JPH0421318B2 - - Google Patents

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JPH0421318B2
JPH0421318B2 JP13708086A JP13708086A JPH0421318B2 JP H0421318 B2 JPH0421318 B2 JP H0421318B2 JP 13708086 A JP13708086 A JP 13708086A JP 13708086 A JP13708086 A JP 13708086A JP H0421318 B2 JPH0421318 B2 JP H0421318B2
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Hideo Imai
Shigeyoshi Isobe
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Otowa Electric Co Ltd
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Otowa Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、避雷器が雷撃等により特性劣化して
漏れ電流が大きくなつたり、雷サージ到来後の続
流を遮断できなくなつたときに、避雷器を接地回
路から切離して電力系統回路への地絡異常を防止
する避雷器の切離し装置に関するものである。
従来の技術 ZnO、SiC等の素子を特性要素として用いた避
雷器が配電線等の充電部とアース間に接続され
て、雷撃等によるサージ電圧から電気設備を保護
するのに広く用いられている。
そして特に素子としてZnOを用いた避雷器で
は、サージ電圧を初めとする異常電圧を大地に逃
し、配電線の対地電圧に異常を来たさない電圧−
電流特性において非常に優れた特徴を持ち、大き
な雷サージ吸収能力を発揮している。
しかし素子である酸化亜鉛は多回数の雷サージ
を受けたり、定格を大きく上回るサージを受けた
時、上記電圧−電流特性はどうしても劣化し、さ
らに通常の対地電圧を完全に遮断できなくなる場
合もある。
これら劣化によつて、徐々に漏れ電流が大きく
なり、また雷サージ吸収動作時のエネルギーが過
大となれば素子は発熱し始め、熱暴走によりつい
には短絡破壊を起こして地絡事故が生じる。する
と避雷器が接続されている回路の地絡リレー等を
作動させ電力系統に大きな影響を与える。
そこでこれを防止するため、従来は第15図に
示すような切離し装置A又は第16図に示すよう
な切離し装置Bを避雷器と直列に挿入・接続して
いた。
これらの切離し装置A,Bは、いずれも上部端
子と下部端子の間にサージ電流を通電させるため
の放電ギヤツプGを有すると同時に、避雷器の内
部劣化等による漏れ電流が流れたときと、続流が
過大になつたり短絡破壊したときには、上部端子
と下部端子を分離させて避雷器を接地回路から切
離し、電力系統回路への地絡異常を防止する機構
を持つものである。
ここで第15図に示す切離し装置Aの切離し動
作は次のように行われる。
避雷器が故障すると、その漏れ電流は上部端子
1、コイルばね2、電極3、スペーサ4、抵抗体
5、爆破剤カプセル6、カプセル栓7、下部端子
8を順次経由して接地線9に流れる。これにより
抵抗体5がジユール熱を発生して爆破剤10を爆
発させ、カプセル栓7を爆破剤カプセル6から離
脱させ、これによつてカプセル栓7、下部端子
8、保護カバー11及び接地線9を一体的に爆破
剤カプセル6から切り離す。
また第16図に示す切離し装置Bの切離し動作
は次のように行われる。
避雷器が故障すると、その漏れ電流は上部端子
12、上部電極13、絶縁被覆抵抗線14、下部
電極15、下部端子16を順次経由して接地線1
7に流れる。これにより絶縁被覆抵抗線14にジ
ユール熱が発生して爆破剤18が爆発し、ケース
に設けた強度的に弱い部分19が切断される。こ
れによつて上部端子12と下部端子16が上下に
分離される。
考案が解決しようとする問題点 上記従来の切離し装置は、第15図に示すもの
Aでは構成部品数が多いので、低コスト化が困難
である。また第16図に示すものBは、第15図
に示すものに比べて部品数が少ない。しかし装置
全体を小型化するため、限られた大きさの爆破剤
の周囲に絶縁抵抗線を巻回しているので、この抵
抗値を大きくできず電流に対する発熱量が小さく
