JPH0974004A - 避雷器とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、全長の長さが短く、放圧機能
を備え、しかも、機械による自動製作化が容易な避雷器
とその製造方法の提供。 【解決手段】 電極１，２間にＺｎＯ素子３、圧接ばね
４を配列し、加圧した状態で、ＺｎＯ素子３の外周に防
湿テープ６を巻き付け（ａ）、次に防湿テープ６と電極
１，２の外周全体にレジン含浸テープ７を巻き（ｂ）、
次に電極の溝部１ｃ，２ｃ部分のレジン含浸テープを切
断して、端部を溝に沿って折り曲げ（ｃ），（ｄ）、溝
１ｃ，２ｃにレジン含浸テープ７’を補足巻回し
（ｅ）、これを加熱硬化させた後、外周にゴム外被を被
せて避雷器を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は避雷器に関し、特
に、避雷器の内部圧力が上昇したときの爆発・飛散を防
止する放圧機能を備えた避雷器およびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在の避雷器は、基本的には、特性要素
としての酸化亜鉛を主成分とする燃結体（以下、ＺｎＯ
素子と称す）と、このＺｎＯ素子を密閉収容する絶縁容
器と、放圧機構および電極から構成されている。そし
て、この避雷器は、送電、配電線路又は保護機器に設置
され、雷サージ等の異常電圧が発生した場合、ＺｎＯ素
子が低抵抗値を示し、異常電圧を大地に逃がし、線路等
から異常電圧が消滅すると、ＺｎＯ素子は高抵抗値に戻
り、通常の商用周波対地電圧を維持する。

【０００３】避雷器は、このような作用により、被保護
線路又は機器等を異常電圧から保護するものであるが、
直撃雷等の責務外の負荷が課せられると、避雷器が内部
せん絡又は貫通破壊をおこし、内部にアークが発生す
る。このアークエネルギーは内部ガスを膨張させると同
時に、ＺｎＯ素子等の内部要素からガスを発生させ、内
部圧力を上昇させる。また、絶縁容器内部を急激に加熱
する。この内部せん絡状態が持続すると、アークエネル
ギーによっては内圧が上昇し、爆発飛散を生ずる恐れが
ある。更に、後者の熱破壊時に、もしも内部が高圧状態
であれば、前者同様爆発飛散の現象が起きる。

【０００４】このため、一般に避雷器には、爆発・飛散
を防止するために、上昇した内部圧力を大気中に放出し
て下げるための放圧手段が採られている。

【０００５】この放圧手段については種々提案されてい
るが、次の手段が知られている。

【０００６】（１）ＺｎＯ素子を機械的強度に優れ、耐
熱性、耐圧性のある強化プラスチック（ＦＲＰ）等の材
料よりなる耐圧絶縁筒に収容し、その上下に薄い放圧板
を設けて、数気圧程度で破れて内圧を外部に放出する手
段。

【０００７】（２）また、特開昭６２−１３９３０１号
公報に開示されているように、ＺｎＯ素子を収容する耐
圧絶縁筒に放圧孔を設け、この耐圧絶縁筒とＺｎＯ素子
との間および耐圧絶縁筒の外周にゴムモールドを設け
て、避雷器の内部に高温・高圧のアークが発生したと
き、耐圧絶縁筒の放圧孔付近の被覆およびゴムモールド
の一部を軟化させ又は溶融破壊して高圧ガスによって飛
散させ、外部に通ずるアーク放圧路を強制的に形成する
手段。

【０００８】（３）更に、特開平２−２０３５０１号公
報に開示されているように、ＺｎＯ素子を収容する耐熱
絶縁筒を弾性絶縁材料により形成して、その筒面に軸方
向の複数のスリット状の放圧孔を設け、この耐熱絶縁筒
の外周を、熱収縮性チューブで覆い、内部に発生したガ
ス圧を放圧孔を介して熱収縮性チューブに直接作用させ
て、その局部的破壊によって放圧路を形成し、ガスを大
気中に放出させて内部圧を下げ、避雷器の爆発・飛散を
防止する手段が知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記（１）に記載の手
段は、ＺｎＯ素子を収容する絶縁円筒の上下に放圧板を
設置しなければならないので、避雷器の全長の長さ寸法
が長くなり、送電用避雷器のように、既設の碍子連のア
ークホーンとの絶縁協調を図る必要から、送電用避雷器
自身の外部ギャップ長に制約があり、全長が短い方が望
ましい場合には適しない。

