BR112015024706B1 - Material de revestimento para equipamento elétrico, método para fabricação de material de revestimento para equipamento elétrico e dispositivo isolante fechado - Google Patents
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Abstract
material de revestimento para equipamento elétrico, método para fabricação de material de revestimento para equipamento elétrico e dispositivo isolante fechado. são fornecidos um material de revestimento para equipamento elétrico, um método para a fabricação de um material de revestimento para equipamento elétrico, e um dispositivo isolante fechado, com capacidade de suprimir flutuação e movimentos ao redor de substâncias estranhas no equipamento elétrico. um material de revestimento para equipamento elétrico 20 em uma modalidade inclui: uma resina de matriz 50 composta de uma resina epóxi; um primeiro preenchimento 10 dispersamente contido na resina de matriz 50 e composto de fios microscópicos que tem uma resistividade volumétrica específica semicondutiva; um segundo preenchimento 30 dispersamente contido na resina de matriz 50 e composto de partículas que têm uma resistividade volumétrica específica semicondutiva; e um terceiro preenchimento 40 dispersamente contido na resina de matriz 50 e composto de uma substância plana, fibrosa ou lamelar que tem propriedades isolantes.
Description
[0001] As modalidades descritas no presente documento referem- se geralmente a um material de revestimento para equipamento elétrico, um método para a fabricação de material de revestimento para equipamento elétrico e um dispositivo isolante fechado.
[0002] Um problema de um dispositivo isolante fechado tal como um comutador vedado a gás em que um condutor de alta tensão sustentado por um isolador é fornecido em um recipiente que tem um gás isolante vedado no mesmo, é a miniaturização por racionalização de projeto de isolamento ou integração trifásica para a redução de custo e redução de carga ambiental.
[0003] O tamanho de um recipiente de metal do dispositivo isolante fechado é decidido por projeto de isolamento, projeto térmico ou similares. Um dos pontos do projeto de isolamento é discutir a influência no desempenho de isolamento no caso em que substâncias estranhas existem (aderem) na superfície interna do recipiente de metal.
[0004] Quando substâncias estranhas existirem no interior do recipiente de metal em que o condutor de alta tensão sustentado pelo isolador está alojado e o gás isolante for vedado, força é gerada para as substâncias estranhas devido a interação entre cargas elétricas supridas a partir do recipiente de metal ou similares e uma tensão de operação. Portanto, as substâncias estranhas algumas vezes se movem no interior do recipiente de metal.
[0005] Quando o dispositivo isolante fechado é miniaturizado, o campo elétrico na superfície interna do recipiente de metal se torna alto, e é provável que o movimento das substâncias estranhas existentes no interior do recipiente de metal, assim, se torne ativo. As substâncias estranhas, caso se movimentem excessivamente no interior do recipiente de metal, algumas vezes afetam o desempenho de isolamento. Adicionalmente, com um formato mais longo da substância estranha, a substância estranha se move consideravelmente mais e, assim, afeta mais consideravelmente o desempenho de isolamento.
[0006] Por essa razão, para evitar que a longa substância estranha entre no interior do recipiente de metal, por exemplo, um processo de gerenciamento de substância estranha é fornecido para remover as substâncias estranhas em um processo de fabricação para, desse modo, elevar o gerenciamento das substâncias estranhas. Adicionalmente, é necessário projetar a intensidade de campo elétrico na superfície interna do recipiente de metal na aplicação da tensão de operação para evitar que uma pequena substância estranha que é difícil de gerenciar flutue a uma altura tomada em consideração no projeto ou mais alta e se mova ao redor. No presente contexto, a altura significa a distância entre a superfície interna do recipiente de metal e a substância estranha.
[0007] A intensidade de campo elétrico na superfície interna do recipiente de metal depende da distância entre o condutor de alta tensão e a superfície interna do recipiente de metal. Portando, para suprimir a altura de flutuação da substância estranha, é necessário aumentar o tamanho do recipiente de metal. Isso se torna um fator em impedir a miniaturização do dispositivo isolante fechado.
[0008] Existe, como um método de mitigação da influência pelas substâncias estranhas, um método de suprimir o movimento das substâncias estranhas através do revestimento da superfície interna do recipiente de metal com um material resistente de isolamento. Através do revestimento da superfície interna do recipiente de metal com o material resistente de isolamento, o suprimento de cargas elétricas a partir da superfície interna do recipiente de metal das substâncias estranhas é suprimido para fazer com que as substâncias estranhas tenham dificuldade em se mover. Nesse caso, a resistividade volumétrica específica do material resistente de isolamento para revestimento precisa ser controlada para uma resistividade volumétrica específica que é capaz de suprimir o movimento das substâncias estranhas.
[0009] Referência 1: Patente no JP 3028975
[0010] Entretanto, no caso de usar um material resistente de isolamento convencional, a concentração de campo elétrico é provável que ocorra em uma porção composta da substância estranha, do gás isolante e do material resistente de isolamento. Quando a concentração de campo elétrico se torna maior, a descarga parcial ocorre ao redor da substância estranha e supre cargas elétricas para a substância estranha.
[0011] Quando a descarga parcial ocorre, a substância estranha se move repentinamente em uma ampla faixa para afetar o desempenho de isolamento. Além disso, quando uma sobretensão, tal como surto de relâmpago, entra e, desse modo, o campo elétrico na superfície interna do recipiente de metal se torna maior, o campo elétrico na porção concentrada de campo elétrico algumas vezes se torna muito maior, de modo que a substância estranha repentinamente se move muito mais ao redor.
[0012] Para suprimir o movimento repentino da substância estranha ao redor em uma ampla faixa, é necessário relaxar a concentração de campo elétrico entre o material resistente de isolamento e a substância estranha para, desse modo, suprimir a ocorrência de descarga parcial e emissão de campo. Além disso, uma tensão mais alta, tal como impulsos de relâmpago, faz com que a descarga parcial provoque a substância estranha para começar a se mover.
[0013] Um problema a ser solucionado pela presente invenção é fornecer um material de revestimento para equipamento elétrico, um método para a fabricação de material de revestimento para equipamento elétrico e um dispositivo isolante fechado, que tenha a capacidade de suprimir a flutuação e movimento de substâncias estranhas ao redor de equipamento elétrico.
