JP2003235138A

JP2003235138A - シールド電極を埋め込んだ絶縁物、及びこの絶縁物を用いた高電圧機器

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Publication number: JP2003235138A
Application number: JP2002029584A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Ito; 浩美伊藤; Taketoshi Hasegawa; 武敏長谷川; Kazushi Haruna; 一志春名; Toshiharu Ando; 敏治安東; Shigeyuki Yamamoto; 茂之山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-22
Anticipated expiration: 2022-02-06
Also published as: JP3760870B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シールド電極を埋め込んだ絶縁物において、
注型樹脂とシールド電極との接着性を向上させ、信頼性
の高い絶縁物を提供する。また、長期信頼性のある高電
圧機器を提供する。【解決手段】樹脂により注型され、高電圧導体１の周
囲を取り囲むシールド電極５、６を埋め込んだ絶縁物４
において、シールド電極５、６に、一個以上の、溝、ス
リット、または孔を設けた構成とする。また、そのサイ
ズは、溝の場合、溝の深さと溝の幅との比が０．４以
上、スリットの場合、スリット幅が１２ｍｍ以下とす
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、絶縁ガスに充填
された管路気中に配置される送電線路やガス開閉装置な
どの管路内に配置される導体を管路内に支持する絶縁ス
ペーサ、あるいは上記送電線路や導体を受電側または配
電側に接続する部分において用いられるブッシングなど
の絶縁物に関するものであり、特に上記絶縁物に埋め込
まれる電界緩和用シールド電極の構成に関するものであ
る。さらに、上記絶縁物を用いた高電圧機器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】送電線路や導体が配置された管路内には
通電や遮断や断路機能を果たすために外部との短絡を防
ぐ役割として絶縁ガスが充填されており、管路毎にガス
区分がなされている。絶縁物は管路気中に配置される送
電線路や導体を絶縁支持すると同じに、各区分毎の接続
部品としても用いられている。そのため短絡時の異常温
度上昇に伴うガス圧力の上昇や、常時においてもガス区
分用隔壁としてガス圧力に耐える必要があり、また季節
や使用環境の違いによる温度差の変化（ヒートサイク
ル）に対しても長期にわたって耐える必要がある。さら
にＳＦ６などの地球温暖化ガスを用いる場合は特に密封
性の確保が必須である。従来の絶縁物は熱硬化性樹脂等
からなる注型樹脂にアルミニウムなどの金属からなるシ
ールド電極を埋め込んで作製されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の絶縁物はこのよ
うな構成であるため、上記のような使用目的、使用環境
に対して、シールド電極と注型樹脂との線膨張率の差に
よりシールド電極と注型樹脂との間に剥離が生じ、その
部分で部分放電が生じて電気的特性が低下するという問
題があった。また、絶縁物製造時において、硬化反応時
の収縮からなるストレスによりシールド電極と注型樹脂
の界面に応力が発生し、クラックや剥離などの致命的故
障が起こっていた。このような問題を解消するものとし
て、例えば特公昭６３−３３３６８号公報には、多孔性
金属燒結体からなるシールド電極に注型樹脂を十分に含
浸させ、注型樹脂とシールド電極とを一体に硬化形成す
るものが示されている。また特開昭５７−２０６２１４
号公報には、導電性プラスチック製シールド電極を分割
成形し、分割成形品を接合組み立てして一体成形するも
のが示されている。しかしながら、上記のような使用目
的、使用環境に対して、シールド電極と注型樹脂との界
面における剥離の問題は十分に解消できなかった。

【０００４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、注型樹脂とシールド電極との接
着性を向上させ、注型樹脂とシールド電極とが剥離する
ことを低減して信頼性の高い絶縁物を提供することを目
的とする。また、長期信頼性のある高電圧機器を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のシールド電極を
埋め込んだ絶縁物は、シールド電極が電極表面に一個以
上の溝を有するものである。

【０００６】また、本発明のシールド電極を埋め込んだ
絶縁物は、上記溝の深さと溝の幅との比（溝の深さ／溝
の幅）が０．４以上であるものである。

【０００７】また、本発明のシールド電極を埋め込んだ
絶縁物は、上記シールド電極が一個以上のスリットを有
するものである。

【０００８】また、本発明のシールド電極を埋め込んだ
絶縁物は、上記スリットのスリット幅が１２ｍｍ以下で
あるものである。

【０００９】また、本発明のシールド電極を埋め込んだ
絶縁物は、シールド電極が一個以上の貫通孔を有するも
のである。

【００１０】また、本発明のシールド電極を埋め込んだ
絶縁物は、シールド電極が複数個の貫通孔、または複数
個の閉塞孔を有し、上記複数個の貫通孔、または上記複
数個の閉塞孔により、シールド電極表面の表面粗度が２
０μｍ以上となるようにしたものである。

【００１１】また、本発明のシールド電極を埋め込んだ
絶縁物は、上記各シールド電極が、軸方向の全てにわた
って切断されている切断個所を有するものである。

【００１２】また、本発明のシールド電極を埋め込んだ
絶縁物は、シールド電極を１０⁵Ωｃｍ以下の体積抵抗
率を有する導電性プラスチックで構成したものである。

【００１３】また、本発明のシールド電極を埋め込んだ
絶縁物は、シールド電極を絶縁性プラズチックで構成
し、上記絶縁性プラスチックの表面を１０⁵Ωｃｍ以下
の体積抵抗率を有する導電性材料で被覆したものであ
る。

