JPH03242905A - 自己消弧型避雷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、雷サージによる異常電圧から送配電設備等を
保護するために設置される避雷器に関し、詳しくは非直
線抵抗性限流素子が設けられ、落雷時のサージ電流を前
記非直線抵抗性限流素子を通してアース側に流す避雷器
に関する。

［従来の技術］ この種の避雷器において、従来から一般的に知られてい
るものに、たとえば、特開昭６１−１５１９１３号公報
に記載されたものがあった。このような従来の避雷器は
、第７Ａ図、第７Ｂ図に示すように、側面の複数箇所に
放圧孔４を設けた耐圧絶縁筒２に非直線抵抗性限流素子
１を収納し、有機絶縁物３′を充填および被覆した構造
のものにアーキングホーンまたはアーキングリング６を
取付けた構造であった。さらに、従来から知られている
他の避雷器としては、特開昭６Ｏ−７０７０２（第８図
参照）や特開昭６２−７８８０１（第９図参照）に示さ
れるように耐圧絶縁筒２の上下部に放圧弁８と放圧口９
とを設けたものがあった。

一方、通常の雷サージでは非直線抵抗性限流素子の特性
より雷サージのみ通過し、商用周波送電電圧では絶縁状
態を回復して停電事故を未然に防ぐが、設計値異常の過
大な雷サージにより前記非直線抵抗性限流素子が貫通短
絡または沿面閃絡した場合、内部に高温高圧のアークが
発生して耐圧絶縁物を破壊し、爆発飛散のおそれが生ず
る場合がある。

その不都合を防止するために、前記第７Ａ図。

第７Ｂ図に示した方式では、短絡初期のアーク電圧が放
電孔４を埋めている有機絶縁物３′を突き破り、アーク
ジェット１１を噴出させ、第８図および第９図の方式で
は、上下の放圧弁８を開きアークジェット１１を放出し
て、それぞれ外部のアーキングリング６やアークホーン
管にアークエネルギにより電離状態となったガスを吹き
付けてアーク経路を避雷器内部から外部に移行させて避
雷器の爆発飛散を防止せんとしていた。

［発明が解決しようとする課題〕 しかし、この種の従来の避雷器においては、避雷器外部
にアーク経路を形成して、そこにアークを発生させる構
造のものであったために、短絡電流が流れる間アークに
よる熱エネルギが発生し続けることになり、火災等の原
因となる不都合かあり、しかも、高温高圧のガスが飛散
して公害となる欠点もあった。

本発明は、かかる事情に鑑み、前記短絡電流が流れる間
アークによる熱エネルギが発生し続けることがなく、シ
かも高温高圧のガスが飛散することのない避雷器を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の本発明に係る自己消弧型避雷器は、落
雷時のサージ電流が人力される入力部と、該入力部から
入力されたサージ電流をアース側に流すための非直線抵
抗性限流素子と、アース側に電気的に接続された導電性
部材と、前記入力部から入力されたサージ電流の前記導
電性部材への流人を防止するための絶縁部材と、前記非
直線抵抗性限流素子を流れるサージ電流が該非直線抵抗
性限流素子の許容電流よりも大きなサージ電流となった
ことに基づいて発生する内部アークのアークエネルギを
利用して、前記入力部と導電性部材とを電気的に接続さ
せて短絡させる短絡手段とを含み、前記入力部に短絡し
た前記導電性部材を通してサージ電流をアース側に流し
後続の内部アークを断つことを特徴とする 請求項２に記載の本発明に係る自己消弧型避雷器は、前
記請求項１に記載の短絡手段が、前記入力部と導電性部
材との間の絶縁部材を切断して前記入力部と導電性部材
とを電気的に接続させるための切断刃と、内部アーク発
生時のアークエネルギに伴う熱膨脹力を前記切断刃に伝
達して切断力を該切断刃に付与するための切断力付与手
段とを含むことを特徴とする 請求項３に記載の本発明に係る自己消弧型避雷器は、前
記請求項２に記載の切断力付与手段が、少なくとも一部
の壁が前記非直線抵抗性限流素子により形成された密封
室と、該密封室内の気体の熱膨脹力を受けて前記切断刃
に伝達するための受圧面とを含み、前記非直線抵抗性限
流素子が、前記密閉室内の気体への接触面側により多く
の前記内部アークを発生させるように、前記気体への接
触部側と非接触面側とで沿面絶縁耐力に差を持たせたこ
とを特徴とする。

