JP2000021609A

JP2000021609A - 避雷器

Info

Publication number: JP2000021609A
Application number: JP18282498A
Authority: JP
Inventors: Takahito Fukano; 孝人深野; Hironori Suzuki; 洋典鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】避雷器を構成する部品点数を減らし、製作性の
向上およびコンパクト化を実現するとともに、責務を超
える地絡電流が流れた場合においても爆発および飛散す
ることがない安全な避雷器を提供する。【解決手段】酸化亜鉛を主成分とする非直線抵抗体２０
を複数個、導電接合により積層および接合して形成され
る接合物２１と、この接合物２１の両端部に導電接合さ
れる端子金属電極２２と、接合物２１と端子金属電極２
２とが一体化して形成される避雷器内部要素２３と、こ
の避雷器内部要素２３の外周面に被覆され、開孔部を有
する絶縁被覆体と、この絶縁被覆体の外周面にモールド
されるポリマー碍子２６とから構成されることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電所および変電
所などで用いられる碍子型の避雷器に関するものであ
り、特に、この避雷器が過責務の動作による地絡時の損
傷を最小限に抑え、かつ製作性の向上およびコンパクト
化を実現できる避雷器についての技術である。

【０００２】

【従来の技術】気中絶縁発変電所などにおいては、発電
所の絶縁協調を確保するため、主に碍子型の避雷器が用
いられている。

【０００３】従来、碍子型の避雷器は、一般に絶縁外套
体として磁器碍子が使用されているが、近年においては
機械的性能の点で優れたポリマー碍子が開発されてい
る。

【０００４】図９は、従来における、ポリマー碍子を用
いた避雷器を示す断面図である。

【０００５】図９に示すように、避雷器１は、避雷器１
内部に設けられた避雷器内部要素２と、この避雷器内部
要素２の外周面に設置されるポリマー碍子３とから構成
される。ポリマー碍子３内にこの避雷器内部要素２を固
定するために、避雷器内部要素２とポリマー碍子３との
上部に蓋４を設け、また軸力を付与するために、蓋４と
避雷器内部要素２とをバネ５を介して接続する。

【０００６】避雷器１の内部には、酸化亜鉛を主成分と
する非直線抵抗体６を積層して積層体７が形成され、こ
の積層体７の上下端部には端子電極８が配置される。そ
して、この積層体７と端子電極８とが一体化して避雷器
内部要素２が構成される。

【０００７】避雷器内部要素２の径方向のずれを防ぐた
めに、避雷器内部要素２の外周面には複数の絶縁ロッド
９が均等配置され、この絶縁ロッド９の上下は絶縁ナッ
ト１０でかしめて固定される。この避雷器内部要素２は
蓋４とバネ５とによりポリマー碍子３の中心に固定さ
れ、このポリマー碍子３の内周面には絶縁筒１１が設置
される。

【０００８】避雷器内部要素２とポリマー碍子３との上
部に設けられた蓋４は、ナット１２でかしめて固定さ
れ、この蓋４には圧力およびガスを避雷器１の外部へ放
出するため放出機構としての放圧口１３が設けられてい
る。この放圧口１３により、避雷器１に責務を越える地
絡電流が流れる際、アークに伴い内圧が上昇して避雷器
１が爆発するのを防止する。

【０００９】図１０は、従来における、ポリマー碍子を
用いた避雷器を示す断面図である。なお、この避雷器は
図９で示した避雷器とほぼ同様の構成であるため、図１
０の対応部位に図９と同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００１０】図１０に示す避雷器１では、ガスおよび圧
力の外部への放出機構として、絶縁筒１１に複数個の弱
点部１４を設けた。この避雷器１によれば、絶縁筒１１
に弱点部１４を設けたため、図９に示す蓋４を設けなく
とも、避雷器１に責務を越える地絡電流が流れる際、ア
ークに伴い内圧が上昇して避雷器１が爆発するのを防止
できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た避雷器１は責務を越える地絡電流が流れる際、アーク
に伴い内圧が上昇して避雷器１が爆発するのを防止でき
るが、避雷器１の構造が複雑化してしまい、組み立てを
行うのが困難なだけでなく、避雷器１自体が巨大になっ
てしまうという欠点を有していた。

