JPS59167913A - 油浸コンデンサ - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、プラスチックフィルムまたは絶縁紙またはこ
の両番を誘電体として含むコンデンサ素子に、非・・ロ
ゲン化絶縁曲を＠浸した高電位傾度設計＋ｊＪ能な油浸
コンデンサに関するものである。

従来例の構成とその問題点 プラスチックフィルムやｅ１紙を誘電体として含む油浸
コンデンサにあっては、長期間にわたって便用さｎる時
に問題となる熱的あるいは覗気的エネルギーによる絶縁
油の劣化や、その劣化生成物による連鎖反応を抑止する
１」的で、絶縁油に酸化防止剤や劣化防止イ１ｊなどの
安定剤を混入することについては、特公昭５２−２４２
３９号公報、特開昭５３−３５９９９号公報、特開昭５
４−１５１５８号公報等で、エポキン系安定剤やフェノ
ール系安定剤、あるいはホスファイト系安定剤等の提案
が従来より故多くなされている。これらは塩素や水分あ
るいは分解生成物を捕獲す全ことにより、長期寿命時や
実使用時での絶縁油や誘電体の劣化促進を抑制して長時
間使用での１ｇ粕性を同上させる大きな効果が得らｎる
ものであるが、／１１浸コンデンサの誘電損失値（ｕｎ
ａ値）そのものを著しく改良するものではなく、むしろ
、これら安定剤は、絶縁油の劣化生成物を捕獲する目的
で便用における劣化生成物の捕獲確率は高まり信顧性が
同上する反面、逆に油浸コンデンサのｔａｌｌδはれて
いるのが現状であるが、油浸コンデンサのｔａｎｄ値改
良にはいたらず、高温腐心圧填での油浸コンデンサの賄
δ値は、やはり悪くなる欠点を有していた。従って高温
腐心圧下でのし）１６０スによる油浸コンデンサの発熱
を抑え、高電位傾度設計のコンデンサとすることは極め
て困難であった。

また特開昭４７−２６６９８号公報、特開昭４７合物や
β−（３，４−エポキシ、シクロヘキシール）−エチル
トリメトオキシシランの添加混入効果についての提案も
なされているが、こｎは、侍にハロゲン化化合物におい
て、塩素等の熱分解生成物を、特殊なシラン化合物によ
り捕獲でき、劣化の促進を抑えることにより、寿命の安
定性を得いない。

油浸コンデンサを、より高電位傾度設計可能なものとす
るための大きな問題点として・け、油浸コンデンサのＬ
ｉｎδロスによる発熱要因が大きな問題点であり、特に
高温高電圧下では一δ値が大となり、大きなエネルギー
ロスを発生し、コンデンサの発熱を起し、熱的破壊を起
すものであった。

発明の目的 本発明は、前記欠点に鑑み、各種安定剤混入絶縁油含浸
よりなる油浸コンデンサの高温高電圧下でのｌ＋ｉｌｌ
δ値そのものの持回向上を図り、高電圧課゛屯時の熱的
破壊を抑止することにより、より高′亀位傾変設側′ｆ
ｆ：呵月ピとする油浸コンデンサを得ること２目的とす
るものである。

さらに各種安定剤の混入しないｅ縁曲含浸よりなる油浸
コンデンサにおいて、高温高電圧下でのＩａｎδ値その
ものの特性向上を図り、高電位頑度設計司ｎヒな油浸コ
ンデンサを潜ることも本発明の目的とするところである
。

