JPH0773070B2 - 切り離し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気回路の切り離し装置に関し、特に避雷器が
雷撃等により特性劣化して、洩れ電流が大きくなったり
雷サージ到来後の続流を遮断できなくなったときに、避
雷器を接地回路から切り離して電力系統回路の地絡異常
を防止する避雷器の切り離し装置に関するものである。

〔従来の技術〕

配電線等の充電部と大地との間に接続され、雷サージ等
の異常電圧から電気設備を保護する避雷器は、一般に、
高電圧印加時に低抵抗となるZnO、SiC等の素子を、特性
要素として用いる。

特に、ZnOを用いた避雷器は、大きな雷サージをも大地
に逃し得る異常電圧吸収能力を有し、配電線の通常の対
地電圧を完全に遮断するという電圧−電流特性において
非常に優れた特徴を持つ。

しかし特性要素であるZnO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ると、上記電圧−
電流特性はどうしても劣化する。

この劣化によって、徐々に洩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、本出願人はこれを防止するため、第12図に示す
ような切り離し装置（１）を提案し（特開昭62−208581
号）、第13図または第14図に示すように避雷器（２）と
ともに配電線等の充電部（３）と大地（４）間に接続す
るようにした。

この切り離し装置（１）は、所定値に温度上昇したとき
溶け、且つ発熱抵抗体として機能するように導電率を選
定した導電性プラスチック（５）を端子保持体として用
い、この両端に固定した一対の金属端子（６）（６）間
に、放電ギャップＧを形成している。

この切り離し装置（１）は、雷サージ等の異常電圧が充
電部（３）に発生したとき、これを放電ギャップＧ及び
避雷器（２）を通して大地（４）に逃がす。また、避雷
器（２）が劣化して洩れ電流が多くなった場合及び避雷
器が短絡破壊した場合には、自己発熱により溶断して、
上下の金属端子（６）（６）を分離し、避雷器（２）を
接地回路から切り離す。このような動作によって電力系
統回路への地絡異常を防止する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の切り離し装置（１）は、避雷器（２）の劣化
等で導電性プラスチック（５）が溶断した際に、この溶
断点に発生するアークが消弧し難い問題があった。配電
線等の充電部（３）の対地電圧は数千ボルトと高いた
め、消弧には溶断した導電性プラスチックの切断端同士
が、例えば30cm以上離れる必要がある一方で、分離した
金属端子（６）（６）は、それに接続された太い電線に
よって支持され自重によっては通常少しの距離しか離れ
ないからである。このように続流が切れないと変電所で
復帰動作をする必要があり、切り離し装置（１）を用い
る意味がなくなる。

また、切り離し装置（１）が正常に切り離しを行った場
合を考えても次のような問題がある。

第13図に示すように切り離し装置（１）が避雷器（２）
の上にあると、切り離し後に、上側の金属端子（６）に
接続されている電線（3a）が一点鎖線で示すように振れ
動き、他の電線に当って短絡事故の原因になるおそれが
ある、切り離し装置（１）は避雷器（２）と共に三相配
電線路の各相に取り付けられるものであり、しかも取付
け場所は気中開閉器等の機材が集中配置された所である
から、これは無視できない問題である。

次に、第14図に示すように切り離し装置（１）が避雷器
（２）の下にあると、切り離した後に避雷器（２）と接
続されている上側の金属端子（６）が露出した充電部と
して残り、危険である。

そこで本発明は導電性プラスチックが避雷器の不良によ
って溶断して金属端子が分離したとき続流を確実に遮断
でき、且つ切り離し動作を内部の金属端子の分離によっ
て行い、外形上の分離はしない切り離し装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

