JPH01106404A - バリスタ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
保護するためのバリスタ素子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、送配電線上に雪などによって
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、こ
の中で保護性能を向上させた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、
バリスタ素子の放電耐量特性や、あるいはバリスタ素子
破壊時の特性は重要である。

従来、この種のバリスタ素子の内部溝道は第４図に示す
ような構成であった。第４図は電力用避雷器あるいは電
力機器内蔵の避雷装置に組込まれる代表的なバリスタ素
子形状の断面を示しだものである。第４図において、１
は酸化亜鉛を主原料とし、ビスマス、プラセオジウムな
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
スタ焼結体、２はバリスタ焼結体１の側面に施された絶
縁層で、ガラス層、アンチモンやシリカなどからなる無
機質高抵抗層、エポキシなどからなる樹脂・層、あるい
はフッ素樹脂、ガラス、シリコンなどの接着テープ層な
どが用いられており、これらはいずれもバリスタ焼結体
１に大電流が流れ込んだ時の沿面放電を防止するもので
ある。３はバリスタ焼結体１の両端面に設けられた電極
で、アルミニウムのメタリコン溶射などによって形成さ
れる。

この電極３はバリスタ焼結体１のサージ電流の流入、流
出口となる部分である。このような構成をもつバリスタ
素子は避雷器容器内に、避雷器の定格電圧に合わせて必
要な数が直列に組み込まれる。

以上のように構成された従来のバリスタ素子のサージ電
流吸収時の挙動について、以下その動作を説明する。

まず、雷サージ電圧がバリスタ素子の電極３間に印加さ
れた場合、それらの電圧に伴うサージ電流がバリスタ素
子に流れ、バリスタ素子間の電圧が抑制される。そして
、サージ電流がバリスタ素子の限界放電耐量以下であれ
ば、バリスタ素子に沿面放電あるいはバリスタ素子６破
壊などは発生しない。

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、限界放電耐
量付近において、バリスタ素子は沿面放電による破壊、
バリスタ焼結体の熱的破壊のいずれかに移行するか不明
確である。そして、バリスタ素子に沿面放電を生じた時
の避雷器あるいは避雷装置のハウジングに与える機械的
衝撃力は、アーク熱ならびにその熱による応力のみでハ
ウジングに与える影響は大きくないが沿面放電を生じず
にバリスタ焼結体が破壊した場合は、バリスタ焼結体が
瞬間的にバラバラになり、その時の機械的破壊力は極め
て大きく、避雷器の碍子容器などは破壊される場合があ
る。一方、避雷器単品の場合はそれ程問題とならないが
、電力機器に内蔵される避雷装置において、このような
ことが発生すれば、電力機器の機能に影響を与えるとい
った問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、バリスタ素子の限界放電耐量以下で沿面放電を生じさ
せるもので、避雷器あるいは避雷装置のハウジングに対
し、バリスタ素子破壊時の影響を少なくしようとするも
のである。

問題点を解決するだめの手段 本発明は前記問題点を解決するために、中空部をもった
円柱状バリスタ素子の内側、外側に設けられた絶縁層に
絶縁レベル差をつけ、絶縁レベルの低い方がバリスタ焼
結体の限界放電耐量以下において沿面放電するように構
成したものである。

作用 本発明は前記した構成により、バリスタ素子の絶縁層は
、バリスタ焼結体の放電耐量限界レベルよりも低いサー
ジ電流で、絶縁レベルの低い側で沿面放電を生じること
となり、バリスタ素子のサージ電流による破壊モードは
必ず沿面放電となりまた沿面放電の発生を内側あるいは
外側と固定でき、従って避雷器あるいは避雷装置の！・
ウジングに与える影響は少なくなるといった作用を発揮
するものである。

実施例 第１図は本発明のバリスタ素子の一実施例を示し、同図
はその断面図を示したものである。第１図において、４
は酸化亜鉛を主原料とするバリスタ焼結体で、中空の円
柱形をなしている。このバリスタ焼結体４の材料ならび
に製造法は従来例のバリスタ焼結体１と同様である。６
はバリスタ焼結体４の外側側面に形成された外側絶縁層
、６はバリスタ焼結体４の内側側面に形成された内側絶
縁層で、外側絶縁層６よりも薄く形成され、絶縁レベル
は外側絶縁層５よりも低い。この絶縁層の絶縁レベル差
形成は主として絶縁層を構成する材料（ガラス、無機質
高抵抗、樹脂）の塗布量で制御される。７はバリスタ焼
結体４の両端面にリング状に形成されたメタリコンの電
極である。

