JPH04229512A - 絶縁体 - Google Patents

絶縁体

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JPH04229512A
JPH04229512A JP3113412A JP11341291A JPH04229512A JP H04229512 A JPH04229512 A JP H04229512A JP 3113412 A JP3113412 A JP 3113412A JP 11341291 A JP11341291 A JP 11341291A JP H04229512 A JPH04229512 A JP H04229512A
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アントン・デマルメルス
Thomas Dunz
トーマス・ドゥンツ
Per-Olof Larsson
ペール−オーロフ・ラルソン
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ABB AB
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ABB Asea Brown Boveri Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/06—Totally-enclosed installations, e.g. in metal casings
    • H02G5/066—Devices for maintaining distance between conductor and enclosure
    • H02G5/068—Devices for maintaining distance between conductor and enclosure being part of the junction between two enclosures

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  • Insulating Bodies (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、鋳造樹脂を含む絶縁
本体と、絶縁本体によって担持され、高電圧を導入する
ために設けた少なくとも一個の電極と、金属封止体に固
定された保持部品と、鋳造部分を介して絶縁本体に連結
する導電性合成樹脂製の少なくとも一個の電界制御部材
とを備え、ガス絶縁された金属封止高電圧装置の絶縁体
に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の絶縁体はガス絶縁された金属被
覆高電圧装置で金属封止体の中の電圧誘導導線を支える
ために使用される。好ましい形態では、そのような絶縁
体は絶縁ガスを満たした金属封止体の二つの部屋に分割
されている。仕切部屋として使用される冒頭に述べた種
類の絶縁体は、欧州特許第　２８８　７１５号　Ａ１　
明細書により公知である。この絶縁体は、金属封止体の
フランジ間にガス封止して挟持され、硬化した鋳造樹脂
で形成される絶縁本体を有する。この本体は高電圧の電
流を誘導するために設けた円筒状の電気導体を担持する
。絶縁本体の領域の電気導体の金属外面には、中空シリ
ンダないしは波付けした導電性合成樹脂の接続シートが
ある。この接続シートは強い弾性変形を示し、一方で絶
縁体に加わる過剰な機械応力を導体のところで除去する
働きをする。 他方、この接続シートは電界が大地電位の金属封止体と
高電位の電気導体の間で制御する働きもする。従って、
非常に好ましくない部分放電に通ずる、たいてい接続シ
ートあるいは電気導体の金属面にある気泡ないしは隙間
が除去される。しかしながら、この絶縁体の場合、絶縁
本体の機械的な損傷および長期間の絶縁上の処置によっ
て生じる損傷を排除できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、絶
縁本体の機械的な損傷および／または長期間の絶縁上の
処置によって生じる非可逆的な損傷を確実に排除する、
冒頭に述べた種類に属する絶縁体を提供することにある
