CN103444035A - 封闭型开关装置 - Google Patents

Abstract

一种封闭型开关装置，在高压导体(1)表面涂覆具有电阻特性的电阻膜(12)。电阻膜(12)由具有电阻特性的材料粉或混入了该材料粉的树脂形成，其体积电阻率为1E7Ω·cm以上且1E11Ω·cm以下。

Description

封闭型开关装置

技术领域

本发明的实施方式涉及实现了绝缘性能的提高的封闭型开关装置。

背景技术

一般，气体绝缘开关装置等中采用封闭型开关装置。封闭型开关装置是通过在封闭的容器内部收纳高压导体并且封入绝缘性气体而构成的。对于封闭型开关装置希望降低成本、环境负荷，因此希望装置的小型化。因此，基于绝缘设计的合理化、三相共箱化等的封闭容器的紧凑化得到发展。

然而，封闭型开关装置的封闭容器的大小基本上根据绝缘以及热的设计来决定。在绝缘设计的决定时，万一在封闭容器内存在金属粉时对绝缘性能的影响度成为研究点。关于这一点，使用图5、图6来具体地进行说明。

如图5所示，在封闭容器4内部，高压导体1由绝缘物2支持，并且封入有绝缘气体3。在制造这种封闭型开关装置的情况下，以在封闭容器4内部不存在微细金属粉5的方式进行管理是理所当然的，但考虑到万一在封闭容器4内存在微细金属粉5的情况，而需要进行绝缘设计。

当在封闭容器4内部存在微细金属粉5时，随着绝缘气体3向封闭容器4的封入，而微细金属粉5悬浮。在封闭容器4内悬浮的微细金属粉5之中，既有在高压导体1附近在相当长时间的期间持续悬浮的金属粉，也有附着于高压导体1自身的金属粉。在此，将前者称为附近金属粉6，将后者称为附着金属粉7。

该附近金属粉6、附着金属粉7成为影响绝缘性能的重要因素。即，如图6A所示，由于存在附近金属粉6，因此在与高压导体1之间构成微小间隙10。当在该状态下被施加雷电冲击电压那样的较高电压时，微小间隙10绝缘击穿，以此为开端而在高压导体1与封闭容器4之间可能产生绝缘击穿。

另外，如图6B所示，附着金属粉7使高压导体1上产生局部电场集中9。当在产生局部电场集中9的状态下被施加雷电冲击电压那样的较高电压的情况下，局部地集中的电场9可能会超过绝缘气体3的击穿电场，而仍然产生绝缘击穿。

如以上那样，附近金属粉6、附着金属粉7可能导致绝缘击穿，因此该金属粉6、7的存在成为对绝缘设计的制约条件。因此，要求以即使存在附近金属粉6、附着金属粉7也不影响耐电压性能的方式进行绝缘设计。作为对应于该要求的1个方法，可以考虑将高压导体1的表面电场8抑制得较低。

但是，表面电场8的强度取决于高压导体1与封闭容器4内面之间的距离，因此如果要降低表面电场8的强度则必须使高压导体1与封闭容器4内面远离。即，附近金属粉6、附着金属粉7的存在成为导致封闭容器4的大型化的重要因素。

因此，要求在实现封闭容器4的紧凑化(换言之为高压导体1的表面电场8的强度变高)的同时，避免附近金属粉6、附着金属粉7对绝缘性能的影响。即，要求将金属粉6、7对绝缘设计的制约条件降低化，作为具体的对策，提出有抑制开始放电所需要的来自高压导体1表面的初始电子供给的技术。

作为抑制来自高压导体1表面的初始电子供给的技术，提出有向高压导体的绝缘涂层技术。例如存在日本公开专利公报特开2004-40970号公报(以下称为专利文献1)。参照图7对该绝缘涂层技术进行说明。在图7所示的封闭型开关装置中，在高压导体1的外面涂覆有环氧树脂等的绝缘膜11。

在上述封闭型开关装置中，如图8所示，在高压导体1表面上形成有精密级的尖锐的凹凸14，但该凹凸14由绝缘膜11覆盖。由此，能够抑制从高压导体1表面向绝缘气体3的放电所需要的初始电子供给。

因此，即使万一在雷电冲击电压那样的过电压施加中，附近金属粉6飞到高压导体1附近，也能够防止高压导体1与悬浮的附近金属粉6之间的微小间隙10的放电。另外，即使在高压导体1上存在附着金属粉7，通过抑制来自高压导体1表面的初始电子供给，也能够防止产生绝缘击穿。

