JP2000306707A - 避雷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶縁パイプに放圧孔をあけるような特別な加
工を施すことなく、所期の放圧性能を満足させ得る放圧
構造を確保することにある。 【解決手段】 非直線性の電圧電流特性を有する限流素
子を一対の端子電極間に挟み込んでそれらを同軸上に配
列させて絶縁パイプ１１に挿入し、その絶縁パイプ１１
の両端に前記端子電極を固定し、絶縁パイプ１１の外周
面に絶縁外被体を被着した避雷装置において、前記絶縁
パイプ１１は、限流素子の軸方向と平行に配列された絶
縁性繊維を筒状に成形した中間層１６の内周及び外周
に、前記中間層１６の絶縁性繊維と交差するように絶縁
性繊維を配向した薄い内層１７及び外層１８をそれぞれ
被着した構造を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は避雷装置に関し、詳
しくは、雷サージ等による異常電圧の発生時、送配電線
の周辺設備を雷サージ等から保護するための避雷装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、高圧や特高の送配電線付近へ
の落雷時、雷サージ等による異常電圧が発生した際、送
配電線の周辺設備を雷サージ等から保護するため、送配
電線の接地側と電線側との間に避雷装置を取り付けてい
る。

【０００３】この避雷装置は、図３に示すようにサージ
電圧に対しては低抵抗、送配電線の通常の対地電圧に対
しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有するＺ
ｎＯ等からなる限流素子１を備えた構造を具備する。具
体的には、ＦＲＰ製の絶縁パイプ２の軸方向（上下方
向）両端部に、電線側及び接地側となる金属ブロック状
の一対の端子電極３，４を嵌合させてピン５，６により
固定し、この絶縁パイプ２内の両端子電極３，４間に前
述の限流素子１を収納配置している。また、絶縁パイプ
２及び両端子電極３，４の外周面に絶縁材料からなる絶
縁外被体７を被着している。

【０００４】なお、限流素子１と接地側の端子電極４と
の間に圧縮コイルばね８を挿入配置し、この圧縮コイル
ばね８の弾性力により、限流素子１に対して押圧力を作
用させて限流素子１と両端子電極３，４とを所定の加圧
力でもって密着状態に接合して良好な機械的接合状態を
得ると共に、限流素子１と両端子電極３，４との電気的
な接続を確実なものにしている。

【０００５】この避雷装置では、雷サージ等による異常
電圧が発生すると、限流素子１が低抵抗値となってこれ
を瞬時に大地に逃がし、その異常電圧が消滅すれば、限
流素子１が高抵抗値となって通常の対地電圧を遮断す
る。この弁作用により、送配電線の周辺設備を雷サージ
等から保護している。

【０００６】ところで、直撃雷などの定格を超えるサー
ジ電圧が発生すると、限流素子１が故障することがあ
り、その場合、絶縁パイプ２内の両端子電極３，４によ
り挟まれた内部空間において内部アークが発生し、その
アーク熱でもって大量のガスが発生して内部圧力が急激
に上昇する。この急激な内部圧力の上昇により、限流素
子１や絶縁パイプ２等が絶縁外被体７と共に爆発的に破
壊されてその破片が周囲へ飛散する。このような避雷装
置の爆発的な破壊が発生してその破片が飛散すると、人
身事故の原因にもなって非常に危険であり、重大問題と
なる。

【０００７】そこで、避雷装置の爆発的な破壊を未然に
防止するため、内部圧力がある程度上昇した時点で、内
部に発生したガスを外部へ放出させる構造を有する。具
体的には、限流素子１及び端子電極３，４を収納した絶
縁パイプ２の側壁に放圧孔９を貫設し、その放圧孔９と
連通する絶縁パイプ２の内部空間に有機絶縁材１０を充
填した構造を有する。この避雷装置では、内部圧力があ
る程度上昇した時点で、絶縁パイプ２の放圧孔９からガ
スを放出させて外部アークを発生させることにより内部
アークを消滅させ、急激な内部圧力の上昇による爆発的
な破壊を未然に防止するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の避雷
装置では、絶縁パイプ２の複数箇所に放圧孔９を貫設し
た放圧構造であるため、製作上、絶縁パイプ２に放圧孔
９をあけるための特別な加工を必要とすることから、引
き抜きによる連続生産でもって絶縁パイプ２を製作する
場合、後加工で放圧孔９を設けなければならず、その後
加工の分だけコスト高となり、量産時にコスト低減を図
ることが難しい。

【０００９】また、前述したように絶縁パイプ２に放圧
孔９を貫設した構造であると、その放圧孔９から絶縁パ
イプ２の内部に湿気が侵入しやすく、湿気の侵入により
限流素子１の電気的特性が低下するおそれがあった。

【００１０】そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提
案されたもので、その目的とするところは、絶縁パイプ
に放圧孔をあけるような特別な加工を施すことなく、所
期の放圧性能を満足させ得る放圧構造を確保することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めの技術的手段として、本発明は、非直線性の電圧電流
特性を有する限流素子を一対の端子電極間に挟み込んで
それらを同軸上に配列させて絶縁パイプに挿入し、その
絶縁パイプの両端に前記端子電極を固定し、絶縁パイプ
の外周面に絶縁外被体を被着した避雷装置であって、以
下の点を特徴とする。 前記絶縁パイプは、限流素子の軸方向と平行に配列
された絶縁性繊維を筒状に成形した基層の外周に、前記
基層の絶縁性繊維と交差するように絶縁性繊維を配向し
た薄い外層を被着した構造を備えたこと。 前記絶縁パイプは、限流素子の軸方向と平行に配列
された絶縁性繊維を筒状に成形した中間層の内周及び外
周に、前記中間層の絶縁性繊維と交差するように絶縁性
繊維を配向した薄い内層及び外層をそれぞれ被着した構
造を備えたこと。

【００１２】また、における内層及び外層として
は、以下のものが好適である。 第１の絶縁性繊維を限流素子の軸方向と平行に配向
させると共に、第２の絶縁性繊維を第１の絶縁性繊維と
直交させて配向させた繊維構造を有するもの。 絶縁性繊維を不規則に配向させたフェルト状の繊維
構造を有するもの。 第１の絶縁性繊維を限流素子の軸方向と平行に配向
させると共に、第２の絶縁性繊維を第１の絶縁性繊維と
直交させて配向させた繊維構造と絶縁性繊維を不規則に
配向させたフェルト状の繊維構造とを重ね合わせたも
の。

【００１３】本発明の避雷装置では、直撃雷などの定格
を超えるサージ電圧による限流素子の故障でもって、絶
縁パイプの内部空間において内部アークが発生し、その
アーク熱でもって大量のガスが発生して内部圧力が急激
に上昇しても、その急激な内部圧力の上昇により、絶縁
パイプを構成する基層又は中間層が、絶縁性繊維を限流
素子の軸方向と平行に配列したものであるため、その絶
縁性繊維が軸方向と直交する方向に広がって容易に裂け
る。また、内層又は外層についても、前述の基層又は中
間層の絶縁性繊維と交差するように絶縁性繊維を配向し
た薄いものであるため、その絶縁性繊維が局部的に容易
に破れる。

【００１４】このようにして基層又は中間層が容易に裂
け、内層又は外層も容易に破れるため、絶縁パイプの裂
け目及び破れ目からガスを放出させて外部アークを発生
させることにより内部アークを消滅させ、急激な内部圧
力の上昇による爆発的な破壊を未然に防止することがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る避雷装置の実施形態
を以下に詳述する。なお、図３と同一又は相当部分には
同一参照符号を付す。

【００１６】図１に示す実施形態の避雷装置は、サージ
電圧に対しては低抵抗、送配電線の通常の対地電圧に対
しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有するＺ
ｎＯ等からなる複数個の限流素子１と、それら限流素子
１の両端で電線側及び接地側となる一対の端子電極３，
４とを同軸上に配列させた構造を具備する。これら複数
個の限流素子１とその両端に位置する一対の端子電極
３，４とをＦＲＰ製の絶縁パイプ１１に挿入配置し、両
端子電極３，４をピン５，６により絶縁パイプ１１の両
端に固定し、その両端子電極３，４で複数個の限流素子
１を挟み込んだ構造としている。

【００１７】なお、前述のピン５，６は、例えば絶縁パ
イプ１１の軸中心に対して１２０°円周等間隔位置の３
箇所に設ければよい。前述の絶縁パイプ１１の内部空間
には、例えばシリコンゴム、エポキシ樹脂やゲル状シリ
コン等の有機絶縁材１０が充填されている。この有機絶
縁材１０の充填により、外部から湿気が侵入することを
抑止して長期に亘る気密性を確保するようにしている。

【００１８】ここで、図示上方に位置する一方の端子電
極３（電線側）は、限流素子１と直接的に接合するよう
に配置されている。また、図示下方に位置する他方の端
子電極４（接地側）は、限流素子１との間に皿ばね１２
を介挿し、受け部材１３を介して押え板１４を、端子金
具２３（後述）に螺着された押えボルト１５により軸方
向に押圧している。この押えボルト１５による押圧力と
皿ばね１２の弾性力とにより所定の加圧力を付与して端
子電極３，４と限流素子１間、及び限流素子１の相互間
での接合状態を確実なものとし、限流素子１の電気的な
特性の向上を図っている。なお、皿ばね１２以外でも、
例えば波座金などのように極力ストロークの小さいばね
性のものを使用することが可能である。

【００１９】このように一方の端子電極４と限流素子１
との間に皿ばね１２を介挿したことにより、従来のよう
にストロークが大きいコイルばね８（図３参照）等を使
用する場合と比較して、放圧時に限流素子１が動き、絶
縁パイプ１１の裂け目から限流素子１が飛び出すことを
容易に防止できる。

【００２０】本発明の特徴は、ＦＲＰ製の絶縁パイプ１
１にある。具体的に、この絶縁パイプ１１は、中間層１
６及びその内外周に被着された薄い内外層１７，１８の
三層構造を有する。なお、図示の実施形態では、内層１
７、中間層１６、外層１８の三層構造であるが、本発明
はこれに限定されることなく、中間層１６と同一構造の
基層と外層１８との二層構造であってもよい。

【００２１】中間層１６（基層）は、絶縁性を有する例
えばガラス繊維を限流素子１の軸方向と平行に配向させ
た繊維構造を備えている。この中間層１６は、ガラス繊
維を限流素子１の軸方向と平行な縦方向に配向した構造
とすることにより、絶縁パイプ１１の内部圧力の上昇時
に容易に放圧し得る機能を発揮する。

【００２２】また、内層１７及び外層１８は、中間層１
６（基層）のガラス繊維と交差するようにガラス繊維を
配向したものであり、例えばガラスクロス又はガラスマ
ット、或いはガラスクロスとガラスマットとを重ね合わ
せたものが使用可能である。この内層１７及び外層１８
は、ガラスクロスやガラスマットのような構造とするこ
とにより、絶縁パイプ１１の強度を確保し得る機能を発
揮する。

【００２３】なお、前述の中間層１６及び内外層１７，
１８を構成する絶縁性繊維としては、ガラス繊維以外
に、例えばアラミド繊維のような絶縁性繊維であれば使
用可能である。

【００２４】ここで、ガラスクロスは、第１のガラス繊
維を限流素子１の軸方向と平行に配向すると共に、第２
のガラス繊維を第１のガラス繊維と直交する方向に配向
して第１と第２のガラス繊維を相互に９０°交差させた
繊維構造である。また、ガラスマットは、ガラス繊維を
不規則に配向させたフェルト状の繊維構造（不織布）で
ある。なお、前述のガラスクロスは、第１と第２のガラ
ス繊維を相互に９０°交差させた繊維構造以外に、例え
ば第１のガラス繊維を限流素子１の軸方向と非平行に配
向させたり、第２のガラス繊維を第１のガラス繊維と９
０°以外の角度で交差させたりした他の繊維構造であっ
てもよい。

【００２５】この絶縁パイプ１１は、以下の要領でもっ
て製作される。まず、中間層１６となるガラス繊維を限
流素子１の軸方向と平行な縦方向に配向させ、その表裏
面側に前述のガラスクロス又はガラスマット、或いはガ
ラスクロスとガラスマットとを重ね合わせたものを配置
したシート材を接着剤に含浸させ、このＦＲＰシートを
円筒形に成形して接着剤を硬化させることにより、中間
層１６及び内外層１７，１８からなる三層構造のＦＲＰ
製絶縁パイプ１１を得る。この絶縁パイプ１１は、引き
抜きによる連続生産でもって製作することが可能であ
る。

【００２６】また、絶縁パイプ１１が限流素子１の軸方
向に長い場合には、絶縁パイプ１１の中間部分及び両端
付近部分にＦＲＰ製のテープ１９〜２１を巻装すること
により絶縁パイプ１１を補強することが望ましい。中間
部分に巻き付けられたテープ１９は、放圧時に限流素子
１が絶縁パイプ１１から飛び出さないように補強するた
めのものであり、両端付近部分にピン５，６を被覆する
ように巻き付けられたテープ２０，２１は、放圧時に絶
縁パイプ１１から端子電極３，４が抜脱しないように補
強するためのものである。なお、絶縁パイプ１１が限流
素子１の軸方向に長くないものであれば、補強用テープ
１９〜２１を必ずしも巻装する必要はない。

【００２７】前述の絶縁パイプ１１及び両端子電極３，
４の外周面に、弾性を有するポリマーやＥＰＤＭ等の絶
縁材料からなる絶縁外被体７を被着している。この耐候
性及び耐トラッキング性に優れた絶縁外被体７は、それ
自体を拡張させながら絶縁パイプ１１の外周に嵌め込ん
だ上で熱収縮により密着させるようにして装着される。
または、絶縁パイプ１１を金型にセッティングし、その
金型に前述の絶縁材料を注入してモールド成形すること
によっても絶縁外被体７を形成することが可能である。

【００２８】なお、前述の端子電極３，４は、本実施形
態では金属ブロック状の端子金具２２，２３と、その端
子金具２２，２３及び絶縁外被体７の端部に被嵌された
キャップ金具２４，２５（円盤でも可能）と、そのキャ
ップ金具２４，２５を貫通して端子金具２２，２３に螺
着した棒状の端子２６，２７とで構成されている。

【００２９】この避雷装置では、従来の場合と同様、雷
サージ等による異常電圧が発生すると、限流素子１が低
抵抗値となってこれを瞬時に大地に逃がし、その異常電
圧が消滅すれば、限流素子１が高抵抗値となって通常の
対地電圧を遮断する。この弁作用により、送配電線の周
辺設備を雷サージ等から保護する。

【００３０】一方、直撃雷などの定格を超えるサージ電
圧が発生して限流素子１が故障した場合、絶縁パイプ１
１内の両端子電極３，４により挟まれた内部空間におい
て内部アークが発生し、そのアーク熱でもって大量のガ
スが発生して内部圧力が急激に上昇しようとする。

【００３１】この時、本実施形態の避雷装置では、絶縁
パイプ１１の内部空間において、内部圧力がある程度上
昇した時点で、絶縁パイプ１１を構成する中間層１６
が、ガラス繊維を限流素子１の軸方向と平行に配向させ
た繊維構造であるため、そのガラス繊維が軸方向と直交
する方向に広がって容易に裂ける。また、内層１７及び
外層１８についても、前述の中間層１６のガラス繊維と
交差するような繊維構造であるガラスクロス又はガラス
マット、或いはガラスクロスとガラスマットを重ね合わ
せた薄いものであるため、そのガラスクロスやガラスマ
ットが局部的に容易に破れる。

【００３２】なお、絶縁パイプ１１は、前述したように
ＦＲＰシートを円筒形に成形することにより製作される
ため、そのＦＲＰシートの両端部分である接合部は強度
的に弱い箇所であるのでその接合部が容易に裂けること
もある。

