JPH0766013A

JPH0766013A - 支持碍子

Info

Publication number: JPH0766013A
Application number: JP5209090A
Authority: JP
Inventors: Hironori Suzuki; 洋典鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-08-24
Filing date: 1993-08-24
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【構成】エポキシ樹脂にＺｎＯを主成分とする無機粒
子を充填して混合樹脂Ａ〜Ｅを作成し、混合樹脂Ａ〜Ｅ
で支持碍子の本体10ａを構成した避雷器としての機能を
備えた支持碍子。混合樹脂Ｅの無機粒子の粒径が最も大
きく、混合樹脂Ａの無機粒子の粒径が最も小さい。【効果】電界が集中しにくく、放電耐量に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は避雷器としての機能を備
えた支持碍子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電力系統においては正常な電圧に
重畳される過電圧を除去して電力系統や電気機器を保護
するため避雷器などの過電圧保護装置が用いられてい
る。従来の避雷器と主回路との接続は図４に示すように
構成されている。密閉容器１内の主導電部を構成する主
回路導体２は、エポキシ樹脂を注型成形した柱状の支持
碍子３によって密閉容器１内に絶縁状態で支持されてい
る。この主回路導体２から分岐した分岐導体４は密閉容
器１に配設された絶縁スペーサ５を貫通し、この絶縁ス
ペーサ５を介して密閉容器１に接続された避雷器容器６
内に突出している。避雷器容器６内には非直線抵抗体７
を積層した積層体が収納されており、この積層体と、避
雷器容器６内に突出した分岐導体４とを電気的に接続す
る。

【０００３】このように、従来の避雷器を主回路に接続
するには分岐導体４が必要であり、避雷器容器６の大き
さ分だけ装置が大型化してしまうという問題があった。
この問題を解決するために、避雷器としての機能を備え
た支持碍子が出願されている（実開平3 −1607号公
報）。この支持碍子は図３に示すように主回路に接続さ
れている。即ち、非直線抵抗体７を積層した積層体をエ
ポキシ樹脂８の中に埋め込み、この積層体の両端面に導
電性の接続部９を配設して支持碍子を構成し、この支持
碍子を介して主回路導体２と密閉容器１を接続する。従
って主回路導体２に過電圧がかかると、主回路導体２、
接続部９、非直線抵抗体７、接続部９、密閉容器１とい
う電路が形成され、主回路を過電圧から保護することが
できる。

【０００４】このように、非直線抵抗体と一体化した支
持碍子を使用することによって、従来のような避雷器容
器を用いた避雷器を接続する場合よりも構成部品を削減
することができ、避雷器接続部を小型化することができ
る。

【０００５】しかしながら、支持碍子が配設される密閉
容器内の電界強度は、主回路導体側と密閉容器側とで異
なり、電界強度の強い主回路導体側の非直線抵抗体のエ
ッジ部分に電界が集中する。これにもかかわらず、従来
の支持碍子は、非直線抵抗体を一様に積層して使用して
いたので、主回路導体側の非直線抵抗体のエッジ部分で
絶縁破壊が起こりやすいという問題があった。

【０００６】また、主回路に過電圧が印加され、支持碍
子中の非直線抵抗体に大電流が流れると、非直線抵抗体
のエッジ部分と注型樹脂との境界に機械的応力が発生す
る。この機械的応力は支持碍子中で一様ではなく密閉容
器側の非直線抵抗体のエッジ部分と注型樹脂との境界で
最大となる。このため、大電流が流れると支持碍子の密
閉容器側が破壊されやすいという問題があった。このよ
うな支持碍子の機械的強度を向上させるためには支持碍
子を大型化しなければならず、密閉容器１に凹部を形成
して支持碍子を配設する必要があり、密閉容器１の大型
化及び形状の複雑化を招くという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上のように避雷器と
しての機能を有する従来の支持碍子は電界強度の集中の
ために主回路導体側の非直線抵抗体のエッジ部分で絶縁
破壊が起こりやすいという問題があった。また大電流が
流れる際に発生する機械的応力のために密閉容器側の非
直線抵抗体のエッジ部分と注型樹脂との境界が破壊され
やすく、破壊を防ぐためには支持碍子を大型化しなけれ
ばならなかった。そこで本発明の目的は、小型で絶縁性
及び機械的強度に優れた避雷器の機能を有する支持碍子
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明においては、第一の発明として密閉容器と主導
電部の間に配設され、この主導電部を前記密閉容器内に
支持する支持碍子において、前記支持碍子の本体を非直
線電圧電流特性を有する無機半導体粒子を充填した注型
樹脂で構成し、前記本体の両端面に導電性の接続部を配
設し、この接続部を介して前記密閉容器と前記主導電部
を接続したことを特徴とする支持碍子を提供する。また
第二の発明として前記無機半導体粒子の粒径が前記主導
電部からの距離に応じた変化し、前記主導電部の近傍の
前記粒径が前記密閉容器の近傍の前記粒径よりも大きい
ことを特徴とする支持碍子を提供する。また第三の発明
として前記無機半導体粒子の充填量が前記主導電部から
の距離に応じて変化し、前記主導電部の近傍の前記充填
量が前記密閉容器の近傍の前記充填量よりも多いことを
特徴とする支持碍子を提供する。なお無機半導体粒子は
酸化亜鉛を主成分とするのが望ましい。