如上所述，在图7所示的封闭型开关装置中，通过在高压导体1表面上涂覆绝缘膜11，能够抑制来自高压导体1表面的初始电子的电场发射。由此，使高压导体1的表面电场8提高，实现封闭容器4的紧凑化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-40970号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，关于现有技术、即向高压导体的绝缘涂层技术，被指出如下那样的课题。即，在绝缘膜11的表面带电的情况下，由于膜11自身为绝缘性，因此带电电荷向高压导体1侧泄漏而消失需要非常长的时间。带电电荷产生直流电场，因此绝缘膜11的集尘性变高。因此，当绝缘膜11带电时，微细金属粉5容易附着到绝缘膜11表面上。

另外，在微细金属粉5带电的情况下也产生同样的顾虑。本来微细金属粉5由于与绝缘气体3等的摩擦就容易带电、且为轻量，因此由于随着AC电压的施加而产生的电场也容易运动。因此，在微细金属粉5在高压导体1附近悬浮时，由于AC电压而运动，由此到达高压导体1并附着的可能性较高。

即使微细金属粉5附着到高压导体1表面上，如果微细金属粉5的电荷极性与向高压导体1的AC施加电压的极性相同，则微细金属粉5也不会停留在绝缘膜11表面上。其原因为，在该情况下，对微细金属粉5作用使其从高压导体1脱离的方向的静电力。

但是，在绝缘膜11的情况下，微细金属粉5的电荷极性为带电电荷，因此会长时间保持一定。结果，微细金属粉5的电荷极性与向高压导体1的AC施加电压的极性不同的情况较多，对于微细金属粉5在使其吸附到绝缘膜11表面上的方向上产生静电作用。因此，微细金属粉5容易滞留、累积在绝缘膜11表面上。

即，微细金属粉5的大多数会成为作为封闭容器4的大型化的重要因素的附近金属粉6、附着金属粉7。如之前说明了的那样，附近金属粉6、附着金属粉7成为对绝缘设计的制约条件，因此优选避免产生该金属粉6、7。因此，为了在封闭型开关装置中确保优良的绝缘可靠性和缩小化，除了抑制从高压导体1表面发射的初始电子以外，可靠地防止微细金属粉5向高压导体1表面的滞留、累积也成为课题。

本发明的实施方式是为了解决上述课题而进行的，其目的在于，通过防止在高压导体表面上存在的微细金属粉在高压导体表面或者其附近滞留、累积，并且抑制产生绝缘击穿所需要的来自高压导体表面的初始电子供给，由此提供绝缘可靠性较高且紧凑的封闭型开关装置。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，本发明的实施方式如下地构成。即，在将由绝缘物支持的高压导体封闭到封入了绝缘性气体的容器内部而成的封闭型开关装置中，在上述高压导体的表面上设置具有电阻特性的电阻膜。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的截面图。

图2是用于说明第一实施方式的作用效果的主要部分截面图。

图3是用于说明第一实施方式的作用效果的主要部分截面图。

图4是本发明的第二实施方式的截面图。

图5是现有的封闭型开关装置的截面图。

图6A是存在附近金属粉的情况下的说明图。

图6B是存在附着金属粉的情况下的说明图。

图7是具备绝缘膜的封闭型开关装置的截面图。

图8是具备绝缘膜的封闭型开关装置的主要部分截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的一例进行说明。另外，对于与图5及图7所示的现有例相同的部件赋予同一符号，并省略其说明。

(第一实施方式)

［构成］

使用图1～图3对本发明的第一实施方式进行说明。如图1所示，本发明的第一实施方式为，在高压导体1表面上涂覆有具有电阻特性的电阻膜12。电阻膜12由具有电阻特性的材料粉或混入了该材料粉的树脂构成。另外，电阻膜12的体积电阻率被设定为1E7Ω·cm以上且1E11Ω·cm以下。

［作用、效果］

在具有以上那样的构成的第一实施方式中，如图2所示，假使在电阻膜12带电的情况下，也能够以比较短的时间使带电电荷17经由电阻膜12的漏电阻RL泄漏。即，电阻膜12能够在短时间内使直流电场衰减，能够降低集尘性。因此，在电阻膜12的表面上难以收集微细金属粉5，假使微细金属粉5悬浮、飞到电阻膜12附近，微细金属粉5也不会附着到电阻膜12表面上。