【００１２】例えば、避雷器１の内部要素を組み立てる
際に作業者個々の部品、具体的には、複数個の非直線抵
抗体６および上下端部の端子電極８を手作業で並べ組み
立てなければならず、それらを一体化するために絶縁ロ
ッド９および絶縁ナット１０などが必要となる。さら
に、これらの避雷器内部要素２をポリマー碍子３でモー
ルドする際には避雷器内部要素２に軸力を付与して固定
するため、蓋４およびバネ５を用い組立時に不安定要素
を含むことになる。

【００１３】また、避雷器１に責務を越える地絡電流が
流れる際にアーク熱に伴い内圧が上昇する。しかし、ポ
リマー碍子３の側面に強固な絶縁筒１１を設けた場合、
膨張した高温ガスは上下方向へと移動する。そこで、そ
の内圧上昇により上下端の蓋４が破損して飛散するのを
防ぐため蓋４に開孔部を設け、さらに高温のガスの通り
道となる放圧口１３を設けなければならない。このため
部品点数が多く、さらに組立時に不確定要素を含むとい
う問題を有していた。

【００１４】一方、避雷器内部要素２の圧力上昇を防ぐ
ために、圧力を避雷器の径方向に逃がすことを目的とし
て避雷器内部要素２を取り巻く絶縁筒１１の一部を薄く
する等して弱点部１４を設けた絶縁筒１１を避雷器内部
要素２に巻き付ける必要があるが、その絶縁筒１１とし
て高価な繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：fiberreinfor
ced plastic）を用いて上下のフランジである蓋４で固
定する必要がある。

【００１５】または、絶縁筒１１などの絶縁物に硬化性
の添加剤を充填し個々の部品をモールドする機能を持た
せたものもあるが、硬化剤のコストがかかり、また非直
線抵抗体６の導電結合が不十分になるという可能性を有
していた。

【００１６】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたものであり、避雷器を構成する部品点数を減ら
し、製作性の向上およびコンパクト化を実現するととも
に、責務を超える地絡電流が流れた場合においても爆発
および飛散することがない安全な避雷器を提供すること
を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の避雷器
は、酸化亜鉛を主成分とする非直線抵抗体を複数個、導
電接合により積層および接合して形成される接合物と、
この接合物の両端部に導電接合される端子金属電極と、
前記接合物と前記端子金属電極とが一体化して形成され
る避雷器内部要素と、この避雷器内部要素の外周面に被
覆され、開孔部を有する絶縁被覆体と、この絶縁被覆体
の外周面にモールドされるポリマー碍子とから構成され
ることを特徴とする。

【００１８】本発明によれば、酸化亜鉛を主成分とする
非直線抵抗体を複数個、導電接合により積層および接合
して接合物を形成し、また、その接合物の端部に端子電
極金属を導電接合して、それら全てが強固に一体化され
たものを避雷器内部要素として用いている。

【００１９】従来、このような構成の避雷器が開発され
ていたが、非直線抵抗体を単に積層するのみで、積層さ
れた非直線抵抗体の外周面に絶縁被覆体を形成すること
により強度を持たせていた。しかしながら本発明におい
ては、非直線抵抗体同士および端子電極金属を導電接合
することにより、避雷器内部要素自体に強度を持たせる
ことができる。このため本発明によれば、避雷器の内部
に避雷器内部要素を固定するための部品は一切不要とな
るだけでなく、避雷器を構成する部品点数を減らし、製
作性の向上およびコンパクト化を図ることができる。

【００２０】また、一体化された避雷器内部要素の周り
を耐湿性、耐部分放電性および耐燃性に優れた開孔部を
有する絶縁被覆体で囲み、ポリマー碍子でモールドする
ことにより、万一、過責務の動作により非直線抵抗体と
しての酸化亜鉛焼結体が貫通破壊を起こし、さらにアー
ク発生に伴いガスが発生し内圧が上昇しても、開孔部か
ら径方向にガスが吹き出し、ポリマー碍子を部分的に破
壊して避雷器が爆発的に飛散するのを防止できる。

【００２１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の避
雷器において、避雷器内部要素の接合物を形成する非直
線抵抗体と非直線抵抗体との間に導電性を有する金属電
極を設けたことを特徴とする。