[0014] Um material de revestimento para equipamento elétrico em uma modalidade inclui uma resina de matriz composta de uma resina epóxi, e um primeiro preenchimento dispersamente contido na resina de matriz e composto de fios microscópicos que têm uma resistividade volumétrica específica semicondutiva. O material de revestimento para equipamento elétrico inclui adicionalmente um segundo preenchimento dispersamente contido na resina de matriz e composto de partículas que têm resistividade volumétrica específica semicondutiva e um terceiro preenchimento dispersamente contido na resina de matriz e composto de uma substância plana, fibrosa ou lamelar que tem propriedades isolantes.
[0015] A Figura 1 é uma vista em perspectiva que ilustra esquematicamente um primeiro preenchimento contido em um material de revestimento para equipamento elétrico em uma modalidade.
[0016] A Figura 2 é uma vista que ilustra esquematicamente uma configuração do material de revestimento para equipamento elétrico na modalidade para explicar uma trajetória condutiva formada pelo primeiro preenchimento e um segundo preenchimento.
[0017] A Figura 3 é uma vista que ilustra o equipamento elétrico formado com uma camada de revestimento que usa o material de revestimento para equipamento elétrico na modalidade com uma parte do mesmo ilustrado em um corte transversal.
[0018] A Figura 4 é uma vista que ilustra um corte transversal de um dispositivo de teste avaliado em um campo elétrico flutuante de substância estranha.
[0019] Doravante, uma modalidade da presente invenção será descrita em referência aos desenhos.
[0020] Um material de revestimento para equipamento elétrico na modalidade contém um primeiro preenchimento, um segundo preenchimento e um terceiro preenchimento que são dispersos em uma resina de matriz. A resina de matriz está em um estado líquido viscoso e é curada pela adição de um agente de cura à mesma.
[0021] Uma resina epóxi é produzida de um composto epóxi que tem dois ou mais grupos epóxi por molécula. Como o composto epóxi, qualquer composto pode ser usado arbitrariamente desde que tenha, em uma molécula, dois ou mais anéis de três membros cada um composto de dois átomos de carbono e um átomo de oxigênio e é curável, e o tipo do mesmo, não é particularmente limitado.
[0022] Exemplos da resina epóxi incluem: resinas epóxi de tipo éter de glicidila, tal como resina epóxi do tipo bisfenol A, resina epóxi do tipo bisfenol A brominada, resina epóxi do tipo bisfenol A hidrogerada, resina epóxi do tipo bisfenol F, resina epóxi do tipo bisfenol S, resina epóxi do tipo bisfenol AF, resina epóxi de tipo bifenila, resina epóxi de tipo naftaleno, resina epóxi de tipo fluoreno, resina epóxi de tipo novolac, resina epóxi de tipo fenol-novolac, resina epóxi de tipo ortocresol-novolac, resina epóxi de tipo tris(hidroxifenil) metano e resina epóxi de tipo tetrafeniloletano; resina epóxi de tipo éster de glicidila obtida através da condensação de epicloridrina e ácido carboxílico; resinas epóxi heterocíclicas tal como resina epóxi de tipo hidantoína obtida através da reação de isocianato de triglicidila ou epicloridrina e hidantoínas, e assim por diante. Adicionalmente, como a resina epóxi, qualquer um tipo de resinas epóxi descritas acima pode ser usado ou dois ou mais tipos das mesmas podem ser usados em mistura.
[0023] O agente de cura que cura a resina epóxi reage quimicamente com a resina epóxi para, desse modo, curar a resina epóxi. Qualquer agente de cura pode ser usado arbitrariamente contanto que o mesmo cure a resina epóxi, e seu tipo não é particularmente limitado. Conforme o agente de cura, por exemplo, um agente de cura com base em amina, um agente de cura com base em anidrido ácido ou similares podem ser usados. Conforme o agente de cura com base em amina, por exemplo, etilenodiamina, poliamidoamina ou similares podem ser usados. Conforme o agente de cura com base em anidrido ácido, por exemplo, anidrido ftálico, anidrido hexahidroftálico, anidrido 4-metilhexahidroftálico, anidrido tetrahidroftálico, anidrido 4-metiltetrahidroftálico, anidrido tetrabromoftálico ou similares podem ser usados.
[0024] A fim de evitar a geração de espuma na resina de matriz ou extinguir a espuma gerada, um agente desespumante pode ser adicionado à resina de matriz. O agente desespumante não é particularmente limitado, mas um agente desespumante com base em silicone de dimetila (por exemplo, TSA720 (nome de produto fabricado pela Momentive Performance Materials Japão LLC.) ou similares) pode ser usado.
[0025] Adicionalmente, a fim de aprimorar a funcionalidade no caso de revestir um objeto estrutural com o material de revestimento para equipamento elétrico com o uso de um pincel ou no caso de desempenhar a pintura com o uso de um aspersor sem ar, um solvente de diluição pode ser adicionado à resina de matriz. Como o solvente de diluição, uma secagem rápida mais fina (por exemplo, uma mistura preparada misturando-se acetato de etila e tolueno a uma razão de massa de 8:2) ou similares pode ser usada. A fim de aprimorar a funcionalidade acima descrita, o solvente de diluição está preferencialmente contido em 1 a 10 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina epóxi.
[0026] O primeiro preenchimento é composto de fios microscópicos produzidos de ZnO que tem uma resistividade volumétrica específica semicondutiva. A Figura 1 é uma vista em perspectiva que ilustra esquematicamente um primeiro preenchimento 10 contido no material de revestimento para equipamento elétrico na modalidade.
[0027] O fio microscópico que constitui o primeiro preenchimento 10 é composto, conforme ilustrado na Figura 1, de uma parte de núcleo 11 e partes de cristal de agulha 12 que se estendem a partir da parte de núcleo 11 em quatro direções axiais e tem um formato de tetrápode. A resistividade volumétrica específica do fio microscópico é de 1 a 5000 Q»cm. No presente contexto, a resistividade volumétrica específica semicondutiva significa uma faixa de 1 x 10-3 a 1 x 105 Q»cm.
