JP3210041B2 - 非直線抵抗体 - Google Patents
非直線抵抗体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、避雷器、サージアブソ
ーバ等に用いられる酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗
体に関するものである。
ーバ等に用いられる酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗
体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電力系統においては、正常な電圧に重畳
される過電圧を除去し、電力系統や電気機器を保護する
ため、避雷器やサージアブソーバなどの過電圧保護装置
が用いられている。この過電圧保護装置には正常な電圧
ではほぼ絶縁特性を示し、過電圧が印加された時には比
較的低抵抗となる非直線抵抗体が用いられている。
される過電圧を除去し、電力系統や電気機器を保護する
ため、避雷器やサージアブソーバなどの過電圧保護装置
が用いられている。この過電圧保護装置には正常な電圧
ではほぼ絶縁特性を示し、過電圧が印加された時には比
較的低抵抗となる非直線抵抗体が用いられている。
【０００３】非直線抵抗体は酸化亜鉛ＺｎＯを主成分と
し、非直線特性を得るために添加物として少なくとも一
種類以上の金属酸化物を加えて混合、造粒、成形し、焼
成した焼結体を用いる。個々の焼結体の両端面にはアル
ミニウム等の電極が形成され、側面には過電圧印加時の
沿面閃絡を防止するために高抵抗層が形成されている。
このような構成の個々の非直線抵抗体を系統電圧に応じ
て必要枚数積層し避雷器等に使用する。
し、非直線特性を得るために添加物として少なくとも一
種類以上の金属酸化物を加えて混合、造粒、成形し、焼
成した焼結体を用いる。個々の焼結体の両端面にはアル
ミニウム等の電極が形成され、側面には過電圧印加時の
沿面閃絡を防止するために高抵抗層が形成されている。
このような構成の個々の非直線抵抗体を系統電圧に応じ
て必要枚数積層し避雷器等に使用する。
【０００４】ところで、近年電力系統は大容量化、高電
圧化が進み、これに伴い大きなサージエネルギーを処理
できる高電圧用避雷器が必要となってきた。このような
避雷器に使用される高電圧用の非直線抵抗体は大容量化
に対応するため、厚みや径を増加して大型化を図った
り、積層枚数を増加する必要がある。非直線抵抗体の大
型化は、非直線抵抗体の製造が困難であるうえ避雷器の
制限電圧の点からも限界がある。したがって高電圧化に
伴い非直線抵抗体の積層枚数が増加することは避けられ
ない。非直線抵抗体の高抵抗層としては例えば (1) 珪酸亜鉛Ｚｎ2 ＳｉＯ4 とアンチモン酸亜鉛Ｚｎ7
Ｓｂ2 Ｏ12を主成分とする高抵抗層。（特公昭53-2937
5、特公昭55-48441） (2) ガラスによる非晶質高抵抗層。（特開昭53-29375、
特公昭54-26710） (3) 樹脂による絶縁層。（特開平1-227401、特開平1-25
7306） が知られている。従来は焼付け温度や耐熱性などに着目
して高抵抗層を形成する物質を選定し、放熱特性につい
ては特に留意していなかった。しかしながら積層枚数が
増加していくとサージエネルギーを繰り返し印加した場
合に発生する熱を非直線抵抗体が放熱しきれなくなり、
放電耐量特性が低下するという問題があった。
圧化が進み、これに伴い大きなサージエネルギーを処理
できる高電圧用避雷器が必要となってきた。このような
避雷器に使用される高電圧用の非直線抵抗体は大容量化
に対応するため、厚みや径を増加して大型化を図った
り、積層枚数を増加する必要がある。非直線抵抗体の大