次に、以上のように構成されたバリスタ素子の動作を説
明する。従来例と同様に雷サージ電圧がバリスタ素子の
電Ｆ！ｉｉ７間に印加された場合、それらの電圧に伴う
サージ電流がバリスタ素子に流れ、バリスタ素子間の電
圧が抑制される。そして、サージ電流が大きくなり、バ
リスタ焼結体の限界放電耐量に達するまでに、バリスタ
素子の内側中空。

部の内側絶縁層６の絶縁レベルが低いため、表面で沿面
放電を生じる。そのためバリスタ素子のサージ電流に対
する破壊モードは常に沿面放電であり、その沿面放電は
必ず内側中空部で発生することとなる。従って、避雷器
もしくは避雷装置のハウジングに与える機械的影響を緩
和することができるという効果をもつものである。因み
に実験例では直径３２膓、内径１４１＠、高さ３０１ａ
ｌのバリスタ素子の焼結体としての限界放電耐量が５０
ＫＡに対し、本発明の構成に係るバリスタ素子では限界
放電耐量が２５にムであり、すべて内側の沿面放電であ
った。また、内側絶縁層６の厚みを制御することによっ
て、この沿面放電に至るサージ電流も設定できるもので
ある。

次に、本発明のバリスタ素子の第２の実施例を第２図と
共に説明する。前記第１の実施例との違いはバリスタ素
子内側、外側に共に同一の絶縁層を形成しそして外側表
面のみに他の絶縁材料をさらにコーティングした点であ
るｉ第２図において、８は第１の外側絶縁層、９は内側
絶縁層で、共に無機質高抵抗材のディッピング後の焼付
けなどで形成される。この絶縁層８．９は共にバリスタ
焼結体の限界放電耐量レベルより低い絶縁レベルに設定
しである。１０は外側絶縁層８の表面に形成した第２の
外側絶縁層で、ガラス、樹脂、ゴム。

テープなどによって形成される。このように構成された
バリスタ素子の作用も第１の実施例と同様であるが、外
側絶縁層８、内側絶縁層９がディフビング工法などによ
り同一厚みで形成すれば良く、工法的に製造しやすいと
いった特長をもつものである。

次いで、本発明のバリスタ素子の第３の実施例を第３図
と共に説明する。前記第２の実施例との違いは、第２の
外側絶縁層を層ではなく、バリスタ素子と、避雷ａｈる
いは避雷装置のハウジングとの間に、ゴム、樹脂、ガラ
スなどを充填、モールドして絶縁層を形成した点である
。同図におい℃、１１がそのモールド部であり、外側絶
縁層に十分に密着している。このように構成されたバリ
スタ素子の作用も第２の実施例と同様である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、中空部をもった円柱状バ
リスタ素子の内側、外側に設けられた絶縁層に絶縁レベ
ルに差をつけ、絶縁レベルの低い方がバリスタ焼結体の
限界放電耐量以下において常に沿面放電の破壊モードと
することができ、また絶縁レベルの低い内側もしくは外
側のいずれか一方に沿面放電を固定することができ、従
ってバリスタ素子を収納するハウジングの破損などを防
止でき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図は本発明によるバリスタ素子の第１の実施例を示
す断面図、第２図は同第２の実施例を示す断面図、第３
図は同第３の実施例を示す断面図、第４図は従来のバリ
スタ素子を示す断面図である。 ４・・・・・・バリスタ焼結体、６．８・・・・・・外
側絶縁層、６．９・・・・・・内側絶縁層、７・・・・
・・電極、１Ｑ・・・・・・第２の外側絶縁層、１１・
・・・・・モールド部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名４−
パリスダメ克結体 ５．８−−一　外　イｔ４１色　Ｒ４ ６，９−一内側耗縁１ ７−電　極 １０−２２　（ＤＩＬｉ１４ｉｆ！ＨＡ第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　シリンダ状に中空部をもち、内，外側面の表面に絶縁
   層、また端面に電極をそれぞれ有し、前記内側面と外側
   面の絶縁レベルに差を設け、絶縁レベルの低い方は限界
   放電耐量以下において沿面放電が発生することを特徴と
   するバリスタ素子。