JPH0935910A - 避雷器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、全長の長さが短く、且つ、避
雷器内部が短絡状態になり、高い内部圧が生じて放圧す
る場合、内部の部品や砕けたＺｎＯ素子の破片など外部
に飛散する危険のない避雷器の提供。 【解決手段】 ＺｎＯ素子３の上下に電極部材１，２を
配列し、その外周に防湿テープ１０を巻き付け、その外
周にメッシュ部材１１を配設して、上，下端から電極キ
ャップ４，５を被せ、電極キャップとメッシュ部材１１
間の隙間に硬化性の接着剤１３を注入して硬化させ一体
化し、ゴム外被１４をかぶせて避雷器を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は避雷器に関し、特
に、避雷器の内部圧力が上昇したときの爆発・飛散を防
止する放圧機能を備えた避雷器に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の避雷器は、基本的には、特性要素
としての酸化亜鉛を主成分とする焼結体（以下、ＺｎＯ
素子と称す）と、このＺｎＯ素子を密閉収容する絶縁容
器と、放圧機構および電極から構成されている。そし
て、この避雷器は、送電、配電線路又は保護機器に設置
され、雷サージ等の異常電圧が発生した場合、ＺｎＯ素
子が低抵抗値を示し、異常電圧を大地に逃し、線路等か
ら異常電圧が消滅すると、ＺｎＯ素子は高抵抗値に戻
り、通常の商用周波対地電圧を維持する。

【０００３】避雷器は、このような作用により、被保護
線路又は機器等を異常電圧から保護するものであるが、
直撃雷等の責務外の負荷が課せられると、避雷器が内部
せん絡又は貫通破壊をおこし、内部にアークが発生す
る。このアークエネルギーは内部ガスを膨張させると同
時に、ＺｎＯ素子等の内部要素からガスを発生させ、内
部圧力を上昇させる。また、絶縁容器内部を急激に加熱
する。この内部せん絡状態が持続すると、アークエネル
ギーによっては内圧が上昇し、爆発飛散を生ずる恐れが
ある。更に、後者の熱破壊時に、もしも内部が高圧状態
であれば、前者同様爆発飛散の現象が起こる。

【０００４】このため、一般に避雷器には、爆発・飛散
を防止するために、上昇した内部圧力を大気中に放出し
て下げるための放圧手段が採られている。

【０００５】この放圧手段については種々提案されてい
るが、次の手段が知られている。

【０００６】（１）ＺｎＯ素子を機械的強度に優れ、耐
熱性、耐圧性のある強化プラスチック（ＦＲＰ）等の材
料よりなる耐圧絶縁筒に収容し、その上下に薄い放圧板
を設けて、数気圧程度で破れて内圧を外部に放出する手
段。

【０００７】（２）また、特開昭６２−１３９３０１号
公報に開示されているように、ＺｎＯ素子を収容する耐
圧絶縁筒に放圧孔を設け、この耐圧絶縁筒とＺｎＯ素子
との間および耐圧絶縁筒の外周にゴムモールドを設け
て、避雷器の内部に高温・高圧のアークが発生したと
き、耐圧絶縁筒の放圧孔付近の被覆およびゴムモールド
の一部を軟化させ又は溶融破壊して高圧ガスによって飛
散させ、外部に通ずるアーク放圧路を強制的に形成する
手段。

【０００８】（３）更に、特開平２−２０３５０１号公
報に開示されているように、ＺｎＯ素子を収容する耐熱
絶縁筒を弾性絶縁材料により形成して、その筒面に軸方
向の複数のスリット状の放圧孔を設け、この耐熱絶縁筒
の外周を、熱収縮性チューブで覆い、内部に発生したガ
ス圧を放圧孔を介して熱収縮性チューブに直接作用させ
て、その局部的破壊によって放圧路を形成し、ガスを大
気中に放出させて内部圧を下げ、避雷器の爆発・飛散を
防止する手段が知られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記（１）に記載の手
段は、ＺｎＯ素子を収容する絶縁円筒の上下に放圧板を
設置しなければならないので、避雷器の全長の長さ寸法
か長くなり、送電用避雷器のように、既設の碍子連のア
ークホーンとの絶縁強調を図る必要から、送電用避雷器
自身の外部ギャップ長に制約があり、全長が短い方が望
ましい場合には通じない。