。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類に属する絶縁体の場合、熱的
および／または機械的負荷がある場合、絶縁本体の危険
な機械的応力負荷能力の領域にある機械的応力が発生す
る絶縁体の領域が導電性合成樹脂製の少なくとも一個の
電界制御部材を含み、この電界制御部材が絶縁本体のと
ころで凸状表面に接していることによって解決されてい
る。
【０００５】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００６】
【実施例】以下、この発明を例示的に示す図面に基づき
、好適実施例に関してより詳しく説明する。
【０００７】全ての図面で、同じ作用の部品には同じ参
照符号を付ける。金属封止体３の接地された二つの金属
円管に参照符号１，２を付ける。この金属封止体３には
、６弗化硫黄のような絶縁ガスが圧力数バールまでにし
て充填してある。円管１，２には互いに突き出た両端部
にフランジ４，５がある。これ等のフランジの間には、
ボルト６によってリング状の外縁端として形成された仕
切絶縁体８の保持部品７が締め付けてある。フランジ４
，５と保持部品７にあるリング状の封止面（図示せず）
の間には、Ｏリング９，１０が挟持されている。仕切絶
縁体８には平面状の絶縁本体１１がある。この絶縁本体
は、図示のように円板状であるが、他の面状の形態、例
えば漏斗状に形成さていもよい。絶縁本体１１は、金属
封止体３の内側にあり、高電圧を導く電気導体１２を接
地された金属封止体に対して支える。図示する単一導体
１２の代わりに、適当な構成の場合、絶縁体１１はもち
ろん一本より多い、例えば多相導線も支える。 リング状の金属本体１３は仕切絶縁体８の外縁端を形成
し、円筒状の金属本体１４はその中心を形成する。この
リング状金属本体１３には凹状の内面１５があり、円筒
状の金属本体１４には凹状の金属面１６がある。内面１
５または金属面１６の上には、内向き膨らみ１７または
外向き膨らみ１８として形成された電界制御部材が取り
付けてある。この電界制御部材は導電性合成樹脂を含み
、絶縁本体１１で仕切られた凹状の表面１９または２０
を保有する。金属本体１３と内向き膨らみ１７はホルダ
ー７を形成し、同時に電界制御電極として働く。金属本
体１４と外向き膨らみ１８は高電圧電極１２を形成し、
同じように電界を制御する機能を有する。
【０００８】絶縁本体１１は外向き膨らみ１８として形
成された電界制御部材を取り囲み、それぞれ一個のリン
グ面（図示せず）を形成して円筒状金属本体１４の両端
面まで延びている。両端面では、円筒状の金属本体１４
が電気導体１２の部分に接触している。電流は金属封止
体の仕切部屋２２から仕切絶縁体８を通過して金属封止
体３の他の仕切部屋に通ずる。
【０００９】このような仕切絶縁体は、以下のように作
製される。先ず、ホルダー７と高電圧電極２１を作製す
るため、アルミニュームまたは銅のような良導電性材料
を含む金属本体１３または１４を第一鋳型に入れ、それ
ぞれ硬化後内向き膨らみ１７または外向き膨らみ１８と
して成形される電界制御部材を形成する量を用いて鋳造
する。鋳造材料は、グラファイト、金属粉あるいは導電
被覆したセラミックス粉末のような導電性粒子を充填し
たポリマー、例えばポリカーボネートのような熱可塑性
樹脂、熱硬化性樹脂またはエラストマーであったもよい
。この場合、充填材料の導電性物質の比率は、鋳造材料
の比抵抗が高々　１０１２　Ω・ｍ　となる程度である
べきである。適切な鋳造材料は充填材料として数μｍ　
の粒径を有する、例えば石英あるいはアルミナを母材に
した微粒子状セラミックス粉末を含む。この粉末粒子は
熱分解で付着させた、例えば炭素および／またはニッケ
ル製の導電製被膜を付けている。このような材料は、例
えば欧州特許第　１３１　５４４号　Ａ１　により公知
である。一般に言って、硬化後に　１０１０　−　１０
１２　Ω・ｍ　を有する鋳造材料で充分である。この材
料は、導電性付着させたアルミナの成分が５〜　２０　
％で、残りが例えば同じようにアルミナを有する鋳造材
料の充填材の部分を用いて得られる。この場合、全体の
充填材は鋳造材料の約　６０　重量％になる。
【００１０】このような作製されたホルダー７と高電圧
電極２１を第二の鋳型に入れ、硬化後に仕切絶縁体の絶
