JP4373850B2

JP4373850B2 - Electrical equipment

Info

Publication number: JP4373850B2
Application number: JP2004158946A
Authority: JP
Inventors: 正広花井; 俊明猪原; 好一保科
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: JP2005340582A

Description

本発明は、絶縁物の沿面に沿って高電圧が加わることで放電の発生する可能性がある、例えば、変電機器、風力発電機、高電圧電源、高電圧発生装置等の電気機器に係り、特に、放電による発熱に起因する絶縁物の劣化を防止すべく改良を施した電気機器に関する。 The present invention relates to electrical equipment such as a transformer, wind power generator, high-voltage power supply, high-voltage generator, etc., which may generate a discharge when a high voltage is applied along the surface of the insulator, In particular, the present invention relates to an electrical device that has been improved to prevent the deterioration of an insulator caused by heat generated by discharge.

高電圧を機器に導入または印加する場合には、例えば固体絶縁部であれば、実験で求められた破壊電圧よりも充分厚い絶縁物で高電圧部分を保持する場合が多い。しかし、高電圧部分を完全に固体絶縁物で被覆することは容易でないため、場合によっては、高電圧部分が大気などの気体に露出されることになっていた。このような場合には、高電圧部分を支える絶縁物と気体の境界である絶縁物表面に沿って電圧が加わる。 When a high voltage is introduced or applied to a device, for example, in the case of a solid insulating part, the high voltage part is often held by an insulator that is sufficiently thicker than the breakdown voltage obtained by experiments. However, since it is not easy to completely cover the high voltage portion with the solid insulator, in some cases, the high voltage portion is exposed to a gas such as the atmosphere. In such a case, a voltage is applied along the insulator surface which is a boundary between the insulator supporting the high voltage portion and the gas.

通常、絶縁物表面の沿面方向単位長さ当たりの絶縁耐力は、固体絶縁物内部の厚さ方向単位長さ当たりの絶縁耐圧に比べて低い。このため、従来は、特許文献１〜特許文献４等に示されるように、高電圧部分を支える絶縁物の表面の距離を長くして、絶縁耐圧を上昇させる対策をとることが多かった。 Usually, the dielectric strength per unit length in the creeping direction of the insulator surface is lower than the dielectric strength per unit length in the thickness direction inside the solid insulator. For this reason, conventionally, as disclosed in Patent Documents 1 to 4 and the like, there have been many measures to increase the withstand voltage by increasing the distance of the surface of the insulator that supports the high voltage portion.

しかし、高電圧部分を持つ機器において、外気とつながっている空気に接触する絶縁物においては、水分やほこりが高電圧を支える絶縁物表面に付着して、絶縁物の沿面の絶縁耐力を低下させることがある。また、高電圧部分を持つ機器において、外気とつながっていない絶縁ガスに接触する絶縁物においては、製造する際に入りこんだ金属性の異物が高電圧を支える絶縁物表面に付着して、絶縁物の沿面の絶縁耐力を低下させることがある。 However, in equipment with a high voltage part, in the insulator that comes into contact with the air connected to the outside air, moisture and dust adhere to the insulator surface that supports the high voltage, reducing the creep strength of the creeping surface of the insulator. Sometimes. In addition, in equipment with a high voltage part, in the insulator that comes into contact with the insulating gas that is not connected to the outside air, the metallic foreign matter that has entered during the production adheres to the surface of the insulator that supports the high voltage, and the insulator The creep strength of the creepage may be reduced.

このように、加わっている高電圧よりも絶縁耐力が低下すると、図１２（Ａ）（Ｂ）に示したように、絶縁物の沿面で絶縁破壊により放電が発生する。この場合、有機絶縁物では放電による熱で炭化が発生し、１度電圧が低下して放電した後に、再度、高電圧を加えようとしても、この放電により炭化した部分が原因でさらに大きな放電が発生して、２度と電圧が加えられなくなり、この高電圧機器の故障の原因となっていた。特に、絶縁物を放電が貫通すると、その電気的絶縁特性だけでなく、機械的特性も損なわれてしまうという問題点があった。 As described above, when the dielectric strength is lower than the applied high voltage, as shown in FIGS. 12A and 12B, a discharge is generated due to dielectric breakdown along the surface of the insulator. In this case, carbonization occurs in the organic insulator due to the heat generated by the discharge, and once the voltage drops and discharges, a higher voltage is applied again. Occurred and voltage could not be applied again, causing a failure of this high voltage device. In particular, when the discharge penetrates the insulator, there is a problem that not only the electrical insulation characteristics but also the mechanical characteristics are impaired.

