JPS60226103A - サ−ジアブソ−バ - Google Patents

サ−ジアブソ−バ

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JPS60226103A
JPS60226103A JP8336684A JP8336684A JPS60226103A JP S60226103 A JPS60226103 A JP S60226103A JP 8336684 A JP8336684 A JP 8336684A JP 8336684 A JP8336684 A JP 8336684A JP S60226103 A JPS60226103 A JP S60226103A
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JP
Japan
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linear resistor
surge absorber
electrode
electrode plates
insulating container
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Pending
Application number
JP8336684A
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English (en)
Inventor
哲雄 吉田
正己 助原
尚男 西川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、サイリスタ等の半導体素子、あるい°は他の
電気部品を過電圧から保護するために用いられるサージ
アブソーバ々に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
サイリスタを電力回路において多数直列接続したシ直並
列接続したりしてサイリスク変換装置を構成する場合、
サイリスクを雷サージ等の過電圧から保膿するために直
流アレスタが用いられている。一方、最近、高性能の非
直線抵抗素子が開発され、従来のイヤツブ付アレスタに
代わって、非直線抵抗素子を用いたギャップレス型のサ
ージアブソーバが提案されている。この種のサージアブ
ソーバ々は複数個のサイリスタに一括して並列に接続す
るか、(161kのサイリスタにそれぞれ並列接続する
かして用いられる。第2図は後者の例を示すものである
第2図は送電線路での適用例を示すもので、線路端子A
とBとの間に複数個の直列接続されたサイリスタ/が1
.力変換装置の一部または全部として設けられている。
図示の個々のサイリスタ/は/測寸たけ複数個のサイリ
スタ素子から々っているものとする。各サイリスタ/に
はそれぞれコンデンサλおよび抵抗3の直列接続体から
なるスナバ回路とサージアブソーバぐ5とが並列に接続
されている。線路と大地間に存在するストレイキャパシ
タンスは各サイリスタの接続点と大地との間に分布して
符号弘で示されている。
〔背景技術の問題点〕
第2図の回路に端子AtたはBから雷サージ電 4圧ま
たは開閉サージ電圧が侵入した時、何らかの原因でサー
ジアブソーバ々5が異常を来たして破壊すると、サイリ
スタの場合とは異なシ、サージアブソーバjはアーク電
圧が高いため注入エネルギーが増大し、その結果として
容器を破壊し、アークが外部に放出され、周辺機器に悪
影響を及はし、事故の拡大に至る危険がめった。
〔発明の目的〕
本発明は前述の不都合を除去するためになされたもので
、爆発するおそれのないサージアブソーバ々を提供する
ことを目的とするものである。
〔発明の概要〕
前記目的を達成するために本発明は、抵抗率の低い金属
材料片と融点の低い可溶金属材料片とを混入させた金属
材料からなる短絡金属を、溶融することによシ両電極板
の相互間を短絡しうるように両電極板の間に若干のギャ
ップを介して配設したことを特徴とするものである。こ
の構成によれば、サージの侵入により容器内の非直線抵
抗体が破壊され、アークが発生すると、短絡金属が溶融
して両電極板の間に溶融金属による橋絡路が出来、それ
によってt極板間のインピーダンスを下げ、注入エネル
ギーを減少させ、サージアブソーバ々の掘黙、欺怪ル炸
11手入?シ萌;〒1Lさらに本発明は、上述の作用効
果を一層向上させるために、抵抗率の低い金N、I相片
と酸点の低い可溶金1fAI料片とを混入させた金属拐
料を融点の低い絶縁物を間に挾んで少なくとも3層に成
層してなる短絡部材を、溶融することによシ両電極板相
互間を短絡し得るように両電極板の間に非直線抵抗体の
周囲に隙間ケもたせて介挿すると共に、融点の高い絶縁
物からなる熱保護部材を絶縁容器に内側に設けたことを
特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
本発明の一実施例を、第1図を参照して説明する。この
サージアブソーバは円筒状のセラミック製絶縁容器6と
、その両開口端を塞ぐ蓋材を兼ねる一対の金属製電極板
7a、7bとで密閉容器を形成している。両電極板7a
、7bの間に挾持される形で酸化亜鉛(ZnO)などか
