JPH0974667A - 長寿命の複合型低圧避雷器 - Google Patents

長寿命の複合型低圧避雷器

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JPH0974667A
JPH0974667A JP22797295A JP22797295A JPH0974667A JP H0974667 A JPH0974667 A JP H0974667A JP 22797295 A JP22797295 A JP 22797295A JP 22797295 A JP22797295 A JP 22797295A JP H0974667 A JPH0974667 A JP H0974667A
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JP
Japan
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resistor
arrester
voltage
lightning
spark gap
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JP22797295A
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English (en)
Inventor
Giichiro Kato
加藤儀一郎
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CHUO BOURAI KK
Original Assignee
CHUO BOURAI KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 至近地点の落雷でも被保護機器が破壊される
のを防止するとともに、避雷器自身が損傷しないばかり
でなく、更に避雷器の寿命を長くしてメンテナンスフリ
ーとし、あわせて制限電圧の安定化の実現を理想とす
る。 【解決手段】 酸化亜鉛避雷素子と、耐熱性の絶縁チュ
ーブに挿入した金属抵抗体、または、耐熱性の絶縁塗料
を塗布したリボン形の抵抗体等の分布静電容量が大き
く、温度係数の大きい抵抗体を直列に接続した回路へさ
らに放電耐量の大きい火花ギャップへ並列接続して一体
にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高感度でエネルギー耐
量が大きく、長寿命の低圧用避雷器に関する。近年は、
工場や研究所をはじめ、刑務所や病院、ゴルフ場その他
のスポーツ施設、農業施設など広い範囲に自動化が普及
しており、それに伴うエレクトロニクスの機器が多く使
用されている。それらの機器は雷サージ電圧に対し真に
弱体であるが、その保護対策には酸化亜鉛素子を用いた
避雷器が有効であることは知られている。しかし、侵入
する雷サージの波形には種々なものがある。一例をあげ
ると、継続時間の短いパルス状の異常電圧で、電圧が大
きくてもエネルギーが少ないもの、また電圧が低くとも
電流の継続時間が長くエネルギーが大きいもの等があ
る。至近点落雷などの場合は、電圧も高く継続時間も長
いので避雷器は熱破壊し、被保護機器も破損することが
ある。一方では、避雷器はコンパクトに組み立てられ
て、小型軽量のものが強く要望されている。本発明はコ
ンパクトに組立できる小型軽量の避雷器で、しかも、継
続時間の短いパルス状の異常高電圧ばかりでなく、継続
時間の長い異常高電圧に対しても避雷器自身破壊せず、
被保護機器を反復して保護し、殆どメンテナンスフリー
で使用できるので、上記したごとき自動化の進んだ分野
で、弱電機器の保護等に広く使用される。
【0002】
【従来の技術】従来は酸化亜鉛素子に温度フューズを直
列にしたものや、複合型低圧避雷器(基本原理を図1に
示す)がある。複合型低圧避雷器の原理は、酸化亜鉛素
子(A)に無誘導型抵抗器(R0)を直列にしたもの
へ、更に火花ギャップ(G)を並列に接続し、異常高圧
電流が侵入した場合に、酸化亜鉛避雷素子(A)の性能
を劣化させることなく、異常電流を火花ギャップ(G)
へ転流させて、被保護機器を保護するというものであ
り、公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の複合型低圧用避
雷器の目標とするものは、避雷器の動作電圧は、安定し
た制限電圧内であり、常に被保護機器が破壊されるのを
防止するとともに、複合型低圧避雷器自身も損傷しない
ことであるが、本発明では更にその避雷器の寿命を長く
保つことであり、その結果としてメンテナンスフリーの
理想的な避雷器を得ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記実情に鑑み、この課
題を解決するため酸化亜鉛避雷素子と分布静電容量が大
きく、温度係数の大なる抵抗体を直列に接続した回路
へ、更に、火花ギャップを並列接続して一体としたもの
で、その手段を図1の構造から説明すれば、まず第一に
火花ギャップ(G)の損耗と酸化亜鉛避雷素子(A)の
劣化が考えられる。しかし、酸化亜鉛避雷素子の劣化防
止に関しては、本件出願人の出願による特願平1−12
991号のなかで述べられているように、前記図1に記
載している各々の避雷素子の関係は、等式で、 RA≧(VS−V)/I0 なる条件が満足されれば、雷サージが到来した場合に酸
化亜鉛避雷素子(A)は、火花ギャップ(G)が動作す
るまでの、僅かな時間遅れの間だけ動作するだけで、す
ぐ雷サージは火花ギャップ(G)に転流され、ごく僅か
動作するだけですむから、性能が劣化することはまず考
えれらない。また、継続時間の短いパルス的な波形な
ら、酸化亜鉛素子自身も、殆ど性能が劣化しないこと
が、経験的に確かめられている。ただし、上記の等式で
Aは無誘導型抵抗器(R0)の抵抗値、VSは火花放電
ギャップの放電開始電圧、Vは酸化亜鉛避雷素子(A)
の動作電圧、I0は酸化亜鉛避雷素子(A)のサージ耐
量である。
【0005】従って、本発明は主として複合型低圧避雷
器の火花ギャップ(G)の損耗防止に関して提案するも
のである。先ず、火花ギャップ(G)の寿命を長くする
ためには、火花ギャップ電極の材質の選択が当をえてい
ること、並びに火花ギャップ(G)が不必要に動作する
ことを防止して、その損耗の原因を極力防止することが
必要である。本発明者は今日まで経験的に、火花ギャッ
プ(G)の電極材料として、低圧電源回路には続流遮断
性のよい真鍮材、そして弱電回路には続流遮断性よりも
放電開始電圧の変化が少ないカーボン電極を使用してい
るが、電極材料の材質の点ではほとんど問題はないの
で、前記図1の火花ギャップに並列接続される酸化亜鉛
避雷素子(A)と無誘導型抵抗器(R0)の直列回路の
うち、無誘導型抵抗器(R0)のインピーダンス特性の
