JPH06224007A - 避雷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】避雷素子の特性バラツキを考慮することによ
り、避雷素子と導電部材との界面付近の電界を緩和し、
放電特性を確実に向上できることを目的とする。 【構成】碍子本体２の磁器筒部２ａに収容された複数の
避雷素子６の全長をＬとし、避雷素子６と中間電極８と
の界面の高さ位置から外部封止電極９の先端縁９ｂまで
の距離をΔｌとする。このとき、０≦（Δｌ／Ｌ）×１
００≦１０（％）となるように全長Ｌ及び距離Δｌを設
定する。各避雷素子６の特性のばらつきを以下の関数ｆ
（Δｌ／Ｌ）とすると、この関数を満たす避雷素子を用
いる。 【数１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は避雷器に係り、詳しく
は、例えば雷撃によって送電線に雷サージ電流が流れた
とき、それを速やかに大地に放電し、送電線の雷サージ
電位上昇を抑制することにより、雷サージに起因する閃
絡あるいは地絡事故による停電を未然に防止して送電を
可能にする避雷器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の避雷器の一例を図３に示す。磁器
碍管２１内には酸化亜鉛を主体とする避雷素子２２が内
蔵されている。避雷素子２２の上下両端部に電極板２３
を接触させ、さらに、磁器碍管２１の端部は内部封止電
極２４及び外部封止電極２５により封止されている。両
内部及び外部封止電極２４，２５間にはバネ２６が介装
され、前記外部封止電極２５の外側円筒部２５ａが磁器
碍管２１の外周面にカシメ付けされている。

【０００３】ところが、この従来構成においては、外部
封止電極２５の外側円筒部２５ａの先端縁２５ｂが避雷
素子２２と電極板２３との接触界面の高さ位置から所定
距離Ｈだけ離隔する位置に配置されている。

【０００４】このため、図３に鎖線で示すように、避雷
素子２２外部の電気力線Ｅが斜め上方に走り、この結
果、避雷素子２２と電極板２３との外周界面付近Ｐにお
ける電界密度が高まり、電界が集中するという問題があ
った。このように電界が集中すると、該集中部から局部
放電が生じ易く、避雷素子２２の制限電圧が低下し、こ
の避雷器を実線路に使用した場合、放電特性が低下する
という問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記問題点を解決する
ため、本願出願人は、磁器筒体に収容した複数の避雷素
子の全長をＬとし、避雷素子と導電部材との界面の高さ
位置から外部封止電極の外側円筒部の先端縁までの距離
をΔｌとしたとき、０≦Δｌ／Ｌ≦１０（％）となるよ
うに設定した避雷器を、実願平１−２５１２２号（実開
平２−１１６７０２号）にて提案している。

【０００６】この避雷器では、複数の避雷素子の特性が
一定である場合に、雷サージ電流放電時の最大電位傾度
ΔＥ（ｋＶ／mm）は図１に実線で示す特性カーブとな
る。従って、０≦Δｌ／Ｌ≦１０（％）を満たすように
全長Ｌ及び距離Δｌを決定すると、最大電位傾度ΔＥは
１００（％）以下となる。このため、避雷素子の外側に
現れる電気力線が極端に上方へ引き寄せられることはな
い。よって、避雷素子の端部外周に発生する電界を緩和
して避雷素子の制限電圧を高くでき、放電特性を安定化
させることができる。

【０００７】また、外部封止電極の外側円筒部の先端縁
に発生する電界の集中も抑制できるので、この面からも
放電特性を安定化させることができる。ところが、酸化
亜鉛素子には製造上のバラツキがあるため、実際に酸化
亜鉛素子の特性を一定にするのはむずかしい。このた
め、最大電位傾度ΔＥは図１に実線で示す特性カーブか
ら破線で示すように上下する。従って、０≦Δｌ／Ｌ≦
１０（％）を満たすように全長Ｌ及び距離Δｌを決定し
ても、最大電位傾度ΔＥが１００（％）を越えてしま
い、避雷素子の制限電圧が低下し、放電特性が低下する
という問題があった。

