特許 6324488 カプセル封止形サージアレスタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6324488

(24)【登録日】2018年4月20日

(45)【発行日】2018年5月16日

(54)【発明の名称】カプセル封止形サージアレスタ

(51)【国際特許分類】

   H01C 7/12 20060101AFI20180507BHJP

【ＦＩ】

   H01C7/12

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2016-509307(P2016-509307)

(86)(22)【出願日】2013年4月26日

(65)【公表番号】特表2016-521003(P2016-521003A)

(43)【公表日】2016年7月14日

(86)【国際出願番号】EP2013058782

(87)【国際公開番号】WO2014173462

(87)【国際公開日】20141030

【審査請求日】2015年10月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】390039413

【氏名又は名称】シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト

【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ

(74)【代理人】

【識別番号】100075166

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 巖

(74)【代理人】

【識別番号】100133167

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 浩

(72)【発明者】

【氏名】ズリッツェ、マルクス

(72)【発明者】

【氏名】グリュンヴァルト、レギーナ

(72)【発明者】

【氏名】ゲーラー、ラインハルト

【審査官】 田中 晃洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３４７７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０３０７７９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０３４１２２７３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１８６１８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｃ ７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシング軸（３０）に沿って下部蓋（４）と上部蓋（５）との間に延びる１つのケーシング壁（３）を有する１つの流体密なケーシング（２）と、前記ケーシング（２）内に設置された、サージ防護のための１つの能動部（６）とを有する、サージアレスタであって、
積層部（７）内に複数のアレスタ素子（８）が含まれるように構成されており、
複数の前記積層部（７）が、絶縁性のスペーサ（９）を介してその上下に配置されて、１つのスタック（１０）を構成しており、
前記能動部（６）が、複数の前記スタック（１０）を備えており、それらスタック（１０）の長手方向軸（３１）が、前記ケーシング軸（３０）と平行に配置されており、
前記複数のスタック（１０）の隣り合う積層部（７）が、前記能動部（６）中を電流路（１１）が蛇行状に導かれるように、互いに電気的に接続されており、
前記複数のスタック（１０）が、１列に横並びに配列されており、かつ
前記蛇行状の電流路（１１）が、前記複数のスタック（１０）の複数の前記積層部（７）を通って、前記下部蓋（４）の方向に、および、前記下部蓋（４）の方向とは逆方向に、交互に連続して走っていることを特徴とするサージアレスタ（１）。

【請求項2】

請求項１に記載のサージアレスタ（１）において、
前記ケーシング壁（３）は、そのケーシング軸（３０）に沿った１つの部位（１７）における断面が、１つの長軸（１２）と１つの短軸（１３）とを有する楕円状の断面輪郭を有しており、前記複数のスタック（１０）の列が、前記長軸（１２）に沿って配列されていることを特徴とするサージアレスタ（１）。

【請求項3】

請求項１または２に記載のサージアレスタ（１）において、
隣り合う前記複数のスタック（１０）における前記スペーサ（９）同士が、同じ高さに配置されており、前記スペーサ（９）とそのスペーサ（９）の上下面に各々接する前記積層部（７）との間に、複数の接続要素（１４）が配置されていて、それら接続素子の各々が、１つのスタック（１０）の１個の積層部（７）とそれに対して隣り合ったスタック（１０）の１個の積層部（７）とを、電気的に接続することを特徴とするサージアレスタ（１）。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載のサージアレスタ（１）において、
１つのスタック（１０）の１つのスペーサ（９）と、それに隣り合う１つのスタック（１０）の１つのスペーサ（９）とが、それらスペーサ（９）を両端とする一体型の１つの支持プレート（１５）を構成している
ことを特徴とするサージアレスタ（１）。

【請求項5】

請求項３を引用する請求項４に記載のサージアレスタ（１）において、
前記複数の接続要素（１４）が、前記支持プレート（１５）の上面および下面に被着された被覆である
ことを特徴とするサージアレスタ（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前文による流体密なケーシングでカプセル封止されたサージアレスタに関する。

【背景技術】

【0002】

サージアレスタは、例えば開閉装置用の保護システムであり、これらの保護システムは、雷撃または他の部分システムの誤作動に起因して過電圧が生じたときに、その過電圧をアースに流すことによって、開閉装置における他の部品を保護する。