【００１０】また、上記（２）および（３）に記載の手
段は、いずれもＺｎＯ素子を収容する耐圧又は耐熱絶縁
筒に放圧孔を設けて放圧させるので、放圧板は必要がな
く、避雷器の全長の長さは短くなるが、しかし、放圧孔
を設けるための機械加工が必要となり、また、放圧孔を
有するため、ゴム外被を通して吸湿するので、このゴム
材の材質として透湿係数のすぐれたものを使用する必要
があるが、シリコングムなど透湿係数の大きい材料の選
定には向かない。

【００１１】また、放圧孔のような空間があると、吸湿
した水分が空間内で結露し、避雷器の特性に影響をおよ
ぼす等の課題がある。

【００１２】そこで、本願の出願人は、先にこれらの課
題を解決した避雷器を提案した（特願平６−２４８２２
３号）。

【００１３】本発明は更にこの先願の発明を、機械によ
る自動化を容易にできるようにした避雷器およびその製
造方法を提供せんとするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明において、上記の
課題を解決するための手段は、ＺｎＯ素子を使用した避
雷器において、１個又は複数個重ねたＺｎＯ素子の両端
側に上部および下部の電極を圧接ばねを介して配列し、
これら上部および下部の両電極の外周に周方向の溝部を
設け、少なくとも前記ＺｎＯ素子の外周に防湿テープを
巻装し、更に該防湿テープの外周および前記上部，下部
の両電極に設けた溝部にレジン含浸テープを巻装すると
ともに、該レジン含浸テープの溝部に位置する端部を該
溝部に沿って折り曲げて、その溝部全体にレジン含浸テ
ープを補足巻回し、これらレジン含浸テープを加熱硬化
して、その外周にゴム外被を被せたことを特徴とする。

【００１５】また、送電等に使用される高定格電圧の避
雷器のように直列素子数が多く、長さ寸法が長くなる場
合は、複数のＺｎＯ素子間に、外周に周方向の溝部を設
けた中間電極を配列し、ＺｎＯ素子の外周に防湿テープ
を巻き付けた後、この防湿テープの外周，上・下部の電
極、および中間電極の外周にレジン含浸テープを所定の
厚さに巻き付け、このレジン含浸テープの溝部に位置す
る部分を周方向に切断し、その端部を溝部に沿って折り
曲げた後、この溝部全体にレジン含浸テープを補足巻回
し、これらレジン含浸テープを加熱硬化させた後、外周
にゴム外被を被せて、内部圧が上昇した場合の中間部の
膨らみを防止するようにする。

【００１６】ＺｎＯ素子の直列数が更に増加し、全体の
長さ寸法が長くなった場合には、中間電極を複数個設け
て、前述同様に製造する。

【００１７】更に、製造方法としては、基本的に外周部
に周方向の溝部を有する上部および下部用の電極を用意
し、この上部および下部の電極間に１個又は複数個のＺ
ｎＯ素子および圧接ばねを配列して加圧一体化し、この
一体化した状態で少なくともＺｎＯ素子の外周に防湿テ
ープを巻き付け、更に、この防湿テープの外周と上部お
よび下部の両電極の外周にレジン含浸テープを所定の厚
さに巻装し、次に、この巻装したレジン含浸テープの溝
部に位置する部分を周方向に切断して、その切断部分の
端部を溝部に沿って折り曲げた後、この溝部にレジン含
浸テープを補足巻回し、次にこれらレジン含浸テープを
加熱硬化させ、加熱硬化後外周にゴム外被を被せて避雷
器を形成する。

【００１８】また、中間電極を使用する場合は、外周に
周方向の溝を設けた上部，下部用の電極および中間電極
を用意し、この上部および下部の電極間に圧接ばね、複
数のＺｎＯ素子およびＺｎＯ素子間に少なくとも１個の
中間電極を配列して加圧一体化し、この一体化した状態
でＺｎＯ素子の外周に防湿テープを巻き付け、次に、上
部および下部の電極の溝部から下部の電極の溝部までレ
ジン含浸テープを所定の厚さに巻装し、該レジン含浸テ
ープの上部および下部の電極の溝部に位置する端部を溝
部に密着するように折り曲げ、且つ、中間電極の溝部に
位置する部分を周方向に切断してその切断部分を溝部に
沿って折り曲げた後、該中間電極と前記上部および下部
の電極の溝部にレジン含浸テープを補足巻回し、次にこ
れらレジン含浸テープを加熱硬化させ、加熱硬化後、外
周にゴム外被を被せて避雷器を形成するものである。

