JPH0927404A - 非直線抵抗体の寿命判別方法および非直線抵抗体 - Google Patents

非直線抵抗体の寿命判別方法および非直線抵抗体

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JPH0927404A
JPH0927404A JP7177681A JP17768195A JPH0927404A JP H0927404 A JPH0927404 A JP H0927404A JP 7177681 A JP7177681 A JP 7177681A JP 17768195 A JP17768195 A JP 17768195A JP H0927404 A JPH0927404 A JP H0927404A
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JP
Japan
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voltage
characteristic
life
current
linear resistor
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JP7177681A
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Koji Tohata
孝二 東畑
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】非直線抵抗体の寿命を短時間で、かつ簡単に判
別可能な非直線抵抗体の寿命判別方法を提供すること。 【解決手段】酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体の室
温における電圧−電流特性の特定部分の特性と、所定の
温度下での電圧−電流特性の特定部分の特性とを比較
し、寿命を判別する。

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,サージアブソ
ーバなどに用いられる酸化亜鉛を主成分とした非直線抵
抗体の寿命判別方法および非直線抵抗体に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、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。そして、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、過電圧の印
加時には比較的低抵抗値となる特性を有する非直線抵抗
体が多用されている。
【0003】非直線抵抗体は、酸化亜鉛(ZnO)に金
属酸化物を混合した素材を成形し、焼結して造られ、こ
の非直線抵抗体には過電圧印加時の沿面閃絡を防止する
ために、焼結体の側面に高抵抗層が、焼結体の対向する
端面に電極がそれぞれ形成されている。
【0004】従来、非直線抵抗体の寿命を判別する方法
としては、例えば電気学会技術報告II部第130号に記
載されているように、一定温度および電圧印加の下に漏
れ電流の変化を評価する加速寿命試験が一般的である。
この加速寿命試験は、長時間に亘って行われるので、寿
命予測の時間を短縮するために、特開昭57−1438
01号公報に開示されているように、直流電圧の極性を
定期的に反転させる方法や、特開昭57−155703
号公報に開示されているように、吸収電流法による判別
方法などが知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年電力系
統は大容量化・高電圧化が進み、これに伴い避雷器にお
いても500kV用避雷器が実用化されており、さらに
近い将来1000kV(UHV)用避雷器の実用化も計
画されている。これらの高電圧用避雷器に使用される非
直線抵抗体は、従来にも増して高課電率下で長寿命化を
図ることが必要である。
【0006】このため、非直線抵抗体の寿命を高精度で
短時間に判別する必要があるが、上述した漏れ電流の変
化を評価する加速寿命試験を行う判別方法では、評価に
時間がかかり、上記吸収電流法では低周波領域での誘電
損率特性を測定するという特殊な方法を採る必要があっ
た。また、直流電圧の極性を定期的に反転させる方法で
は、非直線抵抗体のダメージを考慮しなければならない
という問題点があった。
【0007】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、非直線抵抗体の寿命を短時間で、かつ簡単に判
別可能な非直線抵抗体の寿命判別方法を提供することを
目的とする。
【0008】また、本発明の他の目的とするところは、
優れた寿命特性を備えた非直線抵抗体を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の請求項1に係る非直線抵抗体の寿命判