【0003】

この種のサージアレスタは、１つまたは複数の能動部を含み、それらの能動部は、複数の個別の円筒形のバリスタ素子によって構成された、１つのバリスタスタックを有する。
バリスタ素子の特徴は、電圧に依存する抵抗にある。これらは、低電圧では絶縁物として機能する。物質によって決まる或る特定の電圧閾値を超えると、これらは良好な導電性を示す。バリスタ素子は、多くの場合、酸化亜鉛のような金属酸化物で製造される。アレスタ部品は、その両端が端部取付台に接し、それらの端部は、開閉装置とアースとに電気的に接続される。機械的な負荷が掛かっている状態においても良好な電気的接触を保証すべく、バリスタスタックは、押圧を加えた状態で保持されねばならない。これは、例えば、特にグラスファイバーで強化された樹脂製の管、ロープまたはロッドのような複数の拘束要素を、両方の端部取付台に張力下で固定することによって、実現することができる。その場合、それらの拘束要素は、バリスタスタックを取り囲む。

【0004】

ガス絶縁開閉装置内での使用のために、サージアレスタは、カプセル封止された流体密なケーシングを有し、このケーシングが、アレスタ部品を取り囲んでいる。この場合、絶縁破壊強度を高めるべく、このケーシングには流体が、大抵は六フッ化硫黄が、充填される。このケーシングは、例えば金属製の導電性材料からなり、電気的に接地されている。サージアレスタスタックの一方の端部取付台は、このケーシングを通って導かれる接点を介してアースされている。他方の端部取付台は、ブッシングを介してケーシングの外部にある接点と電気的に接続されており、この接点によって、開閉装置への接続が行われる。

【0005】

この種のサージアレスタは、例えば特許文献１によって公知である。そこでは１つの１スタック式の能動部が、１つの流体密なケーシングの中に配置されている。しかし、その能動部は、高電圧用のものでは数メートルの長さになることがある。

【0006】

４つのスタックで構成された１つの能動部を有するサージアレスタが、特許文献２によって公知である。それらのスタックは、１つのケーシング軸の周りに回転対称に正方形に配置されている。この形態は、前出の文献１よりは長手方向に短いが、その代りに、横方向の広がりにおいてはさらに多くの構造スペースを必要とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】独国特許出願公開第１０２０１１０７７３９４Ａ１号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第４８１４９３６Ａ１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の課題は、開閉装置のスペース条件に対してさらに良好に適合したサージアレスタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この課題は、請求項１による本発明の手段によって解決される。

【0010】

このサージアレスタは、１つのケーシング壁を備えた１つの流体密なケーシングを有し、そのケーシング壁は、ケーシング軸に沿って下部蓋と上部蓋の間に延びている。さらに、このサージアレスタは、サージを防護するべく上記のケーシング内に配置された１つの能動部を有し、その能動部には、複数の積層部内に配置された複数のアレスタ素子が含まれており、絶縁スペーサで以て互いに分離されてその上下に配置された複数の積層部によって、１つのスタックが構成されている。その能動部は、多数のスタックを有し、それらスタックは、その長手方向軸がケーシング軸と平行になるように配置されており、而して隣り合うスタックの複数の積層部は、電流路が能動部を通って蛇行状に導かれるように互いに電気的に接続される。その接続は、複数のアレスタ素子の側面に配置されている例えばケーブルまたは導電性テープによって行うことができるが、より好適には、隣り合う２つのスタックの２個の積層部とそれらにそれぞれ接している複数のスペーサとの間に配置される１つの接続素子によって、その接続が行われて、それら隣り合う２つの積層部同士が電気的に接続されるようするとよい。本発明によれば、複数のスタックが１列に横並びに配置される。１スタック式の１つの能動部を有するサージアレスタと比べて、本発明によるサージアレスタは、明確に短い。本発明によるサージアレスタは、複数のスタックが１列に配置されるので、四角形に配置された複数の能動部スタックを有するサージアレスタと比べて、幅寸法が小さい。一般に、開閉装置の内部では、その全ての方向に十分なスペースが確保されるというわけではない。本発明によるサージアレスタでは、開閉装置の内部でサージアレスタの幅狭側がスペースの少ない方向を向くように、その位置を調整することができる。