[0028] Na resina de matriz, a fim de que o fio microscópico se acople aos segundos preenchimentos para formar uma trajetória condutiva excelente, um comprimento L de parte de agulha de cristal 12 do fio microscópico é preferencialmente de 2 μm a 50 μm e um diâmetro médio D (diâmetro médio aritmético) de uma porção que tem o diâmetro máximo da parte de agulha de cristal 12 é preferencialmente de 0,2 μm a 3 μm. Como o fio microscópico semicondutivo produzido de ZnO, por exemplo, Pana-Tetra (fabricado pela AMTEC Co., Ltd.) pode ser usado.
[0029] O primeiro preenchimento 10 está preferencialmente contido em 1 a 60 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz. Contendo o primeiro preenchimento 10 nessa faixa permite que o primeiro preenchimento 10 se acople ao segundo preenchimentos na resina de matriz para, desse modo, formar uma trajetória condutiva excelente de modo a garantir a funcionalidade de pintura ou similares.
[0030] No presente contexto, a superfície do fio microscópico pode ter sido submetida a um tratamento de acoplamento de titanato ou um tratamento de acoplamento de silano. Desempenhando-se esses tratamentos, a umedecibilidade com a resina de matriz pode ser aprimorada. O tratamento de acoplamento de titanato é preferível independentemente de adição do solvente de diluição à resina de matriz. Por outro lado, o tratamento de acoplamento de silano é preferível no caso da não adição de solvente de diluição à resina de matriz.
[0031] Como um agente de acoplamento de titanato usado para o tratamento de acoplamento de titanato, por exemplo, isopropil tr i- isostearoiltita, titanato de isopropil tridodecilbenzenesulfonila, titanato de isopropil-tris(dioctilpirofosfato), titanato de tetraisopropil- bis(dioctilfosfito), titanato de tetraoctil-bis(ditridecilfosfito), titanato de tetra(2,2-dialiloximetil-1-butil)-bis(ditridecil) fosfito, titanato de bis(dioctilpirofosfato) oxiacetato ou similares podem ser usados.
[0032] Como o tratamento de acoplamento de titanato, por exemplo, um método de misturar fios microscópicos mecanicamente (produto de superfície não tratada) produzidos de ZnO junto com o agente de acoplamento de titanato com o uso de um recipiente que tem a capacidade de misturar pó podem ser usados. Adicionalmente, como o tratamento de acoplamento de titanato, um método (método de mescla integral) de adicionar o agente de acoplamento de titanato quando fios microscópicos de composição (produto de superfície não tratada) produzidos de ZnO em uma resina ou similares podem ser usados.
[0033] Como um agente de acoplamento de silano usado para o tratamento de acoplamento de silano, por exemplo, epoxissilano, aminossilano, vinilsilano, metacrilsilano, mercaptossilano, metoxissilano, etoxissilano ou similares podem ser usados.
[0034] Como o tratamento de acoplamento de silano, por exemplo, um método de misturar fios microscópicos mecanicamente (produto de superfície não tratada) produzidos de ZnO junto com o agente de acoplamento de silano com o uso de um recipiente que tem a capacidade de misturar pó. Adicionalmente, como o tratamento de acoplamento de silano, por exemplo, um método (método de mescla integral) de adicionar o agente de acoplamento de silano quando fios microscópicos de composição (produto de superfície não tratada) produzidos de ZnO em uma resina ou similares podem ser usados.
[0035] O segundo preenchimento é composto de partículas que têm uma resistividade volumétrica específica semicondutiva. Observa- se que a resistividade volumétrica específica semicondutiva é como tem sido descrita acima. O segundo preenchimento é composto de, por exemplo, partículas produzidas de Fe2O3 ou Fe3O4.
[0036] Primeiro, o Fe2O3 será descrito. O Fe2O3 (gravidade específica: cerca de 5,2 g/cm3) é um pó vermelho e é assim chamado de colcotar. A resistividade volumétrica específica de Fe2O3 é de cerca de 1 x 103 Q»cm. O tamanho médio de partícula de Fe2O3 é preferencialmente de 0,1 μm a 1 μm a fim de garantir a funcionalidade de pintura ou similar enquanto desenvolve características de resistência a isolamento no material de revestimento para equipamento elétrico. Adicionalmente, para características de resistência a isolamento excelente, o tamanho médio de partícula de Fe2O3 é preferencialmente de 0,5 μm a 1 μm. No presente contexto, as características de resistência a isolamento significam representação de um valor de cerca de 1 x 106 a 1 x 1018 Q»cm em termos de resistividade volumétrica específica (o mesmo se aplica a seguir).
[0037] No presente contexto, o tamanho médio de partícula é obtido através da observação do corte transversal de uma resina predeterminada que contém o segundo preenchimento disperso no mesmo sob um SEM (microscópio de elétron de varredura) e da medição dos tamanhos de partículas dos segundos preenchimentos individuais e da média aritmética dos mesmos.
[0038] O Fe2O3 está preferencialmente contido em 1 a 30 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz. Contendo Fe2O3 nessa faixa faz com que seja possível formar uma trajetória condutiva no material de revestimento para equipamento elétrico e garante a funcionalidade de pintura ou similar.
[0039] A seguir, o Fe3O4 será descrito. O Fe3O4 (gravidade específica: cerca de 5,2 g/cm3) é um pó negro. A resistividade volumétrica específica de Fe3O4 é de cerca de 4 x 10-3 Q»cm. O tamanho médio de partícula de Fe3O4 é preferencialmente de 0,01 μm a 0,1 μm a fim de garantir a funcionalidade de pintura ou similar enquanto desenvolve características de resistência a isolamento no material de revestimento para equipamento elétrico. Adicionalmente, para características de resistência a isolamento excelente, o tamanho médio de partícula de Fe3O4 é preferencialmente 0,05 μm a 0,08 μm. O tamanho médio de partícula pode ser obtido pelo mesmo método que no caso do uso de Fe2O3 como o segundo preenchimento.
[0040] O Fe3O4 está preferencialmente contido em 1 a 30 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz. Contendo Fe3O4 nessa faixa faz com que seja possível formar uma trajetória condutiva no material de revestimento para equipamento elétrico e garante a funcionalidade de pintura ou similar.