【０００８】本発明は上記事情を鑑みてなされたもので
あって、避雷素子の特性バラツキを考慮することによ
り、避雷素子と導電部材との界面付近の電界を緩和し
て、放電特性を確実に向上することができる避雷器を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、磁器筒体の内部に電圧−電流特性が非
直線性の避雷素子を複数積層して収容するとともに、前
記磁器筒体の端部に外部封止電極を嵌合して該封止電極
の外側筒部を前記磁器筒体の外周面に形成した凹状溝に
カシメ付け固定し、さらに、外部封止電極と同電極に最
も近接した避雷素子との間に導電部材を介在した避雷器
において、前記複数の避雷素子の全長を（Ｌ）とし、避
雷素子と導電部材との界面の高さ位置から外部封止電極
の外側筒部の先端縁までの距離を（Δｌ）とすると、

【００１０】

【数３】

【００１１】となるように全長（Ｌ）及び距離（Δｌ）
を設定するとともに、各避雷素子の特性のばらつきが、

【００１２】

【数４】

【００１３】を満たす避雷素子を用いる構成としてい
る。

【００１４】

【作用】本発明は前述した０≦Δｌ／Ｌ≦１０（％）の
範囲において、

【００１５】

【数５】

【００１６】を満たす避雷素子を用いるようにしている
ので、雷サージ電流放電時の最大電位傾度ΔＥ（ｋＶ／
mm）が１００（％）以下となる。このため、避雷素子の
外側に現れる電気力線が極端に上方へ引き寄せられるこ
とはない。よって、避雷素子の端部外周に発生する電界
を緩和して避雷素子の制限電圧を高くでき、放電特性が
確実に安定化する。また、外部封止電極の外側筒部の先
端縁に発生する電界の集中も抑制されるので、この面か
らの放電特性も安定化する。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を懸垂型の避雷碍子に具体化し
た一実施例を図１，図２に従って説明する。

【００１８】図２に示すように、避雷碍子１の碍子本体
２は、笠部２ａと、同笠部２ａの内側面に円環状にかつ
同心状に形成された複数のひだ部２ｂと、笠部２ａの中
央上部に形成された有蓋円筒状の頭部２ｃとにより一体
形成されている。

【００１９】頭部２ｃの外周にはセメント３によりキャ
ップ金具４が被冠固定されている。キャップ金具４には
嵌合凹部４ａが形成され、直上の避雷碍子１のピン金具
５を係合し得るようにしている。ピン金具５の上部は前
記頭部２ｃの内部にセメント３により固定され、下端は
直下の避雷碍子１におけるキャップ金具４の嵌合凹部４
ａに係合される。このようにして、複数の避雷碍子１が
直列に連結される。

【００２０】前記笠部２ａには磁器筒体としての円筒状
をなす複数の磁器筒部２ｄ（本実施例では一個のみ図示
する）が等間隔に、かつピン金具５と平行に該笠部２ａ
を貫通するように一体形成されている。

【００２１】各磁器筒部２ｄの内部には酸化亜鉛（Ｚｎ
Ｏ）を主材とした続流遮断特性に優れた電圧−電流特性
が非直線性の円柱状をなす複数の避雷素子６が積層され
て収容されている。

【００２２】前記磁器筒部２ｄの上下両端斜面にはアル
ミニウム、アルミニウム合金（ジュラルミン）、コバー
ル、あるいは銅合金（リン青銅）などの導電材よりなる
平板状の内部封止電極７が無機ガラスを介して接着固定
されている。上側の内部封止電極７と同電極７に近接し
た避雷素子６との間には導電部材としての中間電極８が
弾性的に介装されている。

