JP3845671B2 - 高圧抵抗体素子 - Google Patents

Description

本発明は、高圧発電装置の負荷特性試験に用いられる高圧金属抵抗器としての高圧抵抗体素子に関するものである。

従来、発電装置の負荷特性試験に用いられる負荷抵抗器として、図３に示すような張り出し片９を有する高圧抵抗体素子１´を用いたものが利用されていた。同図に付き説明すると、２´は円筒形の外筒であり、約１ｍの長さを持って形成されている。

そして、３は抵抗発熱線、４は電極棒であり、５´は抵抗発熱線３及び電極棒４と外筒２´の内壁の間に充填され封端部材６で密封された絶縁物である。この絶縁物５´は粉末状に構成されており、外筒２´と抵抗発熱線３及び電極棒４とを絶縁する役目を持つものである。

７は接続用端子であり、電極棒４の外端螺子部４ａに螺合挿通したナット８、８にて両側を挟付け固定されている。そして、この端子７を介して隣り合う他の高圧抵抗体素子１´と接続される。９は上記したように張り出し片であり、抵抗発熱線３へ通電した際に発せられる熱を放出する放熱板の機能を果たすものである。張り出し片９は外筒２´の外周上長手方向に約７ｍｍの間隔でスパイラル状に一体成形又は取り付けられている。

この高圧抵抗体素子１´は、使用電圧６６００Ｖに応ずるため、定格電圧４００Ｖ、絶縁耐力２０００Ｖ／１分間の規格とされている。

図４に当該高圧抵抗体素子１´を直列に接続した高圧抵抗体回路１０を示す。１１は接続部材であり、隣り合う高圧抵抗体素子１´を接続用端子７に代って接続する。１２´は四角状の方形フレームであり、当該方形フレーム１２´の配列板１２ａ´には１０個の高圧抵抗体素子１´が両端を貫通渡架して取り付けられ、高圧抵抗体回路１０が形成されている。

図５に、高圧負荷抵抗器ユニット１３の概略構成を示す。当該高圧負荷抵抗器ユニット１３には、前述した高圧抵抗体回路１０が１５段多段に渡架収容されている。このとき、高圧抵抗体素子１´の張り出し片９が互いに重なり合わないように、互い違いに齟齬配置されている。これは、各高圧抵抗体素子１´が通電状態になると、かなりの高熱が発せられるため、冷却ファン１４により下から風冷却が万遍に行われなければならないためである。

当該高圧負荷抵抗器ユニット１３に冷却ファン１４を設けた実施例を図６に示す。同図において、１５は防振ゴムであり、１６は絶縁碍子を示す。この碍子１６をさらに設けることによって、絶縁性の確保をさらに高める作用を有するものである。図中１７はフード、１８は設置基台である。

ここで、従来の技術として参考資料を挙げておく。
特開平９−１５３０７号公報 特開平９−１５３０８号公報 特開２０００−１９２３１号公報

以上のような従来の乾式の高圧負荷抵抗器を用いて高圧発電装置の負荷特性試験を行った結果、風冷却負荷抵抗器は１４０℃の高温となり、高圧抵抗体素子１´単体では、３５０℃乃至７００℃の温度を有することが分かった。

これは、高圧抵抗体回路１０に配列されている高圧抵抗体素子１´の張り出し片９を重ならないように互い違いに位置するように配置しても、この張り出し片９の形状が送風機による通風の抵抗となり、方形フレーム１０内に熱が篭って冷却ファン１４の冷却作用の効果が十分に得られないためである。この高圧抵抗体素子１´では常備が常識とされている張り出し片９は、低圧抵抗体素子では極めて有効ではあるが、次に述べる種々の弊害をもたらすことが解明されていなかった。

即ち、張り出し片９が通風の抵抗となるため、当該高圧負荷抵抗器ユニット１３内で乱気流や撹乱気流が起生し、その結果振動を起こすという現象も回避出来ず、従来例では、これを防振ゴム１５により回避しているが、試験の際の危険性は相変わらずぬぐえるものではない。

しかも、高圧抵抗体素子１´の外筒２´内に封入された絶縁物５´は粉末状であるため、この外力振動により移動片寄せられて均一厚被覆が不可能となり、部分的に絶縁が不充分となって絶縁破壊の引き金となる弊害を有するばかりか絶縁粉末のため稼動中の灼熱の抵抗発熱線３も容易に振動を起生し、断線し易くなり耐熱性に欠ける欠点を有する。それにも拘らず、従来は運転操作者の操作ミスで片付けられることが多かったこの故障原因の解明が充分なされていなかった。