【００１０】また、上記（２）および（３）に記載の手
段は、いずれもＺｎＯ素子を収容する耐圧又は耐熱絶縁
筒に放圧孔を設けて放圧させるので、放圧板は必要がな
く、避雷器の全長の長さは短くなるが、しかし、放圧孔
を設けるための複雑な機械加工が必要となり自動化が困
難となる。また、放圧孔を有するため、ゴム外被を通し
て吸湿するので、このゴム材の材質として透湿係数のす
ぐれたものを使用する必要があるが、シリコンゴムなど
透湿係数の大きい材料の選定には向かない。

【００１１】また、放圧孔のような空間があると、吸湿
した水分が空間内で結露し、避雷器の特性に影響をおよ
ぼす等の課題がある。

【００１２】以上の点に鑑み本発明は、放圧板又は放圧
孔を設けることなく製作が容易で、しかも、全長が短
く、また、機械的強度が強く、大容量に適した避雷器を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明において上記の課
題を解決するための手段は、１個又は複数個のＺｎＯ素
子を積み重ね、その上下端に該ＺｎＯ素子の外径と略等
しい外径を有する電極部材を配列し、この電極材料とＺ
ｎＯ素子の外周面に防湿テープを巻装し、更にこの防湿
テープの外周で上下の電極部材間にパイプ状のメッシュ
部材を配設し、該メッシュ部材の端部外周と電極部材の
端部とを電極キャップで覆うとともに、該電極キャップ
とメッシュ部材間に間隙を設け、この間隙部に硬化性の
接着剤を注入して硬化させ、電極部材，メッシュ部材お
よび電極キャップを一体化して、その外周にゴム外被を
設けて避雷器を構成する。

【００１４】このように構成することにより、上記の課
題は解決され、更に、メッシュ部材は円筒状に形成し、
ひずみを生ずるような折り曲げ加工を加えないので、肉
厚の厚いメッシュパイプを使用でき、また、メッシュ部
材は通気性が良いので、特に通口部を有するものは、間
隙部に硬化性接着剤を流し込んだとき、通口部を通じて
メッシュ部材の内側にも流れ込み、この状態で硬化され
ることから、短絡電流が大きく内圧上昇が大きい避雷器
に適用される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて説明する。図１は配電用避雷器等の比較
的強度の要求が小さい避雷器に本発明を適用した実施の
形態で、縦断正面図を示している。

【００１６】図１において、１および２は上部および下
部の一対の電極部材、３は避雷器の特性要素としての酸
化亜鉛を主成分とする焼結体（以下、ＺｎＯ素子と称
す）で、所定の長さの円柱状からなり、避雷器の定格電
圧に応じて１個又は複数個積み重ねてその上下に電極部
材１，２が配列される。この電極部材１および２の外径
は、ＺｎＯ素子３の外径と略等しく形成されている。
４，５は上，下部の電極キャップで、電極部材１および
２に外側から被せる。被せたとき電極部材の外周側に所
定の環状の溝部Ｇを形成させる（図４参照）。この電極
キャップ４，５は図１のように電極部材１，２に被せた
後、図示省略したボルト等の固定手段で電極部材と一体
化し、接続導体取付用のねじ孔６，７が設けられ、上部
および下部の電極端子１Ｔｅおよび２Ｔｅを構成してい
る。

【００１７】８は圧接ばねで、ＺｎＯ素子３に設けた電
極９と上部の電極部材１との間に弾装され、ＺｎＯ素子
３全体およびＺｎＯ素子と上，下部の電極部材間を相互
に圧接する。本実施例では板ばねを使用しているが、板
ばねに限るものではなく、コイルばね等他の圧接手段で
もよい。

【００１８】１０は防湿テープで、耐熱性を有するプラ
スチックから成り、電極部材１および２の外周面の一部
とＺｎＯ素子３の全外周面に密着して巻装したものであ
る。

【００１９】１１はメッシュ部材で、円筒状をなし、防
湿テープ１０の外周面に設けられ、その両端部は、上，
下部の電極端子１Ｔｅ，２Ｔｅの溝部Ｇ内に深く挿入さ
れる。

【００２０】このメッシュ部材１１は、図２に示すよう
に、メッシュパイプで形成したものを使用する。このメ
ッシュパイプは、一方向に繊維を配向したガラスバイン
ドテープで通口部１１ａを有するＦＲＰ（強化プラスチ
ック）で長尺のパイプを形成し、避雷器ユニット長さに
合わせて切断して使用する。

【００２１】また、このメッシュ部材１１は、図３
（Ａ）に示すように、バイヤスシート１２を使用し、防
湿テープ１０の外周面に密着して巻き付けて形成しても
よい。この場合、必ずラップ部分を設ける。このバイヤ
スシート１２は同図（Ｂ）に示すようにガラス繊維を複
数本編んだ糸を、糸と糸との間を一定間隔（０．５〜５
ｍｍ程度）で交差して通気孔１２ａを形成して織り、良
好な通気をもたせてある。