［作用］ 請求項１に記載の本発明によれば、避雷器に形成された
入力部から落雷時のサージ電流が入力され、その入力さ
れたサージ電流が非直線抵抗性限流素子を通ってアース
側に流れる。その結果、雷サージ電流のうちの送電路か
らの電流も同一経路で流れようとするが、非直線抵抗性
限流素子によって大幅に減じられて送電を停止すること
なく元に復帰する。一方、前記非直線抵抗性限流素子を
流れるサージ電流がその非直線抵抗性限流素子の許容電
流を上回る過大なサージ電流であった場合には、非直線
抵抗性限流素子の沿面閃絡または破壊がおこり、内部ア
ークが発生して非直線抵抗性限流素子部分で短絡状態と
なる。ところが、短絡手段の働きにより、前記発生した
内部アークのアークエネルギを利用してアース側に電気
的に接続されている導電性部材と前記入力部とが電気的
に接続される。その結果、サージ電流は前記入力部に短
絡した前記導電性部材を通ってアース側に流れることに
なり、後続の内部アークを断つことができる。

請求項２に記載の本発明によれば、請求項１に記載の短
絡手段が、前記入力部と導電性部材との間の絶縁部材を
切断して前記入力部と導電性部材とを電気的に接続する
ための切断刃と、内部アーク発生時のアークエネルギに
伴う熱膨脹のを前記切断刃に伝達して切断力を前記切断
刃に付与するための切断力付与手段とを含んでいるため
に、内部アーク発生に伴う熱膨脹のを利用して前記切断
刃により良好に絶縁部材が切断され、前記入力部と導電
性部材とが電気的に接続されて良好に短絡状態となる。

請求項３に記載の本発明によれば、前記請求項２に記載
の切断力付与手段が、少なくとも１部の壁が前記非直線
抵抗性限流素子により形成された密閉室と、その密閉室
内の気体の熱膨脹のを受けて前記切断刃に伝達するため
の受圧面とを含んでいるために、内部アーク発生時の熱
膨脹のを前記受圧面により良好に受けて切断力として前
記切断刃に良好に伝達される。さらに、非直線抵抗性限
流素子が、前記密閉室内の気体への接触面側により多く
の前記内部アークを発生させるように、前記気体への接
触面側と非接触面側とで沿面絶縁耐力に差を持たしたも
のであるために、内部アークが前記密閉室内の気体への
接触面側により多く発生することになり、その内部アー
ク発生に伴う前記密閉室内への気体が良好に熱膨脹して
その熱膨脹のが切断力として利用されることになり、発
生した内部アークのエネルギが効率良く切断、力に利用
される。

［発明の実施例コ 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明に係る自己消弧型避雷器の一例を示す
縦断面図である。

自己消弧型避雷器は絶縁材料からなる絶縁筒２を有して
おり、その絶縁筒２内に、導電性部材の一例の導電性耐
圧容器３が設けられている。この導電性耐圧容器３は、
導電性を有するとともに容器内が高圧になったとしても
その圧力に絶え得るような材質から構成されている。こ
の導電性耐圧容器３内に非直線抵抗性限流素子１が複数
個（図面上では５個）並べられて設けられている。この
非直線抵抗性限流素子１は、リング状の形状をしている
。そのリング状の非直線抵抗性限流素子１の中央の空間
部を通して吊り棒５が設けられている。この吊り棒５に
対し導電性耐圧容器３がナツト３３により固定されてい
る。さらに、この吊り棒５の下端部分には下部電極固定
金具２８が螺着されている。この下部電極固定金具２８
は、図示するように、吊り棒５に捩込まれる捩込み部分
とその捩込み部分から放射状に周囲に延びた腕によって
支持されている筒状部分とからなる。この下部電極固定
金具２８の筒状部分の下方側により入力部の一例の下部
電極棒２６が支持されている。

