JP2011528860A - 複数の避雷器柱体を有する放電電流路を備えた避雷器装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に製造できる避雷器装置を提供する。
【解決手段】避雷器装置（１）が複数の避雷器柱体（３、４）を備えた放電電流路（２）を有する。避雷器柱体（３、４）の端部に端末金具（５、６）が設けられている。端末金具（５、６）が結合要素（１６）を介して互いに接続されている。結合要素（１６）が互いに独立に変形可能な複数の分岐（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）を有すると有利である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の避雷器柱体を有する放電電流路を備え、少なくとも１つの第１の避雷器柱体及び第２の避雷器柱体がそれぞれ避雷器柱体の端部を終端させる少なくとも１つの端末金具を有する避雷器装置に関する。

この種の避雷器装置は公知である（例えば特許文献１参照）。この公知の避雷器装置は複数の避雷器柱体を備えた放電電流路を有する。複数の避雷器柱体は端部に、各々避雷器柱体を終端させる端末金具を備えている。各避雷器柱体は個々に個別の圧縮ばねを介して位置決めされている。圧縮ばねを介して、個々の避雷器柱体の長さの差を補償できる。

各避雷器柱体が個別に位置決めされているために、公知の避雷器装置の組立は高コストである。各避雷器柱体は個別に調整されて位置決めされなければならない。

欧州特許第０６７３５４３号明細書

従って、本発明の課題は、より簡単に製造できる避雷器装置を提供することにある。

本発明によれば、この課題は、冒頭に述べた如き避雷器装置において、端末金具が結合要素を介して互いに接続されていることによって解決される。

典型的には避雷器柱体は長く延びた構造を有する。この場合、避雷器柱体は互いにほぼ平行に整列させられている。避雷器柱体は、例えば端面側で互いに当接する多数のバリスタ素子を有する。これらのバリスタ素子を固定すべく、有利な方法では、端末金具が適している。製作公差に基づいて個々のバリスタ素子が異なる寸法を有し得るので、複数のバリスタ素子の組合せを行なった後に、異なる長さの避雷器柱体が生じ得る。２つの避雷器柱体の２つの端末金具を１つの結合要素を介して接続することで、それら避雷器柱体を端末金具の領域において安定化することができる。かくして複数の避雷器柱体を１つの結合体にまとめることができる。この種の結合体は組立を簡単化する。例えば避雷器装置の製造中にさまざまの結合体を供給し、これらを必要時に使用することができる。

避雷器柱体のそれぞれが各端部に個別の端末金具を備えているよい。結合要素の使用によって、例えば避雷器柱体を多数のバリスタブロックから構成して、端末金具で囲うことができる。結合要素を介して、接続すべき避雷器柱体の長さの差に関係なく、互いに同じ安定性もたらすことができる。その際、１つの避雷器装置の１つの放電電流路の全ての避雷器柱体が１つの共通な結合要素を介して接続されていると有利である。それにより、最初は個別に存在する複数の避雷器柱体から、１つのコンパクトな結合体を端末金具の領域において作り出せる。結合要素を介して互いに接続された端末金具が同じ電位を有すると有利である。典型的には１つの避雷器の１つの放電電流路は、１つの大地側端部と１つの高電圧側端部とを有する。この場合、接続される複数の避雷器柱体の各々における大地側端部又は高電圧側端部に付設された端末金具を、１つの結合要素により接続するべきである。それにより、例えばバリスタ素子を有する避雷器柱体を跨ぐ短絡ブリッジを避けることができる。複数の避雷器柱体の一端が１つの共通な端末金具で終端されていてもよい。

有利な実施形態においては、結合要素が互いに独立に変形可能な分岐を有し、各端末金具が異なる分岐に接続される。

１つの結合要素が、各端末金具への結合に備えて、例えば種々の分岐を有するとよい。その際、結合は種々の形態で行なえる。例えば溶接、ろう接又は接着のような材料的接続が使用可能である。しかし、結合要素と端末金具との接触のために形状的接続又は力学的接続も使用可能である。その際、各１つの避雷器柱体に異なる分岐を割り当てることができる。分岐の互いに独立な変形により、避雷器柱体の異なる長さを、結合要素の形状の適合化により補償できる。その際、分岐が弾性的及び／又は塑性的に変形可能であるとよい。分岐の弾性的変形の場合には、結合要素に基づく力を、付加的に放電電流路の安定化ために利用することができる。放電電流路は避雷器柱体の結合によって安定化されている。しかし、放電電流路は、限られた範囲内で移動可能である。