型化は、非直線抵抗体の製造が困難であるうえ避雷器の
制限電圧の点からも限界がある。したがって高電圧化に
伴い非直線抵抗体の積層枚数が増加することは避けられ
ない。非直線抵抗体の高抵抗層としては例えば (1) 珪酸亜鉛Ｚｎ2 ＳｉＯ4 とアンチモン酸亜鉛Ｚｎ7
Ｓｂ2 Ｏ12を主成分とする高抵抗層。（特公昭53-2937
5、特公昭55-48441） (2) ガラスによる非晶質高抵抗層。（特開昭53-29375、
特公昭54-26710） (3) 樹脂による絶縁層。（特開平1-227401、特開平1-25
7306） が知られている。従来は焼付け温度や耐熱性などに着目
して高抵抗層を形成する物質を選定し、放熱特性につい
ては特に留意していなかった。しかしながら積層枚数が
増加していくとサージエネルギーを繰り返し印加した場
合に発生する熱を非直線抵抗体が放熱しきれなくなり、
放電耐量特性が低下するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の非
直線抵抗体は積層枚数の増加に伴い放電耐量が低下し、
500KV あるいは実用化が計画されている1000KV（ＵＨ
Ｖ）のような高電圧用の避雷器への対応が困難である、
という問題があった。そこで本発明の目的は積層枚数が
増加しても放電耐量の低下が起こりにくい高電圧用の非
直線抵抗体を提供することにある。
直線抵抗体は積層枚数の増加に伴い放電耐量が低下し、
500KV あるいは実用化が計画されている1000KV（ＵＨ
Ｖ）のような高電圧用の避雷器への対応が困難である、
という問題があった。そこで本発明の目的は積層枚数が
増加しても放電耐量の低下が起こりにくい高電圧用の非
直線抵抗体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は酸化亜鉛を主成分とする焼結体と、この焼
結体の側面に形成された熱伝導率が5.0w/m・k以上50.0w/
m ・ k以下の高抵抗層と、前記焼結体の両端面に形成され
た電極とを備えた非直線抵抗体を提供する。
に、本発明は酸化亜鉛を主成分とする焼結体と、この焼
結体の側面に形成された熱伝導率が5.0w/m・k以上50.0w/
m ・ k以下の高抵抗層と、前記焼結体の両端面に形成され
た電極とを備えた非直線抵抗体を提供する。
【０００７】
【作用】本発明の非直線抵抗体における高抵抗層の熱伝
導率は5.0w／m ・k 以上であるため積層枚数が増加して
も非直線抵抗体の放熱特性の低下が起こりにくくなる。
また熱伝導率の値を制御することによって高抵抗層の特
性のバラツキのため生じる局部加熱を防止することがで
きる。
導率は5.0w／m ・k 以上であるため積層枚数が増加して
も非直線抵抗体の放熱特性の低下が起こりにくくなる。
また熱伝導率の値を制御することによって高抵抗層の特
性のバラツキのため生じる局部加熱を防止することがで
きる。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図１，図２および表
１を参照して説明する。主成分の酸化亜鉛ＺｎＯに、酸
化ビスマスＢｉ2 Ｏ3 、酸化マンガンＭｎＯ、二酸化珪
素ＳｉＯ2 、酸化クロムＣｒ2 Ｏ3 をそれぞれ0.5 モル
％、酸化コバルトＣｏ2 Ｏ3 、酸化アンチモンＳｂ2 Ｏ
3 、酸化ニッケルＮｉＯをそれぞれ１モル％添加する。
これらの原料を水、分散剤および有機バインダー等とと
もに混合装置に入れ混合する。こうして得られた原料ス
ラリーをスプレードライヤーで、例えば粒径が100 ミク
ロンになるように噴霧造粒する。次にこれらの造粒粉を
金型に入れ加圧し、直径125mm 、厚さ30mmの円板に成形
する。この成形体から添加した分散剤、バインダー等を