（１）本発明の切離し装置は、 両端に切り離すべき一対の金属端子が固定され、所定値
に温度上昇したとき溶断し、かつ発熱抵抗体として機能
するように導電率を選定した導電性プラスチックと、加
熱によって消弧性ガスを発生する素材で形成され、上記
導電性プラスチックを、溶断によって二分される各部分
毎に独立して囲む２部材からなる消弧性樹脂と、上記２
部材からなる消弧性樹脂に跨がってスライド自在に外装
される筒状の消弧性樹脂と、 上記一対の金属端子間に形成された放電ギャップと、 上記一対の金属端子を切り離す方向に付勢するスプリン
グとを備え、 アークを発生する導電性プラスチックの溶断部分を、ス
ライドする外側の筒状の消弧性樹脂が内側の２部材から
なる消弧性樹脂から外れるまで、内外の消弧性樹脂で囲
まれる空間内に閉じ込めるようにしたことを特徴とす
る。

（２）上記（１）の構成における２部材からなる消弧性
樹脂と、これに外装される筒状の消弧性樹脂は、次の構
造を持つ２部材の消弧性樹脂と置き換えることができ
る。

すなわち。第５図に示すように、加熱によって消弧性ガ
スを発生する素材で形成され、上記導電性プラスチック
（10）を、溶断によって二分される各部分毎に独立して
囲む２部材（12）（12）からなり、一方の部材を、他方
の部材の外周面をスライド可能に覆う有底筒形状とし、 アークを発生する導電性プラスチックの溶断部分を、消
弧性樹脂の２部材で囲まれる空間内に閉じ込めるように
することができる。

（３）また、上記（１）と（２）の構造は、密閉ケース
に封入することができる。

（４）上記（４）のように、密閉ケースを用いた場合
は、導電性プラスチックが溶断して一対の金属端子が離
れたことを、第９図に示すように密閉ケースの外部に表
示する表示部（18）を設けることができる。

（５）また、密閉ケースを用いた場合は、内部が高圧に
なったとき開口して窓穴を形成する危弱部を密閉ケース
に設けることができる。

〔作用〕

上記（１）又は（２）の基本構成は、避雷器が劣化又は
短絡破壊すると自己発熱により導電性プラスチックが急
速に溶断し、スプリングによって金属端子を切り離す。

この溶断時に発生するアークは、加熱された消弧性樹脂
が発生する消弧性ガスの消弧作用と、引張スプリング
（22）が金属端子（11）（11）を上下に分離することに
よるアークの引き伸ばしと、導電性プラスチックの気化
によるガスの大量発生による圧力上昇の同時作用によっ
て、短時間で消滅する。

特に、これらの構造では、切離し開始後の一定時間内
に、導電性プラスチックの溶断部分を消弧性樹脂で囲ま
れる小さな容積内に閉じ込めるので、消弧性ガスの発生
量を増大させるとともに、ガス圧の上昇を急激なものに
し消弧の急速化及び確実化を達成できる。

切り離し装置を封入した密閉ケースは導電性プラスチッ
クの溶断により分離した一対の金属端子を内部に保持す
る。そして本切り離し装置を上下に分離させず、充電部
を露出させない。さらにこの密閉ケースは本発明の各構
成要素を外気から遮蔽して、その機能を永く保つ。