【００２３】前記磁器筒部２ｄの上下両端部にはアルミ
ニウムあるいは銅などの導電材よりなる外部封止電極９
がそれぞれ嵌合され、各封止電極９の外側円筒部９ａが
磁器筒部２ｄの外周に形成した凹状溝２ｅにカシメ付け
固定されている。上側の内部封止電極７と外部封止電極
９との間、及び下側の内部封止電極７と外部封止電極９
との間には、コイル状をなすバネ１０がそれぞれ介装さ
れている。前記磁器筒部２ｄと各外部封止電極９のカシ
メ部との間にはゴムなどのパッキン１１が介在されてい
る。

【００２４】前記キャップ金具４にはアークガイド１２
がビスにより固定されている。万一避雷素子６が予期し
ない雷サージ電流の侵入により導通破壊された場合、こ
のアークガイド１２はアークを避雷碍子連の外側のアー
クホーン（図示略）に移行し、避雷碍子の導通破壊時の
焼損を抑制するようになっている。

【００２５】前記上側の外部封止電極９とキャップ金具
４とはリード線１４により電気的に接続され、下側の外
部封止電極９と前記ピン金具５とはリード線１３により
電気的に接続されている。

【００２６】そして、前記複数の避雷素子６の全長（積
層長）をＬとし、避雷素子６と中間電極８との界面の高
さ位置から外部封止電極９の外側円筒部９ａの先端縁９
ｂまでの距離をΔｌとする。このとき、次の式（１）が
成立するように、全長Ｌ及び距離Δｌを設定している。

【００２７】

【数６】

【００２８】また、各避雷素子６の特性のばらつきを関
数ｆ（Δｌ／Ｌ）とすると、次の式（２）を満たす避雷
素子を用いている。

【００２９】

【数７】

【００３０】を満たす避雷素子を用いる構成としてい
る。そして、式（１）が成立するように全長Ｌ及び距離
Δｌを設定するとともに、式（２）を満たす避雷素子を
用いることにより、避雷素子６と中間電極８との界面の
外周縁付近に発生する電界の集中を緩和するようにして
いる。

【００３１】ここで、上式（１），（２）を設定した理
由について説明する。図１は避雷素子６の全長Ｌに対す
る距離Δｌの比すなわち（Δｌ／Ｌ）×１００％と、避
雷素子６の端部と内部封止電極７及び中間電極８の近辺
における雷サージ電流放電時の最大電位傾度ΔＥ（ｋＶ
／mm）との特性カーブを示している。Δｌ／Ｌ＝０の時
の値を１００％とした相対比を表している。各避雷素子
６の特性にバラツキがない場合、特性カーブは実線で示
すようになり、Δｌ／Ｌ＝５の時、最大電位傾度ΔＥは
最小値８０％となり、Δｌ／Ｌ＝１０の時、最大電位傾
度ΔＥは１００％となる。すなわち、各避雷素子６の特
性にバラツキがない場合、Δｌ／Ｌが上記式（１）の範
囲内にあるとき、最大電位傾度ΔＥが１００％以下とな
る。

【００３２】従って、この実線で示す特性カーブは次の
式（３）で近似することができる。

【００３３】

【数８】

【００３４】ところが、各避雷素子６には製造上のバラ
ツキがあり、各避雷素子６の特性を一定にするのはむず
かしい。このため、最大電位傾度ΔＥの特性カーブは破
線で示すように上下する。

【００３５】このときの避雷素子の特性バラツキを関数
ｆ（Δｌ／Ｌ）で示すと、特性バラツキｆ（Δｌ／Ｌ）
と上記式（３）との和が１００％以下となればよい。従
って、０≦Δｌ／Ｌ≦１０（％）の範囲内において、上
記式（２）を満たす避雷素子を用いればよい。例えば、
Δｌ＝５．５mm，Ｌ＝６０mmの場合、（Δｌ／Ｌ）×１
００≒９．２％となり、ｆ（Δｌ／Ｌ）≒７％となり、
特性バラツキが７％以下の避雷素子を用いればよいこと
が分かる。

