JP7491511B2 - Method for analyzing and manufacturing a cone-shaped insulating spacer - Google Patents
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- Gas-Insulated Switchgears (AREA)
- Installation Of Bus-Bars (AREA)
Description
本発明は、ガス絶縁開閉装置に使用されるコーン型絶縁スペーサの解析方法及び製造方法に関する。 The present invention relates to an analysis method and a manufacturing method for a cone-shaped insulating spacer used in a gas-insulated switchgear.
ガス絶縁開閉装置は、金属製の密封容器の中に高圧導体が配置された構造を備えている。このようなガス絶縁開閉装置において、高圧導体を密封容器の所定の位置に固定するための絶縁スペーサと呼ばれる固体絶縁物が用いられている。従来、一般的に用いられるコーン型の絶縁スペーサにおいては、中央部に高圧導体が設けられ、高圧導体を支持するように絶縁スペーサが設けられる。絶縁スペーサの周囲には金属フランジが取り付けられ、金属フランジにより、密封容器の連結フランジに挟まれて、密封容器に固定される。ガス絶縁開閉装置に用いられる絶縁スペーサには、これ以外にも種々の形状、構造のものがあり、円盤状のもの、軸対称の凹凸を設けたもの、あるいは３本の高圧導体が貫通するものなども知られている。 A gas-insulated switchgear has a structure in which a high-voltage conductor is arranged inside a metal sealed container. In such gas-insulated switchgear, a solid insulator called an insulating spacer is used to fix the high-voltage conductor in a predetermined position in the sealed container. In the conventionally commonly used cone-shaped insulating spacer, the high-voltage conductor is provided in the center, and the insulating spacer is provided to support the high-voltage conductor. A metal flange is attached to the periphery of the insulating spacer, and the insulating spacer is sandwiched between the connecting flanges of the sealed container by the metal flange and fixed to the sealed container. In addition to the above, insulating spacers used in gas-insulated switchgear come in various shapes and structures, including disk-shaped ones, ones with axially symmetrical irregularities, and ones through which three high-voltage conductors pass.
近年、より経済性が要求されるようになり、ガス絶縁開閉装置のコンパクト化が望まれている。従来の絶縁スペーサにおいては、ＳＦ６を主成分とする絶縁ガスと固体絶縁物の誘電率の違いを要因とするガス空間における電界集中や、導電性異物の管理などがコンパクト化の妨げとなっている。そこで、コンパクト化をはかるため、コーン型絶縁スペーサの誘電率を径方向に変化させることにより、その表面の沿面方向成分の電界を低減する検討がされている（例えば、特許文献１を参照）。 In recent years, there has been a demand for greater economic efficiency, and there is a demand for more compact gas-insulated switchgear. In conventional insulating spacers, the concentration of electric fields in the gas space caused by the difference in dielectric constant between the insulating gas mainly composed of SF6 and solid insulating materials, as well as the management of conductive foreign matter, are obstacles to compactification. In order to achieve compactification, therefore, studies have been conducted on reducing the electric field in the creeping direction component on the surface of a cone-shaped insulating spacer by changing the dielectric constant in the radial direction (see, for example, Patent Document 1).
ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）などの高電圧機器のコンパクト化を目的とした、誘電率傾斜機能材料（ε－ＦＧＭ）の適用において、本発明者らは実器を想定した絶縁スペーサモデルに逆求解計算技術を適用することを開示している（例えば、非特許文献１を参照）。比特許文献１においては、スペーサ周囲の最大電界を低減することができる比誘電率を、計算により得たことを報告している。 In the application of functionally gradient dielectric materials (ε-FGM) to compact high-voltage equipment such as gas-insulated switchgear (GIS), the inventors have disclosed the application of inverse solution calculation techniques to an insulating spacer model that assumes an actual device (see, for example, Non-Patent Document 1). In Patent Document 1, it is reported that a relative dielectric constant that can reduce the maximum electric field around the spacer has been obtained by calculation.
誘電率を傾斜させ電界強度を低減する場合、高圧導体とＳＦ６ガス界面の他に、絶縁スペーサの沿面とＳＦ６ガスとの界面、高圧導体と絶縁スペーサを構成する樹脂との界面など、考慮すべき電界強度は数種類もある。そのため、特許文献１のようなスペーサにおいて、どのように誘電率を傾斜させるべきか、不明であった。 When reducing the electric field strength by grading the dielectric constant, there are several types of electric field strength to be considered, such as the interface between the high voltage conductor and the SF6 gas, the interface between the creeping surface of the insulating spacer and the SF6 gas, the interface between the high voltage conductor and the resin that constitutes the insulating spacer, etc. Therefore, it was unclear how the dielectric constant should be graded in a spacer such as that in Patent Document 1.
また、非特許文献１の技術は電界強度の部分的な最適化にすぎず、当該部分的な最適化が、ガス絶縁開閉装置の絶縁性能の向上に真に寄与するかが不明であった。実用化に向けて、さらなる検討が必要である。 In addition, the technology in Non-Patent Document 1 only partially optimizes the electric field strength, and it is unclear whether this partial optimization truly contributes to improving the insulation performance of gas-insulated switchgear. Further study is required for practical application.
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、異なる誘電率をもつ複数の層から構成され、誘電率に傾斜をもたせた絶縁スペーサであって、かつ十分な絶縁破壊耐性を備えた信頼性の高い絶縁スペーサを提供するための、各層の誘電率分布を自動で求めることができる絶縁スペーサの解析方法、並びにこれを用いた絶縁スペーサの製造方法を提供することを目的とする。 In view of the problems with the above-mentioned conventional technology, the present invention aims to provide an insulating spacer analysis method capable of automatically determining the dielectric constant distribution of each layer, in order to provide an insulating spacer that is composed of multiple layers having different dielectric constants and has a dielectric constant gradient, and that has sufficient dielectric breakdown resistance and is highly reliable, as well as a manufacturing method for insulating spacers using the same.
本発明者らは鋭意検討の結果、所定のパラメータを解析計算に導入することに想到し、本発明を完成するに至った。 After extensive research, the inventors came up with the idea of introducing certain parameters into the analytical calculations, which led to the completion of the present invention.
すなわち、本発明は一実施形態によれば、中心導体を支持して当該中心導体の周囲に設けられ、当該中心導体の軸方向に沿ってｎ層の絶縁樹脂層を含むコーン型絶縁スペーサの解析方法であって、
インパルス電圧印加時のガス中絶縁強度に対する電界強度の割合（ｋｇ）、インパルス電圧印加時のコーン型絶縁スペーサ沿面における絶縁強度に対する電界強度の割合（ｋｉ）、交流電圧印加時の中心導体とコーン型絶縁スペーサとの界面における絶縁強度に対する電界強度の割合（ｋｓ）から選択される２以上のパラメータに基づいて逆求解計算を行い、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率を得る工程を含む解析方法に関する。
That is, according to one embodiment, the present invention provides a method for analyzing a cone-shaped insulating spacer that supports a central conductor, is provided around the central conductor, and includes n insulating resin layers along an axial direction of the central conductor, the method comprising the steps of:
The present invention relates to an analysis method including a step of performing an inverse solution calculation based on two or more parameters selected from the ratio (k g ) of electric field strength to insulation strength in gas when an impulse voltage is applied, the ratio (k i ) of electric field strength to insulation strength on the surface of the cone-shaped insulating spacer when an impulse voltage is applied, and the ratio (k s ) of electric field strength to insulation strength at the interface between the central conductor and the cone-shaped insulating spacer when an AC voltage is applied, to obtain a relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers.
前記解析方法において、前記比誘電率を得る工程が、
（ａ）初期条件を与える工程と、
（ｂ）前記初期条件に基づき、電界解析を行う工程と、
（ｃ）工程（ｂ）で得られた電界強度に基づき、ｋｇ、ｋｉ、ｋｓから選択される２以上のパラメータを計算する工程と、
（ｄ）工程（ｃ）で計算した最大のパラメータを最小化する観点から、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率の逆求解計算を行う工程と
を含むことが好ましい。
In the analysis method, the step of obtaining the relative dielectric constant comprises:
(a) providing initial conditions;
(b) performing an electric field analysis based on the initial conditions;
(c) calculating two or more parameters selected from kg , k , and ks based on the electric field intensity obtained in step (b);
It is preferable to include a step of (d) performing an inverse solution calculation of the relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers from the viewpoint of minimizing the maximum parameter calculated in the step (c).
前記解析方法において、前記初期条件が、初期比誘電率、印加電圧、スペーサ形状を含むことが好ましい。 In the analysis method, it is preferable that the initial conditions include an initial dielectric constant, an applied voltage, and a spacer shape.
前記解析方法において、前記工程（ｂ）から（ｄ）を１サイクルとして、当該サイクルを繰り返し行い、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率の最終結果を得ることが好ましい。 In the analysis method, it is preferable to repeat steps (b) to (d) as one cycle and obtain a final result of the relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers.
前記解析方法において、前記比誘電率の最終結果に基づき、電界強度分布の最終結果を得る工程をさらに含むことが好ましい。 It is preferable that the analysis method further includes a step of obtaining a final result of the electric field intensity distribution based on the final result of the relative dielectric constant.
