JP3116992B2 - 避雷装置 - Google Patents

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２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を具えた構造を具備する。具
体的には、ＦＲＰ製の絶縁筒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により固定し、こ
の絶縁筒２内の両端子電極３，４間に前述した限流素子
１を収納配置する。また、前述した絶縁筒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６を
被着する。

【０００４】尚、限流素子１と電線側の端子電極３との
間に圧縮ばね７を挿入配置し、この圧縮ばね７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その限
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】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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、絶縁筒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や絶縁筒２等が絶縁外被体６と共
に爆発的に破壊し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避雷
装置として、実開平１−１４０７１９号公報、特開平５
−２９０６１号公報や特公平２−３２４１号公報に開示
されたものがある。

【０００８】前者の実開平１−１４０７１９号公報や特
開平５−２９０６１号公報に開示された避雷装置は、そ
の接地側又は電線側の端部に金属箔等の薄膜状部材を配
置して破壊が容易な部分を形成した構造を有する。この
避雷装置では、内部圧力がある程度上昇した時点で、薄
膜状部材を破壊させてその部分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。

【０００９】また、後者の特公平２−３２４１号公報に
開示された避雷装置は、限流素子及び端子電極を収納し
た絶縁筒の側壁に放圧孔を貫設し、その放圧孔と連通す
る絶縁筒の内部空間に固形の有機絶縁材を充填した構造
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、絶縁筒の放圧孔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。

【００１０】しかしながら、前者の避雷装置〔実開平１
−１４０７１９号公報や特開平５−２９０６１号公報〕
では、内部に発生したガスを上下方向へ向けて放出させ
るための薄膜状部材の取り付け構造やガスを放出させて
外部アークを発生させるためのガス噴出構造などを必要
とするので、複雑な構造となり、また、ガスが外部へ放
出するまで絶縁外被体を含む側壁部が破損しないように
その部分を厚肉にしなければならず、そのため、避雷装
置全体が大型化するという問題があった。

【００１１】また、後者の避雷装置〔特公平２−３２４
１号公報〕では、前述した避雷装置に比べれば、内部に
発生したガスを放出させる構造が簡単であるが、絶縁筒
の放圧孔と連通する内部空間に充填された有機絶縁材が
固形のものであるため、内部アークの発生によるアーク
熱でその有機絶縁材が軟化又は溶融するまでに時間がか
かることになり、ガスを瞬時にして外部へ放出させるこ
とが困難となり、スムーズな圧力放出がなされないと、
圧力上昇に対する応答性が悪く爆発的な破壊が発生する
危険性がある。また、有機絶縁材が固形のものでは、内
部アークの発生箇所での圧力上昇が大きく、内部圧力の
局所的な集中による不均一でもって限流素子などが破壊
され、爆発的な破壊と共に破片が飛散する危険性が非常
に大きいという問題があった。

【００１２】そこで、本発明は上記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、簡単な構造で
もって、内部アークにより発生した圧力上昇を分散さ
せ、その圧力上昇に対する応答性がよい避雷装置を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記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挾み込んでそ
れらを同軸上に配列させて絶縁筒に挿入し、その絶縁筒
の両端に前記端子電極を固定し、絶縁筒の外周面に絶縁
外被体を被着した避雷装置において、前記絶縁筒の側壁
面に、絶縁筒の内部空間と接して放圧を容易にする薄肉
部を形成すると共に、前記絶縁筒の内部空間に粘着性の
あるゲル状の有機絶縁材を充填したことを特徴とする。

【００１４】尚、本発明では、前記薄肉部を、少なくと
も端子電極の内側端部にかかる位置又はその内側端部の
近傍位置に形成することが望ましい。また、前記端子電
極と電気的に接続された有底筒状の端子金具を前記絶縁
外被体の端部に被嵌し、その端子金具の少なくとも開口
周縁に厚肉部を形成することが望ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１に示して
説明する。

【００１６】図１の実施形態における避雷装置は、同図
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ＺｎＯ等からなる複数個の限流素子１
１と、それら限流素子１１の両端で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１２，１３とを同
軸上に積層配置した構造を具備する。これら複数個の限
流素子１１とその両端に位置する一対の端子電極１２，
１３とをＦＲＰ製の絶縁筒１４に挿入配置し、両端子電
極１２，１３をピン１５により絶縁筒１４の両端に固定
し、その両端子電極１２，１３で複数個の限流素子１１
を挾み込んだ構造とする。前述したピン１５は、例え
ば、絶縁筒１４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。

【００１７】尚、前述では、複数個の限流素子１１を軸
方向に配列させた構造のものであるが、それら複数個の
限流素子１１の接合面の相互間に冷却用金属ブロックを
介在させた構造とすることも可能である。また、単に絶
縁筒１４内に一つの限流素子１１を収納した構造のもの
も可能である。

