JPH0621204Y2 - 避雷器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は雷サージを始めとする異常電圧から電力設備を
保護するための避雷器に関するものである。

従来の技術 近年、電力分野において、電力の安定供給の要望が以前
にも増して高まり、電力設備機器の高信頼化ならびに電
力の高品質化が進められている。特に、電力の高品質化
は、送電線上に雷などによって発生する有害な異常電圧
を確実に吸収、抑制するために、通常ギャップをもたな
い酸化亜鉛系の避雷器も実用化され、送配電設備の各所
に取付けられている。これらギャップをもたない避雷器
の内部には特性要素として酸化亜鉛を主原料とするバリ
スタ素子が内蔵され、このバリスタ素子そのものの特性
が避雷器の特性と見ることができる。このような観点か
ら、また電力機器の保護の面から、バリスタ素子のサー
ジ吸収特性、例えば放電耐量、制限電圧性能、課電寿命
性能などは重要であり、特にどの程度の雷サージ電流を
吸収できるかという能力を示す放電耐量の向上は、避雷
器の小型化とともに急務な課題となっている。

従来、この種の避雷器の内部構造は、第４図に示すよう
な構成であった。第４図は避雷器の主要構成部の断面を
示したもので、避雷器のターミナルとなる両端端子部は
省略している。第４図において、１は酸化亜鉛を主原料
とし、ビスマスなどの添加物を加えて高温焼結して得ら
れた円柱状のバリスタ素子で、その側面は高抵抗層なら
びにガラス層によって覆われている。第４図では２個の
バリスタ素子１を示したが、このようなバリスタ素子１
が避雷器の適用定格に合わせて必要な数が直列に組み込
まれる。２ａ，２ｂはバリスタ素子１の両端面上に設け
られたメタリコン電極で、アルミニウムの溶射によって
円板状に形成されている。バリスタ素子１からの電気的
接続は、このメタリコン電極２ａ，２ｂへの圧接によっ
て得られる。３ａはメタリコン電極２ａに圧接する電極
板、３ｂは外部端子（図示せず）につながる金属板、４
はコイル状のスプリングで、電極板３ａをメタリコン電
極２ａに圧接する圧接力を得るためのものである。５は
スプリング４に電流が流れないように設けた短絡バー、
６は円筒状の碍子あるいはガラスエポキシなどで作られ
た絶縁ケースで、バリスタ素子１などが収納される。

以上のように構成された従来の避雷器のメタリコン電極
部分におけるサージ電流吸収時の挙動について、以下そ
の動作を説明する。

まず、雷サージ電圧が避電器の両端に印加された場合、
それらの電圧に伴うサージ電流が避電器に流れ、避電器
両端の電圧が抑制される。この時、サージ電流は短絡バ
ー５→電極板３→メタリコン電極２ａ→バリスタ素子１
→メタリコン電極２ｂを通過する。

考案が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の構成では前述のバリス
タ素子１が極めて大きくなったり、あるいは細長くなっ
た時、電極板３が均一にメタリコン電極２ａに圧接でき
なくなり、部分的にサージ電流が集中し、電流密度も高
くなり、バリスタ素子１の放電耐量が低下する問題があ
った。また、サージ電流の表皮効果によって電流がバリ
スタ素子１の表面近くに集中し、電流密度的にも、また
セラミクスの熱膨張的にも放電耐量を低下させるという
問題があった。

本考案は、このような問題点を解決しようとするもの
で、電極板が所望の接点密度でメタリコン電極面に圧接
し、サージ電流の不適当な部分への集中を抑制し、バリ
スタ素子の放電耐量の低下を防止しようとするものであ
る。

問題点を解決するための手段 本考案は前記問題点を解決するために、バリスタ素子の
電極に圧接する電極板を設けるとともに、この電極板の
バリスタ素子の電極に圧接する面には、その中央部を周
縁部よりは分布密度を高めた状態で複数の凸部を形成し
たものである。

作用 以上の構成とすると表皮効果によりバリスタ素子の側面
部に集中しようとする大電流を、このバリスタ素子に均
一に流すことが出来、その結果として局部的な発熱によ
る熱膨張でバリスタ素子が割れてしまうのを防止でき
る。

実施例 以下、本考案の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

まず、第１図は本考案の一実施例による避雷器を示した
主要部分の断面図で、避電器のターミナルとなる両端端
子部などは省略してある。また、第２図は第１図の避雷
器に組み込まれた本考案のイボ状の凸部をもつ電極板の
一例を示している。

