JPS6324604A - Arrestor - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は雷サージを始めとする異常電圧から電力設備を
保護するための油中適用の避雷器に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a lightning arrester for use in oil for protecting power equipment from abnormal voltages such as lightning surges.

従来の技術 近年、電力分野において、電力の安定供給の要望が以前
にも増して高まシ、電力設備機器の高信頼化ならびに電
力の高品質化が進められている。BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, in the electric power field, the demand for a stable supply of electric power has increased more than ever before, and efforts have been made to improve the reliability of electric power equipment and the quality of electric power.

特に、電力の高品質化においては、送配電線上に雷など
によって発生する有害な異常電圧を確実に吸収するため
に、直列ギャップをもたない酸化亜鉛形の避雷器も実用
化され、送配電設備の各所に取付けられている。また、
電力機器の保護特性を経済的に向上させる観点から、電
力機器内蔵形の避雷器も実用化されつつある。この電力
機器内蔵形の避雷器は変圧器における油中適用などで代
表されるが、これらの避雷器は変圧器の絶縁油の高温度
に常にさらされることになり、またそれは気中適用時の
温度に比べかなシ高くなることから、サージ電流吸収な
らびに短時間交流過電圧印加に対して、十分な熱放散を
考慮しなければならない。In particular, in order to improve the quality of electric power, zinc oxide type lightning arresters without series gaps have been put into practical use in order to reliably absorb harmful abnormal voltages generated by lightning on power transmission and distribution lines. installed in various locations. Also,
From the viewpoint of economically improving the protection characteristics of power equipment, lightning arresters built into power equipment are also being put into practical use. This type of lightning arrester built into power equipment is typically used in transformers submerged in oil, but these arresters are constantly exposed to the high temperature of the insulating oil of the transformer, and the temperature is higher when applied in air. Since the cost is comparatively high, sufficient heat dissipation must be taken into account for surge current absorption and short-term AC overvoltage application.

そのため避雷器の特性要素となる素子から発生する熱を
どのように放散させるかが重要な課題となっている。Therefore, how to dissipate the heat generated from the elements that are the characteristic elements of lightning arresters has become an important issue.

従来、この揮の避雷器の内部構造は、第３図に示すよう
な構成であった。第２図は避雷器の主要構成部の断面を
示したもので、避雷器のターミナルとなる両端端子部は
省略している。第３図において、１は酸化亜鉛を主原料
とし、ビスマスなどの添加物を加えて高温焼結して得ら
れた円柱形のバリスタ素子で、その側面は高抵抗層なら
びにガラス層によって覆われている。２１Ｌ　、２ｂは
バリスタ素子１０両端面上に設けられたメタリコン端面
電極で、アルミニウムの溶射によって円板状に形成され
ている。このように両端面にメタリコン端面部ｉ２ａ、
２ｂを有したバリスタ素子１は、第２図のように避雷器
の適用定格電圧は合わせて必要数が直列に積み重ねられ
ている（第３図では３．５個を図示）。３は積み重ねら
れたバリスタ素子１の一方の端部に圧接される電極板、
４はその圧接に必要な圧接力を与えるスプリング、６は
スプリング４の両端を電気的に短絡する金属製の短絡バ
ー、６は円筒状の碍子あるいはガラスエポキシなどで作
られた絶縁ケースで、バリスタ素子１などが収納される
。７はバリスタ素子１と絶縁ケース６との内側の空間部
で、絶縁油がこの空間部７を流通する（なお、第３図に
は絶縁ケース６の内側〜外側間を流通する油の流通孔は
図示せず〕。Conventionally, the internal structure of this type of lightning arrester was as shown in FIG. FIG. 2 shows a cross section of the main components of the lightning arrester, with terminals at both ends serving as the terminals of the lightning arrester being omitted. In Figure 3, numeral 1 is a cylindrical varistor element made of zinc oxide as the main raw material, added with additives such as bismuth, and sintered at high temperature.The sides of the element are covered with a high-resistance layer and a glass layer. There is. Reference numerals 21L and 2b denote metallicon end face electrodes provided on both end faces of the varistor element 10, which are formed into a disk shape by thermal spraying of aluminum. In this way, on both end faces, the metallic contact end face part i2a,
As shown in FIG. 2, the required number of varistor elements 1 having 2b are stacked in series, including the applicable rated voltage of the lightning arrester (3.5 varistor elements are shown in FIG. 3). 3 is an electrode plate that is pressed against one end of the stacked varistor elements 1;
4 is a spring that provides the pressure welding force necessary for the pressure welding, 6 is a metal shorting bar that electrically shorts both ends of the spring 4, and 6 is an insulating case made of cylindrical insulator or glass epoxy. Element 1 and the like are stored. Reference numeral 7 denotes a space inside the varistor element 1 and the insulating case 6, and insulating oil flows through this space 7. (not shown).