[0041] O terceiro preenchimento é composto de uma substância plana, fibrosa ou lamelar que tem propriedades isolantes. As propriedades isolantes no presente documento, significam que a resistividade volumétrica específica é de cerca de 1 x 106 a 1 x 1018 Q»cm.
[0042] Primeiro, a substância plana será descrita. O terceiro preenchimento plano é produzido, por exemplo, de talco ou nitreto de boro (BN).
[0043] O talco é um componente plano que contém um componente principal composto de MgO-SiO2-H2O. A resistividade volumétrica específica de talco é de cerca de 1 x 1014 a 1 x 1015 Q»cm. O nitreto de boro (BN) é uma partícula que tem uma estrutura similar a escala. O nitreto de boro é classificado, dependendo da diferença na estrutura de cristal, em nitreto de boro hexagonal, nitreto de boro romboédrico, nitreto de boro cúbico, nitreto de boro de estrutura turbostrática e nitreto de boro wurtzita. Entre os mesmos, o nitreto de boro hexagonal sendo o nitreto de boro geral é preferencialmente usado devido ao fato de que o mesmo tem uma grande razão de aceitação e alta resistência a isolamento e pode elevar o campo elétrico de avaria dielétrica de um material.
[0044] No presente contexto, no caso de uso de nitreto de boro como o terceiro preenchimento plano, as características de radiação de calor podem ser aprimoradas, por exemplo, em uma camada de revestimento composta do material de revestimento para equipamento elétrico devido ao fato de que o próprio nitreto de boro tem alta condutividade.
[0045] O diâmetro médio da substância plana é preferencialmente de 1 μm a 50 μm. Adicionalmente, o diâmetro médio da substância plana é mais preferencialmente de 10 μm a 30 μm. Observa-se que a substância plana não forma um círculo, o comprimento médio da linha reta mais longa (a seguir, referida como um comprimento médio de linha reta) passa sobre a superfície da substância plana que precisa apenas estar dentro da faixa acima. Ajustando-se o diâmetro médio da substância plana para essa faixa permite que o terceiro preenchimento plano entre no espaço entre o primeiro preenchimento e o segundo preenchimento para, desse modo, dispersar uniformemente o primeiro preenchimento e o segundo preenchimento na resina matricial.
[0046] No presente contexto, o diâmetro médio pode ser obtido observando-se um produto curado por resina sob um SEM (microscópio de elétron de varredura). O comprimento médio de linha reta pode ser obtido similarmente observando-se o produto curado por resina sob um SEM (microscópio de elétron de varredura).
[0047] O terceiro preenchimento plano está preferencialmente contido em 1 a 30 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz. Contendo o terceiro preenchimento plano nessa faixa faz com que seja possível manter idealmente a viscosidade do material de revestimento para equipamento elétrico. Adicionalmente, o terceiro preenchimento plano está preferencialmente contido em 1 a 15 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz.
[0048] A seguir, a substância fibrosa será descrita. O terceiro preenchimento fibroso é composto, por exemplo, de fios microscópicos de titanato de potássio ou fibras fresadas de vidro.
[0049] O comprimento médio de fibra dos fios microscópicos de titanato de potássio e das fibras fresadas de vidro são preferencialmente de 1 μm a 50 μm e mais preferencialmente de 10 μm a 20 μm. Com o ajuste do comprimento médio de fibra da substância fibrosa para essa faixa permite que o terceiro preenchimento fibroso entre no espaço entre o primeiro preenchimento e o segundo preenchimento para, desse modo, dispersar uniformemente o primeiro preenchimento e o segundo preenchimento na resina matricial.
[0050] Observa-se que o comprimento médio de fibra foi obtido pela média aritmética dos comprimentos na direção longitudinal de fibras. No presente contexto, o comprimento médio de fibra pode ser obtido observando-se o produto curado por resina sob um SEM (microscópio de elétron de varredura).
[0051] O terceiro preenchimento fibroso está preferencialmente contido em 1 a 60 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz. Contendo o terceiro preenchimento fibroso nessa faixa faz com que seja possível manter idealmente a viscosidade do material de revestimento para equipamento elétrico. Adicionalmente, o terceiro preenchimento fibroso está preferencialmente contido em 1 a 30 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz.
[0052] A seguir, a substância lamelar será descrita. O terceiro preenchimento lamelar é produzido, por exemplo, de mica ou esmectita.
[0053] A mica é um tipo de mineral de silicato lamelar e um composto lamelar que contém um componente principal composto de SiO2, Al2O3, K2O, e água cristalina. Exemplos de mica incluem dois tipos, a saber, mica rígida e mica suave. A resistividade volumétrica específica de mica rígida é de cerca de 1 x 1012 a 1 x 1015 Q»cm. A resistividade volumétrica específica de mica suave é de cerca de 1 x 1010 a 1 x 1013 Q»cm. Esses tipos de mica exibem propriedades similares no material de revestimento para equipamento elétrico na modalidade e, portanto, serão descritos sem distinção entre os mesmos a seguir.
[0054] O diâmetro médio ou o comprimento médio de linha reta de mica e esmectita é preferencialmente de 0,1 μm a 2 μm e mais preferencialmente de 0,5 μm a 1 μm. Com o ajuste do diâmetro médio ou do comprimento médio de linha reta da substância lamelar para essa faixa permite que o terceiro preenchimento lamelar entre no espaço entre o primeiro preenchimento e o segundo preenchimento para, desse modo, dispersar uniformemente o primeiro preenchimento e o segundo preenchimento na resina matricial.
[0055] O terceiro preenchimento lamelar está preferencialmente contido em 1 a 30 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz. Contendo o terceiro preenchimento lamelar nessa faixa faz com que seja possível manter idealmente a viscosidade do material de revestimento para equipamento elétrico. Adicionalmente, o terceiro preenchimento lamelar está preferencialmente contido em 1 a 15 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz.
[0056] No presente documento, a Figura 2 é uma vista que ilustra esquematicamente uma configuração de um material de revestimento para equipamento elétrico 20 na modalidade para explicar uma trajetória condutiva 60 formada pelo primeiro preenchimento 10 e um segundo preenchimento 30.