更に、分岐が板内の少なくとも１つのスリットによって形成されていると有利である。

１つの板、つまり１つの平面的要素に、その板から異なる分岐を作り出すべく、スリットが設けられているとよい。板が多角形又は円形の外側輪郭を有すると有利である。その際、スリットは、結合要素の周辺領域に避雷器柱体への接続個所が設けられ得るように、互いにできるだけ半径方向に向けられるべきである。接続個所の位置を確定すべく、例えば分岐内に孔が設けられるとよい。この孔の中に、例えばボルト、ねじ継手等が挿入される。その際、板が例えば矩形輪郭を有し、スリットがほぼ矩形の外側輪郭の金具縁部に対しほぼ平行な方向に向けられていると有利である。結合要素の塑性変形性を予定するときは、結合要素と端末金具との間において大きな面積の接続を作り出し得る。例えば結合要素を導電性部材として形成でき、この場合、個々の端末金具の電気接触、従って複数の避雷器柱体の電気接触をその結合要素を介して行ない得る。

互いに接続される複数の端末金具が結合要素を遮蔽する肩部を有すると有利である。

特に避雷器装置を高圧域及び超高圧域において使用する場合、例えば張り出している金具縁部に放電現象をもたらす電界の発生が起こり得る。特に避雷器柱体の高電圧側端部において端末金具が誘電的に有利な形態を有するとよい。即ち、端末金具が、ほぼ丸くされた金具縁部を有する丸みのある、特に円筒状の構造を備えているとよい。それに伴い、避雷器柱体のバリスタ素子の端末金具によって囲われた端部も、誘電的に遮蔽される。

結合要素を介して接続すべき複数の端末金具における肩部の配置は、結合要素自体を誘電的に遮蔽される空間に配置することを可能にする。例えば複数の端末金具に、結合要素が配置されている１つの窪みが形成されているとよい。窪みの上には電界のない空間が形成されるので、結合要素における部分放電が回避される。それに伴い、予想される機械的負担に応じて、結合要素の形態を比較的自由に選択できる。

その場合、電界のない空間の境界が、複数の端末金具における複数の協働する肩部によって形成されているとよい。例えば中央の電界のない空間を形成すべく、複数の端末金具の肩部の協力で、複数の端末金具による遮蔽作用が実現される。その際、各端末金具はそれぞれ電界のない空間の一部分を遮蔽する。端末金具の同じ電位を保証すべく、結合要素がこれ等端末金具の間で電位を伝達するとよい。

他の有利な実施形態では、複数の避雷器柱体の少なくとも１つを固定すべく、少なくとも１つの引張締め具が、結合要素と一緒に１つの端末金具に取付けられる。

避雷器柱体は、典型的には端面側で互いに当接する複数のバリスタ素子を有する。バリスタ素子は、例えば円筒形の輪郭を備えている。典型的にはバリスタ素子は金属酸化物から、例えば焼結法によって作られる。表面が、例えばセラミックコーティングを有するとよい。バリスタ素子間の接触付与を持続的に保証すると共に、避雷器柱体が時折ばらけるのを防止すべく、バリスタ素子を互いに押圧するとよい。このために、例えば１つの避雷器柱体の反対側端面の方の端部に存在する端末金具が使用される。引張締め具により端末金具同士がバリスタ素子のスタックの介在の下に互いに引っ張られる。この結果、避雷器柱体として使用可能である角の固定した結合体が生じる。その際に引張締め具の配置が、中心において、例えばバリスタ素子における開口を通して行なわれる。しかし、１つ以上の引張締め具がバリスタ素子の周囲に分散配置されていてもよい。引張締め具としては、例えば棒、環、管等の電気絶縁要素が適している。

引張締め具を端末金具に固定すべく、種々の方法を使用できる。例えば引張締め具の圧入、係止、ねじ止め、接着等である。引張締め具と端末金具との間の接続は比較的高い機械的負荷を受ける。

