JPH01106405A

JPH01106405A - バリスタ素子

Info

Publication number: JPH01106405A
Application number: JP62263463A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sumiyoshi; 住吉　幹夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1989-04-24

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初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
にも増して高まシ、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、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構造は第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たものである。第４図において、１
は酸化亜鉛を主原料とし、ビスマス、プラセオジウーム
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
リスタ焼給体、２はバリスタ焼結体１の側面２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４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［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の破
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７
１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
うな事が発生すれば、電力機器の機能に影響を与えると
いつ、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。

問題点を解決するための手段本発明は前記問題点を解決するために、バリスタ素子の
側面に形成された絶縁層の一部に他の部分より絶縁レベ
ルの低い部分を設けて、バリスタ素子を構成したもので
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、絶縁レベルの低い部分にて沿面放電を生じる
こととなり、バリスタ素子の限界放電耐量時における破
壊モードは必ず沿面放電となる。従って、避雷器あるい
は避雷装置のハウジングに与える影響は小さくなるとい
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、６は絶縁層
、６は電極で、これらはそれぞれ従来のバリスタ焼結体
１、絶縁層５、電極３に対応するものである。Ｔは絶縁
層６の一部であるが、他の部分よりも絶縁レベルを低下
させた欠損部である。この欠損部７は、ガラス層、無機
質高抵抗層、あるいは樹脂層によって絶縁層６が形成さ
れている場合は、絶縁層６ｔ−形成する材料の塗布量を
低下させるとか、あるいは全絶縁層を形成後、一部もし
くは全部を機械的にあるいは化学的に除去して構成され
る。また、絶縁層６がテープ層からなる場合は、テープ
層を付与しない方法で欠損部７を構成する。

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
電極６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、す−ジ電流が大きくなり、バリスタ
焼結体４の限界放電耐量に達するまでに、欠損部７にお
いて部分的な沿面放電を生じ、これがトリガーとなって
ノくリスタ素子全体の沿面放電を引き起すのである。

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、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朋、高さ３０Ｈのバリスタ素子の焼結体として
の限界放電耐量がｙｏｘ人のものに対し、欠損部を設け
たバリスタ素子では、限界放電耐量が４０ＫＡであり、
すべて沿面放電であった。また、欠損部の長さを制御す
ることによって、と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、絶縁層を２
層とし、欠損部を表面の第２層目のみにした点である。

同図において、８はバリスタ焼結体に接する第１の絶縁
層、９は第１の絶縁層８の表面に形成された第２の絶縁
層、１０は第２の絶縁層９の一部に設けられた欠損部で
あシ、これらの絶縁層８．９ならびに欠損部１ｏは第１
の実施例と同様な方法で形成される。この時、第１の絶
縁層８は、バリスタ焼結体の限界放電耐量よりも低いレ
ベルで沿面放電を生じるように設定され、またこの第１
の絶縁層８はバリスタ焼結体の表面保護の働きをもつも
のである。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、欠損部１０の耐候特性が
優れるという特長を併せてもつものである。

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１の実施例との違いは、欠損部
をバリスタ焼結体の側面エツジ部を含んで形成した点で
ある。同図において１１はバリスタ焼結体の側面エツジ
部に形成された欠損部である。このように欠損部１１を
構成したバリスタ素子の作用は第１の実施例と同様であ
るが、エツジ部に欠損部を構成した方が、部分沿面放電
がバリスタ素子全体の沿面放電に移行しやすく、第１の
実施例に比し小さな欠損部の構成で同様な作用を呈する
ものである。

なお、第１．第２．第３の実施例ではノ；リスタ素子の
形状を円柱形としたが、馬てい形、四角柱形、中空円柱
形の素子でも同様な効果を得ることは言うまでもない。

また、第３の実施例においては、絶縁層全一層としたが
、第２の実施例の如く２つの絶縁層をもってしても、同
様な効果が得られるものである。

発明の効果以上のように本発明によれば、ノ（リスタ素子の側面に
形成された絶縁層の一部に他の部分より絶縁レベルの低
い部分を設けることによって、サージ電流の増加に伴う
破壊モードが必ず沿面放電となシ、また沿面放電に至る
サージ電流が制御できバリスタ素子を収納する）１ウジ
ングの破損等を防止できるといった効果をもつものであ
る。また、欠損部をバリスタ焼結体の側面エツジ部を含
んで形成することによって、中央部欠損よりも小さな欠
損で同様な効果を得ることができるものである。

【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、５，８．９・・・・・
・絶縁層、６・・・・・・電極、７，１０．１１・・・
・・・欠損部。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名４−
　バリスタ規給体５−　絶縁層６−１　　　極７−・−欠損部第１図乙第２１１Ｊ第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）側面の表面に絶縁層、端面に電極をそれぞれ有し
、前記絶縁層の一部に、他の部分より絶縁レベルの低い
部分を設け、限界放電耐量以下において前記絶縁レベル
の低い部分より沿面放電が発生することを特徴とするバ
リスタ素子。
（２）絶縁レベルの低い部分を側面エッジ部を含んで形
成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
バリスタ素子。