【００１８】ここで、図示上方に位置する一方の端子電
極１２〔電線側〕は、限流素子１１と直接的に接合する
ように配置されているが、図示下方に位置する他方の端
子電極１３〔接地側〕は、限流素子１１との間に圧縮ば
ね１６を介挿している。この圧縮ばね１６の弾性力によ
り、所定の加圧力を付与して端子電極１２，１３と限流
素子１１間、及び限流素子１１の相互間での接合状態を
確実なものとし、限流素子１１の電気的な特性の向上を
図る。

【００１９】また、限流素子１１と端子電極１３との間
に圧縮ばね１６を介挿すると共に、彎曲状の接続導体１
７を配置することにより、限流素子１１と端子電極１３
との電気的な接続を圧縮ばね１６のみよりも確実なもの
としている。これら圧縮ばね１６及び接続導体１７は必
ずしも必要なものではなく、限流素子１１と端子電極１
３を直接的に接合した構造とすることも可能である。

【００２０】この実施形態の避雷装置では、前述した絶
縁筒１４の側壁面に絶縁筒１４の内部空間と接する薄肉
部２５を形成する。この薄肉部２５は、絶縁筒１４の内
周面に凹穴を形成してその箇所で絶縁筒１４を薄肉状と
することにより製作される。この薄肉部２５は、絶縁筒
１４の周方向については、例えば、絶縁筒１４の軸中心
に対して前述のピン位置と６０°ずらした１２０°円周
等間隔位置の３箇所に設けられる。また、絶縁筒１４の
軸方向については、その絶縁筒１４の軸方向寸法に応じ
て適正な箇所に形成すればよく、例えば、図示のように
絶縁筒１４の軸方向寸法が長い場合には、限流素子１１
と対応する両端位置と中央位置の３箇所に形成され、絶
縁筒１４の軸方向寸法が短い場合には、限流素子１１と
対応する両端位置の２箇所に形成される。尚、限流素子
１１と対応する両端位置としては、端子電極１２，１３
の内側端部にかかる位置又はその内側端部の近傍位置と
することが望ましい。

【００２１】この薄肉部２５が形成された絶縁筒１４の
外周に弾性を有するポリマーやＥＰＤＭ等からなる筒状
の絶縁外被体１９を被着する。この絶縁外被体１９は、
それ自体を拡張させながら絶縁筒１４の外周に嵌め込ん
だ上で熱収縮により密着させる。また、前述した絶縁筒
１４を金型にセッティングし、その金型に絶縁材料を注
入してモールド成形することによっても絶縁外被体１９
を製作することが可能である。そして、絶縁筒１４の内
部空間に粘着性のあるゲル状の有機絶縁材２０を充填す
る。このゲル状の有機絶縁材２０としては、例えば、シ
リコン系樹脂などが好適である。

【００２２】また、絶縁外被体１９の両端には有底筒状
の端子金具２１，２２を装着する。この端子金具２１，
２２は、その底部中央で端子電極１２，１３に螺着され
て電気的に接続され、筒状部が絶縁外被体１９の端部外
周を囲繞するように被嵌される。端子金具２１，２２の
筒状部の開口周縁に厚肉部２３を形成し、絶縁外被体１
９との間の隙間に充填材２４が埋入される。

【００２３】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１１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１１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。

【００２４】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１１が故障した場合、絶縁筒１４
内の両端子電極１２，１３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。

【００２５】この時、絶縁筒１４の側壁面に薄肉部２５
が設けられているので、内部圧力がある程度上昇した時
点で、その薄肉部２５が容易に破れ、絶縁外被体１９の
薄肉部２５と対応する箇所が破れて内部に発生したガス
を外部へ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。尚、この時、前述したよ
うに絶縁筒１４の薄肉部２５を端子電極１２，１３の内
側端部にかかる位置又はその内側端部の近傍位置に形成
しておけば、安全のために避雷装置の端部にカバーを被
覆させた場合であっても、絶縁筒１４の薄肉部２５の破
れ目を介して端子電極１２の内側端部と端子金具２２若
しくは端子電極１３の内側端部との間で外部アークを確
実に発生させることができ、避雷装置の爆発的な破壊を
より一層確実に防止することができる。また、この薄肉
部２５の形成により、絶縁筒１４の内部に湿気が侵入す
ることを完全に防止できるので、限流素子１１の電気的
特性を良好に維持することができる。

