JP2000184563A

JP2000184563A - ガス絶縁機器母線

Info

Publication number: JP2000184563A
Application number: JP10354591A
Authority: JP
Inventors: Manabu Yoshimura; 学吉村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス絶縁機器の絶縁耐圧を向上してコンパク
トな機器を提供する。【解決手段】絶縁ガスが充填された金属容器と上記金
属容器内に絶縁支持され、高電圧が印加される導体を備
えたガス絶縁機器母線において、導体の電極面積効果を
改善して、破壊電界を向上させるために上記導体の表面
にその表面粗さを前記導体の表面粗さより小さくする導
電性の被覆膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高圧導体に表面
処理を施し、絶縁性能を改善したガス絶縁機器母線に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ガス絶縁機器母線は絶縁性能に優れた機
器であるため、多くの変電機器に用いられている。ガス
絶縁機器母線はＳＦ６ガスを絶縁媒体として用いてい
る。ＳＦ６ガスの特性上、機器の絶縁設計は可能な限り
平等電界に近い形で設計することが望ましい。さらに平
等電界下で機器を製作する場合は電極の面積効果を考慮
して設計する必要がある。同電界部分の導体表面積が大
きくなると破壊電界が低下する現象が面積効果である。
電圧階級の大きなクラスの機器ほど形状が大型となるた
め導体表面の同電界部分の面積も大きく、破壊電界は低
下する。破壊電界が低下する原因は電極表面上にある、
凹凸が数１０μｍの小さな突起が局所的に電界集中を引
き起こし、ＳＦ６ガス放電開始電界を超えてしまうため
である。放電は確率的性質を持っており、面積が大きく
なると、微小突起の数が多くなるので破壊電界も下がっ
てくる。

【０００３】従来、面積効果を改善する方法としては、
導体表面上に誘電体被覆を行うものが代表的な例であ
る。誘電体被覆を行うと、導体表面上の微小突起からの
電子放出を無くしたり、微小突起近傍の電界を緩和する
ことで面積効果を低減できる。

【０００４】たとえば、特開昭６２−１６３５０６号公
報にはガス絶縁機器母線の高圧導体の高電界部分に誘電
体を被覆する記載があり、高電界部分に絶縁被覆をする
ことで電極表面からの電界放出を抑え、かつ電極表面上
の微小突起による電界集中を緩和することができ、その
結果面積効果を抑制することが可能になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のガス絶縁機器母
線は上記のように面積効果を軽減する方法として、誘電
体被覆を導体上に施すものがあった。しかしその処理を
する場合、誘電体被覆の密着性を向上するために下地の
電極表面に新たな加工をする必要があった。従ってその
分のコスト、工作時間が増大するという問題点があっ
た。

【０００６】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、電極の表面に加工することなく面積効
果を改善するガス絶縁機器の母線を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るガス絶縁機器母線は、高電圧が印加される導体である
母線と、この導体を絶縁支持する絶縁物と、前記導体お
よび絶縁物を収納する接地された金属容器とを備え、該
金属容器内部に絶縁ガスを封入したガス絶縁機器母線に
おいて、前記導体の表面に導電性の被覆を形成し、その
表面粗さを前記導体の表面粗さより小さくしたものであ
る。

【０００８】また、この発明の請求項２に係るガス絶縁
機器母線は、請求項１の構成において、導体表面上の導
電性被覆を、レベリング作用を伴った電解めっきにより
形成したものである。

【０００９】また、この発明の請求項３に係るガス絶縁
機器母線は、請求項２の構成において、電解めっきの種
類を光沢ニッケルめっき、光沢ニッケル合金めっきまた
は光沢硫酸銅めっきとしたものである。

【００１０】また、この発明の請求項４に係るガス絶縁
機器母線は、請求項１の構成において、導体表面上の導
電性被覆を、導電性塗料の塗布でおこなったものであ
る。

【００１１】また、この発明の請求項５に係るガス絶縁
機器母線は、請求項１ないし請求項４のいずれかの構成
において、導体上に導電性被覆を形成し導体表面粗さを
小さくし、その上に絶縁体被覆を形成したものである。

【００１２】また、この発明の請求項６に係るガス絶縁
機器母線は、請求項１ないし請求項５のいずれかの構成
において、導体上で特に電界が集中する部分に導電性被
覆を形成したものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１以下、この発明の実施の形態について説明する。図１は
この発明の実施の形態１のガス絶縁機器母線の構成を示
す断面図、１は絶縁ガス、２は充填された筒状の金属容
器、３は金属容器１内に配置され、高電圧が印加される
導体で、例えば交流電圧が印加されている。４は導体３
を金属容器１に対して絶縁支持するスペーサである。