除くために空気中、500 ℃で予め焼成し、さらに1200℃
で焼成する。こうして得られた焼結体１の側面に図１に
示すように高抵抗層２を形成する。高抵抗層２は表１に
示すようにアルミナＡｌ2 Ｏ3 （試料No. Ａ）、
１を参照して説明する。主成分の酸化亜鉛ＺｎＯに、酸
化ビスマスＢｉ2 Ｏ3 、酸化マンガンＭｎＯ、二酸化珪
素ＳｉＯ2 、酸化クロムＣｒ2 Ｏ3 をそれぞれ0.5 モル
％、酸化コバルトＣｏ2 Ｏ3 、酸化アンチモンＳｂ2 Ｏ
3 、酸化ニッケルＮｉＯをそれぞれ１モル％添加する。
これらの原料を水、分散剤および有機バインダー等とと
もに混合装置に入れ混合する。こうして得られた原料ス
ラリーをスプレードライヤーで、例えば粒径が100 ミク
ロンになるように噴霧造粒する。次にこれらの造粒粉を
金型に入れ加圧し、直径125mm 、厚さ30mmの円板に成形
する。この成形体から添加した分散剤、バインダー等を
除くために空気中、500 ℃で予め焼成し、さらに1200℃
で焼成する。こうして得られた焼結体１の側面に図１に
示すように高抵抗層２を形成する。高抵抗層２は表１に
示すようにアルミナＡｌ2 Ｏ3 （試料No. Ａ）、
【０００９】
【表１】
【００１０】窒化珪素Ｓｉ3 Ｎ4 （試料No. Ｂ）、窒化
アルミニウムＡｌＮ（試料No. Ｃ）の粉末をそれぞれ異
なる焼結体１の側面に溶射して焼付けることによって形
成される。この高抵抗層２が形成された焼結体１の両端
面を平行に研磨し、焼結体１の厚さを20mmにして両端面
にアルミニウム溶射で電極３を形成し非直線抵抗体を得
る。
アルミニウムＡｌＮ（試料No. Ｃ）の粉末をそれぞれ異
なる焼結体１の側面に溶射して焼付けることによって形
成される。この高抵抗層２が形成された焼結体１の両端
面を平行に研磨し、焼結体１の厚さを20mmにして両端面
にアルミニウム溶射で電極３を形成し非直線抵抗体を得
る。
【００１１】比較のため表１に示すように珪酸亜鉛Ｚｎ
2 ＳｉＯ4 とアンチモン酸亜鉛Ｚｎ7 Ｓｂ2 Ｏ12（試料
No. Ｄ）、非晶質ガラス（試料No. Ｅ）、樹脂（試料N
o. Ｆ）およびジルコニアＺｒＯ2 （試料No. Ｇ）を主
成分とする高抵抗層２をそれぞれ異なる焼結体１に形成
し、両端面にアルミニウムの電極を形成して非直線抵抗
体とした。
2 ＳｉＯ4 とアンチモン酸亜鉛Ｚｎ7 Ｓｂ2 Ｏ12（試料
No. Ｄ）、非晶質ガラス（試料No. Ｅ）、樹脂（試料N
o. Ｆ）およびジルコニアＺｒＯ2 （試料No. Ｇ）を主
成分とする高抵抗層２をそれぞれ異なる焼結体１に形成
し、両端面にアルミニウムの電極を形成して非直線抵抗
体とした。
【００１２】以上のようにして得られた非直線抵抗体を
積層し、積層枚数を変化させて放電耐量試験を行った。
放電耐量試験は100KA ，４×10μS のサージエネルギー
を繰り返して印加して非直線抵抗体の破壊あるいは閃絡
が起こった回数を調べるという方法を採用した。次に作
用および効果について説明する。
積層し、積層枚数を変化させて放電耐量試験を行った。
放電耐量試験は100KA ，４×10μS のサージエネルギー
を繰り返して印加して非直線抵抗体の破壊あるいは閃絡
が起こった回数を調べるという方法を採用した。次に作
用および効果について説明する。
【００１３】表１に示すように本実施例の試料No. Ａ，
Ｂ，Ｃの高抵抗層２はそれぞれＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ
3 Ｎ4 ，ＡｌＮを主成分とし、熱伝導率はそれぞれ5.0
，10，50w／m ・k である。このように大きな熱伝導率
を有する物質で高抵抗層２を形成することによりサージ
エネルギーが繰り返し印加されて非直線抵抗体が急激な