非直線抵抗性限流素子１の下方側には、下部電極受金具
２９が設けられており、その下部電極受金具２９内に圧
縮ばね１３が設けられている。こ０ の圧縮ばね１３の下端は前記下部電極固定金具２８に当
接しており、この圧縮ばね１３の復元力により下部電極
受金具２９が上方に押圧され、非直線抵抗性限流素子１
のそれぞれの接触面部分が互いに圧接される。

落雷に伴うサージ電流が下部電極棒２６から入力され、
下部電極固定金具２８．下部電極受金具２９、非直線抵
抗性限流素子１．上部電極板３０を通って吊り棒５から
アース側に流れるように構成されている。前記下部電極
棒２６の上方部分は、受圧面３４に形成されており、そ
の受圧面３４に圧力が加わることにより、下部電極棒２
６に形成された切断刃の一例の下部電極刃部１０が下方
に押し下げられ、下部電極刃部１０と導電性耐圧容器３
の刃受部３１との間に位置する導電性カバー２７、絶縁
筒２が切断される。そして、その切断状態で、下部電極
刃部１０を介して下部電極棒２６と刃受部３１とが電気
的に接続され、下部電極棒２６から入力されたサージ電
流が導電性耐圧容器３を通って吊り棒５からアース側に
流れる。

１ 第２Ａ図は、非直線抵抗性限流素子１を示す斜視図であ
る。

非直線抵抗性限流素子１同士が互いに接触する接触部分
には、アルミ蒸着等によって形成されたアルミ箔からな
る導電層↓２が形成されている。

この導電層１２の内径は非直線抵抗性限流素子王の内径
よりも大きく、導電層１２の外径は非直線抵抗性限流素
子１の外径よりも小さい。そして、外周面幅Ｌ３のほう
が内周面幅Ｌ４よりも幅広に構成されている。なお、図
中１５は非直線抵抗性限流素子１の外周面側沿面であり
、１６は内周面側沿面である。

このように構成された非直線抵抗性限流素子１を第工図
に示すように上下方向に複数積み上げて並べた場合には
、外周面幅Ｌ３と内周面幅Ｌ４との差により、外周面側
よりも内周面側のほうの電気抵抗が小さくなる。一方、
非直線抵抗性限流素子１を流れるサージ電流がその非直
線抵抗性限流素子１の許容電流を越えた過大なサージ電
流となった場合には、内部アークが発生して非直線抵抗
２ 性限流素子１部分において短絡状態となるのであるが、
前述したように非直線抵抗性限流素子１が外面側よりも
内面側のほうの電気抵抗が小さいために、前記内部アー
クが非直線抵抗性限流素子１の内周沿面側で発生する。

その結果、第１図に示した密閉室３２内の気体（主とし
て空気）が内部アークのエネルギによって熱膨脹し、前
記受圧面３４を下方に押圧することになる。その結果、
下部電極刃部１０が押し下げられてサージ電流が下部電
極棒２６．導電性耐圧容器３．吊り棒５を通ってアース
側に流れるようになり、以降の内部アークの発生が防止
される。

第２Ｂ図ないし第２Ｄ図は、非直線抵抗性限流素子１の
別実施例を示す斜視図である。第２Ｂ図ないし第２Ｄ図
に示すように、内周面側沿面１６よりも外周面側沿面１
５のほうの沿面距離を大きくし、外周面側沿面絶縁耐力
を内周面側沿面絶縁耐力よりも大きくなるように構成す
る。これにより、内部アークが非直線抵抗性限流素子１
の内周面側沿面１６のほうに発生するようにし、第１図
３ に示した密閉室３２内の気体が内部アークによって効率
的に熱膨張するように構成されている。

