JPH0138872Y2

JPH0138872Y2 -

Info

Publication number: JPH0138872Y2
Application number: JP7370585U
Authority: JP
Priority date: 1985-05-16
Filing date: 1985-05-16
Publication date: 1989-11-20
Also published as: JPS61791U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は電気回路を瞬時的に異常電圧から保
護するための避雷装置に関するものである。

従来、この種の装置として第１図に示すものが
あつた。

図において、１は接地タンク、この接地タンク
１の内部２は、高絶縁耐力を有するガス、例えば
SF₆が詰められる空間、３は非直線特性の優れた
抵抗体であつて、例えば酸化亜鉛を主成分とする
焼結体からなるもの３ａ，３ｂ，…３ｘを順次積
み重ねて構成されている。４は高圧側リード線の
役目をする導体、５はリード線４を支える絶縁物
スペーサである。

次に動作について説明する。リード線４は保護
すべき機器の高圧端子に結ばれており、雷などに
より入来するサージは抵抗体３を通してアースに
短絡される。抵抗体３として用いられる酸化亜鉛
焼結体素子の電圧−電流特性の一例を第２図に示
す。このような広範囲に亘る定電圧特性により、
前記のサージに対する端子電圧の上昇は低く抑え
られる。第２図の実線は直流または大電流サージ
に対する特性を示すが、交流電圧がこのような素
子に印加された場合の電圧−電流特性は電流、電
圧ともピーク値で考えて第２図破線のように小電
流領域において直流電圧に対するものとは違つて
くる。これは素子が静電容量を有しているためで
あり、酸化亜鉛焼結体素子はじめその他の非直線
抵抗体においても共通した特性である。ある程度
以上高い交流電圧に対しては電圧−電流特性は直
流のものと同じとする。すなわち第２図において
電圧V₀以上では交流、直流とも大略同一の曲線
に乗るが、V₀以下では両者が食い違つてくる。
酸化亜鉛焼結体素子においてはこのV₀に対する
電流値は通常1mA以上となる。しかるに交流の
避雷器においては常時、交流の線路電圧が非直線
抵抗体に印加される。この常規対地電圧は後に述
べる素子の寿命の関係からV₀より低い電圧、例
えば、第２図にVpとして示されたレベルに選ば
れる。

このような低い交流電圧に対しては素子は殆ん
ど完全なコンデンサとして動作するので次のよう
な問題をひき起こす。

第１図の構造において非直線素子３とタンク１
の間には浮遊容量が存在し、これを考慮すると前
記の常規対地電圧のような低い交流電圧に対して
は第３図のような等価回路により非直線抵抗体の
電圧分担が論じられる。

第３図において、Ｈは非直線抵抗体の全長、Ｘ
は考えている点までの高圧端からの距離、dXは
以下の微分計算をするための微分距離、Ｋ／dX
は長さdXの部分の素子の静電容量、CdXは長さ
dX部分がタンクとの間に持つ静電容量、および、
Ｖ（Ｘ）は全電圧Ｖに対するＸの点における非直
線抵抗体の電位である。これらの間にはＶ（Ｘ）CdX ＝ｄ／dX［（dV（Ｘ）／dX）・（dX）・（Ｋ／dX）］dX の関係が存在し、ＣおよびＫがＸによらず一定と
考えてこれを整理すると dV（Ｘ）／dX²＝（Ｃ／Ｋ）・Ｖ（Ｘ）が得られる。これを境界条件Ｖ（０）＝Ｖ，Ｖ（Ｈ）＝０のもとに解くとＶ（Ｘ）＝Ｖ｛sinh［（√）
・（Ｈ−Ｋ）］／sinh［（√）・Ｈ］｝が求まる。この抵抗体の電位分布Ｖ（Ｘ）は第４
図ａの実線に示すような形となり、破線で示すリ
ニアな電位分布とは異なる。上の式から分かるよ
うにリニアな電位分布からのずれは抵抗体の長さ
が長くなる程大きくなる。

