JP4886531B2

JP4886531B2 - 注型絶縁物およびその製造方法

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Publication number: JP4886531B2
Application number: JP2007014861A
Authority: JP
Inventors: 千代美川口; 美佳松岡; 文雄降矢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: JP2008182833A

Description

本発明は、スイッチギヤのような開閉機器に用いられる注型絶縁物に係り、特に接地層が設けられる注型絶縁物のガスシール特性および部分放電特性を向上し得る注型絶縁物およびその製造方法に関する。

エポキシ樹脂で注型された注型絶縁物は、優れた電気的、機械的特性を有し、スイッチギヤのような開閉機器に多用されている。注型絶縁物としては、ガス絶縁開閉機器では、主回路導体を支持固定して絶縁するとともに、ガスシールするガス絶縁スペーサなどが挙げられる。また、気中絶縁開閉機器では、スイッチギヤの盤壁を貫通するブッシングなどが挙げられる。

これらの注型絶縁物が盤壁などを貫通する部分の表面には、銀塗料などの導電性塗料を塗布した接地層が設けられ、主回路導体との間の電界緩和が図られていることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２３０７３１号公報（第４ページ、図８）

上記の従来の注型絶縁物においては、次のような問題がある。
導電性塗料を塗布して接地層を形成したガス絶縁スペーサのような注型絶縁物では、導電性塗料の塗布状態によっては塗膜の表面が凸凹状となり易く、ガスシール特性が低下することがある。ガスシール特性が低下すると、封入した絶縁ガスが漏れ出し、圧力が低下してガス絶縁開閉機器の運転の継続を困難とすることがある。

一方、導電性塗料に塗布むらがあると、その部分に電界が集中し、部分放電が発生して絶縁劣化を起こす。特に、接地層を形成しようとする表面の清掃状態によっては、一様に塗布することができず、塗布むらが起きることがある。このような場合には、塗布むら部分に導電性塗料を再塗布して対応することがあるが、先に設けたものとの接着性が悪く、再塗布したものにクラック、剥離などが起き易くなる。クラック、剥離が起きると、部分放電が発生し、絶縁劣化を起こすことになる。

このため、接地層が設けられた注型絶縁物において、ガスシール特性とともに、部分放電特性を向上させることが望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、ガスシール特性および部分放電特性を向上し得る接地層を設けた注型絶縁物およびその注型方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の注型絶縁物は、主回路電流を通電する中心導体と、前記中心導体の周りに注型により形成された絶縁層と、前記絶縁層の外周の半径方向に突出して形成されたフランジ部と、前記フランジ部の表面に導電性塗料を塗布して設けられた第１の接地層と、前記第１の接地層の表面に接着性樹脂を塗布して設けられたクリヤー被膜と、前記クリヤー被膜の表面に導電性塗料を塗布して設けられた第２の接地層とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、隔壁に固定される注型絶縁物のフランジ面に、第１の接地層を形成後、クリヤー被膜を設け、更に第２の接地層を形成しているので、第１の接地層と第２の接地層とがクリヤー被膜で強固に接着され、ガスシール特性および部分放電特性を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る注型絶縁物を図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る注型絶縁物の構成を示す半断面図、図２は、本発明の実施例１に係る注型絶縁物の構成を示す要部拡大断面図、図３は、本発明の実施例１に係る注型絶縁物の製造方法を説明するフローチャート図、図４は、本発明の実施例１に係る注型絶縁物のガスシール特性を説明する図である。なお、注型絶縁物をガスシール特性と部分放電特性とを備えるガス絶縁スペーサを用いて説明する。

図１に示すように、ガス絶縁スペーサは、主回路電流を通電する丸棒状の中心導体１と、その周りにエポキシ樹脂で注型して形成された円盤状の絶縁層２とから構成されている。中心導体１の軸方向と直交する外周方向の絶縁層２の中間部には、半径方向に突出した円板状のフランジ部２ａが形成されている。フランジ部２ａの図示上下方向には、電界緩和のための環状の湾曲部２ｂがそれぞれ設けられている。