さらには、当該張り出し片８の形状は、放熱作用のためのものであるが、先が尖っているため高圧になると先尖縁９ａ、９ａからコロナ放電を初期発生し、終には方形フレーム１２´との間でアーク放電を発生し、絶縁破壊を起こすことが永年の実験の結果ようやく分かり、危険性を伴わずに負荷特性試験を実施することは従来の高圧抵抗体素子１´ではできないものであった。

アーク放電により絶縁破壊を起したときの安全策として絶縁硝子１６を設けているが、高圧過電流の逃げ場がないため高圧負荷抵抗ユニット１３全体が焼損破壊してしまう危険があり、従業員も稼動中は危なくて近づけなかった。

その上、張り出し片９の為、方形フレーム１２´上方から内部の見通しが悪く保守、点検、整備上の支障となり、加えて、焼損又は断線した高圧抵抗体素子１´のみを方形フレーム１２´から横合いに抜き出すことは出来ない為、稼動現場での部分的な交換は不可能であり、いちいち工場に持ち帰り、他の高圧抵抗体素子１´をも取り外した上で部分交換を余儀なくされていた為、負荷特性試験を中断、延期しなければならなかった。

ここにおいて、本発明の解決すべき主要な目的は、次の通りである。
即ち、本発明の第１の目的は、高圧発電装置の負荷特性試験を行う際に発生する熱による温度上昇に耐え得る高圧抵抗体素子を提供せんとするものである。

本発明の第２の目的は、高圧においても絶縁破壊を防ぐ高圧負荷装置に用いられる高圧抵抗体素子を提供せんとするものである。

本発明の第３の目的は、風冷に対する耐振性に優れた耐久性を有する高圧抵抗体素子を提供せんとするものである。

本発明の第４の目的は、支持物から容易に一本一本抜き出せ、保守、点検、整備、交換補修に至便な高圧抵抗体素子を提供せんとするものである。

本発明の第５の目的は、軽量コンパクトな高圧抵抗体素子を提供せんとするものである。

本発明の他の目的は、明細書、図面、特に特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らかとなろう。

本発明は、上記課題を解決するために、高圧抵抗体素子の外筒の支持物により支持される部位を絶縁スリーブで抜出自在に被覆することにより、外周全長にスパイラル状放熱張り出し片を設けずとも充分、耐振絶縁破壊性を補強し、送風機による風の通風状態を良好にし、また耐振構造に形成した特徴的な構成手段を講じる。

さらに、具体的詳細を述べると、当該課題の解決では、本発明が次に列挙する新規な特徴的構成手段を採用することにより、上記目的を達成するように為される。

即ち、本発明の第１の特徴は、金属製円筒状の外筒と、当該外筒の両端からそれぞれ内挿された電極棒の内端相互間に亙り螺旋状に巻かれた抵抗発熱線と、当該電極棒及び当該抵抗発熱線と前記外筒の内壁面との間に充填焼付けられた絶縁物と、各種支持物により支持される前記外筒の両端寄り部位に抜き出し自在に嵌挿止着した絶縁スリーブとを具備して形成されてなる、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第２の特徴は、上記本発明の第１の特徴における絶縁スリーブが、前記外筒に対しスプリング溝付止め輪にて止着してなる、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第３の特徴は、上記本発明の第１又は第２の特徴における絶縁スリーブが、前記高圧抵抗体素子を多列多段に配架する際の支持物である配列板に抜き出し自在に貫嵌しスプリング溝付止め輪にて止着してなる、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第４の特徴は、上記本発明の第１、第２又は第３の特徴における絶縁スリーブが、円筒形である、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第５の特徴は、上記本発明の第１、第２、第３又は第４の特徴における絶縁スリーブが、印加される高電圧値に対応した絶縁耐力を有するよう長さと厚さが調整自在に形成されてなる、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第６の特徴は、上記本発明の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における絶縁スリーブが、約１０ｃｍ前後間長である、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第７の特徴は、上記本発明の第４、第５又は第６の特徴における絶縁スリーブが、約３ｍｍ前後間厚である、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第８の特徴は、上記本発明の第１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特徴における外筒が、焼結セラミックよりなる、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第９の特徴は、上記本発明の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７又は第８の特徴における外筒が、前記絶縁物の全保護覆いとしてのスパイラル状張り出し片がない耐熱特性の優れた低圧現用の外装シースを採用してなる、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第１０の特徴は、上記本発明の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８又は第９の特徴における絶縁物が、充填焼付け固化して埋蔵した、前記抵抗発熱線を耐振保護してなる、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明の第１１の特徴は、上記本発明の第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９又は第１０の特徴における電極棒が、導電性金属棒である、高圧抵抗体素子の構成採用にある。