なつて感度を高くし難い問題があつた。
問題点を解決するための手段 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、問題点を解決するための手段は、 所定温度に達したとき溶けるプラスチツクと黒
鉛粉末等の導電材料を混練成形し、特性劣化した
避雷器の漏れ電流を通電させたとき発生するジユ
ール熱で自ら溶けるように導電率を選定した導電
性プラスチツクより形成された端子保持体と、 放電ギヤツプを形成するように対向した状態
で、この端子保持体に固定された一対の端子とを
具備した避雷器の切離し装置である。
作 用 上記端子保持体は、放電ギヤツプの間隔が一定
となるように、上下の端子を所定の位置関係で保
持し、避雷器が劣化し漏れ電流が多くなつた場
合、及び避雷器が短絡破壊した場合には、自己発
熱により急速に溶断して、上下の端子を切り離
す。
実施例 本発明は、上述したように発熱抵抗体と温度ヒ
ユーズの両機能を有する端子保持体と、その両端
に取付けられて放電ギヤツプを形成する一対の端
子とからなるものである。
而して、その実施態様には多くの種類が考えら
れる。そこでこれらの代表的なものについて、第
1〜第5の実施例として、以下説明する。
第1図は本発明の第1の実施例である避雷器の
切離し装置20を示すものである。
第1図において、21は所定温度に達したとき
溶ける導電性プラスチツクで形成した円筒状の端
子保持体で、内周面に雌ネジ22が形成され、外
周面の中間位置に設けられた環状溝23によつて
強度的に弱い薄肉部24が形成されている。25
及び26は端子保持体21の上下の開口にネジ締
め固定される一対の端子で、それらの一端に形成
した円柱状突出部27,28を端子保持体21の
内部で一定間隔を保つて対向させることにより、
放電ギヤツプGを形成している。
ここで上記端子保持体21は所定温度まで上昇
したとき溶けるナイロン等のプラスチツクと、黒
鉛粉末等の導電材料及び特性安定剤等を混練し成
形したもので、特性劣化した避雷器の漏れ電流を
通電したとき発生するジユール熱で自ら溶けるよ
うに、導電材料の混合比率を調整してその導電率
を決定し、発熱抵抗体としての機能を発揮させて
いる。なお、このように選定すれば、雷サージ到
来後の続流が過大になつたり避雷器が短絡破壊し
たときには、この端子保持体に上記漏れ電流を流
した場合よりも大きな発熱があるから当然溶け
る。
上記第1の実施例の切離し装置20の性能、す
なわち応答速度をさらに向上するには、端子と端
子保持体間の接触抵抗を小さくして、端子保持体
を発熱し易くし、また端子保持体が溶けたときの
両端子の離脱速度を向上するための切離し用スプ
リングを設けることが考えられる。これらの点に
着眼して発明されたのが、次に説明する第2の実
施例である。
第2の実施例である避雷器の切離し装置200
は第2図乃至第6図に示すような構造を有してい
る。第2図に示すように端子205,206は、
金属板をU字状に打ち抜き、その基部に雄ネジ2
05a,206aを溶接・固定した形状のものを
用いる。端子保持体201は、前述の導電性プラ
スチツクを用い金型によりモールド成型する。こ
のモールド成型時に、上記一対の端子205,2
06は第3図〜第5図に示すように端子保持体2
01の両端に、埋め込まれる。この結果一対の端
子205,206は放電ギヤツプGを形成する先
端の対向部分227,228及び雄ネジ205
a,206aの部分を除いて、導電性プラスチツ
クで完全に覆われ、大きな面積で導電性プラスチ
ツクと密着する。このとき端子保持体201は、
上部に蓋板202が形成され、中間部に切欠20
3による強度の弱い部分204が形成される。
この端子保持体201は、第6図に示すよう
に、例えば有底円筒状のケース209に、圧縮ス
プリング210と共に嵌入されて組立てられる。
ケース209内には、圧縮スプリングを位置決め
するための筒状の隔壁211が設けられ、さらに
底板中央には貫通孔212が設けられている。組
立は、圧縮スプリング210を隔壁211の外周
に沿つてケース内に嵌め込み、端子保持体201
を、圧縮スプリング210を収縮させながら、ケ
ース209内に挿入して行う。この挿入時に、端
子206の雄ネジ206aは底板の貫通孔212
に挿通させ、且つ端子保持体201の要所に設け
た位置決め用の小突起213,213…はケース
209の位置決め孔214,214…に嵌入させ
る。そしてケース209の底板から外部に抜け出
