JPH0577165B2 - - Google Patents

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JPH0577165B2
JPH0577165B2 JP59208052A JP20805284A JPH0577165B2 JP H0577165 B2 JPH0577165 B2 JP H0577165B2 JP 59208052 A JP59208052 A JP 59208052A JP 20805284 A JP20805284 A JP 20805284A JP H0577165 B2 JPH0577165 B2 JP H0577165B2
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JP
Japan
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voltage
lightning arrester
resistance element
nna
nonlinear resistance
Prior art date
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JP59208052A
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Inventor
Yukio Fujiwara
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、酸化亜鉛形避雷装置、特にその内
部に収容する非直線抵抗素子の配列の仕方に工夫
を凝らした避雷装置に関するものである。
〔従来の技術〕
避雷装置は、電力系統に発生する異常電圧を制
御し、系統に接続される各種の被保護機器の絶縁
破壊事故を防止する。一般に避雷装置は、一定の
過電圧レベルになれば電流を放電し、また常規の
運転電圧などの一定の電圧レベルでは何ら動作せ
ず、普通の絶縁物に近い特性を示す。
このような避雷装置として、現在、酸化亜鉛形
避雷装置が主流となつており、その代表的な例を
説明する。第3図は碍子形の酸化亜鉛形避雷装置
を示す側断面図であり、図において1は碍管容器
であつてその両端部にフランジ2を有している。
3は酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物の焼結体
から成る非直線抵抗素子を複数枚31〜3n直列
接続して構成された非直線抵抗素子柱である。こ
の非直線抵抗素子柱3は、バネ4を介して密閉用
フタ5にバネ圧で固定される。
次に動作について説明する。この第3図の避雷
装置に雷サージなどの異常電圧が襲来すると、過
電圧に対して非直線抵抗素子柱3は、その抵抗が
大幅に小さくなり、従つて密閉用フタ5およびバ
ネ4を介してサージ電流を流し、これにより過電
圧を一定レベル以下に抑制する。一方、異常電圧
抑制後は、非直線抵抗素子柱3の抵抗が非常に高
くなるため、非直線抵抗素子柱3は普通の絶縁物
に近い特性を示す。このような通常の連続使用電
圧に対しては、避雷装置内部の電圧分担が避雷装
置の課電寿命や熱安定性に影響するようになる。
以下、この特性を図を用いて説明する。
第4図は、第3図に示した避雷装置の等価回路
を示す回路図で、簡単化のため非直線抵抗素子柱
3が4枚の非直線抵抗素子31〜34から成る場
合を示す。およびCe1〜Ce4は各非直線抵抗素子
31,32,32,34のそれぞれ非直線抵抗お
よび静電容量であり、Cs1〜Cs3は対地浮遊容量で
ある。非雷装置の形状や大きさにもよるが、概
略、系統電圧154kV以上の避雷装置では、対地浮
遊容量Cs1〜Cs3の並列静電容量値は各非直線抵抗
素子の静電容量Ce1〜Ce4の直列静電容量値より
大きくなる。さらに通常の連続使用電圧では、各
非直線抵抗素子の抵抗よりもその静電容量による
容量リアクタンスの方が小さく、数%〜約20%程
度である。このため、通常の連続使用電圧では、
対地浮遊容量Cs1〜Cs3の影響を受け、非直線抵抗
素子柱3の電圧分担が不平等になる。即ち、第4
図の等価回路から分るように各非直線抵抗素子に
流れる電流をIe1〜Ie4とすると、高圧側程非直線
抵抗素子に流れる電流Ieが大きく、それによる電
圧降下も大きくなるためである。
第5図a,bは、それぞれ第3図に示した避雷
装置の非直線抵抗素子柱3の電位分布特性および
素子1枚当りの電圧特性を示す。破線は対地浮遊
容量Cs1〜Cs3がないと仮定したときに得られる電
圧分担が平等な場合で、連続使用電圧において各
非直線抵抗素子に加わる電圧は第5図bから均等
であることが分る。しかし、対地浮遊容量を含め
ると破線のカーブはそれぞれ実線の電圧分担不平
等のカーブとなり、第5図bから分るように高圧