別方法は、酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体の室温
における電圧−電流特性の特定部分の特性と、所定の温
度下での電圧−電流特性の特定部分の特性とを比較し、
寿命を判別することを特徴とする。
【0010】請求項2に係る非直線抵抗体の寿命判別方
法は、請求項1記載の特定部分の特性が、6μA/cm
2 から60μA/cm2 の電流密度範囲であることを特
徴とする。
【0011】請求項3に係る非直線抵抗体の寿命判別方
法は、請求項1記載の所定の温度下が、100℃から1
40℃の温度範囲であることを特徴とする。
【0012】請求項4に係る非直線抵抗体の寿命判別方
法は、請求項1記載の交流電圧を印加した時の電圧−電
流特性を比較することを特徴とする。
【0013】また、本発明の請求項5に係る非直線抵抗
体は、上述した寿命判別方法の結果、非直線抵抗体の
(100℃での6μA/cm2 における電圧)/(室温
での60μA/cm2 における電圧)の比を0.3以上
に設定したことを特徴とする。さらに、本発明の請求項
6に係る非直線抵抗体は、非直線抵抗体の(140℃で
の6μA/cm2 における電圧)/(室温での60μA
/cm2 における電圧)の比を0.1以上に設定したこ
とを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明の請求項1に係る非直線抵抗体の寿命判
別方法においては、従来の加速寿命試験で良品と不良品
と判別された、それぞれの非直線抵抗体の電圧−電流特
性を評価した結果、加速寿命試験における良品と不良品
と非直線抵抗体の所定温度下での電圧−電流特性の特定
部分の特性に一定の相関性があることを見いだした。
【0015】ここで、請求項1記載の特定部分の特性と
は、請求項2のように6μA/cm2 から60μA/c
2 の電流密度範囲であり、請求項1記載の所定の温度
下とは、請求項3のように100℃から140℃の温度
範囲であり、そして請求項4に記載したように、交流電
圧を印加した時の電圧−電流特性を比較することが好ま
しい。
【0016】また、本発明に係る非直線抵抗体において
は、請求項5のように非直線抵抗体の(100℃での6
μA/cm2 における電圧)/(室温での60μA/c
2における電圧)の比を0.3以上に設定するか、請
求項6のように非直線抵抗体の(140℃での6μA/
cm2 における電圧)/(室温での60μA/cm2
おける電圧)の比を0.1以上に設定することにより、
高課電率下での長寿命特性を有することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0018】(実施例1)本発明に係る非直線抵抗体の
実施例1の製造方法について説明する。
【0019】まず、酸化亜鉛(ZnO)に、酸化ビスマ
ス(Bi2 3 ),酸化マンガン(MnO),二酸化珪
素(SiO2 ),酸化クロム(Cr2 3 )をそれぞれ
0.5モル%,酸化コバルト(Co3 4 ),酸化アン
チモン(Sb2 3 ),酸化ニッケル(NiO)をそれ
ぞれ1モル%添加して、酸化亜鉛(ZnO)を主成分と
する原料を調整する。
【0020】次いで、この原料を水や分散剤の有機バイ
ンダー類とともに混合装置に入れて混合し、この混合物
をスプレードライヤーで噴霧造粒する。さらに、この造
粒粉を金型に入れて加圧し、例えば直径60mm,厚さ
30mmの円板に成形する。
【0021】そして、添加した分散剤,バインダーを予
め除くため、空気中、例えば500℃で焼成した後、こ
の素体を空気中において約1200℃で焼成する。さら
に、この焼結素体の両平坦面を平行に研磨して、アルミ
ニウムの溶射により両面に電極を形成して、例えば直径
47mm、電極径46mm、厚さ20mmの非直線抵抗
体を完成させる。寿命の異なる非直線抵抗体としては、
例えばこの素体を空気中、所定の温度で熱処理を行い作
製する。
【0022】このようにして得られた非直線抵抗体の電
圧−電流特性を測定した。図1には非直線抵抗体に交流
電流を流した時の典型的な低電流域での電圧−電流特性
を示す。横軸は電流値、縦軸は電圧値であり、室温で非
直線抵抗体に1mAの電流を流した時に発生する電圧と
の比(V/V1mA )で示した。
【0023】図1から明らかなように、非直線抵抗体は
低電流域では負性抵抗特性を有するため、温度が上昇す
ると、漏れ電流が増加し、各温度で異なった電圧−電流
特性を示す。
【0024】次に、上述した製造方法で得られた各非直
線抵抗体の室温での電圧−電流特性と100℃での電圧
−電流特性をそれぞれ測定して、室温でのV1mA (1m
Aの電流を流した時の電圧)と100℃でのV
1mA (0.1mAの交流電流を流した時の電圧)を求め
た。その結果を表1に示す。なお、電極径46mmの試
料における1mAは60μA/cm2 の電流密度、0.