【００２２】１３はエポキシ系の樹脂等の接着剤やセメ
ント剤等の流動性があり、加熱又は自然硬化する硬化性
接着剤で上，下部の端子電極部材１および２の溝部Ｇ内
に流し込み、上（下）部の電極部材１（２）とメッシュ
部材１１および電極キャップ４（５）とを固化させるこ
とで一体化するものである。

【００２３】１４はゴム外被で、その外周に複数段の笠
部を有する耐候性の良いＥＰＤＭ（ＥＰゴム）やシリコ
ン（ゴム）等から成り、端子電極の先端部を残し、全体
を覆って避雷器を構成する。

【００２４】次に製作の手順について説明する。

【００２５】まず、ＺｎＯ素子３を必要個数積み重ね、
その上部に圧接ばね８を介して上部の電極部材１を、ま
た下部に（必要に応じて圧接ばねを介して）電極部材２
を配列し、ＺｎＯ素子３と上，下部の電極部材１，２と
を同一軸線状に揃い、全体を治具等で垂直に押圧した状
態で外周面に絶縁性を有する防湿テープ１０を巻き付
け、更に、その外周に円筒状のメッシュ部材１１を、
上，下部の電極部材１，２の全側面まで覆うように設け
る。

【００２６】次に、上，下部の各電極部材１，２に夫々
電極キャップ４，５を被せてねじ等の固定手段で各電極
部材１および２に固定して電極端子１Ｔｅおよび２Ｔｅ
を形成する。

【００２７】次に、メッシュ部材１１と電極キャップ４
（５）間に生じた間隙内に図４に示すように、流動性を
有する硬化性接着剤１３を注入し硬化させる。

【００２８】この硬化性接着剤１３は、流動性があり、
メッシュ部材１１の通口部１１ａを通ってメッシュ部材
１１の内側にも廻り込み、硬化したとき、電極端子１Ｔ
ｅ，２Ｔｅと強固に一体化される。なお、２ａは電極部
材２の側面に列設したリング状の溝で必要に応じて設
け、電極端子と硬化後の接着剤との結合強度を増加させ
る。また、この溝に代え電極部材の外周にギザギザを形
成させてもよい。上部の電極端子１Ｔｅ側も同様にして
一体化する。最後に図１に示すようにメッシュ部材１１
の外周面に、ゴム外被１４を被せて避雷器を完成する。

【００２９】図５は発変電所用避雷器のように、比較的
機械強度の要求が大きい場合の実施の形態で、電極キャ
ップ４および５を硬化性接着剤１３を注入し、硬化させ
る前に絞り込み、またはかしめて電極端子１Ｔｅ，２Ｔ
ｅと防湿テープ１０およびメッシュ部材１１との結合強
度を増加させたものである。この場合絞り込んだ後、一
部開口して注入してもよい。

【００３０】図６は、上，下部の電極端子１Ｔｅ，２Ｔ
ｅを安価に形成した実施の形態で、上，下部の電極部材
および電極キャップをプレス加工により形成したもであ
る。

【００３１】即ち、２１，２２はプレス加工により有底
円筒に形成した電極部材で、外径は、ＺｎＯ素子３の外
径と略等しくしてある。２３，２４は電極キャップで、
電極部材２１，２２と同様にプレス加工により有底円筒
に形成され、電極部材２１，２２の外径より、所定寸法
大きく形成して電極部材２１，２２の側壁間に溝部Ｇを
形成する。電極部材２１，２２は、その底部側をＺｎＯ
素子３側に向け、前述と同様に、電極部材２１，２２の
中程からＺｎＯ素子３の全周を防湿テープ１０を巻き付
け、その外周にメッシュ部材１１を嵌合して電極キャッ
プ２３，２４を電極部材２１，２２の開口部側に被せ、
溝部Ｇに硬化接着剤１３を注入して硬化させる。そし
て、電極キャップ２３，２４の底部外側Ｐは内側の中心
部に接続導体取付用のねじ孔６，７を設けた、ねじ部材
２５，２６を溶接等により取り付け、また必要に応じて
水抜き孔２６ａを設ける。

【００３２】この電極キャップを電極部材に固定する手
段は前述と同様ねじによる他、電極部材の開放端に等間
隔の舌片を形成し、これを電極部材を貫通させて貫通端
側を折り曲げ、この折曲部を溶着する手段をとってもよ
い。

