JPH071666B2 - カツトアウト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は変圧器を保護するとともに、電線路の事故を
防止するカットアウトに係り、特に避雷ユニットを内蔵
したカットアウトに関する。

（従来の技術） 従来、カットアウトの本体碍子に空腔を設け、該空腔の
外側開口部を密閉するとともに、該空腔に非直線抵抗部
や放電ギャップ部を収納して、装柱のコンパクト化ある
いは美化を図ったものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、従来の耐雷機構を有したカットアウトでは例
えば過大な雷サージなどによって避雷ユニットの非直線
抵抗部が破損し、続流遮断不能になって続流が発生し、
その続流アークによる高温、高圧ガスが本体碍子の空腔
に発生すると、偏熱や圧力衝撃によって本体碍子が破壊
されて地上に飛散、落下し公衆安全上の問題があった。
この発明は上記の問題点を解消した耐雷機構を有したカ
ットアウトの提供を目的とするものである。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） この発明は前記の問題点を解決するために、電源側及び
負荷側の電極室にそれぞれ固定電極を備えた磁器製の本
体碍子と、前記両固定電極間を接続あるいは開放するヒ
ューズ筒とを有するカットアウトにおいて、前記本体碍
子に外側より負荷側電極室に連通する空腔を設け、該空
腔の外側開口部を放圧可能なキャップ部材によって密閉
するとともに、該空腔内に一対の放電電極をもって放電
空間を密閉封入してなるギャップユニットと貫通空腔を
備えた非直線抵抗体ユニットとを収容して相互間を固定
して直列に接続させ、かつ、前記放電空間と貫通空腔と
を放電電極の破口によって開通可能に構成するという手
段を採用している。

（作用） この発明では、空腔を放圧可能なキャップ部材で封塞す
るとともに放電電極で放電空間を密閉封入したギャップ
ユニットと貫通空腔を備えた非直線抵抗体ユニットとを
収容して相互間を固定して直列に接続させ、かつ、両者
を放電電極の破口によって開通可能にしたので、過大な
雷サージなどによって非直線抵抗体ユニットが続流遮断
不能になっても、続流アークによる高温、高圧ガスが放
電電極を破口して放電空間と貫通空腔とを開通させ、貫
通空腔内の空気を瞬間的な加熱膨脹により圧力加速して
放圧キャップよりガスを放出させるので、本体碍子の飛
散、落下が防止される。

（実施例） 以下、この発明を具体化した一実施例を図面に従って詳
細に説明する。

磁器製の本体碍子１内には隔壁2,2で区画した電源側電
極室３及び負荷側電極室４が形成されている。該両電極
室3,4内には、それぞれ固定電極5,6及び消弧室7,8がそ
の基端部分において充填物９により埋込み固着されてい
る。前記固定電極5,6には、それぞれ接続端子10,11が取
着され、図示しない電源側リード線と負荷側リード線と
にそれぞれ接続される。

本体碍子１の開放側（第１図において下側）には、絶縁
蓋12が開閉自在に軸着され、該絶縁蓋12の内側には前記
固定電極5,6間を接続あるいは開放する一対の接触刃13
a,13bを備えたヒューズ筒13が着脱可能に装着されてい
る。

本体碍子１の背面側（第１図において上側）の中央部に
は収納筒21が一体に形成され、その内部には空腔21aが
形成されている。該空腔21aはその上部において開口
し、下部においては開放側に開口されるとともに、前記
隔壁２に設けた導孔2aを介して前記負荷側電極室４に連
通している。又、該空腔21aの内周面には上側開口より
内径の小さな開口を有する段部21bが形成されている。

前記空腔21a内には下側導電ユニット22,ギャップユニッ
ト23,非直線抵抗体ユニット24及び上側導電ユニット25
が順次収容されている。

ここで、ギャップユニット23及び非直線抵抗体ユニット
24について説明する。第２図に示すように、ギャップユ
ニット23は磁器等の無機質材料によって形成された外筒
26aを備え、その内部には耐熱性及び耐衝撃性を有する
石英ガラス，アルミナ磁器あるいは吸音性の多孔質セラ
ミックス等の無機質材料によって形成された内筒26bが
配設されている。該外筒26aまたは内筒26bの上下両端面
には放電電極27が配置され、ガラス封着やろう着などに
よりそれぞれ固着されて放電空間23aが内筒26b内に密封
封入されている。また、ギャップユニット23の外周面と
空腔21aの内周面との間には低融点ガラス等の無機質材
料を充填して本体碍子１とともに炉中で加熱溶着して形
成した絶縁層28が設けられている。この絶縁層28は両者
23,21a間を隙間なく溶着して固定し、かつ、ギャップユ
ニット23を絶縁包蔵している。