また、風力発電機等のように、屋外に設置され、その高さが周囲の建造物と比べて高い場合には、落雷が発生しやすく、通常電圧が加わっていないところであっても高電圧が加わり、風力発電機のブレードの表面に沿って雷電流が流れ、場合によってはブレード内部にも電流が流れこみ、ブレードの破損を引き起こす場合がある。このため、ブレードを金属で製造したり、ＦＲＰ製のブレードの表面をアルミコーティングして、電流を積極的に導電性の高い部分に流すことで、雷の大電流が流れることで発生する熱による被害を防止する方法が用いられている。
特開２００２−０５１４３９号公報特開２００２−００８８０３号公報特開平０８−３０６４９７号公報特開平０６−１５３３４２号公報 Also, if it is installed outdoors, such as a wind power generator, and its height is higher than the surrounding buildings, lightning is likely to occur, and high voltage is generated even in places where normal voltage is not applied. In addition, lightning current flows along the surface of the blade of the wind power generator, and in some cases, current also flows inside the blade, which may cause damage to the blade. For this reason, the blade is made of metal, or the surface of the blade made of FRP is coated with aluminum, and the current is positively passed through the highly conductive part. Methods are used to prevent damage.
JP 2002-051439 A JP 2002-008803 A Japanese Patent Laid-Open No. 08-306497 Japanese Patent Laid-Open No. 06-153342

以上のように、高電圧が加わる機器においては、沿面距離を長くして絶縁耐力を向上させる方法が採られているが、万一、高電圧の電流を流す導体を支える絶縁物表面で絶縁破壊による放電が発生すると、絶縁物表面の放電により発生する熱で、その放電が発生した部分が炭化して、絶縁抵抗が低下してしまう。その結果、一度高電圧が放電されても、再度電圧が印加されると、炭化した部分で放電を発生してしまい、機器としての機能が損なわれてしまうという問題点があった。 As described above, in devices where high voltage is applied, a method of increasing the creepage distance and improving the dielectric strength is adopted, but in the unlikely event, dielectric breakdown occurs on the surface of the insulator that supports the conductor through which a high-voltage current flows. When the electric discharge is generated due to the heat generated by the electric discharge on the surface of the insulator, the portion where the electric discharge is generated carbonizes, and the insulation resistance decreases. As a result, even if a high voltage is discharged once, when the voltage is applied again, a discharge occurs at the carbonized portion, and the function as a device is impaired.

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、絶縁物の表面で放電が発生しても、固体絶縁物が電気的、機械的に破壊することを防止して、電気機器としての機能の損傷を防止することができる電気機器を提供することにある。 The present invention has been proposed in order to solve the above-described problems of the prior art. The purpose of the present invention is to ensure that a solid insulator is electrically and mechanically affected even when a discharge occurs on the surface of the insulator. It is an object of the present invention to provide an electric device that can prevent damage to the function of the electric device.

本発明は、アブレーションの効果を利用し、最初に絶縁物の表面で発生した放電においても、すぐに絶縁物から放電を離すことにより、絶縁物表面の炭化を大幅に低減し、絶縁物の劣化を防止して、電気的な特性である高い絶縁特性と機械特性を維持することができるようにしたものである。 The present invention utilizes the effect of ablation, and even in the first discharge generated on the surface of the insulator, by immediately separating the discharge from the insulator, carbonization of the insulator surface is greatly reduced, and the deterioration of the insulator It is possible to maintain high insulation characteristics and mechanical characteristics, which are electrical characteristics.

すなわち、請求項１に記載の発明は、表面に沿って電圧が加わる可能性のある絶縁物を有する電気機器において、前記絶縁物の表面に、加熱されるとガスを発生するアブレーション材料で構成された被覆部が形成されていることを特徴とする。
以上のような構成を有する請求項１に記載の発明によれば、アブレーション作用により放出ガスが発生すると、絶縁物の表面に発生した放電は放出ガスの圧力によって絶縁物の表面から離れるので、絶縁物の表面が炭化されるのを防止することができる。 That is, the invention described in claim 1 is an electric device having an insulator that may be applied with voltage along the surface, and is composed of an ablation material that generates gas when heated on the surface of the insulator. A covered portion is formed.
According to the first aspect of the present invention having the above-described configuration, when the discharge gas is generated by the ablation action, the discharge generated on the surface of the insulator is separated from the surface of the insulator by the pressure of the discharge gas. It is possible to prevent the surface of the object from being carbonized.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電気機器において、前記アブレーション材料が、その組成に酸素を含まないポリマーであることを特徴とする。
以上のような構成を有する請求項２に記載の発明によれば、放出されたアブレーションガスには酸素が含まれていないため、放電終了後、ガス温度が下がっても水分が発生しない。従って、水分の発生による絶縁劣化、金属材料腐食を回避することが可能となり、安定した高い放電性能を得ることができる。 According to a second aspect of the present invention, in the electric device according to the first aspect, the ablation material is a polymer that does not contain oxygen in its composition.
According to the second aspect of the invention having the above-described configuration, since the released ablation gas does not contain oxygen, no moisture is generated even when the gas temperature is lowered after the discharge is completed. Therefore, it is possible to avoid insulation deterioration and metal material corrosion due to the generation of moisture, and stable high discharge performance can be obtained.

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の電気機器において、前記アブレーション材料が、熱可塑性樹脂であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の電気機器において、前記アブレーション材料が、直鎖構造樹脂であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の電気機器において、前記アブレーション材料が、炭素と水素から構成されるポリマーであることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の電気機器において、前記アブレーション材料が、その組成にハロゲン元素を含むポリマーであることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の電気機器において、前記アブレーション材料が、その組成に窒素を含むポリマーであることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the electric device according to the first or second aspect, the ablation material is a thermoplastic resin.
According to a fourth aspect of the present invention, in the electric device according to the first or second aspect, the ablation material is a linear resin.
According to a fifth aspect of the present invention, in the electric device according to the first or second aspect, the ablation material is a polymer composed of carbon and hydrogen.
According to a sixth aspect of the present invention, in the electric device according to the first or second aspect, the ablation material is a polymer containing a halogen element in its composition.
According to a seventh aspect of the present invention, in the electric device according to the first or second aspect, the ablation material is a polymer containing nitrogen in its composition.

