JP2591068B2 - 避雷器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、酸化亜鉛素子による避雷器に係り、特に素
子群を一体化にして支持するようにした避雷器に関する
ものである。

Ｂ 発明の概要 本発明は酸化亜鉛素子を積み重ねた素子群の両端に電
極を設け、各々の素子両端面に溶射電極を備えた避雷器
において、溶射電極面あらさを20〜120Sとし、溶射電極
相互間、および必要に応じて溶射電極と素子群端部の電
極とを導電性接着剤で接着して素子群を一体化にし、避
雷器の特性の安定化と構造の単純化および小形化を図っ
たものである。

Ｃ 従来の技術 酸化亜鉛素子による避雷器は碍管の内部に酸化亜鉛素
子から成る複数の素子を積み重ねて収納し、碍管の両端
を閉塞して構成され、その各々の素子は避雷器の定格電
圧に合わせて任意の長さに設定できるようにするためデ
ィスク状に形成されており、碍管内の軸線方向に積み重
ねその両端に電極を設け、絶縁ロッドを介してその両端
の電極を圧接収納し、碍管内で短絡した場合、発生ガス
を放出させるための放出手段を碍管の少なくとも一方の
端部に設けて構成されているのが一般的である。

以下、従来の避雷器を第５図、第６図、および第７図
に基づいて詳細に説明する。

第５図は碍管を縦断した正面図、第６図は第５図のＹ
−Ｙ線における断面矢視図、第７図は第５図のＣ部分を
拡大した部分拡大図でこれらの図において、１は碍管
で、この碍管１内には軸線方向に複数の素子2aを積み重
ねて収納してある。この素子2aの両端面には、素子2aを
積み重ねた際における電気特性を保持するために例えば
アルミニウム、銅等を溶射した金属性の電極2bが設けて
ある。そして素子群２の一端には上部電極３を、他端に
は下部電極４を夫々介して各々絶縁材料から成る支持板
5a、5bが碍管１内壁に複数個所当接して設けてある。こ
の支持板5a、5bは第６図に示すように略三角形に形成さ
れ、各々の支持板5a、5bには絶縁ロッド６が貫通する取
付孔を有し、この取付孔には素子群２の外周に素子2aの
製造過程で発生する直径寸法のバラツキを吸収するため
に若干の余裕を見込んで等配置の距離を隔てて素子群２
を碍管１の軸線方向に支持する絶縁ロッド６がナット７
等で取り付けてある。

前記支持板5a側には、この支持板5aを貫通して突出し
た上部電極３と碍管１端部との間に碍管１内部を軸線方
向に圧接するバネ８が弾挿され、前記支持板5b側には、
この支持板5bを貫通して突出した下部電極４と碍管１端
部との間に碍管１内部を軸線方向に所定の距離を確保す
るための管状のディスタンス９が設けてある。

そして碍管１の両端の開口部は、短絡時に素子群２か
ら発生するガスを逃すための放圧板を備えて碍管１内部
を密封している。

Ｄ 発明が解決しようとする課題 かかる従来の避雷器においては、素子群２外周近傍に
等配置の距離を隔てた絶縁ロッド６が素子群２両端に設
けた支持板5a、5bを貫通して取り付けた構成としている
ので、素子群２を支持するための部品点数が多くなるこ
とから構造が複雑化し、そのため加工および組立工数が
多くかかり、また加工および組立誤差も生じやすいとい
う問題があった。

また、素子群２外周と碍管１内壁との間には、絶縁ロ
ッド６を取り付けるための距離を必要とすることから、
碍管１内壁を素子群２外周に近づけて碍管１を小形化す
るということが困難であった。

さらに、素子群２と絶縁ロッド６との間には、素子2a
の製造誤差のバラツキを見込んだ間隙があることから素
子2aは碍管１の半径方向には何も拘束されていないため
に、避雷器を移動する際、とりわけ輸送時においては振
動、衝撃等により素子2aが個々に碍管１の半径方向にず
れるという問題があった。

このため、素子2aがずれた場合には、素子2aの両端面
に溶射した金属性の電極2bが素子2a相互間の摩擦によ
り、電極2b面が摩耗して電極2b物質の微粉が落下し、機
器の電気特性の低下を招くという問題点があった。

また、両端面に溶射電極2b付けした素子2aを碍管１の
軸線方向に積み重ねてバネ８で圧接しているだけなの
で、第５図のＣ部分を拡大すると第７図に示すように溶
射電極2b面には凹凸部があり、溶射電極2b相互間は点接
触となるために40KA（約１〜1.5KA/Cm²）を超えるイン
パルス電流を通電した際に、前記の接触部で微小放電が
発生し、特に碍管１内部にSF₆ガス、又は絶縁油を充填
した場合には微小アークがこれらの絶縁媒体の成分を分
解するという問題があった。