【００１４】また、本発明のシールド電極を埋め込んだ
絶縁物は、上記各シールド電極の表面を接着性を有する
プライマ材料で被覆したものである。

【００１５】また、本発明の高電圧機器は、上記構成の
絶縁物を高電圧導体の周囲に配設し、上記高電圧導体を
絶縁支持するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、本発明の実
施の形態１を図を用いて説明する。図１（ａ）（ｂ）は
本発明の実施の形態１による絶縁スペーサを示す縦断面
図及び横断面図である。なお、図１（ｂ）は図１（ａ）
のＢ−Ｂ線に沿った横断面図である。図において、１
ａ、１ｂ（総称するときは１）は接地容器、２は絶縁ガ
ス、３は中心導体、４１は絶縁スペーサ、５は低圧側電
界緩和シールド電極、６は高圧側電界緩和シールド電極
である。接地容器１内に所定の中心導体３を配置し、こ
の中心導体３と接地容器１を絶縁し、かつ接地容器１ａ
と接地容器１ｂとを接続すると共に、中心導体３を支持
するために絶縁スペーサ４１を用いる。さらに、接地容
器１内には絶縁ガス２としてＳＦ６ガスや窒素、乾燥空
気、あるいはその混合ガスが充填されている。

【００１７】また、中心導体３を受電または配電側に接
続する部分においては絶縁物としてブッシング等が用い
られている。図２（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態１
によるブッシングを示す縦断面図及び横断面図であり、
図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った横断面図で
ある。図において、４２はブッシングである。

【００１８】絶縁スペーサ４１及びブッシング４２等の
絶縁物４としては、一般に注型樹脂としてエポキシ樹脂
などの熱硬化性樹脂が用いられている。また、絶縁物４
は内部に低圧側電界緩和シールド電極５あるいは高圧側
電界緩和シールド電極６を埋め込んで構成されており、
高圧側電界緩和シールド電極６は高圧の中心導体３と絶
縁ガス２および絶縁スペーサ４１とのトリプルジャンク
ション部での電界集中を緩和する目的で、中心導体接続
部の周囲を取り囲んで埋め込まれている。低圧側電界緩
和シールド電極５は接地容器１のフランジ部でのトリプ
ルジャンクション部の電界集中を緩和する目的で、フラ
ンジ近傍にフランジと接地されながら埋め込まれてい
る。これらのシールド電極５、６の形成材料は、銅、
錫、亜鉛、アルミニウム、鉄、マグネシウム、一般に用
いられている合金など金属であれば何を用いてもよく、
特に限定されない。本実施の形態１における電界緩和シ
ールド電極５、６は、少なくとも一個以上の溝が施され
ているものである。

【００１９】図３（ａ）（ｂ）及び図４（ａ）（ｂ）は
各々本実施の形態１によるブッシングにおけるシールド
電極を示す斜視図と断面図であり、溝加工した例を示
す。例えば図３のようにシールドの内面に溝を持たせた
り、あるいは外面に溝を持たせたり、さらには図４のよ
うに内面と外面に溝を持たせることもできる。

【００２０】溝の機能としては、図５に示すように、樹
脂の注型時に巻き込むボイドを溝の部分でトラップし、
ボイドをシールド電極が取り囲むように機能する。これ
により中心導体とシールド電極間で部分放電が発生し難
くなり電気的な信頼性が向上する。また、溝加工するこ
とによりシールド電極と注型樹脂との接触面積が増加し
接着性が向上するため、注型樹脂とシールド電極との剥
離が低減され、信頼性の高い絶縁物が低コストで得られ
るという利点がある。

【００２１】次に本実施の形態１に係わる溝のサイズに
ついて説明する。図６は本実施の形態１によるブッシン
グの構成、及び形状を模式的に示す説明図である。シー
ルド電極５として、アルミニウム製で電極部の厚さが５
ｍｍのものを用意し、このシールド電極５の表面に、溝
の深さと溝の幅の比（アスペクト比：溝の深さ／溝の
幅）を０（溝無し）から２まで変えて複数個試作し、こ
れらをブッシングに注型したサンプルに関して部分放電
試験を実施した。評価試験としては３０ｋＶ電圧を印加
して部分放電発生を調べた。試験結果を図７に示す。図
７の結果から、アスペクト比が０．４より小さいと部分
放電が発生しており、アスペクト比が０．４以上、好ま
しくは０．５以上が適していることを見出した。また溝
加工処理のないシールド電極（アスペクト比：０）は部
分放電が発生した。

【００２２】なお、上記実施の形態１において、溝の方
向は図６中のＡからＢにかけて平行に溝加工したシール
ド電極を示したが、溝方向はいずれの方向でもよく、Ａ
−Ｂに対して垂直であっても、両者が混ったものでもよ
い。また溝は特に直線的でなくともよく、螺旋形であっ
ても溝同士が互いに交差していても良い。

