JPH0579903U - 避雷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ギャップ１と浮遊静電容量Ｃ₁ のコンデンサ
２から成る放電ギャップにコンデンサ５を並列接続して
放電ギャップ部を構成し、この放電ギャップ部に酸化亜
鉛素子を直列に接続した避雷器。 【効果】 放電時に酸化亜鉛素子を流れる電流が大きく
なるので、保護特性が向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は電気機器の絶縁を異常電圧から保護する避雷器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から炭化ケイ素を主成分とする非直線抵抗体の高圧側に放電ギャップを直 列に接続した、いわゆるギャップ付の避雷器が使用されている。炭化ケイ素を主 成分とする非直線抵抗体は抵抗インピーダンスが小さく、静電容量もわずかであ るため、放電ギャップと非直線抵抗体の分担電圧は略平等になる。このため放電 ギャップの放電瞬時に全電圧が非直線抵抗体に印加されると十分大きな電流が流 れて異常電圧を吸収することができる。また放電ギャップの放電時における非直 線抵抗体の制限電圧は被保護機器との絶縁協調上問題にならないほど低い値であ る。

【０００３】 しかしながらこのような放電ギャップと炭化ケイ素を主成分とする非直線抵抗 体とを直列に接続した従来のギャップ付の避雷器に高電圧が印加されると、放電 ギャップに大電流が流れ放電ギャップにおける電流のしゃ断が難しくなる。従っ て放電ギャップでの間欠放電を防止するために、限流形や磁気吹消形など形状の 複雑な放電ギャップを使用しなければならなかった。

【０００４】 近年炭化ケイ素よりも電圧−電流特性（以下Ｖ−Ｉ特性という）の非直線性が すぐれた酸化亜鉛を主成分とする酸化亜鉛非直線抵抗体（以下酸化亜鉛素子とい う）が使用されている。酸化亜鉛素子は極めて非直線性に優れるため放電ギャッ プを必要としないギャップレスの避雷器にも利用されている。しかし避雷器を放 電器として使用する場合や、保護リレーとの協調のために漏れ電流を小さくする 場合には酸化亜鉛素子に放電ギャップを直列に接続して使用するのが望ましい。 このような放電ギャップと酸化亜鉛素子を直列に接続した避雷器について図３ 及び図４を参照して説明する。

【０００５】 図３に示すように放電ギャップの等価回路はギャップ１とギャップ１の浮遊静 電容量Ｃ₁ をもつコンデンサ２との並列回路として表すことができる。一方酸化 亜鉛素子の等価回路は非直線抵抗３と静電容量Ｃ₂ のコンデンサ４との並列回路 として表すことができ、この酸化亜鉛素子と放電ギャップを直列接続して避雷器 が構成されている。

【０００６】 このような従来の避雷器においては酸化亜鉛素子の比誘電率が極めて大きいた め、コンデンサ４の静電容量Ｃ₂ は放電ギャップの浮遊静電容量Ｃ₁ に比べて著 しく大きい。即ち、

【０００７】

【数１】 の関係が成立する。避雷器の動作特性は図４に示すようにコンデンサ２，４と非 直線抵抗３のＶ−Ｉ特性によって決定される。

【０００８】 放電ギャップの分担電圧はコンデンサ２のＶ−Ｉ特性によって表わされ、一方 酸化亜鉛素子の分担電圧はコンデンサ４のＶ−Ｉ特性によって表わされる。（１ ）式の関係が成立するため放電ギャップの分担電圧は酸化亜鉛素子の分担電圧に 比べて著しく大きく、２つの分担電圧の和である全印加電圧は放電ギャップの分 担電圧に略等しい。今、放電ギャップの分担電圧Ｖ_C1で放電ギャップが放電した とすると、全印加電圧Ｖ₁ は放電ギャップの分担電圧Ｖ_C1と酸化亜鉛素子の分担 電圧Ｖ_C2の和であるから、

【０００９】

【数２】 の関係が成立する。全印加電圧Ｖ₁ のとき酸化亜鉛素子を流れる電流は非直線抵 抗のＶ−Ｉ特性曲線によって決定され、Ｖ−Ｉ特性曲線上の電圧Ｖ₁ における電 流Ｉ_R である。この場合電圧Ｖ₁ はＶ−Ｉ特性曲線の低電界領域乃至中電界領域 の低圧側の範囲にあるため酸化亜鉛素子を流れる電流Ｉ_R は小さく、避雷器は印 加される異常電圧を吸収できないことがある。