縁本体１１を形成する量を用いて鋳造する。絶縁本体に
対して適切な鋳造量は、一般にアルミナ、石英および／
またはドロマイトのような粉末充填鉱物で満たした、例
えばエポキシのような熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂また
はエラストマーである。ホルダー７，高電圧電極２１お
よび絶縁本体１１の鋳造材料の場合に使用されるポリマ
ー成分は同じ種類のものが有利である。何故なら、内向
き膨らみ１７あるいは外向き膨らみ１８として形成され
た電界制御部材が絶縁本体１１に特に良好に付着するか
らである。
【００１１】仕切絶縁体８では、運転時に高電圧装置に
熱的、機械的および電気的な負荷が生じる。これ等の負
荷は、一方で導体１２と金属本体１４が高電位となり、
大きな電流が流れ、他方で仕切部屋２２と２３中にしば
しば異なったガス圧が支配することによって生じる。大
電流によって仕切絶縁体が加熱される。こうして、仕切
部屋２２と２３の絶縁ガスに圧力が異なっていても機械
的な応力が仕切絶縁体中に発生する。特に、仕切絶縁体
に力が加わる箇所では、つまり高電圧電極２１の所の保
持部品７のところでは、非常に大きな機械的な応力が発
生する。同時に、導体１２と金属封止体３の間の強い電
界が仕切絶縁体に強力に加わる。
【００１２】絶縁本体１１の微妙な機械的応力負荷能力
の範囲にある機械的な応力は、この発明による絶縁体の
場合、それぞれ絶縁本体１で仕切られた凹状表面を有す
る導電性合成樹脂製の少なくとも一個の電界制御部材を
含む領域にのみ生じる。この場合、限界的な機械的応力
負荷能力は、微視的領域で、巨視的に見分けることので
きない損傷が形成され、長期間にわたった負荷が加わっ
た場合、この損傷が巨視的な損傷や絶縁体の破壊に繋が
る応力負荷であると考えるべきである。限界的な機械的
負荷能力の領域は、機械的な力が仕切絶縁体８に導入さ
れるところ、つまり主として高電圧電極２１と保持部品
７のところにある。特に金属本体１３，１４および電界
制御部材の間の境界面での機械特性に関してこれ等の領
域を材料に合わせて形成することは、これ等の領域の間
、つまり高電圧電極２１ないしは保持部品７と絶縁本体
１１との間の領域の間で誘電的に定める境界面に対して
重要でない。それ故、誘電的に定める境界面は殆ど機械
的な強度判定基準に無関係に設計される。これ等の境界
面は凹状に形成することによって誘電的に最適にされる
。
【００１３】この発明による絶縁体を設計する場合、絶
縁本体１１の機械的応力が最大値に設定されるので、絶
縁本体の機械的損傷が防止される。こうして、このよう
な機械的損傷によって誘起される電気的な損傷や、それ
によって電気的な連続運転で生じる絶縁体の寿命の短縮
が大幅に防止される。
【００１４】これに反して、電界制御部材あるいは電界
制御部材と金属本体１３，１４の間の境界面での機械的
な損傷は、絶縁体の誘電特性に対して重要でない。何故
なら、高電圧電極２１の全体、あるいは保持部品７の全
部が同じ電位にあるからである。高電圧電極２１や保持
部品７での機械的応力は、もちろん絶縁体が機械的な理
由から動作するように、最大値に制限しておく必要があ
る。
【００１５】この場合、金属本体１３，１４に凹状の内
面あるいは外面１５，１６を設け、内向き膨らみ１７ま
たは外向き膨らみ１８としての電界制御部材をこれ等の
面に取り付けると有利である。この処置によって、絶縁
体の特に機械的に高い安定性が得られ、力を加えて生じ
る応力を特に強く低減する。
【００１６】この絶縁体の特に良好なガス気密性を得る
には、絶縁本体１１が高電圧電極２１のところで、外向
きの膨らみ１８に形成された電界制御部材を取り囲み、
それぞれ一個のリング面を形成して金属本体１４の両端
に載る場合である。
【００１７】図２に示すこの発明による絶縁体の実施例
では、保持部品７は主に二つの中空フランジ２４，２５
の間に浸して支承されているリング状電界制御部材２６
によって形成される。この電界制御部材２６は、電界制
御部材１７と１８に合わせて導電性の合成樹脂を含み、
凸状の表面１９を有するこれ等の電界制御部材に合わせ
て絶縁本体に接している。電界制御部材２６の互いに対
向する二つの端面では、溝（図示せず）が付けてある。 これ等の溝には、中空フランジ２４または２５のリング