【００２３】また、上記実施の形態１ではシールド電極
に溝を施し、シールド電極が円周方向に連続的につなが
っているものを示したが、図８に示すように、軸方向の
全てにわたって切断されている切断個所を有するもので
あってもよく、また複数個所が軸方向の全てにわたって
切断された分割シールド電極としてもよい。これらのシ
ールド電極は一部が絶縁物（注型樹脂）のフランジなど
を通して外周部に配置され、外部より接地可能な設置電
極を有した形で用いられる。このようにすれば、絶縁物
を製造する際に生じる注型樹脂の硬化収縮にシールド電
極が追随できるため、注型樹脂とシールド電極とが剥離
し難く、信頼性の高い絶縁物が提供できる。

【００２４】実施の形態２．上記実施の形態１ではシー
ルド電極に溝加工を施すものを示したが、少なくとも一
個以上のスリットを有する構成としてもよい。図９
（ａ）〜（ｅ）は本実施の形態２によるブッシングにお
けるシールド電極を示す斜視図であり、（ａ）に示すよ
うに、同一方向にスリットを持たせたり、（ｂ）に示す
ように交互にスリットを持たせたり、中抜き（ｃ）
（ｄ）（ｅ）、あるいはランダムにスリットを持たせる
こともできる。またスリット構造は特に直線的でなくと
もよく、螺旋形であっても途中のスリットの幅や長さな
どのサイズが変化していても良い。

【００２５】スリットの機能としては、図１０に示すよ
うに、樹脂の注型時に巻き込むボイドをスリットで逃が
すことができ、これにより中心導体とシールド電極間で
部分放電が発生し難くなり電気的な信頼性が向上する。
また、スリット加工することによりシールド電極と注型
樹脂との接触面積が増加し接着性が向上するため、注型
樹脂とシールド電極との剥離が低減され、信頼性の高い
絶縁物が低コストで得られるという利点がある。

【００２６】次に本実施の形態２に係わるスリット幅の
サイズについて説明する。シールド電極として、アルミ
ニウム製で電極部の厚さが５ｍｍ、形状が図６に示すも
のを用意し、このシールド電極にスリット幅を０〜２０
ｍｍまで変えて複数個試作し、これらを図２示すような
ブッシングに注型したサンプルに関して部分放電試験を
実施した。試験結果を図１１に示す。図１１の結果か
ら、スリット幅が１０ｍｍより大きいとブッシング取り
付けフランジ端部から部分放電が開始しており、スリッ
ト幅は１２ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下が適して
いることを見出した。ブッシング取り付けフランジ端部
での部分放電を発生させないためには、フランジ端部と
対向するフランジ表面の電位を２００Ｖ以下にしなけれ
ばならない。これは、図２に示すブッシングフランジ部
を大気中で使用する場合、上記フランジ表面の電位を、
最低火花開始電圧である２３５Ｖ以下にしておけば、こ
の部分での部分放電の発生は生じない。図１１に併記し
たカーブは図２に示す形状において計算されたブッシン
グ表面電位とシールドのスリット幅の関係であり、スリ
ット幅が１２ｍｍより大きいとスリットからの電位の漏
れが大きくなり、それによって表面電位が増大し、表面
電位が２００Ｖを越えるとフランジ端部で部分放電が発
生することが分かる。またスリット加工を施していない
シールド電極（スリット幅：０）は部分放電が発生し
た。

【００２７】なお、上記実施の形態１に示した溝加工を
施したシールド電極と本実施の形態２に示すスリット加
工を施したシールド電極との併用は何ら支障なく、また
ひとつのシールド電極の中に溝とスリットを持たせたシ
ールド電極を用いても問題ない。これらのシールド電極
は一部が絶縁物（注型樹脂）のフランジなどを通して外
周部に配置され、外部より接地可能な設置電極を有した
形で用いられる。

【００２８】また、上記実施の形態２ではシールド電極
にスリットを施し、シールド電極が円周方向に連続的に
つながっているものを示したが、実施の形態１と同様、
図８に示すような切断個所を有するものであってもよ
く、また複数個所が軸方向の全てにわたって切断された
分割シールド電極としてもよい。これらのシールド電極
は一部が絶縁物（注型樹脂）のフランジなどを通して外
周部に配置され、外部より接地可能な設置電極を有した
形で用いられる。

【００２９】なお、説明するまでもないが、スリット端
部、特にシールド電極の内面の端部は電界が高くなるの
で、端部のＲ加工をすることは当然であり、Ｒは０．５
ｍｍ以上が好ましい。

【００３０】実施の形態３．本実施の形態はシールド電
極に少なくとも一個以上の孔（貫通または閉塞）を有す
るものである。シールド電極に孔（貫通または閉塞）を
持たせる場合の一例としては、たとえばシールド全面に
孔を持たせたり、あるいは部分的に、あるいはランダム
に持たせることもできる。また各孔のサイズが変化して
いても良い。

【００３１】孔の機能としては、注型樹脂による絶縁物
の注型時に巻き込むボイドを孔（閉塞）でトラップ、あ
るいは孔（貫通）で逃がすことができ、これにより中心
導体とシールド電極間で部分放電が発生し難くなり電気
的な信頼性が向上する。また、孔を設けることによりシ
ールド電極と注型樹脂との接触面積が増加し接着性が向
上するため、注型樹脂とシールド電極との剥離が低減さ
れ、信頼性の高い絶縁物が低コストで得られるという利
点がある。