以上のような構成を有する請求項３〜請求項７に記載の発明は、アブレーション材料を具体的に例示したものであって、いずれも固体物質の加熱による溶融気化、昇華または熱分解のうち少なくとも１つのプロセスによる急激なガス発生現象を起こすことができる。 The inventions according to claims 3 to 7 having the above-described configuration are specific examples of the ablation material, and all of them are at least one of melt vaporization, sublimation, and thermal decomposition by heating a solid substance. A sudden gas generation phenomenon can be caused by one process.

また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電気機器において、前記アブレーション材料の充填材として、水酸化物を用いたことを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電気機器において、前記アブレーション材料の充填材として、炭酸塩を用いたことを特徴とする。 The invention according to claim 8 is characterized in that, in the electrical device according to any one of claims 1 to 7, a hydroxide is used as a filler of the ablation material.
According to a ninth aspect of the present invention, in the electric device according to any one of the first to seventh aspects, a carbonate is used as a filler for the ablation material.

以上のような構成を有する請求項８〜請求項９に記載の発明は、アブレーション材料の充填材を具体的に例示したものである。 The invention according to claims 8 to 9 having the above-described configuration specifically illustrates the filler for the ablation material.

請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電気機器において、前記被覆部は、耐熱性樹脂で構成されていることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の電気機器において、前記被覆部は、ポーラス状、ハニカム状若しくは多層に構成されていることを特徴とする。
以上のような構成を有する請求項１０〜請求項１１に記載の発明は、被覆部の構成を例示したものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the electrical device according to any one of the first to seventh aspects, the covering portion is made of a heat resistant resin.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the electric device according to any one of the first to tenth aspects, the covering portion is configured in a porous shape, a honeycomb shape, or a multilayer shape.
The invention described in claims 10 to 11 having the above-described configuration illustrates the configuration of the covering portion.

請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の電気機器において、前記電気機器は、金属容器内に通電用の高圧導体が挿通され、この高圧導体を前記金属容器から絶縁支持するための絶縁物が配置されると共に、前記金属容器内に絶縁ガスが封入されたガス絶縁機器であることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の電気機器において、前記電気機器は、絶縁物で構成されたブレードを備えた風力発電装置であることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the electric device according to any one of the first to eleventh aspects, a high-voltage conductor for energization is inserted into a metal container, and the high-voltage conductor is connected to the metal device. An insulating material for insulatingly supporting the container is disposed, and the gas insulating device is characterized in that an insulating gas is sealed in the metal container.
A thirteenth aspect of the present invention is the electric device according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the electric device is a wind power generator provided with a blade made of an insulator. To do.

請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の電気機器において、前記電気機器は、高電圧が加わる配線が絶縁物の基板上に配置された電力供給装置であることを特徴とする。
請求項１５に記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の電気機器において、前記電気機器は、高電圧が加わる導入用の絶縁端子を持つ電気機器であることを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the electric device according to any one of the first to eleventh aspects, the electric device is a power supply device in which a wiring to which a high voltage is applied is disposed on an insulating substrate. It is characterized by being.
The invention according to claim 15 is the electric device according to any one of claims 1 to 11, wherein the electric device is an electric device having an insulating terminal for introduction to which a high voltage is applied. To do.

以上のような構成を有する請求項１２〜請求項１５に記載の発明は、本発明に係る電気機器をより具体的に例示したものである。 The inventions according to claims 12 to 15 having the above-described configuration more specifically exemplify the electric apparatus according to the present invention.

本発明によれば、絶縁物の表面で放電が発生しても、固体絶縁物が電気的、機械的に破壊することを防止して、電気機器としての機能の損傷を防止することができる電気機器を提供することができる。 According to the present invention, even if a discharge occurs on the surface of the insulator, the solid insulator can be prevented from being electrically and mechanically destroyed, and the function of the electric device can be prevented from being damaged. Equipment can be provided.

次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」と呼ぶ）について図面を参照して具体的に説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”) will be specifically described with reference to the drawings.

（１）第１実施形態
本実施形態は、本発明に係る電気機器の一例である絶縁スペーサに関するものである。
（１−１）構成
本実施形態においては、図１に示したように、内部に任意の絶縁ガス４が充填された密閉容器である金属容器２内には、高圧導体１とそれを支える絶縁スペーサ３が配置されている。また、この絶縁スペーサ３の表面には、後述するアブレーション材料からなる被覆部５が形成されている。 (1) 1st Embodiment This embodiment is related with the insulating spacer which is an example of the electric equipment which concerns on this invention.
(1-1) Configuration In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the metal container 2, which is a sealed container filled with an arbitrary insulating gas 4, has the high-voltage conductor 1 and the insulation that supports it. Spacers 3 are arranged. In addition, a covering portion 5 made of an ablation material described later is formed on the surface of the insulating spacer 3.