【００２２】本発明によれば、非直線抵抗体の素子同士
の結合力を更に強固なものとするため非直線抵抗体と非
直線抵抗体との間に導電性を有する金属電極を設け、そ
れらを積層および導電接合し、また、その接合物の端部
に端子金属電極を導電接合して、一体化されたものを避
雷器内部要素として用いる。このため、避雷器内部要素
はより一層強度を有するものとなる。さらに、一体化さ
れた避雷器内部要素の周囲に絶縁被覆体を被覆してポリ
マー碍子でモールドする。このため、発生したガスは絶
縁被覆体の開孔部からポリマー碍子の径方向に噴出し、
ポリマー避雷器が爆発的に飛散するのを防止できる。

【００２３】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の避雷器において、絶縁被覆体は複数個の孔を有す
る絶縁シートであることを特徴とする。

【００２４】本発明によれば、絶縁被覆体として複数個
の孔を有する絶縁シートを用いることにより、責務を超
える地絡電流が流れた場合においても爆発および飛散す
ることのない安全な避雷器を得ることができる。

【００２５】請求項４記載の発明は、請求項３記載の避
雷器において、絶縁被覆体はメッシュ状の絶縁シートで
あることを特徴とする。

【００２６】本発明によれば、一体化された避雷器内部
要素の周囲にメッシュ状の絶縁シートを巻き付けること
により、発生するガスをポリマー碍子の径方向に噴出さ
せ、避雷器が爆発的に飛散することを防ぐことができ
る。

【００２７】請求項５記載の発明は、請求項３記載の避
雷器において、絶縁シートの孔が円形であることを特徴
とする。

【００２８】本発明において、絶縁シートの孔として円
形孔を複数個設けても良く、この円形孔を有する絶縁シ
ートを巻き付けてポリマー碍子でモールドすることによ
り、上述したような効果を得ることができる。

【００２９】請求項６記載の発明は、請求項１または２
記載の避雷器において、絶縁被覆体は、避雷器内部要素
の外周面かつ前記避雷器内部要素の軸方向に均等配置さ
れる複数の棒状絶縁体と、この棒状絶縁体の外周面かつ
前記避雷器内部要素の円周方向に数か所巻回される弾性
を有する絶縁テープとから構成されることを特徴とす
る。

【００３０】本発明によれば、積層および接合されて一
体化された避雷器内部要素を用いることにより、避雷器
内部要素を固定するための部品は不必要となる。また、
一体化された避雷器内部要素の周囲に、棒状絶縁体とし
て軸方向に長い絶縁ロッドを巻き付け、また絶縁テープ
を巻き付けることにより開孔部を形成し、それらをポリ
マー碍子でモールドする。このため、発生したガスは絶
縁ロッドと絶縁テープとの隙間からポリマー碍子の径方
向に噴出し、避雷器が爆発的に飛散するのを防止でき
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１〜
図６を参照して説明する。

【００３２】図１は、避雷器の概略を示す断面図であ
る。

【００３３】図１に示すように、酸化亜鉛を主成分とす
る非直線抵抗体２０が複数個、導電接合により積層およ
び接合され接合物２１が形成される。この接合物２１の
両端部には、端子金属電極２２が導電接合され、この接
合物２１と端子金属電極２２とが強固に一体化して避雷
器内部要素２３が構成される。この避雷器内部要素２３
の外周面には、開孔部２４を有する絶縁シート２５が被
覆され、さらにこの絶縁シート２５の外周面にはポリマ
ー碍子２６がモールドされる。なお、このポリマー碍子
２６と避雷器内部要素２３との隙間には、機密性を確保
するためのシーリング２７が施されている。

【００３４】図２は、金属電極を設けた避雷器の概略を
示す断面図である。なお、この避雷器は図１で示した避
雷器とほぼ同様の構成であるため、図２の対応部位に図
１と同一の符号を付して説明を省略する。

【００３５】図２に示す避雷器は、図１に示す避雷器内
部要素２３の非直線抵抗体２０と非直線抵抗体２０との
間に導電性を有する金属電極２８を設けたものである。

【００３６】図３は、絶縁被覆体としてメッシュ状の絶
縁シートを用いた避雷器の概略を示す断面図である。な
お、この避雷器は図１で示した避雷器とほぼ同様の構成
であるため、図２の対応部位に図１と同一の符号を付し
て説明を省略する。

【００３７】図３に示すように、避雷器内部要素２３の
外周面には、メッシュ状の絶縁シート２９が被覆され、
さらにこの絶縁シート２９の外周面にポリマー碍子２６
がモールドされる。