1mAは6μA/cm2 の電流密度にそれぞれ相当す
る。
【0025】
【表1】 表1において、寿命特性は従来の電気学会技術報告II部
第130号に示されるように、一定温度および電圧印加
の下に漏れ電流の変化を評価する加速寿命試験を用い
て、例えば温度120℃、課電率95%で500時間交
流課電し、漏れ電流が増加する寿命特性が悪いものを
×、漏れ電流が変化しない寿命特性が良好なものを○と
して表示した。
【0026】表1から明らかなように、本実施例の(1
00℃でのV1mA )/(室温でのV1mA )の比が0.3
以上である場合、寿命特性が良好であるのに対し、0.
3を下回ると寿命特性が不良になっていることが判る。
【0027】図2には加速寿命試験結果の一例として、
No.3とNo.8の漏れ電流の時間変化を示す。本実
施例のNo.3の試料は、一旦減少した漏れ電流がその
後一定値で推移しているのに比べ、比較例のNo.8の
試料は、一旦減少した漏れ電流がその後徐々に増加し、
最終的に熱暴走している。したがって、これらの結果か
ら明らかなように、本実施例の方法を適用することで、
(100℃でのV1mA)/(室温でのV1mA )の比が
0.3を臨界点として寿命特性の良否を判断することが
可能で、従来の加速寿命試験、直流電圧の極性を定期的
に反転させる方法、吸収電流法による判別方法に比べ
て、短時間かつ簡単に寿命特性を判別することができ
る。
【0028】また、本実施例による非直線抵抗体では、
非直線抵抗体の(100℃での6μA/cm2 における
電圧)/(室温での60μA/cm2 における電圧)の
比を0.3以上に設定することにより、高課電率下での
長寿命特性を有することができる。
【0029】(実施例2)実施例1と同様に作製した各
非直線抵抗体の室温での電圧−電流特性と140℃での
電圧−電流特性をそれぞれ測定して、室温でのV
1mA (1mAの交流電流を流した時の電圧)と140℃
でのV1mA (0.1mAの交流電流を流した時の電圧)
を求めた。その結果を表2に示す。
【0030】
【表2】 表2において、寿命特性は実施例1同様の加速寿命試験
を用いて、漏れ電流が増加する寿命特性が悪いものを
×、漏れ電流が変化しない寿命特性が良好なものを○と
して表示した。
【0031】表2から明らかなように、本実施例の(1
40℃でのV1mA )/(室温でのV1mA )の比が0.1
以上である場合、寿命特性が良好であるのに対し、0.
1を下回ると寿命特性が不良になっていることが判る。
【0032】図3には加速寿命試験結果の一例として、
No.12とNo.17の漏れ電流の時間変化を示す。
本実施例のNo.12の試料は、一旦減少した漏れ電流
がその後一定値で推移しているのに対し、比較例のN
o.17の試料は、一旦減少した漏れ電流がその後徐々
に増加し、最終的に熱暴走している。したがって、これ
らの結果から明らかなように、本実施例の方法を適用す
ることで、(140℃でのV1mA )/(室温での
1mA )の比が0.1を臨界点として寿命特性の良否を
判断することが可能で、上述した従来の判別方法に比べ
て、短時間かつ簡単に寿命特性を判別することができ
る。
【0033】また、本実施例による非直線抵抗体では、
非直線抵抗体の(140℃での6μA/cm2 における
電圧)/(室温での60μA/cm2 における電圧)の
比を0.1以上に設定することにより、高課電率下での
長寿命特性を有することができる。
【0034】なお、前記各実施例では、寿命の異なる非
直線抵抗体を得る方法として熱処理する場合について説
明したが、非直線抵抗体の寿命特性を生じるものであれ
ば、他の方法を用いても同様の効果が得られる。
【0035】また、前記各実施例においては、直径47
mm,電極径46mmの試料における1mA,0.1m
Aを流した時の電圧の比について説明したが、直径や電
極径が異なる試料においても電流密度60μA/cm2
における電圧と、電流密度6μA/cm2 における電圧
との比を制御することにより、同様の効果が得られるこ
とを確認している。
【0036】さらに、非直線抵抗体の低電流域での電圧
−電流特性を評価する方法としては、直流電流を印加す
る方法があるが、温度が上昇した時の漏れ電流の増加が
少なく、各温度での電圧−電流特性の違いが小さいた
め、前記各実施例のように交流電流を印加した時の電圧
−電流特性を比較する方法が適している。