【００３２】次に本実施の形態３に係わる孔について説
明する。孔（閉塞）の作製に関しては、例えば、硬質粉
の打ち付け、たとえばアルミナや鉄粉をショットするこ
とによるブラストなどの機械的加工、エッチング、クロ
ム酸などを用いる化学的処理などで形成させることがで
きる。このような方法によりシールド電極表面に孔（閉
塞）を作製した。この際、処理方法を制御することによ
り、孔（閉塞）によりできるシールド電極表面の表面粗
さを１０〜１００μｍまで変えて複数個試作し、各シー
ルド電極と注型樹脂との接着強度を測定した。測定結果
を図１２に示す。図１２の結果から、孔（閉塞）により
シールド電極表面にできる表面粗さは２０μｍ以上好ま
しくは３０μｍ以上であれば接着強度が大幅に向上する
ことを見出した。また、接着強度が高いほど剥離しにく
く、その結果、部分放電も抑制できることが判明した。

【００３３】なお、孔（閉塞）の作製方法は上記方法に
限らない。また、孔は閉塞孔に限らず、貫通孔であって
もよく、同様の結果が得られた。

【００３４】部分放電と孔のサイズとの関連は、孔（閉
塞）の場合は実施の形態１と同様に、孔（閉塞）の深さ
と孔（閉塞）の径との比が０．４以上が適しており、孔
（貫通）の場合は実施の形態２と同様に、孔（貫通）の
径が１２ｍｍ以下が望ましい。

【００３５】また、本実施の形態３に示す孔（貫通また
は閉塞）を設けたシールド電極と、上記実施の形態１に
示す溝加工を施したシールド電極や上記実施の形態２に
示すスリット加工を施したシールド電極との併用は何ら
支障なく、またひとつのシールド電極の中に溝、スリッ
ト、及び孔（貫通または閉塞）を持たせたシールド電極
を用いても問題ない。

【００３６】また、シールド電極は円周方向に連続的に
つながっているものに限らず、実施の形態１、２と同
様、図８に示すような切断個所を有するものであっても
よく、また複数個所が軸方向の全てにわたって切断され
た分割シールド電極としてもよい。これらのシールド電
極は一部が絶縁物（注型樹脂）のフランジなどを通して
外周部に配置され、外部より接地可能な設置電極を有し
た形で用いられる。

【００３７】実施の形態４．上記各実施の形態ではシー
ルド電極の材質として、銅、錫、亜鉛、アルミニウム、
鉄、マグネシウム、一般に用いられている合金など金属
を用いたが、プラスチックあるいはゴムを用いることも
できる。

【００３８】シールド電極を導電性のプラスチックを用
いて作製する場合において、その導電性に関しては、図
２に示すブッシングに注型したサンプルに関して、雷イ
ンパルス試験を実施した結果、図１３に示すように体積
抵抗率１０⁵Ωｃｍ以下、好ましくは１０⁴Ωｃｍ以下で
あればブッシング沿面でのフラシオーバ（Ｆ／Ｏ）電圧
が低下しないことが分かった。これは、図２に示すブッ
シングにおいて、雷インパルス電圧を印加した場合に、
フランジ端部の部分放電がトリガとなってＦ／Ｏ電圧が
低下することが分かった。従って、フランジ端部と対向
するフランジ表面の電位を２００Ｖ以下にしなければな
らない。これは、図２に示すブッシングフランジ部を大
気中で使用する場合、最低火花開始電圧である２３５Ｖ
以下にしておけば、この部分での部分放電の発生は生じ
ないからである。図１３に併記したカーブは、図２に示
す形状において計算されたブッシング表面電位と樹脂シ
ールド電極の体積抵抗率の関係であり、表面電位が２０
０Ｖを越えると雷インパルス電圧でＦ／Ｏすることが分
かる。

【００３９】導電性を発現するプラスチック材料として
はカーボン、金属粉、金属酸化物など導電性発現材料で
あればよく、その表面の処理方法に特に限定はない。ま
た、導電性発現材料の形状に関しても破砕、球状、針状
など特に限定されるものではない。また、導電性プラス
チックは、上記のように体積抵抗率が１０⁵Ωｃｍ以下
であれば良く、導電性発現材料のほかに通常の無機充填
剤などが混合されて用いられても何ら問題ない。さら
に、上記導電性プラスチックのマトリクス樹脂として用
いられる樹脂がポリエチレン、ポリスチレン、ポリエー
テルスルフォン、ポリエチレンテレフラレート、ポリブ
チレンテレフタレート、ナイロンなどの熱可塑性樹脂で
あっても、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹
脂、メラミン樹脂、ＢＭＣ（ＢａｌｋＭｏｌｄｉｎｇ
Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）といった不飽和ポリエステル樹脂
などの熱硬化性樹脂であっても特にその材質には限定は
ない。これらの樹脂において上記体積抵抗率以外の特性
としては、熱膨張率が絶縁物（注型樹脂）に近いほど界
面での発生応力が小さくできるため好ましい。また耐熱
性に関してはガラス転移温度が８０℃以上、好ましくは
１００℃以上あればよい。