これらフランジ部２ａと湾曲部２ｂの表面には、図２に示すように、銀塗料やカーボン塗料などのエポキシ樹脂系の導電性塗料を塗布して形成させた第１の接地層３が設けられている。更に、第１の接地層３の表面には、接着性のよいシリカ無充填の主剤と硬化剤を混合させた液状の接着性樹脂（エポキシ樹脂系クリヤー）を塗布して形成させたクリヤー被膜４が設けられている。更に、クリヤー被膜４の表面には、第１の接地層３と同様の導電性塗料を塗布して形成させた第２の接地層５が設けられている。ここで、ガス絶縁スペーサの使用電圧が低く電界緩和が不要な場合には、湾曲部２ｂを設けなくてもよい。

なお、図１に示すように、フランジ部２ａは、接地層３、５が設けられていない絶縁層２部分が貫通できる程度の開口部が設けられた隔壁６に固定される。隔壁６の開口部端面には、環状のＯリング７が装着され、押え板８をボルト９で締付けることにより、Ｏリング７が圧縮され、フランジ部２ａを境として図示上下方向のガスシールが行なえるようになっている。これにより、ガス絶縁スペーサでガス区分することができる。また、中心導体１の両端には、雌ネジ１ａが設けられ、図示しない電気機器が接続されるようになっている。

このような絶縁スペーサにおいて、隔壁６と対向するフランジ部２ａの一側面が、ガス絶縁スペーサの気密面となる。また、フランジ部２ａの他側面には、押え板７が締め付けられ、第１の接地層３と第２の接地層５とを同電位にするとともに、接地電位に電位固定される。これらの接地層３、５と中心導体１間は、ガス絶縁スペーサに課せられた所定の電圧に耐え得るような絶縁特性を有している。

ここで、第１の接地層３に例えば図２に示すような塗布むら部３ａがあれば、接着性のよいクリヤー被膜４で覆われ、このクリヤー被膜４の表面に第２の接地層５を形成するので、塗布むら部３ａに第２の接地層５を形成することができる。これにより、塗布むら部３ａによる電界の乱れを防止することができ、部分放電特性を向上させることができる。また、第１の接地層３と第２の接地層５とをクリヤー被膜４で強固に接着することができ、気密面が平滑となり、ガスシール特性を向上させることができる。

クリヤー被膜４は、アクリル樹脂系のクリヤーでもよいが、第１の接地層３と第２の接地層５とがエポキシ樹脂系であれば、同種樹脂系材料であるエポキシ樹脂系の方が、接着力が増して好ましい。即ち、第１の接地層３と第２の接地層５、およびクリヤー被膜４を同種樹脂系材料とすれば接着性が向上して好ましい。

次に、このようなガス絶縁スペーサの製造方法を図３を参照して説明する。

図３に示すように、先ず、ガス絶縁スペーサを製造する金型内にエポキシ樹脂を注入し（ｓｔ１）、加熱硬化させる。硬化後、離型し（ｓｔ２）、加熱炉内で二次硬化させる（ｓｔ３）（注型工程）。次に、フランジ部２ａ、湾曲部２ｂを、導電性塗料が塗布し易いようにサンドブラスト処理またはホーニング処理する。特に、気密面は、大きな凸凹が無いように平滑に処理をする（ｓｔ４）（表面処理工程）。

そして、サンドブラスト処理した面に例えばハケ塗りにより導電性塗料を塗布し（ｓｔ５）、加熱炉内で加熱硬化させる（ｓｔ６）。これにより、第１の接地層３が形成される（第１の接地層形成工程）。硬化した第１の接地層３を例えば＃５００のサンドペーパーで研磨し、平滑にしてもよい。その後、液状の接着性樹脂（エポキシ樹脂系クリヤー）を例えばハケ塗りし（ｓｔ７）、加熱炉内で加熱硬化させる（ｓｔ８）（クリヤー被膜形成工程）。液状の接着性樹脂は、粘度約１Ｐａ．ｓのものを１〜３回重ね塗りすれば、後述するクリヤー被膜４の厚さを所定値にすることができる。

