JPH0451482A - 自己消弧型避雷装置 - 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］ この発明は、雷に起因する過電圧から配電設備を保護す
る装置に関する。

［従来の技術］ 避雷装置は、落雷等に起因する過電圧の波高値が、ある
値を超えた場合、電流を分流することにより過電圧を制
限し、かつ、続流を短時間のうちに遮断して現状に自復
する機能を有するものである。

従来の避雷装置で一般的に用いられているものとして、
限流素子を内蔵した限流要素に直列ギャップを組合わせ
たものを挙げることができる。通常、限流素子には優れ
た非直線電圧電流特性を有する酸化亜鉛素子が用いられ
る。この装置では雷サージが課電端に侵入すると、直列
ギャップが閃絡し限流要素を通じて雷電流を放電する。

放電後は限流要素の非直線電圧電流特性によりアークが
消弧され続流が遮断される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のこの種の装置は、放圧のため穴加工を行なったＦ
ＲＰ製の筒に酸化亜鉛素子を何段か積重ね、さらにＥＰ
ゴムなどの有機絶縁材料でモールドする構造をとってお
り、その構造は複雑であった。

また上記装置は、故障電流が流れ装置内部にアーク電流
が発生すると、内圧上昇にしたがい装置が爆発飛散する
恐れが生じるため、これを防ぐ目的で外部にさらにアー
キングホーン（またはアーキングリング）を設ける必要
があった。さらに、上記装置において重量の大きな酸化
亜鉛素子を何段か積む場合、装置の重量が増し、その施
工性が悪くなるという問題が生じた。

この発明の目的は、以上述べてきた従来の避雷装置に比
べ、より簡単な構造で、かつ構成する部品数が少なくて
すみ、しかも施工性に優れた避雷装置を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ この発明の自己消弧型避雷装置は、絶縁材料で形成され
、外側よりも内側が低い絶縁耐力を有する筒体と、筒体
内の空間を仕切るよう設けられ、筒体内で所定の位置か
ら筒体の内面に沿って摺動可能な隔壁と、隔壁に設けら
れ、隔壁とともに移動可能な第１の電極と、筒体内で隔
壁によって仕切られた第１の電極側の空間に設けられる
端壁と、端壁に第１の電極と対向するよう設けられる第
２の電極と、第１−の電極と第２の電極の間にアークが
発生した際、アークのエネルギにより両電極間の連続す
る空間を分離遮断するための遮蔽用絶縁体とを備えてい
る。

［作用］ 上記のように構成された自己消弧型避雷装置は、一方の
電極をアース側に接続し、他方の電極を課電側に直接接
続するかあるいはギャップを設けて配置する。そして、
課電側に雷サージが侵入すると、両電極間を閃絡させ、
雷電流をアースを通じて放電させようとするものである
。

装置を形成する筒体は、外側よりも内側が低い絶縁耐力
を有しているため、課電側へ雷サージが侵入したときは
、筒体の外側で閃絡が起こることがなく、必ず筒体内の
画電極が閃絡しアークが発生する。

このアークのエネルギにより、電極間にある気体すなわ
ち筒体内で第１の電極が設けられている隔壁と第２の電
極が設けられている端壁との間に存在する気体の圧力が
上昇する。この圧力の上昇により、筒体の内面に沿って
摺動可能な隔壁は気体の膨張に伴い移動させられる。第
１の電極は隔壁に設けられ、隔壁とともに移動するので
、上記のように隔壁が移動すると、第１の電極と第２の
電極との間の距離は広がる。電極の間隔が広がればアー
クは消弧されやすくなる。

さらにこのとき、遮蔽用絶縁体が両電極間の連続する空
間を分離遮断するよう移動する。その結果、アークの通
路は遮断されアークは消弧される。

このようにして、続流は速やかに遮断される。

以上述べてきたようにこの発明にしたがう自己消弧型避
雷装置は、限流素子を使用せず従来にない作用機構によ
って続流を遮断するものである。

またこの発明の構造は、絶縁材料で形成される筒体内に
隔壁、端壁、電極および遮蔽用絶縁体等を設けた非常に
簡単なものである。

［実施例］ 次に、この発明にしたがう自己消弧型避雷装置について
図面に基づいて説明する。

（実施例１） 第１Ａ図に示す自己消弧型避雷装置の実施例について述
べる。

第１Ａ図を参照して、セラミックス製で円筒形の絶縁筒
１は、その一端に金属製の蓋体１０が振込まれて設けら
れ、またその外周は、ゴム製で傘状のひだを有する絶縁
套管２で被覆されている。