端末金具に更なる接続要素を設ける必要性を回避すべく、１つの引張締め具が結合要素と一緒に角を堅く１つの端末金具に固定されているのが有利である。

従って、既存の構成部分と共に結合要素を位置決めでき、且つ結合要素を介して相応の力を伝達でき、その力はできる限り大きい面積で各避雷器柱体へ導入される。その際、結合要素が、結合要素を介して接続される各端末金具と一緒に、それぞれ共通に１つの引張締め具により各端末金具に接続されていると有利である。

結合要素が誘電的に遮蔽された領域内に配置されているとき、この領域は、結合要素と引張締め具とを固定するための固定手段がその遮蔽された領域内に存在するように構成されているとよい。

更に、結合要素を介して複数の避雷器柱体が電気的に接触していると好ましい。

結合要素を介する複数の避雷器柱体の電気接触は、放電電流路に共通な接触点を設けることを可能にする。従って、この接触点は、結合要素の分岐を介して個々の避雷器柱体に分岐する。例えば避雷器柱体の高電圧側端部で電圧を導く電線を結合要素に接続し、且つ放電電流路を結合要素を介して異なる避雷器柱体に分割できる。この結果、例えば個々の避雷器柱体本来の長さの差に関係なく、放電電流路の持続的な接触を生じさせ得る。

複数の避雷器柱体がカプセル容器内に配置されていて、結合要素の側とは反対側の端部を固定されていると有利である。

所謂カプセル避雷器は、放電電流路が１つのカプセル容器内に配置された避雷器装置である。カプセル容器は放電電流路を包囲し保護する。このためカプセル容器は、例えば少なくとも部分的に、例えばプラスチック、セラミックス等の電気絶縁材料から成る。その電気絶縁材料の柱状構造が有利であることが分かった。この場合、端部側において避雷器装置の放電電流路のための相応の接触点がカプセル容器を貫通する。ガス絶縁開閉装置に避雷器装置を使用すべく、カプセル容器を導電材料製の容器から構成してもよい。接地側の接触を容器を介して実行できる。高電圧側の接触のために容器に電気絶縁ブッシングを設け、該ブッシングを経て電線を容器に対し絶縁して気密に容器内に引き込むとよい。

避雷器柱体は端部側がカプセル容器に角を固定して接続され、カプセル容器内において固定点からそびえ立つように延びているので、これら避雷器柱体は自由端部を有する。避雷器柱体の固定点からそびえ立つこれらの避雷器柱体の端部は、各々個別の端末金具によって終端されているべきである。個別の端末金具は１つの結合要素を介して互いに安定化されている。この結果、個々の避雷器柱体の振動が低減される。避雷器柱体はその結合要素を介して相互に安定する。それに伴い、カプセル容器に対し相対的に放電電流路が制限されて動くことは許容するが、許容できないねじれは回避可能である。それ故、例えば避雷器柱体の自由端部において接触要素、例えば銅バンドのようなばね弾性部材又は他の可逆変形可能な部材を結合要素に接続し、カプセル容器を通して結合要素の電位を外に向けて伝達できる。避雷器柱体の自由端部は、避雷器装置の高電圧側端部であるとよい。それにより、避雷器装置を電気エネルギ伝送系統に接続すべく、カプセル容器の内部にある放電電流路をカプセル容器の外側において接触させることができる。勿論、避雷器柱体の自由端部を大地電位に接触させ、カプセル容器に接続されている端部に高電圧を印加することもできる。これは、特にガス絶縁装置用の避雷器装置において有利である。

避雷器柱体を固定し取付ける領域に、例えば避雷器柱体が同様に個別の端末金具を有するとよい。しかし、複数の避雷器柱体のために共通な端末金具が使用されてもよい。この端末金具を介して、同様にカプセル容器の壁を通して放電電流路の接触が行なわれるとよい。例えば固定のためにカプセル容器に接続されている避雷器柱体の端部において大地電位との接触が行なわれるとよい。固定は大地側又は高電圧側で行なってよい。