温度上昇をおこしてもその熱はすみやかに放熱される。
したがって非直線抵抗体の温度上昇による放電耐量の低
下がおこりにくくなり、図２に示すように積層枚数が増
加しても安定した放電耐量特性が得られる。これに対し
試料No. Ｅの非晶質ガラスの熱伝導率は1.5w／m ・k で
あり、試料No. Ｆの樹脂は1.0w／m ・k の熱伝導率を有
し、ともに熱伝導率が5.0w／m ・k 以下である。これら
の試料No. Ｅ，Ｆの非直線抵抗体は積層枚数が５枚を越
えると、２，３回のサージの印加で破壊あるいは閃絡を
起こす。また試料No. Ｇのジルコニアは熱伝導率が2.5w
／m ・kであり、40枚以上積層すると２，３回のサージ
印加で破壊や閃絡がおこる。試料No. Ｄの珪酸亜鉛とア
ンチモン酸亜鉛を主成分とする高抵抗層２の熱伝導率は
3.5w／m ・k であり、試料No. Ｅ，Ｆ，Ｇより優れた放
電耐量特性を有するものの、積層枚数が50枚を越えると
耐サージ回数は30回前後にまで低下する。一方本実施例
の試料No. Ａ，Ｂ，Ｃの非直線抵抗体は積層枚数を100
枚まで増加しても耐サージ回数は100 回以上であり高電
圧用の避雷器に十分対応することができる。
Ｂ，Ｃの高抵抗層２はそれぞれＡｌ2 Ｏ3 ，Ｓｉ
3 Ｎ4 ，ＡｌＮを主成分とし、熱伝導率はそれぞれ5.0
，10，50w／m ・k である。このように大きな熱伝導率
を有する物質で高抵抗層２を形成することによりサージ
エネルギーが繰り返し印加されて非直線抵抗体が急激な
温度上昇をおこしてもその熱はすみやかに放熱される。
したがって非直線抵抗体の温度上昇による放電耐量の低
下がおこりにくくなり、図２に示すように積層枚数が増
加しても安定した放電耐量特性が得られる。これに対し
試料No. Ｅの非晶質ガラスの熱伝導率は1.5w／m ・k で
あり、試料No. Ｆの樹脂は1.0w／m ・k の熱伝導率を有
し、ともに熱伝導率が5.0w／m ・k 以下である。これら
の試料No. Ｅ，Ｆの非直線抵抗体は積層枚数が５枚を越
えると、２，３回のサージの印加で破壊あるいは閃絡を
起こす。また試料No. Ｇのジルコニアは熱伝導率が2.5w
／m ・kであり、40枚以上積層すると２，３回のサージ
印加で破壊や閃絡がおこる。試料No. Ｄの珪酸亜鉛とア
ンチモン酸亜鉛を主成分とする高抵抗層２の熱伝導率は
3.5w／m ・k であり、試料No. Ｅ，Ｆ，Ｇより優れた放
電耐量特性を有するものの、積層枚数が50枚を越えると
耐サージ回数は30回前後にまで低下する。一方本実施例
の試料No. Ａ，Ｂ，Ｃの非直線抵抗体は積層枚数を100
枚まで増加しても耐サージ回数は100 回以上であり高電
圧用の避雷器に十分対応することができる。
【００１４】また本実施例の試料No.A,B,Cの熱伝導率は
ともに5.0w/m・k以上であるがそれぞれ5.0,10,50w/m・kと
異なる値をもつ。それにもかかわらず、図2に示すよう
に非直線抵抗体の放電耐量特性に大きな違いはみられな
い。したがって高抵抗層２の熱伝導率は5.0w/m・k以上に
なるようにすればよく、熱伝導率の値を5.0w/m・k以上に
することにより高抵抗層２における局部加熱を防止する
ことができる。なお、焼結体１の原料は焼成により酸化
物になるものであればよく、例えば水酸化物、あるいは
炭化物等でもよい。また高抵抗層２を形成する物質は熱
伝導率が5.0w/m・k以上の高抵抗層であればよく、セラミ
ックの粉末に限るものではない。なお、熱膨張率の値が
大きければ大きい程放熱特性が向上し優れた放電耐量特
性が得られることから、熱膨張率の上限値は本来あり得
ないものと推測される。しかし、発明者は、熱膨張率の
上限値を示す物質として窒化アルミニウムAlN（試料No.