【００３３】このように絶縁パイプ１１の内部圧力の上
昇により中間層１６が容易に裂け、内層１７及び外層１
８も容易に破れるため、絶縁パイプ１１の裂け目及び破
れ目からガスを放出させて外部アークを発生させること
により内部アークを消滅させ、急激な内部圧力の上昇に
よる爆発的な破壊を未然に防止することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、絶縁パイプは、限流素
子の軸方向と平行に配列された絶縁性繊維を筒状に成形
した基層の少なくとも外周に、前記基層の絶縁性繊維と
交差するように絶縁性繊維を配向した薄い外層を被着し
た構造を備えたことにより、従来の放圧構造のように絶
縁パイプに放圧孔をあけるための特別な加工を必要とす
ることがないので、引き抜きによる連続生産でもって絶
縁パイプを製作する場合でもコスト高となることはな
く、量産時にコスト低減を図ることが実現できて所期の
放圧性能を満足させ得る放圧構造を確保することができ
る。また、絶縁パイプに放圧孔を設けていないので、絶
縁パイプの内部に湿気が侵入しにくく、限流素子の電気
的特性が良好に維持できて高品質の避雷装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る避雷装置の実施形態を示す断面図

【図２】図１の絶縁パイプの構造を示す断面図

【図３】避雷装置の従来例を示す断面図

【符号の説明】

１ 限流素子 ３，４ 端子電極 ７ 絶縁外被体 １１ 絶縁パイプ １６ 中間層 １７ 内層 １８ 外層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非直線性の電圧電流特性を有する限流素
   子を一対の端子電極間に挟み込んでそれらを同軸上に配
   列させて絶縁パイプに挿入し、その絶縁パイプの両端に
   前記端子電極を固定し、絶縁パイプの外周面に絶縁外被
   体を被着した避雷装置において、前記絶縁パイプは、限
   流素子の軸方向と平行に配列された絶縁性繊維を筒状に
   成形した基層の外周に、前記基層の絶縁性繊維と交差す
   るように絶縁性繊維を配向した薄い外層を被着した構造
   を備えたことを特徴とする避雷装置。
2. 【請求項２】 前記外層は、第１の絶縁性繊維を限流素
   子の軸方向と平行に配向させると共に、第２の絶縁性繊
   維を第１の絶縁性繊維と直交させて配向させた繊維構造
   を有することを特徴とする請求項１記載の避雷装置。
3. 【請求項３】 前記外層は、絶縁性繊維を不規則に配向
   させたフェルト状の繊維構造を有することを特徴とする
   請求項１記載の避雷装置。
4. 【請求項４】 前記外層は、第１の絶縁性繊維を限流素
   子の軸方向と平行に配向させると共に、第２の絶縁性繊
   維を第１の絶縁性繊維と直交させて配向させた繊維構造
   と絶縁性繊維を不規則に配向させたフェルト状の繊維構
   造とを重ね合わせたものであることを特徴とする請求項
   １記載の避雷装置。
5. 【請求項５】 非直線性の電圧電流特性を有する限流素
   子を一対の端子電極間に挟み込んでそれらを同軸上に配
   列させて絶縁パイプに挿入し、その絶縁パイプの両端に
   前記端子電極を固定し、絶縁パイプの外周面に絶縁外被
   体を被着した避雷装置において、前記絶縁パイプは、限
   流素子の軸方向と平行に配列された絶縁性繊維を筒状に
   成形した中間層の内周及び外周に、前記中間層の絶縁性
   繊維と交差するように絶縁性繊維を配向した薄い内層及
   び外層をそれぞれ被着した構造を備えたことを特徴とす
   る避雷装置。
6. 【請求項６】 前記内層及び外層は、第１の絶縁性繊維
   を限流素子の軸方向と平行に配向させると共に、第２の
   絶縁性繊維を第１の絶縁性繊維と直交させて配向させた
   繊維構造を有することを特徴とする請求項５記載の避雷
   装置。
7. 【請求項７】 前記内層及び外層は、絶縁性繊維を不規
   則に配向させたフェルト状の繊維構造を有することを特
   徴とする請求項５記載の避雷装置。
8. 【請求項８】 前記内層及び外層は、第１の絶縁性繊維
   を限流素子の軸方向と平行に配向させると共に、第２の
   絶縁性繊維を第１の絶縁性繊維と直交させて配向させた
   繊維構造と絶縁性繊維を不規則に配向させたフェルト状
   の繊維構造とを重ね合わせたものであることを特徴とす
   る請求項５記載の避雷装置。