発明の構成 そのための構成として、本発りＪはプラスチックフィル
ムまたは絶縁紙、またはこの両者を晒亀体として含むコ
ンデンサ素子に、シランカップリング剤を混入した非ハ
ロゲン代納縁曲を含浸したものである。このような構成
とすることにより、非ハロゲン化絶縁浦中に、エポキシ
系安ボイ１１やフェノール系安定剤、あるいはホスファ
イト系安定剤等々の各種の安定剤を含む場合におしても
、従来内矩であった油浸コンデンサの高温高電圧下での
ｔａｎδ個そのものが著しく良好となり、ｊａｎδ値と
相１関しているエイ、ルギ〜ロスからの油浸コンデンサ
の発熱が激減して、熱破壊を抑え、高電位傾度設に１が
＋ｊＪ能な油浸コンデンサを得ることができるものであ
る。もちろん、各種安定剤を含′！ない非ハロゲン化絶
縁Ａｌｔの場合も、本発明の構成により高４１．１高電
圧丁での／ＪＪｆコンテ゛ンサのｕ１１δ値は著シく改
良さ汎、高′岨位頑祇可能な油浸コンデンサを傅るもの
である。な２、 非ハロゲン化絶ポ求曲に混入されるシランカップリング
剤は次のようなものがある。すなわち、一般式 （式中、Ｒ１は水素丑たは炭素数１〜４のアルキル、ｆ
（２ハ炭素数１〜８のアルキレン・Ｒ３は炭素数１〜８
のアルキルまたは炭素数１〜８のアルコキシ、Ｒ４およ
びＲ５は炭素数１〜８ノアルコキシ）力）らなるもの、 一般′″″−Ｒ３ （式中、Ｒ１は炭素数１〜４のアルキレン、Ｒ２は炭素
数１〜８のアルキレン、Ｒ３は炭素数１〜８のアルキル
または炭素数１〜８のアルコキシ、Ｒ４およびＲ５は炭
素数１〜８のアルコキシ）からなるもの、 一般式 （式中、Ｒ１は水素または炭素数１〜４のアミノアルキ
ル、Ｒ２は炭素数１〜８のアルキレン、Ｒ３は炭素数１
〜８のアルキルまたは炭素数１〜８のアルコキシ、Ｒ４
およびＲ５は炭素数１〜８のアルコキシ）からなるもの
、 一般式 （式中、Ｒ１は炭素数１〜８のアルキルまたは炭素数１
〜８のアルコキシ、Ｒ２およびＲ３は炭素数１〜８のア
ルコキシ）からなるもの、一般式 （式中、Ｒ１はＲ素数１〜８のアルキレン、Ｒ２は炭素
数１〜８のアル牛ルまたは炭素数１〜８のアルコキシ、
Ｒ３およびＲ４は炭素数１〜８のアルコキシ、ＸはＨ８
またはＣＲ）からなるもの、 などで表わされる有機シラン化合物で、例をあげルト、
ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキ
シエトキシ）シラン、γ−メタアクリロキシプロピルト
リメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γアミノプ
ロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）ｒ
−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカ
プトグロ、ピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−アミノグロピルト′リエト
キシシラン、γ−グリシドキシグロピルトリメトキシシ
ラン等がある。

このシランカップリング剤の混入Ｉケは、コンデンサの
使用用途や使用温度、定格などにより異るが、一般的に
はｏ、０２重量係以上であることが必要で、混入の効果
は更に大きく、前述の高１１′ｌａ高篭圧下での１０δ
値特性の向上が顕著である。また一方では、シランカッ
プリング剤の混入量を１ｏ重遺％以上にしても若干油の
固有抵抗値が低下するのみで格別の問題はないが、経済
性を考えると出来る限り少産であることが望まれる。

本発明の油浸コンデンサを実用化してゆく場合には、少
遺の混入で効果の大なるシランカップリング剤を用いる
ことが経済的である。

特に良好な結果を得るシランカップリング剤と°して、
例えばγ−メタアクリロキシグロピルトリメトキシシラ
ン がある。

これらシランカップリング剤を混入する非ノ・ロゲン化
絶縁油には、フタル酸゛エステル脂肪酸エステノペマレ
イン酸エステル、７マル酸エステル等のエステル絶縁面
や、アルキルベンゼン、ジアリルエタン、トリアリルジ
エタン、ジベンジルトルエン、ジアルキルジフェニル、
アルキルナフタレン、鉱物浦、植物油、流動パラフィン
、ポリブテン等の非ハロゲン化炭化水素化合物絶縁油が
ある。