この結果抵抗体内部の電界Ｅ（Ｘ）＝｜dV
（Ｘ）／dX｜は第４図ｂの実線に示すように著し
く不均一となる。最大の電界は高圧側（Ｘ＝０）
で生じその点の電界E_naxは平均電界E_avに比べて
極めて高くなる。このような状況の下では非直線
抵抗体のうち高圧側に近い部分では第２図に示し
た常規対地電圧V_pのレベルよりも過電圧状態と
なつている。このような過電圧が常時素子に印加
されると、一般に素子は電気的に劣化していく。
第５図は酸化亜鉛素子の電圧−寿命の曲線一例で
ある。電圧がV₀に近づくに従がい急速に寿命が
短くなる。

第１図のような構造においては、上部の素子程
電圧が多くかかることを示している（第４図）。

従つて従来の構成法においては常規対地電圧が
高圧側に片寄り、その部分の非直線抵抗体が急速
に劣化していくという欠点があつた。

この考案は、このような点に鑑みてなされたも
ので、非直線抵抗体の配置を工夫することによつ
て、非直線抵抗体の電圧分担を均一化して劣化の
ない高性能な異常電圧保護装置を提供することを
目的としている。

第６図は、この考案の一実施例を示す図であ
る。この第６図において、１は接地タンク、この
接地タンク１の内部２は、高絶縁耐力を有するガ
ス、例えばSF₆が詰められる空間、４は高圧側リ
ード線の役目をする導体、５はリード線４を支え
る絶縁物スペーサである。

６は接地タンク１の軸方向に合わせて配置した
電極、７は絶縁物で作られた複数本のパイプであ
る。

第７図は、第６図のＡ−Ａの矢印方向から見た
平面図である。

ここで、非直線抵抗体を直列に積みあげた時の
全長をＬ、電極６と接地タンク１の間の任意の異
なつた等電位面の電位をE₁，E₂、電極６の電位
をE₀とすると、Ｌ・（｜E₁−E₂｜／E₀）の高さを
持つ非直線抵抗体をE₁，E₂の等電位面の空間に
設置することができれば、電極６と接地タンク１
の電位分布を乱すことなく非直線抵抗体の均等分
圧が可能となる。

なお、第６図で例示されている電位分布は、計
算機による電界計算によつて容易に得ることがで
きる。

第８図は、第６図の内部配置を鳥瞰図として示
したものである。この第８図において、各絶縁パ
イプ７の内部には複数段（この例では３段）の非
直線抵抗体９が絶縁スペーサ１０を介して配設さ
れている。

電極６に最も近い非直線抵抗体９ａはまずリー
ド線１１ａによつて電極６側の高圧側リード線４
を接続され、次いでリード線８ａを介して非直線
抵抗体９ｂと接続されてから、リード線８ｂを介
して次の非直線抵抗体９ｃに接続される。以下、
このような接続が非直線抵抗体９ｘまで直列にな
されて、リード線１１ｂで接地される。

第８Ａ図には、前記第８図における右端部の絶
縁パイプ７に複数個の非直線抵抗体９ｃないし９
ｘが絶縁スペーサ１０を介して収納されている態
様が、断面図として例示されている。この第８Ａ
図において、非直線抵抗体９ｃについてみると、
その両端部には端子板１４，１４が設けられてお
り、上方側の端子板１４に接続されたリード線８
ｂは第８図の左方に隣接する絶縁パイプに収納さ
れている非直線抵抗体の中で９ｂなる記号が付さ
れているもの、即ち、前記非直線抵抗体９ｃの直
上位にあるものに接続されており、また、下方側
の端子板１４に接続されたリード線は右方に隣接
する絶縁パイプに収納されている非直線抵抗体の
中で、前記非直線抵抗体９ｃの直下位にあるもの
に接続されてる。以下同様な接続関係を保持する
ようにされて、電極６に連なる高圧側リード線４
から、例えば接地タンクのような筒状金属容器１
の接地点に向けて、全ての非直線抵抗体がらせん
状になるように、電気的に直列に接続される。な
お、この第８Ａ図において、１７は絶縁パイプ７
の両端に設けられた金属キヤツプであり、その上
方側の金属キヤツプ１７と絶縁スペーサ１０の上
方側の保護板１６との間にはコイルバネ１５が設
けられて、前記絶縁パイプ７内の複数個の非直線
抵抗体の相互の位置関係が規定されることにな
る。

