JPS6199289A - 避雷器 - Google Patents

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、電圧電流非直線性のすぐれた非直線抵抗体を
用いた直列ギャップのない避雷器に係り。

特に電位分布の制御方法を改善した避雷器に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 避雷器に用いられる非直線抵抗体としては、たとえば酸
化亜鉛を主成分とし、その他いくつかの金属酸化物を添
加した原料を成形・焼成して得られる酸化亜鉛バリスタ
がある。この素子は比較的低い電圧がかかつている場合
には絶縁物であって、商用周波交流電圧がかかった場合
には一般に容量分電流の方が抵抗分電流より大きく、比
誘電率が５００〜１０００の誘電体としてふるまう。−
万雷サージ等の高い電圧がかかると電流が急増し、低抵
抗体となって過電圧のエネルギーを吸収し過電圧を抑制
する。

この種の避雷器の常時運転状態にあっては直列ギャップ
がないために素子に常時電圧がかかっているが、その電
圧は通常素子の異常発熱を避けるため低く設計されるの
で、この場合素子は上記の如き誘電体としてふるまう。

避雷器の定格電圧に応じて上記素子を多数積層していく
と、素子から大地への浮遊静電容量の影響により素子１
枚毎の分担電圧に不均一性が生じ、高電圧側に配置され
た素子程分担電圧が大きくなる。

ところで、上記素子に電圧を長期間かけておくと抵抗弁
漏れ電流が徐々に増え、この発熱によりて温度上昇をき
たす。この素子抵抗弁漏れ電流に対しては通常の半導体
と同様抵抗一温度特性が負なのでついには発熱と放熱の
バランスがくずれ熱暴走：二よって破壊する。この素子
の寿命は素子にかかる電圧が高い程短かいことが知られ
ており、更に避雷器の実フィールドにおける必要寿命を
考慮しなければならず、素子に対し常時かけ得る電圧に
は上限がある。従って何らかの電位分布均一化手段が必
要である。

電位分布不均一の程度は素子自身の静電容量（Ｃｏ）と
素子から大地への浮遊静電容！（Ｃｓ）の比Ｃｓ／Ｇｏ
に依存しており、Ｃｓ／Ｓｏが大きい程電位分布は不均
一になる。そして避雷器容器が接地金属タンクで構成さ
れるタンク形避雷器や、素子の積層枚数の多い高電圧避
雷器程電位分布の不均一性が大きくなる。

従来この種の避雷器としては次のような構成のものが実
用化されている。即ち高圧導体を絶縁支持する絶縁スペ
ーサと金属端板で上・下開口部を閉塞される接地金属タ
ンク内に、高気圧絶縁ガスが封入されるとともにコンデ
ンサ筒及びこのコンデンサ筒内に収納支持された避雷器
要素を収納配置している。そしてこの避雷器要素の高圧
側を高圧導体に、また接地側を金属端板に接続している
。

■ 避雷器要素は非直線抵抗素子を複数個積み重ねた　　　
　１直列接続体“ニして構成される。コンデンサ筒は絶
縁筒の中に多数の箔電極を埋め込み、それらのラップ部
分に静電容量を形成するとともに、高圧側から低圧■リ
ヘ向けてその静電容量を徐々に小さくすることにより大
地電位への浮遊静電容量の影響を補償して均一な電位分
布を実現している。

この構成によれば、避雷器要素の積み重ね方向に沿って
均一な電位分布が実現されるものの、コンデンサ筒に常
時電圧が課電されるのでこのコンデンサ筒に極めて高い
信頼性が要求され、大変高価なものとなる。また高電圧
になる程コンデンサ筒の高圧側静電容量が大きくなるた
め装置が大形化し、製造に高度の技術を要するという問
題があった。

［発明の目的］ 本発明は、上記欠点をなくすためになされたものでコン
デンサ筒を、用いることなく、高電圧定格に適用でき、
またタンク形であっても避雷器要素の長さ方向に沿った
電位分布を実質的に均一化しうる避雷器を得ることを目
的とするものである。