【０００９】

【作用】注型樹脂に充填された無機半導体粒子（以下無
機粒子という）は非直線抵抗体として機能し、支持碍子
に避雷器としての性質を与える。また無機粒子の粒径を
主導電部側で大きくすることにより、電界集中を緩和し
支持碍子の絶縁性を向上させることができる。無機粒子
の充填量を主導電部側で多くし、密閉容器側では少なく
することによって、避雷器としての機能を維持しつつ、
大電流が流れても機械的強度が低下しにくい支持碍子と
なる。

【００１０】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１及び表１を参照
して説明する。主成分である配化亜鉛に、添加物として
例えば酸化ビスマス、酸化アンチモン等を添加物として
加え、さらに水や有機バンイダ類を加えて混合装置で混
合する。得られた混合物を乾燥させ、例えば直径100 μ
ｍ程度の造粒粉を作製し、この造粒粉を直径0.5 〜10ｍ
ｍの略球状に成形する。得られた成形体から有機バイン
ダ類を除くため、例えば500 ℃で成形体を焼成し、さら
に空気中1200℃で焼成して無機粒子とする。

【００１１】得られた無機粒子を粒径によって下記のよ
うに無機粒子ａ〜ｅに分類する。ａ：0.1 〜 0.5ｍｍｂ：0.5 〜 1.0ｍｍｃ：1.0 〜 3.0ｍｍｄ：3.0 〜 5.0ｍｍｅ：5.0 〜10.0ｍｍ夫々の無機粒子ａ〜ｅをエポキシ樹脂に充填し、得られ
た五種類の混合樹脂Ａ〜Ｅを支持碍子用注型金型に注入
して図１に示す支持碍子の本体10ａを作製する。混合樹
脂Ａ〜Ｅは本体10ａの高さを五等分し、密閉容器１側か
ら順に混合樹脂Ａ、混合樹脂Ｂ、という具合に１／５づ
つ異なるものを使用する。混合樹脂Ａ〜Ｅを熱硬化させ
る際に、本体10ａの両端面に導電性の接続部９を配設
し、本体10ａと接続部９を一体化して支持碍子を構成す
る。エポキシ樹脂は熱硬化する際に収縮するので充填さ
れた無機粒子ａ〜ｅは互いに密着して非直線抵抗体とし
て働くようになる。

【００１２】次に本実施例の作用及び効果について説明
する。本実施例の支持碍子に波形４／10μｓの衝撃電流
を３分間隔で印加し、50％の支持碍子が破壊する回数
（以下50％破壊回数という）を測定したところ表１のよ
うになった。

【００１３】

【表１】

【００１４】衝撃電流として30ｋＡを使用した場合、図
３に示した従来の支持碍子の50％破壊回数は20.2回であ
ったのに対し、本実施例は21.4回であった。また衝撃電
流として40ｋＡを使用した場合は従来の支持碍子が9.5
回であるのに対し本実施例は18.6回、また衝撃電流とし
て50ｋＡを使用した場合は従来が6.8 回で本実施例では
14.1回であった。

【００１５】本実施例で支持碍子の電気的特性が向上し
た理由は以下のように考えられる。積層した非直線抵抗
体をエポキシ樹脂に埋め込んだ従来の支持碍子は、非直
線抵抗体のエッジ部分に電界が集中しやすく、主回路導
体に近いほど電界強度は大きい。このため主回路導体に
異常電圧が発生すると、主回路導体近傍の非直線抵抗体
のエッジ部分で絶縁破壊が起こり、放電耐量が低下す
る。

【００１６】これに対し、本実施例の支持碍子において
は、円板状に成形された非直線抵抗体の代わりに、無機
粒子ａ〜ｅをエポキシ樹脂に充填する構成としたため、
電界強度の強弱に応じて混合樹脂Ａ〜Ｅの絶縁特性を変
化させることができ、過剰設計をすることなしに優れた
放電耐量を得ることができる。

【００１７】なお、無機粒子ａ〜ｅの粒径は本実施例に
限るものではなく、またその主成分も酸化亜鉛に限らず
非直線特性を有するものであれば同様の作用及び効果を
奏することはもちろんである。