セラミックスに比ベゴムの方が高い絶縁性を有するため
、絶縁筒１においてその内側は外側に比べて絶縁耐力が
低くなっている。絶縁筒１の筒内には、その内面に沿っ
て摺動可能な円板形の絶縁隔壁５か設けられ、絶縁隔壁
５の中心には棒状で先端が丸くなった上部電極３が固定
されている。また、上部電極３はリード線９で蓋体１０
と電気的に接続されている。絶縁筒１内で絶縁隔壁５を
隔てて蓋体１０と反対側の空間には、絶縁隔壁５の摺動
を止め、支持するための絶縁ストッパー７が設けられて
いる。絶縁ストッパー７は、中心に連通孔７ａが形成さ
れているとともに絶縁隔壁５と反対側が球面状に凹とな
っている。図に示すように、連通孔７ａは上部電極３の
先端が入り込む程度の大きさで、また、絶縁隔壁５は上
部電極３の凸段部３ａが第１Ｂ図に示すように連通孔７
ａの開口部７ｂに掛かることで、支持される。また絶縁
隔壁５を隔てて絶縁ストッパー７が設けられている空間
には、絶縁ストッパー７より適当な間隔をおいて上記空
間を密閉するよう絶縁端壁６が設けられている。また、
絶縁端壁６は絶縁ストッパー７に対向する側が凹となっ
ており、その凹部６ａの中心には、上部電極３と対向す
るように下部電極４が固定されている。

一方、絶縁筒１内の上部電極３と下部電極４との間の空
間には、セラミックス製の絶縁法８が設けられている。

絶縁法８は固定されておらず、上記空間内で自由に動く
ことができるが、通常は第１Ｃ図に示すように、絶縁端
壁６の凹部６ａの楕円状の開口に隙間６ｂかできるよう
に載っている。

以上のように構成される自己消弧型避雷装置の機構につ
いて以下に述べる。上部電極３に電気的に接続された蓋
体」、０または下部電極４のどちらか一方をアースに接
続し、他方を課電側に直接接続するかあるいはギャップ
を設けて配置する。課電側に雷サージが侵入すると、上
部電極３と下部電極４の間にアークが発生する。電極間
には絶縁法８が設けられているが、上述したように絶縁
法８か乗せられた絶縁端壁６の開口と絶縁法８の間には
隙間があるため、電極間は必ず閃絡する。このアークエ
ネルギにより、電極間に存在する気体は膨脹して絶縁隔
壁５を矢印入方向に押し上げる。

絶縁隔壁５は急激に押し上げられるため、絶縁法８の下
方よりも上方すなわち絶縁ストッパー７側の圧力が低く
なる。このため、絶縁法８は矢印Ａ方向に持ち上げられ
、絶縁ストッパー７の凹部に当たる。このとき、絶縁ス
トッパー７に形成された連通孔７ａが塞がれるため、両
電極間の連続した空間は、絶縁法８によって一時的に分
離遮断される。このようにして、アークの通路は遮断さ
れるため短時間のうちに続流が遮断され現状に復帰する
。なお、上部電極３および絶縁法８は自重で元に戻る。