本発明は、かかる高圧抵抗体素子を従来例の高圧負荷抵抗器に用いて試験を実施すると、絶縁スリーブが円筒状を有するため冷却ファンによる風通しが良好で、方形フレーム内に乱流、撹乱流が生せず、従来例に比べ十分な放熱効果が得られる。

円筒形状が風の抵抗とならず、抵抗器ユニットの最上部まで順調に風が流れるばかりか、スパイラル状の張り出し片がない為、上から方形フレーム内の見通しも優れ、スプリング溝付止め輪を外せば容易に各高圧抵抗体素子は方形フレーム外に抜き出せるので、稼動現場での保守、点検、整備補修に極めて至便である。

また、これにより振動の発生も抑えられ、防振ゴムの設置の必要性はなくなり、試験の際の危険性は極度に軽減される。さらに、従来例の張り出し片のような突起状の先尖縁形状を有しないため、絶縁耐力が増し、絶縁破壊の危険性を回避できるとともに、高圧抵抗体素子を外装した絶縁スリーブで支持物に支持取付けることにより一層の絶縁破壊を阻止し得る等優れた効果を奏する。

本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図１に、本実施形態例に係り、絶縁スリーブを分解取り外した高圧抵抗体素子を示す一部省略破断側面図、図２は配列板に両端を貫通渡架した取付状態を示す一部省略破断側面図である。
なお、本実施形態例では、同一部品は同一符号を付し、ダッシュ（´）のない同一符号は従来例の対応部品を表す。

図中、１は本実施形態例の高圧抵抗体素子、２は金属製の外筒であり、表面を滑らかにすることにより放電を発生しにくくする形状と、スパイラル張り出し片がなくとも放熱特性に優れる要件を満たし絶縁物５の全保護覆い素材として、低圧現用の外装シースを用いている。３は外筒２の両端からそれぞれ内挿した電極棒４、４の内端相互間に亙り張設したコイル状抵抗発熱線である。

また、５は従来例の５´と同様絶縁物であるが、粉末状のものを熱することにより焼付け固形化し、外筒２の内壁と導電性金属の電極棒４、４及び抵抗発熱線３との間に充填されている。これにより、絶縁物５は外筒２を電極棒４、４及び抵抗発熱線３から均等に絶縁する役割を果たすとともに、外部からの振動エネルギーを吸収して自己保持力の弱い抵抗発熱線３をしっかり固定する作用効果も奏することとなる。

また、従来の物と違い固形化されているので、外力振動によっても絶縁物５が偏らず、確実な絶縁が期待できる。７は電極棒４、４外端部の螺子部４ａに挿通し、ナット８、８にて両側を挟着固定した接続用端子である。

１９は、本実施形態例の特徴である絶縁スリーブである。絶縁スリーブ１９は、電気的な耐圧特性、耐熱性、耐水性（屋外で試験が行われる際に、雨水等の急冷による破壊が生じることがある。）、耐荷重性及び耐衝撃性に優れた焼結セラミックを用いる。電気的特性として交流耐電圧１２０００Ｖ／ｍｍ１分間の素材を用い、例えば、厚さを３ｍｍとすると３６０００Ｖ／１分間に近い絶縁耐力を有するものを製作することができる。

また、絶縁スリーブ１９の形状は円筒状であり、高圧抵抗体素子１の外径を例えば、１２ｍｍとすると、内径は１２．５ｍｍ程であり、外径を、厚さ３ｍｍとした場合、１８．５ｍｍ程度となる。使用電圧に応じて長さと厚味は調整自在に形成される。