本発明は別の実施形態によれば、中心導体を支持して当該中心導体の周囲に設けられ、中心導体の軸方向に沿ってｎ層の絶縁樹脂層を含むコーン型絶縁スペーサの製造方法であって、
前述のいずれか１項に記載の解析方法により、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率を得る工程と、
前記工程により得られた比誘電率を与える材料を、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について選定する工程と、
前記ｎ層の絶縁樹脂層を積層し、コーン型絶縁スペーサを形成する工程と
を含む製造方法に関する。
According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a cone-shaped insulating spacer, the cone-shaped insulating spacer supporting a central conductor and provided around the central conductor, the cone-shaped insulating spacer including n insulating resin layers arranged along an axial direction of the central conductor, the method comprising the steps of:
obtaining a dielectric constant for each of the n insulating resin layers by the analysis method according to any one of the above;
selecting a material that provides the dielectric constant obtained by the above step for each of the n insulating resin layers;
and laminating the n insulating resin layers to form a cone-shaped insulating spacer.
前記製造方法において、前記選定する工程が、前記比誘電率から、熱硬化性樹脂主剤と、無機充填材とを含む材料の組成を算出する工程を含むことが好ましい。 In the manufacturing method, it is preferable that the selection step includes a step of calculating the composition of a material including a thermosetting resin base material and an inorganic filler from the dielectric constant.
前記製造方法において、前記算出する工程が、前記比誘電率から、熱硬化性樹脂主剤と、比誘電率の異なる２種以上の無機充填材とを含む材料の組成を算出する工程を含むことが好ましい。 In the manufacturing method, it is preferable that the calculating step includes a step of calculating the composition of a material containing a thermosetting resin base material and two or more inorganic fillers having different dielectric constants from the dielectric constant.
本発明によれば、数か所の電界分布のバランスを考慮しながら、従来人間の経験と試行錯誤により設定されていた誘電率分布を自動で求めることが短時間で可能となるとともに、所望の誘電率傾斜をもち、絶縁破壊耐性を備えたコーン型絶縁スペーサを得ることができる。 The present invention makes it possible to automatically determine the dielectric constant distribution, which was previously set by human experience and trial and error, in a short time while taking into account the balance of the electric field distribution at several points, and to obtain a cone-shaped insulating spacer with the desired dielectric constant gradient and dielectric breakdown resistance.
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiment described below.
本発明は、コーン型絶縁スペーサの解析方法、及び当該解析方法に基づくコーン型絶縁スペーサの設計、製造方法に関する。本発明により解析対象となり、かつ設計、製造対象となるコーン型絶縁スペーサについて説明する。図１は、コーン型絶縁スペーサを説明する概念的な断面図である。図１を参照すると、コーン型絶縁スペーサは、中心導体１と、ｎ層の絶縁樹脂層（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・Ｌｉ・・・、Ｌｎ－１、Ｌｎ）から構成される固体部２と、周縁部の金属フランジ３とから主として構成される。固体部２は、２つのシース４ａ、４ｂにより金属フランジ３が挟まれて固定される。 The present invention relates to a method for analyzing a cone-shaped insulating spacer, and a method for designing and manufacturing a cone-shaped insulating spacer based on the analysis method. The cone-shaped insulating spacer that is the subject of analysis, design, and manufacturing according to the present invention will be described. Fig. 1 is a conceptual cross-sectional view for explaining a cone-shaped insulating spacer. Referring to Fig. 1, the cone-shaped insulating spacer is mainly composed of a central conductor 1, a solid part 2 composed of n insulating resin layers (L 1 , L 2 , L 3 . . . Li . . , L n-1 , L n ), and a metal flange 3 on the periphery. The solid part 2 is fixed by sandwiching the metal flange 3 between two sheaths 4a and 4b.
固体部２は、中心導体１を支持して当該中心導体１の周囲に設けられる。そして、中心導体１の軸Ａ方向に沿った一方の面が凸面Ｃであり、他方の面が凹面Ｒに形成される。ｎ層の絶縁樹脂層（Ｌ１、Ｌ２、・・・Ｌｉ・・・、Ｌｎ－１、Ｌｎ）は、凸面Ｃから前記凹面Ｒに向けて積層され、各層の複数の界面は略平行に形成されていることが好ましい。 The solid portion 2 supports the central conductor 1 and is provided around the central conductor 1. One surface of the central conductor 1 along the axial direction A is a convex surface C, and the other surface is a concave surface R. It is preferable that n insulating resin layers (L 1 , L 2 , ... Li ..., L n-1 , L n ) are laminated from the convex surface C toward the concave surface R, and that multiple interfaces of each layer are formed approximately parallel to each other.
本発明において解析、設計、製造対象となるコーン型絶縁スペーサにおいて、積層される複数の絶縁樹脂層の数ｎは、２以上の整数である。ｎは、好ましくは３以上であり、さらに好ましくは６以上である。ｎの上限は解析の理論上は特には限定されない。製造上の観点からは、ｎは例えば、１０～４０であってよく、３０～４０とすることが好ましい。 In the cone-shaped insulating spacer to be analyzed, designed, and manufactured in the present invention, the number n of the laminated insulating resin layers is an integer of 2 or more. n is preferably 3 or more, and more preferably 6 or more. The upper limit of n is not particularly limited in theory of analysis. From the viewpoint of manufacturing, n may be, for example, 10 to 40, and is preferably 30 to 40.
ｎ層の絶縁樹脂層の厚さは、解析、設計上は、すべて同一であることが好ましいが、異なる厚さに設定して解析することもできる。ｎ層の絶縁樹脂層は、それぞれの層Ｌｉ（ｉは１からｎから選択される整数である）が、本発明の解析方法にて得られた、所定の電界強度分布を与える比誘電率εｉを備える。所定の比誘電率をもつ絶縁樹脂層は、熱硬化性樹脂と、１種以上の無機充填剤とを含む絶縁樹脂組成物を硬化させた絶縁樹脂硬化物であってよい。絶縁樹脂硬化物の組成及びその選定方法は、絶縁スペーサの製造方法とともに説明する。 The thickness of the n insulating resin layers is preferably the same for analysis and design, but can be set to different thicknesses for analysis. In the n insulating resin layers, each layer L i (i is an integer selected from 1 to n) has a relative dielectric constant ε i that gives a predetermined electric field intensity distribution obtained by the analysis method of the present invention. The insulating resin layer having a predetermined relative dielectric constant may be an insulating resin cured product obtained by curing an insulating resin composition containing a thermosetting resin and one or more inorganic fillers. The composition of the insulating resin cured product and the selection method thereof will be described together with the manufacturing method of the insulating spacer.
上記の構成を備えるコーン型絶縁スペーサは、円筒状の密封容器の連結フランジに挟まれて固定され、ガス絶縁開閉装置の部材として使用される。 The cone-shaped insulating spacer having the above configuration is clamped and fixed between the connecting flanges of a cylindrical sealed container and used as a component of a gas-insulated switchgear.
［第１実施形態：コーン型絶縁スペーサの解析方法］
本発明は、第１実施形態によれば、コーン型絶縁スペーサの解析方法に関する。より詳細には、中心導体を支持して当該中心導体の周囲に設けられ、当該中心導体の軸方向に沿ってｎ層の絶縁樹脂層を含むコーン型絶縁スペーサの解析方法であって、
インパルス電圧印加時のガス中絶縁強度に対する電界強度の割合（ｋｇ）、インパルス電圧印加時のコーン型絶縁スペーサ沿面における絶縁強度に対する電界強度の割合（ｋｉ）、交流電圧印加時の中心導体とコーン型絶縁スペーサとの界面における絶縁強度に対する電界強度の割合（ｋｓ）から選択される２以上のパラメータに基づいて逆求解計算を行い、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率を得る工程を含む解析方法に関する。
[First embodiment: Analysis method of cone-shaped insulating spacer]
According to a first embodiment, the present invention relates to a method for analyzing a cone-shaped insulating spacer. More specifically, the method for analyzing a cone-shaped insulating spacer is provided around a central conductor to support the central conductor, and includes n insulating resin layers along an axial direction of the central conductor, the method comprising:
The present invention relates to an analysis method including a step of performing an inverse solution calculation based on two or more parameters selected from the ratio (k g ) of electric field strength to insulation strength in gas when an impulse voltage is applied, the ratio (k i ) of electric field strength to insulation strength on the surface of the cone-shaped insulating spacer when an impulse voltage is applied, and the ratio (k s ) of electric field strength to insulation strength at the interface between the central conductor and the cone-shaped insulating spacer when an AC voltage is applied, to obtain a relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers.
本実施形態における解析方法とは、コーン型絶縁スペーサを構成するｎ層の絶縁樹脂層の各々について比誘電率を得る方法、並びにｎ層の絶縁樹脂層が当該比誘電率を持つ場合のコーン型絶縁スペーサ近傍の電界強度分布を得る方法を含む。また、これらに基づき、最大電界、絶縁性能、比誘電率の最大値を得ることも、本発明の解析方法に含まれる。以下、コーン型絶縁スペーサを省略して、単に絶縁スペーサと指称する場合がある。 The analysis method in this embodiment includes a method for obtaining the relative dielectric constant of each of the n insulating resin layers that make up the cone-shaped insulating spacer, as well as a method for obtaining the electric field strength distribution near the cone-shaped insulating spacer when the n insulating resin layers have the corresponding relative dielectric constant. The analysis method of the present invention also includes obtaining the maximum electric field, insulation performance, and maximum value of the relative dielectric constant based on these. Hereinafter, the cone-shaped insulating spacer may be omitted and simply referred to as the insulating spacer.
