CN1320941A

CN1320941A - 真空绝缘开关装置及其制造方法

Info

Publication number: CN1320941A
Application number: CN01117205A
Authority: CN
Inventors: 宫本圣一; 丸山稔正; 佐藤俊文; 糸谷孝行; 小林稔
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2001-11-07
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: EP1150405B1; JP4537569B2; KR20010098747A; HK1041555B; KR100417142B1; TW519786B; HK1041555A1; JP2002015645A; EP1150405A3; EP1150405A2; SG94793A1; DE60141428D1; CN1206684C

Abstract

提供一种能够以低成本进行生产的、并能够形成可靠性优异的导电层的真空绝缘开关装置。在真空容器5内收容有分断部等多个开关部,将该真空容器5以绝缘物7进行浇注,利用喷镀被膜8使该绝缘物7的表面具有导电性。

Description

真空绝缘开关装置及其制造方法

本发明涉及真空绝缘开关装置，特别是在覆盖真空容器的浇注绝缘物的表面通过喷镀形成导电被膜的真空绝缘开关装置及其制造方法。

作为应用于开关装置绝缘物表面的技术，电气学会技术报告(2部)第259号p.37有所记载，如图10所示，在浇注有导体11和真空管12的固体绝缘开关的绝缘物13的表面设有接地层。

图中，14是导电膜层，15是控制部，16是操作机构，17是插入装置，18是二次开关拴，19是隔离部，20是电缆头，21是零相电流互感器，22是电流互感器，23是绝缘母线。

此外，在特开昭61-109411号公报中，公开了如图11所示在绝缘物表面形成导电化层的方法，是一种在气体容器内的绝缘物的屏蔽罩的表面蒸镀、喷镀Zn或Pb的方法。

即，在图11中，内封有绝缘性气体-SF₆气体的接地箱体、即容器24内具有导体25，与绝缘子26一体浇注成型，通过绝缘子26被支撑在箱体内。27也是导体，通过触头28与导体25实现电的连接。

电解缓和用的屏蔽罩29围绕两个导体25、27的连接部，通过螺栓30固定在导体25上。螺栓30不仅将屏蔽罩29与导体25机械固定，而且对屏蔽罩29和导体25的连接固定面施加压力，使屏蔽罩29与导体25二者紧密接触而实现二者的电气连接。

即，电解缓和用屏蔽罩29采用塑料件，塑料件29是以导电化手段、即导电层29b将塑料形成的主体29a覆盖而具有导电性。

另外，还有特开平2-303311号公报所公开的、如图12所示对绝缘物的电场控制环的表面进行导电性涂料的涂布、Zn喷镀、真空蒸镀、阴极真空喷镀或金属电镀等方法。

图中，31是气体容器，32是导体，33是绝缘子，34是导体，35是触头，36是电场控制环，电场控制环36由控制环本体36a和导体覆膜36b构成。

由于现有的真空绝缘开关装置如上构成，因此存在着如下问题，即，由于导电性涂料从耐久性的观点来说有时需要重新进行涂布，涂布需要使用溶剂，故干燥耗费时间，不仅制造成本高，而且从保护环境考虑应避免使用。

而蒸镀和真空喷镀是在真空罐体内形成被膜的，不适于大批量生产和大型件的加工，而且，由于被膜的形成速度缓慢，故处理时间也长，导致制造成本高。

而金属电镀为湿式作业，故遮挡和后续工序的干燥费时费力，而且大型件还存在因电镀容器和输送机等原因无法进行处理的问题。

而喷镀是在大气中将熔融金属吹到绝缘体表面上而形成被膜的方法，虽然是一种比较简便且廉价的方法，但Pb的使用具有毒性而从保护环境考虑应避免使用。

Zn的喷镀由于不仅耐热性差而且会形成金属须，故不能用于电场集中的部位。

此外，由于喷镀被膜的端面较薄，电场容易集中，而且当喷镀被膜的表面上喷镀剂与绝缘体的密接性差的场合，因喷镀材料从绝缘体表面脱离或附着在绝缘体表面而有可能导致绝缘强度降低。

本发明旨在解决上述问题，其目的是提供能够以低成本进行生产并且形成有高可靠性导电被膜的真空绝缘开关装置。

此外，本发明的目的是提供制造能够以低成本进行生产并且形成有高可靠性导电被膜的真空绝缘开关装置的制造方法。

本发明所提供的真空绝缘开关装置这样构成，即，具有：容纳开关部的真空容器，覆盖该真空容器的浇注绝缘体，以及覆盖上述浇注绝缘体表面的导电被膜；上述导电被膜是将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置这样构成，即，具有：容纳开关部的真空容器，覆盖该真空容器的浇注绝缘体，以及覆盖上述浇注绝缘体表面的导电被膜；上述导电被膜是将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属的氧化物在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置这样构成，即，具有：容纳开关部的真空容器，覆盖该真空容器的浇注绝缘体，以及覆盖上述浇注绝缘体表面的导电被膜；上述导电被膜是将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属与从上述群组中所选择的至少一种金属的氧化物二者的混合物在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成。

