JPH1140404A - 避雷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＺｎＯ素子の両端側に電極を配置し、これら
ＺｎＯ素子と電極の外周面にレジン含浸テープを巻装
し、これを熱硬化させて構成した避雷器は、電極に外部
接続導体をねじで強く締め付ける際、電極とレジン含浸
テープとの接着面が剥離する恐れがある。 【解決手段】 電極を、レジン含浸テープと強固に接着
するステンレス、真鍮、鉄、鉄亜鉛メッキのいずれかの
材料で構成する。そして、レジン含浸テープと接合する
接合面に平面部ｐを設け、電極とレジン含浸テープとの
接合力を強め、且つ外部導体締付時に電極の回転を抑え
レジン含浸テープとの剥離を防止する。

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
して熱破壊を生ずる。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、且つ、機械による自動化製作を容易にした
避雷器を提案した（特開平９−７４００４号）。しか
し、この先願の発明において線路側の電極と接地側の電
極を円柱状にして大径部や小径部を形成した場合には、
この電極に線路および設置用の外部接続導体をねじによ
り締め付ける際、ねじの締付力が大きいと、加熱硬化し
たレジン含浸テープと電極間が緩んだり、剥離が生じ、
電極が回ってしまう恐れがあった。

【００１３】本発明はかかる課題を解決するためになさ
れたもので、電極とレジン含浸テープとの接着強度を高
め、且つ、電極に外部接続導体をねじにより強く締め付
けても、回ることのないようにした避雷器を提供せんと
するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属材料の材
質によってレジン含浸テープとの接着力が異なる点に着
目してなされたものである。即ち、ステンレス、真鍮、
鉄、亜鉛メッキをした鉄はいずれも、銅、アルミニュー
ムに比較してレジン含浸テープとの接着力が大きいこと
を見い出した。

【００１５】そこで、本発明は１個又は複数個重ねたＺ
ｎＯ素子の両端側に線路側および接地側に接続される電
極を圧接ばねを介して配列し、これら両電極とＺｎＯ素
子の外周にレジン含浸テープを巻装して、該レジン含浸
テープを加熱硬化させ、その外周にゴム外被を被せて構
成した避雷器において、前記電極をステンレス、真鍮、
鉄、鉄亜鉛メッキのいずれかの材料で形成するものであ
る。

【００１６】更に、電極の形状を断面円形とせずに、電
極がレジン含浸テープと接合する接合面の少なくとも１
箇所に平面部を設けて、レジン含浸テープをその上に巻
装して熱硬化させた際 電極が回り難いようにする。

【００１７】このように形成することで、電極とレジン
含浸テープとの接着力を高めると同時に、電極の回転を
押えて、電極に外部接続導体を強く締め付けても、電極
とレジン含浸テープの接着面が緩んだり、剥離すること
が防止される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって説明する。

【００１９】図２は本発明の避雷器の実施の形態におけ
る縦断正面図で、配電用等の比較的低定格電圧用の避雷
器の例を示している。

【００２０】図２において、１および２は線路側および
接地側の電極を示す。これら両電極１および２は略同じ
形状に形成されているので、以下、電極１について説明
し、電極２の相当部分には（）で表示すると、電極１
（２）は図１によって詳述するが、大径部１ａ（２
ａ）、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）および平面部ｐ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。

【００２１】３はＺｎＯ素子で、該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焼結体
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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】本発明は、この図２に示した避雷器におい
て電極１および２の材質および形状に特徴を有する。