【0011】

有利な一実施形態では、上記のケーシング壁は、ケーシング軸上での１つの部位における断面が、１つの長軸と１つの短軸とを有する楕円形の輪郭を有し、その長軸に沿って複数のスタックが配列される。楕円形のケーシング壁は、左様な複数のスタックの配列に最適であり、しかも、高い耐圧力強度を有する。

【0012】

さらに好適には、隣り合う複数のスタックにおいては、複数のスペーサがそれらスタックの同一の高さに配置されており、かつ、そのスペーサの両面に接する積層部には、１つのスタックの１つの積層部を他の１つのスタックの１つの積層部と電気的に接続する接続要素が、それぞれ配置される。このような配置によって、１つのスペーサ毎に、隣り合うスタックに対する２つの電気接続が可能となる。斯くして、スペーサの節約が可能となり、また、スタックをさらに短いものとすることが可能となる。

【0013】

他の好適な形態では、１つのスタックの１つのスペーサと、隣り合う１つのスタックの同一高さに配置されている１つのスペーサとが、一体化された１つの支持プレートの両端として形成される。このようにすることにより、その１つのスペーサが、隣り合う２つのスタック同士の間の補助的な機械的結合としての役割を果たし、以て能動部の機械的安定性が、さらに高められる。

【0014】

さらに、本発明の好適な形態では、上記の接続要素が、上記の支持プレートの上面および下面に被着された層であるように構成される。これにより、３つの部品ではなく、１つの部品だけを取り扱えばよいこととなるので、その使用が容易なものとなる。

【0015】

以下、本発明を図に基づいて詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明によるサージアレスタの長手方向断面図。

【図2】図１のサージアレスタの平面図。 全ての図において、同一部分には同一符号が付されている。添字等が付された符号は、同類の要素を示す。添字等が付与されていない符号は、全ての対応する要素を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１は、本発明によるサージアレスタ１の長手方向断面図である。図２は、同じサージアレスタ１の上面図である。能動部６のスタック１０ａ、１０ｂおよび１０ｃが、ここでは蓋５を通して見えるように示されている。このサージアレスタ１は、１つのケーシング２を有し、このケーシングは流体密で、ほぼ全体的に導電性材料からなり、電気的にアースされている。このケーシング２は、下部蓋４と上部蓋５を有する。両方の蓋４、５の間に、１つのケーシング軸３０に沿って、１つのケーシング壁３が延びている。このケーシングには、運転準備のできた状態では油または六フッ化硫黄のような絶縁性流体が充填されている。ケーシング２内には、サージを防護するための１つの能動部６が配置されている。その能動部６では、高電圧側端部２６が上部の端部取付台２０と接している。それらは高電圧接点１６と電気的に接続されており、その高電圧接点はさらに、高電圧ブッシング２５を介し上部蓋５を通って外部と電気的に接続されている。これにより、ケーシング２の外部にて、ここには示されていない高電圧開閉装置との接続を行うことができる。能動部６は、そのアース側端部２７で下部の端部取付台２１と接しており、ここでは３つの部分で示されている。但しこれは一体形の１つの端部取付台２１とすることも可能であることは勿論である。下部の端部取付台２１は、導電性の材料からなるものとすることが可能であり、その場合には、能動部６から下部の端部取付台２１と下部の蓋４とを介して外部と接地接続せしめるようにすることが可能である。このケーシング２の外部で、接地接続をアースすることができる。代案としては、下部の端部取付台２１を電気絶縁的に設置することができる。この場合には、能動部６を、流体密で、かつ、下部蓋４に対して電気絶縁されたアース接点（ここには示されていない）を介して、ケーシング２の外部で接地接続せしめるようにすることができる。能動部６は基本的に、ここには示されていない複数の拘束要素によって、一体に保持される。それら拘束要素は、能動部の周りに籠状に配置されているか、または、個別の管状の拘束要素として能動部を取り囲んでいる。その１つまたは複数の拘束要素は、一方の側が上部の端部取付台２０に固定され、他方の側が下部の端部取付台２１または下部蓋４に固定されることで、能動部を一体に保持している。