如上所述，通过将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属、从上述群组中所选择的至少一种金属的氧化物、或者从上述群组中所选择的至少一种金属与从上述群组中所选择的至少一种金属的氧化物二者的混合物喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成导电被膜，可使导电被膜廉价且具有高可靠性地形成。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置这样构成，即，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，在该筒状部的至少一个端部附近的周面上形成有随着靠近端部其直径变大的锥面，上述导电被膜的边端位于该锥部处。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置这样构成，即，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，在该筒状部的至少一个端部附近的周面上形成有环状的槽部，上述导电被膜的边端位于该槽部处。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置这样构成，即，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，与该筒状部的至少一个端部之间形成有斜面。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置这样构成，即，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，与该筒状部的至少一个端部之间形成有阶梯面。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置这样构成，即，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，与该筒状部的至少一个端部之间形成有锥面。

通过形成上述锥面、环状槽部、斜面、或阶梯面，能够有效地防止因在导电被膜端部发生电场集中而导致绝缘击穿。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置这样构成，即，在上述导电被膜的表面涂布有密封剂，通过该密封剂，能够防止被膜材料从导电被膜的表面脱落。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置的制造方法包括形成将容纳开关部的真空容器覆盖的浇注绝缘体的工序、以及形成将上述浇注绝缘体的表面覆盖的导电被膜的工序，通过将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成上述导电被膜。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置的制造方法包括形成将容纳开关部的真空容器覆盖的浇注绝缘体的工序、以及形成将上述浇注绝缘体的表面覆盖的导电被膜的工序，通过将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属的氧化物在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成上述导电被膜。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置的制造方法包括形成将容纳开关部的真空容器覆盖的浇注绝缘体的工序、以及形成将上述浇注绝缘体的表面覆盖的导电被膜的工序，通过将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属与从上述群组中所选择的至少一种金属的氧化物二者的混合物在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成上述导电被膜。

按照如上所述将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属、从上述群组中所选择的至少一种金属的氧化物、或者从上述群组中所选择的至少一种金属与从上述群组中所选择的至少一种金属的氧化物二者的混合物在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上的制造方法，能够廉价形成具有高可靠性的导电被膜，廉价制造出高可靠性的真空绝缘开关装置。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置的制造方法是在将上述至少一种金属喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成导电被膜之后，对导电被膜进行喷气。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置的制造方法是在将上述至少一种金属喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成导电被膜之后，对导电被膜进行喷丸。

此外，本发明所提供的真空绝缘开关装置的制造方法是在将上述至少一种金属喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成导电被膜之后，对导电被膜进行刷光。

通过如上所述地对导电被膜进行喷气、喷丸、或刷光，可强制性地清除导电被膜表面上的附着力弱的被膜材料，提高绝缘性能。

图1是本发明实施形式1的真空绝缘开关装置的主视图。

图2是本发明实施形式1的真空绝缘开关装置的侧视剖视图。

图3是本发明实施形式1的真空绝缘开关装置的主视图。

图4是本发明实施形式1的真空绝缘开关装置的侧视剖视图。

图5(a)(b)(c)是本发明实施形式2的绝缘物部分的剖视图。

图6(a)(b)是本发明实施形式2的绝缘物部分的剖视图。

图7(a)(b)(c)是本发明实施形式2的绝缘物部分的剖视图。

图8(a)(b)(c)是本发明实施形式2的绝缘物部分的剖视图。

图9(a)(b)(c)是本发明实施形式2的绝缘物部分的剖视图。

图10是现有开关装置的侧视图。

图11是现有气体绝缘电气装置的剖视图。

图12是现有气体绝缘开关装置的剖视图。

实施形式1

下面，结合附图对本发明的一个实施形式进行说明。图1是本发明实施形式1所提供的真空绝缘开关装置的主视图，图2是其侧视剖视图，图中，1是分断回路电流、实现隔离的主回路接点，2是将负荷回路接地的接地接点，3是导体，4是挠性导体，5是收容上述零部件的真空容器。该真空容器5在三相电路的各相各配置一个，对于三相电路相应地配置三个真空容器5，在各真空容器5内，收容有主回路接点1、接地接点2、导体3、以及挠性导体4。此外，6a、6b是分别对主回路接点1和接地接点2进行合分的操作机构。构成三相电路的三个真空容器5由共通的浇注绝缘体7覆盖。该浇注绝缘体7是将诸如环氧树脂等绝缘树脂注入既定的模具内成型而将排列好的三个真空容器5一体覆盖的。在浇注绝缘体7的外表面上形成有导电被膜8，该导电被膜8经接地线8a接地，以谋求真空绝缘开关装置电气性能的稳定。

