JPH069165B2 - 避雷器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は非直線抵抗素子を備えた避雷器に関するもので
ある。

（従来の技術） 従来から第５図に示すように前記避雷器１として碍管２
とその下端部に取着されたキヤップ金具（以下、下部キ
ャップ金具という）３との間に下蓋４を設けるととも
に、同じく該碍管２とその上端部に取着されたキャップ
金具（以下、上部キヤップ金具という）５との間に上蓋
６を設け、さらに、前記二つキャップ金具３、５間に酸
化亜鉛等を主成分とする所定数の非直線抵抗素子７とス
ペーサ８とを、順次、直列に積み重ねた構造のものがあ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 一般に避雷器１では湿気の侵入や過大な雷サージ等によ
って内部に続流が生じ、その遮断、復元が不能の状態に
至ると、碍管２等の容器が破砕されて落下し、公衆安全
あるいは火災防止の観点からの配慮が必要とされてい
た。

従来の避雷器１では碍管２の内壁等にＦＲＰ製等の保護
筒を挿入して碍管２に対する続流アークの偏熱を遮蔽し
たり、上下部のキャップ金具５、３等の溶損を考慮して
厚肉にする等の手段が採られてきたが、避雷器１の大型
化や価格面で問題があった。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 本発明は前記の問題点を解決するために、スペーサを磁
器、セラミックス等の耐熱性の絶縁材で形成し、避雷器
内に遮断、復元不能な続流が流れたときに、容易に溶失
する導体で前記スペーサを短絡しておくという技術的手
段を採用する。

（作用） 避雷器内部に遮断、復元不能な続流が流れると、絶縁性
のスペーサを短絡している導体がジユール熱で気化して
ほぼ全高にわたってアーク柱を形成し、避雷器内部を瞬
時に高温、高圧化して背圧を高め、速やかに避雷器外部
へ高温高圧ガスを放出させてアーク点弧電圧を内部より
低くさせるので、内部における続流アークの偏熱による
影響を短時間に排除して碍管等の容器の熱破壊を防止す
る。

（実施例） 次に、本発明の避雷器を具体化した一実施例を第１〜３
図に基づいて説明する。

第１図に示すように基台（図示なし）の支持部９にバン
ド金具１０により避雷器１がその碍管２において支持、
固定されている。該碍管２は磁器から円筒状に形成され
ており、その上下端部の外周側には環状突起２ｂ、２ａ
が形成されているとともに碍管２の内周面には必要に応
じて耐熱性の絶縁物質からなるバリヤ１１が添設されて
いる。

前記碍管２の下端はＯリング１２を介してステンレスス
チール等の、弾性の高い金属材料からなる傘状の下蓋４
によってシールされるよう、碍管２の下部には該下蓋４
を下方から押圧する下部キャップ金具３が固定されてい
る。

前記下部キャップ金具３の外周側にはその周囲を三等分
する位置にほぼ舌状の突片３ａが突出形成されていると
ともに、隣接する２つの突片３ａ間には先端が斜め上方
を向く放電端３ｘが形成されている（第２図）。

さらに、下部キャップ金具３において隣接する二つの突
片３ａ間のうち前記放電端３ｘが設けられていない部位
には、排水溝３ｚが設けられている。

前記下部キャップ金具３は、前記環状突起２ａを前記突
片３ａとコンプレッションプレート１３とに挟持させ、
それらをボルト１４とナット１５で締め付けることによ
って、碍管２に対して取着されている。

前記下部キャップ金具３において突片３ａの一つには舌
状のリード線取付部３ｙが突出形成され、そのリード線
取付け部３ｙに接地側リード線１６がボルト１７とナッ
ト１８とによつて固定されている。

前記下蓋４上には導電性のコイルスプリング１９が設け
られ、その内側の空所を利用して乾燥剤２０が置かれて
いる。前記コイルスプリング１９の上端部には側面形状
ほぼＴ字形の下部電極２１がその脚部を前記コイルスプ
リング１９に嵌合状態で保持されている。