状の気密面と溝の底に載るＯリング９または１０が使用
される。
【００１８】図１の実施例とは反対に、応力を受け止め
る中空シリンダ状の金属リング１３がない。それ故、浸
漬して支承される電界制御部材２６のみが、絶縁体、Ｏ
リング９，１０および金属封止体３の間にある隙間を含
む誘電的に厳しい領域の特に限界的な電界を低減させる
のに使用される。これに反して、図１の実施例では、電
界部材１７が対応する位置での電界の減少と、金属リン
グ１３に通ずる境界面での電界の低減をもたらす。
【００１９】図３に示すこの発明による絶縁体の実施例
では、特に絶縁本体１１によって形成された保持部品７
の中に、円形の断面を有するリング状の電界制御部材２
７が埋め込んである。この電界制御部材は、電界制御部
材２６に合わせて導電性の合成樹脂を含み、凹状の表面
１９でもって全面で絶縁本体１１に接している。電界制
御部材２７には、金属あるいは導電性の合成樹脂のよう
な導電性材料の保持部品２８が付けてある。この保持部
品を用いて、絶縁体を作製する場合、電界制御部材２７
を鋳型に固定し、前記保持部品２８は絶縁体を装置に組
み込む場合、両方の中空フランジ２４，２５の当接位置
で挟持される。従って、装置の指定された接地電位が電
界制御部材２７に印加する。
【００２０】図２の実施例に合わせて、電界制御部材２
７は、特に隙間を含む絶縁体、Ｏリング９，１０および
金属封止体の間にある誘電的に危険な領域での臨界電界
を低減させるために使用される。
【００２１】図３の実施例は、図２の実施例に比べて、
電界制御部材２７が絶縁本体１１の中に完全に保護され
た支承され、保持部品７の危険な縁領域が絶縁本体１１
によって形成され、絶縁体の気密封止側の表面領域での
種々の材料間の境界箇所が省略されると言う利点がある
。
【００２２】上に述べた三つの実施例はそれぞれ仕切絶
縁体に関連している。しかしながら、この発明の枠を離
れずに、支持絶縁体としてのこの発明の内容を仕切機能
なしに形成できることも考えられる。この場合、この発
明による絶縁体が問題なく隣接する仕切部屋の異なった
ガス圧によって生じる力を受け止めると言う特別利点が
無くなる。それでも、絶縁体が伸長力あるいは張力のよ
うな他の機械的な作用によって誘起される負荷を確実に
受け止めると言うことによって依然として優れている。
【００２３】
【発明の効果】この発明による絶縁体は、機械的および
誘電的な負荷が大きい場合でも寿命が長い点に特徴があ
る。この長寿命は電界制御部材を適切に使用し、適切に
構成し、そして適切に材料選択して、絶縁体の全ての機
械的および／または絶縁に負担の掛かる領域を空間的に
分離することを行い、誘電的に負担の加わる金属被覆体
と絶縁材料の間、および高電圧電極と絶縁体の間で絶縁
に負担のかかる境界面が排除されることによる。更に、
この発明による絶縁体は特に高い信頼性を有し、同じよ
うな電気的および機械的負荷の場合、従来技術の絶縁体
より小さい寸法にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】非対称に形成された軸方向の左側のこの発明に
よる絶縁体の第一実施例の一部を示す断面図である。
【図２】非対称に形成された軸方向の左側のこの発明に
よる絶縁体の第一実施例を変形した一部を示す断面図で
ある。
【図３】非対称に形成された軸方向の左側のこの発明に
よる絶縁体の第二実施例の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２　　　　　　金属円管、 ３　　　　　　　　　　金属封止部 ４，５　　　　　　フランジ ６　　　　　　　　　　ボルト位置 ７　　　　　　　　　　保持部品 ８　　　　　　　　　　仕切絶縁耐 ９，１０　　　　Ｏリング １１　　　　　　　　絶縁本体 １２　　　　　　　　電気導体 １３，１４　　　　　　金属本体 １５　　　　　　　　内面 １６　　　　　　　　外面 １７　　　　　　　　内向き膨らみ １８　　　　　　　　外向き膨らみ １９，２０　　　　凹状表面 ２１，２７　　　　高電圧電極 ２２，２３　　　　仕切部屋 ２４，２５　　　　中空フランジ ２６　　　　　　　　高電圧装置 ２７　　　　　　　　電界制御部