側の非直線抵抗素子に他の非直線抵抗素子より大
きな電圧が加わるようになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、避雷装置の電圧分担が不平等であ
ると、一部の非直線抵抗素子に設定値以上の電圧
が加わるようになり、この部分の非直線抵抗素子
が大きく課電劣化を起こし、ひいては避雷装置全
体の課電寿命を短くし、熱安定性を悪化する可能
性があつた。このため大きな定格の避雷装置で
は、電圧分担均一課のための分圧コンデンサを付
加したり、大形の分圧シールドを必要とするので
装置が大形で高価なものとなる問題点があつた。
この発明は、このような問題点を解消するため
になされたもので、各非直線抵抗素子の電圧分担
が均一な避雷装置を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は係る避雷装置は、比VNnA/Zcの大
きい非直線抵抗素子を高圧側に配置したものであ
る。
〔作用〕
この発明においては、比VNnA/Zcの大きい非
直線抵抗素子を高圧側に配置し、しかも高圧側か
ら接地側に順番に配列することにより、避雷装置
の電圧分担が平等になる。
〔実施例〕
以下、この発明の考え方を図面について説明す
る。第2図は、各非直線抵抗素子の電圧−電流
(V−I)特性を示す図である。避雷器直列ギヤ
ツプに対応させるため、動作開始電圧が設定され
ており、それは電流NmA(通造1〜3mAの電
流を使用する)での電圧を言う。このV−I特性
は、広い電流範囲特にNmA〜10KAにおいて、
電圧の変化が少ない優れた非直線性を示してお
り、この領域では、非直線抵抗素子を大量に製作
した場合でも、ほぼ同一の安定なV−Iカーブが
得られる。一方、NmA以下の小電流領域のV−
I特性は、あまり非直線性を示さず、かつ、素子
大量製作時には、図中斜線で示すようなバラツキ
が大きく、これは同一電圧に対して最大約±20%
程度もある。
一方、非直線抵抗素子の課電寿命は、図中に示
した連続使用電圧と動作開始電圧の比、即ち課電
率Pに依存する。一般に課電率Pが10%増加する
と、課電寿命は約1桁縮まるとされており、避雷
装置の電圧分担の不平等性をなくし平均した一定
の課電率で使用することが避雷装置の寿命を高め
る方法である。
この発明は、非直線抵抗素子が持つているこの
ような特性を利用したものである。先ず、各非直
線抵抗素子の動作開始電圧VNnAを測定する。次
に、所定の電圧、この場合は各非直線抵抗素子当
りの連続使用電圧(避雷器の連続使用電圧を総使
用素子数で割つた平均的なもの)で漏れ電流を測
定する。そして両者の比からインピーダンスZc
を求める。このようにして求めたZcと上述の
VNnAとから更に比VNnA/Zcを下記のようにして
求める。
ここで、比VNnA/Zcは、非直線抵抗素子の適
用を決める指標で、大きな値を持つ素子程高課高
率の所に配置するのがこの発明の考え方である。
以下、この比の導出について説明する。動作開
始電圧VNnA、インピーダンスZcの非直線抵抗素
子に連続使用電圧(P×VNnA)を課電したとき、
非直線抵抗素子に流れる電流をIeとすると、次式
の関係が成立する。
P・VNnA/Zc=Ie Pを移項すると P・VNnA/Zc=1/P・Ie ここで、避雷装置の各非直線抵抗素子の課電率
Pを一定にするためには、P=一定とおいて、次
式を成立させる必要がある。
VNnA/Zc∝Ie 第4図の等価回路について述べたように、高圧
側にある電圧分担が高い非直線抵抗素子には他の
非直線抵抗素子により大きな漏れ電流Ieが流れる
ので、上式より電圧分担の大きな所には、比
VNnA/Zcの大きい非直線抵抗素子を配置すれば、
上式を満足することが可能である。
なお、この発明による避雷装置の構造は、第1
図のものと全く同じであり、雷サージなどの異常
電圧抑効果は何ら変化しない。
次にこの発明による避雷装置の通常の連続使用
電圧における電圧分担特性について説明する。第
1図a,bは、この発明における非直線抵抗素子
柱3の電圧分担特性の一例で、それぞれ電圧分布
特性および素子1枚当りの電圧特性である。図中
の実線は、高電圧側から接地側に向つて比
VNnA/Zcの大きい非直線抵抗素子から順番に配
列した場合であり、任意に配列した第5図a,b
の場合と比較すると、高圧側部分にある非直線抵
抗素子に加わる電圧は大幅に小さくなり、破線の
電圧分担平等の場合に近い特性を示す。
また、他の実施例として、上述のZcの代りに
非直線抵抗素子の容量リアクタンス1/ωCeを用
いても同様な効果が得られる。これは、通常の連
続使用電圧付近では非直線抵抗素子の抵抗が1/
ωCeより十分大きく、無視できるためである。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり避雷装置の高圧