表示部は、切り離し動作によって分離しない密閉ケース
において、それが動作済であることを表示し、点検作業
を容易にする。

また危弱部は、導電性プラスチックの溶断に併う高圧ガ
スを外部に逃し、密閉ケースの爆発・飛散を防止し、安
全性を保証する。

〔実施例〕

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る切り離し装置
（９）の具体的実施例を示すものである。

第１図について説明する前に、基本構成Ａのみを第２図
及び第３図に示して説明する。

第２図において、（10）は全長に亘って雄ネジを形成し
た棒状の導電性プラスチックで、所定値に温度上昇した
とき溶け、且つ発熱抵抗体として機能するように導電率
を選定されている。この導電性プラスチック（10）は、
例えば金属あるいは黒鉛等の導体粉末を混入した合成樹
脂により作られ、金属端子との接触抵抗を小さくするた
めその表面に金属メッキを施こすことが好ましい。（1
1）（11）は導電性プラスチックの両端に固定した棒状
の金属端子で、上側の金属端子（11）は内端に雌ネジ、
外端に雄ネジを形成している。また下側の金属端子（1
1）は、両端共に雌ネジを形成している。（12）（12）
は断面ハット形状の第１の消弧性樹脂で、各金属端子
（11）（11）の内端を囲むように成形されている。第１
の消弧性樹脂（12）（12）の素材としてはジュラコン、
ユリア樹脂等の加熱するとH₂等の消弧性ガスを発生する
ものが使用される。（13）は円筒状の第２の消弧性樹脂
で、頂面部分を向かい合わせて配置される第１の消弧性
樹脂（12）（12）の外周に滑動自在に嵌められる。この
素材は第１の消弧性樹脂（12）と同様である。第３図
（ａ）（ｂ）に示す（14）（14）はギャップ金具で、こ
れは金属端子（11）（11）間の放電ギャップＧを形成す
るＬ字状に曲げた金属帯板によって形成されている。

上記切り離し装置（９）の基本構成Ａの製作手順例につ
いて説明する。

まず、金属端子（11）（11）の内端に、第１の消弧性樹
脂（12）（12）を断面ハット形状に被着成形する。この
とき、第１の消弧性樹脂（12）（12）の頂面の肩部分
（12a）は面取り形状とする。そして一方の金属端子（1
1）の雌ネジ（11a）に雄ネジ形状の導電性プラスチック
（10）を螺合させ、さらにこの金属端子（11）の第１の
消弧性樹脂（12）の外周に円筒状の第２の消弧性樹脂
（13）を微小な隙間をもって嵌め合わせる。そして突出
している導電性プラスチック（10）に他方の金属端子
（11）の雌ネジ（11a）螺入させ、第２図に示すように
双方の第１の消弧性樹脂（12）（12）の頂面が接触する
まで回す。

この後、第３図（ａ）（ｂ）に示すギャップ金具（14）
（14）を金属端子（11）（11）の根部に嵌め、へ字状に
屈曲した先端部（14a）（14a）を対向させれば、基本構
成Ａが構成される。

次に第１図（ａ）〜（ｄ）に戻って。切り離し装置
（９）の全体について説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）において、（15）は上記基本構成
Ａが組付けられた円筒状の密閉ケースで、内周面には、
中間位置から下端に向かう二本の平行なガイド溝（16）
（16）が形成され、外側面には、第１図（ａ）に示すよ
うに環状の薄肉部によって形成され、内部が高圧になっ
たとき飛散して窓穴を形成する危弱部（17）と、表示部
（18）を形成する二枚の平行な板状片（19）（19）が突
出形成されている。（20）は密閉ケース（15）の上端開
口を封止する引出金具、（21）は密閉ケース（15）の下
端開口を封止するブッシュである。

上記基本構成Ａは、その上側の金属端子（11）の雄ネジ
（11b）を上記引出金具（20）に螺合させることによ
り、密閉ケース（15）に内装される。

（22）は上記金属端子（11）（11）を切り離す向きに付
勢する引張スプリングで、両端に固定した円盤状の取付
金具（23）（24）を介して、基本構成Ａの下方の金属端
子（11）と、密閉ケース（15）の下端開口のプッシュ
（21）に固定されている。（22a）は取付金具（23）（2
4）を電気的に接続する電線である。

上記表示部（18）は、前記板状片（19）（19）の間に掛
け渡したピン（25）に、表示体（26）を揺動自在に取り
付けて構成される。この表示体（26）は、これを突出方
向に付勢するバネ（27）と、吸引力を作用させる異極性
の永久磁石（28）（29）によって突出退入動作する。一
方の永久磁石（28）は表示体（26）に埋め込まれ、他方
の永久磁石（29）は密閉ケース（15）内で下方の金属端
子（11）に固定された円板状のガイド部材（29a）に埋
め込まれている。この永久磁石（29）は、ガイド溝（1
6）に案内されるガイド部材（29a）と共に上下動するの
であるが、切り離し動作前は第１図（ａ）に示すよう
に、上方にあって一方の永久磁石（28）と対向してい
る。このためバネ（27）による突出を抑えて、表示体
（26）を退入させている。

