JP4918301B2 - 電力用スイッチギアの製造方法 - Google Patents
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Description
電力用スイッチギアに絶縁層を形成するために用いられる粉体塗料は、その塗料から得られる塗膜が絶縁性を有する材料から構成され、しかも個数平均粒径を20μm以上に調整されたものである。粉体塗料の個数平均粒径を20μm以上とすることにより、流動浸漬法の場合2〜5回程度、摩擦帯式電静スプレー法の場合は2〜5回程度の塗装回数で500μm以上絶縁層を得ることができる。特に個数平均粒径を40〜100μmの範囲とすることにより、1000μm〜1500μm程度の絶縁層を前述した回数以内に形成できるので好ましい。個数平均粒径(μm)は、レーザー回折式の粒度分布測定装置により測定した値である。
エポキシ樹脂組成物に用いられるエポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型又はクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA型もしくはAD型エポキシ樹脂、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等の脂肪族系エポキシ樹脂、脂肪族若しくは芳香族カルボン酸とエピクロルヒドリンとから得られるエポキシ樹脂、脂肪族若しくは芳香族アミンとエピクロルヒドリンとから得られるエポキシ樹脂、複素環エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのものは単独もしくは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ樹脂組成物に用いられる硬化剤としては、エポキシ樹脂組成物に従来から用いられている硬化剤、例えば酸無水物、イミダゾール類、フェノール系化合物、アミド類等が挙げられる。これらの硬化剤としては、例えば、酸無水物、アミン類、イミダゾール、ジヒドロジン類、ルイス酸、ブレンステッド酸塩類、ポリメルカプトン類、イソシアネート類、ブロックイソシアネート類、フェノール樹脂等が挙げられる。中でもフェノール樹脂が好ましい。このフェノール樹脂としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、4,4’−ビフェニルフェノール、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリレン−ビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェノール)、トリスヒドロキシフェニルメタン、ピロガロール、ジイソプロピリデン骨格を有するフェノール類、1,1−ジ−4−ヒドロキシフェニルフルオレン等のフルオレン骨格を有するフェノール類、フェノール化ポリブタジエン等のポリフェノール化合物、フェノール、クレゾール類、エチルフェノール類、ブチルフェノール類、オクチルフェノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ナフトール類等の各種フェノールを原料とするノボラック樹脂、キシリレン骨格含有フェノールノボラック樹脂、ジシクロペンタジエン骨格含有フェノールノボラック樹脂、フルオレン骨格含有フェノールノボラック樹脂等のノボラック樹脂等があげられ、中でもイミダゾール類が保存安定性と反応性とのバランスに優れるので好ましい。エポキシ樹脂と硬化剤との配合割合は質量比で100:0.5〜100:7の範囲である。この範囲よりエポキシ樹脂の割合が多いと、例えば、200℃、30分加熱しても粉体塗料が十分に硬化せず、絶縁層としての塗膜の特性が悪くなることがあり、この範囲よりエポキシ樹脂の割合が少ないと、保存安定性が低下するうえ、硬化が速くなり過ぎるため、絶縁層表面の平滑性が低下することがある。
エポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、他の添加物を加えることができる。添加剤としては、例えばトリフェニルホスフィン等のリン系化合物、例えば、トリエチルアミン、テトラエタノールアミン、1,8−ジアザ−ビシクロ〔5.4.0〕−7−ウンデセン(DBU)、N,N−ジメチルベンジルアミン、1,1,3,3−テトラメチルグアニジン、2−エチル−4−メチルイミダゾール、N−メチルピペラジン等の第3級アミン系化合物、各種イミダゾール類、各種イミダゾール類と多価カルボン酸との塩類、アミド類、ジアザ化合物及びそれらとフェノール類、前記多価カルボン酸類、又はフォスフィン酸類との塩類、ホスフィン類、フェノール類等からなる硬化促進剤が挙げられる。前記各種イミダゾール類としては、例えば2−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、2,4−ジアミノ−6(2’−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジ アミノ−6(2’−ウンデシルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−エチル,4−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6(2’−メチルイミダゾール(1’))エチル−s−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2−メチルイミダゾールイソシアヌル酸の2:3付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−3,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−ヒドロキシメチル−5−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニル−3,5−ジシアノエトキシメチルイミダゾール等があげられる。
