JPH0834139B2 - 避雷器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は雷サージを始めとする異常電圧から電力設備
を保護するための避雷器に関するものである。

従来の技術 近年、電力分野において、電力の安定供給の要望が以
前にも増して高まり、電力設備機器の高信頼化ならびに
電力の高品質化が進められている。特に、電力の高品質
化は、送電線上に雷などによって発生する有害な異常電
圧を確実に吸収、抑制するために、通常ギャップをもた
ない酸化亜鉛系の避雷器も実用化され、送配電設備の各
所に取付けられている。特に、電力機器内蔵形の避雷器
の実用化は急速に進みつつある。これらギャップをもた
ない避雷器の内部には、特性要素として酸化亜鉛を主原
料とするバリスタ素子が内蔵され、このバリスタ素子そ
のものの特性が避雷器の特性となる。このような観点か
ら、バリスタ素子のサージ吸収特性ならびにコストの低
減などは重要である。

従来、この種の避雷器の内部構造は、第３図に示すよ
うな構成であった。第３図は避雷器の主要構成部の断面
を示したもので、避雷器のターミナルとなる両端端子部
は省略している。第３図において、１は酸化亜鉛を主原
料とし、ビスマスなどの添加物を加えて高温焼結して得
られた円柱状のバリスタ素子で、その側面は高抵抗層、
ならびにガラス層によって覆われている。また、その単
位厚み当たりのバリスタ電圧は約200V/mmである。第３
図では３個のバリスタ素子を示したが、このようなバリ
スタ素子が避雷器の適用定格に合わせて、必要な数が直
列に組み込まれる。2a,2bはバリスタ焼結体の両端面上
に設けられたメタリコン端面電極で、アルミニウムの溶
射によって円板状に形成されている。また、バリスタ素
子１と他のバリスタ素子１との電気的接続は、メタリコ
ン端面電極2a,2bの圧接によって得られる。３は積み重
ねられたバリスタ素子１の一方の端部に圧接される金属
板、４は圧接に必要な圧接力を与えるスプリング、５は
スプリング４の両端を電気的に短絡する金属製短絡バ
ー、６は円筒状の碍子あるいはガラスエポキシなどで作
られた絶縁ケースで、バリスタ素子１などが収納され
る。７はバリスタ素子１と絶縁ケース６との内側の空間
部で、空気や絶縁油などで満たされる。

以上のように構成された従来の避雷器のサージ電流吸
収時の挙動について、以下にその動作を説明する。

まず、雷サージ電圧が避雷器の両端に印加された場
合、それらの電圧に伴うサージ電流が避雷器に流れ、避
雷器両端の電圧が抑制される。この時、サージ電流は直
列接続されたバリスタ素子１を通過することになり、そ
の時の消費エネルギーはジュール熱となって、一旦バリ
スタ素子１の温度を上昇させ、その後、主としてバリス
タ素子１の側面から空間部７へ放熱される。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の構成ではバリスタ素
子の単位厚み当たりのバリスタ電圧が、素子コスト低減
ならびに小型化を目的として高圧化された場合（250〜3
50V/mm）、前述のサージ電圧あるいは短時間交流過電圧
が連続的に発生すると、バリスタ素子の厚みが薄くなっ
ている関係から、当然素子側面からの放熱が十分ではな
く、バリスタ素子の素子温度は極めて高くなり、定格交
流電圧における熱暴走など熱安定性面での問題点がある
ものであった。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもの
で、バリスタ素子の単位厚み当たりのバリスタ電圧が高
圧化した場合（250〜350V/mm）でも、バリスタ素子から
の放熱特性を高め、大きなエネルギー処理時の避雷器の
熱安定性を高めようとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するために、両端面に電極
を有し、単位厚み当たりのバリスタ電圧が250〜350V/mm
のバリスタ素子の端面に電極板が接し、バリスタ素子の
バリスタ電圧を、バリスタ素子および電極板の各厚みの
和で除した見掛けの単位厚み当たりのバリスタ電圧が25
0V/mm未満になるように特性要素を構成したものであ
る。

作用 本発明は前記した構成により、バリスタ素子の放熱を
単にバリスタ素子側面のみならず、端面部からの放熱を
電極板を介して、さらに電極板の側面から空間部へ行わ
せ、結果としてバリスタ素子全体の放熱を速やかに行わ
せることができるものである。