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　下記構成、−鋳造樹脂を含む絶縁本体
    （１１）、−絶縁本体（１１）によって担持され、高電
    圧を導入するために設けた少なくとも一個の電極（２１
    ）、−金属封止体（３）に固定された保持部品（７）、
    および −鋳造部分を介して絶縁本体（１１）に連結する導電性
    合成樹脂製の少なくとも一個の電界制御部材（２６）、
    を備え、ガス絶縁された金属封止高電圧装置の絶縁体に
    おいて、 熱的および／または機械的負荷がある場合、絶縁本体（
    １１）の危険な機械的応力負荷能力の領域にある機械的
    応力が発生する絶縁体の領域は、導電性合成樹脂製の少
    なくとも一個の電界制御部材（２６）を含み、この電界
    制御部材が絶縁本体（１１）のところで凸状表面（１９
    ，２０）に接していることを特徴とする絶縁体。
  2. 【請求項２】　　前記少なくとも一個の電界制御部材は
    、少なくとも一個の高電圧電極（２１）または保持部品
    （７）の一部であることを特徴とする請求項１に記載の
    絶縁体。
  3. 【請求項３】　　電界制御部材を含む前記少なくとも一
    個の高電圧電極（２１）は凹状金属面（１６）付の円筒
    状金属本体（１４）を有し、前記少なくとも一個の電界
    制御部材は外向き膨らみ（１８）の形状にして金属本体
    （１４）の外面に鋳造されていることを特徴とする請求
    項２に記載の絶縁体。
  4. 【請求項４】　　絶縁本体（１１）が外向きの膨らみ（
    １８）として形成された少なくとも一個の電界制御部材
    を取り囲み、それぞれ一個のリング面を形成して金属本
    体（１４）の両端面に鋳造されていることを特徴とする
    請求項３に記載の絶縁体。
  5. 【請求項５】　　保持部品（７）は金属封止体（３）の
    二つのフランジ（４，５）の間に挟持できる凹状内面（
    １５）付の中空円筒状金属リング（１３）を保有し、前
    記少なくとも一個の電界制御部材は内向き膨らみ（１７
    ）の形状にして内面に鋳造されていることを特徴とする
    請求項２に記載の絶縁体。
  6. 【請求項６】　　保持部品（７）は前記少なくとも一個
    の電界制御部材（２６）によって形成され、金属封止体
    （３）の二つの中空フランジ（２４，２５）の間に浸漬
    されて支承されることを特徴とする請求項２に記載の絶
    縁体。
  7. 【請求項７】　　前記少なくとも一個の電界制御部材は
    リング状の気密面を保有することを特徴とする請求項５
    または６に記載の絶縁体。
  8. 【請求項８】　　気密面の少なくとも一個は溝に配設さ
    れていることを特徴とする請求項７に記載の絶縁体。
  9. 【請求項９】　　保持部品（７）は絶縁本体（１１）と
    この絶縁本体（１１）の中に埋め込んだ少なくとも一個
    の電界制御部材（２７）によって形成され、金属封止体
    （３）の二つの中空フランジ（２４，２５）の間に浸漬
    されて支承されることを特徴とする請求項２に記載の絶
    縁体。
  10. 【請求項１０】　　少なくとも一個の他の電界制御部材
    は、少なくとも一個の高電圧電極（２１）の一部であり
    、前記少なくとも一個の高電圧電極（２１）は凹状金属
    表面（１６）付の円筒状金属本体（１４）を有し、他の
    電界制御部材は外向き膨らみの形状にして金属封止体（
    １４）の外面に鋳造されていることを特徴とする請求項
    ５〜９の何れか１項に記載の絶縁体。
  11. 【請求項１１】　　前記少なくとも一個の電界制御部材
    と絶縁本体（１１）が同種の充填ポリマーを保有するこ
    とを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の絶
    縁体。
  12. 【請求項１２】　　前記少なくとも一個の電界制御部材
    は充填材料として付着された導電性のセラミックス粉末
    を有することを特徴とする請求項１１に記載の絶縁体。
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