図１はカプセル容器を有する避雷器装置の断面図である。 図２は端末金具の斜視図である。 図３は結合要素の斜視図である。 図４は図３の結合要素を有する図２の端末金具の接続を示す斜視図である。 図５は図１による構造において使用可能であるような複数の避雷器柱体の構成及び共通の結合要素を介する結合を示す斜視図である。

以下、本発明の実施例を概略的に図面に示して更に詳細に説明する。

図１は、避雷器装置１の断面図である。避雷器装置１は放電電流路２を備える。放電電流路２は第１の避雷器柱体３と第２の避雷器柱体４を有する。他の避雷器柱体は、第１の避雷器柱体３と第２の避雷器柱体４により覆われて見えない。第１の避雷器柱体３と、第２の避雷器柱体４と、覆われて見えない避雷器柱体とは、原理的に同じ構造を有する。

第１の避雷器柱体３を例にとり、模範的に１つの避雷器柱体の構造を説明する。第１の避雷器柱体３は、各端部側に、第１の避雷器柱体３を終端させる第１及び第２の端末金具５、６を有する。第１の避雷器柱体３の端末金具５、６は、引張締め具７ａ、７ｂを介して互いに接続されている。引張締め具７ａ、７ｂは端末金具５、６内に固定されている。端末金具５、６の間に複数のバリスタ要素８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆが挿設されている。バリスタ要素８ａ〜８ｆは各々円筒状に形成され、これらは端面側で互いに押圧されている。端部側に配置されたバリスタ要素８ａ、８ｆが端末金具５、６に当接している。引張締め具７ａ、７ｂの締付けにより、バリスタ要素８ａ〜８ｆが、端末金具５、６間において圧接されるので、角度のしっかり固定した結合体が構成されている。端末金具５、６の一様な締付けのため、この図では覆われて見えない他の引張締め具が、バリスタ要素８ａ〜８ｆの周囲に配置されている。

第１の避雷器柱体３と第２の避雷器柱体４の各端部は、端末金具５、６によって囲われている。それぞれ避雷器柱体３、４の同じ端部側に配置された第１の端末金具５又は第２の端末金具６は、それぞれ同じ電位を有する。避雷器柱体３、４の第２の端末金具６を介して、避雷器柱体３、４は避雷器装置のカプセル容器９に固定されている。カプセル容器９は、電気絶縁性の殆ど中空円筒状の絶縁体１０を有し、絶縁体１０は、液密のカプセル容器を形成すべく、各端面が第１及び第２の接触体１１ａ、１１ｂによって閉鎖されている。接触体１１ａ、１１ｂが絶縁体１０の内部を液密に閉鎖する故、カプセル容器９に、周辺に対して高めた圧力を持つ絶縁液を封入できる。

カプセル容器９の第１の接触体１１ａには、避雷器柱体３、４の第２の端末金具６が取付けられて固定されている。第１の接触体１１ａは放電電流路の大地側接触に役立つ。第１の接触体１１ａと、そこに取付けられた第２の端末金具６とを介して、避雷器柱体３、４は大地電位に置かれる。避雷器柱体３、４の大地電位側端部と反対側にある端部は、自由にカプセル容器９の中にそそり立っている。避雷器柱体３、４の第１の端末金具５に１つの高電圧側端部を接触させるべく、第２の接触体１１ｂと避雷器柱体３、４の自由端部に存在する第１の端末金具５との間に、可撓性の接触要素１２が配置されている。第２の接触体１１ｂには、例えば架空電線の高電圧電位がもたらされ得る。それによって、接触体１１ａ、１１ｂ間に、避雷器柱体３、４を介する放電電流路２が形成されている。可撓性の接触要素１２は、例えばばね又は接触バンドである。

図２は、第１の末端金具５を例示する。第１の末端金具５は、略円筒状の基本構造を有し、突出した伸張部１３がその基本構造を崩している。第１の末端金具５を複数の孔１５が通り抜けており、孔１５の１つは、突出した伸張部１３の領域にある。突出した伸張部１３の領域内の孔１５の周りには、部分的に遮蔽された窪み１４が存在する。突出した伸張部の孔１５は、部分的に、この孔１５よりも高いところにある末端金具５の肩部によって見下ろされている。