【００４０】上記シールド電極を絶縁性のプラスチック
を用いて作製する場合は、その表面に抵抗率１０⁵Ωｃ
ｍ以下、好ましくは１０⁴Ωｃｍ以下の材料で被覆して
用いられる。この被覆材料に関しては特に限定はなく体
積低効率が１０⁵Ωｃｍ以下であれば前述の導電性プラ
スチックや、シリコーン系、ブタジエン系、ウレタン系
などの導電性ゴムや導電性塗料を用いてもよく、またこ
れらに限るものではなく体積低効率が１０⁵Ωｃｍ以下
の材料であれば用いることができる。

【００４１】シールド電極を形成する絶縁性のプラスチ
ックとしては、熱硬化性樹脂であっても熱硬化性樹脂で
あっても良くその材質には特に限定はない。これらの樹
脂において必要とされる特性としては、熱膨張率が絶縁
物（注型樹脂）に近いほど界面での発生応力が小さくで
きるため好ましい。また耐熱性に関してはガラス転移温
度が８０℃以上、好ましくは１００℃以上あればよい。

【００４２】実施の形態５．上記各実施の形態で示され
たシールド電極を使用する際に、絶縁物（注型樹脂）と
シールド電極との界面での接着性を向上させる目的で、
シールド電極の表面に接着性を有するプライマ材料で被
覆したり、カップリング剤で被覆するとよい。

【００４３】接着性を有するプライマ材料としては、エ
ポキシ樹脂などが挙げられ、そのエポキシ樹脂としては
エピコート８２８（ジャパンエポキシ社製）などの液状
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エピコート８０７
（ジャパンエポキシ社製）などの液状ビスフェノールＦ
型エポキシ樹脂、エピコート１００１（ジャパンエポキ
シ社製）などの固形ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、
ＥＯＣＮ−１０２Ｓ（日本化薬社製）などのオルトーク
レゾールノボラック型エポキシ樹脂、エピコート１５２
（ジャパンエポキシ社製）などのフェノールノボラック
型エポキシ樹脂、ＣＹ１７９（バンティコ社製）などの
脂環式エポキシ樹脂、ＥＬＭ１００（住友化学工業製）
などのグリシジルーアミノフェノール系エポキシ樹脂、
ＥＰＰＮ５０１（日本化薬社製）などの特殊多官能エポ
キシ樹脂が挙げられるが、これに限ったものではない。
また、これらは単独で用いても２種類以上を併用して用
いても良い。

【００４４】さらに、この硬化剤としてはメチルテトラ
ヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル
酸、無水ハイミック酸などの脂環式酸無水物、ドデセニ
ル無水コハク酸などの脂肪族酸無水物、無水フタル酸、
無水トリメリット酸などの芳香族酸無水物、ジシアンジ
アミド、アジピン酸ジヒドラジドなどの有機ジヒドラジ
ド、トリス（ジメチルアミノメリツ）フェノール、ジメ
チルベンジルアミン、１、８−ジアザビシクロ（５、
４、０）ウンデカン、およびその誘導体、２−メチルイ
ミダゾール、２−エチルー４−メチルイミダゾール、２
−フェニルイミダゾールなどのイミダゾール類があげら
れるが、これに限ったものではない。また、これらは単
独で用いても２種類以上を併用して用いても良い。ま
た、粘度調整材料としてアセトン、トルエンなどの有機
溶媒を適宜用いることはなんら問題ない。

【００４５】カップリング剤としてはγ―グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）
γ―アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル
−γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、γ―メルカ
プトプロピルトリメトキシシランなどのシランカップリ
ング剤やアルミニウム系カップリング剤、チタネート系
カップリング剤を用いることができる。これらは単独で
用いても２種類以上を併用して用いても良い。また、上
記プライマとの併用も問題なく、さらに粘度調整材料と
してアセトン、トルエンなどの有機溶媒を適宜用いるこ
とはなんら問題ない。

【００４６】実施の形態６．図１４は本実施の形態６に
よる高電圧機器を示す構成図であり、上記各実施の形態
に示すシールド電極を埋め込んだブッシングを用いてガ
ス絶縁開閉装置を構成した例である。図１４において、
１１は母線、１２、１５は断路器、１３はガス区分スペ
ーサ、１４はエポキシブッシング、１６は真空遮断器で
ある。上記構成のガス絶縁開閉装置において、エポキシ
ブッシング１４に対して、上記各実施の形態のブッシン
グを適用すれば、信頼性の高いガス絶縁開閉装置を提供
することが可能となる。