前記下部電極２１上には円板状の板状電極２２を介して
磁器、セラミックス等の耐熱性の絶縁材から形成された
柱状をなすスペーサ８が載置され、その上に酸化亜鉛を
主成分とする柱状の非直線抵抗素子７が積重され、さら
にその上にスペーサ８と非直線抵抗素子７とが順次直列
に積み重ねられている。

前記二つのスペーサ８は第３図に示すように側部におい
てその下端面から上端面にかけて溝部８ａが形成され、
その溝部８ａにＳｎ、Ｐｂ、Ａｌ、Ｃｕその他の低融点
金属又はそれらを少なくとも一成分とする低融点合金等
からなるほぼ線状の導体２３が設けられ、前記非直線抵
抗素子７に定格値以内の雷サージが流れたときはその雷
サージでは溶断しないが、過大な雷サージあるいは非直
線抵抗素子７の経年劣化等によつて所定レベル以上の続
流、すなわち遮断、復元不能な続流が流れた場合、前記
導体２３が前記続流によるジュール熱で６サイクル程度
以内の時間内で容易に気化あるいは溶断するようになっ
ている。

最上部の非直線抵抗素子７の上には板状電極２４を介し
て鉢状の上部電極２５が設けられている。前記碍管２の
上端部には上部キャップ金具５が冠着、固定され、その
開口をＯリング２６を介して前記下蓋３と同様にステン
レススチール等の弾性の高い金属材料からなる傘状の下
蓋６によってシールするとともに、前記コイルスプリン
グ１９を圧縮することによって、非直線抵抗素子７とス
ペーサ８とが碍管２内に圧接、保持されるようになって
いる。そして、前記碍管２内の空間Ｓは必要に応じて不
活性ガス等を充填して気密状に保持されている。この上
部キャップ金具５にも下部キャップ金具３と同様に放電
端５ｘが形成されている。

また、碍管２の環状突起２ｂをコンプレッションプレー
ト２７と上部キャップ金具５の突片５ａとに挟持させ
て、それらをボルト２８とナット２９で締め付けること
によって上部キャップ金具５は碍管２に対して固定され
ている。

前記上部キャップ金具５にもリード線取付部５ｙが形成
されており、そのリード線取付部５ｙに課電側のリード
線３０がボルト３１とナット３２とにより固定されてい
る。なお、課電側のリード線３０は線路に接続される。

前記上部キャップ金具５上には絶縁カバー３３が設けら
れ、避雷器１の充電部を保護している。

次に、この実施例の作用、効果について説明すると、線
路（図示なし）に雷サージが侵入すると、雷サージは課
電側のリード線３０−上部キャップ金具５−上蓋６−上
部電極２５−板状電極２４−非直線抵抗素子７−導体２
３−非直線抵抗素子７−導体２３−板状電極２２−下部
電極２１−コイルスプリング１９−下部キャップ金具３
に流れ、接地側リード線１６を経てアースされるが、避
雷器１が続流遮断不能な状況下では、非直線抵抗素子７
の外表面に続流の閃絡が生じてスペーサ８の導体２３に
続流が流れてジュール熱が発生し、その導体２３は溶断
あるいは気化すると同時に碍管２内のアーク抵抗値が上
昇して、碍管２の外部におけるアーク抵抗値より増大す
るので、放出ガス速やかに碍管２の外部に移行して放出
される。従って、上部キャップ金具５の放出端５ｘと下
部キャップ金具３の放出端３ｘの間にアーク径路が橋絡
されて地絡が起こり、変電所のリレーに感知されて遮断
器が動作し、避雷器１のアークは消滅する。

なお、内部の続流アークを外部へ放出する経過は以上の
ように推測される。すなわち、絶縁性のスペーサ８を短
絡している導体２３が溶断あるいは気化して、碍管２内
にほぼ全高に亘るアーク柱が形成されるので、内部の空
間は従来の避雷器１に比べて一層高温、高圧状態になっ
てほぼ大気圧に近い状態で高温ガスが外部へ吹き出す
が、このガスは電離度が高いため、避雷器１の外部アー
ク点弧電圧を低下させる。