【００３８】図４は、図３の避雷器に金属電極を設けた
避雷器の概略を示す断面図である。なお、この避雷器は
図２で示した避雷器とほぼ同様の構成であるため、図４
の対応部位に図２と同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００３９】図４に示す避雷器は、図３に示す避雷器内
部要素２３の非直線抵抗体２０と非直線抵抗体２０との
間に導電性を有する金属電極２８を設けたものである。

【００４０】図５は、絶縁被覆体として円形孔を設けた
絶縁シートを用いた避雷器の概略を示す断面図である。
なお、この避雷器は図１で示した避雷器とほぼ同様の構
成であるため、図５の対応部位に図１と同一の符号を付
して説明を省略する。

【００４１】図５に示す避雷器は、避雷器内部要素２３
の外周面に開孔部を円形孔３０とした絶縁シート３１を
用いた。

【００４２】図６は、図５の避雷器に金属電極を設けた
避雷器の概略を示す断面図である。なお、この避雷器は
図２で示した避雷器とほぼ同様の構成であるため、図６
の対応部位に図２と同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００４３】図６に示す避雷器は、図５に示す避雷器内
部要素２３の非直線抵抗体２０と非直線抵抗体２０との
間に導電性を有する金属電極２８を設けたものである。

【００４４】本実施形態において、図１に示す避雷器に
よれば、避雷器内部要素２３は全て強固に一体化してい
るため、組立が非常に簡略化され作業が容易となる。こ
のため避雷器内部要素２３を固定するため、従来例にお
ける図９の避雷器で示したバネ５、絶縁ロッド９および
絶縁ナット１０などの部品が不必要となり、構成的に安
定な避雷器内部要素２３を得られる。従って避雷器の組
立時、作業者の経験等に依らないため、ばらつきの少な
い避雷器内部要素２３を容易に得ることができる。

【００４５】また、この避雷器内部要素２３の円周方向
に耐コロナ、耐燃性および耐湿性に優れ、開孔部を有す
る絶縁シート２５を巻き付けるため、希に起こる避雷器
の過責務な動作により非直線抵抗体２０が貫通破壊を起
こし、さらにアーク発生に伴いガスが発生し内圧が上昇
しても、絶縁シート２５の開孔部２４より径方向にガス
が吹き出し、ポリマー碍子２６を部分的に破損するのみ
で避雷器が爆発的に飛散するのを防止できる。

【００４６】また図２に示す避雷器によれば、非直線抵
抗体２０同士の結合力をさらに強固なものにすることが
でき、また、上記と同様に製作は容易であり、地絡時の
圧力上昇も径方向に噴出することにより避雷器の爆発的
な飛散を防ぐことができる。

【００４７】図３および図４に示す避雷器においては、
絶縁被覆体としてメッシュ状の絶縁シート２９を用い、
図５および図６に示す避雷器によれば、円形孔３０を設
けた絶縁シート３１を用いている。従って本実施形態に
よれば、避雷器内部要素２３に巻き付ける開孔部が、図
３および図４に示すメッシュ状であっても、また図５お
よび図６に示す円形孔であっても、地絡時の圧力上昇も
径方向に噴出することにより避雷器の爆発的な飛散を防
ぐことができる。

【００４８】その他の実施形態（図７〜図８）本実施形態においては、絶縁ロッドおよび絶縁テープを
用いて絶縁被覆体とした場合について、図７および図８
を用いて説明する。

【００４９】図７は、絶縁被覆体として絶縁ロッドおよ
び絶縁テープを用いた避雷器の概略を示す断面図であ
る。なお、図１で示した避雷器と同様の構成について
は、図７の対応部位に図１と同一の符号を付して説明を
省略する。

【００５０】図７に示すように、酸化亜鉛を主成分とす
る非直線抵抗体が複数個、導電接合により積層および接
合され図示しない接合物を形成する。この接合物の両端
部には、端子金属電極２２が導電接合され、この接合物
と端子金属電極２２とが強固に一体化して避雷器内部要
素２３を構成する。

【００５１】この避雷器内部要素２３の外周面には、複
数の棒状絶縁体である絶縁ロッド３２が避雷器内部要素
２３の軸方向に均等配置される。そして、この絶縁ロッ
ド３２の外周であって、この避雷器内部要素２３の円周
方向に、弾性を有する絶縁テープ３３が４か所巻き付け
られる。さらに、絶縁ロッド３２と絶縁テープ３３との
外周面にポリマー碍子２６がモールドされる。

