性が確保でき、高性能のタンク形避雷器が実用化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるタンク形避雷器の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図３】図１の酸化亜鉛素子部を拡大して示す横断面図である。
【図４】図１の酸化亜鉛素子部を拡大して示す縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施例タンク形避雷器の構成を示す縦断面図である。
【図６】図５の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図７】図５の酸化亜鉛素子部を拡大して示す横断面図である。
【図８】図５の酸化亜鉛素子部を拡大して示す横断面図である。
【図９】酸化亜鉛素子の電圧分担率を示す図である。
【図１０】タンク形避雷器の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…高圧母線、２…絶縁スペーサ、３，２２，２３，２８，３５，３６，４２…接続導体、４…下部環状リング、５，８，１１…導体、６…上部環状リング、７…環状リング、９…接続板、１０…バネ、１２，３０，４０，４３…酸化亜鉛素子、１３，２９，４４，４５…絶縁板、１４…キュービクル、１５，４１…タンク、１６…密封端子、１７…接地導体、１８…底板、１９…ハンドホール、２０，２１，３１，３２，３３…絶縁筒、２４，２５…フランジ、２６，３７…ボルト、２７，３４…絶縁棒、３８…シールド、３９…同心状シールド、４６…固定金具、４７，４８，４９，５０…酸化亜鉛素子柱。
【図１】
0003750279.tif 000002
【図２】
0003750279.tif 000003
【図３】
0003750279.tif 000004
【図４】
0003750279.tif 000005
【図５】
0003750279.tif 000006
【図６】
0003750279.tif 000007
【図７】
0003750279.tif 000008
【図８】
0003750279.tif 000009
【図９】
0003750279.tif 000010
【図１０】
0003750279.tif 000011