次に、第１の接地層３と同様の導電性塗料を例えばハケ塗りして第２の接地層５を形成し（ｓｔ９）、加熱硬化する（ｓｔ１０）（第２の接地層形成工程）。このような工程により、ガス絶縁スペーサを製造することができる。

次に、このように製造したガス絶縁スペーサのガスシール特性を図４を参照して説明する。

ガスシール特性は、隔壁６を境として、ガス絶縁スペーサの一方面にＳＦ_６ガスのような絶縁ガスを略大気圧封入し、他方面を真空引きして、真空側に漏れ出す絶縁ガスをガス検出器で測定した。なお、Ｏリング７は、硬度約７０のニトリルゴムを用いたが、ブチルゴム、シリコンゴムなどを用いることができる。

結果を図４に示すように、クリヤー被膜４の厚さが２、５、１０μｍでは、ガスリーク量は所定値の例えば１×１０^−９Ｐａ．ｍ^３／ｓ以下であった。しかしながら、厚さ１μｍと１５μｍでは、所定値を上回って、リークした絶縁ガスが検出された。これは、厚さ１μｍ以下では、クリヤー被膜４の厚さが薄く、第１の絶縁層３と第２の絶縁層５との接着力が劣り、第２の接地層５が剥離などを起こし易くなったものと考えられる。また、１５μｍ以上では、厚さが厚く、Ｏリング７を圧縮したときの反発力で第２の接地層５が窪み、その変形部分からガスリークが起こり易くなったものと考えられる。

これらのことから、クリヤー被膜４は厚さ２〜１０μｍにおいて、第１の接地層３と第２の接地層５とが強固に接着するとともに、変形を起こし難く、Ｏリング７との密着性が向上してガスシール特性を向上させることができる。なお、Oリング７の硬度が変化すると、クリヤー被膜４の最適な厚さ範囲も変化することが考えられる。このため、クリヤー被膜４の厚さを中心値の約５μｍとすれば、Ｏリング７の硬度幅を５０〜８０と広げることができる。なお、第１の接地層３と第２の接地層５は、それぞれ厚さを７〜１２μｍとしている。

部分放電特性においては、クリヤー被膜４の厚さが１〜１５μｍにおいて、いずれも部分放電開始電圧が所定値以上であり、良好な結果であった。これは、第１の接地層３に塗布むら部３ａがあっても、この塗布むら部３ａに第２の接地層５が強固に接着し、電界の乱れを防ぐことができるためである。

上記実施例１の注型絶縁物によれば、隔壁６に固定され気密面となる絶縁層２のフランジ部２ａに、第１の接地層３を形成後、クリヤー被膜４を設け、更に第２の接地層５を形成しているので、第１の接地層３と第２の接地層５とがクリヤー被膜４で強固に接着し、Ｏリング７との密着性が向上し、ガスシール特性および部分放電特性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る注型絶縁物を図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例２に係る注型絶縁物の構成を示す半断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、注型絶縁物が気中絶縁のブッシングである。図５において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図５に示すようにブッシングは、主回路電流を通電する丸棒状の中心導体１０と、その周りにエポキシ樹脂を注型して形成した円柱状の絶縁層１１とから構成されている。中心導体１０の軸方向と直交する外周方向の絶縁層１１の中間部には、半径方向に突出したフランジ部１１ａが形成されている。また、フランジ部１１ａの図示上下方向には、電界緩和のための環状の湾曲部１１ｂがそれぞれ設けられている。