【００２６】なおかつ、絶縁筒１４内の両端子電極１
２，１３により挟まれた内部空間に充填されている有機
絶縁材２０が粘着性のあるゲル状であるために移動しや
すく、内部に発生したガスを瞬時にして薄肉部２５の破
れ目から外部へ放出させることができ、スムーズな圧力
放出がなされる。また、内部アークの発生箇所での圧力
上昇を均一に分散させ、その圧力上昇が局所的に集中す
ることはない。尚、この有機絶縁材２０が粘着性のある
ゲル状であることにより、温度変動による限流素子１１
などの内部要素との熱膨張の違いを吸収することがで
き、内部要素との剥離を未然に防止できる。

【００２７】尚、前述したように絶縁外被体１９の一部
が破れて、外部アークが接地側又は電線側の端子金具２
１，２２との間で発生した場合、そのアーク熱により端
子金具２１，２２の筒状部の開口周縁より溶融し始める
が、その端子金具２１，２２の開口周縁に厚肉部２３を
形成しているため、端子金具２１，２２の周縁が完全に
溶融してなくなることはなく、絶縁外被体１９の内部の
封止状態が損なわれたり、端子金具２１，２２が脱落し
たりすることはない。尚、図示の端子金具２１，２２で
は、その開口周縁のみに厚肉部２３を形成しているが、
端子金具２１，２２の底部を除く部位、即ち、筒状部の
全体を厚肉としてもよい。

【００２８】尚、本発明は、図示の避雷装置に限定され
ることなく、気中ギャップと限流素子を内蔵した限流素
子部とを組み合わせた限流アークホーンや、限流素子を
内蔵した碍子等の避雷装置にも適用可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、絶縁筒の側壁面に放圧
を容易にする薄肉部を形成すると共に、前記絶縁筒の内
部空間にゲル状の有機絶縁材を充填したことにより、有
機絶縁材が粘着性のあるゲル状であるために移動しやす
く、直撃雷などの定格を超えるサージ電圧の発生により
限流素子が故障しても、内部空間に発生したガスを瞬時
に外部へ放出させることができてスムーズな圧力放出が
実現でき、その内部アークの発生箇所での圧力上昇を均
一に分散させ、その圧力上昇が局部的に集中することは
ない。その結果、絶縁外被体の小規模な破損だけで済
み、簡単な放圧構造でもって安全性に富み、応答性の良
好な避雷装置を提供できる。また、絶縁筒の側壁面に形
成された薄肉部による放圧構造であれば、絶縁筒の内部
にゲル状の有機絶縁材を容易に充填することができ、し
かも、絶縁筒の内部に湿気が侵入することを完全に防止
できるので、限流素子の電気的特性を良好に維持するこ
とができる。

【００３０】また、薄肉部を少なくとも端子電極の内側
端部にかかる位置又はその内側端部の近傍位置に形成し
た場合には、外部アークを確実に発生させることがで
き、避雷装置の爆発的な破壊をより一層確実に防止する
ことができる。

【００３１】更に、絶縁外被体の端部に被嵌された端子
金具の少なくとも開口周縁に厚肉部を形成した場合に
は、外部アークの発生により端子金具の周縁が完全に溶
融してなくなることはなく、絶縁外被体の内部の封止状
態が損なわれたり、端子金具が脱落したりすることはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の一例を示す断面図

【図２】従来の避雷装置の一例を示す断面図

【符号の説明】

１１ 限流素子 １２ 端子電極 １３ 端子電極 １４ 絶縁筒 １９ 絶縁外被体 ２０ 有機絶縁材 ２１ 端子金具 ２２ 端子金具 ２３ 厚肉部 ２５ 薄肉部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 室田 耕一 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82 号 九州電力株式会社内 (72)発明者 福井 浩司 兵庫県尼崎市名神町３丁目７番18号 音 羽電機工業株式会社尼崎工場内 合議体 審判長 吉村 宅衛 審判官 今井 義男 審判官 飯尾 良司 (56)参考文献 特開 昭61−151913（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−209685（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【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挾み込んでそれらを同軸上に配
   列させて絶縁筒に挿入し、その絶縁筒の両端に前記端子
   電極を固定し、絶縁筒の外周面に絶縁外被体を被着した
   避雷装置において、前記絶縁筒の側壁面に、絶縁筒の内
   部空間と接して放圧を容易にする薄肉部を形成すると共
   に、前記絶縁筒の内部空間に粘着性のあるゲル状の有機
   絶縁材を充填したことを特徴とする避雷装置。
2. 【請求項２】 前記薄肉部を絶縁筒の側壁面の、少なく
   とも端子電極の内側端部にかかる位置又はその内側端部
   の近傍位置に形成したことを特徴とする請求項１記載の
   避雷装置。
3. 【請求項３】 前記端子電極と電気的に接続された有底
   筒状の端子金具を前記絶縁外被体の端部に被嵌し、その
   端子金具の少なくとも開口周縁に厚肉部を形成したこと
   を特徴とする請求項１又は２記載の避雷装置。