（実施例２） 第２Ａ図に示す自己消弧型避雷装置の実施例について述
べる。第２Ａ図を参照して、実施例１と同様にセラミッ
クス製で円筒形の絶縁筒１は、その一端に金属製の蓋体
１０が振込まれて設けられ、またその外周はゴム製で傘
状のひだを有する絶縁套管２で被覆されている。絶縁筒
１の筒内にはその内面に沿って摺動可能な円板形の絶縁
隔壁５が設けられ、絶縁隔壁５の中心には棒状で先端が
丸くなった上部電極３が固定されている。また、上部電
極３は、リード線９で蓋体１０と電気的に接続されてい
る。絶縁筒１内で絶縁隔壁５を隔てて蓋体１０と反対側
の空間には、絶縁隔壁５の摺動を止め支持するための絶
縁ストッパー７が設けられている。絶縁ストッパー７は
中心に上部電極３の先端が入り込む大きさの連通孔７ａ
が形成されている。絶縁隔壁５が絶縁ストッパー７に支
持される状態は実施例１て示したと同様である。絶縁隔
壁５を隔てて絶縁ストッパー７側の空間には、絶縁スト
ッパー７より適当な間隔をおいて、上記空間を密閉する
よう絶縁端壁６が設けられている。

絶縁端壁６は絶縁ストッパー７に対向する側が凹となっ
ており、その凹部６ａ中心に下部電極４が固定されてい
る。

一方、上部電極３と下部電極４との間の空間には、セラ
ミックス製の遮蔽用絶縁板２８が設けられている。遮蔽
用絶縁板２８は風車状の形状をした板で、上記空間内を
移動可能に設けられているが、通常は第２Ｂ図に示すよ
うに絶縁端壁６の凹部６ａの円形状の開口に隙間６ｂが
できるように載っている。

以上のように構成される装置は、実施例士と同様、上部
電極３と下部電極４の間にアークが発生すると、そのエ
ネルギにより電極間に存在する気体が膨脹して絶縁隔壁
５を矢印Ａ方向に押し上げる。絶縁隔壁５は急激に押し
上げられるため、遮蔽用絶縁板２８の下方よりも上方、
すなわち絶縁ストッパー７側の圧力が低くなる。このた
め遮蔽用絶縁板２８は、矢印Ａ方向に押し上げられ絶縁
ストッパー７に当たる。このとき、絶縁ストッパー７に
形成された連通孔７ａが塞がれるため、電極間の連続し
た空間は一時的に分離遮断される。

このようにして続流は遮断される。なお、絶縁隔壁５お
よび遮蔽用絶縁板２８は自重で戻る。

（実施例３） 第３Ａ図に示す自己消弧型避雷装置の実施例について述
べる。第３Ａ図を参照して、セラミックス製で角柱形の
絶縁筒１は、一端に端子１１が取付けられ、その外側に
はゴム製で傘状のひだを有する絶縁套管２が被覆されて
いる。絶縁筒１の筒内には、その内面に沿って摺動可能
な直方体の絶縁隔壁５が設けられ、絶縁隔壁５の中心に
は棒状で先端が丸くなった上部電極３が固定されている
。

また、上部電極３はリード線９で端子１１と電気的に接
続されている。絶縁筒１内の絶縁隔壁５で仕切られた２
つの空間のうち、上部電極３の先端が突出た側には、ま
ず内壁に絶縁隔壁５を支持するための絶縁支持体］、２
が設けられている。通常、絶縁隔壁５はこの絶縁支持体
１−２により支持され止められる。また、絶縁支持体１
２の近傍には、中心に連通孔１．３ａが形成された絶縁
隔壁子３が設けられている。さらに、この空間には絶縁
隔壁１３と適当な間隔をおいて絶縁端壁６が設けられて
いる。絶縁端壁６の中心には、上部電極３と対向するよ
うに下部電極４が取付けられている。また、絶縁端壁６
の両端で絶縁筒１近傍には、通気口６ｃおよび６ｄが形
成されている。

このように構成された筒内において、絶縁隔壁１３と絶
縁端壁６の間には、その両端にバネ１４ａおよび１４ｂ
が取付けられたコの字形の遮蔽用絶縁体３８が摺動可能
に設けられている。遮蔽用絶縁体３８の斜視図を第３Ｂ
図に示す。遮蔽用絶縁体３８の上部３８ａには、連通孔
３８ｂが形成され、底部３８ｃには下部電極４を通すた
めのスライド孔３８ｄが形成されている。遮蔽用絶縁体
３８の左壁３８ｅの幅は、絶縁筒１内の空間の縦幅にほ
ぼ等しく、一方、右壁３８ｆはバネ１４ｂが取付けられ
るだけの幅となっており、左壁３８ｅの幅に比べかなり
狭くなっている。