（１）３パラメータを用いた解析方法
図２は、第１実施形態の第１態様による３パラメータを用いた解析方法の流れを示す図であり、図３は、解析方法が適用される絶縁系を概念的に示す図である。
(1) Analysis Method Using Three Parameters FIG. 2 is a diagram showing a flow of an analysis method using three parameters according to a first aspect of the first embodiment, and FIG. 3 is a diagram conceptually showing an insulation system to which the analysis method is applied.
第１態様による３パラメータを用いた解析方法は、以下の工程を備える。
（ａ）初期条件を与える工程
（ｂ）前記初期条件に基づき、電界解析を行う工程
（ｃ）工程（ｂ）で得られた電界強度に基づき、パラメータｋｇ、ｋｉ、ｋｓを計算する工程
（ｄ）工程（ｃ）で計算した最大のパラメータを最小化する観点から、ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率の逆求解計算を行う工程
The analysis method using three parameters according to the first aspect includes the following steps.
(a) a step of providing initial conditions; (b) a step of performing an electric field analysis based on the initial conditions; (c) a step of calculating parameters kg , k, and k based on the electric field intensity obtained in step (b); and (d) a step of performing an inverse solution calculation of the relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers from the viewpoint of minimizing the maximum parameter calculated in step (c).
工程（ａ）では、計算に必要な初期条件を与える。初期条件としては、絶縁スペーサの形状に関する条件、絶縁樹脂層の積層数（固体部の分割数）ｎ、印加電圧、初期比誘電率εｉｎｉｔがある。絶縁スペーサの形状に関する条件は、解析対象とする絶縁スペーサ製品の仕様によって決定することができる。例えば、中心導体の内外径比、絶縁スペーサの傾斜角度等から絶縁スペーサの具体的な寸法と形状を特定することができる。ｎは、絶縁スペーサの製造上の許容度から適宜決定することができる。印加電圧は、絶縁スペーサが適用されるガス絶縁開閉装置の仕様等によって決定され得る値である。初期比誘電率εｉｎｉｔは、ｎ層からなる絶縁樹脂層の全てに同一の値を与えることができる。この値は、絶縁スペーサの各層を構成する樹脂硬化物の材料特性等により、適宜決定することができる。 In step (a), initial conditions necessary for the calculation are given. The initial conditions include conditions regarding the shape of the insulating spacer, the number of layers of the insulating resin layer (the number of divisions of the solid part) n, the applied voltage, and the initial relative dielectric constant ε init . The conditions regarding the shape of the insulating spacer can be determined according to the specifications of the insulating spacer product to be analyzed. For example, the specific dimensions and shape of the insulating spacer can be specified from the inner and outer diameter ratio of the central conductor, the inclination angle of the insulating spacer, etc. n can be appropriately determined from the manufacturing tolerance of the insulating spacer. The applied voltage is a value that can be determined according to the specifications of the gas-insulated switchgear to which the insulating spacer is applied, etc. The initial relative dielectric constant ε init can be given the same value to all of the insulating resin layers consisting of n layers. This value can be appropriately determined according to the material properties of the resin cured product constituting each layer of the insulating spacer, etc.
工程（ｂ）では、初期比誘電率εｉｎｉｔに基づき、電界解析を行う。電界解析は、一例として有限要素法（ＦＥＭ：finite element method）を用いて行うことができるが、解析方法は特定の方法には限定されない。ＦＥＭを用いた電界解析は、例えば、市販のシミュレーションソフトウェアを用いて実施することができる。その他にも、差分法、表面電荷法などの方法を用いて電界解析を行うことができる。工程（ｂ）により、絶縁スペーサ近傍の電界強度分布が得ることができる。 In step (b), an electric field analysis is performed based on the initial relative dielectric constant ε init . The electric field analysis can be performed using a finite element method (FEM) as an example, but the analysis method is not limited to a specific method. The electric field analysis using FEM can be performed using, for example, commercially available simulation software. In addition, the electric field analysis can be performed using a method such as a differential method or a surface charge method. By step (b), the electric field strength distribution in the vicinity of the insulating spacer can be obtained.
工程（ｃ）では、工程（ｂ）により得られた電界強度分布から、パラメータｋｇ、ｋｉ、ｋｓの計算を行う。図３の絶縁系を参照すると、ガス中インパルス電圧印加時の絶縁特性、インパルス電圧印加時の絶縁スペーサ沿面の絶縁特性、および交流電圧印加時の中心導体／絶縁スペーサ界面長時間絶縁特性の３つを主な支配因子と考えられる。誘電率分布を変化させた場合、一方の特性が向上し、他方が低下するといった、相反する結果につながることも考えられる。このため、３つの絶縁特性のバランスを保ちつつ、３者の絶縁特性の最大化を行うことが必要になる。 In step (c), the parameters kg , k i and k s are calculated from the electric field intensity distribution obtained in step (b). Referring to the insulation system in FIG. 3, the three main governing factors are the insulation characteristics when an impulse voltage is applied in gas, the insulation characteristics of the insulating spacer surface when an impulse voltage is applied, and the long-term insulation characteristics of the central conductor/insulating spacer interface when an AC voltage is applied. If the dielectric constant distribution is changed, it may lead to contradictory results, such as one characteristic being improved and the other being reduced. For this reason, it is necessary to maximize the insulation characteristics of the three while maintaining a balance between the three insulation characteristics.
本工程では、以下のようにパラメータｋｇ、ｋｉ、ｋｓを定義する。
ガス中：ｋｇ＝Ｅｇ（ｉｍｐ）／Ｅｇｔ（ｉｍｐ）
絶縁スペーサ沿面：ｋｉ＝Ｅｉ（ｉｍｐ）／Ｅｇｔ（ｉｍｐ）
中心導体／絶縁スペーサ界面：ｋｓ＝Ｅｓ（ａｃ）／Ｅｓｔ（ａｃ）
ここで、Ｅｇ（ｉｍｐ）は、インパルス電圧印加時のガス中電界強度、Ｅｇｔ（ｉｍｐ）は、インパルス電圧印加時のガス中絶縁強度、Ｅｉ（ｉｍｐ）は、インパルス電圧印加時の絶縁スペーサ沿面電界強度、Ｅｓ（ａｃ）は、交流電圧印加時の中心導体／絶縁スペーサ界面電界強度、Ｅｓｔ（ａｃ）は、交流電圧印加時の絶縁スペーサ（固体部）中長時間絶縁強度である。Ｅｇ（ｉｍｐ）、Ｅｉ（ｉｍｐ）、及びＥｓ（ａｃ）は、工程（ｂ）の電界解析結果から得ることができる。一方、Ｅｇｔ（ｉｍｐ）は、参考文献１（電学論B, Vol.93-B, No.11, pp.551-558 (1973)）の557頁右欄、（１）の上の近似式から得ることができる。Ｅｓｔ（ａｃ）は、参考文献２（電学論B, Vol.117-B, No.2, pp.210-215 (1997)）の214頁左欄、上から２行目の数値範囲から得ることができる。
In this step, the parameters k g , k i , and k s are defined as follows.
In gas: kg = Eg (imp) / Egt (imp)
Insulating spacer creepage: k i = E i (imp)/E gt (imp)
Center conductor/insulating spacer interface: k s =E s (ac)/E st (ac)
Here, E g (imp) is the electric field strength in the gas when an impulse voltage is applied, E gt (imp) is the insulation strength in the gas when an impulse voltage is applied, E i (imp) is the electric field strength on the surface of the insulating spacer when an impulse voltage is applied, E s (ac) is the electric field strength at the interface between the central conductor and the insulating spacer when an AC voltage is applied, and E st (ac) is the long-term insulation strength in the insulating spacer (solid part) when an AC voltage is applied. E g (imp), E i (imp), and E s (ac) can be obtained from the electric field analysis results of step (b). On the other hand, E gt (imp) can be obtained from the approximation formula above (1) in the right column on page 557 of Reference 1 (Denka-ron B, Vol.93-B, No.11, pp.551-558 (1973)). E st (ac) can be obtained from the range of values in the second line from the top, left column on page 214 of Reference 2 (Denka Ron B, Vol. 117-B, No. 2, pp. 210-215 (1997)).
この式から、パラメータｋｇ、ｋｉ、ｋｓは、それぞれの媒質における絶縁強度に対する電界強度の割合に相当することが理解できる。次工程（ｄ）の誘電率分布の逆求解計算では、この３つの値のバランスを保ちながら、パラメータｋｇ、ｋｉ、ｋｓの最小化を目指す。 From this formula, it can be understood that the parameters kg , k i and k s correspond to the ratio of the electric field strength to the insulation strength of each medium. In the inverse solution calculation of the dielectric constant distribution in the next step (d), the aim is to minimize the parameters kg , k i and k s while maintaining a balance between these three values.