た雄ネジ206aをナツト215で締め付けるこ
とにより固定する。
上記第2の実施例は、端子保持体201が、発
熱が集中する強度の低い部分204で溶けたと
き、圧縮スプリング210の作用で上下に二分さ
れるものである。
上記第1及び第2の実施例においては、端子保
持体21,201を溶断し易くすることを意図し
て、強度的に弱い部分を積極的に設けていた。し
かし、その後の研究・開発により、このような強
度的に弱い部分を特に設けなくても、導電性プラ
スチツクの素材の選定、特にその固有抵抗をある
程度以上高く選定することにより、充分な切離し
機能が得られることが実証された。従つて第1の
実施例における周囲の環状溝23は必須要素では
なく、導電性プラスチツクよりなる端子保持体2
1には肉厚が均一の筒形状のものも使用できる。
また第2の実施例における切欠部203も必須要
素ではなく、端子保持体201の電流経路に沿う
断面積は均一であつてもよい。
本発明に係る避雷器の切離し装置の性能をさら
に向上させるべく研究を続けた結果、避雷器の故
障時に切離し装置を流れる電流は、端子保持体内
を流れ加熱に直接寄与するものだけではなく、沿
面放電によつて端子保持体の表面を流れる場合も
あることがわかつた。沿面放電による発熱は極め
て小さく、しかも外部に放散するため、端子保持
体の加熱には役立たない。
沿面放電を生じさせないためには、端子間の端
子保持体に沿う沿面距離を充分に大きくとればよ
いわけである。しかし端子保持体は導電性プラス
チツクであつて、絶縁体とは異なり、沿面放電が
かなり起り易い。そしてこの避雷器の切離し装置
の取付対象とする配電線等の対地電圧は、例えば
4KVと高いことから、これによつて沿面放電が
発生しないようにするには、ある程度以上の沿面
距離が必要である。これは小型化を図る上で問題
となる。
この問題を解決するために発明されたのが次に
説明する第3の実施例及び第4の実施例である。
これらの実施例における沿面放電防止のための着
眼点は、沿面放電経路に角部がある場合、及び放
電経路が絶縁材で形成されている場合は、放電開
始電圧が大幅に増加するという沿面放電の性質で
ある。
まず第3の実施例につて説明する。
第7図に示す避雷器の切離し装置300におい
て、301は円筒状の端子保持体で、前述の導電
性プラスチツクにより形成されている。305,
306は端子保持体301の両端開口にネジ止め
された端子で、端子保持体内にあつて対向する端
面には縮径された棒状電極305a,306aが
突出形成され、その最先端部分の間でギヤツプG
を形成している。またこの端子305,306の
端子保持体内にある部分の表面は、ギヤツプGを
形成する最先端面を除いて絶縁材の層307で被
覆されている。つまり第3の実施例における沿面
放電の防止は、端子保持体内においては、絶縁被
覆を施した棒状電極305a,306aを突出さ
せることにより、沿面距離の増加〔略2倍にな
る〕と角部〔図中イ及びロの部分〕の形成を行
い、端子保持体外においては、端子305,30
6を端面の中心位置に植設することにより、端子
305,306の間の外表面に沿う経路に角部
〔図中ハの部分〕を設けている。因に端子305,
306にフランジ〔図示せず〕を設けて、角部ハ
と接触するようにした場合には、端子保持体の長
さが30mmのとき3.2KVの電圧印加で沿面放電を開
始するが、第7図に示す構造では12KVを加えて
も沿面放電が生じないことが確認されている。
次に第4の実施例について説明する。
第8図に示す避雷器の切離し装置400におい
て、401は導電性プラスチツクにより形成され
た円柱形状の端子保持体で、両端に棒状の端子4
05,406が埋め込み固定されている。407
は有天円筒状の金属ケースで、天板中央には、端
子405を挿通させる孔408が穿孔され、周辺
部409は拡径されている。410は圧縮スプリ
ングである。411はセラミツク等の絶縁円板で
中央に端子406の挿通孔411aが設けられて
いる。412は金属製の下部引出し端子で、円板
412aの上面に、端子406の雄ネジ406a
をネジ込ませる雌ネジ部412bを有し、下面に
接地線等を接続させるための雄ネジ412cを同
軸に形成している。上記円板412aの外周面
は、金属ケースの周辺部409の内周面との間に
放電ギヤツプGを形成するものである。
上記避雷器の切離し装置400の組立ては、次
のように行なわれる。
初めに端子保持体401の下端から突出した端