以上のように構成された従来の避雷器の放熱について、
以下その動作を説明する。Regarding the heat dissipation of the conventional lightning arrester configured as above,
The operation will be explained below.

まず、雷サージ電圧、開閉サージ電圧あるいは短時間交
流過電圧が避雷器両端に印加された場合、それらの電圧
に伴うサージ電流は避雷器によってバイパスされ、避雷
器が接続された線路の電圧は抑制される。この時、サー
ジ電流は直列接続されたバリスタ素子１を通過すること
になシ、その時の消費エネルギーはジュール熱となって
、−旦バリスタ素子１の温度を上昇させ、その後生とし
てバリスタ素子１の側面から油中の空間部７へ放熱され
る。First, when lightning surge voltage, switching surge voltage, or short-time AC overvoltage is applied across the arrester, the surge current associated with those voltages is bypassed by the arrester, and the voltage on the line to which the arrester is connected is suppressed. At this time, the surge current does not pass through the series-connected varistor elements 1, and the energy consumed at that time becomes Joule heat, which increases the temperature of the varistor element 1. Heat is radiated from the side to the space 7 in the oil.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の構成では、前述のサー
ジ電圧あるいは短時間交流過電圧が連続的にあるいは長
時間発生した場合、側面からの放熱だけでは十分でなく
、バリスタ素子１の素子温度は極めて高くなり、定格交
流電圧における熱暴走など、熱安定性面での問題があっ
た。Problems to be Solved by the Invention However, in such a conventional configuration, when the above-mentioned surge voltage or short-time AC overvoltage occurs continuously or for a long time, heat radiation from the side is not enough, and the varistor element The element temperature of No. 1 became extremely high, and there were problems in terms of thermal stability, such as thermal runaway at the rated AC voltage.

本発明はこのような問題点を解決しようとするもので、
バリスタ素子からの放熱特性を高め、大きなエネルギー
処理時の避雷器の熱安定性を高めることを目的とするも
のである。The present invention aims to solve these problems,
The purpose is to improve the heat dissipation characteristics from the varistor element and improve the thermal stability of the lightning arrester when processing large amounts of energy.

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するために、中空ドーナッツ
板状で、一方の側面から内中空部に貫通する孔を少なく
とも１本有した放熱電極を、直列に積み重ねられた中空
シリンダ状のバリスタ素子の間もしくは端面の少なくと
もいずれかに設置してなるものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a structure in which heat dissipation electrodes shaped like hollow donut plates and having at least one hole penetrating from one side to the inner hollow part are stacked in series. The varistor elements are installed between the hollow cylinder-shaped varistor elements or at least on the end faces of the varistor elements.

作用 本発明は上記した構成により、バリスタ素子の放熱を単
にバリスタ素子の外側面のみならず、素子内中空部〔内
側面〕ならびに端面部からの放熱を、放熱電極内の孔を
流通する絶縁油を冷却媒体として積極的に行うことがで
き、結果としてバリスタ素子全体の放熱を速かに行わせ
ることができるものである。Function: With the above-described configuration, the present invention dissipates heat from the varistor element not only from the outer surface of the varistor element, but also from the hollow part [inner surface] and the end face of the varistor element. can be actively used as a cooling medium, and as a result, heat can be rapidly dissipated from the entire varistor element.