[0057] Conforme ilustrado na Figura 2, o terceiro preenchimento 40 entra no espaço entre o primeiro preenchimento 10 e o segundo preenchimento 30 para dispersar uniformemente o primeiro preenchimento 10 e o segundo preenchimento 30 em uma resina de matriz 50. Isso faz com que seja possível aprimorar as características de resistência a isolamento exibidas pelo primeiro preenchimento 10. Adicionalmente, as partículas do segundo preenchimento 30 entram em contato com o primeiro preenchimento 10 para forma a trajetória condutiva tridimensional 60.
[0058] Adicionalmente, o primeiro preenchimento 10 e o segundo preenchimento 30 são dispersos uniformemente na resina de matriz 50, segundo a qual o primeiro preenchimento 10 e o segundo preenchimento 30 são dispostos uniformemente na camada de revestimento composta, por exemplo, do material de revestimento para equipamento elétrico. Portanto, a trajetória condutiva 60 formada pelo primeiro preenchimento 10 e o segundo preenchimento 30 pode ser alongada. Isso faz com que seja possível formar uma estável e longa trajetória condutiva 60 mesmo quando a camada de revestimento é espessa e tem irregularidades. Consequentemente, o campo elétrico concentrado entre a camada de revestimento e as substâncias estranhas pode ser relaxado.
[0059] A dispersão uniforme do primeiro preenchimento 10, do segundo preenchimento 30 e do terceiro preenchimento 40 na resina matricial 50, conforme descrito acima, faz com que seja possível garantir uma trajetória condutiva excelente e obter um alto campo elétrico flutuante de substância estranha. O campo elétrico flutuante de substância estranha significa um campo elétrico em que as substâncias estranhas começam a flutuar, e com um valor mais alto, a flutuação e o movimento ao redor de equipamento elétrico das substâncias estranhas podem ser adicionalmente suprimidos.
[0060] No presente contexto, uma das razões que fazem com que o alto campo elétrico flutuante de substância estranha possa ser obtido, pode ser a trajetória condutiva 60 criada através da conexão elétrica do primeiro preenchimento 10 ao segundo preenchimento 30.
[0061] No caso de formação da trajetória condutiva 60 apenas adicionando-se o primeiro preenchimento 10, porções de extremidade do primeiro preenchimento 10 precisam estar localizadas próximas umas das outras. Entretanto, isso é difícil quando levados em consideração a espessura da camada de revestimento e o tamanho do primeiro preenchimento 10. Portanto, o segundo preenchimento 30 pode ser adicionado para garantir a formação da trajetória condutiva 60.
[0062] A seguir, no caso da adição apenas do segundo preenchimento 30, é difícil formar a trajetória condutiva 60 mesmo se o segundo preenchimento 30 for disperso uniformemente, visto que o segundo preenchimento 30 é particulado e tem um tamanho de partícula pequeno. Quando o teor do segundo preenchimento 30 é aumentado, a viscosidade aumenta para diminuir a funcionalidade. Também no caso em que o solvente de diluição é adicionado, quando o teor do segundo preenchimento 30 é aumentado, a viscosidade similarmente aumenta. Além disso, quando o tamanho de partícula do segundo preenchimento 30 é aumentado, o segundo preenchimento 30 não pode ser disperso uniformemente, o que resulta na dificuldade de formar a trajetória condutiva 60.
[0063] A partir dessas razões, o primeiro preenchimento 10 e o segundo preenchimento 30 precisam ser adicionados ao mesmo tempo e em teores adequados.
[0064] Adicionalmente, o primeiro preenchimento 10 e o segundo preenchimento 30 que têm formatos diferentes estão contidos para formar uma estrutura de pacote na qual os mesmos são densos um ao outro. Isso pode formar a trajetória condutiva 60. No presente contexto, as resistividades volumétricas específicas do primeiro preenchimento 10 e do segundo preenchimento 30 devem ser aproximadas e semicondutivas. Isso se deve ao fato de que suas resistividades volumétricas específicas são muito diferentes, uma divisão dielétrica ocorre em suas porções de extremidade perto uma da outra. No presente contexto, a resistividade volumétrica específica de uma região semicondutiva está em uma região antiestática e é, portanto, adequada para evitar que substâncias estranhas sejam carregadas.
[0065] A seguir, a necessidade de o terceiro preenchimento 40 estar contido será descrita. Na fabricação do material de revestimento para equipamento elétrico 20, por exemplo, a parte de cristal de agulha 12 ou similares do primeiro preenchimento 10 são algumas vezes avariados durante um processo de agitação. Mesmo nesse caso, o terceiro preenchimento 40 que tem propriedades isolantes contidas no mesmo sustenta a parte avariada. Isso torna possível formar a trajetória condutiva 60. Por outro lado, mesmo no caso em que o primeiro preenchimento 10 não é avariado, o primeiro preenchimento 10 sustentado pelo terceiro preenchimento 40 pode certamente formar a trajetória condutiva.
[0066] A seguir, um método para a fabricação do material de revestimento para equipamento elétrico 20 na modalidade será descrito.
[0067] Primeiro, parte da resina epóxi a ser composta (por exemplo, cerca de 10 a 50 em porcentagem em massa da quantidade de composição total da resina epóxi) e a quantidade predeterminada do primeiro preenchimento 10 são agitadas por um misturador de rotação e revolução ou similares para produzir um lote mestre.
[0068] Subsequentemente, o restante da resina epóxi e uma quantidade predeterminada do segundo preenchimento 30 e uma quantidade predeterminada do terceiro preenchimento 40 são adicionadas ao lote mestre, e as mesmas são agitadas pelo misturador de rotação e revolução ou similares.
[0069] Através dos processos, o material de revestimento para equipamento elétrico 20 é fabricado.
[0070] No presente contexto, no caso da adição do agente desespumante, o agente desespumante é adicionado quando o lote mestre é produzido. No caso da adição o solvente de diluição e o agente de cura, o solvente de diluição e o agente de cura são adicionado no momento em que o restante da resina epóxi, o segundo preenchimento 30, e o terceiro preenchimento 40 são adicionados ao lote mestre.
[0071] Conforme descrito acima, o lote mestre que contém o primeiro preenchimento 10 é produzido primeiro e, então, o constituinte restante é misturado no lote mestre, de modo que o primeiro preenchimento 10, o segundo preenchimento 30, e o terceiro preenchimento 40 possam ser dispersos uniformemente na resina de matriz 50. Dessa forma, uma trajetória condutiva excelente 60 pode ser formada.