実施例の説明 以下、本発明の実施例について図面に沿って説明する。

実施例　１ 一般に広く用いられている例えば亜鉛の両面金属蒸着紙
を電極とし、５μｍ厚のポリプロピレンフィルムを誘電
体としたコンデンサ素子を用い、エポキシ系安定剤を含
むジオクチルフタンート絶縁油に、シランカップリング
剤を混入して含浸油として含浸し、油浸コンデンサを静
電容計１０μＦで装作した。シランカップリング剤が　
ｒ−メタアクリロキシグロピルトリメトキシシランの場
合のコンデンサを■、Ｎ−β（アミノエチル）ｒ−アミ
ノプロピルトリメトキンシランのコンデンサを◎、ビニ
ルトリエトキシシラン（ＣＨ２＝ＣＨＳ’ｉ　（ＱＣ２
Ｈ，）３’）　　。場合（７）ヨ７ア、７すを■、γ−
クロロプロピルトリメトキシシラン（０ｇＣ３Ｈ６Ｓｉ
（ＯＣＨ３）、）　　（７）４合のコン−ｆンサを■、
γ−メルカプトグロビルトリメトキシシラン　（Ｈ８Ｃ
３Ｈ６Ｓ１（○ＣＨ３）３）　の場合のコンデンサを［
Ｆ］として混入・１には各々０．５爪ｊ迂俤混入して含
浸した。

なお、シランカップリング剤を混入しないで含浸した場
合の油浸コンデンサをＯとした。

ｃ こ扛ら７種頑の油浸コンデンサ■〜■の１００％におけ
る一δ値の′覗圧依荏特性を測定した結果を第１図に示
す。第１図より、シランカッ７°リング剤を混入しない
で、エポキシ系安定剤を含むジオクチルフタレート絶縁
油を含浸した従来の油浸コンデンサ■では、１００℃に
おけるｆａｎδ値が高准１王になると急ｌ斂に；出＜な
っていることがわかる。

このｔａｎδ値の祇庄依存性により高電位傾度設計にす
ると、課電時１１１δロスからの大きな発熱が起り、熱
的破壊が生じ、より経済的な高電位傾度設計が困難であ
った。一方、本発明の油浸コンデンサ■。

■、■、■、■、［Ｆ］の高酸圧填での沸δ値は、従来
の油浸コンデンサ■に比し著しく小さくなることが認め
られた。このことより本発明による油浸コンデンサ■、
■、◎、■、■、［Ｆ］は、より高電圧使用に耐えるこ
とができ、従来の油浸コンデンサ■に比し高電位傾度設
計が可能となることがＩ″）かる。中でも、シランカッ
プリング剤がγ−メタアクリロキシグロピルトリメトキ
シシランの油浸コンデンサ■の場合が最も大きな効果を
得ている。

なお、次の第１表には、前記油浸コンデンサ■。

■、■、■、■、［Ｆ］、■を、８０℃中でステップ。

昇圧耐圧試験を行った結果を示す。

第　　　１　　　表 ステップ昇圧耐圧試験としては、電圧４０ｏＶから油浸
コンデンサに課′亀し始め、１時間課電の毎にＳＯＶ昇
圧し、油浸コンデンサが破壊した電圧をステノブ耐圧と
した。そして第１表の：結果より、ｒ’ｒｉｌ＋記高′
亀圧域の一１圧填に全く相関した結果となっており、本
発明による油浸コンデンサ■、■、■。

■、■、［Ｆ］は全て従来の油浸コンデンサ◎よりも高
耐圧油浸コンデンサとなっている。

特に、γ−メタアクリロキシグロピルトリメトキシシラ
ンを混入した油浸コンデンサ■が最も高耐圧油浸コンデ
ンサを提供することが認めら汎た。

実施例　２ 一般に広く用いられている、列えは亜鉛、アルミニウム
の両面金属化紙電極と、５μｍ厚のポリプロピレンフィ
ルムを捲回したコンデンサ素子に特別の安定剤を含まな
いジオクチルフタレートを絶＋ぺ浦として、これに実施
例１と同様のシランカップリング剤を混入して含浸油と
し、含浸した油浸コンデンサを靜電容用１０μＦで製作
した。

これら油浸コンデンサ１００℃における一δ値の′酸圧
依仔特性を測足した狛果を第２図に示す。

第２図中、シランカップリング剤がγ−メタアクリロキ
シグロビルトリメトキシシランの場合のコンデンサを■
１、γ−グリシドキシグロピルトリメトキシシランの場
合のコンデンサを■ｌ、Ｎ−β（アミノエチル）γ−ア
ミノプロピルトリメトキシシランの場合のコンデンサを
◎″、ビニルトリエトキシシランの場合のコンデンサを
■１、γ−クロログロピルトリメト牛ジシランの場合の
コンデンサ素子、γ−メルカプトグロピルトリメトキシ
シランの場合のコンデンサを［Ｆ］°　としている。