実施例 第１図は本発明の避雷器の一実施例を示し、同図は避
雷器主要部分の断面図で、避雷器のターミナルとなる両
端端子部は省略してある。第１図において、８は酸化亜
鉛を主原料とするバリスタ素子、9a,9bはメタリコン端
面電極で、10は金属板、11はスプリング、12は短絡バ
ー、13は絶縁ケース、14は空間部で、これらはそれぞれ
従来のバリスタ素子１、メタリコン端面電極2a,2b、金
属板３、スプリング４、短絡バー５、絶縁ケース６、空
間部７に対応するものである。前記バリスタ素子８の単
位厚み当たりのバリスタ電圧は250〜350V/mmで、その厚
みはL₁である。ここで、下限の250V/mmはバリスタ素子
８の従来の200V/mm材料に対する小型化、材料コストメ
リットが得られる最低値であり、また上限の350V/mmは
避雷器試験規格のエネルギー注入時のバリスタ素子温度
の許容限度である。15は金属製の電極板でL₂の厚みをも
ち、アルミニウム，銅合金などの熱伝導ならびに電気伝
導に優れた材料が用いられる。そして、この電極板15は
バリスタ素子８の端面に圧接し、バリスタ電圧を前記厚
みL₁と厚みL₂との和で除した値が250V/mm未満になるよ
うに設定してある。このようにすることによって、見掛
けの寸法ならびに熱的特性は従来と同等でコストメリッ
トのあるバリスタ素子が適用できる。

次に、以上のように構成された避雷器の動作を説明す
る。まず、従来例と同様にサージ電圧が印加された場
合、それに伴うサージ電流がバリスタ素子８に流れ、基
本的な動作には何ら差はない。しかしながら、吸収され
たエネルギーによってバリスタ素子８内の素子温度は一
瞬、極めて高くなるが、その熱はバリスタ素子８の端面
を通じて電極板15へ伝わり、さらに電極板15より空間部
14へ放熱される。このことによってバリスタ素子８の温
度上昇は低く抑えられることになる。ここで、因みに実
験例では直径32mm、高さ20mm、300V/mmの材料を用いた
バリスタ素子に、直径32mm、高さ10mmのアルミニウム製
の電極板を圧接し、繰り返しエネルギー試験を実施した
が、バリスタ素子の温度上昇は200V/mmの材料を使用し
た場合と同等であった。

次に、本発明の第２の実施例について第２図と共に説
明する。同図にはラバーモールドした避雷品完成品の断
面図を示した。前記第１の実施例との違いは、バリスタ
素子が中空素子であり、全体をラバーモールドした点で
ある。16は中空のバリスタ素子、17a,17bはメタリコン
端面電極、18は中空の電極板で、これらは第１の実施例
のバリスタ素子８、メタリコン端面電極9a,9b、電極板1
5にそれぞれ対応する。19は絶縁棒で両端にはオネジが
加工され、避雷器全体のハウジングと各電気接続機能を
果たしている。20a,20bは電気端子で、金属材料で構成
されている。21はEP（エチレンポリプロピレン）ゴムな
どによる絶縁ラバーである。このように構成された避雷
器の作用も第１の実施例と同様である。

なお、本発明の第１の実施例では空間部が空気、絶縁
油などで満たされるが、これはSF₆など他の媒体におい
ても同様な効果が得られるのはいうまでもない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、両端面に電極を有し、
単位厚み当たりのバリスタ電圧が250〜350V/mmのバリス
タ素子の端面に、金属板が接し、前記バリスタ素子のバ
リスタ電圧を、前記バリスタ素子および前記電極板の各
厚みの和で除した見掛けの単位厚み当たりのバリスタ電
圧が250V/mm未満になるように特性要素を構成すること
によって、バリスタ素子の小型化ならびにコストメリッ
トのある高圧化材料の適用に際しても、避雷器として熱
的に安定な特性が得られるといった効果をもつものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の避雷器を示す断面図、
第２図は本発明の第２の実施例の避雷器を示す断面図、
第３図は従来の避雷器の断面図である。 8,16……バリスタ素子、9a,9b,17a,17b……メタリコン
端面電極、10……金属板、11……スプリング、12……短
絡バー、13……絶縁ケース、14……空間部、15,18……
電極板、19……絶縁棒、20a,20b……電気端子、21……
絶縁ラバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端面に電極を有し、単位厚み当たりのバ
   リスタ電圧が250〜350V/mmのバリスタ素子の端面に電極
   板が接し、前記バリスタ素子のバリスタ電圧を、前記バ
   リスタ素子および前記電極板の各厚みの和で除した見掛
   けの単位厚み当たりのバリスタ電圧が250V/mm未満にな
   るように特性要素を構成したことを特徴とする避雷器。