工程（ｄ）では、３つのパラメータのうち、最大であったものを最小化する観点から、ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率の逆求解計算を行う。具体的な誘電率逆求解の計算手順を、図３を用いて説明する。まず、ガス空間の絶縁性能向上のためには、図３に示すように、高電圧電極である中心導体面から出発する電気力線を、対向する絶縁物である絶縁スペーサ表面まで計算する。到達した点の電位をＶｓｇとすると、ＳＦ６ガス中の中心導体面における電界Ｅｇを低減させるためには、Ｖｓｇを高め、中心導体と絶縁スペーサ表面の電位差Ｖａｐ－Ｖｓｇを低減させればよい。このことから、絶縁スペーサ表面の電位Ｖｓｇをコントロールすることで、ガス中電界Ｅｇを変化させることができる。絶縁スペーサ表面の電位分布は、絶縁スペーサの誘電率分布に依存することから、非特許文献１に記載の手順でスペーサの誘電率分布を逆求解することができる。 In step (d), the inverse solution calculation of the relative permittivity is performed for each of the n insulating resin layers from the viewpoint of minimizing the maximum of the three parameters. A specific procedure for calculating the inverse solution of the permittivity is described with reference to FIG. 3. First, in order to improve the insulation performance of the gas space, as shown in FIG. 3, the electric field lines starting from the central conductor surface, which is a high-voltage electrode, are calculated to the insulating spacer surface, which is an opposing insulator. If the potential at the reached point is V sg , in order to reduce the electric field E g on the central conductor surface in the SF 6 gas, it is sufficient to increase V sg and reduce the potential difference V ap -V sg between the central conductor and the insulating spacer surface. From this, it is possible to change the electric field E g in the gas by controlling the potential V sg on the insulating spacer surface. Since the potential distribution on the insulating spacer surface depends on the dielectric constant distribution of the insulating spacer, the dielectric constant distribution of the spacer can be inversely solved by the procedure described in Non-Patent Document 1.
より具体的には、以下のように計算する。図４（ａ）に示すように、絶縁スペーサ内部を小領域に分割し、それぞれの誘電率をεｉとする。また、スペーサ表面における異領域境界での電位をＶｉとする。ここで、各領域は厚さの薄い平板状になることから、平行平板コンデンサで置き換えることができる。すなわち、等価的に図４（ｂ）に示すような直列キャパシタンスで表すことができる。電界強度分布を所望の分布に近づけるために、誘電率を変化させ各キャパシタンスにどのように電圧分担をさせればよいかを考えれば、望ましい誘電率分布を逆求解できる。
すなわち、図４（ｂ）より、電位差Ｖｄｉとして以下の式（１）が導かれる。
That is, from FIG. 4B, the following formula (1) is derived for the potential difference Vdi .
絶縁スペーサ沿面における電界Ｅｉ、中心導体／絶縁スペーサ界面における電界Ｅｓを低減する方法も上記と同様である。すなわち、図３における電位Ｖｓｉ、Ｖｓｓをコントロールすることで、絶縁スペーサ沿面における電界Ｅｉと中心導体／絶縁スペーサ界面の電界Ｅｓを変化させることができる。より具体的には、電界Ｅｉを低減させるためには、絶縁スペーサ沿面とＥｎｃｌｏｓｕｒｅとの電位差Ｖｓｉ－０（ガス絶縁開閉装置のＥｎｃｌｏｓｕｒｅは接地されて使用されるため、電位は０）を低減させ、電界Ｅｓを低減させるためには、中心導体と絶縁スペーサ沿面との電位差Ｖａｐ－Ｖｓｓを低減させればよい。 The method of reducing the electric field E i on the insulating spacer surface and the electric field E s on the central conductor/insulating spacer interface is similar to that described above. That is, the electric field E i on the insulating spacer surface and the electric field E s on the central conductor/insulating spacer interface can be changed by controlling the potentials V si and V ss in Fig. 3. More specifically, in order to reduce the electric field E i , the potential difference V si -0 between the insulating spacer surface and the enclosure (the potential is 0 because the enclosure of the gas-insulated switchgear is grounded when used) should be reduced, and in order to reduce the electric field E s , the potential difference V ap -V ss between the central conductor and the insulating spacer surface should be reduced.
計算上は、ガス中、絶縁スペーサ沿面、中心導体／絶縁スペーサ界面のうち、より大きな値を有する空間の電界分布を考慮に入れる。すなわち、図３のＶｓｇ、Ｖｓｉ、Ｖｓｓのいずれを考慮して計算するかを決定する。パラメータｋｇ、ｋｉ、ｋｓについて言及すると、３つのパラメータｋｇ、ｋｉ、ｋｓのうち、最大となるものを最小化する観点から計算する。工程（ｄ）により、ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、個別に比誘電率を得ることができる。すなわち、ε１、ε２、・・・、εｉ、・・・ε（ｎ－１）、εｎといったｎ個の比誘電率を得ることができる。 In the calculation, the electric field distribution in the space having the larger value among the gas, the insulating spacer surface, and the central conductor/insulating spacer interface is taken into consideration. That is, it is determined which of V sg , V si , and V ss in FIG. 3 is to be considered in the calculation. Regarding the parameters k g , k i , and k s , the calculation is performed from the viewpoint of minimizing the maximum of the three parameters k g , k i , and k s . By the step (d), the relative dielectric constant can be obtained individually for each of the n insulating resin layers. That is, n relative dielectric constants such as ε 1 , ε 2 , ..., ε i , ..., ε (n-1) , ε n can be obtained.
上記工程（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を１サイクルとして、第１サイクルの計算が終了したら、工程（ｄ）で得られたｎ層の比誘電率を用いて、第２サイクルの工程（ｂ）電界解析を行う。同様に、第２サイクルの工程（ｃ）、（ｄ）を行う。工程（ｂ）から（ｄ）のサイクルを繰り返し実行し、計算が収束したら、計算を終了する。工程（ｂ）から（ｄ）の繰り返し計算により、パラメータｋｇ、ｋｉ、ｋｓのうち最大のものが、低下から上昇に転じた時点を、収束と判断する。 The above steps (b), (c), and (d) constitute one cycle. After the calculation of the first cycle is completed, the electric field analysis of step (b) of the second cycle is performed using the relative dielectric constant of the n-layer obtained in step (d). Similarly, steps (c) and (d) of the second cycle are performed. The cycle of steps (b) to (d) is repeatedly performed, and when the calculation converges, the calculation is terminated. The point at which the maximum of the parameters kg , k , and ks changes from a decrease to an increase through the repeated calculation of steps (b) to (d) is determined as the convergence.
計算が終了した時点で、絶縁スペーサを構成するｎ層の絶縁樹脂層の各々について比誘電率の最終値（Final result of ε distribution）が得られる。また、これらの比誘電率の最終値に基づいて、工程（ｂ）の電界解析を行うことにより、電界強度分布の最終値（Final results）が得られる。また、比誘電率の最終値、電界強度分布の最終値から、最大電界、絶縁性能、比誘電率の最大値を得ることができる。絶縁性能は、収束時の１／ｋｇ、１／ｋｉ、１／ｋｓを求め、その最小値をとる方法で算出することができる。 At the end of the calculation, the final value of the dielectric constant (Final result of ε distribution) is obtained for each of the n insulating resin layers constituting the insulating spacer. Furthermore, the final value of the electric field strength distribution (Final results) is obtained by performing the electric field analysis of step (b) based on these final values of the dielectric constant. Furthermore, the maximum electric field, insulation performance, and maximum value of the dielectric constant can be obtained from the final values of the dielectric constant and the electric field strength distribution. The insulation performance can be calculated by determining 1/ kg , 1/ ki , and 1/ ks at the time of convergence and taking the minimum value.
（２）２パラメータを用いた解析方法
第１実施形態によるコーン型絶縁スペーサの解析方法は、２つのパラメータでも実施することができる。図５は、第１実施形態の第２態様による２パラメータを用いた解析方法の流れを示す図であり、図６は、解析方法が適用される絶縁系を概念的に示す図である。
(2) Analysis Method Using Two Parameters The analysis method for the cone-shaped insulating spacer according to the first embodiment can also be carried out using two parameters. Fig. 5 is a diagram showing the flow of the analysis method using two parameters according to the second aspect of the first embodiment, and Fig. 6 is a diagram conceptually showing an insulation system to which the analysis method is applied.
２パラメータを用いた解析方法は、以下の工程を備える。
（ａ）初期条件を与える工程
（ｂ）前記初期条件に基づき、電界解析を行う工程
（ｃ）工程（ｂ）で得られた電界強度に基づき、ｋｇ、ｋｉ、ｋｓから選択される２つのパラメータを計算する工程
（ｄ）工程（ｃ）で計算した大きい方のパラメータを最小化する観点から、ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率の逆求解計算を行う工程
The analysis method using two parameters comprises the following steps.
(a) a step of providing initial conditions; (b) a step of performing an electric field analysis based on the initial conditions; (c) a step of calculating two parameters selected from kg , k, and k, based on the electric field intensity obtained in step (b); and (d) a step of performing an inverse solution calculation of the relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers from the viewpoint of minimizing the larger parameter calculated in step (c).
工程（ａ）及び（ｂ）は、３パラメータを用いた解析方法と同様に実施することができる。 Steps (a) and (b) can be carried out in the same manner as the analysis method using three parameters.