【００４７】

【実施例】実施例１〜３．シールド電極として、溝幅
０．５ｍｍ、深さ０．７５ｍｍの複数の溝（アスペクト
比：１．５）を６ｍｍ間隔で図６中のＡからＢにかけて
互いに平行に加工したもの（実施例１）、Ａ−Ｂに対し
て垂直に加工したもの（実施例２）、実施例１と実施例
２の両者を加工したもの（実施例３）を用いて試験をし
た。比較として溝のないアルミニウム電極（比較例１）
に関しても試験を実施した。評価試験としては３０ｋＶ
電圧を印加して部分放電発生を調べた。さらに−３０℃
・３時間と９０℃・３時間を交互に１０サイクル実施す
るヒートサイクル（Ｈ／Ｃ）試験を実施し、その後の耐
クラック性評価と３０ｋＶ印加の部分放電試験も実施し
た。なお各実施例、比較例のサンプル数は５個とした。
結果を表１に示す。その結果、実施例１〜３のいずれの
シールド電極においても良好な部分放電特性を示し、さ
らにＨ／Ｃ試験後もクラック発生は無く、また部分放電
特性も良好であった。比較例１はＨ／Ｃ試験前から部分
放電が発生し、さらにＨ／Ｃ試験後にクラックが発生し
たため部分放電試験は実施しなかった。

【００４８】

【表１】

【００４９】実施例４〜６．シールド電極として、スリ
ット構造を持つアルミニウム電極で、図６の形状寸法の
シールド電極を用い、さらにそのスリット構造として
は、スリット幅５ｍｍのスリットを１６ｍｍ間隔で６
本、図６中のＡからＢに向けて、図９（ａ）に示すよう
に同一方向に設けたもの（実施例４）、図９（ｂ）に示
すように交互方向に設けたもの（実施例５）、および実
施例４のものとさらに図６中のＡからＢにかけて幅０．
５ｍｍ、深さ０．５ｍｍの溝加工を施したもの（実施例
６）に関して試験をした。評価試験としては３０ｋＶの
電圧を印加して部分放電試験をした。さらに−３０℃・
３時間と９０℃・３時間を交互に１０サイクル実施する
ヒートサイクル（Ｈ／Ｃ）試験を実施し、その後の耐ク
ラック性評価と３０ｋＶ印加の部分放電試験も実施し
た。なお各実施例のサンプル数は５個とした。結果を表
２に示す。その結果、いずれのシールド電極においても
良好な部分放電特性を示し、さらにＨ／Ｃ試験後もクラ
ックの発生が無く、また部分放電特性も良好であった。

【００５０】

【表２】

【００５１】実施例７〜１０．シールド電極として、溝
やスリットがないアルミニウム電極で、図６の形状寸法
のシールド電極を用い、さらにブラスト処理（表面粗さ
５０μｍ）をしたもの（実施例７）、重クロム酸カリウ
ム処理（表面粗さ４０μｍ）をしたもの（実施例８）、
前述の実施例４のスリットを設けたものに実施例７のブ
ラスト処理をしたもの（実施例９）、および実施例６の
溝とスリットを設けたものに実施例７のブラスト処理を
したもの（実施例１０）に関して試験をした。評価試験
としては３０ｋＶの電圧を印加して部分放電特性を調べ
た。さらに−３０℃・３時間と９０℃・３時間を交互に
１０サイクル実施するヒートサイクル（Ｈ／Ｃ）試験を
実施し、その後の耐クラック性評価と３０ｋＶ印加の部
分放電試験も実施した。なお各実施例のサンプル数は５
個とした。結果を表３に示す。表３には各実施例及び前
記比較例１の接着強度も合わせて記す。その結果、実施
例７〜１０のいずれのシールド電極においても良好な部
分放電特性を示し、さらにＨ／Ｃ試験後もクラックの発
生が無く、また部分放電特性も良好であった。比較例１
は接着強度が実施例７〜１０に比べ低く、Ｈ／Ｃ試験前
から部分放電が発生し、さらにＨ／Ｃ試験後にクラック
が発生したため部分放電試験は実施しなかった。

【００５２】

【表３】

【００５３】実施例１１〜１９．体積抵抗率１０⁴Ωｃ
ｍの導電性プラスチック樹脂（ガラス転移温度１０２
℃）を用いて実施例１、４、５、９、１０と同様の加工
を施したシールド電極（実施例１１〜１５）を作製し試
験した。また比較例として上記導電性樹脂により溝やス
リットや孔といった加工のない樹脂シールド電極（比較
例２）を試作し試験した。また絶縁性のプラスチック樹
脂（体積低効率１０^１6Ωｃｍ、ガラス転移温度１０６
℃）を用いて実施例１、４と同様の加工を施したシール
ド電極を作製し、この表面をＰＯＷＥＲＳＩＬ４０２
（ＷＡＣＫＥＲ製、体積低効率５Ωｃｍ）でコーティン
グしたシ−ルド電極（実施例１６、１７）を作製し試験
した。また比較例２のシールド電極表面に実施例７のブ
ラスト処理を施し、さらにＰＯＷＥＲＳＩＬ４０２をコ
ーティングしたシールド電極（実施例１８）、絶縁性の
樹脂により溝やスリットや孔といった加工のない樹脂シ
ールド電極表面に実施例７のブラスト処理をした後、Ｐ
ＯＷＥＲＳＩＬ４０２をコーティングしたシールド電極
（実施例１９）を作製し試験した。評価試験としては３
０ｋＶの電圧を印加して部分放電特性を調べた。さらに
−３０℃・３時間と９０℃・３時間を交互に１０サイク
ル実施するヒートサイクル（Ｈ／Ｃ）試験を実施し、そ
の後の耐クラック性評価と３０ｋＶ印加の部分放電試験
も実施した。なお各実施例のサンプル数は５個とした。
結果を表４に示す。その結果、いずれのシールド電極に
おいても良好な部分放電特性を示し、さらにＨ／Ｃ試験
後もクラックの発生が無く、また部分放電特性も良好で
あった。比較例２はＨ／Ｃ試験前から部分放電が発生
し、さらにＨ／Ｃ試験後にクラックが発生した。