[0072] Além disso, o material de revestimento para equipamento elétrico 20 na modalidade pode ser fabricado como a seguir.
[0073] Primeiro, a parte da resina epóxi a ser composta, uma quantidade predeterminada do primeiro preenchimento 10, uma quantidade predeterminada do segundo preenchimento 30, e uma quantidade predeterminada do terceiro preenchimento 40 são agitadas por um misturador de rotação e revolução ou similares juntas com partículas de agitação que têm um tamanho (tamanho de partícula) maior do que os tamanhos dos preenchimentos para formar uma primeira mistura. No presente contexto, a partícula de agitação é composta, por exemplo, de uma partícula de vidro.
[0074] Subsequentemente, o restante da resina epóxi é adicionado à primeira mistura, e os mesmos são agitados para formar uma segunda mistura. No presente contexto, a primeira mistura e o restante da resina epóxi são agitados com o uso, por exemplo, de uma lâmina de agitação.
[0075] Subsequentemente, a segunda mistura é filtrada para separar as partículas de agitação. Deve-se observar que outras diferentes das partículas de agitação passam através de um filtro para filtragem nesse caso.
[0076] Através dos processos, o material de revestimento para equipamento elétrico 20 é fabricado.
[0077] No presente contexto, no caso da adição do agente desespumante, o agente desespumante é adicionado no momento em que formam a primeira mistura. No caso da adição do solvente de diluição e do agente de cura, o solvente de diluição e o agente de cura são adicionado depois da filtragem da segunda mistura, e então agitados.
[0078] A agitação junto com as partículas de agitação conforme descrito acima permite a agitação com alto cisalhamento aplicado na mesma. Isso torna possível dispersar os preenchimentos que estão provavelmente para serem agregados, enquanto afrouxam os mesmos. Portanto, o primeiro preenchimento 10, o segundo preenchimento 30, e o terceiro preenchimento 40 podem ser dispersos uniformemente na resina de matriz 50. Dessa forma, uma trajetória condutiva excelente 60 pode ser formada.
[0079] O material de revestimento para equipamento elétrico 20 produzido conforme descrito acima é fundido, por exemplo, em um molde e moldado, e deixado como está por um tempo predeterminado para ser curado, de modo que um produto curado fundido possa ser fabricado. Adicionalmente, o material de revestimento para equipamento elétrico 20 é aplicado a um objeto estrutural com o uso de um pincel ou similares e deixado como está por um tempo predeterminado para ser curado, desse modo uma camada de revestimento (filme) pode ser formada.
[0080] Adicionalmente, no caso em que o solvente de diluição é adicionado ao material de revestimento para equipamento elétrico 20, sua viscosidade diminui. Portanto, o material de revestimento para equipamento elétrico 20 é aspergido no objeto estrutural com o uso, por exemplo, de um aspersor sem ar ou similares e deixado como está por um tempo predeterminado para ser curado, desse modo a camada de revestimento pode ser formada.
[0081] Deve-se observar que no momento em que se forma a camada de revestimento, uma camada de revestimento mais espessa é melhor de um ponto de vista de desenvolvimento das características de resistência a isolamento. A espessura da camada de revestimento tem um valor de limite superior de cerca de 500 μm a partir de um ponto de vista da funcionalidade no momento em que forma a camada de revestimento.
[0082] A Figura 3 é uma vista que ilustra o equipamento elétrico formado com uma camada de revestimento 74 com o uso do material de revestimento para equipamento elétrico 20 na modalidade com uma parte do mesmo ilustrado em um corte transversal. Deve-se observar que a Figura 3 ilustra um dispositivo isolante fechado 70 como um exemplo do equipamento elétrico.
[0083] Conforme ilustrado na Figura 3, o dispositivo isolante fechado 70 inclui um recipiente de metal cilíndrico 71 que pode ser dividido em uma pluralidade de partes em uma direção axial, um condutor de alta tensão 72 que é estendido na direção axial no centro, e a espaçador 73 fornecido entre os recipientes de metal 71.
[0084] O recipiente de metal 71 é constituído para cobrir a periferia do condutor de alta tensão 72 com um vão predeterminado a partir do condutor de alta tensão 72. O espaçador 73 é disposto para dividir o espaço dentro do recipiente de metal 71 na direção axial. No centro do espaçador 73, um orifício atravessante é formado, e o condutor de alta tensão 72 penetra o orifício atravessante. Conforme descrito acima, o condutor de alta tensão 72 é sustentado pelo espaçador 73.
[0085] A camada de revestimento 74 composta do material de revestimento para equipamento elétrico 20 na modalidade é formada em uma superfície de parede interna do recipiente de metal 71. Dentro do recipiente de metal 71, um gás isolante 75 tal como um gás SF6 é vedado.
[0086] A provisão da camada de revestimento 74 composta do material de revestimento para equipamento elétrico 20 pela qual podem ser obtidas características de resistência a isolamento excelentes, na superfície de parede interna do recipiente de metal 71 se torna possível suprimir o movimento de substâncias estranhas que existem na superfície da camada de revestimento 74. Portanto, se torna possível produzir o campo elétrico de projeto do recipiente de metal maior do que aquele de um dispositivo isolante fechado convencional e desse modo, produzir o recipiente de metal 71 compacto.
[0087] Deve-se observar que, apesar de o dispositivo isolante fechado ter sido ilustrado e descrito como um exemplo do equipamento elétrico no presente contexto, o material de revestimento para equipamento elétrico 20 na modalidade é aplicável, por exemplo, a vários tipos de equipamento elétrico, equipamento eletrônico, equipamento industrial e equipamento elétrico pesado. As mesmas operações e efeitos conforme descrito acima também podem ser obtidos no caso da aplicação do material de revestimento para equipamento elétrico 20 aos mesmos.