工程（ｃ）では、工程（ｂ）で得られた電界強度に基づき、ｋｇ、ｋｉ、ｋｓから選択される２つのパラメータを計算する。パラメータの定義は、第１態様と同じであり、各パラメータの計算方法も第１態様と同じである。図５、６では、２つのパラメータとして、ｋｇとｋｓを解析に用いる場合を例示して説明するが、選択する２つのパラメータの組み合わせはｋｇとｋｉであってもよく、ｋｓとｋｉであってもよい。本態様では、図３を参照して説明した３つの主な絶縁性能の支配因子のうち、２つの因子に焦点を当てた計算結果を得ることができる。 In step (c), two parameters selected from kg , k , and k are calculated based on the electric field intensity obtained in step (b). The definition of the parameters is the same as in the first embodiment, and the calculation method of each parameter is also the same as in the first embodiment. In Figs. 5 and 6, an example is described in which kg and k are used as two parameters in the analysis, but the combination of the two parameters selected may be kg and k , or may be k and k . In this embodiment, it is possible to obtain a calculation result that focuses on two factors among the three main insulating performance control factors described with reference to Fig. 3.
工程（ｄ）では、工程（ｃ）で計算した２つのパラメータのうち、より数値が大きい方を最小化する観点から、ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率の逆求解計算を行う。図６を参照すると、図３と同様に電界Ｅｇ、Ｅｓを考え、これらを低減する目的で、第１態様と同様に比誘電率の逆求解計算を行うことができる。 In step (d), from the viewpoint of minimizing the larger of the two parameters calculated in step (c), an inverse solution calculation of the dielectric constant is performed for each of the n insulating resin layers. Referring to Fig. 6, the electric fields Eg and Es are considered as in Fig. 3, and in order to reduce these, an inverse solution calculation of the dielectric constant can be performed as in the first embodiment.
次に、図５を参照すると、本態様においても工程（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を計算の１サイクルとして、第１サイクルの計算が終了したら、工程（ｄ）で得られたｎ層の比誘電率を用いて、第２サイクルの工程（ｂ）電界解析を行う。同様に、第２サイクルの工程（ｃ）、（ｄ）を行う。工程（ｂ）から（ｄ）のサイクルを繰り返し実行し、計算が収束したら、計算を終了する。工程（ｂ）から（ｄ）の繰り返し計算により、パラメータｋｇ、ｋｓのうち大きいものが、低下から上昇に転じた時点を、収束と判断する。 Next, referring to Fig. 5, in this embodiment, steps (b), (c), and (d) are set as one cycle of calculation, and when the calculation of the first cycle is completed, the electric field analysis of step (b) of the second cycle is performed using the relative dielectric constant of the n-layer obtained in step (d). Similarly, steps (c) and (d) of the second cycle are performed. The cycle of steps (b) to (d) is repeatedly performed, and when the calculation converges, the calculation is terminated. The point at which the larger of the parameters kg and k s changes from a decrease to an increase through the repeated calculation of steps (b) to (d) is determined as the convergence.
これにより、第１態様と同様に、ｎ層の比誘電率の最終値を得ることができ、比誘電率の最終値に基づいて、工程（ｂ）の電界解析を行うことにより、電界強度分布の最終値を得ることができる。 As a result, similar to the first embodiment, the final value of the dielectric constant of the n-layer can be obtained, and the final value of the electric field strength distribution can be obtained by performing the electric field analysis of step (b) based on the final value of the dielectric constant.
本態様によれば、例えば、３つのパラメータのうち１つが明らかに支配因子になりえないことが事前に判断できる場合は、最初から残り２つのパラメータを用いて計算することができ、早く計算することができるという利点がある。 According to this embodiment, for example, if it can be determined in advance that one of the three parameters is clearly not going to be the dominant factor, the remaining two parameters can be used from the beginning to perform the calculation, which has the advantage of allowing for faster calculations.
［第２実施形態：コーン型絶縁スペーサの製造方法］
本発明は、第１実施形態によれば、中心導体を支持して当該中心導体の周囲に設けられ、中心導体の軸方向に沿ってｎ層の絶縁樹脂層を含むコーン型絶縁スペーサの製造方法であって、以下の工程を含む。
（Ａ）第１実施形態によるコーン型絶縁スペーサの解析方法により、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率を得る工程
（Ｂ）前記工程により得られた比誘電率を与える材料を、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について選定する工程
（Ｃ）ｎ層の絶縁樹脂層を積層し、コーン型絶縁スペーサを形成する工程
[Second embodiment: Manufacturing method of cone-shaped insulating spacer]
According to a first embodiment, the present invention provides a method for manufacturing a cone-shaped insulating spacer that supports a central conductor, is arranged around the central conductor, and includes n insulating resin layers along the axial direction of the central conductor, and includes the following steps.
(A) a step of obtaining a relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers by the analysis method of the cone-shaped insulating spacer according to the first embodiment; (B) a step of selecting, for each of the n insulating resin layers, a material that gives the relative dielectric constant obtained by the above step; and (C) a step of stacking the n insulating resin layers to form a cone-shaped insulating spacer.
工程（Ａ）はｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率を得る工程であり、第１実施形態において詳述したとおりに解析を行う。第１態様による３パラメータを用いた解析方法であっても、第２態様による３パラメータを用いた解析方法であってもよい。工程（Ａ）により、ｎ層の絶縁樹脂層を設計する指針の一つである、各層の比誘電率を得ることができる。 Step (A) is a step of obtaining the relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers, and analysis is performed as described in detail in the first embodiment. The analysis method may be an analysis method using three parameters according to the first aspect, or an analysis method using three parameters according to the second aspect. Step (A) makes it possible to obtain the relative dielectric constant of each layer, which is one of the guidelines for designing n insulating resin layers.
工程（Ｂ）は、工程（Ａ）により得られた比誘電率を与える材料を、ｎ層の絶縁樹脂層の各々について選定する工程である。絶縁樹脂層の材料は、比誘電率の他、所定の絶縁性、耐熱性、強度等を備えることが好ましい。そのため、材料としては、熱硬化性樹脂と、無機充填材とを含む熱硬化性樹脂組成物を用いることができる。無機充填材は、好ましくは、比誘電率及び／または平均粒子径の異なる２種以上の無機充填材を用いることができ、これらの比率を変化させることにより、工程（Ａ）で得られた所定の比誘電率を与えるｎ層の絶縁樹脂層の材料を選定することができる。なお、工程（Ａ）の解析方法により得られる比誘電率は、ｎ層すべてが異なる値ではない場合もあり、比誘電率の値が同じと計算された層には、同じ材料を用いることができる。また、隣り合う絶縁樹脂層の比誘電率の値が同じと計算された場合には、別個の層としてではなく、連続的な一つの層として製造することができる。 Step (B) is a step of selecting a material for each of the n insulating resin layers that provides the dielectric constant obtained in step (A). The material of the insulating resin layer preferably has a specific insulation property, heat resistance, strength, etc. in addition to the dielectric constant. Therefore, a thermosetting resin composition containing a thermosetting resin and an inorganic filler can be used as the material. The inorganic filler can preferably be two or more inorganic fillers with different dielectric constants and/or average particle sizes, and by changing the ratio of these, a material for the n insulating resin layers that provides the specific dielectric constant obtained in step (A) can be selected. Note that the dielectric constant obtained by the analysis method in step (A) may not be different for all n layers, and the same material can be used for layers that are calculated to have the same dielectric constant. In addition, when the dielectric constant values of adjacent insulating resin layers are calculated to be the same, they can be manufactured as one continuous layer rather than as separate layers.
より具体的には、熱硬化性樹脂と、無機充填材として下記に詳述する低誘電率フィラーと高誘電率フィラーとを含む熱硬化性樹脂組成物を用いる場合、低誘電率フィラーを含有する樹脂と高誘電率フィラーを含有する樹脂の配合比率を変えることにより、所望の比誘電率をもつ熱硬化性樹脂組成物を決定することができる。図７は、測定周波数１ｋＨｚにおける所定の比誘電率を与える材料の選定に用いることができるグラフの一例である。図７に示すグラフは、所定の高誘電率フィラー含有樹脂の配合比率（体積％）と、比誘電率の関係を示しており、このようなグラフは使用する熱硬化性樹脂、低誘電率フィラー、高誘電率フィラーを決定すれば、予備実験により得ることができる。図７において、例えば、比誘電率が１２の絶縁樹脂層の材料を得る場合には、グラフより、高誘電率フィラー含有樹脂を６４体積％含み、残部３６体積％を低誘電率フィラー含有樹脂とすることができる。使用する熱硬化性樹脂の組成、低誘電率フィラー、及び高誘電率フィラーの種類が異なれば、高誘電率フィラー含有樹脂の配合比率（体積％）と、比誘電率の関係も異なる。また、測定周波数によっても比誘電率は異なる。そのため、絶縁スペーサを適用するガス絶縁開閉装置の周波数の条件及び使用する材料の条件に応じて、適宜、グラフを作成して配合を決定することができる。 More specifically, when a thermosetting resin composition containing a thermosetting resin and a low dielectric constant filler and a high dielectric constant filler as inorganic fillers described in detail below is used, a thermosetting resin composition having a desired relative dielectric constant can be determined by changing the blending ratio of the resin containing the low dielectric constant filler and the resin containing the high dielectric constant filler. FIG. 7 is an example of a graph that can be used to select a material that gives a predetermined relative dielectric constant at a measurement frequency of 1 kHz. The graph shown in FIG. 7 shows the relationship between the blending ratio (volume %) of a resin containing a predetermined high dielectric constant filler and the relative dielectric constant, and such a graph can be obtained by a preliminary experiment by determining the thermosetting resin, low dielectric constant filler, and high dielectric constant filler to be used. In FIG. 7, for example, when obtaining a material for an insulating resin layer with a relative dielectric constant of 12, the graph shows that the resin containing the high dielectric constant filler can be 64 volume % and the remaining 36 volume % can be the resin containing the low dielectric constant filler. If the composition of the thermosetting resin, the type of low dielectric constant filler, and the type of high dielectric constant filler used are different, the relationship between the blending ratio (volume percent) of the resin containing high dielectric constant filler and the relative dielectric constant will also be different. The relative dielectric constant also differs depending on the measurement frequency. Therefore, a graph can be created as appropriate to determine the blending depending on the frequency conditions of the gas-insulated switchgear to which the insulating spacer is applied and the conditions of the materials used.