実施例 第１図および第２図は本発明の避雷器の一実施例を示し
、第１図は避雷器主要部分の部分断面図で、避雷器のタ
ーミナルとなる両端端子部は省略しである。第２図は第
１図におけるイ〜ロ部の切断面である。第１図、第２図
において、８は酸化亜鉛を主原料とし、ビスマスなどの
添加物を加えて高温焼結して得られた中空シリンダ状を
なしたるバリスタ素子で、その側面は高抵抗層ならびに
ガラス層によって覆われている。９＆　、ｓｂはバリス
タ素子８０両端面上に設けられたメタリコン端面電極で
、リング状をなしている。１ｏは電極板、１１はスプリ
ング、１２は短絡バー、１３は絶縁ケース、１４は空間
部で、絶縁油（図示せず）で満たされている。これらは
それぞれ従来のバリスタ素子１、メタリコン端面電極２
ａ、２ｂ、電極板３、スプリング４、短絡バー６、絶縁
ケース６、空間部７に対応するものである。１５はバリ
スタ素子８と同等の外径ならびに中空内径を有したドー
ナッツ板状をなしたる放熱電極で、アルミニウム、銅合
金などの良熱伝導体を用いて作られ、その側面から内中
空部へ放熱電極１５内を貫通し、絶縁油が流通する円形
の孔１６が２本設けられている。これらの放熱電極１５
は、必要数積み重ねられるバリスタ素子８の間に挾み込
まれて用いられている。Embodiment FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the lightning arrester of the present invention, and FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the main part of the lightning arrester, with terminals at both ends serving as terminals of the arrester being omitted. FIG. 2 is a cross section of parts A to B in FIG. 1. In Figures 1 and 2, 8 is a hollow cylindrical varistor element made of zinc oxide as the main raw material, added with additives such as bismuth, and sintered at high temperature.The side surface of the element has a high resistance. layer as well as a glass layer. 9&, sb are metallicon end face electrodes provided on both end faces of the varistor element 80, and are ring-shaped. 1o is an electrode plate, 11 is a spring, 12 is a shorting bar, 13 is an insulating case, and 14 is a space, which is filled with insulating oil (not shown). These are respectively a conventional varistor element 1 and a metallicon end face electrode 2.
a, 2b, an electrode plate 3, a spring 4, a shorting bar 6, an insulating case 6, and a space 7. Reference numeral 15 denotes a donut-shaped heat dissipation electrode having an outer diameter and a hollow inner diameter equivalent to those of the varistor element 8, and is made of a good heat conductor such as aluminum or copper alloy. Two circular holes 16 are provided that penetrate through the heat dissipation electrode 15 and allow insulating oil to flow therethrough. These heat dissipation electrodes 15
is used by being inserted between the required number of varistor elements 8 stacked.

次に、以上のように構成された避雷器の動作を説明する
。今、従来例と同様にサージ電圧あるいは短時間交流過
電圧が連続的あるいは長時間発生した場合、吸収された
エネルギーによって、バリスタ素子８の温度は従来例と
同様に極めて高くなる。しかしながら、素子内に蓄積さ
れた熱はバリスタ素子８の外側面のみならず、放熱電極
１６の孔１６を介して、内側面部からも冷却媒体である
絶縁油中に放散されることとなり、また自由に絶縁油が
流通することにより、バリスタ素子８の温度上昇を低く
抑えることになる。実験例では、バリスタ素子８のメタ
リコン端面電極部における温度上昇を従来の半分以下に
抑えることも可能であった。また、放熱電極１６の放熱
特性は放熱電極１５の熱伝導率、厚み、孔１６の径なら
びに数量などによって制御できるものである。Next, the operation of the lightning arrester configured as above will be explained. Now, as in the conventional example, if a surge voltage or short-time AC overvoltage occurs continuously or for a long time, the temperature of the varistor element 8 becomes extremely high due to the absorbed energy, as in the conventional example. However, the heat accumulated in the element is dissipated not only from the outer surface of the varistor element 8 but also from the inner surface through the hole 16 of the heat dissipation electrode 16 into the insulating oil, which is the cooling medium, and is also free. As the insulating oil flows through the varistor element 8, the temperature rise of the varistor element 8 is suppressed to a low level. In the experimental example, it was also possible to suppress the temperature rise in the metallicon end face electrode portion of the varistor element 8 to less than half of the conventional temperature. Further, the heat dissipation characteristics of the heat dissipation electrode 16 can be controlled by the thermal conductivity and thickness of the heat dissipation electrode 15, the diameter and number of holes 16, etc.