[0088] Conforme descrito acima, com o material de revestimento para equipamento elétrico 20 na modalidade, que dispersa uniformemente o primeiro preenchimento 10, o segundo primeiro preenchimento 30, e o terceiro primeiro preenchimento 40 na resina de matriz 50 se torna possível formar uma trajetória condutiva excelente 60. Adicionalmente, com o material de revestimento para equipamento elétrico 20, um campo elétrico flutuante de substância estranha alto pode ser obtido para suprimir a flutuação e movimento das substâncias estranhas no equipamento elétrico. (AVALIAÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO FLUTUANTE DE SUBSTÂNCIA ESTRANHA)
[0089] A seguir, será descrito o fato que o material de revestimento para equipamento elétrico na modalidade tem um efeito para suprimir a flutuação e movimento ao redor das substâncias estranhas no equipamento elétrico.
[0090] Para a avaliação do campo elétrico flutuante de substância estranha, o material de revestimento para equipamento elétrico 20 pode ser produzido como a seguir.
[0091] Primeiro, a parte da resina epóxi para ser composta (cerca de 50 em porcentagem em massa da quantidade de composição total da resina epóxi) e partes em massa predeterminadas do primeiro preenchimento de 10 a 100 partes em massa da resina epóxi (a quantidade de composição total da resina epóxi) foram agitadas por um misturador de rotação e revolução para produzir um lote mestre. No presente contexto, uma resina epóxi do tipo bisfenol A (nome do produto: EPOFIX) foi usada como a resina epóxi.
[0092] Deve-se observar que, nesse caso, uma quantidade apropriada de um agente desespumante à base de silicone dimetila (nome do produto: TSA720) foi adicionado. Adicionalmente, como o fio microscópico que é o primeiro preenchimento 10, aquele que tem um comprimento L da parte de cristal de agulha 12 a 2 μm a 50 μm e um diâmetro médio D de uma porção que tem o diâmetro máximo da parte de cristal de agulha 12 de 3 μm foi usado.
[0093] Subsequentemente, o restante da resina epóxi e quantidades predeterminadas do segundo preenchimento 30 e do terceiro preenchimento 40 foram adicionados ao lote mestre, e os mesmos foram agitados por um misturador de rotação e revolução. Nesse caso, uma quantidade predeterminada do agente de cura (um agente de cura para resina epóxi do tipo bisfenol A (nome do produto: EPOFIX HARDNER)) que cura a resina epóxi foi adicionado.
[0094] Na maneira acima, foi produzida uma pluralidade de materiais de revestimento para equipamento elétrico 20 (Amostra 1 a Amostra 36). A Tabela 1 lista o material e partes em massa de cada preenchimento adicionado as 100 partes em massa da resina epóxi (a quantidade de composição total da resina epóxi). [TABELA 1]
[0095] No presente contexto, conforme o Fe2O3 do segundo preenchimento 30, o único que tem um tamanho de partícula médio de 0,8 μm foi usado. Como o Fe3O4 do segundo preenchimento 30, o único que tem um tamanho de partícula médio de 0,06 μm foi usado. Conforme o talco do terceiro preenchimento 40, o único que tem uma linha reta de comprimento o de 10 μm foi usado. Conforme o nitreto de boro do terceiro preenchimento 40, o único que tem uma linha reta de comprimento de 10 μm foi usado. Conforme o fio microscópico de titanato de potássio do terceiro preenchimento 40, o único que tem um comprimento de fibra médio de 10 μm foi usado. Conforme a fibra fresada de vidro do terceiro preenchimento 40, a única que tem um comprimento de fibra médio de 15 μm foi usada. Conforme a mica do terceiro preenchimento 40, a única que tem uma linha reta de comprimento de 1 μm foi usada. Conforme a esmectita do terceiro preenchimento 40, a única que tem uma linha reta de comprimento de 1 μm foi usada.
[0096] A seguir, será descrito um dispositivo de teste que avaliou o campo elétrico flutuante de substância estranha com o uso das amostras descritas acima.
[0097] A Figura 4 é uma vista que ilustra um corte transversal de um dispositivo de teste 80 que avaliou o campo elétrico flutuante de substância estranha. Conforme ilustrado na Figura 4, o dispositivo de teste 80 inclui um recipiente de metal 81 produzida a partir de alumínio e que tem um diâmetro interno de 254 mm, e um condutor de alta tensão 82 que tem um diâmetro de 154 mm disposto no centro do recipiente de metal 81. Deve-se observar que o condutor de alta tensão 82 foi instalado de modo que os eixos de centro do recipiente de metal 81 e o condutor de alta tensão 82 foram localizados no mesmo eixo geométrico.
[0098] Na superfície de parede interna de uma parte da metade mais baixa do recipiente de metal 81, foi aplicado o material de revestimento para equipamento elétrico 20 (Amostra 1 a Amostra 36). Portanto, o mesmo foi submetido à secagem forçada (80 °C, 30 minutos) em uma fornalha de secagem para formar uma camada de revestimento 83. Mais especificamente, 36 tipos de recipientes de metal 81 nos quais as camadas de revestimento 83 foram formadas aplicando-se a Amostra 1 a Amostra 36 respectivamente, foram preparadas. A espessura de cada uma dentre as camadas de revestimento 83 foi ajustada a 100 μm.
[0099] Na camada de revestimento 83, foram colocadas seis substâncias estranhas metálicas 84 produzidas a partir de alumínio (um diâmetro de 0,25 mm, um comprimento de 3 mm). Então, um gás SF6 (0,4 MPa) foi preenchido no recipiente de metal 81.
[00100] No teste de avaliação para o campo elétrico flutuante de substância estranha, um campo elétrico foi aplicado ao condutor de alta tensão 82. O campo elétrico para ser aplicado foi definido como de 0,6 kVrms/mm a 4,0 kVrms/mm de corrente alternada (AC). O campo elétrico para ser aplicado foi aumentado por 0,2 kVrms/mm por minuto. Então, o campo elétrico com o qual quaisquer das substâncias estranhas metálicas 84 flutuaram primeiro foi considerado como o campo elétrico flutuante de substância estranha. A medição foi executada cinco vezes para cada uma das amostras.
[00101] A Tabela 1 lista os resultados de medição dos campos elétricos flutuantes de substância estranha nas amostras. Deve-se observar que os resultados listados na Tabela 1 são obtidos por média aritmética dos resultados das medições de cinco vezes.