さらに、前記の微小放電によって溶射電極2b自体も溶
けてしまうことから、素子2aの電気特性が低下するとい
う問題点があった。

Ｅ 課題を解決するための手段 本発明の避雷器は、碍管内部に酸化亜鉛素子を積み重
ねてその両端に電極を設けて収納するとともに各々の素
子の両端面に金属溶射により溶射電極を備えた避雷器に
おいて、前記素子の溶射電極面のあらさを20〜120Sと
し、少なくともこの溶射電極相互間を導電性接着剤で接
着して一体的に構成する。

Ｆ 作用 本発明の避雷器にあっては、素子の溶射電極面のあら
さを20〜120Sとしてこの溶射電極相互間を導電性接着剤
で接着して素子群を一体化したので、接着強度が高く、
且つ構成が単純化されると共に溶射電極面の凹凸部によ
る接触部の微放電は生ずることがなく、また輸送の振
動、衝撃によるずれもないので、電極面の微粉も生じな
いため、これらに起因する電気特性の低下を来すことが
ない。

Ｇ 実施例 本発明による避雷器を第１図、第２図、および第３図
に示す一実施例に基づき詳細に説明する。なお、第１図
〜第３図において前述の第５図〜第７図と同一部分、若
しくは相当する部分には同一符号を付し、それらの説明
は省略する。

第１図は碍管を縦断した正面図、第２図は第１図のＸ
−Ｘ線における断面矢視図、第３図は第１図のＡ部分を
拡大した部分拡大図でこれらの図において、素子2aの溶
射電極2b相互間には、例えば銀、銅、アルミニウム、グ
ラファイト等の導電性材料の微粉とエポキシ樹脂等の有
機バインダー若しくは無機バインダーとから成る導電性
接着剤11を塗布して溶射電極2b相互を接着してある。

また、この一体化にした素子群12の一端には上部電極
13が、他端には下部電極14が、前記の導電性接着剤11に
よって接着して設けてある。そして、上部電極13に嵌合
する支持金具15および下部電極14は碍管１両端部に夫々
嵌合して素子群12を碍管１の軸線方向に支持固定してあ
る。

次に、上述した本発明の一実施例に基づく避雷器と本
発明における導電性接着剤11を素子2a相互間に直接塗布
した避雷器との各種放電耐量試験を実施し結果を下記の
表−１に示す。

表−１において、供試器は第３図に示す様に本発明
の素子2aの溶射電極2b（材質はアルミニウム、厚さ＝約
100μｍ、表面あらさ＝約50S）相互間に導電性接着剤11
を塗布した避雷器、供試器は第４図に示す様に素子2a
相互間に直接本発明における導電性接着剤11を塗布した
避雷器を示す。なお、導電性接着剤11の厚さは共に約15
0μｍ程度を塗布したものである。また、素子2aのサイ
ズは供試器、および供試器いずれも外径＝65mm、厚
さ＝25mmである。

試験電流としては、波頭長＝８μＳ、波尾長＝20μＳ
の10KA、および波頭長＝４μＳ、波尾長＝10μＳの100K
Aの２種類の電流を通電するものである。

上記の表−１にあって、良とは各試験電流を試験回数
分通電した際、各電流に対して異常なく耐え、通電後、
素子2aに100Kg・Cmの捩りトルクを負荷しても異常のな
いことを示す。また、不良とは前記の条件を満足しない
場合、あるいは、通電途中で素子2a間の接着がはがれた
場合を示す。

表−１の各種放電耐量試験の結果から、本発明の避雷
器である供試器は、素子2a相互間に直接導電性接着剤
11を塗布した避雷器である供試器と比較して、溶射電
極2b相互間に導電性接着剤11を塗布して接着した供試器
の方が電気特性が優れていることが立証できた。

しかしながら、接着剤を使用した場合、一般的に接着
強度は接着面の表面あさと密接な関係があり、接着面の
表面を荒くした方が接着強度は高い。

そのため、供試器の場合も素子2a両端面を予めブラ
スト処理して素子2a表面を約20Sのあらさにしてから導
電性接着剤11を塗布して接着したが、供試器の溶射電
極2b面の約50Sのあらさに比較して滑らかなために前記
の放電耐量試験において接着強度の差が影響していると
考えられる。

そこで、素子2aの表面のあらさをもっと荒くすれば接
着強度は高くなると考えられるが、素子2aはセラミック
スであるために非常に硬く、表面を荒くするには相当の
設備と工数を必要とする。

また、素子2aの表面を荒くした場合には、動作開始電
圧V₁mAの分布が悪くなり、放電耐量試験時に電流集中を
起し放電耐量が低下する等の電気特性の低下を招くこと
になる。

従って以上の理由から、素子2aの表面を荒くすること
には種々の問題があり、このため表面あらさを容易に溶
射条件によって変えられる溶射電極2bを用いた方が最終
的には接着強度は高くなる。そこで次に、素子2aの溶射
電極2bの表面あらさを変えて各種放電耐量試験を実施し
た結果を下記の表−２に示す。