このようにバリスタ素子８０ジユール熱を速やかに放散
することによって、連続的に流入するエエルギーによる
温度上昇を低く抑えることができ、結果として定格交流
電圧印加状態における避雷器を熱暴走から回避すること
ができるなど、良好な熱安定性を得ることができ、また
、バリスタ素子８の特性劣化を低減させるといった効果
をもつものである。このような効果は、熱放散の関係か
ら特に直径の大きなバリスタ素子に顕著に現われるもの
である。By quickly dissipating the heat of the varistor element 80 joules in this way, it is possible to suppress the temperature rise due to the continuously flowing energy to a low level, and as a result, it is possible to avoid thermal runaway in the arrester when the rated AC voltage is applied. It is possible to obtain good thermal stability, and also has the effect of reducing characteristic deterioration of the varistor element 8. Such an effect is particularly noticeable in varistor elements having a large diameter due to heat dissipation.

なお、本発明の実施例では、孔１６を円形の２本とした
が、形状的に四角でもよく、また本数も２本以外の数で
あってもよい。また、放熱電極１６はバリスタ素子８の
間にすべて挾み込まれているが、必要に応じて１個おき
に挾み込んでもよい。さら（、直列に積み重ねられたバ
リスタ素子８群の両端に放熱電極１５を設置しても放熱
効果が現出されることは言うまでもない。In the embodiment of the present invention, the holes 16 are two circular holes, but they may be square in shape, and the number of holes 16 may be other than two. Further, although all of the heat dissipation electrodes 16 are inserted between the varistor elements 8, they may be inserted between every other varistor element 8 if necessary. Furthermore, it goes without saying that the heat radiation effect can be achieved even if the heat radiation electrodes 15 are installed at both ends of the 8 groups of varistor elements stacked in series.

発明の効果 以上のように本発明によれば中空ドーナッツ板状で、一
方の側面から内中空部に貫通する孔を少なくとも１本有
した放熱電極を、直列に積み重ねられた中空シリンダ状
のバリスタ素子の間もしくは端面の少なくともいずれか
に設置することによって、バリスタ素子内で発生したジ
ュール熱を速やかにバリスタ素子の外側面に加えて、端
面、内側面からも放散し、バリスタ素子の温度上昇を抑
制することができ、結果として避雷器の良好な熱安定性
を確保し、バリスタ素子の特性劣化を抑制するという効
果をもつものである。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a hollow cylindrical varistor element is provided in which heat dissipation electrodes each having a hollow donut plate shape and having at least one hole penetrating from one side to the inner hollow part are stacked in series. By installing it between the varistor elements or at least on the end face, the Joule heat generated within the varistor element is quickly added to the outer face of the varistor element, and is also dissipated from the end face and inner face, suppressing the temperature rise of the varistor element. As a result, it has the effect of ensuring good thermal stability of the lightning arrester and suppressing deterioration of characteristics of the varistor element.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明における避雷器の一実施例を示す主要部
分の部分断面図、第２図は同第１図におけるイ〜ロ間の
切断面の断面図、第３図は従来の避雷器の主要部分の部
分断面図である。 ８・・・・・・バリスタ素子、ｇａ、ｇｂ・・・・・・
メタリコン端面電極、１３・・・・・・絶縁ケース、１
４・・・・・・空間部、１５・・・・・・放熱電極、１
６・・・・・・孔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名δ−
−−パリスタ素子 か、７に一−ゾクリコン肩拗 ｌθ−−・脣ソ出オ更 ／Ｉ−−−スアリシク゛Fig. 1 is a partial sectional view of the main parts of an embodiment of the lightning arrester according to the present invention, Fig. 2 is a sectional view taken along the section A to B in Fig. 1, and Fig. 3 is the main part of the conventional lightning arrester. FIG. 8...varistor element, ga, gb...
Metallicon end electrode, 13...Insulation case, 1
4... Space part, 15... Heat dissipation electrode, 1
6...hole. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person δ−
--Pallister element, 7 to 1-Zoclicon shoulder lθ--・Longer-to-shoulder output/I---Sarishikku

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 　中空ドーナッツ板状で、一方の側面から内中空部に貫
通する孔を少なくとも１本有した放熱電極を、直列に積
み重ねられた中空シリンダ状のバリスタ素子の間もしく
は端面の少なくともいずれかに設置してなる避雷器。A heat dissipation electrode shaped like a hollow donut plate and having at least one hole penetrating from one side to the inner hollow part is installed between the hollow cylinder-shaped varistor elements stacked in series or at least on the end face. Lightning arrester.