【００５４】

【表４】

【００５５】実施例２０〜２６．プライマとしてエピコ
ート８２８とＨＮ２２００（日立化成製）と２−エチル
ー４−メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）を１００：８
０：１で混合した混合物（プライマ１）、エピコート１
００１（Ｅ−１００１）と２Ｅ４ＭＺを１００：１で混
合した混合物（プライマ２）、エピコート１５２と２Ｅ
４ＭＺを１００：１で混合した混合物（プライマ３）、
ＥＰＰＮ５０１と２Ｅ４ＭＺを１００：１で混合した混
合物（プライマ４）、プライマ２とプライマ３を１：１
で混合した混合物（プライマ４）、プライマ２とプライ
マ４を１：１で混合した混合物（プライマ５）をそれぞ
れアセトン溶液で調整した。実施例１のシールド電極、
実施例４のシールド電極、実施例７のシールド電極の表
面に上記プライマ１を塗布したシールド電極（実施例２
０、２１、２２）、実施例７のシールド電極の表面に上
記プライマ２、３、４、５を塗布したシールド電極（実
施例２３、２４、２５、２６）を作製し試験した。評価
試験としては３０ｋＶの電圧を印加して部分放電特性を
調べた。さらに−３０℃・３時間と９０℃・３時間を交
互に１０サイクル実施するヒートサイクル（Ｈ／Ｃ）試
験を実施し、その後の耐クラック性評価と３０ｋＶ印加
の部分放電試験も実施した。なお各実施例のサンプル数
は５個とした。結果を表５に示す。その結果、いずれの
シールド電極においても良好な部分放電特性を示し、さ
らにＨ／Ｃ試験後もクラックの発生が無く、また部分放
電特性も良好であった。

【００５６】

【表５】

【００５７】実施例２７〜３０．カップリング剤として
チタネート系カップリング剤ＫＲ４４（味の素製）、ア
ルミニウム系カップリング剤としてＡＬ−Ｍ（味の素
製）、シランカップリング剤としてＫＢＭ４０３および
ＫＢＭ６０３（信越シリコーン製）を用い、実施例４の
シールド電極の表面に塗布したシ−ルド電極（実施例２
７、２８、２９、３０）を作製し試験した。評価試験と
しては３０ｋＶの電圧を印加して部分放電特性を調べ
た。さらに−３０℃・３時間と９０℃・３時間を交互に
１０サイクル実施するヒートサイクル（Ｈ／Ｃ）試験を
実施し、その後の耐クラック性評価と３０ｋＶ印加の部
分放電試験も実施した。なお各実施例のサンプル数は５
個とした。結果を表６に示す。その結果、いずれのシー
ルド電極においても良好な部分放電特性を示し、さらに
Ｈ／Ｃ試験後もクラックの発生が無く、また部分放電特
性も良好であった。

【００５８】

【表６】

【００５９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、シール
ド電極が溝やスリットや貫通穴を持つので、注型樹脂と
シールド電極との接着性が向上し、注型樹脂とシールド
電極とが剥離し難く、信頼性の高い絶縁物が提供でき
る。

【００６０】また、本発明によれば、上記溝を有するも
のにおいて、溝の深さと溝の幅との比（溝の深さ／溝の
幅）が０．４以上であるので、中心導体とシールド電極
間で部分放電が発生し難くなり電気的な信頼性が向上す
る。

【００６１】また、本発明によれば、上記スリットを有
するものにおいて、スリット幅が１２ｍｍ以下であるの
で、中心導体とシールド電極間で部分放電が発生し難く
なり電気的な信頼性が向上する。

【００６２】また、本発明によれば、シールド電極が複
数個の貫通孔、または複数個の閉塞孔を有し、上記複数
個の貫通孔、または上記複数個の閉塞孔により、シール
ド電極表面の表面粗度が２０μｍ以上となるようにした
ので、注型樹脂とシールド電極との接着性が向上し、注
型樹脂とシールド電極とが剥離し難く、信頼性の高い絶
縁物が提供できる。また、中心導体とシールド電極間で
部分放電が発生し難くなり電気的な信頼性が向上する。

【００６３】また、本発明によれば、上記各シールド電
極が、軸方向の全てにわたって切断されている切断個所
を有するので、絶縁物を製造する際に生じる注型樹脂の
収縮にシールド電極が追随できるため、注型樹脂とシー
ルド電極とが剥離し難く、信頼性の高い絶縁物が提供で
きる。

【００６４】また、本発明によれば、シールド電極を１
０⁵Ωｃｍ以下の体積抵抗率を有する導電性プラスチッ
クで構成したので、熱膨張率が注型樹脂に近いものが選
定でき、剥離し難い、信頼性の高い絶縁物が提供でき
る。