本発明の電力用スイッチギアの製造方法について図面を用いて説明する。図1は電力用スイッチギアの一の実施形態を模式的に示す断面図である。本実施形態の電力用スイッチギア1は、母線2、断路器3、遮断器4、ケーブル接続部6、及び変流器7を備えたもので、母線2、断路器3、遮断器4、及び変流器7が導体により連結されて形成されている。そして、絶縁層は、母線2、断路器3、遮断器4、及びケーブル接続部6に設けられている。絶縁層の形成箇所は、これに限定されず、他の部材にも配設してもよい。絶縁層を形成する部材は、導体であってもよいし、導体でなくてもよい。また、本実施の形態の電力用スイッチギアの製造方法において、上記、母線2、断路器3、遮断器4、ケーブル接続部6、変流器7等の製造方法、及びこれらを用いて電力用スイッチギアを作製する方法は、特に限定されるものではなく、電力用スイッチギアの製造方法として公知の製造方法を使用することができる。また、本実施の形態の電力用スイッチギアの構成要素は、上記母線2、断路器3等に限定されず、他の公知の構成要素を有してもよい。
図2に示す構造の遮断器に、粉体塗料を用いて絶縁層を形成した。遮断器としては筒体12はセラミックからなり、蓋体9及び導体10,11は共に銅が用いられている。また、筒体12、蓋体9及び導体10,11は銀蝋による封止されている。さらに筒体内は真空である。絶縁層形成用の粉体塗料は、エポキシ樹脂(平均分子量2900、平均エポキシ当量2000、融点130℃のビスフェノールA型エポキシ樹脂)100質量部、硬化剤(2−メチルイミダゾール)1.5質量部、充填剤として炭酸カルシウム(個数平均粒径5μm)25質量部、シリカ(個数平均粒径10μm)25質量部をミキサーで粉砕、混合した後、2軸押出機を用いて溶融混合後、この混練物を冷却、圧延、固化した後、粉砕し個数平均粒径60μmのものを用いた。このようにして得られた粉体塗料を筒体12、蓋体9及び導体10,11の温度が200℃となるように予熱し、流動浸漬法により塗装し、さらに200℃×10分の条件下で後硬化させたところ、3回の塗装で570μmの絶縁層が得られた。この場合、絶縁層の厚さ(x=570)と、粉体塗料の個数平均粒径(a=60μm)との関係は3.2(絶縁層の厚さ(x=570μm)を、塗装回数(t=3回)で除した値を、更に個数平均粒径(a=60μm)で除した値)であり、2a≦x/t≦7aを満足するものであった。以下に示す、絶縁性試験の結果は、絶縁破壊電圧が10kV以上であり、絶縁性は高いものであった。筒体12と蓋体9及び導体10,11とは使用する材料が異なるため熱膨張率もことなるため、通常は塗装品質、特に塗膜の追従性、絶縁性が低下するが、本件では塗膜の追従性、絶縁性は低下することはなかった。
テストピース:60×60×3.1mmのSPCC−SD鋼板に流動浸漬法により塗装した。
塗装条件:テストピースを温度が200℃となるように予熱し、流動浸漬法により塗装し、さらに200℃×10分の条件化で後硬化させた。
測定方法:絶縁破壊試験装置(日立化成社製、型番HAT−300−50R)を用いて、JIS C 2161に準拠し、絶縁破壊電圧が10kV以上であるかどうかを確認した。10kV以上であれば絶縁性が良好であることとした。
実施例1において、使用する粉体塗料の個数平均粒径を20μmとした以外は全て実施例1と同様に絶縁層を形成したところ、3回の塗装で400μmの絶縁層が得られた。この場合、絶縁層の厚さと、粉体塗料の個数平均粒径との関係は6.6(実施例1の場合と同様の計算による値)であり、2a≦x/t≦7aを満足するものであった。上記、絶縁性試験の結果は、絶縁破壊電圧が10kV以上であり、絶縁性は高いものであった。
実施例1において、使用する粉体塗料の個数平均粒径を80μmとした以外は全て実施例1と同様にして絶縁層を形成したところ、3回の塗装で500μmの絶縁層が得られた。この時の上記絶縁性試験による絶縁性は、絶縁破壊電圧が10kV以上であり、絶縁性の高いものであった。また、絶縁層の厚さと、粉体塗料の個数平均粒径との関係(実施例1の場合と同様の計算による値)は2.1であり、2a≦x/t≦7aを満足するものであった。
実施例1において、塗装方法として摩擦帯電式静電スプレー法を用いた以外は全て実施例1と同様にして絶縁層を形成したところ、3回の塗装で600μmの絶縁層が得られた。この場合、絶縁層の厚さと、粉体塗料の個数平均粒径との関係は3.3(実施例1の場合と同様の計算による値)であり、2a≦x/t≦7aを満足するものであった。上記、絶縁性試験の結果は、絶縁破壊電圧が10kV以上であり、絶縁性は高いものであった。
実施例1において、使用する粉体塗料の個数平均粒径を12μmとした以外は全て実施例1と同様にして絶縁層を形成したところ、3回の塗装では33μmの絶縁層しか得られなかった。また、その際の前記絶縁性試験による絶縁性は絶縁破壊電圧が10kV未満であり、実施例1のものよりも低い結果となった。
2:母線
3:断路器
4:遮断器
6:ケーブル接続部
7:変流器
8:封止剤
9:蓋体
10,11,14:導体
12:筒体
15:容器
16,17:絶縁層
18:電解緩和シールド
19:絶縁スペーサ
Claims (7)
- 電力用スイッチギアの導体表面に、個数平均粒径が20μm以上の粉体塗料を用いて厚さ400μm以上の絶縁層を形成することを特徴とする電力用スイッチギアの製造方法。
- 前記絶縁層の厚さ(x)、塗装回数(t)と前記粉体塗料の個数平均粒径(a)との関係が、「2a≦x/t≦7a」であることを特徴とする請求項1に記載の電力用スイッチギアの製造方法。
- 前記粉体塗料を構成する粒子の70%以上が10〜100μmの粒径であることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力用スイッチギアの製造方法。
- 前記電力用スイッチギアがガス絶縁スイッチギアであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電力用スイッチギアの製造方法。
- 前記絶縁層を、前記ガス絶縁スイッチギアを構成する、導体を絶縁ガスが封入された容器の内部に配設したガス絶縁母線の、前記導体の表面に形成することを特徴とする請求項4に記載の電力用スイッチギアの製造方法。
- 前記電力用スイッチギアが固体絶縁スイッチギアである請求項1〜3のいずれかに記載の電力用スイッチギアの製造方法。
- 前記固体絶縁スイッチギアの真空遮断器及び真空断路器の少なくとも一方を含む主回路導体の表面に絶縁層を形成することを特徴とする請求項6に記載の電力用スイッチギアの製造方法。
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