改良により、火花ギャップ(G)の不必要動作を防止す
ることである。
【0006】従って、無誘導型抵抗器(R0)のインピ
ーダンスの特性を改良する手段として下記の3方法が考
えられる。 (1)第1の方法は、図2に示すように、無誘導型抵抗
器(R0)とコンデンサー(C)の並列回路へ、酸化亜
鉛素子を直列に接続し一体としたものへ、さらに火花ギ
ャップを並列させたものは、被保護機器に損害をあたえ
る心配が少ない継続時間が極めて短いパルス状の異常電
圧が襲来した場合、その電流は主にコンデンサー(C)
を通過してしまうので、(R0)に基づく電位降下は減
少し、従って被保護機器に侵入する異常電圧値を有効に
低下させると同時に、火花ギャップ(G)に印加される
電圧も低減するので、この場合火花ギャップ(G)が不
必要な動作をすることを防止し、上記の目的を達成する
ことができる。
【0007】しかし、コンパクトに設計しなければなら
ない実器に信頼性の高いコンデンサー(C)を併設する
ことは非常に困難であるので、抵抗体(R)の形態を工
夫して、実質的にコンデンサー(C)を併設したと同様
の効果をあげることが強く望まれる。 (2)第2の方法は、抵抗体に温度係数の比較的大きい
合金を選択して用いることにより(この抵抗体を
(R′)とする)、継続時間が極めて小さくパルス状の
異常高電圧(被保護機器に損傷を与えないような異常高
電圧)が到来した場合、抵抗体(R′)の温度は常温で
あるから抵抗値は比較的小である。従って抵抗体
(R′)に生じる電位降下は比較的小さく、火花ギャッ
プ(G)が不必要動作することがない。また、多重雷
撃、長波尾雷撃等に起因する連続性の異常高電圧電流で
は、前記抵抗体(R′)の電位降下は増加して、火花ギ
ャップ(G)は動作する。このように火花ギャップは効
率よく動作するので、その寿命を著しく増大することが
できる。 (3)第3の方法は、上記(1)及び(2)の対策を組
み合わせる。
【0008】
【作用】上記したごとく、抵抗体(R)の形態を工夫し
て、図3のごとく抵抗体自身の分布静電容量(C0
が、実質的にコンデンサー(C)を併設したと同じ効果
を得させた場合、または抵抗体(R)として比較的抵抗
値の温度係数が大きい合金を選択して用いた場合には、
被保護機器に損害を与える心配が少ない継続時間が極め
て短いパルス状の異常電圧が襲来した場合、その電流は
主にコンデンサー(C0)を通過してしまうか、抵抗体
(R′)が常温なので抵抗値が小さいか、いずれかの理
由で、抵抗体(R′)に基づく電位降下は減少し、火花
ギャップ(G)に印加される電圧も低減するので、この
場合火花ギャップ(G)が不必要に動作することを防止
できる。また多重雷撃、長波尾長雷撃等に起因する継続
時間が長い異常電流の場合は、抵抗体(R′)の温度は
上昇し、従ってその抵抗値が増大し火花ギャップ(G)
は放電しやすくなる。
【0009】
【実施例】その目的で発明された抵抗素子の第1例を図
4に示す。即ち耐熱性、耐電圧性に優れた物質(例えば
テフロン)のチューブ3の中に包蔵された、温度係数の
大きい抵抗線(例えば鉄ニクローム線)1を、折り曲げ
て構成される抵抗(R′)と分布静電容量(C0)一体
型素子を用いる(以下RC素子と呼ぶ)。構造上必要あ
らば、図5のようにこのRC素子(B)を更にコイル状
に巻くことも可能である。かくすれば図4に示すよう
に、抵抗体間の分布静電容量(C0)がコンデンサーと
して作用するので、上記の目的を達成することができる
のみならず、この構造は従来測定器などに使用されてき
た「バイファイラーワインディング」の条件を満たすの
で、上記RC素子(B)の残存インダクタンスを無視し
うる程小さくすることが出きるので、避雷器の制限電圧
を安定化することに役立つ。また図6は、実際に酸化亜
鉛避雷素子(A)とバイファイラーワインディングのR
C素子(B)を接続金具7によって直列接続した図で、
6は端子である。念のため酸化亜鉛避雷素子(A)に
は、この素子が劣化したら外部から目視でわかるように
感熱紙5を張り付けている。通常、感熱紙5の色は白色
だが、酸化亜鉛素子の劣化の原因は過電流に基づく温度
上昇なので、感熱紙5の色が赤変する。
【0010】又この際に、抵抗体(R′)の形状を図7
のごとくリボン状にすれば抵抗体の分布静電容量
(C0)を大きくすることができるので有利である。又
この場合絶縁チューブを用いずに、図8のごとくリボン
状抵抗体2の表面に絶縁被膜4を塗布する方が、抵抗体
2が互いに接近しやすいので、上記抵抗体間の分布静電
容量C0の値をさらに増大させることができる。上記の
抵抗体2はコンパクトに形成するために、更に渦巻き形
(図9)またはチリメン形(図10)にして使用するこ
とも可能である。
【0011】
【効果】本発明の複合型低圧避雷器が目標とするもの
は、雷電圧によって被保護機器が破壊されるのを防止す
るとともに、複合型避雷器自身の寿命を長くして、メン
テナンスフリーの避雷器の実現を目標にしたものであ
る。そのためには不必要動作しない火花ギャップを得る
ことである。
【0012】不必要動作しない火花ギャップ(G)を得
るために、温度係数の大きい抵抗体(R′)を使用し、
抵抗体間の分布静電容量(C0)を利用して、あたかも
抵抗体(R′)にコンデンサー(C)を並列接続したご
ときインピーダンスをもつRC素子と酸化亜鉛素子
(A)の直列回路を火花ギャップと並列接続することに
より、不必要動作しない火花ギャップを持ったコンパク
トな複合型低圧避雷器が得られる。又そのRC素子が測
定器などに使用されてきた「バイファイラーワインディ
ング」の条件を満たすので、RC素子の残存インピーダ
ンスが殆どないから、避雷器の制限電圧の安定化に役立
つとともに、前記したごとく、全く理想的な長寿命でメ
ンテナンスフリーな複合型避雷器を容易に得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】複合型避雷器の基本原理図。
【図2】抵抗とコンデンサーの並列回路をもつ複合型避
雷器の原理図。
【図3】抵抗体間の分布静電容量を示した図。
【図4】抵抗とコンデンサーの一体型RC素子の斜視
図。
【図5】同上のバイファイラーワインディング型のRC
素子の斜視図。
【図6】同上RC素子と酸化亜鉛避雷素子を一体とした
避雷器の斜視図。
【図7】リボン型抵抗体を用いた抵抗とコンデンサーの
一体型RC素子の斜視図。
【図8】絶縁被膜を塗って仕上げた同上RC素子の斜視
図。
【図9】同上の渦巻き形RC素子の斜視図。
【図10】同上のチリメン形RC素子の斜視図。
【符号の説明】
A 酸化亜鉛素子 B RC素子 R0 無誘導型抵抗器 G 火花ギャップ R 抵抗体 R′ 温度係数の大きい抵抗体 C コンデンサー C0 分布静電容量 1 温度係数の大きい金属抵抗線 2 温度係数の大きいリボン状金属抵抗体 3 テフロンチューブ 4 絶縁被膜 5 感熱紙 6 圧着端子 7 圧着接続金具