前記において放電電極は、金属板をプレス成型した膨出
形状の放電端27aを設けたもので、続流のアーク放電の
高温あるいは圧力衝撃で容易に破口するように、薄板金
属を使用し、かつ、ノッチなどを設けてもよい。

前記非直線抵抗体ユニット24は酸化亜鉛（ZnO）を主体
とする焼結物で空腔29aを有する筒状に形成された非直
線性抵抗素子29を備え、該非直線性抵抗素子29の上面，
下面及び相互間には鉛板など軟質金属の集電電極30が接
合されている。そして、非直線抵抗体ユニット24は下方
の集電電極30を介して前記ギャップユニット23に直列に
接合されている。前記非直線抵抗体ユニット24の外周面
と空腔21aの内周面との間には独立発泡ウレタンゴム等
の弾力性に富む絶縁材料が充填されて絶縁層31が形成さ
れ、この絶縁層31により非直線抵抗体ユニット24が絶縁
包蔵され、かつ、空腔21aに固定されて前記ギャップユ
ニット23とともに一体的に位置を固定されている。

前記下側導電ユニット22はギャップユニット23と収納筒
21の段部21bとの間に配設されている。該下側導電ユニ
ット22は銅あるいは真鍮等の導電材料によって形成され
るとともに、前記段部21bに接合されたばね受け32を備
え、その中央には導孔32aが形成されている。該ばね受
け32上には導電材料よりなる支持筒33が接合され、該支
持筒33にはその上部開口を覆う導電蓋34が配置されてい
る。該導電蓋34と前記ギャップユニット23との間には両
者34,23を電気的に接続可能な硼化ジルコニウム等の導
電性セラミックスよりなる耐圧電極35が接合されてい
る。

導電棒36は前記段部21bの開口に貫設され、その上端に
は導電材料よりなる筒形の接触子37がその中央部開口に
おいて嵌合された状態でろう着されている。該接触子37
と導電蓋34との間には導電材料よりなる圧縮ばね38が介
装され、そのばね力によって前記導電蓋34が前記耐圧電
極35に圧接されて、両者が電気的に導通されるととも
に、該導電蓋34と前記支持筒33との間に間隙Ｓが形成さ
れている。

前記下側導電ユニット22の外周にはガラスウールよりな
る紐状の填材39が巻回されるとともに、該導電ユニット
22と空腔21aの内面との間にはガラス製ビーズ40が充填
されている。該紐状の填材39は、前記ギャップユニット
23の外周と空腔21aとの間において絶縁層28を形成する
ために充填される無機質絶縁材料が加熱溶解時に流動し
て下側導電ユニット22の内外に侵入することを防止す
る。前記段部21bの開口と前記導電棒36との間にはＯリ
ング41が介装されている。前記空腔21aの下部には絶縁
物42が充填され、該絶縁物42と前記Ｏリング41との間に
充填されたシリコンシーラント43によって段部21bの開
口が閉塞されている。そして、該下側導電ユニット22の
導電棒36下端には該導電ユニット22を前記負荷側固定電
極６に接続するリード線44が装着されている。

次に、上側導電ユニット25について説明すると、該ユニ
ット25は空腔21a内において非直線抵抗体ユニット24の
上側に配置され、ほぼ筒形をなす内外一対の導電スペー
サ45,46を備えている。外側の導電スペーサ45の脚板45a
は前記非直線抵抗体ユニット24の集電電極30に接合さ
れ、その中央には開口45bが形成されるとともに、内側
の導電スペーサ46の上部に形成した棚板46aと、外側の
導電スペーサ45の脚板45aとの間の空隙にはシリカゲル
よりなる乾燥剤47が収納されている。

前記内側導電スペーサ46の棚板46a上には導電材料より
なり、底部に開口48aを有する鉢形のばね受け48が接合
され、該開口48aは鉛，銅等よりなる蓋49によって閉鎖
されている。前記収納筒21の上端部に、Ｏリング50を介
してカシメ着されたキャップ金具51と前記ばね受け48と
の間にはその上下両端を可撓導体52aによって接続した
圧縮ばね52が介装され、該ばね52はキャップ金具51の内
面に突設されたフック51aに係止されている。

なお、前記キャップ金具51は空腔21a内で発生する続流
アークなどの高温、高圧ガスによって部分的に溶融ある
いは破口してガスを放出できるようにノッチなどを設け
ておくこともできる。

該上側導電ユニット25は前記非直線抵抗体ユニット24と
ともに前記絶縁層31によって包蔵され、かつ上側導電ユ
ニット25の上端部外周と空腔21aの内面との間にはシリ
コンシーラント43が充填されて本体碍子１に取着されて
いる。又、前記キャップ金具51の上面には接地線接続用
の端子金具53が設けられている。

上記のように構成されたカットアウトにおいて、負荷側
固定電極６から接地線用端子金具53に至る間に配置され
た避雷ユニットにより、線路に発生した雷サージは、非
直線抵抗体ユニット24における非直線性抵抗素子29とギ
ャップユニット23とを通じて雷サージが対地へ放電され
て電圧上昇が抑制され、かつ続流も瞬時に遮断されるの
で、カットアウトや変圧器での閃絡等による線路事故が
防止される。

本発明では過大な雷サージ等によって避雷ユニットが続
流遮断不能になり、続流アークが発生すると、その高温
あるいは圧力衝撃によって放電電極が溶失あるいは破通
されて非直線抵抗体ユニット24の空腔29aに開通し、放
電空間23a及び空腔29a内の空気を加熱膨張させて圧力加
速して、高温、高圧の噴出流を発生させる。また、本実
施例のように非直線抵抗体ユニット24の下側、すなわ
ち、ヒューズ筒側に、溶融点が高く、アーク損傷し難い
導電性セラミックスの耐圧電極35を配置しているので、
ガスは耐圧電極35に遮蔽されて下方に噴出されることが
なく、従って、キャップ金具51方向へ効果的に加速さ
れ、空腔29aに臨む鉛板などの蓋49を溶融し、キャップ
金具51を膨出変形させてＯリング50の隙間から噴出した
り、また、キャップ金具51を部分的に溶解破口してすみ
やかに噴出し、本体碍子１の偏熱や圧力による破壊が防
止され、カットアウトの飛散、落下が防止される。

そして、この実施例では、各ユニット22,23,24,25を絶
縁槽28,31を介して空腔21aに封着して相互間を一体的に
固定しているので、吸湿を防止して、ギャップユニット
23における放電電圧特性の変動や非直線抵抗体ユニット
24の沿面漏れ電流による劣化を防止でき、避雷ユニット
の信頼性及び耐久性を向上させることができる。

なお、前記上側導電ユニット25は前記開口45b,48aより
ガス放出させるが、この際、本体碍子１の開口部への熱
や圧力衝撃を遮蔽して本体碍子１の損傷を軽減させる。

さらに、本実施例では耐圧電極35と空腔21a内の段部21b
との間に圧縮ばね38で付勢した接触子37を配設したの
で、耐圧電極35を絶縁層28から剥離させる程の大きなガ
ス圧が耐圧電極35に加わった時、該耐圧電極35及び導電
蓋34が間隙Ｓの形成範囲内で段部21b側へ移動し、圧力
衝撃が該圧縮ばね38によって吸収緩和される。よって、
前記段部21bの耐衝撃性を高めることができる。

また、非直線抵抗体ユニット24の上側に設けた上側導電
ユニット25内に乾燥剤47を収納したので、たとえ該上側
導電ユニット25内に吸湿しても、該乾燥剤47によって除
去することができ、非直線性抵抗素子29の劣化要因の抑
制に寄与できる。

加えて、この実施例では、非直線抵抗体ユニット24より
ギャップユニット23を耐圧電極35に近接して配置したの
で、ギャップユニット23内で発生する高温、高圧ガスを
瞬時的に一方向に規制することによって効果的に放出さ
せることができる。

