JPS60187002A - サ−ジアブソ−バ - 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、サイリスタ等の半導体素子、あるいは他の電
気部品を過電圧から保護するために用いられるサージア
ブソーバに関するものである。

〔発明の技術的背景〕

サイリスタを電力回路において多数直列接続したり直並
列接続したりしてサイリスタ変換装置を構成する場合、
サイリスタを雷サージ等の過電圧から保護するために直
流アレスタが用いられている。一方、最近、高性能の非
直線抵抗素子が開発され、従来のギャップ付アレスタに
代わって、非、直線抵抗素子を用いたギャップレス型の
サージアブソーバが提案されている。この種のサージア
ブソーバは複数個のサイリスタに一括して並列に接続す
るか、個々のサイリスタにそれぞれ並列接続するかして
用いられる。第１図は後者の例を示すものである。

第１図は送電線路での適用例を示すもので、線路端子Ａ
と大地端子にとの間に複数個の直列接続されたサイリス
タ１が電力変換装置の一部または全部として設けられて
いる。図示の個々のサイリスタ１は１個または複数個の
サイリスタ素子からなっているものとする。各サイリス
タ１にはそれぞれコンデンｔ２および抵抗３の直列接続
体からなる分圧保膜回路とサージアブソーバ５とが並列
に接続されている。線路と天地間に存在するストレイキ
ャパシタンスは各サイリスタの接続点と端子にとの間に
分布して符号４で示されている。

〔背景技術の問題点〕

第１図の回路に端子Ａから雷サージ電圧または開閉サー
ジ電圧が侵入した時、何らかの原因でサージアブソーバ
５が異常を来たして破壊すると、サイリスクの場合とは
異なり、サージアブソーバ５はアーク電圧が高いため注
入エネルギーが増大し、その結果として容器を破壊し、
アークが外部に放出され、周辺機器に悪影響を及ぼし、
事故の拡大に至る危険があった。

〔発明の目的〕

本発明は前述の不都合を除去するためになされたもので
、爆発するおそれのないサージアブソーバを提供するこ
とを目的とするものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するために本発明は、１６０〜３５０℃
の溶融温度を持つ金属材料からなる短絡金属を、溶融す
ることにより両電極板の相互間を短絡しうるように両電
極板の間に若干のギャップを介して配設したことを特徴
とするものである。この構成によれば、サージの侵入に
より容器内の非直線抵抗素子が破壊され、アークが発生
すると、短絡金属が溶融して両電極板の間に溶融金属に
よる橋絡路が出来、それによって電極板間のインピーダ
ンスを下げ、注入エネルギーを減少させ、サージアブソ
ーバの爆発・破壊を防止することができる。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を、第２図を参照して説明する。この
サージアブソーバは円筒状のセラミック製絶縁容器６と
、その両開口端を塞ぐ蓋材を兼ねる一対の金属製電極板
７，８とで密閉容器を形成している。両電極板７，８０
間に挾持される形で酸化亜鉛（ＺｎＯ）などからなる非
直線抵抗素子９が配設されている。密閉容器内にはさら
に非直線抵抗素子９に対して若干のギャップ１０　、１
３を介して並列分路を形成するように両電極板７，８０
間に短絡金属１１．１２および１４　、１５が設けられ
ている。短絡金属は、詳細な成分構成については後述す
るが、温度特性的に１６０〜３５０℃程度の溶融温度を
持つ金属材料から成っている。図には２箇所のギャップ
１０　、１３が示されているが、場合によっては１箇所
でもよく、また、３箇所以上であってもよい。

このように構成されたサージアブソーバを電力系統に配
設した状態で大きなエネルギーのサージが侵入し、非直
線抵抗素子９が注入エネルギーに耐えられなくなると非
直線抵抗素子９は貫通状態になる。このような貫通状態
でのアーク電圧はサイリスタなどの場合と異なり比較的
高いため、注入エネルギーはかなり太きい。このとき短
絡金属が設けられていなげれば、アークによって電極板
７．８が焼損したり、内圧上昇により絶縁容器６が破壊
し、容器外にアークが飛出して容器沿面なはった状態で
アークが継続したりする。このような状態はサイリスタ
１（第１図）の運転が停止するまで継続し、サージアブ
ソーバの周辺機器に被害を及ぼすおそれがある訳である
。

しかし、本発明による第２図のサージアブソーバにおい
ては、アークが短絡金属１１．１２　、１４　、１５に
直接触れるか、またはアーク熱が及ぶと、短絡金属は溶
融し、両電極板７，８間がその溶融した短絡金属によっ
て橋絡される。この結果、アークは消滅し、容器の外に
飛出すことはない。また、アーク消滅により容器内圧の
上昇も抑制されることになる。