つまり、第２Ａ図ないし第２Ｄ図に示すような非直線抵
抗性限流素子１を第１図に示すように上下方向に積み上
げて設けることにより、その非直線抵抗性限流素子１の
内周面側に密閉室３２が形成されるのであり、しかも、
内部アークが非直線抵抗性限流素子１の内周面側沿面の
ほうに発生するために、密閉室３２内の気体が効率的に
熱膨脹するのである。

第３図は、本発明に係る避雷器３５を設置した状態を示
す使用状態を説明する図である。鉄塔１７の上端には架
空接地線２５が接続されており、鉄塔１７の一部１７′
に、碍子１８を介して送電線１９が設けられている。さ
らに、鉄塔の一部１７′に避雷器３５が設けられている
。なお、３６は直列ギャップである。

第４Ａ図および第４Ｂ図は前記第３図の要部拡大図であ
る。

第４Ａ図に示すように、鉄塔に落雷１４が発生４ した場合には、直列ギャップにギヤツブ量データ２１が
発生し、雷サージが下部電極棒２６から入力され、非直
線抵抗性限流素子１を通ってサージ電流２０が架空接地
線２５（第３図参照）からアース側に流れる。この状態
で、雷サージ電流通過後の送電線１９からの電流も同一
経路で流れようとするが、非直線抵抗性限流素子１によ
り電流の流れが阻止され商用周波送電電圧に対しては絶
縁状態を回復して停電事故が未然に防止される。

一方、第４Ｂ図に示すように大きな落雷１４が鉄塔に発
生した場合には、ギヤツブ量データ２１が発生して過大
なサージ電流が下部電極棒２６から入力される。その結
果、非直線抵抗性限流素子１の許容電流を越える過大な
サージ電流が流れようとし、非直線抵抗性限流素子１の
内周面側沿面に内部アークが発生する。その結果、前述
したように、下部電極棒２６と導電性耐圧容器３とが電
気的に接続され、過大なサージ電流２０が下部電極棒２
６．導電性耐圧容器３を通って架空接地線２５からアー
ス側に流れるのである。

５ 第５図は、本発明に係る避雷器３５の他の使用状態を示
す斜視図である。

電柱３７の上方部分に被覆電線２３が架設されている。

また、図中３８は接地線である。この電柱３７に対し腕
金２４を介して避雷器３５が設けられている。なお、図
中２２は被覆電線２３に螺旋状に巻き付けられているバ
インド線である。また、３６は直列ギャップである。

第６Ａ図および第６Ｂ図は、前記第５図の要部拡大図で
ある。

第６Ａ図に示すように、被覆電線２３に落雷１４が発生
した場合には、ギヤツブ量データ２１が発生して雷サー
ジが下部電極棒２６にから入力され、サージ電流２０が
非直線抵抗性限流素子１゜腕金２４を通って接地線３８
（第５図参照）からアース側に流れる。なお、図中２２
はバインド線である。

一方、第６Ｂ図に示すように、大きな落雷１４が被覆電
線２３に発生した場合には、ギヤツブ量データ２１が発
生して大きな雷サージが下部電極６ 棒２６から入力されて非直線抵抗性限流素子１を流れよ
うとする。しかし、非直線抵抗性限流素子１の許容電流
を越える大きなサージ電流の場合には、前述したように
、非直線抵抗性限流素子１の内周面側沿面に内部アーク
が発生し、その熱エネルギにより下部電極棒２６と導電
性耐圧容器３とが電気的に接続され、大きなサージ電流
２０が下部電極棒２６．導電性耐圧容器３．腕金２４を
介して接地線３８からアース側に流れる。