側部分に比VNnA/Zcの大きい非直線抵抗素子を
配置したことにより、避雷装置の電圧分担が平等
になり、一部の高課電率の非直線抵抗素子が大き
く課電劣化するようなことがなくなる。このこと
は、避雷装置全体の課電寿命を長くするのみなら
ず熱安定性も向上させることが可能になり、大き
な定格の避雷装置では、電圧分担均一化のための
分圧コンデンサをより小容量のものにできたり、
小形の分圧シールドで済むという効果を生じる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による避雷装置中の非直線抵
抗素子柱の電圧分布特性aと素子1枚当りの電圧
特性bを示す図、第2図は各非直線抵抗素子の電
圧−電流(V−I)特性を示す図、第3図は現在
使用中の避雷装置を示す側断面図、第4図は第3
図に示した避雷装置の等価回路を示す回路図、第
5図は従来の避雷装置における非直線抵抗素子柱
の電圧分布特性aと素子1枚当りの電圧特性bを
示す図である。 図において、3は非直線抵抗素子柱、31〜3
nは非直線抵抗素子、VNnAは非直線抵抗素子の
動作開始電圧、Zcは非直線抵抗素子のインピー
ダンスである。なお、各図中同一符号は同一また
は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物から成る
    非直線抵抗素子を複数枚直列接続して構成された
    非直線抵抗素子柱を備える避雷装置において、各
    非直線抵抗素子について、測定した動作開始電圧
    VNnAと所定の電圧において測定した漏れ電流と
    からインピーダンスZcを求め、これらのVNnA
    Zcから更に比VNnA/Zcを求め、この比の大きい
    非直線抵抗素子を前記避雷装置の高圧側に配置し
    たことを特徴とする避雷装置。 2 避雷装置の高圧側から接地側に向つて比
    VNnA/Zcの大きい非直線抵抗素子から順番に配
    列したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の避雷装置。 3 漏れ電流を測定する所定の電圧が連続使用電
    圧であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    または第2項記載の避雷装置。 4 Zcの代りに非直線抵抗素子の容量リアクタ
    ンス1/ωCeを使用することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項または第2項記載の避雷装置。
JP59208052A 1984-10-05 1984-10-05 避雷装置 Granted JPS6187301A (ja)

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JP59208052A JPS6187301A (ja) 1984-10-05 1984-10-05 避雷装置

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JP59208052A JPS6187301A (ja) 1984-10-05 1984-10-05 避雷装置

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JPS6187301A JPS6187301A (ja) 1986-05-02
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4929437A (ja) * 1972-07-20 1974-03-15
JPS54144956A (en) * 1978-05-02 1979-11-12 Tokyo Shibaura Electric Co Gapless lightning arrestor
JPS5596585A (en) * 1979-01-18 1980-07-22 Tokyo Shibaura Electric Co Method of assembling arrester

Patent Citations (3)

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JPS5596585A (en) * 1979-01-18 1980-07-22 Tokyo Shibaura Electric Co Method of assembling arrester

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JPS6187301A (ja) 1986-05-02

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