【００６５】また、本発明によれば、シールド電極を絶
縁性プラズチックで構成し、上記絶縁性プラスチックの
表面を１０⁵Ωｃｍ以下の体積抵抗率を有する導電性材
料で被覆したので、熱膨張率が注型樹脂に近いものが選
定でき、剥離し難い、信頼性の高い絶縁物が提供でき
る。

【００６６】また、本発明によれば、上記各シールド電
極の表面を接着性を有するプライマ材料で被覆したの
で、注型樹脂とシールド電極との接着性が大幅に向上
し、信頼性の高い絶縁物が提供できる。

【００６７】また、本発明によれば、高電圧機器に対し
て、上記構成の絶縁物を高電圧導体の周囲に配設し、上
記高電圧導体を絶縁支持するので、高電圧機器の長期信
頼性を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による絶縁スペーサを
示す縦断面図及び横断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１によるブッシングを示
す縦断面図及び横断面図である。

【図３】本発明の実施の形態１によるブッシングにお
けるシールド電極を示す斜視図及び断面図である。

【図４】本発明の実施の形態１によるブッシングにお
ける他のシールド電極を示す斜視図及び断面図である。

【図５】本発明の実施の形態１に係わる溝の機能を説
明する説明図である。

【図６】本発明の実施の形態１によるブッシングの構
成、及び形状を模式的に示す説明図である。

【図７】本発明の実施の形態１に係わる溝のサイズと
部分放電特性との関連を説明する説明図である。

【図８】本発明の実施の形態１によるブッシングにお
ける他のシールド電極を示す斜視図である。

【図９】本発明の実施の形態２によるブッシングにお
けるシールド電極を示す斜視図である。

【図１０】本発明の実施の形態２に係わるスリットの
機能を説明する説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態２に係わるスリットの
サイズと部分放電特性との関連を説明する説明図であ
る。

【図１２】本発明の実施の形態３に係わる孔によりシ
ールド電極表面にできる表面粗さと接着強度との関係を
説明する説明図である。

【図１３】本発明の実施の形態４に係わるシールド電
極の体積抵抗率と耐圧特性との関係を説明する説明図で
ある。

【図１４】本発明の実施の形態６による高電圧機器を
示す構成図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ接地容器、２絶縁ガス、３中心導
体、４絶縁物、４１絶縁スペーサ、４２、ブッシン
グ、５低圧側電界緩和シールド電極、６高圧側電界
緩和シールド電極、１１母線、１２，１５断路器、
１３ガス区分スペーサ、１４エポキシブッシング、
１６真空遮断器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者春名一志東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者安東敏治東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者山本茂之東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5G017 FF06 5G028 GG24 5G365 DA10 DE01 DG04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高電圧導体の周囲を取り囲むシールド電
極を埋め込み、樹脂により注型された絶縁物において、
上記シールド電極は電極表面に一個以上の溝を有するこ
とを特徴とするシールド電極を埋め込んだ絶縁物。
【請求項２】溝の深さと溝の幅との比（溝の深さ／溝
の幅）が０．４以上であることを特徴とする請求項１記
載のシールド電極を埋め込んだ絶縁物。
【請求項３】高電圧導体の周囲を取り囲むシールド電
極を埋め込み、樹脂により注型された絶縁物において、
上記シールド電極は一個以上のスリットを有することを
特徴とするシールド電極を埋め込んだ絶縁物。
【請求項４】スリット幅が１２ｍｍ以下であることを
特徴とする請求項３記載のシールド電極を埋め込んだ絶
縁物。
【請求項５】高電圧導体の周囲を取り囲むシールド電
極を埋め込み、樹脂により注型された絶縁物において、
上記シールド電極は一個以上の貫通孔を有することを特
徴とするシールド電極を埋め込んだ絶縁物。
【請求項６】高電圧導体の周囲を取り囲むシールド電
極を埋め込み、樹脂により注型された絶縁物において、
上記シールド電極は複数個の貫通孔、または複数個の閉
塞孔を有し、上記複数個の貫通孔、または上記複数個の
閉塞孔により、シールド電極表面の表面粗度が２０μｍ
以上となるようにしたことを特徴とするシールド電極を
埋め込んだ絶縁物。
【請求項７】シールド電極は、軸方向の全てにわたっ
て切断されている切断個所を有することを特徴とする請
求項１ないし６のいずれかに記載のシールド電極を埋め
込んだ絶縁物。
【請求項８】シールド電極を１０⁵Ωｃｍ以下の体積
抵抗率を有する導電性プラスチックで構成したことを特
徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のシールド
電極を埋め込んだ絶縁物。
【請求項９】シールド電極を絶縁性プラズチックで構
成し、上記絶縁性プラスチックの表面を１０⁵Ωｃｍ以
下の体積抵抗率を有する導電性材料で被覆したことを特
徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のシールド
電極を埋め込んだ絶縁物。
【請求項１０】シールド電極の表面を接着性を有する
プライマ材料で被覆したことを特徴とする請求項１ない
し９のいずれかに記載のシールド電極を埋め込んだ絶縁
物。
【請求項１１】請求項１ないし１０のいずれかに記載
のシールド電極を埋め込んだ絶縁物を高電圧導体の周囲
に配設し、上記高電圧導体を絶縁支持することを特徴と
する高電圧機器。