このようなサージアブソーバにおいては所定レベル値以
上の注入エネルギーがあったときは短絡金属がミリ秒オ
ーダーの短い時間内で速やかに溶融して電極板間を短絡
することが必須条件である。

この条件を満たすためには溶融温度が所定の範囲内にあ
ることが必要である。ここで溶融温度１５０℃未満では
定格電流通電時の温度上昇や周囲の熱の影響によって、
異常エネルギー人力が与えられなくても溶融してしまう
おそれがある。また溶融温度３６０℃以上では、溶融ま
での時間が長くなってしまい、その間に容器内に蓄えら
れた異常に大きなエネルギーによって非直線抵抗素子９
を破壊するおそれがある。そこで本発明においでは前述
のごとく短絡金属の溶融温度を１６０〜３５０°Ｃに設
定することによって、そのような不都合を回避している
訳である。この溶融温度は材料の比熱、熱伝導率、融解
熱、蒸発潜熱、および使用量などを勘案して所望の値に
容易に設定することができる。

次に、短絡金属として種々の材料組成のものを用いて行
なったテストの結果について述べる。このテストにおい
ては、第２図の構成のサージアブソーバにおいて、絶縁
容器７としてプラスチックからなる直径１３５ｉ＋ｇの
ものを用い、その中に直径約６０朋、厚さ約２０龍のＺ
ｎＯ素子を非直線抵抗素子９として収納するとともに、
第１表に示す短絡金属を収納して銅製の電極板７．８で
密閉したものを供試品として用意した。このサージアブ
ソーバに５０）Ｉｚ、約３〜４　ｋＡの交流電流を与え
てその性能評価を行なった。

第１表に示すように、溶融温度３５０℃以上の短絡金属
ではそれが溶融せず、アーク移行、短絡状態への移行は
なく、プラスチック製の容器は破壊するか、または破壊
には至らなかったものの異常昇温で電極板まで溶融して
しまうなどの好ましくない状態となった。一方、溶融点
が１４１℃である比較例−３では試験目標電流として設
定した３〜４　ｋＡに達する前に短絡金属がメルトダウ
ンして短絡した。以上のことから、短絡金属の溶融温度
は１６０〜３５０℃の範囲内にあることが好ましいもの
と結論した。この結論は、短絡金属の合金系が実施例１
〜６のようにＡｇ　Ｉｎ系、Ａｇ　ＴＢ系、Ｚｎ−８ｎ
系などと変化しても不変的であるとともに、実施例６の
ように純金属であっても、また実施例１〜５のように合
金系であっても、それらに関係な（妥当するものである
。

以上、実施例１〜６で示したように、本発明の短絡金属
を設けることにより、短絡金属が短絡作用を呈したとき
の通電電圧（第１表における「短絡時の電圧」）が極め
て低く、好ましいものであることかわかる。一方、比較
例１〜７では、一部に容器の破壊が見られるように、短
絡金属の溶融点が高い場合（比較例１，２，４．５）は
アーク移行に時間を要するため好ましくない。

第２表は、第１表とは異なる合金系の短絡金属を用いた
場合の同様の試験結果を示すものである。

この場合も非直線抵抗素子９を良好に保護できることが
わかる。

なお、以上の説明においては非直線抵抗素子９としてＺ
ｎＯからなるものを例示したが、ＳｉＣなどからなる素
子であっても本発明は同様に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、サージ到来によりサ
ージアブソーバに異常を来たした場合、短絡金属の作用
によって容器の爆発を防止し、それにより爆発による事
故拡大を未然に防止し、送配電装置や開閉装置の信頼性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサージアブソーバを設けたサイリスタ変換装置
を示す接続図、 第２図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。 ６・・・絶縁容器、７，８・・・電極板、９・・・非直
線抵抗素子、１０　、１３・・・ギャップ、１１．１２
　、１４　、１５・・・短絡金属。 出願人代理人　猪　股　清

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 筒状の絶縁容器と、この絶縁容器の両開口端に配設され
   た電極板と、前記絶縁容器内において前記両電極板の間
   に介挿された非直線抵抗素子と、１６０〜３５０℃の溶
   融温度を持つ金属材料からなり、溶融することにより前
   記両電極板の相互間を短絡しうるように前記両極板の間
   に若干のギャップを介して配設された短絡金属とを備え
   てなるサージアブソーバ。