これらフランジ部１１ａ、湾曲部１１ｂの表面には、導電性塗料を塗布して形成した第１の接地層３が設けられている。また、第１の接地層３の表面には、接着性樹脂を塗布したクリヤー被膜４が設けられている。更に、クリヤー被膜４の表面には、第１の接地層３と同様の導電性塗料を塗布した第２の接地層５が設けられている。なお、ブッシングの使用電圧が低く電界緩和が不要な場合には、湾曲部１１ｂを設けなくてもよい。

そして、隔壁１２にボルト１３を貫通させ、フランジ部１１ａに埋め込まれた埋め金１４に締め付け、ブッシングが固定されるようになっている。これにより、第１の接地層３と第２の接地層５とが同電位になるとともに、隔壁１２との電位固定が行なわれる。中心導体１０の両端には、雌ネジ１０ａが設けられ、図示しない電気機器が接続されるようになっている。なお、これらの接地層３、５と中心導体１０間は、ブッシングに課せられた所定の電圧に耐え得るような絶縁特性を有している。

このようなブッシングにおいて、第１の接地層３に図２のような塗布むら部３ａがあっても、クリヤー被膜４で第２の接地層５が強固に接着され、塗布むら部３ａを覆うので、部分放電特性を向上させることができる。なお、このブッシングは気中絶縁であり、ガスシール特性を要求されないものの、フランジ部１１ａと隔壁１２間に図示しないＯリングなどを設ければ、優れたガスシール特性を有するものとなる。

上記実施例２の注型絶縁物によれば、気中絶縁のブッシングにおいても、絶縁層１１のフランジ部１１ａに、第１の接地層３を形成後、クリヤー被膜４を設け、更に第２の接地層５を形成しているので、第１の接地層３と第２の接地層５とが強固に接着し、部分放電特性を向上させることができる。

本発明の実施例１に係る注型絶縁物の構成を示す半断面図。本発明の実施例１に係る注型絶縁物の構成を示す要部拡大断面図。本発明の実施例１に係る注型絶縁物の製造方法を説明するフローチャート図。本発明の実施例１に係る注型絶縁物のガスシール特性を説明する図。本発明の実施例２に係る注型絶縁物の構成を示す半断面図。

符号の説明

１、１０中心導体
１ａ、１０ａ雌ネジ
２、１１絶縁層
２ａ、１１ａフランジ部
２ｂ、１１ｂ湾曲部
３第１の接地層
３ａ塗布むら部
４クリヤー被膜
５第２の接地層
６、１２隔壁
７Ｏリング
８押え板
９、１３ボルト
１４埋め金

Claims

主回路電流を通電する中心導体と、
前記中心導体の周りに注型により形成された絶縁層と、
前記絶縁層の外周の半径方向に突出して形成されたフランジ部と、
前記フランジ部の表面に導電性塗料を塗布して設けられた第１の接地層と、
前記第１の接地層の表面に接着性樹脂を塗布して設けられたクリヤー被膜と、
前記クリヤー被膜の表面に導電性塗料を塗布して設けられた第２の接地層とを
備えたことを特徴とする注型絶縁物。
前記フランジ部を接地電位の隔壁に固定することを特徴とする請求項１に記載の注型絶縁物。
前記第１の接地層、前記第２の接地層および前記クリヤー被膜を同種樹脂系材料で設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の注型絶縁物。
注型絶縁物を金型内で注型する注型工程と、
前記注型絶縁物のフランジ部に導電性塗料を塗布する第１の接地層形成工程と、
前記第１の接地層の表面に接着性樹脂を塗布するクリヤー被膜形成工程と、
前記クリヤー被膜の表面に導電性塗料を塗布する第２の接地層形成工程とを
備えたことを特徴とする注型絶縁物の製造方法。
前記クリヤー被膜の厚さを２〜１０μｍとしたことを特徴とする請求項４に記載の注型絶縁物の製造方法。