【００３３】以上の実施の形態は、いずれもメッシュ部
材と防湿テープを使用した場合であるが、図７に示すよ
うに、メッシュ部材１１の外周側（又は防湿テープ１０
の外周側）にレジン含浸テープ１５を直接巻き付けて密
着性を良くしてもよい。

【００３４】本発明はこのように構成しているので、避
雷器の内部に高温，高圧のアークが発生して内部圧が上
昇すると、高圧ガスは防湿テープを裂き、メッシュ部材
を通してゴム外被を部分的に裂いてその裂け目から放圧
される。このときメッシュ部材は通気性が良いので、あ
る程度の圧力は裂けることなく放圧できる。

【００３５】この内部圧力が発生したとき、上，下部の
端子電極１Ｔｅ，２Ｔｅとメッシュ部材１１とを結合す
る結合力（接着力）は、内部圧が放圧されるまでの間、
耐えるものでなければ成らない。即ち、内部圧が上昇す
ると、上，下部の電極部材１および２には、外側に抜け
出させる力が作用するが、この引き抜け強度は、本発明
では硬化性接着剤の強度によって保たれる。

【００３６】避雷器内部が短絡状態となり、短絡電流が
大きいと、内部に収容されている部品や、ＺｎＯ素子が
細かく砕かれて外部に放出飛散する危険があるが、メッ
シュ部材は通気性があり、通口部又は通気孔から放圧さ
れるので、その危険性はない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明は、上，下部の電極
部材とＺｎＯ素子の外周に直接防湿テープを巻き付け、
その外周にメッシュ部材を配設して硬化性接着剤で一体
化し、避雷器の内部圧が上昇したとき、この防湿テープ
およびメッシュ部材の側面から放圧するようにしたの
で、従来、上下に設けていた。放圧板は不用となり、全
長を短くすることができる。

【００３８】また、従来のように放圧孔を設ける必要が
ないので、耐圧容器の機械加工は無くなり、自動化、機
械化が容易にできる。

【００３９】更に、本発明は、メッシュ部材を折り曲げ
たり、ひずみを加えることなく、ストレートの状態で、
電極端子の溝部に嵌入して、硬化性接着剤を注入して硬
化させ、一体化したので、放圧時にメッシュ部材と電極
部材との接合部にクラック等を生ずるおそれがないた
め、メッシュ部材の強度を損なうことがなく信頼性が向
上する。

【００４０】また、メッシュ部材に加工を施すことがな
いので、肉厚の厚いメッシュパイプを使用でき、放圧電
流が大きく、内圧上昇が大きい避雷器に適用でき、且つ
機械的強度（曲げ強度）が要求される避雷器にも適用で
きる。

【００４１】更に、メッシュ部材は、通気性が良いの
で、硬化性接着剤を流し込んだとき、通口部（通気孔も
含め）を通して内側にも流れ込み、作業性および硬化後
の接着強度、即ち、硬化接着剤が通口部等にも充填する
ため引き抜け強度が高くなる、という種々の効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦断正面図。

【図２】本発明に使用するメッシュ部材の斜視図。

【図３】本発明に使用するメッシュ部材の説明図。

【図４】本発明の硬化性接着剤の注入説明図。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す縦断正面図。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示す縦断正面図。

【図７】本発明の実施の形態の要部断面図。

【符号の説明】

１，２，２１，２２…電極部材 ４，５，２３，２４…電極キャップ ６，７…ねじ孔 ８…圧接ばね ９…電極 １０…防湿テープ １１…メッシュ部材 １２…バイヤスシート １３…硬化性接着剤 １４…ゴム外被

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １個又は複数個のＺｎＯ素子を積み重
   ね、その上下端に該ＺｎＯ素子の外径と略等しい外径を
   有する電極部材を配列し、この電極部材とＺｎＯ素子の
   外周面に防湿テープを巻装し、更にこの防湿テープの外
   周で上下の電極部材間にパイプ状メッシュ部材を配設
   し、該メッシュ部材の端部外周と電極部材の端部とを電
   極キャップで覆うとともに、該電極キャップとメッシュ
   部材の外周間に間隙を設け、この間隙部に硬化性接着剤
   を注入して硬化させ、電極部材、メッシュ部材および電
   極キャップを一体化して、その外周にゴム外被を設けた
   ことを特徴とする避雷器。
2. 【請求項２】 電極キャップの開口先端部を絞り込んだ
   ことを特徴とする請求項１記載の避雷器。
3. 【請求項３】 電極部材および電極キャップをプレス加
   工による有底円筒に形成し、電極部材の底部側をＺｎＯ
   素子側にして開口端側に電極キャップを被せたことを特
   徴とする請求項１又は２記載の避雷器。