一方、避雷器１の内部ではアーク柱が長大なためガス発
生量が多く、ガス放出の背圧を高めて内部のアーク点弧
電圧を高めるので、外部ではアーク点弧電圧が内部より
低下する状態が誘発され、それ以降、避雷器１外部にお
いてのみアーク径路を点滅させる状態になる。

例えば、事故の模擬例として、６０ＨＺ、８００Ａの定
電流回路に２．５秒間、直列接続した場合、従来の避雷
器１では碍管２が全体的に瓦解して落下するが、本発明
の避雷器１では上下の放圧端が部分的に溶損するのみ
で、碍管２は破損せず、落下物はなかった。この間の状
況を高速度写真及び電磁オシログラフで観察すると、瓦
解品では通電開始後０．２秒程度の間、アークは避雷器
１外へは移行せず、この間にアークによって碍管２が偏
熱を受けて破壊されるが、本発明の避雷器１では通電開
始後０．２秒以内に内部の電流を避雷器１の外部に放出
させ、放圧口を起点とした閃絡アークとなって内部電流
が遮断されることが観察された。

上記の観察結果に鑑みて明らかなごとく、避雷器１内部
での続流アークの放電を短時間に外部に誘導して放出さ
せることにより、避雷器１の瓦解が防止でき、本発明の
避雷器１によってこの作用を効果的に発揮できることが
明らかである。

本発明は前記実施例に限定されることなく、例えば、次
の態様に変更して具体化することも可能である。

（１）第４図に示すようにスペーサ８の外周面に箔状に
形成した導体２３を前記スペーサ８の上端面側から下端
面側にかけて通電可能に貼着することができる。この態
様はスペーサ８に対して導体２３を所要数容易に取り付
けられるという点で有利である。

（２）導体２３をスペーサ８に取着する方法としては該
導体２３を線状体として別個に形成し、それをスペーサ
８に取着する方法以外にスペーサ８に形成した溝部８ａ
又は透孔に導体となる金属を溶融して流し込むことによ
って形成する方法を採用してもよい。

また、非直線抵抗素子７とスペーサ８の形態、個数等は
本発明の技術的思想及び効果を著しく損わない限度にお
いて任意に設定できる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明は避雷器の内部に続流がキ
ャップ金具間で短絡した場合、スペーサに設けられてい
る導体が直ちに溶断あるいは気化して碍管内部のアーク
抵抗を高めてアークを碍管の外側に速やかに移行させて
放出するという優れた効果を発揮する。その結果、アー
クの高熱による碍管等の破壊を未然に防止することがで
きる。

さらに、絶縁性のスペーサによって碍管内の空間容量を
適正に設定することによって非直線抵抗素子の劣化等に
より内部に続流アークが発生したとき内部圧力を急激に
上昇させて素早く放圧させることができるという効果を
も発揮する。従って、碍管等の破壊を防止して、安全性
を維持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の部分縦断面図、第２図は上部または下
部キャップ金具の平面図、第３図は実施例におけるスペ
ーサの斜視図、第４図はスペーサの他の態様を示す斜視
図、第５図は従来技術の縦断面図である。 １……避雷器、２……碍管、３……キャップ金具（下部
キャップ金具）、５……キャップ金具（上部キャップ金
具）、７……非直線抵抗素子、８……スペーサ、２３…
…導体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】碍管（２）の両端部に固定されたキャップ
   金具（３、５）間に非直線抵抗素子（７）とスペーサ
   （８）とを接触状態で介在させた避雷器（１）におい
   て、前記スペーサ（８）を磁器、セラミックス等の耐熱
   性の絶縁材で形成し、前記避雷器（１）内に所定レベル
   以上の続流が流れたとき、溶失する導体（２３）を前記
   スペーサ（８）に設けたことを特徴とする避雷器。
2. 【請求項２】前記導体（２３）は金属箔であって、前記
   スペーサ（８）の表面に設けられている特許請求の範囲
   第１項記載の避雷器。
3. 【請求項３】前記スペーサ（８）は柱状をなしている特
   許請求の範囲第１項記載の避雷器。