なお、この実施例において、下側導電ユニット22及びギ
ャップユニット23を空腔21a内に取付ける場合には、空
腔21a内にばね受け32、支持筒33及び圧縮ばね38を順次
収容し、それらを段部21b上に配置する。次に、予め一
体化された導電棒36及び接触子37を空腔21a内に挿入し
て、該導電棒36をばね受け32の導孔32a及び段部21bの開
口に挿通するとともに、接触子37を圧縮ばね38の上端に
係合させる。この状態において、接触子37は圧縮ばね38
のばね力により、支持筒33の上端より上方へ突出した位
置に保持される。

次に、接触子37上に導電蓋34及び耐圧電極35を重ね合わ
せ、該耐圧電極35及び支持筒33の外周と空腔21aの内面
との間に紐状の填材39及びガラスビーズ40を充填する。
そして、ギャップユニット23を前記耐圧電極35上に配置
した後、導電棒36を圧縮ばね38のばね力に抗して下方へ
引張り、その接触子37を前記導電蓋34から離間させて、
前記導電蓋34と支持筒33の対向端を当接させた状態で、
ギャップユニット23と空腔21aとの間に絶縁層28の無機
質材料を充填する。この時、該材料は前記紐状の填材39
によって堰き止められるため、後記のように溶融させて
も下側導電ユニット22の内外へ侵入することはない。

そして、前記の状態で前記無機質材料を加熱、溶融すれ
ば、ギャップユニット23と空腔21aとの間に絶縁層28が
形成されて、ギャップユニット23が固定され、冷却に従
って支持筒33と導電蓋34との間に間隙Ｓが形成される。

発明の効果 以上詳述したように、この発明は空腔内に続流アークに
より容易にギャップ電極が破口するギャップユニット
と、このギャップユニットに対してその空腔が連通する
非直線抵抗体ユニットとを収容して相互間を固定して直
列に接続したので、過大な雷サージによって非直線抵抗
体ユニットの続流遮断能力が低下して続流アークによる
高温、高圧ガスが発生した時、このガスが空腔内の空気
を加熱膨脹させてキャップ部材側へ圧力加速させ、該キ
ャップ部材を介して噴出して放圧されるので、本体碍子
の飛散、落下を防止でき、安全性に優れるという効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を具体化したカットアウトの断面図、
第２図はカットアウトの要部拡大断面図である。 図中、１…本体碍子、３…課電側電極室、４…負荷側電
極室、5,6…固定電極、13…ヒューズ筒、21a…空腔、23
…ギャップユニット、23a…放電空間、24…非直線抵抗
体ユニット、27…ギャップ電極、29…非直線性抵抗素
子、29a…貫通空腔、35…耐圧電極、51…キャップ金
具。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳沢 英一 愛知県名古屋市名東区扇町２丁目１番地 (72)発明者 加藤 和明 愛知県知多市八幡字田渕１番地の606 (72)発明者 石橋 千尋 愛知県知多郡東浦町大字緒川字丸池台17番 地の３ (72)発明者 松本 純一 愛知県名古屋市瑞穂区市丘町２丁目38番地 の２ (72)発明者 芥子川 明義 岐阜県羽島市正木町大浦1258番地の２ (72)発明者 長瀬 光義 愛知県尾張旭市南新町中畑127の８番地

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源側及び負荷側の電極室（3,4）にそれ
   ぞれ固定電極（5,6）を備えた磁器製の本体碍子（１）
   と、前記両固定電極（5,6）間を接続あるいは開放する
   ヒューズ筒（13）とを有するカットアウトにおいて、 前記本体碍子（１）に外側より負荷側電極室（４）に連
   通する空腔（21a）を設け、該空腔（21a）の外側開口部
   を放圧可能なキャップ部材（51）によって密閉するとと
   もに、該空腔（21a）内に一対の放電電極（27,27）をも
   って放電空間（23a）を密閉封入してなるギャップユニ
   ット（23）と貫通空腔（29a）を備えた非直線抵抗体ユ
   ニット（24）とを収容して相互間を固定して直列に接続
   させ、かつ、前記放電空間（23a）と貫通空腔（29a）と
   を放電電極（27,27）の破口によって開通可能に構成し
   たことを特徴とするカットアウト。