（30）は避雷器等に接続するための電線で、キャップ
（31）により密閉ケース（15）の上部にある引出金具
（20）に嵌着固定される。

（32）は配電側の気中開閉器等に接続される電線で、ブ
ッシュ（21）内で、前記取付金具（24）と電気的に接続
されている。上記切り離し装置（９）は、第13図又は第
14図に示すように避雷器（２）と共に接地回路を構成す
る。

次に本切り離し装置（９）の動作を説明する。

雷サージ等の異常電圧はギャップＧ及び避雷器（２）を
通して大地に流れる。避雷器（２）が劣化して配電線の
通常の対地電圧を遮断できなくなると、導電性プラスチ
ックが（10）が発熱して溶断する。この溶断の直前から
導電性プラスチックの気化は始まり、消弧性樹脂も加熱
されている。溶断時に溶断点にアークが発生すると、導
電性プラスチック（10）の気化によるガス発生量は増大
し、アーク周辺の圧力を急増させる。また、消弧性樹脂
（12）（13）の表面にアークが触れることにより、H₂等
の消弧性気体の発生量も急増する。

特に、第１図の消弧性樹脂（12）（13）は、円筒状の第
２の消弧性樹脂（13）が、第１の消弧性樹脂（12）から
外れるまでは、溶断部を狭い空間の中に閉じ込めるの
で、アークの消弧性樹脂との接触面積及び加熱量を大き
くして消弧性気体の発生量を増大させると同時に、上記
圧力上昇を急激なものにする。

アークは、加熱された消弧性樹脂（12）（13）が発生す
る消弧性ガスの消弧作用と、引張スプリング（22）が金
属端子（11）（11）を上下に分離することによるアーク
の引き伸ばしと、導電性プラスチック（10）の気化によ
るガスの大量発生による圧力上昇の同時作用によって、
短時間で消滅する。そして、配電線等の充電部における
通常の対地電圧による続流は遮断される。

この切り離し動作があると、下側の金属端子（11）が降
下する。このため永久磁石（28）（29）の間で吸引力が
作用しなくなる。そして表示体（26）がバネ（27）によ
って外側に突出して避雷器（２）の不良を表示する。

なお大電流が流れて密閉ケース（15）内が非常な高圧に
なったときには、危弱部（17）が飛散して内部圧力を低
下させる。したがって密閉ケース（15）全体の爆発は防
止できる。

以上第１図〜第３図において本発明の具体的製作例を説
明した。本発明はこの他に多くの実施態様が考えられる
のでその代表例についていくつか説明する。

第４図〜第８図は基本構成Ａの変形例を示すものであ
る。

第４図は、第２図に示したように導電性プラスチック
（10）の全体を第１の消弧性樹脂（12）（12）で覆わず
に、一部を露出させた例を示すものである。この露出部
分（10a）があると、これが燃えつきるまでアークは持
続する。したがって、この露出長さによって切り離し迄
の時間を調整できる。

第５図に示すものは、第１の消弧性樹脂（12）（12）の
対向部分を、一方を凹形、他方を凸形にして相互に嵌ま
り合う構造とし、円筒形の第２の消弧性樹脂（13）を省
略したものである。これは部品数を少なくできるメリッ
トがある。