［発明の概要］ 上記目的を達成するために本発明によれば、複数の非直
線抵抗体を積み重ねて形成した素子単位ブロックを高誘
電材料の絶縁板を介して複数個積層したブロック柱を２
個並置し、この２個のブロック柱のうち、第１のブロッ
ク柱に罵する第１の素子単位ブロックの最上部に位置す
る素子上面と、第２のブロック柱に属する素子単位ブロ
ックにおける前記第１の素子単位ブロックと隣接する第
２の素子単位ブロックの最下部に位置する素子下面とを
導電板で接続することにより素子単位ブロックに前記高
誘電材料の絶縁板が並列に接続された並列接続体を形成
し、この並列接続体が順次直列接続されるように導電板
により第１及び第２のブロック柱の素子単位ブロック間
を導電板で接続している。

以下本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照して説
明する。第１図は、本発明の避雷器に使用される全体符
号１で示した避雷器要素の構成図で、第２図は第１図の
■−■線矢視図である。酸化亜鉛を主成分とする非直線
抵抗素子を積み重ねて（実施例では３枚）素子単位ブロ
ック２を形成する。この素子単位ブロック２を複数個、
絶縁板３を介して積み上げてブロック柱４及び５を形成
する。図示実圧例に於ては、ブロック柱４では素子単位
ブロック２を３個、またブロック柱５では素子単位ブロ
ック２を４個積み上げて夫々のブロック柱を形成してい
る。両ブロック柱４，５の全体長さを調整するため、ブ
ロック柱４の上・下部分に金ｕガイド１０，１”１を配
置する。このように全体長さを同一にした各ブロック柱
４，５を並置し、その両端に、共通の金属板６．７を当
てかう。そして両金属板６．７間を絶縁ロッド８及びナ
ツト９により締付は一体化する。而して両ブロック柱４
と５の各素子単位ブロック２相互は図示したように千鳥
状に配置されるが、これら各素子単位ブロック２は電気
的に直列に接続される。

即ちブロック柱５の下部に位置した素子単位プロ、　　
　　ツク（説明上２−Ａとする）における最上部素子上
面と、ブロック柱４の下部に位置した素子単位ブロック
（２−Ｂとする）における最下部素子下面とを導電板１
２Ａで接続する。素子単位ブロック２−８の上部素子上
面と、前記素子単位ブロック２−Ａの上の素子単位ブロ
ックにおける下部素子下面間を導電板１２Ｂで接続する
。同様に順次両ブロック柱４．５の各単位素子ブロック
間を導電板１２で接続することにより全ての各単位素子
ブロック２が金属板６，７間に直列に接続されることに
なる。

第３図は前記導電板１２の具体的構造を示す平面図（ａ
　）並びに側面図（ｂ）であり、素子と絶縁板３間に挟
持される挟持部１２０と、この挟持部１２０間を連結す
る接続部１２１で形成されている。

一方絶縁板３は高誘電率材料で製作されており、例えば
比誘電率が１００〜２００である酸化チタンを主成分と
したセラミックスを用いることができる。

尚、上記実施例では素子と同様の、円板状の絶縁板を用
いたものにつき説明したが、第１図と同一部品に同符号
を記した第４図及び第５図に示したように、一方のブロ
ック柱４の素子単位ブロック２−Ｂを連通する穴１３０
を有する絶縁板１３を用いるようにしてもよい。このと
き他方のブロック柱５に於いては素子単位ブロック２−
Ａの端部に絶縁板１３が位置するように使用される。

次。に上述の様にして構成された本発明の避雷器の作用
について説明する。第６図は本発明の避雷器に用いる第
１図に示した避雷器要素１の電気的等価回路を示してい
る。これから、素子単位ブロック２の自己静電容量が、
非直線抵抗素子のみの静電容量から、さらにそれに絶縁
板３の静電容量を加えたものに増加しているのがわかる
。第４図の実施例に於いても同様である。この効果を以
下定量的に説明してみる。