らなる円筒状の非直線抵抗体tが配設されている。密閉
容器内にはさらに非直線抵抗体ざおよび絶縁容器6との
間にそれぞれ若干の隙間りを形成し、かつギャップ2′
を介して非直線抵抗体lに並列分路を形成するように両
電極板7a 、 7 bの間に短絡金属//が設けられ
ている。短絡金属/lは電極板7 a + 7 bに接
触する低抵抗率の、たとえば銅からなる通電材料IOを
芯とし、これを覆うように設けられた溶融部10’を持
っている。この溶融部10’は融点の低い可溶金属材料
、たとえば鉛合金と、低抵抗率の金属材料、たとえば通
電材料IOと同種の銅材、の小片とを混入させたものか
らなっている。
このように構成されたサージアブソー・々を電力系統に
配設した状態で大きなエネルギーのサージが侵入し、非
直線抵抗体♂が注入エネルギーに耐えられガくなると非
直線抵抗体♂は貫通状態になる。このような貫通状態で
のアーク電圧はサイリスクなどの場合と異なシ比較的高
いため、注入エネルギーはかなシ大きい。このとき短絡
金属が設けられていなければ、アークによって電極板7
a+71)が焼損したシ、内圧上昇によシ絶縁容器6が
破壊し、容器外にアークが飛出して容器沿面をはった状
態でアークが継続したシする。このような状態はサイリ
スタ/(第2図)の運転が停止するまで継続し、サージ
アブソーバ々の周辺機器に被害を及ばずおそれがある訳
である。
しかし、本発明による第1図のサージアブソーバにおい
ては、アークが短絡金属//に直接触れるか、またはア
ーク熱が及ぶと、短絡金属l/の溶融部10’が溶融し
、両電極板7a+7’b間がその溶融した短絡金属によ
って橋絡される。この結果、アークは消滅し、容器の外
に飛出すことはない。また、アーク消滅によシ容器内圧
の上昇も抑制されることになる。アーク消滅後の回路電
流は抵抗率の低い通電材料10およびその小片を通って
流れるので発熱量は良好に抑えることができる。因に、
銅の抵抗率は鉛のそれの約//、2である。回路電流の
通電時間はサイリスタ/(第2図)の動作いかんによっ
て決まるが、一般的には数百msで異常が検出され、そ
の後で回路電流制御が行われる。
非直線抵抗体rの最も多いと思われる破壊パターンの一
例として亀裂12を入れて通電試験を行ったときの様子
を第3図に示す。この場合、溶融部lグが溶融して両側
の短絡金属// 、 //が互いに接触し、両電極板7
a、7b間を短絡することによシ、爆発を生じたシする
ことなく、数百mSの時間、数千アンペアの回路電流を
通電することができた。
第1図のサージアブソーバが正常な状態では通電前後と
も第1図の形状を維持し、本来のサージアブソーバとし
て動作することは言うまでもない。
第1図は本発明の他の実施例を示すものである。
この実施例においては、抵抗率の低い、たとえば銅のよ
うな材料からなる金属材料片と融点の低い、たとえば鉛
合金からなる可溶金属材料片とを混入させた可溶材料l
コを、融点の低い絶縁物/3、たとえば/70 ’C程
度の融点を持つポリプロピレン材を間に挾んで少なくと
も3層に成層してなる短絡部材lI/−を両電極板7a
、7bの間に介挿している。
短絡部材lllと非直線抵抗体ざとの間には隙間りがあ
けられ、短絡部拐/qと絶縁容器6との間には融点の高
い絶縁物、たとえばフッ素樹脂系絶縁物からなる熱保護
部材/Sが配設されている。
第v図のサージアブソーバにアークが発生すると、その
発熱によって可溶材料12が溶融し、さらに絶縁物13
も連鎖的に溶融して隙間りに流れ込み、ついには両電極
板7a、7b間がその溶融物によって短絡されるに至る
。ここで絶縁物13は、非直線抵抗体rに持続性異常電
圧が短時間印加されたときの発熱温度(実験によれば約
/jO°C)では溶融せずに絶縁性を発揮し、アーク発
生時にはそのアーク熱によシ容易に溶融し、ガス状態と
なって絶縁性を失う。その場合、絶縁物/3の溶融箇所
は一部分でめシ、そのため発生ガス量はわずかであって
絶縁容器乙の内圧を上昇させるほどにはならない。また
絶縁容器乙の内側には融点の高い絶縁物からなる熱保護
部材lりが設けられているため、可溶材料12の温度上
昇による絶縁容器6の熱損傷を抑制することができる。
このサージアブソーバSも第1図のものと同様にアーク
発生時の容器爆発を防止することかできる。
第5図は本発明のさらに異なる他の実施例を示すもので
ある。この構成の特徴は、両電極板7 a +7bのう
ち、非直線抵抗体♂と接触する部分を非直線抵抗体を側
にわずかに突出させ、その突出部に中空部Xを構成する
と共に、そのまわシを短絡金属/lで取囲んでいること
にある。他の構成部分は実質的に第1図のものと変わり
がない。
非直線抵抗体との中央で発生したアーク21は一般に中
央でのみ継続して、周囲へは移行しない傾向にあるが、
aFj図のごとく中空部3を形成することによシ、電極
板7 a、 + 71)のアーク発生箇所に、第6図に
示すように電極溶融部−コすなわち電極劇刺の無い部分
が生じ、さらにアークの継続により第7図に示すように
電極溶融部二が拡大してアークは周辺へと移動して行く
。このようにしてアークの周囲への移動を早め、短絡金
属/lの溶融開始時間を庁<シ、アークを速かに消滅さ
せてサージアブソーノ々の爆発を防止することができる