另外，具有上述体积电阻率的电阻膜12为，时间常数比AC电压的极性变化的时间短，因此如图3所示，即使万一微细金属粉5附着到电阻膜12上，也容易使金属粉5的电荷极性与向高压导体1的AC施加电压的极性相同。因此，能够使作用于金属粉5的静电力16成为使金属粉5从高压导体1周边脱离的方向(图3的上方)，即使微细金属粉5附着到电阻膜12上，金属粉5也容易从高压导体1脱离。

另一方面，在对高压导体1施加了雷电冲击电压那样的较高电压的情况下，由于电阻膜12的时间常数相对于雷电冲击的持续时间来说更长，因此电阻膜12作为绝缘膜起作用。因此，能够抑制来自高压导体1表面的初始电子的电场发射，能够防止从高压导体1表面向绝缘气体3的放电，能够可靠地防止产生绝缘击穿。

另外，在第一实施方式中，代替图8所示的现有例的绝缘膜11，而电阻膜12覆盖高压导体1表面的精密级的凹凸14。因此，能够抑制来自高压导体1表面的初始电子供给。因此，能够可靠地防止高压导体1与悬浮的金属粉5之间的微小间隙10的放电。

如以上所述那样，在第一实施方式中，通过电阻膜12的涂层来抑制来自高压导体1表面的初始电子供给，同时即使万一电阻膜12、微细金属粉5带电，由于是电阻膜12，因此也能够防止微细金属粉5滞留、累积在电阻膜12的表面上。

因此，假使在封闭容器4内存在微细金属粉5，该金属粉5成为附近金属粉6、附着金属粉7的情况也较稀少，能够避免金属粉6、7对绝缘性能的影响。结果，能够提高高压导体1的表面电场8，而充分地进行封闭容器4的紧凑化。

即，能够实现金属粉6、7等对绝缘设计的制约条件的降低化，能够较高地设定高压导体1表面的设计电场。由此，能够实现绝缘设计的合理化及装置的缩小化，有助于提高绝缘可靠性。

(第二实施方式)

［构成］

接着，使用图4对第二实施方式进行说明。如图4所示，第二实施方式的特征在于，由类金刚石碳膜(Diamond-like Carbon)(以下称为DLC膜)13来构成图1所示的电阻膜12。

［作用·效果］

在具有以上构成的第二实施方式中，除了上述第一实施方式所具有的作用效果以外，还具有如下那样的独自的作用效果。即，在第二实施方式中，作为电阻膜12而使用的DLC膜13的膜表面的润滑性、剥离性极其良好。

因此，即使飞到高压导体1附近的微细金属粉5附着到DLC膜13上，也会从DLC膜13上滑落而不会停留。因此，能够大幅度缩短微细金属粉5向DLC膜13的滞留时间，能够可靠地避免微细金属粉5对绝缘性能的影响。

另外，DLC膜13能够使其体积电阻率容易地变化，因此能够容易地得到所期望的体积电阻率。结果，能够简单地使附着在电阻膜12上的金属粉5的电荷极性与向高压导体1的AC施加电压的极性相同，能够从高压导体1周边排除金属粉5。即，微细金属粉5不会附着在高压导体1表面上、或滞留在周边，能够进一步提高高压导体1的表面电场8，而实现进一步的紧凑化和绝缘可靠性的提高。

(其他实施方式)

另外，在本说明书中，对本发明的多个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并没有意图限定发明的范围。这些实施方式能够以其他各种方式进行实施，在不脱离发明范围的范围内，能够进行各种省略、置换以及变更。这些实施方式及其变形包括在发明的范围、主旨内，同样也包括在专利请求的范围所记载的发明和与其等同的范围内。

工业可利用性

本发明能够应用于封闭型开关装置等。

符号说明

1…高压导体

2…绝缘物

3…绝缘气体

4…容器

5…微细金属粉

6…附近金属粉

7…附着金属粉

8…表面电场

9…局部电场集中

10…微小间隙

11…绝缘膜

12…电阻膜

13…DLC膜

14…高压导体上的凹凸

15…来自高压导体的电荷

16…静电力

17…带电电荷

Claims (3)

1.一种封闭型开关装置，将由绝缘物支持的高压导体封闭到封入了绝缘性气体的容器内部而成，在该封闭型开关装置中，

在上述高压导体表面上设置电阻膜，该电阻膜由具有电阻特性的材料或混入了该材料的树脂形成。

2.如权利要求1所述的封闭型开关装置，其中，

上述电阻膜的体积电阻率为1E7Ω·cm以上且1E11Ω·cm以下。

3.如权利要求1或2所述的封闭型开关装置，其中，

上述电阻膜由类金刚石碳构成。

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