絶縁樹脂層の材料は、例えば、以下の選択肢から選択することができる。 The material for the insulating resin layer can be selected from the following options, for example:
熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、あるいはそれらの混合物であってよい。熱硬化性樹脂は、好ましくは、エポキシ樹脂である。エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂主剤と、硬化剤と、任意選択的に硬化促進剤とを含むことが好ましい。エポキシ樹脂主剤としては、脂肪族エポキシ、または脂環式エポキシ、あるいはこれらの混合物を用いることができる。脂肪族エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、ビスフェノールＡＤ型エポキシ、ビフェニル型エポキシ、クレゾールノボラック型エポキシ、３官能以上の多官能型エポキシ等が挙げられるが、これらには限定されない。これらを単独で、または２種類以上混合して使用することができる。脂環式エポキシ樹脂としては、単官能型エポキシ、２官能型エポキシ、３官能以上の多官能型エポキシ等が挙げられるが、これらには限定されない。脂環式エポキシ樹脂も、単独で、または異なる２種以上の脂環式エポキシ樹脂を混合して用いることができる。 The thermosetting resin may be, for example, an epoxy resin, a maleimide resin, a cyanate resin, or a mixture thereof. The thermosetting resin is preferably an epoxy resin. The epoxy resin preferably contains an epoxy resin base, a curing agent, and optionally a curing accelerator. The epoxy resin base may be an aliphatic epoxy, an alicyclic epoxy, or a mixture thereof. Examples of aliphatic epoxy resins include, but are not limited to, bisphenol A type epoxy, bisphenol F type epoxy, bisphenol AD type epoxy, biphenyl type epoxy, cresol novolac type epoxy, and polyfunctional epoxy having three or more functional groups. These may be used alone or in a mixture of two or more types. Examples of alicyclic epoxy resins include, but are not limited to, monofunctional epoxy, bifunctional epoxy, and polyfunctional epoxy having three or more functional groups. The alicyclic epoxy resin may also be used alone or in a mixture of two or more different alicyclic epoxy resins.
熱硬化性樹脂組成物には、任意選択的な成分として、熱硬化性樹脂の硬化剤を含んでもよい。硬化剤は、熱硬化性樹脂の主剤と反応し、硬化しうるものであれば特に限定されない。例えば、エポキシ樹脂主剤の硬化剤としては、酸無水物系硬化剤を用いることが好ましい。酸無水物系硬化剤としては、例えば芳香族酸無水物、具体的には無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸等が挙げられる。あるいは、環状脂肪族酸無水物、具体的にはテトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸等、もしくは脂肪族酸無水物、具体的には無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物等を挙げることができるが、特には限定されない。硬化剤の添加量は、主剤の硬化に必要な量であってよく、主剤及び硬化剤の種類によっても異なるが、当業者が適宜決定することができる。 The thermosetting resin composition may contain a curing agent for the thermosetting resin as an optional component. The curing agent is not particularly limited as long as it can react with the base of the thermosetting resin and cure. For example, it is preferable to use an acid anhydride curing agent as a curing agent for the epoxy resin base. Examples of the acid anhydride curing agent include aromatic acid anhydrides, specifically phthalic anhydride, pyromellitic anhydride, and trimellitic anhydride. Alternatively, examples of the acid anhydride curing agent include cyclic aliphatic acid anhydrides, specifically tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, and methylnadic anhydride, or aliphatic acid anhydrides, specifically succinic anhydride, polyadipic anhydride, polysebacic anhydride, and polyazelaic anhydride, but are not particularly limited thereto. The amount of the curing agent added may be the amount necessary for curing the base, and although it varies depending on the type of base and curing agent, it can be appropriately determined by a person skilled in the art.
また、熱硬化性樹脂組成物には、任意選択的な成分として、熱硬化性樹脂の硬化促進剤を含んでもよい。硬化促進剤としては、イミダゾールもしくはその誘導体、三級アミン、ホウ酸エステル、ルイス酸、有機金属化合物、有機酸金属塩等を適宜用いることができるが、特には限定されない。 The thermosetting resin composition may also contain a curing accelerator for the thermosetting resin as an optional component. As the curing accelerator, imidazole or its derivatives, tertiary amines, boric acid esters, Lewis acids, organometallic compounds, organic acid metal salts, etc. can be appropriately used, but are not particularly limited.
さらに、熱硬化性樹脂組成物には、その特性を阻害しない範囲で、任意選択的な添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、難燃剤、樹脂を着色するための顔料、耐クラック性を向上するための可塑剤やシリコーンエラストマーが挙げられるが、これらには限定されない。 The thermosetting resin composition may further contain optional additives to the extent that the properties of the composition are not impaired. Examples of additives include, but are not limited to, flame retardants, pigments for coloring the resin, and plasticizers and silicone elastomers for improving crack resistance.
無機充填材は、熱硬化性樹脂組成物の比誘電率を所望の値とするように種類及び量を設計し、樹脂に含めることができる。無機充填材としては、絶縁性の無機充填材を用いることができる。比較的低誘電率の樹脂を調製するための充填材としては、比誘電率が６未満の無機充填材を用いることができる。比較的高誘電率の樹脂を調製するための充填材としては、比誘電率が６以上、好ましくは１０～１５以上の無機充填材を用いることができる。本明細書において、比誘電率が６未満の無機充填剤を低誘電率フィラー、比誘電率が６以上の無機充填剤を高誘電率フィラーと指称する。 The type and amount of inorganic filler can be designed so that the dielectric constant of the thermosetting resin composition is the desired value, and can be included in the resin. As the inorganic filler, an insulating inorganic filler can be used. As a filler for preparing a resin with a relatively low dielectric constant, an inorganic filler with a dielectric constant of less than 6 can be used. As a filler for preparing a resin with a relatively high dielectric constant, an inorganic filler with a dielectric constant of 6 or more, preferably 10 to 15 or more can be used. In this specification, an inorganic filler with a dielectric constant of less than 6 is referred to as a low dielectric constant filler, and an inorganic filler with a dielectric constant of 6 or more is referred to as a high dielectric constant filler.
低誘電率フィラーとして用いることができる物質としては、例えば、シリカ、窒化ボロン、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、タルク、クレー、マイカ、ガラス繊維が挙げられるが、これらには限定されない。低誘電率フィラーの形状は、特には限定されず、球状、板状、針状、角状などであってよい。 Examples of materials that can be used as low dielectric constant fillers include, but are not limited to, silica, boron nitride, aluminum hydroxide, aluminum nitride, talc, clay, mica, and glass fiber. The shape of the low dielectric constant filler is not particularly limited, and may be spherical, plate-like, needle-like, angular, etc.
高誘電率フィラーとして用いることができる化合物としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ドロマイト（ＣａＭｇ（ＣＯ３）２）、酸化チタン（ＩＶ）（ＴｉＯ２、アナターゼ型ＴｉＯ２）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）などが挙げられる。これらは、組成式がＡＢＯ３で表記されるペロブスカイト型結晶構造を有しており、Ａ元素としては、Ｂａ、Ｐｂ、Ｌａなど、Ｂ元素としてはＴｉ、Ｚｒなどが該当するが、これらには限定されない。また、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸鉛（ＰｂＮｂ２Ｏ６）、酸化ハフニウム（ＩＶ）（ＨｆＯ２）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、シリコン（Ｓｉ）、ダイヤモンドなどがある。高誘電率フィラーの形状も、特には限定されず、球状、板状、針状、角状などであってよい。また、高誘電率フィラーの形状は、低誘電率フィラーの形状とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。 Compounds that can be used as high dielectric constant fillers include alumina ( Al2O3 ), dolomite (CaMg( CO3 ) 2 ), titanium( IV ) oxide ( TiO2 , anatase type TiO2 ), barium titanate ( BaTiO3 ), strontium titanate ( SrTiO3 ), lead titanate ( PbTiO3 ), etc. These have a perovskite type crystal structure represented by the composition formula ABO3 , and the A element includes Ba, Pb, La, etc., and the B element includes Ti, Zr, etc., but are not limited to these. Also, there are lead zirconate titanate (PZT), lead niobate (PbNb 2 O 6 ), hafnium (IV) oxide (HfO 2 ), tantalum pentoxide (Ta 2 O 5 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), yttria (Y 2 O 3 ), chromium oxide (Cr 2 O 3 ), copper oxide (CuO), nickel oxide (NiO), lithium niobate (LiNbO 3 ), silicon (Si), diamond, etc. The shape of the high dielectric constant filler is not particularly limited, and may be spherical, plate-like, needle-like, angular, etc. The shape of the high dielectric constant filler may be the same as or different from the shape of the low dielectric constant filler.