第９図は非直線抵抗体がらせん状に直列配置さ
れる概念図を示している。

第６図において、電極６と接地タンク１との間
の電位分布は破線１２で示されている。この考案
においては、第８図における各非直線抵抗体９
ａ，９ｂ，９ｃ，……，９ｘの分担電圧が、第６
図における電位分布とほぼ等しい電位に一致する
ように配設される。従つて、このようにすること
により、常時の交流電圧の下での複数個の非直線
抵抗体の各々が分担する電圧が互いにほぼ等しく
なり、このため、ある一部の非直線抵抗体に対し
て大きな分担電圧がかかることがなくなつて、長
寿命かつ高信頼度の異常電圧保護装置が得られる
ものである。

第１０図は、この考案の他の実施例を示すもの
である。この第１０図においては、第６図におけ
る電極６の代わりに導体１２が使用されている。
また、１３ａ，１３ｂはガス絶縁母線のタンクで
ある。

第１１図は、この考案の実施例の動作を説明す
るためのグラフ図である。この第１１図のグラフ
図において、横軸に示すものは、装置の組み立て
に用られた非直線抵抗体のNo.（付番）であり、ま
た、縦軸に示すものは、最高電位を100％、接地
電位を０％としたときの電位配分である。細実線
１１Ａは理想電圧分担曲線を示している。点線１
１Ｂはこの考案の実施例による電圧分担曲線を示
している。また、太実線１１Ｃは従来例による電
圧分担曲線を示している。以下、この第１１図に
いて説明する。

まず、第８図に示されたこの考案の実施例装置
の組み立ては、500kV用の酸化亜鉛素子による非
直線抵抗体を12個使用してなされた。そして、最
高電位に最も近い側の非直線抵抗体９ａはNo.１と
し、以下順次に付番して接地電位に最も近い側の
非直線抵抗体９ｘはNo.12とした。このようにして
組み立てた実施例装置について、その電位測定を
各非直線抵抗体の接地側で行つた。その測定結果
は第１１図の太実線１１Ｃで示されている。

次に、第１図に示された従来例装置の組み立て
が、同じく500kV用の酸化亜鉛素子による非直線
抵抗体を12個使用してなされた。そして、最高電
位に最も近い側の非直線抵抗体３ａはNo.１とし、
以下順次に付番して接地電位に最も近い側の非直
線抵抗体３ｘはNo.12とした。この従来例装置につ
いても前記実施例装置と同様な電位測定を行つ
た。その測定結果は第１１図の点線１１Ｂで示さ
れている。

この第１１図から認められるように、この考案
の実施例のような構成をとることにより、従来例
のものに比べて、理想的な電圧分担に極めて近
く、殆ど均一の電圧分担を実現することができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の異常電圧保護装置の例示図、
第２図は、このような装置内の抵抗体として用ら
れる酸化亜鉛焼結体素子の電圧−電流特性の例示
図、第３図は、前記第１図の装置の等価回路図、
第４図は、前記第１図の装置における電位分布状
況の例示図、第５図は、非直線抵抗体の寿命特性
例示図、第６図は、この考案の実施例である異常
電圧保護装置の構成図、第７図は、前記第６図の
装置についてＡ−Ａ側より見たときの断面図、第
８図は、前記第６図の装置の鳥瞰図、第８Ａ図
は、前記第８図の一部断面図、第９図は、非直線
抵抗体の接続態様を示すための概念図、第１０図
は、この考案の他の実施例を示す構成図、第１１
図は、この考案の実施例の動作を説明するための
グラフ図である。１は金属容器、６は電極、７は絶縁パイプ、９
ａ，…，９ｘは非直線抵抗体。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

接地された筒状金属容器と、上記筒状金属容器
と同心的に配設され、高圧側導体に接続された電
極と、上記電極から上記筒状金属容器の内部底面
に向けて放射状に配設された複数個の絶縁パイプ
と、上記絶縁パイプのそれぞれに互いに所定の間
隔をおいて収納された複数個の非直線抵抗体とか
らなる異常電圧保護装置であつて、上記複数個の
非直線抵抗体は、上記電極の電位と上記筒状金属
容器の接地電位との間で選択された、上記非直線
抵抗体と同数で互いに異なつている等電位面を上
記電極に近い側から１個づつ順次占有して、全体
としてらせん状になるように配設されており、上
記複数個の非直線抵抗体は、上記電極から上記筒
状金属容器の接地点に向けて電気的に直列に接続
されている異常電圧保護装置。