ここで、アブレーションとは、固体物質の加熱による溶融気化、昇華または熱分解のうち少なくとも１つのプロセスによる急激なガス発生現象をいう。また、アブレーションによる放出ガスを発生させる絶縁物においては、絶縁ガスと放出ガスを混合することで、絶縁物近傍のガスの密度を高めると同時に、温度を低減させることができる。 Here, ablation refers to an abrupt gas generation phenomenon caused by at least one process of melt vaporization, sublimation, or thermal decomposition by heating a solid substance. In addition, in an insulator that generates a gas released by ablation, mixing the insulating gas and the released gas can increase the density of the gas in the vicinity of the insulator and simultaneously reduce the temperature.

（アブレーション材料）
前記被覆部５を構成するアブレーション材料としては、その組成に酸素を含まないポリマーを用いることが好ましく、以下に挙げる種々の材料を用いることができる。例えば、アブレーション材料としてポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いた場合には、放電後の温度の低下に伴い、被覆部５は、ほぼ放電前の化学的性質に復帰するため、放電前の絶縁特性を保持することができる。 (Ablation material)
As the ablation material constituting the covering portion 5, it is preferable to use a polymer containing no oxygen in its composition, and various materials listed below can be used. For example, when a thermoplastic resin such as polystyrene, polyethylene, or polypropylene is used as the ablation material, the covering portion 5 almost returns to the chemical properties before the discharge as the temperature decreases after the discharge. Insulating characteristics can be maintained.

また、アブレーション材料としてポリエチレン、ポリプロピレン等の直鎖構造樹脂を用いた場合には、被覆部５が比較的低温で熱分解するため、放電の初期の小電流でもアブレーションによる放出ガスを得ることができる。
また、アブレーション材料としてポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等の、炭素と水素から構成されるポリマーを用いた場合には、被覆部５から発生するアブレーションによる放出ガスとして、熱拡散性に優れた水素ガスまたは炭化水素ガスが発生するので、効率的に放電を冷却することができ、優れた絶縁性能を得ることができる。 Further, when a linear structure resin such as polyethylene or polypropylene is used as the ablation material, the covering portion 5 is thermally decomposed at a relatively low temperature, so that the gas released by ablation can be obtained even at a small initial current of discharge. .
In addition, when a polymer composed of carbon and hydrogen, such as polystyrene, polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, or the like is used as an ablation material, it has excellent thermal diffusibility as an emission gas generated by ablation generated from the covering portion 5. Since hydrogen gas or hydrocarbon gas is generated, the discharge can be efficiently cooled, and excellent insulation performance can be obtained.

また、アブレーション材料としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ＥＴＦＥ、ＰＦＡ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）等の、その組成にハロゲン元素を含むポリマーを用いることも可能である。かかる構成とすれば、被覆部５から発生するアブレーションによる放出ガスに、ハロゲン原子又はハロゲン原子を含む化合物が含まれる。このようなハロゲン原子又はハロゲン原子を含む化合物は電気陰性度が高いため、放電空間で電子を付着し、導電率を下げることで、効率的に放電を冷却することができるので、優れた絶縁性能を得ることができる。 Polymers containing halogen elements in their composition, such as polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene chloride, polytetrafluoroethylene, ETFE, PFA, polyethylene terephthalate (PET), polytetrafluoroethylene (PTFE) as ablation materials It is also possible to use. With this configuration, the emission gas generated by ablation generated from the covering portion 5 includes a halogen atom or a compound containing a halogen atom. Such a halogen atom or a compound containing a halogen atom has high electronegativity, so that it is possible to cool the discharge efficiently by attaching electrons in the discharge space and lowering the conductivity. Can be obtained.

また、アブレーション材料としてＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等の、その組成に窒素を含むポリマーを用いることも可能である。かかる構成とすれば、被覆部５から発生するアブレーションによる放出ガスに、窒素原子又はこれを含む分子が含まれる。窒素は絶縁性能が高いため、放電終了後も、絶縁劣化を引き起こすことがほとんどない。 Moreover, it is also possible to use a polymer containing nitrogen in its composition, such as an AS resin or an ABS resin, as an ablation material. With such a configuration, the ablation gas generated from the covering portion 5 includes nitrogen atoms or molecules containing the nitrogen atoms. Nitrogen has high insulation performance, and therefore hardly causes insulation deterioration even after the end of discharge.

また、被覆部５をポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン等の、耐熱性樹脂で構成することも可能である。かかる構成とすれば、被覆部に高温の熱ガスがあたっても、被覆部の熱変形を抑制することができる。 Moreover, it is also possible to comprise the coating | coated part 5 with heat resistant resins, such as a polymethylpentene and a polytetrafluoroethylene. If it is set as this structure, even if a high temperature hot gas hits a coating | coated part, the thermal deformation of a coating | coated part can be suppressed.

また、上記のような被覆部を構成するアブレーション材料の充填材として、例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）、水和アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃・３Ｈ₂Ｏ）、ほう酸（Ｂ（ＯＨ）₃）等の水酸化物、または、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）等の炭酸塩を用いた構成とすることも可能である。 Further, as a filler for ablative material constituting the coating portion as described above, for example, calcium hydroxide (Ca (OH) _2), magnesium hydroxide (Mg (OH) _2), hydrated alumina (Al ₂ O ₃ It is also possible to adopt a configuration using hydroxides such as 3H ₂ O) and boric acid (B (OH) ₃ ), or carbonates such as calcium carbonate (CaCO ₃ ) and magnesium carbonate (MgCO ₃ ). .

