(57)【要約】【課題】  温度に対する寿命特性の割り出しを最小限に抑え、限流素子の寿命を容易に推測し得る避雷器の評価方法を提供する。【解決手段】  複数の限流素子を積層した避雷器から抽出された各限流素子についてその劣化状態が同じものをグループ化し、各グループＡ〜Ｆに属する複数の限流素子について異なる温度を付与して、劣化状態が異なるグループＡ〜Ｆごとのアレニウス特性を作成する第一のステップと、そのアレニウス特性で現出した各グループＡ〜Ｆの直線の傾きおよび切片の関係を作成し、その傾きおよび切片の関係が直線となることから、前記アレニウス特性における各グループＡ〜Ｆの直線の交点Ｏを割り出す第二のステップとからなる。【選択図】  図１
2005260069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の限流素子を積層した避雷器から抽出された各限流素子についてその劣化状態が同じものをグループ化し、各グループに属する複数の限流素子について異なる温度を付与して、劣化状態が異なるグループごとのアレニウス特性を作成する第一のステップと、そのアレニウス特性で現出した各グループの直線の傾きおよび切片の関係を作成し、その傾きおよび切片の関係が直線となることから、前記アレニウス特性における各グループの直線の交点を割り出す第二のステップとからなることを特徴とする避雷器の評価方法。
【請求項２】
前記限流素子が酸化亜鉛を主成分とする請求項１に記載の避雷器の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、避雷器の評価方法に関し、詳しくは、酸化亜鉛を主成分とする複数の限流素子を積層した避雷器について、その限流素子の寿命を推測する避雷器の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば変電所などに設置される避雷器は、落雷による雷サージや、開閉器、遮断器などの入り切りによる開閉サージに起因して異常電圧が発生した際にその周辺設備をサージから保護するものである。
【０００３】
この避雷器は、サージ電圧に対しては低抵抗、通常の対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする複数の限流素子を積層し、その積層体の外周面に、弾性を有するポリマーやＥＰＤＭ等の絶縁外被体を被着した構造を有する。
【０００４】
雷サージや開閉サージによる異常電圧が発生すると、サージ電流が限流素子を介して大地へ流れる。このとき、異常電圧に対して限流素子が低抵抗値となってこれを瞬時に大地に逃がし、その異常電圧が消滅すれば、限流素子が高抵抗値となって通常の対地電圧を遮断する。この弁作用により、変電所に設置された避雷器の周辺設備を保護している。
【０００５】
一方、前述の避雷器を製造する避雷器工場では、製品の出荷前に避雷器について限流素子の初期劣化を検査しているのが一般的である。この避雷器における限流素子の初期劣化は、その先駆け指標として、直流電圧によるＶ10μA測定によってその限流素子に流れる抵抗分電流を算出し、その抵抗分電流に基づいて判定されている。通常、劣化状態が同じ複数の限流素子について、異なる温度を付与することにより、温度に対する寿命の特性を割り出して限流素子の寿命を評価するようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来では、前述したように限流素子の劣化の先駆け指標として、直流電圧によるＶ10μA測定によってその限流素子に流れる抵抗分電流を算出し、その抵抗分電流に基づいて限流素子の劣化状態を判定し、劣化状態が同じ複数の限流素子について、異なる温度を付与することにより、温度に対する寿命の特性を割り出して限流素子の寿命を評価するようにしている。
【０００７】
しかしながら、劣化状態が同じ複数の限流素子について、異なる温度を付与することにより、温度に対する寿命の特性を割り出していたのでは、限流素子の寿命を評価する上で、非常に手間がかかり、限流素子の寿命を容易に評価することが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明は、前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、温度に対する寿命特性の割り出しを最小限に抑え、限流素子の寿命を容易に推測し得る避雷器の評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、限流素子が酸化亜鉛を主成分とする複数の限流素子を積層した避雷器から抽出された各限流素子についてその劣化状態が同じものをグループ化し、各グループに属する複数の限流素子について異なる温度を付与して、劣化状態が異なるグループごとのアレニウス特性を作成する第一のステップと、そのアレニウス特性で現出した各グループの直線の傾きおよび切片の関係を作成し、その傾きおよび切片の関係が直線となることから、前記アレニウス特性における各グループの直線の交点を割り出す第二のステップとからなることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、アレニウス特性で現出した同一劣化状態の各グループの直線の傾きおよび切片の関係が直線となることから、アレニウス特性における各グループの直線の交点を割り出すことができる。このようにアレニウス特性における各グループの直線の交点を割り出すことにより、そのアレニウス特性において温度に対する寿命の割り出しが、一つの限流素子の特性値のみで可能となり、その特性値と前述の交点を結ぶ直線が避雷器を構成する複数の限流素子の寿命特性として把握することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アレニウス特性で現出した同一劣化状態の各グループの直線の傾きおよび切片の関係が直線となることから、アレニウス特性における各グループの直線の交点を割り出すことにより、一つの限流素子の特性値と前述の交点を結ぶ直線が避雷器を構成する複数の限流素子の寿命特性として把握することができるので、温度に対する寿命特性の割り出しを最小限に抑え、限流素子の寿命を容易に推測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を詳述する。
【００１３】
この実施形態で使用する避雷器１は、図３（ａ）に示すようにサージ電圧に対しては低抵抗、通常の対地電圧に対しては高抵抗を示す非直線性の電流電圧特性を有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とする複数の限流素子２を積層し、その積層体〔同図（ｂ）参照〕の外周面を、弾性を有するポリマーやＥＰＤＭ等の絶縁外被体３で被覆した構造を有し、雷サージや開閉サージによる異常電圧が発生すると、サージ電流が限流素子２を介して大地へ流れる。このとき、異常電圧に対して限流素子２が低抵抗値となってこれを瞬時に大地に逃がし、その異常電圧が消滅すれば、限流素子２が高抵抗値となって通常の対地電圧を遮断する。この弁作用により、変電所に設置された避雷器１の周辺設備を保護している。
【００１４】
例えば、この避雷器１を製造する避雷器工場では、製品の出荷前に完成済みの避雷器１について限流素子２の初期劣化を検査するが、この避雷器１における限流素子２の初期劣化から、以下に詳述する方法でもって、限流素子２の寿命を推測する。
《第一のステップ》
【００１５】
まず、避雷器工場で製造された完成済みの避雷器１を分解することにより、その避雷器１に内蔵された複数の限流素子２を個々に取り出し可能とし、各限流素子２について劣化状態が同じものをグループに分ける。一つの避雷器１では、複数の限流素子２の劣化状態が、素子自体の特性や位置によって異なるため、それら複数の限流素子２を、同じ劣化状態ごとにグループ分けすることができる。その結果、劣化状態が異なる複数のグループができることになる。各限流素子２の劣化状態は、直流電圧によるＶ10μA測定によってその限流素子２に流れる抵抗分電流を算出し、その抵抗分電流に基づいて判定されている。
【００１６】
ここで、「Ｖ10μA」とは、限流素子２に直流１０μＡを流した時の電圧降下分を意味する。また、避雷器１に流れる全漏れ電流が抵抗分電流と容量分電流の合計であることから、抵抗分電流は、全漏れ電流から容量分電流をキャンセルしたものである。
【００１７】
次に、各グループに属する複数の限流素子２について異なる温度を付与して劣化状態が異なるグループごとのアレニウス特性を作成する。このアレニウス特性は、横軸を素子温度Ｔ（絶対温度）の逆数とし、縦軸をある素子温度Ｔで限流素子２が熱暴走に到る時間Ｌ（課電寿命）の対数としたものである。
【００１８】
図１はアレニウス特性の一例を示すもので、課電率７５％、抵抗分電流ｉｒの管理値２mAp、課電寿命の単位を時間としている。ここで、課電率７５％とは、酸化亜鉛の限流素子についてＤＣ動作開始電圧Ｖ1mAの平均値約４．５ｋＶ×７５％と同じ値のＡＣ電圧波高値を印加して寿命を測定することであり、また、ｉｒ管理値２mApは、抵抗分電流の波高値が２mApに到達するまでの寿命を測定することである。
【００１９】
この図１では、劣化状態が異なるそれぞれのグループＡ〜Ｆに属する複数の限流素子２について異なる温度Ｔを付与して、その各温度Ｔにおいて限流素子２が熱暴走に到る時間Ｌを測定している。図１のアレニウス特性では、各グループＡ〜Ｆのすべては、
Log（Ｌ）＝α・(１／Ｔ)＋β
の関係式を満足する直線となることが判明している。なお、αはアレニウス特性における直線の傾き、βはアレニウス特性における直線の切片である。
《第二のステップ》
【００２０】
前述の第一のステップで作成されたアレニウス特性を利用して、そのアレニウス特性で現出した各グループＡ〜Ｆの直線の傾きαおよび切片βの関係を作成する。図２は図１におけるアレニウス特性で現出した各グループＡ〜Ｆの直線の傾きαおよび切片βの関係を示す。図２で示すように直線の傾きαおよび切片βの関係は、
α＝−ａ・β＋ｂ
の関係式を満足する直線となることが判明した。なお、ａ、ｂは係数で、例えば図２では、ａ＝３８０．７７、ｂ＝６１２．８５となっている。
【００２１】
このようにアレニウス特性における各グループＡ〜Ｆの直線の傾きαと切片βの関係が直線であることは、図１に示すようにアレニウス特性における各グループＡ〜Ｆの直線を延長すれば、各直線で共通した一つの交点Ｏを持つことを意味する。この交点Ｏは、アレニウス特性の傾きαや切片βに依存することなく、前述した係数ａ，ｂで決定される。つまり、交点Ｏの座標〔１／Ｔ’，Log（Ｌ）’〕は、（ｂ／ａ，１／ａ）となる。
【００２２】
以上のようにアレニウス特性で現出した各グループＡ〜Ｆの直線の傾きαおよび切片βの関係が直線となることから、アレニウス特性における各グループＡ〜Ｆの直線の交点Ｏを割り出すことができる。このようにアレニウス特性における各グループＡ〜Ｆの直線の交点Ｏを割り出したことにより、避雷器１の限流素子２について寿命を評価するに際して、ある素子温度Ｔに対して限流素子２が熱暴走に到る時間Ｌを一点だけ測定すれば、その一点と前述の交点Ｏを結ぶ直線がその限流素子２についてのアレニウス特性として得られるので、アレニウス特性を簡単に把握することできる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態で、素子温度の逆数と寿命の対数の関係を示すアレニウス特性図である。
【図２】図１のアレニウス特性における直線の切片と傾きの関係を示す特性図である。
【図３】（ａ）は避雷器を示す一部断面を含む正面図、（ｂ）は避雷器に内蔵された複数の限流素子を積層した状態を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  避雷器
２  限流素子
【図１】
2005260069.tif 000003
【図２】
2005260069.tif 000004
【図３】
2005260069.tif 000005