以上のように構成される装置の機構について以下に述べ
る。端子１１または下部電極４のどちらか一方をアース
に接続し、他方を課電側に直接接続するかあるいはギャ
ップを設けて配置する。上部電極３と下部電極４は、絶
縁隔壁１３の連通孔１３ａおよび遮蔽用絶縁体３８の連
通孔３８ｂを通じて対向しており、課電側に雷サージが
侵入すると画電極の間にアークが発生する。このアーク
のエネルギにより電極間に存在する気体は膨脹して絶縁
隔壁５を矢印Ａ方向に押し上げるとともに、遮蔽用絶縁
体３８を矢印Ｂ方向に押してスライドさせる。このとき
、両電極間の距離が大きくなるとともに、遮蔽用絶縁体
３８がスライドして連通孔３８ｂおよび１３ａが塞がれ
るので両電極間の空間が分離遮断され、続流が遮断され
る。また、膨脹した気体は絶縁端壁６に形成された通気
口６Ｃおよび６ｄから抜けるため、装置の耐圧強度を強
くする必要がなくなり、経済的でコンパクトな装置にす
ることが可能となる。

（実施例４） 第４Ａ図に示す自己消弧型避雷装置の実施例について述
べる。第４Ａ図を参照して、その一端が金属製の蓋体１
−０で塞がれた絶縁筒１は、セラミックス製で円筒形状
である。絶縁筒１内には、まず、その内壁の途中から内
壁に沿って設けられた絶縁ガイドレール１５に案内され
て摺動可能な絶縁隔壁５が設けられている。第４Ｂ図に
絶縁隔壁５の斜視図を示す。絶縁隔壁５は円板形状で、
その外周部には絶縁ガイドレール１５に嵌込むための切
欠５ａが形成されているとともに、中心から外周よりに
上部電極３が取付けられている。上部電極３の一端は丸
くなっており、他端はリード線９で蓋体１０と電気的に
接続されている。

絶縁筒１．内で絶縁隔壁５で仕切られた空間のうち上部
電極３の丸くなった先端が突出た側には、絶縁隔壁５を
支持するための絶縁プレート１６、絶縁支持体１７およ
び絶縁端壁６か適当な間隔をおいて設けられている。絶
縁プレート１６、絶縁支持体１７および絶縁端壁６の斜
視図をそれぞれ第４Ｃ図、第４Ｄ図および第４Ｅ図に示
す。第４Ｃ図を参照して、絶縁プレート１６は円板形状
で、中心から外周よりに連通孔１６ａが形成されるとと
もに、絶縁支持体１７に対向する底部に凹部１６ｂが形
成されている。第４Ｄ図を参照して、絶縁支持体１−７
は絶縁プレート１６と同様、円板形状で、連通孔１７ａ
が形成されているとともに、側面から中心に向かって延
びる凹部１７ｂが形成されている。第４Ｅ図を参照して
、絶縁端壁６は円板の一部が削り取られ、斜面６ａが形
成された形状でその外周よりに下部電極４が取付けられ
ている。

一方、絶縁プレート１６と絶縁支持体１７の間には、連
通孔４８ａが形成された遮蔽用絶縁プレート４８が挿入
されている。遮蔽用絶縁プレート４８の斜視図を第４Ｆ
図に示す。また、絶縁支持体１７の四部１７ｂには、絶
縁回転部材１８が支点軸１８ａによって回転可能に取付
けられている。

絶縁回転部材１８の一端には、錘」、８ｂが取付けられ
、絶縁端壁６の斜面６ａに当たるようになっている。ま
た、その他端は遮蔽用絶縁プレート４８の連通孔４８ａ
に差込まれ、該部材の回転によって該プレートが移動さ
せられるようになっている。絶縁回転部材１８の斜視図
を第４Ｇ図に示す。