导电被膜8是通过从包含Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti以及Zr的群组中所选择的一种或两种以上金属混合物的熔融体在大气中吹到浇注绝缘体7的外表面上而形成。

将从上述群组中所选择的一种以上的金属的氧化物的熔融体，或者从上述群组中所选择的一种以上的金属与从上述群组中所选择的一种以上的金属的氧化物二者的混合物的熔融体在大气中吹到浇注绝缘体7的外表面上，也能够构成具有电气的导电性的导电被膜8。

将上述金属或金属氧化物的熔融体在大气中吹到浇注绝缘体7的外表面上而形成的导电被膜8，与现有的导电性涂料相比具有优良的耐久性，而且，不必像现有的导电性涂料那样涂布时使用溶剂，不存在干燥时间长等问题，可使制造成本降低。并且，Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti以及Zr所组成的群组中的金属及其氧化物不会形成金属须，而且不存在环境污染问题。

此外，是在大气中将上述金属或金属氧化物，或者它们的混合体的熔融物在大气中吹到浇注绝缘子7的外表面上而形成导电被膜8的，因此，与蒸镀、真空喷镀相比，可提高被膜的形成速度而在短时间内形成导电性被膜，可使制造成本降低，而与电镀相比，能够以干式形成被膜，可减少形成被膜的作业量。

图3是其它实施形式所提供的真空绝缘开关装置的主视图，图4是其侧视剖视图，图中，1是分断回路电流、实现隔离的主回路接点，2是将负荷回路接地的接地接点，3是导体，4是挠性导体，5是收容上述零部件的真空容器。该真空容器5在三相电路中排列配置三个，但在该实施形式中，三个真空容器5各自为单体，以诸如环氧树脂等浇注绝缘体7覆盖，在各自的浇注绝缘体7的外表面上分别形成有上述导电被膜8，该导电被膜8各自接地。导电被膜8与图1、2的实施形式同样，是将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti以及Zr所组成的群组中所选择的一种或两种以上金属的熔融体，或者从上述群组中所选择的一种或两种以上的金属的氧化物的熔融体，或者从上述群组中所选择的一种或两种以上的金属与从上述群组中所选择的一种或两种以上的金属的氧化物二者的混合物的熔融体，在大气中吹到浇注绝缘体7的外表面上而形成，并与前述同样，可获得价格低廉而可靠性优异的真空绝缘开关装置。

如上所述，作为价格低廉且具有优异的耐热性、耐电压性的喷镀材料，选择了熔点高于Zn、不会形成金属须、价格较为低廉、容易获得的Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti以及Zr及其氧化物、混合物。

此外，喷镀材料以它们为主要成分即可，即使多少混合其它的成分也能够获得同样的效果。

此外，作为真空容器内部的结构，只要收容有分断部、隔离部、接地开关部即可，也可以是如特开平11-25815号公报所示，与动接点邻接的电弧槽间的绝缘子与活动杆相连接的结构，或者如特开平11-41726号公报所示，对向一对相向的触头之间的活动电极给电的给电结构进行改进而成的结构。

如上所述，根据本发明，将Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr或氧化物、混合物向真空绝缘开关装置的绝缘体7的表面进行喷镀而形成导电被膜，因此，能够获得价格低廉而具有优异的可靠性的真空绝缘开关装置。而作为其制造方法，也能够廉价且高可靠性地形成导电被膜，因此，对实现真空绝缘开关装置的高可靠性、廉价化是有效的。

实施形式2

图5～图9是展现喷镀被膜8的端部与绝缘体7的表面形状的剖视图，所示为绝缘体7的表面形状由多个平面或曲面形成的场合。图5(a)、(b)所示者与图1～图4所示的结构相当，但属于喷镀被膜8的端部的电场较高的结构。

为此，或者如图5(c)所示，与绝缘体7的端面7a相比，喷镀被膜8位于其筒状部7b处，或者如图6(a)、(b)所示，在绝缘物7的至少一个端面7a上靠近筒状部7b的外周面上形成有断面呈圆弧形的、随着靠近端面7a其直径变大的锥面7c，导电被膜8的端部位于该锥面7c处，或在绝缘物7的至少一个端面7a上靠近筒状部7b的外周面上形成有断面呈半圆形的环状的槽部7d，导电被膜8的端部位于该槽部7d处，以防止因电场集中而发生绝缘击穿。此外，如图7(a)(b)(c)所示，在绝缘体7的至少一个端面7a与围绕真空容器的筒状部7b之间形成有斜面7e，或者如图8(a)(b)(c)所示，在绝缘体7的至少一个端面7a与围绕真空容器的筒状部7b之间形成有阶梯面7f也是有效的。另外，如图9(a)(b)(c)所示，在绝缘体7的至少一个端面7a与筒状部7b之间形成有断面为曲面状的、随着靠近端面7a其直径变小的锥面7g也是有效的。再有，通过将上述图5(c)、图6(a)(b)、图7(a)(b)(c)、图8(a)(b)(c)、图9(a)(b)(c)的结构进行组合，可减弱电场，提高绝缘性能的可靠性。