すなわち、水和アルミナ等の水酸化物を用いた場合には、耐アーク性と耐トラッキング性が向上し、また遊離炭素を絶縁物の表面に残すことなく、絶縁物表面の絶縁抵抗を高く保つことができる。また、炭酸塩を用いた場合には、炭酸ガスを放出するが、この炭酸ガスは電子付着性を示し、放電を速やかに除去することができる。また、被覆部の形状を、ポーラス状、ハニカム状若しくは多層構造とすることによって、被覆部の表面積を増大させ、放出ガス量を増大させることも可能である。 That is, when a hydroxide such as hydrated alumina is used, the arc resistance and tracking resistance are improved, and the insulation resistance on the surface of the insulator is kept high without leaving free carbon on the surface of the insulator. be able to. In addition, when carbonate is used, carbon dioxide is released. This carbon dioxide exhibits electron adhesion and can quickly remove the discharge. Further, by making the shape of the covering portion into a porous shape, a honeycomb shape, or a multilayer structure, it is possible to increase the surface area of the covering portion and increase the amount of released gas.

（１−２）作用
以上のような構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。すなわち、何らかの欠陥で絶縁スペーサの表面で放電が発生した場合には、図２に示すように、絶縁破壊に伴う放電６は、高圧導体１と金属容器２の間で、絶縁スペーサ３の表面を介して発生する。 (1-2) Operation The operation of the present embodiment having the above-described configuration is as follows. That is, when a discharge occurs on the surface of the insulating spacer due to some defect, as shown in FIG. 2, the discharge 6 accompanying the dielectric breakdown is caused between the high-voltage conductor 1 and the metal container 2 between the surface of the insulating spacer 3. Occur through.

すると、この放電６に接触している絶縁スペーサ３の表面に形成されたアブレーション材料からなる被覆部５が、放電による高温にさらされる。例えば、放電６の電流が５０ｋＡの場合、その温度は容易に１００００Ｋ以上にも達する。すると、この熱によってアブレーション材料からなる被覆部５が加熱され、アブレーション作用により水素ガスや炭化水素ガス等の放出ガス７が発生する。また、放出ガス７の発生により絶縁ガスと放出ガスが混合されて、絶縁スペーサ近傍のガス密度が高まることにより圧力が上昇するのと同時に冷却される。 Then, the covering portion 5 made of an ablation material formed on the surface of the insulating spacer 3 in contact with the discharge 6 is exposed to a high temperature due to the discharge. For example, when the current of the discharge 6 is 50 kA, the temperature easily reaches 10,000 K or more. Then, the coating portion 5 made of the ablation material is heated by this heat, and a release gas 7 such as hydrogen gas or hydrocarbon gas is generated by the ablation action. Further, the generation of the release gas 7 mixes the insulating gas and the release gas, and the gas density in the vicinity of the insulating spacer is increased, so that the pressure is increased and the cooling is performed at the same time.

すなわち、アブレーション作用により放出ガス７が発生すると、図３に示すように、放電６は絶縁スペーサ３の表面から離れて、高圧導体１と金属容器２の間で絶縁ガス部分のみを介して放電するために、絶縁スペーサ３の表面が炭化されるのを防止することができる。この後、地絡電流、短絡電流が流れると、図示しない遮断器で回路が遮断されて、放電が終結する。その結果、絶縁スペーサ３の表面で放電が発生しても、絶縁スペーサ３の致命的な機能喪失を防止することができる。 That is, when the released gas 7 is generated by the ablation action, the discharge 6 is separated from the surface of the insulating spacer 3 and is discharged between the high-voltage conductor 1 and the metal container 2 only through the insulating gas portion as shown in FIG. Therefore, the surface of the insulating spacer 3 can be prevented from being carbonized. Thereafter, when a ground fault current or a short-circuit current flows, the circuit is interrupted by a circuit breaker (not shown), and the discharge is terminated. As a result, even if a discharge occurs on the surface of the insulating spacer 3, it is possible to prevent a fatal loss of function of the insulating spacer 3.

（１−３）効果
以上のような本実施形態によれば、放電エネルギーにより、絶縁スペーサ３の表面に形成された被覆部が加熱された場合であっても、放出されたアブレーションガスには酸素が含まれていないため、放電終了後、ガス温度が下がっても水分が発生しない。従って、水分の発生による絶縁劣化、金属材料腐食を回避することが可能となり、安定した高い放電性能を得ることができる。また、アブレーション用ポリマーを用いない従来のガス絶縁機器と同等の水分管理が可能となる。 (1-3) Effect According to the present embodiment as described above, even when the coating portion formed on the surface of the insulating spacer 3 is heated by the discharge energy, the released ablation gas contains oxygen. Therefore, no moisture is generated even when the gas temperature is lowered after the discharge. Therefore, it is possible to avoid insulation deterioration and metal material corrosion due to the generation of moisture, and stable high discharge performance can be obtained. Further, moisture management equivalent to that of a conventional gas insulation device that does not use an ablation polymer is possible.