C）を試験したに留まり、その際の熱伝導率は50w/m ・ kで
あった。したがって、少なくとも熱伝導率の値が50w/m ・
kでは、優れた放電耐量特性が確認された。以 上
ともに5.0w/m・k以上であるがそれぞれ5.0,10,50w/m・kと
異なる値をもつ。それにもかかわらず、図2に示すよう
に非直線抵抗体の放電耐量特性に大きな違いはみられな
い。したがって高抵抗層２の熱伝導率は5.0w/m・k以上に
なるようにすればよく、熱伝導率の値を5.0w/m・k以上に
することにより高抵抗層２における局部加熱を防止する
ことができる。なお、焼結体１の原料は焼成により酸化
物になるものであればよく、例えば水酸化物、あるいは
炭化物等でもよい。また高抵抗層２を形成する物質は熱
伝導率が5.0w/m・k以上の高抵抗層であればよく、セラミ
ックの粉末に限るものではない。なお、熱膨張率の値が
大きければ大きい程放熱特性が向上し優れた放電耐量特
性が得られることから、熱膨張率の上限値は本来あり得
ないものと推測される。しかし、発明者は、熱膨張率の
上限値を示す物質として窒化アルミニウムAlN（試料No.
C）を試験したに留まり、その際の熱伝導率は50w/m ・ kで
あった。したがって、少なくとも熱伝導率の値が50w/m ・
kでは、優れた放電耐量特性が確認された。以 上
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように熱伝導率が5.0w／m ・
k 以上の高抵抗層を有する非直線抵抵体を使用すること
により積層枚数が増加しても放電耐量にすぐれ、しかも
安定した品質の非直線抵抗体を提供することができる。
k 以上の高抵抗層を有する非直線抵抵体を使用すること
により積層枚数が増加しても放電耐量にすぐれ、しかも
安定した品質の非直線抵抗体を提供することができる。
【図１】本発明の実施例を示す非直線抵抗体の断面図。
【図２】本発明の実施例である非直線抵抗体の放電耐量
試験の結果を示す特性図。
試験の結果を示す特性図。
１…焼結体、２…高抵抗層、３…電極、試料No. Ａ，
Ｂ，Ｃ…本発明の実施例、試料No. Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ…従
来例。
Ｂ，Ｃ…本発明の実施例、試料No. Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ…従
来例。
Claims (1)
- 【請求項１】酸化亜鉛を主成分とする焼結体と、この焼
結体の側面に形成された熱伝導率が5.0w/m・k以上50.0w/
m ・ k以下の高抵抗層と、前記焼結体の両端面に形成され
た電極とを備えた非直線抵抗体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28026591A JP3210041B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 非直線抵抗体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28026591A JP3210041B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 非直線抵抗体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121206A JPH05121206A (ja) | 1993-05-18 |
| JP3210041B2 true JP3210041B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=17622590
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28026591A Expired - Fee Related JP3210041B2 (ja) | 1991-10-28 | 1991-10-28 | 非直線抵抗体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3210041B2 (ja) |
-
1991
- 1991-10-28 JP JP28026591A patent/JP3210041B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05121206A (ja) | 1993-05-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |