JP2009259737A - Parts for electric insulation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属部品を絶縁体である樹脂中に埋め込んで製作する電気絶縁用部品に関する。 The present invention relates to an electrical insulation component manufactured by embedding a metal component in a resin which is an insulator.
高電圧用ガス絶縁機器は、環境保護および設置場所の省スペース化のために、機器の大幅なコンパクト化が必要不可欠である。このようなコンパクト化には発生電界強度の上昇が伴うので、電気絶縁用部品の絶縁性能に制限がかかる。これらの制限に対応するために、低ガス圧化や表面処理の簡素化などが行なわれており、これらの手段はコストを低減するうえで有効ではあるが、現状の電気絶縁用部品の絶縁技術では、絶縁強度の低下が避けられない。したがって、たとえば現行基準の絶縁ガスであるＳＦ6ガスと金属電極を用いた絶縁方式では、上記手段によるコンパクト化には限界がある。 In order to protect the environment and save space at the installation site, high-voltage gas insulation equipment is indispensable. Such downsizing involves an increase in the generated electric field strength, which limits the insulation performance of the electrical insulation component. In order to meet these restrictions, low gas pressure and simplified surface treatment have been carried out. These measures are effective in reducing costs, but current insulation technology for electrical insulation components. Then, a decrease in insulation strength is inevitable. Therefore, for example, in the insulation system using SF 6 gas, which is the current standard insulation gas, and a metal electrode, there is a limit to downsizing by the above means.
このような課題に対応する手法として、固体絶縁とガス絶縁とを複合して適用したハイブリッド絶縁の技術が検討されている（特許文献１〜３参照）。ハイブリッド絶縁に使用される電気絶縁用部品とは、従来高圧ガス中に配置され、通電導体として用いられていた金属導体（金属の裸電極）の外周に絶縁処理を施したものである。金属の裸電極を用いた場合は、その面積効果により最低破壊電界強度が理論破壊電界強度よりも低下する傾向があり、特にその低下は高ガス圧領域において顕著となる。一方、ハイブリッド絶縁では、最低破壊電界強度は理論破壊電界強度の９０％以上を保持しており、金属の裸電極に比べて耐電圧性に優れ、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）のような高電圧用ガス絶縁機器に適した絶縁用部品であるといえる。 As a method for dealing with such a problem, a hybrid insulation technique in which solid insulation and gas insulation are applied in combination has been studied (see Patent Documents 1 to 3). The electrical insulation component used for hybrid insulation is one in which the outer periphery of a metal conductor (metal bare electrode) that has been conventionally placed in a high-pressure gas and used as a current-carrying conductor is subjected to insulation treatment. When a bare metal electrode is used, the minimum breakdown electric field strength tends to be lower than the theoretical breakdown electric field strength due to the area effect, and the decrease is particularly remarkable in a high gas pressure region. On the other hand, in the hybrid insulation, the minimum breakdown electric field strength maintains 90% or more of the theoretical breakdown electric field strength, and is superior in voltage resistance compared to a bare metal electrode, and has a high voltage such as a gas insulated switchgear (GIS). It can be said that it is an insulation component suitable for gas insulation equipment.
しかしながら、金属導体の外周を絶縁処理した電気絶縁用部品には、次のような問題点がある。すなわち、コンパクトに設計された機器においては、タンク内壁と電気絶縁用部品との絶縁部表面の絶縁距離が短くなるので、絶縁部表面が放電劣化により、絶縁破壊の起点となる可能性が高くなるという問題があった。さらに、長尺の金属導体に絶縁処理をした場合は、金属導体と絶縁部材との熱膨張係数の差から生じる熱応力により、金属導体と絶縁部材との界面で剥離が生じたり、絶縁部材に亀裂が発生したりする可能性があった。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、コンパクト化が可能であり、絶縁特性に優れ、耐久性、耐ガス性能の高い電気絶縁用部品を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and is to provide a component for electrical insulation that can be made compact, has excellent insulation characteristics, and has high durability and gas resistance.
本発明の絶縁用部品は、金属導体の外周にシリコーンゴムからなるシリコーンゴム絶縁部材が配置され、このシリコーンゴム絶縁部材の外周にセラミックスからなるセラミックス絶縁部材が配置された構造を有することを特徴とする。 The insulating component of the present invention has a structure in which a silicone rubber insulating member made of silicone rubber is arranged on the outer periphery of a metal conductor, and a ceramic insulating member made of ceramics is arranged on the outer periphery of the silicone rubber insulating member. To do.
上記シリコーンゴムは、７０〜９０℃における粘度が１，０００〜３，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。 The silicone rubber preferably has a viscosity at 70 to 90 ° C. of 1,000 to 3,000 mPa · s.
本発明によれば、金属導体の外周にシリコーンゴム絶縁部材を備えることにより、熱応力の発生を軽減することができるので、金属導体と絶縁部材との界面における剥離等を防止することができる。また、シリコーンゴム絶縁部の外周にセラミックスからなるセラミックス絶縁部材を備えるので、放電劣化特性を改善することができ、絶縁破壊を軽減することができる。 According to the present invention, since the generation of thermal stress can be reduced by providing the silicone rubber insulating member on the outer periphery of the metal conductor, peeling at the interface between the metal conductor and the insulating member can be prevented. Moreover, since the ceramic insulation member which consists of ceramics is provided in the outer periphery of a silicone rubber insulation part, a discharge deterioration characteristic can be improved and a dielectric breakdown can be reduced.
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail. In the following description of the embodiments, the description is made with reference to the drawings. In the drawings of the present application, the same reference numerals denote the same or corresponding parts.
（実施の形態）
図１は、開閉所などで使用されるガス絶縁開閉装置１００の概略構成を示す正面図である。図１に示すガス絶縁開閉装置１００は、少なくともブッシング１１と、変流器１２と、分岐母線１３と、切離し用断路器１４と、バイパス用断路器１５とから構成されている。各バイパス用断路器１５は、分岐母線により位相調節器１６に接続される。このガス絶縁開閉装置１００は、気中絶縁母線１０とブッシング１１とを介して変電所や電気所に接続され、電力流通を制御する。上記分岐母線１３は電気絶縁および耐久性などに優れた電気絶縁用部品から構成される必要がある。
(Embodiment)
FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a gas insulated
図２は、本発明の電気絶縁用部品の一形態を示す概略断面図であり、本発明の電気絶縁用部品を図１に示す分岐母線１３に適用した場合の例を示す。図２に示す電気絶縁用部品は、金属導体１と、シリコーンゴムからなるシリコーンゴム絶縁部材２と、セラミックスからなるセラミックス絶縁部材３とを含む（シリコーンゴム絶縁部材２とセラミックスからなるセラミックス絶縁部材３とをあわせて絶縁部材７ということがある）。金属導体１の外周に上記シリコーンゴム絶縁部材２が配置され、このシリコーン絶縁部材２の外周にセラミックス絶縁部材３が配置された構造を有する。このように絶縁処理が施された金属導体１は、金属タンク５の内部に配設され、金属タンク５と、金属導体１および絶縁部材７とにより形成される空間に絶縁ガス４が充填される。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the electrical insulation component of the present invention, and shows an example in which the electrical insulation component of the present invention is applied to the
従来、セラミックス絶縁部材を設ける構造は、セラミックスによる蓄熱が予測され、樹脂に金属導体を埋め込んだ形式の電気絶縁用部品において、本発明の構造を有するものは存在しなかった。本発明は、上記のようにシリコーン絶縁部材２を樹脂部分に適用した場合、絶縁部材７全体として放熱効果を有することを見出してなされたものである。
Conventionally, in the structure provided with the ceramic insulating member, heat storage by ceramics is predicted, and there is no electrical insulating part of the type in which a metal conductor is embedded in a resin having the structure of the present invention. The present invention has been made by finding that when the silicone insulating member 2 is applied to the resin portion as described above, the
本発明における構造を有する電気絶縁用部品は、種々の規模の絶縁機器に適用することができる。たとえば、ガス絶縁開閉機器のような比較的大規模な絶縁機器に適用する場合には、図２に示すように、金属導体１を複数の箇所でスペーサー６により固定することが好ましい。このようにスペーサー６を設けることにより、金属導体１が長尺でも、その外周のシリコーンゴム絶縁部材２との剥離をより低減することができる。また、金属導体１に設けられた隣接するスペーサー６間は、その長さ方向において隙間無くセラミックス絶縁部材３およびシリコーンゴム絶縁部材２が設けられ、絶縁処理を施されていることが好ましい。本発明の電気絶縁用部品は、上記のような構造を有するので、金属導体１と絶縁部材７との界面における剥離等を防止することができ、放電劣化特性および、最低破壊電界強度を理論破壊電界強度の１０〜２０％にまで改善することができる。したがって、たとえば、絶縁機器のタンク径を２０〜３０％の規模にまでコンパクト化することが可能である。
The electrical insulation component having the structure according to the present invention can be applied to insulation equipment of various scales. For example, when applied to a relatively large-scale insulating device such as a gas-insulated switchgear, it is preferable to fix the metal conductor 1 with spacers 6 at a plurality of locations as shown in FIG. By providing the spacer 6 in this way, even when the metal conductor 1 is long, peeling from the outer periphery of the silicone rubber insulating member 2 can be further reduced. Moreover, it is preferable that the ceramic insulating member 3 and the silicone rubber insulating member 2 are provided between the adjacent spacers 6 provided in the metal conductor 1 without any gap in the length direction, and are subjected to insulation treatment. Since the electrical insulation component of the present invention has the above-described structure, it is possible to prevent peeling at the interface between the metal conductor 1 and the
本発明において絶縁処理が行なわれる部分は、上記のようにシリコーンゴム絶縁部材２とセラミックス絶縁部材３により構成されるが、その他電気絶縁用部品として従来公知の部材を適宜備えるものである。 In the present invention, the portion where the insulation treatment is performed is constituted by the silicone rubber insulating member 2 and the ceramic insulating member 3 as described above, but appropriately includes other conventionally known members as electrical insulation parts.
金属導体１は、電気絶縁用部品における通電導体であり、たとえば最表面に被膜形成などを行なっていない金属そのもにより構成される導体をいう。金属導体１を構成する金属としては、特に限定されるものではなく、軽量かつ通電特性が良好であることから、通常アルミニウムが用いられる。また、金属導体１の形状についても特に限定されるものではなく、所望の電気絶縁用部品に応じて選択すればよい。たとえば、直径５０〜１００ｍｍの円柱で、その長さが１〜６ｍの場合、高電圧用ガス絶縁機器として有用である。 The metal conductor 1 is a current-carrying conductor in an electrical insulation component, for example, a conductor composed of a metal that is not subjected to film formation on the outermost surface. The metal constituting the metal conductor 1 is not particularly limited, and aluminum is usually used because it is lightweight and has good current-carrying characteristics. Further, the shape of the metal conductor 1 is not particularly limited, and may be selected according to a desired electrical insulation component. For example, a cylinder having a diameter of 50 to 100 mm and a length of 1 to 6 m is useful as a high voltage gas insulating device.
シリコーンゴム絶縁部材２は、シリコーンゴムからなり、その外周のセラミックス絶縁部材３を設けた際のクッション性を確保するために設けられる。シリコーンゴム絶縁部材２の厚みは、たとえば、金属導体１の径が１００ｍｍで、その長さが１０００ｍｍの規模のもので０．５〜１ｍｍとすることが好ましい。シリコーンゴム絶縁部材２の厚みが上記範囲内にある場合は、金属導体１からの剥離の問題がなく、かつ、放電特性を十分に改善することができる。 The silicone rubber insulating member 2 is made of silicone rubber and is provided to ensure cushioning when the outer peripheral ceramic insulating member 3 is provided. The thickness of the silicone rubber insulating member 2 is preferably 0.5 to 1 mm, for example, with a diameter of the metal conductor 1 of 100 mm and a length of 1000 mm. When the thickness of the silicone rubber insulating member 2 is within the above range, there is no problem of peeling from the metal conductor 1, and the discharge characteristics can be sufficiently improved.
シリコーンゴム絶縁部材２は、図２に示す金属導体１とセラミックス絶縁部材３とにより形成される空間（微小ギャップ）にシリコーンゴムを注入して、硬化することにより形成することができる。このシリコーンゴムとしては、硬化後にクッション性（弾性）を有するものであればよい。特に、７０〜９０℃における粘度が１，０００〜３，０００ｍＰａ・ｓである２液性の付加型液状シリコーンゴムを用いることが好ましい。このような注入時に低粘度を有するシリコーンゴムを用いた場合は、注入時のボイドの発生を防止することができ、また、微小ギャップへのシリコーンゴムの注入が精度よく行なわれることから、微小ギャップでの絶縁を確実にすることができるので、部分放電等の発生を防止することが可能となる。上記粘度が１，０００ｍＰａ・ｓ未満の場合は、シリコーンゴム絶縁部材２と、金属導体１やセラミック製絶縁部材３との接着が十分でない場合があり、上記粘度が３０００ｍＰａ・ｓを超える場合は、シリコーンゴムの注入時にボイドが生じ、その結果、微小ギャップのモールドの精度が低下することがある。 The silicone rubber insulating member 2 can be formed by injecting silicone rubber into a space (small gap) formed by the metal conductor 1 and the ceramic insulating member 3 shown in FIG. Any silicone rubber may be used as long as it has cushioning properties (elasticity) after curing. In particular, it is preferable to use a two-component addition type liquid silicone rubber having a viscosity at 70 to 90 ° C. of 1,000 to 3,000 mPa · s. When silicone rubber having a low viscosity at the time of such injection is used, generation of voids at the time of injection can be prevented, and since the injection of silicone rubber into the minute gap is performed accurately, the minute gap Therefore, it is possible to prevent the partial discharge or the like from occurring. When the viscosity is less than 1,000 mPa · s, adhesion between the silicone rubber insulating member 2 and the metal conductor 1 or the ceramic insulating member 3 may not be sufficient, and when the viscosity exceeds 3000 mPa · s, Voids are created when silicone rubber is injected, and as a result, the accuracy of molds with small gaps may be reduced.
上記シリコーンゴムの常温での粘度は、配管輸送の容易さや、シリコーンゴムおよび硬化剤の２液を混合する際の機械特性の点から、１００，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。なお、上記のように７０〜９０℃における粘度が１，０００〜３，０００ｍＰａ・ｓである限る常温における粘度は特に限定されるものではない。本発明において、粘度とは、回転粘度計を用いて測定した値をいう。 The viscosity of the silicone rubber at normal temperature is preferably 100,000 mPa · s or less from the viewpoint of ease of pipe transportation and mechanical properties when mixing two liquids of silicone rubber and a curing agent. In addition, the viscosity in normal temperature as long as the viscosity in 70-90 degreeC is 1,000-3,000 mPa * s as mentioned above is not specifically limited. In the present invention, the viscosity means a value measured using a rotational viscometer.
上記シリコーンゴムの構造の例を図３に示す。シリコーンゴムは図３に示されるような−Ｏ−Ｓｉ（Ｈ）（ＣＨ3）−単位が繰り返した構造を有するものを例示することができる。図３におけるｘは繰り返しを示す。シリコーンゴムの硬化剤としては、特に限定されず、従来公知のものを適宜選択して用いることができる。 An example of the structure of the silicone rubber is shown in FIG. Examples of the silicone rubber include those having a structure in which —O—Si (H) (CH 3 ) — units are repeated as shown in FIG. X in FIG. 3 indicates repetition. The curing agent for the silicone rubber is not particularly limited, and a conventionally known one can be appropriately selected and used.
セラミックス絶縁部材３は、上記シリコーンゴム絶縁部材２を構成するシリコーンゴムが電気絶縁用部品に充填するガスにより侵食されるのを防ぐために設けられる。したがって、セラミックス絶縁部材３は、図２に示すように、シリコーンゴム絶縁部材２を覆うように設けることが好ましい。また、スペーサー６を設ける場合は、セラミックス絶縁部材３は、その長さが隣接するスペーサー６間の距離と同一となるように設けることが好ましい。 The ceramic insulating member 3 is provided in order to prevent the silicone rubber constituting the silicone rubber insulating member 2 from being eroded by the gas filled in the electrical insulating component. Therefore, the ceramic insulating member 3 is preferably provided so as to cover the silicone rubber insulating member 2 as shown in FIG. Moreover, when providing the spacer 6, it is preferable to provide the ceramic insulating member 3 so that the length may become the same as the distance between the spacers 6 which adjoin.
セラミックス絶縁部材３を構成するセラミックスとしては、たとえば、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）等が挙げられる。このセラミックスを用いた場合は、シリコーンゴム絶縁部材２との密着性が良好であり、また、放電特性をより向上させることができる。また、セラミックス絶縁部材３の形状としては、内側に存在するシリコーンゴム絶縁部材２が熱膨張係数の差による熱応力の結果、剥離することを防ぐために、たとえば上記のようにスペーサー６を設ける場合は、隣接するスペーサー６間の距離と同一とすることが好ましく、１ｍ〜６ｍ程度とすることが好ましい。また、厚みとしては、上記シリコーンゴム絶縁部材２とセラミックス絶縁部材３との合計厚みが１ｍｍ〜６ｍｍとなるように調整することが好ましい。絶縁部材７の合計厚みが上記範囲の場合は、部材を形成したときの表面凹凸の影響を低減することができ、また、シリコーンゴムを微小ギャップにまでより精度よく注入できる点から好ましい。
Examples of the ceramic constituting the ceramic insulating member 3 include Al 2 O 3 (aluminum oxide). When this ceramic is used, the adhesiveness with the silicone rubber insulating member 2 is good, and the discharge characteristics can be further improved. Further, as the shape of the ceramic insulating member 3, in order to prevent the silicone rubber insulating member 2 existing inside from peeling off as a result of thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient, for example, when the spacer 6 is provided as described above, The distance between adjacent spacers 6 is preferably the same, and is preferably about 1 to 6 m. The thickness is preferably adjusted so that the total thickness of the silicone rubber insulating member 2 and the ceramic insulating member 3 is 1 mm to 6 mm. When the total thickness of the insulating
スペーサー６は、電気絶縁用部品の規模により適宜設ける。隣接するスペーサー６間の距離は特に限定されないが、絶縁部材を設ける範囲からたとえば１ｍ〜６ｍとすればよい。 The spacer 6 is appropriately provided depending on the scale of the electrical insulation component. The distance between the adjacent spacers 6 is not particularly limited, but may be set to, for example, 1 m to 6 m from the range where the insulating member is provided.
本発明における電気絶縁用部品の絶縁部材７は、たとえば次のような方法により製造される。金属導体１の外周とセラミックス絶縁部材３の内壁に、常温でシランカップリング剤を塗布し、７０℃〜９０℃に予熱する。予熱が完了した後、金属導体１とセラミックス絶縁部材３に囲まれた空間にシリコーンゴムを流し込む。シリコーンゴムを流し込んだ後、たとえば１３０℃で２０〜２４時間の条件で硬化させて絶縁部材７を得る。シリコーンゴムの硬化温度および時間は、絶縁部材７の形状等により適宜変更すればよい。
The insulating
シランカップリング剤を塗布してから、シリコーンゴムを注入するまでの時間は、特に限定されないが、金属導体１およびセラミックス絶縁部材３に塗布したシランカップリング剤が遷移状態にあるときにシリコーンゴムを注入し硬化を開始すると、金属導体１と、セラミックス絶縁部材３と硬化により形成されるシリコーンゴム絶縁部材２の接着性を強固なものとすることができる。 The time from the application of the silane coupling agent to the injection of the silicone rubber is not particularly limited, but the silicone rubber is applied when the silane coupling agent applied to the metal conductor 1 and the ceramic insulating member 3 is in the transition state. When injection and curing are started, the adhesiveness between the metal conductor 1, the ceramic insulating member 3, and the silicone rubber insulating member 2 formed by curing can be strengthened.
遷移状態は、上記シランカップリング剤を塗布した後、これらの部材等を常温で大気中に放置することにより達成することができる。たとえば、塗布後の放置時間を約１時間とすればよい。遷移状態とは、図４の鎖線を含む図に模式的に示すように、セラミックス絶縁部材表面８に存在するＯＨ基と、シランカップリング剤分子に存在するＯＨ基との相互作用により水素結合（図４の鎖線）が形成されたような結合状態をいう。
The transition state can be achieved by applying these silane coupling agents and then leaving these members in the atmosphere at room temperature. For example, the standing time after application may be about 1 hour. As schematically shown in the diagram including the chain line in FIG. 4, the transition state is a hydrogen bond (interaction between the OH group present on the ceramic insulating
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、上述の各実施の形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。 As described above, the embodiments of the present invention have been described, but it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明の電気絶縁用部品は、ＳＦ6ガスを絶縁媒体として用いるＧＩＳやガス遮断器（ＧＣＢ）などのガス開閉機器に特に有用である。 The electrical insulation component of the present invention is particularly useful for gas switching devices such as GIS and gas circuit breakers (GCB) that use SF 6 gas as an insulation medium.
１ 金属導体、２ シリコーンゴム絶縁部材、３ セラミックス絶縁部材、４ 絶縁ガス、５ 金属タンク、６ スペーサー、７ 絶縁部材、８ セラミックス絶縁部材表面、１０ 気中絶縁母線、１１ ブッシング、１２ 変流器、１３ 分岐母線、１４ 切離し用断路器、１５ バイパス用断路器、１６ 位相調節器、１００ ガス絶縁開閉装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal conductor, 2 Silicone rubber insulation member, 3 Ceramic insulation member, 4 Insulation gas, 5 Metal tank, 6 Spacer, 7 Insulation member, 8 Ceramic insulation member surface, 10 Air insulation bus, 11 Bushing, 12 Current transformer, 13 branch buses, 14 disconnect disconnector, 15 bypass disconnector, 16 phase adjuster, 100 gas insulated switchgear.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008109958A Withdrawn JP2009259737A (en) | 2008-04-21 | 2008-04-21 | Parts for electric insulation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009259737A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012204090A (en) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Mitsubishi Electric Corp | Bushing and manufacturing method therefor |
-
2008
- 2008-04-21 JP JP2008109958A patent/JP2009259737A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012204090A (en) * | 2011-03-24 | 2012-10-22 | Mitsubishi Electric Corp | Bushing and manufacturing method therefor |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110705 |