また、本実施形態によれば、アブレーション作用により放出ガスが発生すると、絶縁スペーサの表面に発生した放電は放出ガスの圧力によって絶縁スペーサの表面から離れるので、絶縁スペーサの表面が炭化されるのを防止することができる。 In addition, according to the present embodiment, when emission gas is generated by the ablation action, the discharge generated on the surface of the insulating spacer is separated from the surface of the insulating spacer by the pressure of the emission gas, so that the surface of the insulating spacer is carbonized. Can be prevented.

（２）第２実施形態
本実施形態は、本発明に係る電気機器の一例である風力発電機に関するものである。
（２−１）構成
本実施形態の風力発電機は、図４に示すように、風を受けて回転するブレード１１と、このブレード１１と発電機を支える支柱１２と、その回転エネルギーを電気に変換する発電機およびブレード１１の回転を制御する制御装置を収納するナセル１３で構成されている。このブレード１１は、機械特性の優れたガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）１４で構成されており、風のエネルギーを回転エネルギーにするため機械強度を持ちながら軽くするために、図５に示したように、内部は空洞１５になっている。そして、ＧＦＲＰで作製されたブレード１１の表面に、アブレーション材料からなる被覆部５が形成されている。 (2) Second Embodiment The present embodiment relates to a wind power generator that is an example of an electric device according to the present invention.
(2-1) Configuration As shown in FIG. 4, the wind power generator according to the present embodiment is configured such that the blade 11 that rotates by receiving wind, the support column 12 that supports the blade 11 and the power generator, and the rotational energy thereof are electrically used. It consists of a nacelle 13 that houses a generator for conversion and a control device that controls the rotation of the blade 11. The blade 11 is composed of a glass fiber reinforced plastic (GFRP) 14 having excellent mechanical properties. As shown in FIG. 5, the blade 11 has light mechanical strength to make the wind energy rotational energy. The inside is a cavity 15. And the coating | coated part 5 which consists of ablation material is formed in the surface of the braid | blade 11 produced with GFRP.

（アブレーション材料）
ブレード１１の表面に形成される被覆部５を構成するアブレーション材料としては、以下に挙げる種々の材料を用いることができる。例えば、アブレーション材料としてポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いた場合には、放電後の温度の低下に伴い、被覆部は、ほぼ放電前の化学的性質に復帰するため、放電前の絶縁特性を保持できる。
また、アブレーション材料として、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の直鎖構造樹脂を用いた場合には、被覆部５が比較的低温で熱分解するため、放電の初期の小電流でもアブレーションによる放出ガスを得ることができる。 (Ablation material)
As the ablation material constituting the covering portion 5 formed on the surface of the blade 11, various materials listed below can be used. For example, when a thermoplastic resin such as polystyrene, polyethylene, or polypropylene is used as the ablation material, the coating portion almost returns to the chemical properties before discharge as the temperature decreases after discharge. Insulation characteristics can be maintained.
Further, when a linear structure resin such as polyethylene or polypropylene is used as the ablation material, the covering portion 5 is thermally decomposed at a relatively low temperature, so that a gas released by ablation can be obtained even at a small initial current of discharge. be able to.

また、アブレーション材料として、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどの、炭素と水素から構成されるポリマーを用いた場合には、被覆部５から発生するアブレーションによる放出ガスとして、熱拡散性に優れた水素ガスまたは炭化水素ガスが発生するので、効率的に放電を冷却し、優れたブレードの機械的性能を保護することができる。 Further, when a polymer composed of carbon and hydrogen such as polystyrene, polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, or the like is used as the ablation material, the heat diffusibility can be obtained as an emission gas generated by ablation generated from the covering portion 5. Therefore, it is possible to efficiently cool the discharge and protect the mechanical performance of the excellent blade.

また、上記のような被覆部５を構成するアブレーション材料の充填材として、例えば、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）₂）、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）₂）、水和アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃・３Ｈ₂Ｏ）、ほう酸（Ｂ（ＯＨ）₃）等の水酸化物、または、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）等の炭酸塩を用いた構成とすることも可能である。すなわち、水和アルミナ等の水酸化物を用いた場合には、耐アーク性と耐トラッキング性が向上し、また遊離炭素を絶縁物の表面に残すことなく、絶縁物表面の絶縁抵抗を高く保つことができる。また、炭酸塩を用いた場合には、炭酸ガスを放出するが、この炭酸ガスは電子付着性を示し、放電を速やかに除去することができる。 Moreover, as a filler of the ablation material which comprises the above coating | coated parts 5, for example, calcium hydroxide (Ca (OH) ₂ ), magnesium hydroxide (Mg (OH) ₂ ), hydrated alumina (Al ₂ O) ₃ · 3H ₂ O), hydroxides, such as boric acid (B (OH) _3), or calcium carbonate (CaCO _3), it is also possible to adopt a configuration using a carbonate such as magnesium carbonate (MgCO ₃₎ is there. That is, when a hydroxide such as hydrated alumina is used, the arc resistance and tracking resistance are improved, and the insulation resistance on the surface of the insulator is kept high without leaving free carbon on the surface of the insulator. be able to. Further, when carbonate is used, carbon dioxide is released. This carbon dioxide exhibits electron adhesion, and discharge can be quickly removed.

（２−２）作用
以上のような構成を有する本実施形態の作用は以下の通りである。すなわち、図６に示すようにブレード１１部分に雷が落ちた場合には、ブレード１１の表面の放電経路は高温高圧の状態にある。例えば、雷放電１６の電流が２００ｋＡの場合、その温度は容易に１００００Ｋ以上に達する。すると、被覆部５が加熱され、アブレーション作用により放出ガス７が発生する。また、放出ガス７の発生により圧力が上昇するのと同時に、雷放電１６はブレード１１の表面から離れるので、ブレード１１の表面は冷却される。 (2-2) Operation The operation of the present embodiment having the above-described configuration is as follows. That is, as shown in FIG. 6, when a lightning strikes the blade 11, the discharge path on the surface of the blade 11 is in a high temperature and high pressure state. For example, when the current of the lightning discharge 16 is 200 kA, the temperature easily reaches 10,000 K or more. Then, the coating | coated part 5 is heated and the emitted gas 7 is generated by an ablation effect. At the same time as the pressure increases due to the generation of the released gas 7, the lightning discharge 16 leaves the surface of the blade 11, so that the surface of the blade 11 is cooled.

すなわち、アブレーション作用により放出ガス７が発生すると、図７に示すように、雷放電１６はブレード１１表面から離れるので、ブレード表面の炭化や雷がブレード内部に貫通するのを防止することができ、雷雲の中の電荷が放出されると放電が終結する。この結果、ブレード１１に落雷し、ブレード１１の表面で放電が発生しても、ブレード１１の致命的な機械的機能の喪失を防止することができる。 That is, when the emission gas 7 is generated by the ablation action, as shown in FIG. 7, the lightning discharge 16 is separated from the surface of the blade 11, so that carbonization of the blade surface and thunder can be prevented from penetrating into the blade. When the charge in the thundercloud is released, the discharge ends. As a result, even if a lightning strikes on the blade 11 and a discharge occurs on the surface of the blade 11, loss of a critical mechanical function of the blade 11 can be prevented.

（２−３）効果
以上のような本実施形態によれば、雷の放電エネルギーにより、ブレードの表面に形成された被覆部が加熱された場合であっても、放出されたアブレーションガスには酸素が含まれていないため、放電中に酸素原子によるアブレーション用ポリマーへの不要な酸化劣化を防止することができる。 (2-3) Effect According to the present embodiment as described above, even if the coating formed on the surface of the blade is heated by the lightning discharge energy, the released ablation gas contains oxygen. Therefore, unnecessary oxidative degradation of the ablation polymer due to oxygen atoms during discharge can be prevented.

（３）他の実施形態
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、他にも多種多様な形態を実施可能である。例えば、図８に示すような、基板に配線された高電圧を扱う電子機器にも適用可能である。すなわち、高電圧が印加される配線２１と接地電位の配線２２が接近している場所の絶縁基板２３の表面に、上記のようなアブレーション材料を塗布する。その結果、この間にほこり、水分、金属異物などの絶縁劣化の要因が発生し、絶縁破壊に伴う放電が発生しても、放電によりアブレーション材料よりなる被覆部が加熱され、アブレーション作用により放出ガスが発生する。また、ガスが発生して圧力が上昇するのと同時に冷却される。 (3) Other Embodiments The present invention is not limited to the above embodiments, and various other forms can be implemented. For example, the present invention can be applied to an electronic device that handles a high voltage wired on a substrate as shown in FIG. That is, the ablation material as described above is applied to the surface of the insulating substrate 23 where the wiring 21 to which a high voltage is applied and the wiring 22 having the ground potential are close to each other. As a result, even during this time, factors such as dust, moisture, and metal foreign matter have occurred, causing the deterioration of insulation, and even when a discharge is generated due to a dielectric breakdown, the coating made of the ablation material is heated by the discharge, and the released gas is released by the ablation action. appear. Moreover, it is cooled at the same time as gas is generated and the pressure rises.

また、図９に示すように、高電圧が印加される配線２１と接地電位の配線が接近している部分の沿面距離を長くするために、絶縁基板２３の表面を掘り下げた場合に、この沿面部分に上記のようなアブレーション材料を取りつけても良い。これにより、放電が発生した場合でも、図１０に示すように、アブレーションガスにより沿面の放電が直接ガスを介しての放電に移行するため、絶縁物沿面の絶縁耐力が保持される。 Further, as shown in FIG. 9, when the surface of the insulating substrate 23 is dug down in order to increase the creepage distance of the portion where the wiring 21 to which a high voltage is applied and the wiring of the ground potential are close to each other, The ablation material as described above may be attached to the part. Thus, even when a discharge occurs, as shown in FIG. 10, the creeping discharge is directly transferred to the discharge via the gas by the ablation gas, so that the dielectric strength of the insulator creeping surface is maintained.

さらに、図１１に示すように、高電圧部分の機器内部への導入部分である有機絶縁材料でできたブッシングにおいても、その表面にアブレーション材料を取りつけることで上記と同様の作用・効果を得ることができる。 Furthermore, as shown in FIG. 11, even in the bushing made of an organic insulating material that is an introduction portion of the high voltage portion into the apparatus, the same operation and effect as described above can be obtained by attaching an ablation material to the surface thereof. Can do.