实施形式3

可在喷镀形成的导电被膜8的表面使用气体喷枪等以2～7个气压左右的压缩空气或氮气进行吹拂而实施喷气。这样，可使导电被膜8的最外周的附着力弱的喷镀材料强制脱离，故可提高绝缘性能的可靠性。

实施形式4

也可在喷镀形成的导电被膜8的表面使用压缩空气等以钢粉末、陶瓷粉末、玻璃粉末、塑料粉末、干冰、稻谷壳等进行吹拂(喷丸)。这样，可使导电被膜8的最外周的附着力弱的喷镀材料强制脱离或密接，故可提高绝缘性能的可靠性。

实施形式5

还可以使用由金属或尼龙等纤维制成的刷子对喷镀形成的导电被膜8的表面进行刷光。这样，可使导电被膜8的最外周的附着力弱的喷镀材料强制脱离，故可提高绝缘性能的可靠性。

实施形式6

也可在喷镀形成的导电被膜8的表面涂布硅类或氟类密封剂。这样，可防止导电被膜8的最外周的附着力弱的喷镀材料脱离，故可提高绝缘性能的可靠性。

以上就图示的实施形式对本发明的具体例子进行了说明，但并不受此限定，可按照本发明的宗旨实现各种变化。

Claims

1．一种真空绝缘开关装置，具有：容纳开关部的真空容器，覆盖该真空容器的浇注绝缘体，以及覆盖上述浇注绝缘体表面的导电被膜；上述导电被膜是将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成。

2．一种真空绝缘开关装置，具有：容纳开关部的真空容器，覆盖该真空容器的浇注绝缘体，以及覆盖上述浇注绝缘体表面的导电被膜；上述导电被膜是将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属的氧化物在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成。

3．一种真空绝缘开关装置，具有：容纳开关部的真空容器，覆盖该真空容器的浇注绝缘体，以及覆盖上述浇注绝缘体表面的导电被膜；上述导电被膜是将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属与从上述群组中所选择的至少一种金属的氧化物二者的混合物在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成。

4．如权利要求1的真空绝缘开关装置，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，在该筒状部的至少一个端部附近的周面上形成有随着靠近端部其直径变大的锥面，上述导电被膜的边端位于该锥部处。

5．如权利要求1的真空绝缘开关装置，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，在该筒状部的至少一个端部附近的周面上形成有环状的槽部，上述导电被膜的边端位于该槽部处。

6．如权利要求1的真空绝缘开关装置，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，与该筒状部的至少一个端部之间形成有斜面。

7．如权利要求1的真空绝缘开关装置，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，与该筒状部的至少一个端部之间形成有阶梯面。

8．如权利要求1的真空绝缘开关装置，上述浇注绝缘体具有包围真空容器的筒状部和该筒状部两端的端部，与该筒状部的至少一个端部之间形成有锥面。

9．如权利要求1的真空绝缘开关装置，在上述导电被膜的表面涂布有密封剂。

10．一种真空绝缘开关装置的制造方法，包括形成将容纳开关部的真空容器覆盖的浇注绝缘体的工序、以及形成将上述浇注绝缘体的表面覆盖的导电被膜的工序，通过将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成上述导电被膜。

11．一种真空绝缘开关装置的制造方法，包括形成将容纳开关部的真空容器覆盖的浇注绝缘体的工序、以及形成将上述浇注绝缘体的表面覆盖的导电被膜的工序，通过将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属的氧化物在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成上述导电被膜。

12．一种真空绝缘开关装置的制造方法，包括形成将容纳开关部的真空容器覆盖的浇注绝缘体的工序、以及形成将上述浇注绝缘体的表面覆盖的导电被膜的工序，通过将从Al、Cu、Ag、Ni、Cr、Fe、Ti、Zr所组成的群组中所选择的至少一种金属与从上述群组中所选择的至少一种金属的氧化物二者的混合物在大气中喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成上述导电被膜。

13．如权利要求10的开关装置的制造方法，其特征是，在将上述至少一种金属喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成导电被膜之后，对导电被膜进行喷气。

14．如权利要求10的真空绝缘开关装置的制造方法，其特征是，在将上述至少一种金属喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成导电被膜之后，对导电被膜进行喷丸。

15．如权利要求10的真空绝缘开关装置的制造方法，其特征是，在将上述至少一种金属喷镀到上述浇注绝缘体的表面上而形成导电被膜之后，对导电被膜进行刷光。