子406のネジ部に、絶縁円板411を嵌め合わ
せ、下部引出し端子412を、このネジ部に締着
する。これらが一体化されると、次に金属ケース
409内に圧縮スプリング410を挿入し、さら
にこの圧縮スプリング410を収縮させながら、
上記一体化物を金属ケース407内に押し込む。
そして端子保持体401に植設した端子405の
ネジ部を天面の貫通孔408に挿通させ、ナツト
413で締着する。
このようにして組立てられた切離し装置400
は、絶縁円板411が金属ケース407の内周面
に滑動可能に嵌入するので、精度良く組立位置が
定まり、ギヤツプGの寸法が常に一定になる。ま
た端子保持体401が溶断したときには、圧縮ス
プリング410によつて、下部側の端子406、
絶縁円板411、下部引出し端子412がスムー
ズに離脱する。
この第4の実施例においては、セラミツク等の
絶縁円板411によつて沿面放電耐圧が高くさ
れ、圧縮スプリング410によつて、端子の分離
速度の高速化が図られている。このようにスプリ
ングによつて分離速度の高速化を図るという手法
は、第1の実施例及び第3の実施例においても、
適用可能である。
なお、下部引出し端子412において、ギヤツ
プGを形成するための突部は、必ずしも円板41
2aでなくてもよく、四方に延びる突起であつて
もよい。また金属ケース407の外面に絶縁性樹
脂の被覆を施すこともできる。
次に第5の実施例を第9図を参照して説明す
る。第5の実施例である避雷器の切り離し装置5
00は放電ギヤツプGの長さの調整が容易なこと
を特徴としている。これは取付けるべき配電線の
定格電圧が様々であることに鑑みて、設計された
ものである。
第9図において、501は導電性プラスチツク
により形成された円柱形状の端子保持体で、両端
に棒状の端子505,506が埋め込み固定され
ている。これらの端子505,506は、一端に
雄ネジ505a,506aが形成され、他端に導
電性プラスチツクとの接触面積を大きくするため
の環状突起507,507…が形成されている。
508,508は環状の放電ギヤツプ電極で、例
えば板金を環状に打抜き、外周円を断面U字状に
曲成して形成される。509はセラミツク等によ
り形成された環状のスペーサで、外径は放電ギヤ
ツプ電極508の曲成部の内側に位置決めされる
寸法であり、内径は端子保持体501の外形より
充分に大きい寸法を持つ。510,510は圧縮
コイルスプリングで端子保持体501の溶融時の
切り離しと、放電ギヤツプ電極508,508の
保持を兼用する。511,511はスプリング受
けで、中央に貫通孔が開けられ、周縁に圧縮コイ
ルスプリング510,510を外側から位置規制
する折り曲げ部511aを持つ。512,512
…は帯状導体板で、各圧縮コイルスプリング51
0,510の両端の線輪間に二本ずつ引掛けて掛
止される。513,513はスプリング受け51
1,511を端子保持体501に接触させないた
めの絶縁ワツシヤー、514は有天円筒状の絶縁
ケース、515は絶縁材質の底板で、上面に絶縁
ケース514との位置決めのための環状突部51
5aを有する。516はOリング、517,51
7はナツトである。
上記構成は、帯状導体板512,512及びス
プリング受け511,511を介して、端子50
5,506と接続された放電ギヤツプ電極50
8,508の間に放電ギヤツプGを形成したもの
で、放電ギヤツプGの長さは、環状の絶縁スペー
サ509の軸方向の長さにより決定される。従つ
て軸方向の長さだけが異なる環状の絶縁スペーサ
509を数種類用意しておけば、他の部品の寸
法・形状の変更をすることなく、絶縁スペーサの
選択だけで異なる放電開始電圧の放電ギヤツプG
を持つ避雷器の切離し装置500を提供できる。
従つて定格電圧が異なる配電線に対して1つの機
種だけで対応でき、生産管理等が容易でコストダ
ウンが可能になる。
端子保持体501が溶融したときの端子50
5,506の切り離しは、圧縮コイルスプリング
510,510の弾性力により第2及び第4の実
施例と同様に行なわれる。
なお、圧縮コイルスプリング510は一本だけ
でもよい。この場合は、例えば一方の放電ギヤツ
プ用電極508をスプリング受け511に直接当
てて電気的接続することになる。
上記第9図で説明した第5の実施例の特徴、す
なわちスプリングで付勢された一対の放電ギヤツ
プ電極間に絶縁スペーサを挟むことにより、任意
の放電ギヤツプ長さを得るという技術的思想は、
第1〜第4の実施例における夫々の特徴と組合わ