[00102] Conforme listado na Tabela 1, campos elétricos flutuantes de substância estranha altos foram obtidos em Amostras que contém quantidades predeterminadas nas fixas da modalidade do primeiro preenchimento 10, do segundo preenchimento 30, e do terceiro preenchimento 40 (Amostra 2, Amostra 3, Amostra 5, Amostra 6, Amostra 8, Amostra 9, Amostra 14, Amostra 15, Amostra 17, Amostra 18, Amostra 20, Amostra 21, Amostra 26, Amostra 27, Amostra 29, Amostra 30, Amostra 32, Amostra 33).
[00103] De acordo com a modalidade descrita acima, se torna possível suprimir a flutuação e o movimento ao redor de substâncias estranhas em equipamento elétrico.
[00104] Embora determinadas modalidades tenham sido descritas, tais modalidades foram apresentadas apenas como forma de exemplo e não se destinam a limitar o escopo das invenções. De fato, as novas modalidades descritas no presente documento podem ser concretizadas em uma variedade de formas; adicionalmente, várias omissões, substituições e mudanças na forma das modalidades descritas no presente documento podem ser efetuadas sem se desviar do espírito das invenções. As invenções descritas nas concretizações e seus equivalentes se destinam a cobrir tais modalidades ou modificações como estando dentro do escopo e espírito das invenções.
Claims (13)
1. Material de revestimento (20) para equipamento elétrico, caracterizado pelo fato de que compreende: uma resina de matriz (50) composta de uma resina epóxi; um primeiro preenchimento (10) dispersamente contido na resina de matriz e composto de fios microscópicos tendo uma resistividade volumétrica específica semicondutiva, cada um dos fios microscópicos sendo produzido a partir de ZnO, cada um dos fios microscópicos tendo uma forma de tetrápode provida com uma parte de núcleo e partes de cristal da agulha se estendendo da parte de núcleo em quatro direções axiais; um segundo preenchimento (30) dispersamente contido na resina de matriz e composto de partículas tendo uma resistividade volumétrica específica semicondutiva, o segundo preenchimento sendo produzido a partir de Fe2O3 ou Fe3O4; e um terceiro preenchimento (40) dispersamente contido na resina de matriz e composto de uma substância plana, fibrosa ou lamelar tendo propriedades isolantes, em que a resistividade volumétrica específica semicondutiva dos fios microscópicos do primeiro preenchimento significa uma faixa de 1 x 10-3 a 1 x 105 Q^cm, em que as propriedades isolantes significam uma resistividade volumétrica específica na faixa de 1 x 106 a 1 x 1018 Q^cm, em que o terceiro preenchimento entra em espaço entre o primeiro preenchimento e o segundo preenchimento para assim dispersar o primeiro preenchimento e o segundo preenchimento na resina de matriz, em que as partículas do segundo preenchimento entram em contato com o primeiro preenchimento para formar um caminho condutivo tridimensional.
2. Material de revestimento para equipamento elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o terceiro preenchimento plano é produzido a partir de talco ou nitreto de boro.
3. Material de revestimento para equipamento elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o terceiro preenchimento fibroso é composto de fios microscópicos de titanato de potássio ou fibras fresadas de vidro.
4. Material de revestimento para equipamento elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o terceiro preenchimento lamelar é produzido a partir de mica ou esmectita.
5. Material de revestimento para equipamento elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma superfície de cada um dos fios microscópicos constituindo o primeiro preenchimento foi submetida a um tratamento de acoplamento de titanato.
6. Material de revestimento para equipamento elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro preenchimento está contido em 1 a 60 partes em massa em relação a 100 partes em massa da resina de matriz.
7. Material de revestimento para equipamento elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um agente de cura que cura a resina de matriz é adicionado.
8. Material de revestimento para equipamento elétrico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina de matriz ainda contém um solvente de diluição.
9. Método para fabricação do material de revestimento para equipamento elétrico conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: agitar a parte de a resina epóxi a ser composta e o primeiro preenchimento (10) composto de fios microscópicos produzidos a partir de ZnO e tendo a resistividade volumétrica específica semicondutiva para produzir um lote mestre; e adicionar um restante da resina epóxi, o segundo preenchimento (30) composto de partículas produzidas a partir de Fe2O3 ou Fe3O4 tendo a resistividade volumétrica específica semicondutiva, e o terceiro preenchimento (40) composto de uma substância plana, fibrosa ou lamelar tendo a resistividade volumétrica específica na faixa de 1 x 106 a 1 x 1018 Q^cm ao lote mestre e agitar o restante da resina epóxi, o segundo preenchimento, o terceiro preenchimento, e o lote mestre para formar uma mistura.
10. Método para fabricação de um material de revestimento para equipamento elétrico, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda compreende adicionar um agente de cura que cura a resina epóxi à mistura.
11. Método para fabricação do material de revestimento para equipamento elétrico conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: agitar parte da resina epóxi a ser composta, o primeiro preenchimento (10) composto de fios microscópicos tendo uma resistividade volumétrica específica semicondutiva, o segundo preenchimento (30) produzido a partir de Fe2O3 ou Fe3O4 composto de partículas tendo uma resistividade volumétrica específica semicondutiva, e o terceiro preenchimento (40) composto de uma substância plana, fibrosa ou lamelar tendo a resistividade volumétrica específica na faixa de 1 x 106 a 1 x 1018 Q^cm junto com partículas de agitação maiores em tamanho de partícula do que os preenchimentos para formar uma primeira mistura; adicionar um restante da resina epóxi à primeira mistura e agitar o restante da resina epóxi e a primeira mistura para formar uma segunda mistura; e filtrar a segunda mistura para separar as partículas de agitação.
12. Método para fabricação de um material de revestimento para equipamento elétrico, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que ainda compreende adicionar um agente de cura que cura a resina epóxi à segunda mistura a partir da qual as partículas de agitação foram separadas.
13. Dispositivo isolante fechado (70), caracterizado pelo fato de que compreende: um condutor (72) estendido em uma direção; um recipiente de metal (71) cobrindo uma periferia do condutor com um vão predeterminado a partir do condutor, e preenchido com um gás isolante (75); e uma camada de revestimento (74) composta do material de revestimento para equipamento elétrico, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, formada em uma superfície de parede interna do recipiente de metal.
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