【００１９】本発明は、このように形成しているので、
避雷器の内部にアークが発生して内部圧力が上昇した場
合は、その圧力によって、防湿テープ、レジン含浸テー
プおよびゴム外被は部分的に裂け、その裂け目から内部
圧力は放圧され、内部圧は低下する。

【００２０】このとき、上・下部の電極に、上下方向に
抜けるような力が作用するが、所定の厚みのレジン含浸
テープおよび電極の溝部に充填されたレジン含浸テープ
が硬化して機械的強度を位保持しているので、電極が抜
け出して飛び出すことはない。

【００２１】また、高定格電極の避雷器のようにＺｎＯ
素子の直列個数が多くなり、全体の長さも長くなり、内
部圧が上昇したときに中央部が膨らみ易くなるが、かか
る場合は、ＺｎＯ素子間に１個又は複数個の中間電極を
設け、この電極の外周にも溝部を設けて、この溝部にレ
ジン含浸テープを巻回し、熱硬化させているので、膨ら
みは押えられる。

【００２２】また、製造方法においては、防湿テープお
よびレジン含浸テープの巻き付けは、テーピングマシン
によって自動巻き付けが可能であり、特に、レジン含浸
テープはＺｎＯ素子や中間電極および上・下部の両電極
の外周に一連に巻き付けた後、全体が覆われている溝部
に位置する部分を切断するので、テーピングマシンによ
る自動巻き付けに適し、また、溝部に補足巻き付けるレ
ジン含浸テープも、溝部内にすでにレジン含浸テープの
切断部分が折り曲げられているので、この部分から巻き
始めると、滑ることなく巻き付けることができ、テーピ
ングマシンによる巻き付けが可能となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態について説明する。

【００２４】図１は本発明の製造方法により製作した避
雷器の縦断正面図で、配電用等の比較的低定格電圧の避
雷器に適用した場合である。

【００２５】図１において、１および２は上部および下
部の電極で、両電極は円柱状から成り、略同じ形状に形
成されている。これら各電極１（および２）は、大径部
１ａ（２ａ）、小径部１ｂ（２ｂ）、小径部の外周に周
方向に設けられた溝部１ｃ（２ｃ）および外部導体接続
用のねじが螺合されるねじ部１ｄ（２ｄ）を有し、小径
部１ｂはＺｎＯ素子３の外径と略同じ外径に形成されて
いる。そして、これら電極１および２は線路端子を兼
ね、電極１は線路側、電極２は接地側に接続される。

【００２６】ＺｎＯ素子３は、避雷器の特性要素として
の酸化亜鉛を主成分とする燃結体から成り、避雷器の定
格電圧に応じて１個又は複数個直列に重ねて使用され
る。

【００２７】４は圧接ばねで、ＺｎＯ素子３の一端側と
電極板５を介して上部の電極１間に弾装され、ＺｎＯ素
子全体およびＺｎＯ素子と電極１および２を互いに圧接
している。この圧接ばね４は板ばねを使用しているが、
コイルばねでもよい。

【００２８】６は防湿テープで、ＺｎＯ素子３全体の外
周面、又はこの外周面と電極１，２の一部の外周面に、
圧接ばね４を介在して一体とした状態で直接巻き付け、
ＺｎＯ素子３に湿気が浸入するのを防止する。

【００２９】７はＦＲＰレジンを含浸したレジン含浸テ
ープ（プリプレグテープ）で、このレジン含浸テープ７
は、防湿テープ６の外周、ならびに電極１，２の小径部
１ｂの外周全体に空隙を設けずに密着して巻き、電極
１，２の溝部１ｃ，２ｃに位置する部分を周方向に切断
し、その端部を溝に沿って折り曲げ、その溝部１ｃ，２
ｃにレジン含浸テープ７’を補足巻回し、溝部を充填す
る。

【００３０】このようにレジン含浸テープ７，７’を巻
回した後、加熱してこれらレジン含浸テープ７，７’を
硬化させる。加熱硬化した後、レジン含浸テープ７，
７’の外周をゴム外被８を被せて避雷器を形成する。こ
のゴム外被８は、外周に複数段の笠部８’を有する耐候
性の良いＥＰＤＭ（ＥＰゴム）やシリコン（ゴム）等か
ら成る。