［発明の効果コ 請求項１に記載の本発明は、内部−アークが発生して短
絡電流が流れた場合には、その内部アークのアークエネ
ルギを利用して入力部と導電性部材とが電気的に接続さ
れて入力部から入力した雷サージが導電性部材を通って
アース側に流れることになり、高温高圧のガスが飛散す
ることなく後続の内部アークが断たれる。

請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の発明の効
果に加えて、切断刃により絶縁部材が切断されて良好に
入力部と導電性部材とが電気的に７ 接続状態となり、後続の内部アークを良好に断つことが
できる。

請求項３に記載の本発明は、前記請求項２に記載の発明
の効果に加えて、内部アークのエネルギを効率良く絶縁
部材の切断に利用でき、効率良く後続の内部アークを断
つことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る自己消弧型避雷器の一例を示す
縦断面図である。 第２Ａ図ないし第２Ｄ図は、それぞれ別実施例を示し、
非直線抵抗性限流素子の斜視図である。 第３図は、本発明に係る自己消弧型避雷器の使用状態を
示す使用状態説明図である。第４Ａ図および第４Ｂ図は
、第３図の要部を示し、雷サージ電流の流れを説明する
ための説明図である。 第５図は、本発明に係る自己消弧型避雷器の他の使用例
を示す斜視図である。 第６Ａ図および第６Ｂ図は、第５図の要部を示し、雷サ
ージ電流の流れを説明するための作用説明図である。第
７Ａ図、第７Ｂ図は従来例を示す８ 避雷器である。第８図および第９図はそれぞれ他の従来
例を示す避雷器である。 図において、１は非直線抵抗性限流素子、２は絶縁筒、
３は導電性部材の一例の導電性耐圧容器、５は吊り棒、
１０は切断刃の一例の下部電極刃部、１４は落雷、１９
は送電線、２０はサージ電流、２２はバインド線、２３
は被覆電線、２５は架空接地線、２６は入力部の一例の
下部電極棒、２８は下部電極固定金具、２９は下部電極
受金具、３２は密閉室、３５は避雷器、３８は接地線、
Ｌ３は外周面幅、Ｌ４は内周面幅である。 ９

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）落雷時のサージ電流が入力される入力部と、該入
   力部から入力されたサージ電流をアース側に流すための
   非直線抵抗性限流素子と、 アース側に電気的に接続された導電性部材と、前記入力
   部から入力されたサージ電流の前記導電性部材への流入
   を防止するための絶縁部材と、前記非直線抵抗性限流素
   子を流れるサージ電流が該非直線抵抗性限流素子の許容
   電流よりも大きなサージ電流となったことに基づいて発
   生する内部アークのアークエネルギを利用して、前記入
   力部と導電性部材とを電気的に接続させて短絡させる短
   絡手段とを含み、 前記入力部に短絡した前記導電性部材を通してサージ電
   流をアース側に流し後続の内部アークを断つことを特徴
   とする、自己消弧型避雷器。
2. （２）短絡手段は、前記入力部と導電性部材との間の絶
   縁部材を切断して前記入力部と導電性部材とを電気的に
   接続させるための切断刃と、内部アークの発生時のアー
   クエネルギに伴う熱膨脹力を前記切断刃に伝達して切断
   力を該切断刃に付与するための切断力付与手段とを含む
   ことを特徴とする、請求項１記載の自己消弧型避雷器。
3. （３）切断力付与手段は、少なくとも一部の壁が非直線
   抵抗性限流素子により形成された密閉室と、該密閉室内
   の気体の熱膨脹力を受けて前記切断刃に切断力として伝
   達するための受圧面とを含み、 前記非直線抵抗性限流素子は、前記密閉室内の気体への
   接触面側により多くの前記内部アークを発生させるよう
   に、前記気体への接触面側と非接触面側とで沿面絶縁耐
   力に差を持たせたことを特徴とする、請求項２に記載の
   自己消弧型避雷器。