【００５２】図８は、図７の避雷器に金属電極を設けた
避雷器の概略を示す断面図である。なお、図７で示した
避雷器と同様の構成については、図８の対応部位に図７
と同一の符号を付して説明を省略する。

【００５３】図８に示す避雷器は、避雷器内部要素２３
の図示しない非直線抵抗体と非直線抵抗体との間に導電
性を有する金属電極２８を設けたものである。

【００５４】従って本実施形態によれば、図７および図
８のように絶縁ロッド３２を絶縁テープ３３で径方向に
圧縮して固定して開孔部を形成した場合においても、製
作は容易であり、かつ地絡時の圧力上昇も径方向に噴出
することにより避雷器の爆発的な飛散を防止できる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る避雷
器によれば、避雷器を強固に一体化することにより、組
立時には部品点数が減るために作業が容易となり、組立
後の輸送および据え付け時などで、避雷器内部要素の脱
落を起こす等の不確定要素が無くなり、過責務な動作に
おいても圧力を径方向に噴出するため、避雷器の爆発的
な飛散を防ぎ、安全な避雷器を提供できる。

【００５６】

【図面の簡単な説明】

【００５７】

【図１】本発明における、避雷器の一実施形態を示す断
面概略図。

【００５８】

【図２】本発明における、図１に示す避雷器に電極を設
けた避雷器の一実施形態を示す断面概略図。

【００５９】

【図３】本発明における、メッシュ状の絶縁シートを用
いた避雷器の一実施形態を示す断面概略図。

【００６０】

【図４】本発明における、図３に示す避雷器に電極を設
けた避雷器の一実施形態を示す断面概略図。

【００６１】

【図５】本発明における、図１に示す避雷器を改良した
避雷器の一実施形態を示す断面概略図。

【００６２】

【図６】本発明における、図５に示す避雷器に電極を設
けた避雷器の一実施形態を示す断面概略図。

【００６３】

【図７】本発明における、避雷器のその他の実施形態を
示す断面概略図。

【００６４】

【図８】本発明における、図７に示す避雷器に電極を設
けた避雷器の一実施形態を示す断面概略図。

【００６５】

【図９】従来における、避雷器の概略を示す断面図。

【００６６】

【図１０】従来における、避雷器の概略を示す断面図。

【００６７】

【符号の説明】

２０非直線抵抗体２１接合物２２端子金属電極２３避雷器内部要素２４開孔部２５絶縁シート２６ポリマー碍子２７シーリング２８金属電極２９メッシュ状の絶縁シート３０円形孔３１絶縁シート３２絶縁ロッド３３絶縁テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E034 EA07 EB01 EB03 EB04 EB05 EC01 ED03 5G331 AA03 BB17 BB31 CA04 CA05 CB06 DA02 DA03 EB07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化亜鉛を主成分とする非直線抵抗体を
複数個、導電接合により積層および接合して形成される
接合物と、この接合物の両端部に導電接合される端子金
属電極と、前記接合物と前記端子金属電極とが一体化し
て形成される避雷器内部要素と、この避雷器内部要素の
外周面に被覆され、開孔部を有する絶縁被覆体と、この
絶縁被覆体の外周面にモールドされるポリマー碍子とか
ら構成されることを特徴とする避雷器。
【請求項２】請求項１記載の避雷器において、避雷器
内部要素の接合物を形成する非直線抵抗体と非直線抵抗
体との間に導電性を有する金属電極を設けたことを特徴
とする避雷器。
【請求項３】請求項１または２記載の避雷器におい
て、絶縁被覆体は複数個の孔を有する絶縁シートである
ことを特徴とする避雷器。
【請求項４】請求項３記載の避雷器において、絶縁被
覆体はメッシュ状の絶縁シートであることを特徴とする
避雷器。
【請求項５】請求項３記載の避雷器において、絶縁シ
ートの孔が円形であることを特徴とする避雷器。
【請求項６】請求項１または２記載の避雷器におい
て、絶縁被覆体は、避雷器内部要素の外周面かつ前記避
雷器内部要素の軸方向に均等配置される複数の棒状絶縁
体と、この棒状絶縁体の外周面かつ前記避雷器内部要素
の円周方向に数か所巻回される弾性を有する絶縁テープ
とから構成されることを特徴とする避雷器。