【００２７】即ち、本発明における請求項１に記載の発
明は、電極はステンレス、真鍮、鉄、鉄亜鉛メッキのい
ずれかの材料により形成する。

【００２８】これらの金属がレジン含浸テープと強固に
接着することは、次の剪断接着力の測定により明らかと
なった。

【００２９】剪断接着力の測定は、まず、鉄、鉄（電気
亜鉛メッキ）、ステンレス、アルミニューム、銅を用い
て厚さ２ｍｍ×５ｍｍ×９０ｍｍの支持体を作り、次に
レジン含浸テープ（新興化学工業（株）製品記号Ｐ−Ｅ
ＧＴ１４）で５ｍｍ×５ｍｍの試験片を作り、これを溶
剤で清浄した支持体に挟み、クルップで固定し、１５０
℃×９０分で硬化させ、引張速度５ｍｍ／分の条件で測
定した。

【００３０】表１はその測定結果を示す。なお、表１に
おいてｎは、各支持体において同一条件で行ったテスト
の回数を示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】この測定結果から、従来、価格が安く、重
量も軽いことで使用されていたアルミニューム（鋳造）
は、レジン含浸テープと接着力が弱く、ステンレス、真
鍮、鉄、鉄亜鉛メッキが接着力が強いことが判明した。

【００３３】次に、請求項２に記載の発明は、電極の構
成に関するもので、図１によって説明する。

【００３４】図１は、線路側の電極１の詳細な説明図
で、同図の（Ａ）は電極１の正面図、（Ｂ）は（Ａ）図
の下面図、（Ｃ）は（Ａ）図のＡ−Ａ断面図、（Ｄ）は
（Ａ）図のＢ−Ｂ断面図を示す。

【００３５】本発明の電極は、断面円形で、レジン含浸
テープが直接又は間接（防湿テープを介して）に巻き付
けられる部分（以下、接合面と略称する）に、平面部ｐ
を設けるものである。

【００３６】即ち、１ｂ−ｐは、小径部１ｂに設けた平
面部で、図１（Ｂ）の例は小径部１ｂの内端側（ＺｎＯ
素子側）に平面部を６面形成した場合、また１ｂ−ｐ′
は図１（Ｄ）に示すように、小径部１ｂの溝部分１ｃを
挟んだ外側（ねじ部側）に２面設けた例である。

【００３７】１ｃ−ｐは溝部１ｃに設けた平面部で、図
１（Ｃ）に示すように１面設けた場合を示している。

【００３８】この平面部の形成は、図１の例に限るもの
ではなく、小径部又は溝部のいずれか１箇所又は両方に
形成しても良く、また、平面部の面積も、適宜選定して
１面又は複数面形成する。要は電極に外部接続導体を接
続するときのねじの締付応力（回転力）に対して、電極
と防湿テープやレジン含浸テープとの接着強度を考慮し
て適宜選択して形成する。

【００３９】以上の説明は線路側の電極１について説明
したが、接地側の電極２についても同様に形成する。

【００４０】このように、電極の外周で、レジン含浸テ
ープとの接合面に平面部を形成すると、円形に比較して
回転しにくくなり、接着面の緩みや剥離は抑えられる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明は、電極とレジン含
浸テープとの接着力が強固なものとなり、電極に外部接
続導体を締め付ける時の応力（回転力）に対して、緩み
や剥離等の不具合は生じないので、避雷器としての信頼
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の電極の説明図。

【図２】本発明を適用する避雷器の縦断正面図。

【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 １ａ…大径部 １ｂ…小径部 １ｃ…溝部 １ｂ−ｐ，１ｂ−ｐ′，１ｃ−ｐ…平面部。

Claims (2)

【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
   側に線路側および接地側に接続される電極を圧接ばねを
   介して配列し、これら両電極とＺｎＯ素子の外周にレジ
   ン含浸テープを巻装して、該レジン含浸テープを加熱硬
   化させ、その外周にゴム外被を被せて構成した避雷器に
   おいて、前記電極をステンレス、真鍮、鉄、鉄亜鉛メッ
   キのいずれかの材料で形成したことを特徴とする避雷
   器。
2. 【請求項２】 電極を円柱状に形成し、該電極の外周面
   でレジン含浸テープと接合する接合面の少なくとも１箇
   所に平面部を設けたことを特徴とする請求項１記載の避
   雷器。