【0018】

能動部６は、ここでは３つのスタック１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを有する。２個、４個またはそれ以上のスタック１０からなる代案構成も可能である。本発明によるサージアレスタは、好適には３つ以上のスタックからなる１つの能動部６を有している。これらのスタック１０はそれぞれ、ケーシング軸３０に平行な長手方向軸３１に沿って延び、１列に横並びに配置されている。内側のスタック１０ｂは、外側の２つのスタック１０ａおよび１０ｃの両方と隣り合っている。これらのスタック１０はそれぞれ、複数のアレスタ素子８からなる多数の積層部７で以て構成されている。それらの積層部７は、絶縁スペーサ９によって互いに分離されている。アレスタ素子８は、ここでは範例として一つの符号のみを付して示してあり、一般に１つの円板状のバリスターブロックからなるものである。スタック１０ａを例に、その構造を詳細に説明することとする。スタック１０ａは、合計１８個のアレスタ素子８からなり、それらのアレスタ素子は、４つの積層部７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄにおいて上下方向に積層配置されており、ここでは積層部７ａは３個のサージアレスタ素子８を有し、積層部７ｂ、７ｃおよび７ｄは、それぞれ５個のアレスタ素子８を有する。これら４つの積層部７ａ、７ｂ、７ｃおよび７ｄは、３つの絶縁スペーサ９ａ、９ｂおよび９ｃによって互いに分離され、１つのスタック内で互いに電気的に絶縁されている。例えば、スペーサ９ｂは、積層部７ｂと７ｃとを互いに分離し、それらを互いに絶縁している。能動部６のアース側端部２７においてスタックを終端するスペーサ９ｄが積層部７ｄに接しており、そのスペーサによって、積層部７ｄが端部取付台２１に対して絶縁されている。スタック１０ｂおよび１０ｃも同様に構成されているが、積層部７、アレスタ素子８およびスペーサ９の個数が異なっている。外側のスタック１０ａおよび１０ｃは、同様に作られるが、回転対称に配置することが、より望ましい。内側のスタック１０ｂの複数の積層部７、すなわち内側の複数のスタック１０は、ここに示されている好適な例では、全て同数の、ここでは２個の、アレスタ素子８を有している。この態様の好適な一変形形態においては、内側のスタック１０ｂが、ｎ個のアレスタ素子を有する積層部７のみを有し、外側のスタック１０ａおよび１０ｃは２ｎ＋１個のアレスタ素子を有する積層部７を有し、ｎ＋１個のアレスタ素子８を有する１つの積層部７が外側のスタック１０ａ、１０ｃをそれぞれ１つの側で終端する。

【0019】

１つの積層部７とこれに接する１つのスペーサ９との間には、それぞれ１つの接続要素９が設置されている。その接続要素９は、隣り合うスタック１０の２つの積層部７を電気的に接続する。例えばスタック１０ａでは、積層部７ｃとこれに接するスペーサ９ｂとの間に、１つの接続要素１４ｃが配置されている。この接続要素１４ｃは、スタック１０ａからその長手方向軸３１に対して垂直方向に隣のスタック１０ｂにまで延びていて、そこで積層部７ｉとこれに接するスペーサ９ｆとの間に配置される。すなわち、接続要素１４ｃは、スタック１０ａおよびスタック１０ｂを同じ高さにて接続する。これにより、積層部７ｃと７ｉとの電気接続が行われる。斯くして、積層部７ｃと７ｉとが、直列に接続される。スタック１０ａを通る電流路１１は、上記と同様にして、すなわち電気絶縁スペーサ９ｃによって遮断され、スタック１０ｂを通るように導かれることとなる。このようにして、能動部６を通る電流路１１は、上部の端部取付台２０で始まり、アース側端部２７へ向かってスタック１０ａの積層部７ａを通り、接続要素１４ａを介して、スタック１０ｂの積層部７ｅへ導かれ、そこで一旦、高電圧側端部２６の方向に向かい、さらに、接続要素１４ｄを介してスタック１０ｃの積層部７ｇへ導かれ、そこで再びアース側端部２７の方向に向かい、続いて接続要素１４ｅを介して戻って積層部７ｆ、接続要素１４ｂを通り、スタック１０ａの積層部７ｃに導かれる。同様な方法で、電流路１１は、互いに直列に接続された複数の積層部７を通り、而して蛇行状に能動部６の全部を通って、スタック１０ｃの積層部７ｈへと導かれる。この電流路は、既述の如く、下部の端部取付台２１またはアース接点を介して、ケーシング２からその外部へと導かれる。なお、分かり易く表示するために、複数の接続素子１４と並んで水平方向の接続線が示されている。勿論、実際には、電流路１１の電流はそれら接続素子１４を通って流れる。