図３は結合要素１６を示す。結合要素１６は板状に構成されている。結合要素１６は、ほぼ矩形の輪郭を有し、結合要素１６には結合要素１６の外縁に対して平行にスリットが設けられている。それによって第１の分岐１７ａ、第２の分岐１７ｂ、第３の分岐１７ｃ並びに第４の分岐１７ｄが形成されている。各分岐１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄには末端金具５の孔１５に対応する１つの孔が設けられている。

図４は、図２で説明した第１の端末金具５と、図３により説明した結合要素１６との組合せを示す。端末金具５の孔１５には、引張締め具７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが挿入されている。引張締め具７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄはそれらの端部に雄ねじを有し、それら雄ねじの上に、引張力を発生させるべくナットが螺合されている。部分的に囲われた窪み１４の領域内にある孔１５において、同様に引張締め具７ｄがナットで固定されている。その際端末金具５の部分的に囲われた窪み１４に第４の分岐１７ｄが挿入され、部分的に囲われた窪み１４内の孔１５と同じ引張締め具７ｄが、第４の分岐１７ｄにおける対応孔に貫通させられているので、結合要素１６と端末金具５との位置固定が引張締め具７ｄ及び付属のナットにより行なわれる。

図５は、図４により説明した装置の欠けた部分の補足を示す。同様に構成される複数の避雷器柱体３、４が同様の端末金具５を備えていて、これら端末金具５は、張り出している伸張部が中央領域の方に向くように整列されている。第１の端末金具５における部分的に囲われた窪み１４より高いところにある金具縁部が、これら金具縁部によって見下ろされる、取り囲まれた窪みを形成し、この窪みの中に結合要素１６が配置されている。該結合要素１６の４つの分岐１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの各々が、窪み内の各端末金具５の各１つの孔１５の中にある各１つの引張締め具により固定されている。部分的に囲われていて金具縁部によって見下ろされている窪み１４から、これらの端末金具５の協力により、金具縁部によって全面的に囲われた窪みが形成され、この窪みによって電界のない空間を提供できる。

個々の避雷器柱体３、４の各バリスタ素子８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆの異なる高さに基づき、結合要素１６の個々の分岐１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの独立した変形が必要であり、それによって機械的に安定化された避雷器柱体３、４の結合体を構成できる。結合要素１６を介して、例えば可撓性の接触要素１２と避雷器柱体３、４とが接続可能であり、それによって避雷器柱体３、４の領域内での放電電流路は本例では互いに電気的に並列接続された４つの避雷器柱体に分割されている。

１ 避雷器装置、２ 放電電流路、３ 避雷器柱体、４ 避雷器柱体、５ 端末金具、６ 端末金具、７ａ〜７ｄ 引張締め具、８ａ〜８ｆ バリスタ素子、９ カプセル容器、１０ 絶縁体、１１ａ〜１１ｂ 接触体、１２ 可撓性の接触要素、１３ 伸張部、１４ 窪み、１５ 孔、１６ 結合要素、１７ａ〜１７ｄ 分岐

Claims (7)

1. 複数の避雷器柱体（３、４）を有する放電電流路（２）を備え、少なくとも第１及び第２の避雷器柱体（３、４）がそれぞれ少なくとも１つの避雷器柱体（３、４）の端部を終端させる端末金具（５）を有する避雷器装置（１）において、
   端末金具（５）が結合要素（１６）を介して互いに接続されていることを特徴とする避雷器装置。
2. 結合要素（１６）が互いに独立して変形可能な分岐（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）を有し、端末金具（５）が異なる分岐（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）に接続されていることを特徴とする請求項１記載の避雷器装置。
3. 分岐（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）が１つの板の少なくとも１つのスリットによって形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の避雷器装置。
4. 互いに接続されている端末金具（５）が結合要素（１６）を遮蔽する肩部を有することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の避雷器装置。
5. 避雷器柱体（３、４）の少なくとも１つを固定するために、少なくとも１つの引張締め具（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）が、結合要素（１６）と一緒に端末金具（５）に取付けられていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の避雷器装置。
6. 結合要素（１６）を介して避雷器柱体（３、４）が電気的に接触させられていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の避雷器装置。
7. 避雷器柱体（３、４）がカプセル容器内に配置されており、結合要素（１６）の側と反対側の端部を固定されていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の避雷器装置。

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