せることができる。
以上に説明した第1〜第5の実施例である切離
し装置20,200,300,400,500
は、例えば第10図乃至第12図に示すように、
給電線29と接地導体30の間に接地線31によ
つて、避雷器32と直列接続されて使用される。
第10図に示す使用例は避雷器32を給電線側
に、切離し装置20,200,300,400,
500を接地導体30側に配置したものであり、
第11図に示すものはこれとは逆に避雷器32を
接地導体側に配置し、切離し装置20,200,
300,400,500を給電線側に配置したも
のである。また第12図に示すものは、避雷器3
2のケース内に上記切離し装置20,200,3
00,400,500を内蔵させたものである。
上記第10図乃至第12図に示す使用状態にお
いて、雷サージ等の高電圧が到来すると切離し装
置20,200,300,400,500の放電
ギヤツプGが放電により短絡すると同時に、避雷
器32の特性要素である素子が低抵抗値を示し
て、これを大地に放電させて給電線29の周辺設
備を保護する。雷サージ等が消滅すると、素子が
高抵抗値に変化すると同時に放電ギヤツプGの放
電が停止して、給電線29の通常の対地電圧を遮
断する。
また避雷器32の素子が、長期使用により多回
数の雷サージを受けたり定格を大きく上回るサー
ジを受けて、特性劣化し、漏洩電流が大きくなつ
た場合には、これらの電流が特性劣化した素子と
端子保持体21,201,301,401,50
1を通して流れ、発熱抵抗体である端子保持体2
1,201,301,401,501が自己発熱
し、一定の限度を越えたとき溶断して〔強度的に
弱い部分が設けてあれば、その部分から溶断し
て〕、端子を上下に切り離す。これにより避雷器
32は接地回路から切り離される。
なお本発明の切離し装置は上記第1〜第5の実
施例以外にも各種の変形例及び応用例が考えられ
る。例えば端子および端子保持体の形状は、上記
機能を発揮するものであればよく、適宜に設計で
きる。また上下の端子を、避雷器や接地線と接続
し易いように接続の対象物に合わせた形状にした
り、端子保持体との接続も上記ネジ止めや埋め込
み以外の方法で固定してもよい。
さらに第1の実施例においては、環状溝23を
形成する代わりに、この部分に軸方向に沿う長孔
を複数本分散して穿設し、この部分の抵抗値を大
きく、機械的強度を弱くすることなどが考えられ
る。密閉形のケースとしない場合は避雷器内に一
体的に組み込む場合に適する。また上記環状溝2
3を設ける代わりに下部端子26を嵌合させる雌
ネジ部分の接合面積を少なくし、この螺合部の機
械的強度を小さくし抵抗値を大きくすることもで
きる。
また第1の実施例の切離し装置20は、第13
図に示すように、端子保持体21の抵抗値が異な
る複数個を直列接続して用い、夫々の切離しの感
度を変えることにより、広範囲の異常検知範囲を
持つものとすることができる。この接続方式は、
第2〜第5の実施例においても採用できる。また
野外での使用を考慮して全体又は一部に保護カバ
ーを併設すること等もできる。
発明の効果 本発明の切離し装置は、その構成要素が、基本
的には上下の端子及び端子保持体の三点のみであ
り、構造が極めて簡単であるので、小型且つ安価
に製造できる。
また端子保持体の抵抗値は黒鉛等の導電材料の
混合率を変えることにより、広範囲に変化させる
ことができるので、所望の感度を持つもの〔特に
高感度のもの〕が容易に製作できる。因に、本発
明の切離し装置の応答速度特性として第14図に
示すようなものが得られている。これは第1図に
示す第1の実施例の切離し装置20において、上
下の端子に、一定の切り離し力を加え、上下の端
子間に流れる電流を変化させたとき端子保持体が
溶断して電流が遮断されるまでの時間を測つて得
たものである。ここで比較のため併記した従来型
Bの特性は、第16図に示す爆確剤を用いた従来
の切離し装置Bのものである。この図から理解で
きるように、切離し速度を飛躍的に向上させるこ
とができる。
さらに、本考案の装置は爆破剤を用いず、しか
も切離し動作をして端子保持体の一部が溶けたと
き、溶けた部分が表面張力により溶けていない部
分に残つて周囲に飛散しないので、安全性が確保
でき、樹脂の溶解による切り離しであるため動作
時に破壊音が生じない等、特に市街地での使用に
適する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す断面図で