第６図は、雌ネジ形状の導電性プラスチック（10）の代
わりに、両端の金属端子（11）（11）を埋め込む構造の
導電性プラスチック（10′）を採用したものを示す。こ
の構造は、樹脂封止工程で一体成形できるので工数が大
幅に低減する利点がある。ただし接触抵抗が大きくなる
おそれがあるので、金属端子（11）（11）の導電性プラ
スチック（10′）との接着部分をローレット仕上げして
おく。そして、第６図に示す形状のままでは、充電部
（３）の通常時の対地電圧で沿面放電してしまうので、
第７図に示すように第１及び第２の消弧性樹脂（12）
（12）（13）で覆う。

なお金属端子（11）（11）は導電性プラスチック（10）
（10′）と電気的に接続されて、外部引出線等との電気
的接続を中継するものであればよく、その形状は上記実
施例に限られない。

第８図（ａ）（ｂ）に示すのは、円筒状にしたギャップ
金具（14′）で、放電端を円形の長いものとして、第３
図に示したＬ字型のギャップ金具（14）に代えて使用す
る。

第９図及び第10図は、表示部（18）の他の実施例であ
る。

第９図に示すのは、第１図（ａ）〜（ｄ）で説明した切
り離し装置（９）における表示部（18）の永久磁石（2
8）（29）に反発力を作用させる同極性の磁石を使用す
る場合である。このときバネ（27′）を表示体（26）を
退入方向に付勢するものに代え、表示体（26）に固定さ
れる永久磁石（28）は取付け位置を下方（表示体の先
端）にする。

第10図に示すのは、表示部（18′）を、例えば黄色の表
示筒（33）と透明な密閉ケース（15′）とによって構成
したものである。この場合表示筒（33）は分離した導電
性プラスチック（10）の下側部分と共に動くようにカッ
プ形状のギャップ金具（14′）に固定され、上側のキャ
ップ（31′）は、例えば黒色で密閉ケース（15′）の上
側の３分の２程度を覆うものとする。この実施例では、
切り離し動作によって導電性プラスチック（10）の下側
部分が下降すると、透明な密閉ケース（15′）を通して
表示筒（33）が見えることになり、キャップ（31′）の
黒色と表示筒（33）の黄色とのコントラストにより動作
済であることが明瞭に表示される。

第11図に示すのは、本切り離し装置（９′）を電線（3
0）を用いずに避雷器の先端金具に直接取り付けるよう
にした実施例である。この場合は密閉ケース（15″）と
して、円筒状本体の頭部から支持体（34）を側方に延ば
したものを用いる。この支持体（34）内には、引出金具
（20）に接続された棒状導体（35）が一端を突出させて
内装されている。接続固定は、従来、電線を固定したの
と同様に、避雷器（２）の先端金具（36）の孔に棒状導
体（35）を挿入し、ネジ（37）（37）で締め付けて行
う。この場合、接続状態が電線を用いる場合と異なるの
で、避雷器（２）の専用部品である安全キャップを用い
ず、支持体（34）に螺着されるこの実施例専用の安全キ
ャップ（38）を用いる。なお、この実施例においては、
第８図（ａ）（ｂ）に示すギャップ金具（14′）が使用
され、本発明の基本的構成Ａと密閉ケース（15″）間に
円筒状のシリコン樹脂（39）を配置している。これはギ
ャップＧに生じるアークから密閉ケース（15″）を保護
するためである。

以上説明した実施例は、本発明を避雷器の切り離し装置
として構成したものであったが、本発明は電気回路にお
ける切り離し装置としても用いることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、導電性プラスチックの溶断部分を囲ん
で狭い空間を形成する消弧性樹脂の作用により、溶断時
のアークを確実に消せるようになり、導電性プラスチッ
クを用いた切り離し装置の実用化が達成できる。