なお、第４Ａ図に示すように、上部電極３と下部電極４
は各部品に形成された連通孔を介して対向している。

以上のように構成される自己消弧型避雷装置の機構につ
いて以下に述べる。蓋体コ０または下部電極４のどちら
か一方をアースに接続し、他方を課電側に直接接続する
かあるいはギャップを設けて配置する。課電側に雷サー
ジか侵入すると、上部電極３と下部電極４の間にアーク
が発生する。

このアークエネルギにより、電極間に存在する気体は膨
張する。その結果、気体は移動可能な絶縁隔壁５を上方
に押し上げるとともに、絶縁回転部材１８を押し、第４
Ａ図矢印Ｃ方向に回転させる。

またこのとき、気体は該部材と絶縁筒１の間の排気口１
９より排出される。このようにして、電極間が広がりア
ークが消弧されやすくなるとともに、絶縁回転部材１８
の先端に係合した遮蔽用絶縁プレート４８が矢印り方向
にスライドして、両電極間の空間を分離遮断する。その
結果、アークは遮断される。

なお、移動した絶縁隔壁５は自重で元に戻るとともに、
絶縁回転部材１８も一端に取付けられた錘のため元に戻
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の自己消弧型避雷装置は
、電極間で発生したアークのエネルギを有効に利用して
、続流を速やかに遮断するものであり、その構造は非常
に簡単なものですむ。したがって、この発明は限流素子
を使用する従来の避雷装置に代わって、構造が簡単で、
部品数が少なく、コストが低く、しかも施工性に優れた
従来に無い避雷装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、この発明にしたがう第１の実施例を示す断
面図である。 第１Ｂ図は、第１Ａ図に示す上部電極が連通孔に掛る状
態を示す断面図である。 第１Ｃ図は、第１Ａ図に示す絶縁法の載置状態を示す断
面図である。 第２Ａ図は、この発明にしたがう第２の実施例を示す断
面図である。 第２Ｂ図は、第２Ａ図に示す遮蔽用絶縁板の載置状態を
示す断面図である。 第３Ａ図は、この発明にしたがう第３の実施例を示す断
面図である。 第３Ｂ図は、第３Ａ図に示す遮蔽用絶縁体の斜視図であ
る。 第４Ａ図は、この発明にしたがう第４の実施例を示す断
面図である。 第４Ｂ図、第４Ｃ図、第４Ｄ図、第４Ｅ図、第４Ｆ図お
よび第４Ｇ図は、第４Ａ図に示す装置の各部品をそれぞ
れ示す斜視図である。 図において、１は絶縁筒、２は絶縁套管、３は上部電極
、４は下部電極、５は絶縁隔壁、６は絶］８ 縁端壁、６ｃおよび６ｄは通気口、７は絶縁ストッパー
、８は絶縁法、９はリード線、１０は蓋体、１１は端子
、１２は絶縁支持体、１３は絶縁隔壁、１４ａおよび１
４ｂはバネ、１５は絶縁ガイドレール、１６は絶縁プレ
ート、１．７は絶縁支持体、１８は絶縁回転部材、１９
は排気口、２８は遮蔽用絶縁板、３８は遮蔽用絶縁体、
４８は遮蔽用絶縁プレートを示す。 第２Ａ図 第３Ａ図 第４Ａ図 第４Ｂ図 第４Ｃ図 第４Ｅ図 第４Ｆ図 第４Ｇ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁材料で形成され、外側よりも内側が低い絶縁耐力を
   有する筒体と、 前記筒体内の空間を仕切るよう設けられ、前記筒体内で
   所定の位置から前記筒体の内面に沿って摺動可能な隔壁
   と、 前記隔壁に設けられ、前記隔壁とともに移動可能な第１
   の電極と、 前記筒体内で前記隔壁によって仕切られた前記第１の電
   極側の空間に設けられる端壁と、 前記端壁に、前記第１の電極と対向するよう設けられる
   第２の電極と、 前記第１の電極と前記第２の電極の間にアークが発生し
   た際、前記アークのエネルギにより両電極間の連続する
   空間を分離遮断するための遮蔽用絶縁体とを備える自己
   消弧型避雷装置。