【００３１】図２は本発明を高定格電圧の避雷器に適用
した場合である。

【００３２】発変電用避雷器、または送電用避雷器のよ
うに定格電圧の高い避雷器にあっては、ＺｎＯ素子の直
列数が増し、耐圧容器の長さ（高さ）が長くなる。従っ
て、アークせん絡等の事故が発生して内圧が上昇した場
合、中央部が大きく膨らみ、裂け目が大きくなり、内部
要素が飛散する恐れがある。これを防止するため、両端
の電極の他に、中間部にも溝部９Ｃを有する中間電極９
を設け、この膨らみを防止したものである。

【００３３】この中間電極９は、ＺｎＯ素子の直列数に
よって１箇所又はそれ以上適宜強度を考慮して設ける。
また、溝部９Ｃも、１又は複数（図の場合は９Ｃ₁と９
Ｃ₂の２つ）適宜設ける。

【００３４】製造方法は図１と基本的に同じであるが、
レジン含浸テープ７は、中間電極９の溝部９Ｃ部分も含
め全体に巻き付け、巻き付けた後に、溝部９Ｃに位置す
る部分を切断して、端部を溝部９Ｃに沿って折り曲げ、
この溝部９Ｃにレジン含浸テープ７’を補足巻回する。
なお、図中１０は取付ベースを示している。

【００３５】次に、本発明の製造方法を図３に基づいて
説明する。

【００３６】まず、図３（ａ）に示すように、電極１お
よび２間に１個又は複数個（図示の例は２個）のＺｎＯ
素子３，圧接ばね４を配列して加圧した状態で、少なく
ともＺｎＯ素子の外周に防湿テープ６を巻き付ける。

【００３７】次に、同図（ｂ）に示すように、防湿テー
プ６の外周および電極１，２の外周全体にレジン含浸テ
ープ７を所定の厚さに巻き付ける。

【００３８】次に、（ｃ）に示すように、電極１，２の
溝部１ｃ，２ｃに位置するイ部分でレジン含浸テープ７
を周方向に切断（カッティング）する。この切断部分
は、溝部のいずれでもよいが、一方の縁部分で切断すれ
ば折り曲げる長さが長くなり、次のレジン含浸テープが
巻き易くなる。

【００３９】次に、（ｄ）に示すように、その切断部分
の裾部ロを溝部１ｃ，２ｃに沿って折り曲げる。

【００４０】次に、（ｅ）に示すように溝部１ｃ，２ｃ
の部分に、レジン含浸テープ７’を巻回する。このと
き、裾部ロの方から巻き始めると、巻き始めのテープが
滑ることがなくスムーズに巻かれる。

【００４１】次に、この全体を加熱してレジン含浸テー
プ７，７’を硬化させる。

【００４２】レジン含浸テープが硬化した後、外周にゴ
ム外被を被せて避雷器が完成される。

【００４３】なお、電極の形状は図１〜図３のように異
なり、一様でないが、基本はレジン含浸テープを一連に
巻き付けた後、レジン含浸テープで隠れ溝部を切断する
ことで、レジン含浸テープの機械による巻き付けを容易
にしたもので、従って、図２のように、溝部１ｃ，２ｃ
が大径部の根本に設けられている場合は、レジン含浸テ
ープを切断する必要がないので、端部をそのまま溝に沿
って折り曲げ、該溝部にレジン含浸テープを巻回すれば
よい。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明は、従来の放圧板は
不用となるので、避雷器の全長を短くすることができ、
また放圧孔も無いので、耐圧容器の機械加工は必要な
く、更に放圧孔のような空間が無いので結露の問題も解
決する。

【００４５】また、ＺｎＯ素子の外周に防湿テープを巻
き、その上にレジン含浸テープを所定厚さに巻き付ける
ので、ＺｎＯ素子の耐湿性は大幅に向上し、また、防湿
テープを電極の一部にまで延長して巻けば、ＺｎＯ素子
間又は該素子と電極板間等へのレジン含浸は防止され
る。

【００４６】更に、製造方法においては、テーピングマ
シンによるレジン含浸テープの自動巻き付けが容易にで
きるようになり、また、溝部以外の巻き付けに関して
は、幅の広いテープを使用することができ、テープを横
方向（軸方向）に移動する必要がなく、且つ巻き数も少
なくなり、製作工数の低減が図れる。