【0037】そして、前記各実施例では、原料として酸
化物を用いた場合について説明したが、焼結して酸化物
になるものであればよく、例えば水酸化物や炭化物であ
っても同様の効果が得られる。また、前記各実施例に示
した添加物以外に、非直線抵抗体の特性を向上させる目
的で他の成分を添加してもよい。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
に係る非直線抵抗体の寿命判別方法によれば、酸化亜鉛
を主成分とした非直線抵抗体の室温における電圧−電流
特性の特定部分の特性と、所定の温度下での電圧−電流
特性の特定部分の特性とを比較し、寿命を判別すること
により、従来の加速寿命試験、直流電圧の極性を定期的
に反転させる方法、吸収電流法による判別方法に比べ
て、短時間かつ簡単に寿命特性を判別することができ
る。
【0039】ここで、請求項1記載の特定部分の特性
が、請求項2のように6μA/cm2から60μA/c
2 の電流密度範囲であり、請求項1記載の所定の温度
下が、請求項3のように100℃から140℃の温度範
囲であり、そして請求項4に記載したように、交流電圧
を印加した時の電圧−電流特性を比較するようにすれ
ば、信頼性の高い非直線抵抗体の寿命判別方法を提供す
ることができる。
【0040】また、本発明に係る非直線抵抗体において
は、請求項5のように非直線抵抗体の(100℃での6
μA/cm2 における電圧)/(室温での60μA/c
2における電圧)の比を0.3以上に設定するか、請
求項6のように非直線抵抗体の(140℃での6μA/
cm2 における電圧)/(室温での60μA/cm2
おける電圧)の比を0.1以上に設定することにより、
高電圧用避雷器に使用されても高課電率下で長寿命を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る非直線抵抗体に交流電流を流した
時の低電流域での電圧−電流特性を示す図。
【図2】本発明の実施例1に係る非直線抵抗体の加速寿
命試験における漏れ電流の時間変化を示す図。
【図3】本発明の実施例2に係る非直線抵抗体の加速寿
命試験における漏れ電流の時間変化を示す図。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体の
    室温における電圧−電流特性の特定部分の特性と、所定
    の温度下での電圧−電流特性の特定部分の特性とを比較
    し、寿命を判別することを特徴とする非直線抵抗体の寿
    命判別方法。
  2. 【請求項2】 特定部分の特性とは、6μA/cm2
    ら60μA/cm2の電流密度範囲であることを特徴と
    する請求項1記載の非直線抵抗体の寿命判別方法。
  3. 【請求項3】 所定の温度下とは、100℃から140
    ℃の温度範囲であることを特徴とする請求項1記載の非
    直線抵抗体の寿命判別方法。
  4. 【請求項4】 交流電圧を印加した時の電圧−電流特性
    を比較することを特徴とする請求項1記載の非直線抵抗
    体の寿命判別方法。
  5. 【請求項5】 酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体で
    あって、(100℃での6μA/cm2 における電圧)
    /(室温での60μA/cm2 における電圧)の比を
    0.3以上に設定したことを特徴とする非直線抵抗体。
  6. 【請求項6】 酸化亜鉛を主成分とした非直線抵抗体で
    あって、(140℃での6μA/cm2 における電圧)
    /(室温での60μA/cm2 における電圧)の比を
    0.1以上に設定したことを特徴とする非直線抵抗体。
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Cited By (3)

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JP2007005383A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Kansai Electric Power Co Inc:The イオン移動の認識方法
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