また本発明の密閉ケースに封入した構成は、一対の金属
端子の分離が密閉ケースの内部で行われ、密閉ケースは
分離しないから、切り離し動作後も充電部が露出せず、
かつ電線も固定されたままで振れ動くことがない。従っ
て設備の安全性が確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の具体的実施例を示す図
で、その（ａ）は断面図、その（ｂ）は平面図、その
（ｃ）はＮ−Ｎ線に沿う断面図、その（ｄ）は密閉ケー
スを下側から見た斜視図である。第２図は第１図（ａ）
に示した基本構成Ａを取り出して示す図、第３図（ａ）
（ｂ）は第１図（ａ）中のギャップ金具を取り出して示
す図で、その（ａ）は断面図、その（ｂ）は斜視図であ
る。 第４図〜第７図は、夫々本発明の基本構造Ａの他の例を
示す断面図である。 第８図（ａ）（ｂ）はギャップ金具の他の実施例を示
し、その（ａ）は断面図、その（ｂ）は斜視図である。 第９図及び第10図は第１図に示す実施例において、特に
表示部の構造を変えた変形例を示す断面図である。 第11図は本発明の切り離し装置を避雷器に直接取り付け
る実施例を示す断面図である。 第12図は従来の切り離し装置の断面図、第13図及び第14
図は切り離し装置を避雷器に取り付ける状態を示す説明
図である。 （10）（10′）……導電性プラスチック、 （11）……金属端子、 （12）……第１の消弧性樹脂、 （13）……第２の消弧性樹脂、 （14）（14′）……ギャップ金具、 （15）（15′）（15″）……密閉ケース、 （17）……危弱部、 （18）（18′）……表示部、 （22）……スプリング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高山 亨 大阪府大阪市旭区中宮３丁目15番25号 (72)発明者 芋生 保幸 大阪府大阪市西淀川区佃１丁目26番２― 1306 (56)参考文献 特開 昭62−208581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−122669（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−167982（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端に切り離すべき一対の金属端子が固定
   され、所定値に温度上昇したとき溶断し、かつ発熱抵抗
   体として機能するように導電率を選定した導電性プラス
   チックと、 加熱によって消弧性ガスを発生する素材で形成され、上
   記導電性プラスチックを、溶断によって二分される各部
   分毎に独立して囲む２部材からなる消弧性樹脂と、 上記２部材からなる消弧性樹脂に跨がってスライド自在
   に外装される筒状の消弧性樹脂と、 上記一対の金属端子間に形成された放電ギャップと、 上記一対の金属端子を切り離す方向に付勢するスプリン
   グとを備え、 アークを発生する導電性プラスチックの溶断部分を、ス
   ライドする外側の筒状の消弧性樹脂が内側の２部材から
   なる消弧性樹脂から外れるまで、内外の消弧性樹脂で囲
   まれる空間内に閉じ込めるようにしたことを特徴とする
   切り離し装置。
2. 【請求項２】両端に切り離すべき一対の金属端子が固定
   され、所定値に温度上昇したとき溶断し、かつ発熱抵抗
   体として機能するように導電率を選定した導電性プラス
   チックと、 加熱によって消弧性ガスを発生する素材で形成され、上
   記導電性プラスチックを、溶断によって二分される各部
   分毎に独立して囲む２部材からなり、一方の部材を、他
   方の部材の外周面をスライド可能に覆う有底筒形状とし
   た消弧性樹脂と、 上記一対の金属端子間に形成された放電ギャップと、 上記一対の金属端子を切り離す方向に付勢するスプリン
   グとを備え、 アークを発生する導電性プラスチックの溶断部分を、消
   弧性樹脂の２部材で囲まれる空間内に閉じ込めるように
   したことを特徴とする切り離し装置。
3. 【請求項３】密閉ケース内に封入したことを特徴とする
   請求項１又は２に記載された切り離し装置。
4. 【請求項４】導電性プラスチックが溶断して一対の金属
   端子が離れたことを密閉ケースの外部に表示する表示部
   を設けたことを特徴とする請求項３に記載された切り離
   し装置。
5. 【請求項５】内部が高圧になったとき開口して窓穴を形
   成する危弱部を密閉ケースに設けたことを特徴とする請
   求項３又は４に記載された切り離し装置。