【００１４】図２は図１に示す導体表面の拡大図であ
る。３は高圧導体であり、表面付近の状態をあらわして
いる。５は導体３の表面に形成した導電性被覆である。
図中、ＬｘおよびＬｙは、ともに数μｍ〜数１０μｍの
長さを表わしている。

【００１５】このことを、図３を用いて説明する。図３
は電極の面積と絶縁破壊電界の関係を示す概念図で、電
極表面の粗さ（凹凸の大小）をパラメータとして比較し
ている。この概念図から明らかなように、電極面積が増
大すると破壊電界が低くなる。そして、表面凹凸の大き
い方（●印）が破壊電界の低下が大きくなる。これは、
導体表面の微小突起の凹凸が大きな電極では微小突起で
電界が集中し、電界放出電子が出易くまた、放電が起き
易くなるためである。

【００１６】一般的に導体表面状態は製作時の加工もし
くは研磨することで決定される。大抵の場合、表面凹凸
の大きさは数１０μｍ〜数１００μｍである。

【００１７】本実施の形態によれば、導体表面に導電性
の被覆を形成することにより、例えば数μｍの表面凹凸
にすると、電界放出電子や局所的な電界集中が緩和され
た結果、図３のように面積効果の改善が計れ、機器の耐
電圧が向上する。

【００１８】導電性膜を形成する方法としては、例え
ば、メッキがあげられる。それもレベリング（平坦化）
作用を伴うものが有効である。通常めっきは溶液中のイ
オンが電界に依存して試料表面に付着する現象である。
そのため、電界が集中するような凸の部分に多く、凹の
部分に少なく付着する傾向がある。

【００１９】レベリング作用はめっき容液に光沢剤を入
れることで、めっきを形成する際に、試料表面凹凸の凸
の部分に薄く、凹の部分に多く付着する作用のことで、
結果として表面の凹凸を少なくするという作用である。

【００２０】めっき溶液材料は光沢ニッケルめっき、光
沢ニッケル合金めっき、硫酸銅めっきがあげらる。数１
０〜数１００μｍの表面凹凸がある試料表面にめっきす
ると、数μｍの表面凹凸まで改善することができ、耐圧
向上が期待できる。光沢剤としては、ニッケルメッキに
はホウフッ酸、スルファミン酸、１，５−ナフタレンジ
スルホン酸ナトリウム、サッカリン等が知られており、
硫酸銅めっきにはゼラチン、チオ尿素誘導体等が知られ
ている。

【００２１】また、それ以外の方法として、導電性塗料
を表面に塗ることでも表面凹凸の改善が計れる。導電性
塗料は、塗布してから乾燥するまでの過程で、表面張力
により表面が平坦化される。導電性の塗料としては帯電
防止用や電磁シールド用のものが使用でき、たとえばシ
ェルトロン（川上塗料（株））やノンタックス（アトム
化学塗料（株））を塗布することで数μｍ以下の表面凹
凸が形成可能になり、面積効果改善が可能となる。

【００２２】実施の形態２図４に実施の形態２によるガス絶縁機器母線の内部構成
を示す。図において、上記実施の形態１と同様の部分は
同一符号を付し説明を省略する。６は絶縁体被覆で、導
体３の上に、まず導電性被覆５を形成して、さらにその
上に絶縁体被覆を形成する。

【００２３】絶縁体被覆を形成することは金属表面から
の電界放出電子を抑えることができる。前述したよう
に、絶縁体被覆６は、材料は基本的には絶縁物であれば
何でもいい。しかし、下地の導体表面の表面凹凸をかえ
るような被覆方法は避けなければならないので、塗料で
被覆を形成するものが良い。例えば、アクリル樹脂、フ
タル酸樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂などは塗料とし
て入手できるので、下地の導体表面を荒らさないで被覆
を形成できる。

【００２４】上記のように構成された高圧導体は、導電
性被覆により表面凹凸が小さくなることで局所的な電界
集中が緩和され、さらに絶縁体被覆により電界放出電子
を抑制することの二つの効果で面積効果を大幅に改善す
ることが可能になる。

【００２５】実施の形態３上記の実施の形態では高圧導体３のどの位置に導電性被
覆５を形成するのかを特に特定しなかったが、例えば、
図５に示すように、高圧導体３とスペーサ３の接合部分
に電界緩和用としてシールド７を設けている部分に導電
性被覆５を形成すれば良い。