中空部20は文字とおシ中空のままにしてもよいが、場
合によってはそこに絶縁物を埋設しても上記と同等の作
用効果を発揮することができる。
第5図のサージアブソーノにおいて、電極板7a 、7
bの非直線抵抗体ざに接触する面に、第r図に示すよう
に、その接触面と平行に走る溝コ3を形成することによ
り、アークによシ溶融する部分を局部に限定することが
でき、それにより周辺へのアーク移動を一層早くシ、短
絡金属の溶融開始時間を早くしてアーク全速かに消滅さ
せ、サージアブソー・々の爆発をより安全に防止するこ
とができる。
第2図は、非直線抵抗体と&触する部分をリング電極、
26とした電極板Jの実施例を示すものである。このよ
うにリング電極とすることによυ、非直線抵抗体が破壊
し、アークが発生したときのアークの始点および終点を
非直線抵抗体の周辺部に限定させることができ、それに
よシアークによる熱をさらに早く短絡金属または短絡部
材に伝達させてそれをより早く溶融させ、アークの一層
速かな消滅を図ることができる。
非直線抵抗体ないし非直線抵抗素子自体は公知であシ、
前述のZnOからなるもののほかにもたとえば810な
ど、他の組成のものを用いてもよい。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、サージ侵入によシサ
ージアブソーパにアークを発生した場合、短絡金属また
は短絡部材の作用によってアークを速かに消滅させ、そ
れにより容器の爆発を防止し、送配嘗装慟や開−・1装
置の信頼性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す一部断面側面図、 第、2図社サージアブソーバを設けたダイリスタ変換装
置を示す回路接続図、 第3図は第1図のサージアブソーバの短絡金属溶融状態
を示す一部断面側面図、 第v図は本発明の他の実施例を示す一部り面側面図、 第5図は本発明のさらに他の実施例を示す縦断面図、 第6図、第7図は第5図のサージアブソー79における
電極板のアークによる溶融過程を説明するための説明図
、 第♂ピ1は第5図のツージアゾソーパにおける電極板に
溝を形成した例を示す斜視図、 第7図はfir、12板にリング電極を形成した例を示
す斜視図である。 6・・・絶縁容器、7a、7b、ユS・・・電極板、t
・・・非直線抵抗体、り・・・隙間、2′・・・j、δ
ヤップ、7k・・短絡仝2屈、13・・・低融点絶縁物
、tp・・短絡部材、/S・・高融点絶縁物、20・・
・中空部1,13・・・溝、λ乙・・・リング電極。 出v人代理人 猪 股 消 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 ’/l) 8 71 lU 第8図 2] 第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 /、筒状の絶縁容器と、この絶縁容器の両開口端に配設
    された一対の電極板と、前記絶縁容器内において前記両
    電極板の間に介挿された非直線抵抗体と、抵抗率の低い
    金属材料片と融点の低い可溶金属材料片とを混入させた
    金属材料からなシ、溶融することによシ前記両電極板相
    互間を短絡し得るように前記両電極板の間に若干のギャ
    ップを介して配設された短絡金属とを備えてなるサージ
    アブソーノ9゜ コ、電極板の、非直線抵抗体と接触する部分に、中空部
    または絶縁層が介在されている特許請求の範囲第1項記
    載のサージアブソー・z。 3、電極板の、非直線抵抗体と接触する表面に、その表
    面と平行に走る溝が形成されている特許槽重の箭B11
    I笛j頂ロー鯖の廿−一ン了ザソー、々−グ、電極板の
    、非直線抵抗体と接触する部分がリング電極として構成
    されている特許請求の範囲第1項記載のサージアブソー
    ノ々。 j、筒状の絶縁容器と、この絶縁容器の両開口端に配設
    された一対の電極板と、前記絶縁容器内において前記両
    電極板の間に介挿された非直線抵抗体と、抵抗率の低い
    金属材料片と融点の低い可溶金属材料片とを混入させた
    可溶材料を融点の低い絶縁−を間に挾んで少なくとも3
    層に成層して寿り、溶融することにより前記両軍極板相
    互間を短絡し得るように前記両電極板の間に前記非直線
    抵抗体の周囲に隙間をもたせて介挿された短絡部材と、
    融点の高い絶縁物からなシ、前記短絡部桐と絶縁容器と
    の間に配設された熱保獲部材とを備えてなるサージアブ
    ソー・々。 6、電極板の、非直線抵抗体と接触する部分に、中空部
    または絶縁層が介在されている特許請求の範囲第5項記
    載のサージアブソー・々。 7、′電極板の、非直線抵抗体と接触する表面に、その
    表面と平行に走る溝が形成されている特許請求の範囲第
    6項記載のサージアブソーバ。 ♂、電極板の、非直線抵抗体と接触する部分がリング電
    極として構成されている特許請求の範囲第S項記載のサ
    ージアブソーバ。
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