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化亜鉛避雷素子と、分布静電容量が大
    きく、温度係数の大なる抵抗体を直列に接続した回路
    へ、さらに火花ギャップを並列接続して一体とした長寿
    命の複合型低圧避雷器。
  2. 【請求項2】 前記請求項1に記載した分布静電容量の
    大きい抵抗体とは、耐熱性の絶縁チューブに挿入した金
    属抵抗体か、または耐熱性の絶縁塗料を塗布したリボン
    形抵抗体などで、ほぼ中間のところで折り返して、相互
    に密着されたものである。
  3. 【請求項3】 前記請求項2の抵抗体は、更にコイル状
    態又は渦巻き形、チリメン形に形成することも可能であ
    る。
  4. 【請求項4】 前記請求項1及び2と3項に記載した前
    記抵抗体は鉄、クローム、ニッケル等の温度係数の大き
    い合金である。
JP22797295A 1995-09-05 1995-09-05 長寿命の複合型低圧避雷器 Pending JPH0974667A (ja)

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JP (1) JPH0974667A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070157A (ja) * 2001-08-29 2003-03-07 Shizuki Electric Co Inc 電車線用保安器及びサージ抑制装置
CN119482324A (zh) * 2024-11-14 2025-02-18 南方电网科学研究院有限责任公司 直流送出系统传输线路的反极性过电压抑制方法和装置

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