【0020】

２箇所においては、スペーサが、一体形の支持プレート１５ａ、１５ｂの端部として形成されている。隣り合う２つのスタックのスペーサは、このような１つの一体形の支持プレート１５ａ、１５ｂとして組み立てられる。こうして、スタック１０ａの積層部７ｃと７ｄとの間のスペーサは、スタック１０ｂの積層部７ｊと７ｋとの間のスペーサと共に、１つの支持プレート１５ａとして形成される。その支持プレート１５ａは、スタック１０ａとスタック１０ｂとをそれぞれ同じ高さで結合して、能動部６の機械的な安定性を高める役割を果たしている。スペーサ９および支持プレート１５は、例えばエポキシ樹脂、熱可塑性樹脂または他の電気絶縁性の固体から形成することができる。以下の説明においては、スペーサ９について記載されたことは、支持プレート１５に関するということが明確に言及されていない場合には、支持プレート１５にも当てはまるものとする。

【0021】

積層部１０の端部に位置するスペーサ９までの全てのスペーサ９においては、そのそれぞれの上面側および下面側に、それぞれ１つの接続素子１４が、そのスペーサ９とその両面に接している積層部７との間に配置されている。すなわち、それらスペーサ９の全てにおいて同様に、隣り合うスタック１０に対する２つの電気的接続が行われることとなる。このスペーサ９および接続素子１４の厚さは、複数のスタック１０に含まれているスペーサ９および積層部７の数が異なっている場合にも、これら複数のスタック１０の高さが同じになるように決められる。１つのスタック１０の２個の積層部７の間にそれぞれ１つのスペーサ９および２つの接続素子１４が配置されているスタック１０内では、１つのスペーサ９と２つの接続素子１４の合計厚さを、１つのアレスタ素子８の厚さと同じになるようにする。複数のスタック１０の両端では、１つのスペーサ９と１つの接続素子１４との合計厚さを、１つのアレスタ素子の厚さと同じになるようにする。これらの接続素子１４は、薄い金属プレートとすることが可能であるが、支持プレート１５の場合には、その支持プレート１５の上面および下面に被着された金属被膜とすることが可能である。

【0022】

ケーシング壁３は、ケーシング軸３０に沿った１つの部位１７において楕円状の断面輪郭を有するが、この場合の楕円状には、楕円も、長円または卵形も含まれる。この場合、ケーシング２は、１つの長軸１２と１つの短軸１３とを有し、その長軸１２はその短軸１３よりも長い。複数のスタック１０の列が、長軸１２に沿って配列される。

【0023】

上記のケーシング２は、さらに、マンホール蓋２３によって閉鎖可能な１つの噴出口２２を有するものとすることができる。このマンホールの内部には、膜で以て閉鎖された吹出し開口を設けることができ、その膜は、故障によるケーシング２内の圧力上昇時に裂けて、その圧力を外へと逃がす。その場合、そこで生じる流体の流れを、吹出しキャップ２４が、他のどの装置部分も損害を受けない方向へと、方向転換させるようにすることができる。

【符号の説明】

【0024】

１ サージアレスタ
２ ケーシング
３ ケーシング壁
４ 下部蓋
５ 上部蓋
６ 能動部
７ 積層部
８ アレスタ素子
９ スペーサ
１０ スタック
１２ 長軸
１３ 短軸
１４ 接続要素
１５ 支持プレート
３０ ケーシング軸
３１ スタックの長手方向軸

【図1】

【図2】