ある。第2図乃至第6図は本発明の第2の実施例
を示し、第2図は上下の端子を示す側面図、第3
図〜第5図は夫々端子を埋め込んだ端子保持体の
正面図、側面図、底面図、第6図は切離し装置の
組立状態を示す断面図である。第7図は本発明の
第3の実施例を示す断面図である。第8図は本発
明の第4の実施例を示す断面図である。第9図は
本発明の第5の実施例を示す断面図である。第1
0図乃至第12図は本発明装置を避雷器ととも
に、使用する場合の接続例を示す図である。第1
3図は第1の実施例装置の他の使用例を示す断面
図である。第14図は本発明装置の切離し速度を
従来のものと比較して示す特性図である。第15
図及び第16図は従来の二種の切離し装置を夫々
示す断面図である。 20,200,300,400,500…切離
し装置、21,201,301,401,501
…端子保持体、24,204…強度的に弱い部分
〔薄肉部〕、25,26,205,206,30
5,306,405,406,505,506…
端子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 特性劣化した避雷器の漏れ電流を通電させた
    とき発生するジユール熱で自ら溶けるように導電
    率を選定した導電性プラスチツクより形成された
    端子保持体と、 放電ギヤツプを形成するように対向した状態
    で、この端子保持体に固定された一対の端子とを
    具備したことを特徴とする避雷器の切離し装置。 2 端子保持体に強度的に弱い部分を設けたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の避雷
    器の切離し装置。 3 一対の端子は平板を打抜いて形成されたもの
    であり且つ端子保持体内に埋込み固定されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    避雷器の切離し装置。 4 端子保持体が筒状であり、端子保持体の両端
    開口から挿入される一対の端子の対向端面に、放
    電ギヤツプを形成する縮径された棒状電極が突出
    形成され、且つこの棒状電極の最先端面を除い
    て、端子保持体の内部空間に露出した端子の表面
    が絶縁被覆されていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の避雷器の切離し装置。 5 端子保持体が柱状であり、その両端に一対の
    端子が埋め込み固定されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載の避雷器の切離し装
    置。 6 端子保持体の沿面放電経路に絶縁材により形
    成された鍔が突出していることを特徴とする特許
    請求の範囲第5項に記載の避雷器の切離し装置。 7 一対の端子を切離す向きに付勢するスプリン
    グを備えていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1〜6項のいずれか1項に記載の避雷器の切離
    し装置。 8 一対の端子間に、スプリングで付勢されるこ
    とにより絶縁スペーサを挟んで対向する一対の放
    電ギヤツプ電極を設けたことを特徴とする特許請
    求の範囲第7項に記載の避雷器の切離し装置。
JP13708086A 1985-11-14 1986-06-12 避雷器の切離し装置 Granted JPS62208581A (ja)

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JP17523885 1985-11-14

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JPS62208581A JPS62208581A (ja) 1987-09-12
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JPH0773070B2 (ja) * 1988-10-25 1995-08-02 中部電力株式会社 切り離し装置

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JPS62208581A (ja) 1987-09-12

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