本発明に係る電気機器の第１実施形態におけるガス絶縁母線の断面図Sectional drawing of the gas insulated bus in 1st Embodiment of the electric equipment which concerns on this invention 第１実施形態における絶縁スペーサ沿面の放電初期の状態を示す図The figure which shows the state of the discharge initial stage of the insulation spacer in 1st Embodiment 第１実施形態における絶縁スペーサ表面に取りつけられたアブレーション材料により放電が絶縁スペーサから離れた状況を示す図The figure which shows the condition where discharge left | separated from the insulation spacer by the ablation material attached to the insulation spacer surface in 1st Embodiment. 本発明に係る電気機器の第２実施形態における風力発電機の正面図The front view of the wind power generator in 2nd Embodiment of the electric equipment which concerns on this invention 第２実施形態の風力発電機のブレードの断面図Sectional drawing of the blade of the wind power generator of 2nd Embodiment 第２実施形態における風力発電機のブレードの放電初期の状態を示す図The figure which shows the discharge initial state of the blade of the wind power generator in 2nd Embodiment. 第２実施形態における風力発電機のブレードの表面に取りつけられたアブレーション材料により放電がブレードから離れた状況を示す図The figure which shows the condition where discharge left | separated from the braid | blade by the ablation material attached to the surface of the braid | blade of the wind power generator in 2nd Embodiment. 本発明に係る電気機器の他の実施形態の一例である高電圧部分を持つ基盤の断面図Sectional drawing of the base | substrate with a high voltage part which is an example of other embodiment of the electric equipment which concerns on this invention 図８の実施形態の変形例を示す高電圧部分を持つ基盤の断面図Sectional drawing of the base | substrate with a high voltage part which shows the modification of embodiment of FIG. 図９の実施形態における高圧部分を持つ基盤表面に取りつけられたアブレーション材料により放電が基板から離れた状況を示す図The figure which shows the condition where discharge left | separated from the board | substrate with the ablation material attached to the base | substrate surface with a high voltage | pressure part in embodiment of FIG. 本発明に係る電気機器の他の実施形態の一例である高電圧導入部分の断面図Sectional drawing of the high voltage introduction part which is an example of other embodiment of the electric equipment which concerns on this invention （Ａ）は従来の電気機器の一例としてのガス絶縁母線の縦断面図、（Ｂ）は横断面図(A) is a longitudinal sectional view of a gas insulated bus as an example of a conventional electric device, (B) is a transverse sectional view

Explanation of symbols

１…高圧導体
２…金属容器
３…絶縁スペーサ
４…絶縁ガス
５…アブレーション材料からなる被覆部
６…放電
７…放出ガス
８…圧力
１１…ブレード
１２…支柱
１３…ナセル
１４…ＧＦＲＰ
１５…空洞
１６…雷放電
２１…高電圧電極
２２…接地電極
２３…絶縁基板
２５…ブッシング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High voltage conductor 2 ... Metal container 3 ... Insulating spacer 4 ... Insulating gas 5 ... Covering part 6 made of ablation material ... Discharge 7 ... Released gas 8 ... Pressure 11 ... Blade 12 ... Strut 13 ... Nacelle 14 ... GFRP
15 ... Cavity 16 ... Lightning discharge 21 ... High voltage electrode 22 ... Ground electrode 23 ... Insulating substrate 25 ... Bushing

Claims

In electrical equipment with an insulator that can be energized along the surface,
An electrical device, wherein a covering portion made of an ablation material that generates gas when heated is formed on a surface of the insulator.

2. The electric device according to claim 1, wherein the ablation material is a polymer containing no oxygen in the composition.

The electric device according to claim 1, wherein the ablation material is a thermoplastic resin.

The electric device according to claim 1, wherein the ablation material is a linear structure resin.

The electric device according to claim 1, wherein the ablation material is a polymer composed of carbon and hydrogen.

The electrical apparatus according to claim 1 or 2, wherein the ablation material is a polymer containing a halogen element in its composition.

The electrical apparatus according to claim 1 or 2, wherein the ablation material is a polymer containing nitrogen in its composition.

The electrical apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein a hydroxide is used as the filler of the ablation material.

The electrical apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein carbonate is used as a filler for the ablation material.

The electric device according to claim 1, wherein the covering portion is made of a heat resistant resin.

The electrical device according to any one of claims 1 to 10, wherein the covering portion is configured in a porous shape, a honeycomb shape, or a multilayer shape.

In the electrical device, a high-voltage conductor for energization is inserted in a metal container, an insulator for insulatingly supporting the high-voltage conductor from the metal container is disposed, and an insulating gas is enclosed in the metal container The electrical device according to any one of claims 1 to 11, wherein the electrical device is a gas insulating device.

The electrical device according to any one of claims 1 to 11, wherein the electrical device is a wind power generator provided with a blade made of an insulator.

The electric device according to any one of claims 1 to 11, wherein the electric device is a power supply device in which a wiring to which a high voltage is applied is disposed on an insulating substrate.

The electrical device according to any one of claims 1 to 11, wherein the electrical device is an electrical device having an introduction insulating terminal to which a high voltage is applied.