また、図２に示すよう表面の汚れや湿気による絶縁値の低下を考慮した配列板１２ａ、支持口１２ｂの貫通両側の長さをそれぞれ５０ｍｍ程度とする。
なお、これら数値はあくまで一例であり、これら数値に限定されるものではないことは言うまでもない。同図中２０はスプリング溝付止め輪で、抜き出し自在な絶縁スリーブ１９を配列板１２ａの支持口１２ｂに止着する一方、抜き出し自在な外筒２を絶縁スリーブ１９に止着する。

１２ａは配列板であり、従来例の高圧抵抗体回路１０を示す図５における方形フレーム１２´の配列板１２ａ´に対応するものであり、両端を貫通渡架した高圧抵抗体素子１群を接続してより張り出し片９分大幅に小さくなった高圧抵抗体回路１０を形成する際の支持物となり得るものである。
従って、軽量コンパクト化された高圧抵抗体素子１群を渡架収納する方形フレーム１２自体が小型化される。

以上、本発明の実施の形態に付き説明したが、本発明は、必ずしも上述した手段にのみ限定されるものではなく、本発明にいう目的を達成し、前述の効果を有する範囲内において、適宜、変更実施することが可能なものである。

本発明の実施の形態例に係る絶縁スリーブを分解取り外した高圧抵抗体素子を示す一部省略破断側面図である。 同上、高圧抵抗体素子の配列板への取付状態一部省略破断側面図である。 従来の高圧抵抗体素子を示す一部省略破断側面図である。 方形フレームに貫通渡架した従来の高圧抵抗体素子群を直列に接続した高圧抵抗体回路を示す一部破断平面図である。 従来の高圧抵抗器ユニットを示す斜面図である。 従来の高圧抵抗器ユニット下側に絶縁碍子と防振ゴムを介して冷却ファンを取り付けた高圧抵抗器を示す図である。

符号の説明

１，１´…高圧抵抗体素子
２，２´…外筒
３…抵抗発熱線
４…電極棒
４ａ…外端部螺子部
５，５´…絶縁物
６…封端部材
７…振続用端子
８…ナット
９…張り出し片
９ａ…先尖縁
１０…高圧抵抗体回路
１１…接続部材
１２，１２´…方形フレーム
１２ａ，１２ａ´…配列板
１２ｂ…支持口
１３…高圧負荷抵抗器ユニット
１４…冷却ファン
１５…防振ゴム
１６…絶縁碍子
１７…フード
１８…設置基台
１９…絶縁スリーブ
２０…スプリング溝付止め輪

Claims (11)

1. 金属製円筒状の外筒と、
   当該外筒の両端からそれぞれ内挿された電極棒の内端相互間に亙り螺旋状に巻かれた抵抗発熱線と、
   当該電極棒及び当該抵抗発熱線と前記外筒の内壁面との間に充填焼付けられた絶縁物と、
   各種支持物により支持される前記外筒の両端寄り部位に抜き出し自在に嵌挿止着した絶縁スリーブと、
   を具備して形成される、
   ことを特徴とする高圧抵抗体素子。
2. 前記絶縁スリーブは、
   前記外筒に対しスプリング溝付止め輪にて止着する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の高圧抵抗体素子。
3. 前記絶縁スリーブは、
   前記高圧抵抗体素子を多列多段に配架する際の支持物である配列板に抜き出し自在に貫嵌しスプリング溝付止め輪にて止着する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧抵抗体素子。
4. 前記絶縁スリーブは、
   円筒形である、
   ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の高圧抵抗体素子。
5. 前記絶縁スリーブは、
   印加される高電圧値に対応した絶縁耐力を有するよう長さと厚さが調整自在に形成される、
   ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の高圧抵抗体素子。
6. 前記絶縁スリーブは、
   約１０ｃｍ前後間長である、
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の高圧抵抗体素子。
7. 前記絶縁スリーブは、
   約３ｍｍ前後間厚である、
   ことを特徴とする請求項４、５又は６に記載の高圧抵抗体素子。
8. 前記絶縁スリーブは、
   焼結セラミックよりなる、
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７に記載の高圧抵抗体素子。
9. 前記外筒は、
   前記絶縁物の全保護覆いとしてのスパイラル状張り出し片がない耐熱特性の優れた低圧現用の外装シースを採用する、
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８に記載の高圧抵抗体素子。
10. 前記絶縁物は、
    充填焼付け固化して埋蔵した前記抵抗発熱線を耐振被護する、
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載の高圧抵抗体素子。
11. 前記電極棒は、
    導電性金属棒である、
    ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０に記載の高圧抵抗体素子。

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