今、第７図に示す様に、避雷器要素１の単位長さ当たり
の自己静電容ωをＣ（ｐＦ／ｓ＋＋）　、単位長さ当た
りの大地電位との浮遊静電容量をＣｓ（ｐＦ／ａ）であ
る場合を考える。

これに対する電位分布■（×）は次式となることが知ら
れている。

Ｅ　（ｘ　）はＸ−０ｋ、おいて最大となり、そのＩＩ
Ｅｍａｘは、 Ｅｍａｘ＝Ｖ　　− ０ｔａｏｈ（ＫＬ） 平均電位傾度Ｅａｖｅ−Ｖｏ／ｆであるから過電圧係数
η＝ｌ：ｍａｘ／Ｅａｖｅは、 今、非−線抵抗素子の直径を７６Ｉｎ！ｎ、ｉ電率を１
０００、素子ブロック柱の長さを２０００ｍとする。こ
れはおよそ２７５ｋＶ系統に適用される避雷器に相当す
る。タンクの径を７００　ｍｍとすると、 となる。

そして従来の様に素子を単純に積層した構造では、 である。

これに対し本発明の避雷器の場合、たとえば絶縁板３の
誘電率１５０．絶縁板３の厚さと単位ブロック２の厚さ
の比を１＝１０．素子と絶縁板３の径を同じとすると、 となる。

この様に本発明の避雷器によれば従来のη−１，６７８
からη−１゜２９３に過電圧倍数が大幅に軽減される。

η−１，２９３程度であれば高圧側に簡単なシールドを
付加することによりη＝１．１０程度に押えることが可
能であり、コンデンサ筒を省略することが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明してきた様に本発明によれば、コンデンサ筒等
の手段を用いることなく、高電圧定格でタンク形であっ
ても簡単な構成で電位分布が均一化でき、安価で信頼性
が高い避雷器を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による避雷器の避雷器要素の
断面図、第２図は第１図の■−■線矢視断面図、第３図
（ａ　）　　（ｂ　）は第２図の避雷器要素に用いる導
電板の平面図及び側面図、第４図は本発明の他の実施例
による避雷器の避雷器要素の断面図、第５図は第４図の
ｖ−ｖ線矢視断面図、第６図は第１図の避雷器要素の電
気的等価回路を示す図、第７図は避雷器の電位分布計算
回路説明図である。 １・・・避雷器要素、２・・・単位素子ブロック、３・
・・絶縁板、４，５・・・ブロック柱、６，７・・・金
属板、８・・・絶縁ロッド、９・・・ナツト、１０．１
１・・・金属製ガイド、１２・・・導電板。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第　１　図 第２図 第３図 （ｂ）＝ノｔ＝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の非直線抵抗体を積み重ねて形成した素子単
   位ブロックを高誘電材料の絶縁板を介して複数個積層し
   たブロック柱を２個並置し、この２個のブロック柱のう
   ち、第１のブロック柱に属する第１の素子単位ブロック
   の最上部に位置する素子上面と、第２のブロック柱に属
   する素子単位ブロックにおける前記第１の素子単位ブロ
   ックと隣接する第２の素子単位ブロックの最上部に位置
   する素子下面とを導電板で接続することにより素子単位
   ブロックに前記高誘電材料の絶縁板が並列に接続された
   並列接続体を形成し、この並列接続体が順次直列接続さ
   れるように導電板により第１及び第２のブロック柱の素
   子単位ブロック間を導電板で接続して成る避雷器。
2. （２）絶縁板が酸化チタンを主成分とするセラミックス
   である特許請求の範囲第１項記載の避雷器（３）第１ブ
   ロック柱と第２ブロック柱との絶縁板が一体構成である
   特許請求の範囲第１項記載の避雷器。