【００３６】次に、前記のように構成した避雷碍子の作
用を説明する。前記避雷碍子１は鉄塔の支持アームに多
数直列に連結して吊下され、最下端の避雷碍子１に送電
線を吊下して使用される。

【００３７】今、送電線に雷サージの過電圧が印加され
ると、このときの電流は最下端の避雷碍子１のピン金具
５へ流れ、リード線１３→下側の外部封止電極９→下側
のバネ１０→下側の内部封止電極７→避雷素子６→中間
電極８→上側の内部封止電極７→上側のバネ１０→上側
の外部封止電極９に流れる。そして、リード線１４を経
てキャップ金具４に至り、さらに、直上の避雷碍子１の
ピン金具５へ流れ、以下同様して複数連の避雷碍子１に
順次流れて、鉄塔から大地へ放電される。

【００３８】このとき、碍子本体２に内蔵された避雷素
子６はその特性により速やかに抵抗値を減じて雷サージ
による大電流を放電させる。また、前記雷サージに継続
する運転電圧に対しては避雷素子６は直ちに抵抗値を復
元して絶縁を回復するので、続流カットは瞬時に遮断さ
れ、電線路は正常に復帰する。

【００３９】さて、本実施例においては、避雷素子６の
全長Ｌと、避雷素子６及び中間電極８の界面の高さ位置
から外側円筒部９ａの先端縁９ｂまでの距離Δｌとの間
に、

【００４０】

【数９】

【００４１】が成立するように、全長Ｌと距離Δｌとを
設定した。また、各避雷素子６の特性のばらつきｆ（Δ
ｌ／Ｌ）を、

【００４２】

【数１０】

【００４３】を満たす避雷素子を用いるようにした。従
って、雷サージ電流放電時の最大電位傾度ΔＥ（ｋＶ／
mm）が１００（％）以下となる。このため、避雷素子６
の外側に現れる電気力線が極端に上方へ引き寄せられる
ことはない。よって、避雷素子６の端部外周に発生する
電界を緩和して避雷素子６の制限電圧を高くでき、放電
特性を確実に安定化することができる。また、外部封止
電極９の外側円筒部９ａの先端縁９ｂに発生する電界の
集中も抑制できるので、この面からも放電特性を安定化
することができる。

【００４４】なお、本発明は上記実施例の構成に限定さ
れるものではなく、中間電極８を避雷素子６の間に構成
する等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各部の構成を
任意に変更して具体化することも可能である。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、避雷素子の特性バラツ
キを考慮することにより、避雷素子と導電部材との界面
付近の電界を緩和して、放電特性を確実に向上すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明するためのグラフである。

【図２】一実施例の懸垂型避雷碍子の要部断面図であ
る。

【図３】従来例を示す部分縦断面図である。

【符号の説明】

２ｄ 磁器筒体としての磁器筒部、２ｅ 凹状溝、６
避雷素子、８ 導電部材、９ 外部封止電極、９ａ 外
側円筒部、Ｌ 全長、Δｌ 距離。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁器筒体（２ｄ）の内部に電圧−電流特
   性が非直線性の避雷素子（６）を複数積層して収容する
   とともに、前記磁器筒体（２ｄ）の端部に外部封止電極
   （９）を嵌合して該封止電極（９）の外側筒部（９ａ）
   を前記磁器筒体（２ｄ）の外周面に形成した凹状溝（２
   ｅ）にカシメ付け固定し、さらに、外部封止電極（９）
   と同電極（９）に近接した避雷素子（６）との間に導電
   部材（８）を介在した避雷器において、 前記複数の避雷素子（６）の全長を（Ｌ）とし、避雷素
   子（６）と導電部材（８）との界面の高さ位置から外部
   封止電極（９）の外側筒部（９ａ）の先端縁（９ｂ）ま
   での距離を（Δｌ）とすると、 【数１】 となるように全長（Ｌ）及び距離（Δｌ）を設定すると
   ともに、各避雷素子（６）の特性のばらつきが、 【数２】 を満たす避雷素子を用いたことを特徴とする避雷器。