第１図，第２図において、７は酸化亜鉛を主原料とする
大形で彎曲したほぼ四角柱状のバリスタ素子８、ａ，８
ｂはメタリコン電極、９はコイル状のスプリングで、第
１図の実施例では２組、組み込まれている。１０は短絡
バー、１１は絶縁ケースで、これらはそれぞれ従来のバ
リスタ素子１、メタリコン電極２ａ，２ｂ、コイル状の
スプリング４、短絡バー５ならびに絶縁ケース６に対応
するものである。１２はバリスタ素子７の端面形状に対
応した形状をもった電極板で、そのメタリコン電極８ａ
に圧接する面には、イボ状の凸部１３がある分布密度を
有して配置してある。この電極板１２のイボ状の凸部１
３は約１mm径程度のもので、その凸部１３の高さは0.1
〜１mmである。この凸部１３は通常、電極板１２のプレ
ス加工あるいは金属の溶接などで形成される。この電極
板１２は従来の電極板３と同様にスプリング９によって
メタリコン電極８ａの面に圧接している。

この凸部１３の分布密度は、バリスタ素子７に大きなサ
ージ電流が流入した時に、表皮効果によりバリスタ素子
７の側面部に集中するのを抑制するために、凸部１３を
できるだけ中央部に分布させ、周縁部よりは分布密度を
高めている。

また、第１図で１４は外部端子（図示せず）につながる
金属板、１５は外部端子部１６を備えた電極板で、その
メタリコン電極８ｂに接する面にはイボ状の凸部１７が
設けられている。

次に、以上のように構成された避雷器の動作を説明す
る。従来例と同様にサージ電圧が印加された場合、その
電圧に対応したサージ電流が短絡バー１０→電極板１２
→凸部１３→メタリコン電極８ａ→バリスタ素子７→メ
タリコン電極８ｂ→凸部１７→電極板１５と流れ、避雷
器としての特性は従来例と同一である。しかしながら、
電極板１２の圧接面側にイボ状の凸部１３が設けられて
いるため、スプリング９の圧接に少々アンバランスがあ
ってもメタリコン電極８ａ面への圧接が不均一になるこ
とが抑制されている。これは圧接した時、電極板１２の
凸部１３がある程度メタリコン電極８ａ面にくい込み、
また各凸部１３を支点として他の凸部１３がメタリコン
電極８ａ面に圧接するといった効果によるもので、凸部
１３とそれぞれの圧接点が電極板１２とメタリコン電極
８ａとの導通部となっている。そして、大サージ電流が
バリスタ素子７に流入した際に表皮効果によって電流密
度の低くなる部分に凸部１３の分布密度を高めることに
よって、大サージ電流が流入した際においてもバリスタ
素子７内の電流密度を均一にし、放電耐量の低下を抑制
すると同時に、サージ電流に伴なうバリスタ素子７内の
熱分布も均一にし、熱膨張などによるバリスタ素子７の
割れを抑制する効果をもつものである。

また、電極板１５側においても同様の効果が得られるも
のである。ここで、電極板１２，１５はその少なくとも
一方に凸部１３，１７があれば効果が得られるものであ
る。

次に、第２の実施例を第３図と共に説明する。この第３
図の実施例はバリスタ素子の形状が円柱状である場合の
電極板の例を示したもので、１８は円板状をした電極
板、１９は凸部である。この凸部１９は円柱状のバリス
タ素子にサージ電流が流れた場合、サージ電流が円周部
に集中することから、中心部に密度を高く、円周部に近
づく程に密度を低下させていった例で、第１の実施例と
同様の効果を有するものである。

考案の効果 以上のように本考案はバリスタ素子の電極に圧接する電
極板を設けるとともに、この電極板のバリスタ素子の電
極に圧接する面には、その中央部を周縁部よりは分布密
度を高めた状態で複数の凸部を形成したものであるの
で、表皮効果によりバリスタ素子の側面部に集中しよう
とする大電流を、このバリスタ素子に均一に流すことが
出来、その結果として局部的な発熱による熱膨張でバリ
スタ素子が割れてしまうのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例による避雷器を示す主要部の
断面図、第２図は第１図の避雷器を構成する電極板の上
面図、第３図は本考案の第２の実施例における電極板を
示す上面図、第４図は従来の避雷器を示す主要部の断面
図である。 ７……バリスタ素子、８ａ，８ｂ……メタリコン電極、
１２，１５，１８……電極板、１３，１７，１９……凸
部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】バリスタ素子と、このバリスタ素子の電極
   に圧接する電極板とを備え、前記電極板のバリスタ素子
   の電極に圧接する面には、その中央部を周縁部よりは分
   布密度を高めた状態で複数の凸部を形成した避雷器。