無機充填材は相対的に平均粒子径が小さい第１無機充填材と、相対的に平均粒子径が大きい第２無機充填材を用いてもよい。第１無機充填材は、好ましくは、平均粒子径が０．１～１００μｍの無機充填材である。第２無機充填材は、好ましくは、平均粒子径が１～５００ｎｍの無機充填材である。ここで、平均粒子径とは、レーザー回折法により測定した値をいうものとする。ただし、第１無機充填材の平均粒子径は、第２無機充填材の平均粒子径よりも大きいものとする。本明細書において、０．１～１００μｍの平均粒子径を有する充填材を、マイクロフィラーとも指称する。また、１～５００ｎｍの平均粒子径を有する充填材をナノフィラーとも指称する。そして、第１無機充填材は高誘電率フィラーであることが好ましく、第２無機充填材は高誘電率フィラーであっても低誘電率フィラーであってもよい。また、第１無機充填剤を構成する化合物種と、第２無機充填材を構成する化合物種が同一ではないことが好ましい。 The inorganic filler may be a first inorganic filler having a relatively small average particle diameter and a second inorganic filler having a relatively large average particle diameter. The first inorganic filler is preferably an inorganic filler having an average particle diameter of 0.1 to 100 μm. The second inorganic filler is preferably an inorganic filler having an average particle diameter of 1 to 500 nm. Here, the average particle diameter refers to a value measured by a laser diffraction method. However, the average particle diameter of the first inorganic filler is larger than the average particle diameter of the second inorganic filler. In this specification, a filler having an average particle diameter of 0.1 to 100 μm is also referred to as a microfiller. Also, a filler having an average particle diameter of 1 to 500 nm is also referred to as a nanofiller. The first inorganic filler is preferably a high dielectric constant filler, and the second inorganic filler may be a high dielectric constant filler or a low dielectric constant filler. Also, it is preferable that the compound species constituting the first inorganic filler and the compound species constituting the second inorganic filler are not the same.
工程（Ａ）及び（Ｂ）によれば、コーン型絶縁スペーサを解析し、所定の材料を選定することができる。したがって、工程（Ａ）及び（Ｂ）は、コーン型絶縁スペーサの設計方法と捉えることができる。 According to steps (A) and (B), the cone-shaped insulating spacer can be analyzed and a specific material can be selected. Therefore, steps (A) and (B) can be considered as a method for designing a cone-shaped insulating spacer.
工程（Ｃ）は、ｎ層の絶縁樹脂層を積層し、コーン型絶縁スペーサを形成する工程である。工程（Ｃ）は、より詳細には、選定した組成により熱硬化性樹脂組成物を調製し、注入用型にｎ層の絶縁樹脂層を構成する熱硬化性樹脂組成物を、所定の積層順に注入する工程と、注入され、積層された熱硬化性樹脂組成物を加熱硬化する工程とにより実施することができる。 Step (C) is a step of stacking n insulating resin layers to form a cone-shaped insulating spacer. More specifically, step (C) can be carried out by preparing a thermosetting resin composition with a selected composition, injecting the thermosetting resin composition constituting the n insulating resin layers into an injection mold in a predetermined stacking order, and heating and curing the injected and stacked thermosetting resin composition.
注入用型としては、鉛直方向下方に向かって凸状であり、凸状の底面中央部に中心導体を設置可能なキャビティを備えるものを用いることができる。キャビティの形状は、所望のコーン型絶縁スペーサの形状に適合するように適宜設計することができる。熱硬化性樹脂組成物の注入は、第１樹脂層Ｌ１を構成する熱硬化性樹脂組成物から順に行うことができる。組成が異なる熱硬化性樹脂組成物を注入用型に流し込む場合、先に注入された樹脂が注入用型に行き渡った後で、上層の樹脂を流し込むことが好ましい。 The injection mold may be one that is convex downward in the vertical direction and has a cavity in which a central conductor can be placed at the center of the bottom surface of the convex shape. The shape of the cavity may be appropriately designed to match the shape of the desired cone-shaped insulating spacer. The thermosetting resin composition may be injected in the order of the thermosetting resin composition constituting the first resin layer L1 . When thermosetting resin compositions having different compositions are injected into the injection mold, it is preferable to inject the upper layer resin after the resin injected earlier has permeated the injection mold.
より詳細な注型方法は、例えば、特開２０２０－１３８４８６号公報または特開２０２０－１３８４８７号公報に開示された方法にて製造することができるが、特定の注型方法には限定されない。また、本発明に係る絶縁スペーサは、本明細書で例示する方法には限定されず、積層型のコーン型絶縁スペーサについて知られている任意の方法により製造することができ、真空注型の他に加圧ゲル化法、真空加圧ゲル化法などによって製造することもできる。 More detailed casting methods can be, for example, those disclosed in JP 2020-138486 A or JP 2020-138487 A, but are not limited to specific casting methods. In addition, the insulating spacer according to the present invention is not limited to the methods exemplified in this specification, and can be manufactured by any method known for stacked cone-type insulating spacers, and can be manufactured by vacuum casting, pressure gelation, vacuum pressure gelation, etc.
ｎ層の絶縁樹脂層を構成する全ての樹脂の注入後、加熱硬化の工程を行う。加熱の温度及び時間等の条件は、使用する熱硬化性樹脂の硬化条件に適合するように、当業者が適宜決定することができる。例えば、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合、１２０～１４０℃程度で、1～５時間程度とすることができるが、特定の条件には限定されない。場合により、二段階の加熱による硬化を実施することもできる。また、加熱は、大気圧下で実施することもでき、減圧下で実施することもできる。 After all the resins constituting the n insulating resin layers are injected, a heat curing process is carried out. The heating conditions, such as temperature and time, can be appropriately determined by a person skilled in the art so as to suit the curing conditions of the thermosetting resin used. For example, if the thermosetting resin is an epoxy resin, it can be heated at about 120 to 140°C for about 1 to 5 hours, but the conditions are not limited to these. In some cases, curing can be carried out by heating in two stages. Heating can also be carried out under atmospheric pressure or under reduced pressure.
上記工程（Ａ）から（Ｃ）によりコーン型絶縁スペーサを製造することができる。任意選択的に、工程（Ｃ）の後に、例えば定格電圧が３．３ＫＶの場合は、３０ｋＶの雷インパルス電圧、交流１６ｋＶを中心導体１とシース３に印加して、所定の高電圧の耐電圧試験を行うこともできる。また、定格電圧が５００ＫＶの場合は、１８００ｋＶの雷インパルス電圧、交流７５０ｋＶを中心導体１とシース３に印加して、所定の高電圧の耐電圧試験を行うことができる。 A cone-shaped insulating spacer can be manufactured by the above steps (A) to (C). Optionally, after step (C), for example, if the rated voltage is 3.3 KV, a lightning impulse voltage of 30 kV and an AC voltage of 16 kV can be applied to the central conductor 1 and the sheath 3 to perform a specified high-voltage withstand voltage test. Also, if the rated voltage is 500 KV, a lightning impulse voltage of 1800 kV and an AC voltage of 750 kV can be applied to the central conductor 1 and the sheath 3 to perform a specified high-voltage withstand voltage test.
実際の運転時には、定格電圧が長期間に渡り印加しつづけられるため、樹脂には高い絶縁信頼性が必要となるところ、本発明の第２実施形態による製造方法により製造されたコーン型絶縁スペーサは、本発明の第１実施形態により解析され、最適化された電界強度分布を実現可能な所望の傾斜誘電率と高い絶縁破壊電圧を有しており、高い信頼性が得られる。 During actual operation, the rated voltage is applied continuously for a long period of time, so the resin needs to have high insulation reliability. The cone-shaped insulating spacer manufactured by the manufacturing method according to the second embodiment of the present invention has the desired gradient dielectric constant and high breakdown voltage that can realize the optimized electric field intensity distribution analyzed by the first embodiment of the present invention, and therefore has high reliability.
（１）３パラメータを用いたコーン型絶縁スペーサの解析
本発明の第１実施形態の第１態様において説明した手順により、３パラメータを用いたコーン型絶縁スペーサの解析を行った。工程（ａ）の初期条件は、ｎ＝３４とし、初期比誘電分布として比誘電率εｉｎｉｔ＝４の一様分布を与えた。絶縁スペーサの形状は、内外径比１：３、スペーサ傾斜角度４５°とした。工程（ｂ）の電界解析は有限要素法を用いて行った。
(1) Analysis of the cone-shaped insulating spacer using three parameters The cone-shaped insulating spacer was analyzed using three parameters according to the procedure described in the first aspect of the first embodiment of the present invention. The initial condition in step (a) was n=34, and a uniform distribution of the relative dielectric constant ε init =4 was given as the initial relative dielectric distribution. The shape of the insulating spacer was an inner/outer diameter ratio of 1:3, and a spacer inclination angle of 45°. The electric field analysis in step (b) was performed using the finite element method.
工程（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を１サイクルとして、１１回繰り返した時点で３つのパラメータのうち最大のｋｇが低下から上昇に転じ、解析は、第１１サイクルにて収束と判断した。これにより、第１１サイクルの工程（ｄ）で３４層の比誘電率が得られた。 Steps (b), (c), and (d) constitute one cycle, and after 11 repetitions, the maximum value of the three parameters, kg , changed from a decrease to an increase, and the analysis was determined to have converged in the 11th cycle. As a result, the relative dielectric constant of 34 layers was obtained in the 11th cycle, step (d).