【００１８】次に本発明の第二の実施例を図２、表１及
び表２を参照して説明する。酸化亜鉛を主成分とする第
一の実施例と同じ原料に、水及び有機バインダ類を加え
て混合装置で混合し、得られた混合物を乾燥させて例え
ば0.5 〜1.0 ｍｍ程度の造粒粉を作る。この造粒粉を空
気中で例えば500 ℃で焼成した後さらに1200℃で焼成し
て無機粒子とする。こうして得られた無機粒子とエポキ
シ樹脂を以下の割合で混合し、混合樹脂Ｅ〜Ｉを作製す
る。

【００１９】

【表２】

【００２０】この混合樹脂Ｅ〜Ｉを支持碍子用注型金属
に注入して図２に示す支持碍子の本体10ｂを作製する。
本体10ｂの高さを五等分し、密閉容器１側から１／５づ
つ順番に混合樹脂Ｅ、混合樹脂Ｆという具合に五種類の
混合樹脂Ｅ〜Ｉを注入する。本体10ｂを熱硬化させる際
に、本体10ｂの両端面に導電性の接続部９を配設し、本
体10ｂと接続部９を一体化して支持碍子を構成する。エ
ポキシ樹脂は熱硬化する際に収縮するので、充填された
無機粒子は互いに密着して非直線抵抗体として働くよう
になる。

【００２１】次に本実施例の作用及び効果について説明
する。本実施例の支持碍子に波形４／10μｓの衝撃電流
を３分間隔で印加したときの50％破壊回数は表１に示す
ようになった。衝撃電流として30ｋＡを使用した場合、
従来の支持碍子の50％破壊回数は20.2回であったのに対
し、本実施例は20.8回であった。また衝撃電流として40
ｋＡを使用した場合は、従来の支持碍子が9.5回であっ
たのに対し本実施例は19.2回、また衝撃電流として50ｋ
Ａを使用した場合は従来が6.8 回で本実施例は15.5回で
あった。

【００２２】本実施例で支持碍子の電気的特性が向上し
た理由は以下のように考えられる。非直線抵抗体の積層
体をエポキシ樹脂に埋め込んだ従来の支持碍子では、非
直線抵抗体に大電流が流れること、非直線抵抗体のエッ
ジ部分と注型樹脂との境界で機械的応力が生じる。この
機械的応力は密閉容器側の前記境界で最大となるため、
大電流が連続して流れると支持碍子の密閉容器側が破壊
されやすくなる。

【００２３】これに対し、本実施例の支持碍子は、円板
状に成形した非直線抵抗体の使用をやめ、無機粒子をエ
ポキシ樹脂に充填する構成とした。このため大きな機械
的応力が集中するエッジ部分が存在しなくなり、また密
閉容器近傍では無機粒子の充填量を減じてエポキシ樹脂
を多くしたため、支持碍子を大型化することなく機械的
強度を向上させることができる。本実施例は機械的強度
の向上によって優れた放電耐量の支持碍子を提供できる
ばかりでなく、支持碍子を大型化する必要がないため密
閉容器に凹部を形成せずにすみ装置の大型化や形状の複
雑化及びそれに伴うコストの上昇をも防ぐことができ
る。

【００２４】なお、無機粒子の充填量は本実施例に限ら
ず、主回路導体からの距離に応じて変化し、無機粒子が
互いに密着する量であれば良い。また、本実施例におい
ては酸化亜鉛を主成分とする無機粒子について示した
が、非直線特性を有するものであれば同様の効果を奏す
ることはもちろんである。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明においては非直線特
性を有する無機粒子を充填した注型樹脂で支持碍子の本
体を構成し、前記無機粒子の粒径を主導電部側で大きく
し、あるいはまた前記無機粒子の充填量を密閉容器側で
少なくしたことにより小型で放電耐量に優れた支持碍子
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す支持碍子の断面図

【図２】本発明の第二の実施例を示す支持碍子の断面図

【図３】従来の支持碍子の断面図

【図４】従来の避雷器と主回路との接続部を示す断面図

【符号の説明】

１…密閉容器、２…主回路導体、９…接続部、10ａ，10
ｂ…支持碍子の本体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉容器と主導電部の間に配設され、こ
の主導電部を前記密閉容器内に支持する支持碍子におい
て、前記支持碍子の本体を非直線電圧電流特性を有する無機
半導体粒子を充填した注型樹脂で構成し、前記本体の両
端面に導電性の接続部を配設し、この接続部を介して前
記密閉容器と前記主導電部を接続したことを特徴とする
支持碍子。
【請求項２】前記注型樹脂に粒径の異なる前記無機半
導体粒子が充填され、この無機半導体粒子の粒径が前記
主導電部の近傍になるほど大きくなることを特徴とする
請求項１記載の支持碍子。
【請求項３】前記無機半導体粒子の充填量が前記主導
電部の近傍になるほど多くなることを特徴とする請求項
１記載の支持碍子。