【００２６】電界緩和シールド７は高圧がかかる導体に
おいて最も電界が高くなる部分であり、この部分の面積
が破壊電界を決定する。従って、導電性被覆をこの部分
に形成することにより機器における面積効果の改善が可
能になる。また、導電性被覆を導体表面全体に形成する
場合に比べてコストが低減できる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
高電圧が印加される導体である母線と、この導体を絶縁
支持する絶縁物と、前記導体および絶縁物を収納する接
地された金属容器とを備え、該金属容器内部に絶縁ガス
を封入したガス絶縁機器母線において、前記導体の表面
に導電性の被覆を形成し、その表面粗さを前記導体の表
面粗さより小さくしたので、導体表面の凹凸が小さくな
り局所的な電界集中が緩和されることで面積効果が改善
され、破壊電界が高いコンパクトなガス絶縁機器母線を
提供することが可能となる。

【００２８】また、この発明の請求項２の発明によれ
ば、請求項１の構成において、導電性被覆をレベリング
作用を伴った電解めっき方法で形成したので、導体表面
凹凸が小さくなり、破壊電界が高いコンパクトなガス絶
縁機器母線を提供することが可能となる。

【００２９】また、この発明の請求項３の発明によれ
ば、請求項２の構成において、めっきの種類を光沢ニッ
ケル、光沢ニッケル合金、光沢硫酸銅としたので、導体
表面凹凸が小さくなり、破壊電界が高いコンパクトなガ
ス絶縁機器母線を提供することが可能となる。

【００３０】また、この発明の請求項４の発明によれ
ば、請求項１の構成において、導電性被覆を導電性塗料
を塗布することにより形成したので、導体表面凹凸が小
さくなり、破壊電界が高いコンパクトなガス絶縁機器母
線を提供することが可能となる。

【００３１】また、この発明の請求項５の発明によれ
ば、請求項１〜４のいずれかの構成において、導体表面
に導電性被覆を形成し、さらにその上に絶縁体被覆を形
成することにより、上記の効果に加えて、電界放出電子
を抑制することができるので、面積効果がさらに改善さ
れ、破壊電界がさらに高くなるコンパクトなガス絶縁機
器母線を提供することが可能となる。

【００３２】また、この発明の請求項６の発明によれ
ば、請求項１〜５のいずれかの構成において、導電性被
覆を導体の高電界部に形成したので、最低限の面積に被
覆を形成することになり、コストの低い安価なガス絶縁
機器母線を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１におけるガス絶縁機
器母線の構成を示す断面図である。

【図２】この発明の実施の形態１におけるガス絶縁機
器母線の高圧導体の構成を示す断面図である。

【図３】この発明の実施の形態１における表面凹凸の
大小による、電極面積と破壊電界の関係を示した概念図
である。

【図４】この発明の実施の形態２におけるガス絶縁機
器母線の高圧導体の構成を示す断面図である。

【図５】この発明の実施の形態３におけるガス絶縁機
器母線の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ＳＦ６ガス、２金属容器、３高圧導体、４ス
ペーサ、５導電性被覆、６絶縁体被覆、７電界緩
和用シールド。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高電圧が印加される導体である母線と、
この導体を絶縁支持する絶縁物と、前記導体および絶縁
物を収納する接地された金属容器とを備え、該金属容器
内部に絶縁ガスを封入したガス絶縁機器母線において、
前記導体の表面に導電性の被覆を形成し、その表面粗さ
を前記導体の表面粗さより小さくしたことを特徴とする
ガス絶縁機器母線。
【請求項２】前記導電性被覆をレベリング作用を伴っ
た電解めっきにより形成したことを特徴とする請求項１
記載のガス絶縁機器母線。
【請求項３】前記電解めっきの種類を光沢ニッケルめ
っき、光沢ニッケル合金めっきまたは光沢硫酸銅めっき
としたことを特徴とする請求項２記載のガス絶縁機器母
線。
【請求項４】前記導電性被覆を、導電性塗料を塗布す
ることにより形成したことを特徴とする請求項１記載の
ガス絶縁機器母線。
【請求項５】ガス絶縁機器母線の前記導体に、前記導
電性被覆を形成して電極表面粗さを小さくし、その上に
絶縁体被覆を形成したことを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載のガス絶縁機器母線。
【請求項６】前記導体の高電界部に前記導電性被覆を
施したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
のガス絶縁機器母線。