図８中、（ａ）は、比誘電率εｉｎｉｔ＝４の一様分布を与え、工程（ｂ）により得られた電界強度分布（ＩＮＩＴ時）を示す。（ｂ）は、第１１サイクルの工程（ｄ）で得られた比誘電率に基づく電界強度分布（ＩＮＳ－ＩＮＶ時）を示す。また、図示はしないが、非特許文献１に示す電界強度のみを考慮した逆求解時（ＥＦ－ＩＮＶ時）の電界強度分布も得た。図８において、電界強度分布は、図８（ａ）の最大電界強度を１００％とした場合の相対値で表した。 8, (a) shows the electric field strength distribution (at INIT) obtained by step (b) when a uniform distribution of the relative dielectric constant ε init =4 is given. (b) shows the electric field strength distribution (at INS-INV) based on the relative dielectric constant obtained in step (d) of the 11th cycle. Although not shown, the electric field strength distribution at the time of inverse solution (at EF-INV) considering only the electric field strength shown in Non-Patent Document 1 was also obtained. In FIG. 8, the electric field strength distribution is expressed as a relative value when the maximum electric field strength in FIG. 8(a) is set to 100%.
表１に、ＩＮＩＴ時、ＥＦ－ＩＮＶ時、ＩＮＳ－ＩＮＶ時の３つの解析結果に基づく、最大電界と絶縁性能の相対値および逆求解された比誘電率の最大値を示す。
本発明に係る解析方法によって、ＩＮＩＴ時はもちろんのこと、非特許文献１に示すＥＦ－ＩＮＶ時よりも、より高い絶縁性能を有する計算結果を得られることが確認された。また、本発明に係る解析方法では、ＥＦ－ＩＮＶ時に比べて、誘電率の傾斜を抑えることによって絶縁性能の向上が得られていることが確認できた。 It was confirmed that the analysis method according to the present invention can obtain calculation results with higher insulation performance than not only INIT but also EF-INV as shown in Non-Patent Document 1. It was also confirmed that the analysis method according to the present invention can improve insulation performance by suppressing the gradient of the dielectric constant compared to EF-INV.
図９は、３つのパラメータｋｇ、ｋｉ、ｋｓのうち、収束時に最大となっているパラメータの収束値を１として相対化したパラメータｋｇｒ、ｋｉｒ、ｋｓｒの、繰り返し計算に対する変化を示す。なお、本実施例では、収束時に最大となっているパラメータは、ｋｇまたはｋSであった。この結果より、初期時にはｋｇｒ＞ｋｓｒであることから、ガス側の絶縁性能を向上させる必要があり、それが逆求解の繰り返し計算により、徐々にｋｇｒとｋｓｒの差を低減し、最終的に、ガス中と絶縁スペーサ（固体部）中の絶縁バランスがとられていることが理解される。 9 shows the change in the parameters kgr , kir , and ksr with respect to the repeated calculation, which are relativized by setting the convergence value of the parameter that is maximum at the time of convergence among the three parameters kg , ki , and ks as 1. In this embodiment, the parameter that is maximum at the time of convergence is kg or kS . From this result, since kgr > ksr at the initial stage, it is necessary to improve the insulation performance on the gas side, and it is understood that this is achieved by gradually reducing the difference between kgr and ksr through repeated calculations of the inverse solution, and finally, an insulation balance is achieved between the gas and the insulating spacer (solid part).
（２）２パラメータを用いたコーン型絶縁スペーサの解析
本発明の第１実施形態の第２態様において説明した手順により、２パラメータｋｇ、ｋｓを用いたコーン型絶縁スペーサの解析を行った。初期条件は、３パラメータを用いた場合と同様とした。
(2) Analysis of the cone-shaped insulating spacer using two parameters Analysis of the cone-shaped insulating spacer using two parameters k g and k s was performed according to the procedure described in the second aspect of the first embodiment of the present invention. The initial conditions were the same as those in the case of using three parameters.
本解析においても、第１１サイクルにて収束と判断した。第１１サイクルの工程（ｄ）で得られた３４層の比誘電率は、３パラメータを用いた場合と同様であった。そのため、電界強度分布は図８（ｂ）と同じであり、最大電界と絶縁性能の相対値及び逆求解された比誘電率の最大値も表１の結果と同じであった。図１０は、２つのパラメータｋｇ、ｋｓのうち、収束時に最大となっているパラメータの収束値を１として相対化したパラメータｋｇｒ、ｋｓｒの、繰り返し計算に対する変化を示す。図１０も図９と同様の結果であった。 In this analysis, it was determined that the analysis had converged in the 11th cycle. The dielectric constant of the 34 layers obtained in step (d) of the 11th cycle was the same as that obtained when three parameters were used. Therefore, the electric field distribution was the same as that in FIG. 8(b), and the relative values of the maximum electric field and insulation performance and the maximum value of the dielectric constant obtained by the inverse solution were the same as those in Table 1. FIG. 10 shows the change in the parameters k gr and k sr , which are relativized by setting the convergence value of the parameter that is the maximum at the time of convergence as 1 , with respect to repeated calculations. The results in FIG. 10 were similar to those in FIG. 9.
本発明によるコーン型絶縁スペーサの解析方法並びに製造方法は、ガス絶縁開閉装置の設計、製造において用いることができる。 The analysis method and manufacturing method of the cone-shaped insulating spacer according to the present invention can be used in the design and manufacture of gas-insulated switchgear.
１ 中心導体、２ 固体部、３ フランジ、４ａ、ｂ シース
Ｃ 凸面、Ｒ 凹面
Ｌ１ 第１絶縁樹脂層、Ｌ２ 第２絶縁樹脂層、Ｌ３ 第３絶縁樹脂層
Ｌｉ 固体部をｎ分割したｉ番目の樹脂層（ｉは１からｎの整数）
Ｌｎ－１ 第（ｎ－１）絶縁樹脂層、Ｌｎ 第ｎ絶縁樹脂層
1 central conductor, 2 solid portion, 3 flange, 4a, b sheath, C convex surface, R concave surface, L1 first insulating resin layer, L2 second insulating resin layer, L3 third insulating resin layer, Li i i-th resin layer obtained by dividing the solid portion into n (i is an integer from 1 to n)
L n-1 : (n-1)th insulating resin layer, L n : nth insulating resin layer
Claims (8)
インパルス電圧印加時のガス中絶縁強度に対する電界強度の割合（ｋｇ）、インパルス電圧印加時のコーン型絶縁スペーサ沿面における絶縁強度に対する電界強度の割合（ｋｉ）、交流電圧印加時の中心導体とコーン型絶縁スペーサとの界面における絶縁強度に対する電界強度の割合（ｋｓ）から選択される２以上のパラメータに基づいて逆求解計算を行い、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について比誘電率を得る工程を含む解析方法。 A method for analyzing a cone-shaped insulating spacer that supports a central conductor, is provided around the central conductor, and includes n insulating resin layers along an axial direction of the central conductor, the method comprising the steps of:
An analysis method including a step of performing an inverse solution calculation based on two or more parameters selected from the ratio (k g ) of electric field strength to insulation strength in gas when an impulse voltage is applied, the ratio (k i ) of electric field strength to insulation strength on the surface of the cone-shaped insulating spacer when an impulse voltage is applied, and the ratio (k s ) of electric field strength to insulation strength at the interface between the central conductor and the cone-shaped insulating spacer when an AC voltage is applied, to obtain a relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers.
（ａ）初期条件を与える工程と、
（ｂ）前記初期条件に基づき、電界解析を行う工程と、
（ｃ）工程（ｂ）で得られた電界強度に基づき、ｋｇ、ｋｉ、ｋｓから選択される２以上のパラメータを計算する工程と、
（ｄ）工程（ｃ）で計算した最大のパラメータを最小化する観点から、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について、比誘電率の逆求解計算を行う工程と
を含む、請求項１に記載の解析方法。 The step of obtaining the dielectric constant comprises:
(a) providing initial conditions;
(b) performing an electric field analysis based on the initial conditions;
(c) calculating two or more parameters selected from kg , k , and ks based on the electric field intensity obtained in step (b);
2. The analysis method according to claim 1, further comprising: (d) performing an inverse solution calculation of a relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers from the viewpoint of minimizing a maximum parameter calculated in the step (c).
請求項１～４のいずれか１項に記載の解析方法により、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について比誘電率を得る工程と、
前記工程により得られた比誘電率を与える材料を、前記ｎ層の絶縁樹脂層の各々について選定する工程と、
前記ｎ層の絶縁樹脂層を積層し、コーン型絶縁スペーサを形成する工程と
を含む製造方法。 A method for manufacturing a cone-shaped insulating spacer, the cone-shaped insulating spacer supporting a central conductor and provided around the central conductor, the cone-shaped insulating spacer including n insulating resin layers arranged along an axial direction of the central conductor, the method comprising the steps of:
obtaining a relative dielectric constant for each of the n insulating resin layers by the analysis method according to any one of claims 1 to 4;
selecting a material that provides the dielectric constant obtained by the above step for each of the n insulating resin layers;
and laminating the n insulating resin layers to form a cone-shaped insulating spacer.
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