【００４７】更に、幅の広いテープを使用できるから、
巻き厚さ（肉厚）が均一に形成される。従って、硬化後
の肉圧を均一にするための側面加工が不要となる。

【００４８】また、溝部にレジン含浸テープを補足巻回
する場合も、溝部内にレジン含浸テープの一部がすでに
折り曲げられて入っているので、補足するレジン含浸テ
ープの巻き始めを、この折り曲げ部分の上から巻き始め
れば、テープはすべることがなくスムーズに巻かれ、機
械による巻き付けの自動化が容易となり量産化が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の縦断正面図（低定格電圧
の避雷器に適用した例）。

【図２】本発明の実施の形態の縦断正面図（高定格電圧
の避雷器に適用した例）。

【図３】本発明の製造方法の説明図。

【符号の説明】

１，２…電極 ３…ＺｎＯ素子 ４…圧接ばね ５…電極板 ６…防湿テープ ７，７’…レジン含浸テープ ８…ゴム外被 ９…中間電極 １０…取付ベース

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個又は複数個重ねたＺｎＯ素子の両端
   側に上部および下部の電極を、圧接ばねを介して配列
   し、これら上部および下部の両電極の外周に周方向の溝
   部を設け、少なくとも前記ＺｎＯ素子の外周に防湿テー
   プを巻装し、該防湿テープの外周および前記上部，下部
   の両電極に設けた溝部にレジン含浸テープを巻装すると
   ともに、該レジン含浸テープの溝部に位置する端部を該
   溝部に沿って折り曲げて、その溝部全体にレジン含浸テ
   ープを補足巻回し、これらレジン含浸テープを加熱硬化
   して、その外周にゴム外被を被せたことを特徴とする避
   雷器。
2. 【請求項２】 上部および下部の一対の電極間に複数個
   のＺｎＯ素子を重ねて配列するとともに、ＺｎＯ素子間
   に少なくとも１個の中間電極を配設し、これら上部，下
   部の両電極および中間電極の外周に周方向の溝部を設
   け、少なくとも前記ＺｎＯ素子の外周に防湿テープを巻
   装するとともに、上部の電極の溝部から下部の電極の溝
   部間にレジン含浸テープを巻装し、該レジン含浸テープ
   の上部および下部の電極の溝部に位置する端部を溝に沿
   って折り曲げ、且つ中間電極の溝部に位置するレジン含
   浸テープを周方向に切断してその端部を溝部に沿って折
   り曲げるとともに、これら各溝部にレジン含浸テープを
   巻装してレジン含浸テープを加熱硬化し、その外周にゴ
   ム外被を被せたことを特徴とする避雷器。
3. 【請求項３】 外周部に周方向の溝部を有する上部およ
   び下部用の電極を用意し、この上部および下部の電極間
   に１個又は複数個のＺｎＯ素子および圧接ばねを配列し
   て加圧一体化し、この一体化した状態で少なくともＺｎ
   Ｏ素子の外周に防湿テープを巻き付け、更に、この防湿
   テープの外周と上部および下部の両電極の外周にレジン
   含浸テープを所定の厚さに巻装し、次に、この巻装した
   レジン含浸テープの溝部に位置する部分を周方向に切断
   して、その切断部分の端部を溝部に沿って折り曲げ、こ
   の溝部にレジン含浸テープを補足巻回し、次にこれらレ
   ジン含浸テープを加熱硬化させ、加熱硬化後外周にゴム
   外被を被せるようにしたことを特徴とする避雷器の製造
   方法。
4. 【請求項４】 外周に周方向の溝を設けた上部，下部用
   の電極および中間電極を用意し、この上部および下部の
   電極間に圧接ばね、複数のＺｎＯ素子およびＺｎＯ素子
   間に少なくとも１個の中間電極を配列して加圧一体化
   し、この一体化した状態で、ＺｎＯ素子の外周に防湿テ
   ープを巻き付け、次に、上部の電極の溝部から下部の電
   極の溝部までレジン含浸テープを所定の厚さに巻装し、
   該レジン含浸テープの上部および下部の電極の溝部に位
   置する端部を溝部に沿って折り曲げ、且つ、中間電極の
   溝部に位置する部分を周方向に切断してその切断部分を
   溝部に沿って折り曲げた後、該中間電極と前記上部およ
   び下部の電極の溝部にレジン含浸テープを補足巻回し、
   次にこれらレジン含浸テープを加熱硬化させ、加熱硬化
   後外周にゴム外被を被せるようにしたことを特徴とする
   避雷器の製造方法。
5. 【請求項５】 溝部に折り曲げたレジン含浸テープ側を
   巻き始めとして補足レジン含浸テープを巻回したことを
   特徴とする請求項３又は４記載の避雷器の製造方法。