表−２において、供試器としては前述の表−１におけ
る放電耐量試験と同様に素子2aの溶射電極2bの表面あら
さを除いては同じ条件の下で試験を実施した。

上記の表−２にあって、良あるいは不良とは表−１の
場合と同様の結果を示す。

表−２の各種放電耐量試験の結果から、実際に使用す
る条件を考えた場合には、電流値8/20μＳ−10KAは20
回、4/10μＳ−100KAは２回耐える必要があり、これを
満足する溶射電極2bの表面あらさは20〜120Sであること
が立証された。

また、表−２において、溶射電極2bの表面あらさが20
S未満の場合は前述の通り電極2bの表面が滑らかになる
ため接着強度が低下したためであった。そして、表面あ
らさが120Sを越えた場合には、表面あらさを荒くしてい
くと結果的には溶射電極2bを厚くしなければならず、厚
くすると溶射後に電極材料であるアルミニウムが冷却す
る際の熱歪を大きく生じて溶射電極2b自身の接着強度が
低下したためであった。

ここで、溶射電極2b相互を接着する導電性接着剤11に
ついて以下に述べる。

導電性接着剤11には殆んどの場合有機バインダーを含
有していることから、この有機バインダーが電流を通電
した際、急激に発熱して蒸発し接着強度を低下させるた
めに導電性接着剤11にある程度の厚さが必要であること
が試験を実施して確認できた。

そして、導電性接着剤11の厚さは第３図に示す様に寸
法Ｂにおいて最低でも10μｍ以上必要であった。

また、導電性接着剤11の導電度を変更して試験を実施
したが、0.1Ω・Cm以下であれば実用上支障のないこと
が確認できた。

Ｈ 発明の効果 本発明の避雷器にあっては、素子の溶射電極面のあら
さを20〜120Sとしてこの溶射電極相互間を導電性接着剤
で接着して素子群を一体化にした構成としているので、
素子群を支持するための従来のような素子群の両端に設
けた支持板、およびこの支持板に素子群外周近傍に等配
置の距離を隔てて素子群を軸線方向に支持する絶縁ロッ
ドといった複雑な構造は必要とせず、構造が単純化した
ために部品点数が少なくなることから加工および組立工
数が減少し、加工、組立誤差も極めて減少させることが
できる。

また、素子群外周と碍管内壁との間には、従来のよう
に絶縁ロッドを取り付けるための距離を必要としないた
め碍管内壁を素子群外周に近づけて碍管径を小さくして
碍管の形状を小形化することができる。

従って、素子群と碍管内壁との距離が接近したことか
ら、素子群で発生する熱を碍管外部へ熱放散する放熱特
性の向上が図れる。

さらに、素子群を一体化にしたために避雷器を移動す
る際、とりわけ輸送時においては振動、衝撃等に対して
素子が碍管の半径方向へずれたりすることはなく、これ
により、素子がずれた場合における素子の溶射電極相互
間の摩擦により、電極面が摩耗して電極物質の微粉が落
下して電気特性の低下を招くということはなくなるもの
である。

また、素子の溶射電極相互間に導電性接着剤を塗布し
たために溶射電極面のあらさの凹凸部による点接触がな
くなるだけでなく、導電性接着剤中の導電物質による接
触が付加されることから、インパルス電流を通電した際
には、従来の溶射電極相互間における接触部での微小放
電によるアークの発生を抑制し、特に碍管内部にSF₆ガ
ス、又は絶縁油を充填した場合にはこれらの絶縁媒体の
成分を分解するということはなくなる。

さらに、溶射電極相互間における接触部での微小放電
によるアークの発生を抑制したことから、溶射電極自体
も損傷することがなく、従って素子の電気特性が低下す
るということはなくなる。

さらにまた、溶射電極にあっては溶射する際に粒子を
大きくして表面あらさを荒くすることができるので、溶
射電極自体の接着強度を高めて素子の電気特性（特に放
電耐量特性）を向上することができる。

また、溶射する粒子を大きくした場合には、溶射時間
を短縮することができ、溶射電極付け作業の生産性の向
上が図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の避雷器の一実施例を示す縦断正面図、
第２図は同上第１図のＸ−Ｘ線における横断平面図、第
３図は同上第１図のＡ部拡大図、第４図は素子間に直接
導電性接着剤を塗布した部分拡大図、第５図は従来の避
雷器の縦断正面図、第６図は同上第５図のＹ−Ｙ線にお
ける横断平面図、第７図は同上第５図のＣ部拡大図であ
る。 １……碍管、2a……素子、2b……溶射電極、11……導電
性接着剤、12……素子群、13……上部電極、14……下部
電極。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】碍管内部に酸化亜鉛素子を積み重ねてその
   両端に電極を設けて収納するとともに各々の素子の両端
   面に金属溶射により溶射電極を備えた避雷器において、
   前記素子の溶射電極面のあらさを20〜120Sとし、少なく
   ともこの溶射電極相互間を導電性接着剤で接着して一体
   化したことを特徴とする避雷器。