【００１０】 電流Ｉ_R を大きくするためには全印加電圧Ｖ₁ と略等しい、放電ギャップの分 担電圧Ｖ_C1を大きくすればよいが、このために放電ギャップのギャップ長を長く すると放電ギャップの電極配置が不平等になり、放電瞬時の電圧の立上りが大き くなる等の不都合を生じる。

【００１１】 また酸化亜鉛素子の分担電圧Ｖ_C2を大きくして全印加電圧Ｖ₁ を大きくするた めには非直線抵抗３の抵抗インピーダンスを小さくする必要がある。しかしこの 場合は放電ギャップの放電後に流れる電流が大きくなるため放電ギャップでの電 流のしゃ断が難しく間欠放電が起こるという問題があった。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

以上のように、従来の酸化亜鉛素子を用いたギャップ付の避雷器は、放電ギャ ップの放電時に酸化亜鉛素子を流れる電流が小さいため異常電圧を十分吸収しき れないという問題があった。 そこで本考案の目的は、単純な構成の放電ギャップを使い、しかも機器を異常 電圧から確実に保護できる避雷器を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案においては、放電ギャップと、この放電ギャ ップに並列に接続されたコンデンサと、前記放電ギャップと前記コンデンサの並 列回路に直列に接続された、酸化亜鉛を主成分とする非直線抵抗体とを備えたこ とを特徴とする避雷器を提供する。

【００１４】

【作用】

放電ギャップと並列に新たにコンデンサを接続し放電ギャップ部を構成する。 この放電ギャップ部の静電容量は新たに接続したコンデンサのために放電ギャッ プのみの場合に比べて大きくなる。従って酸化亜鉛素子の分担電圧が増加しこれ に伴って放電ギャップ放電時の全印加電圧が高くなるので酸化亜鉛素子を流れる 電流が増加する。

【００１５】

【実施例】

以下に本考案の一実施例を図１及び図２を参照して説明する。

【００１６】 図１に示すように等価回路図でギャップ１と浮遊静電容量Ｃ₁ のコンデンサ２ の並列回路として示される放電ギャップに、新たに静電容量Ｃ₃ のコンデンサ５ を並列に接続して放電ギャップ部を構成する。この放電ギャップ部に等価回路図 で非直線抵抗３と静電容量Ｃ₂ のコンデンサ４との並列回路として示される酸化 亜鉛素子を直列に接続して避雷器が構成される。

【００１７】

【数３】 となるよう調整されている。 次に作用及び効果について説明する。

【００１８】 今、図２に示すように放電ギャップが分担電圧Ｖ_C1で放電を開始すると全印加 電圧Ｖ₁ が酸化亜鉛素子に印加される。新たに接続した静電容量Ｃ₃ は、（３） 式の関係が成立するように調整されているので、放電ギャップの分担電圧Ｖ_C1と 酸化亜鉛素子の分担電圧Ｖ_C2は略等しく、

【００１９】

【数４】 の関係が成立する。従って全印加電圧Ｖ₁ は（２）式で示される従来の全印加電 圧の略２倍に増加し、放電時に酸化亜鉛素子を流れる電流Ｉ_R は従来に比べて増 加して異常電圧を確実に吸収することができる。 コンデンサ５の静電容量Ｃ₃ は（３）式の関係が成立するように調整しても、 また放電ギャップの放電開始時における非直線抵抗３の抵抗インピーダンスが

【００２０】

【数５】 となるよう調整してもよい。通常の電線路のサージインピーダンスは 500Ω以下 なので抵抗インピーダンスを 500Ω以下に調整することにより被保護機器との絶 縁協調も保つことができる。

【００２１】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、放電ギャップと並列にコンデンサを接続するこ とにより、放電時に酸化亜鉛素子を流れる電流を大きくし異常電圧を確実に吸収 することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す避雷器の等価回路図

【図２】本考案の一実施例を示す避雷器の動作特性図

【図３】従来の避雷器の等価回路図

【図４】従来の避雷器の動作特性図

【符号の説明】

１…ギャップ、２，４，５…コンデンサ、３…非直線抵
抗。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電ギャップと、この放電ギャップに並
   列に接続されたコンデンサと、前記放電ギャップと前記
   コンデンサの並列回路に直列に接続された、酸化亜鉛を
   主成分とする非直線抵抗体とを備えたことを特徴とする
   避雷器。