ｌだシランカップリング剤を混入しない場合のコンデン
サを◎゛とした。この結果からも、本発明の油浸コンデ
ンサ■１．■１．◎１．■１．■ｌ、［Ｆ］′の旨亀圧
填でのｋａｌｌδ値は、従来の油浸コンデンサＯ°に比
し著しく小さくなることが認められた。

実施例　３ 両面金属化紙電極と、６μｍ厚のポリプロピレンフィル
ムを捲回したコンデンサ素子にエポキシ系安定剤を含む
アルキルベンゼンを含浸した浦ぺコンデンサを■、エポ
キシ系安定イ１］をかむアルキルベンゼンに、γ−メタ
アクリロキングロピルトリメトキシシランを１車滑％混
入した含浸油を含浸した油浸コンデンサを■として製作
し、１００℃に２けるＩａ１１０値のｄ圧欧存特性を測
定した。その、渭來を第３図に示ｆ０この、緬果からも
不発明の浦綬コンデンサ■の＋”−４’に圧填での（ａ
１１δ値が従来の油浸コンデンサ■に比し著しく小さく
なることが認められた。

さらに、これら油浸コンデンサ■、■について実施例１
で記載したと同様のステップ昇圧耐圧試硬を行つｆこ。

結果は第２表に示す。

第２表 この、端果より、本発明の油浸コンデンサのは従来の油
浸コンデンサ■に比し高耐圧となることが認めら汎た。

実施例　４ 金属石電極を用い、１８μｍ厚のポリソ°ロピレンフィ
ルムを３枚重ねて誘電体とした槓層捲回コンテンサ素子
にエポキシ系安定剤を含むシア１ノルエタンを含浸した
油浸コンデンサ■とエポキシ系安定剤を含むジアリルエ
タンにγ−メタアク１）ロキシプロビルトリメトキシシ
ランを２重搦係混入した含浸油を含浸した油浸コンデン
サ■を製作し、７０℃におけるＶ−を特性を測定した。

その結果を第４図に示す。第４図の縦軸は課電電圧、横
軸は課電により破壊するまでの破壊時間を表わしている
。この結果からも本発明による油浸コンデンることか認
められる。

そのほか絶縁油として、他のエステル系絶縁油、および
このエステルと他の絶縁油の混合油、トリアリルエタン
等の他の非ノ・ロゲン化１犬化水素化合吻油についても
同様に、不発明の油浸コンデンサは、高電位Ｉｌ、Ｉ￥
度設計が可能であり、誘電体材料としてポリエチレンフ
ィルム、ポリカーボネイトフィルム、ポリスルホンフィ
ルム等の他のプラスチックフィルムや絶縁紙、および　
これらの混合を用いた油浸コンデンサについても、シラ
ンカップリング剤を混入した非・・ロゲン代納縁浦を含
浸する本発明により、高コ）ｒ］圧で高電位傾度設計の
油浸コンデンサを達成した。丑た、他のシランカップリ
ンゲイ１］についても同様の、結果を得た。

本発明におけるシランカップリング剤とは、−ｔｌ！（
機質材と請合するメトキシ基、シラノール基などの基と
有機質材と結合するビニール基、エボキ７基、メタアク
リル基、アミノ基などの反ル６基を有するシラン化合物
を総称的に示すもので、必ずしも本文実施例等に述べた
化合物に限定されるものではない。

発明の効果 以上のように本発明は安定剤混入絶縁面含浸よりなる油
浸コンデンサの、特に高１侃高電圧下での１８１１δ値
特性を改良するこ誤により、劣化促進を抑え、かつ　従
来にない間耐圧な、あるいは高電位１頃ｄ設計可能な油
浸コンデンサを提供するとともに、安定剤の混入しない
、１１！！縁浦含浸の油浸コンデンサにおいても、制温
高電圧丁での聞１δ値特性を改良して、著しく高電位傾
度化を’Ｊ’　能としたもので、きわめて優れた効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ本発明の第１〜第３実施例に
おける油浸コンデンサの１０δ値を示す特注図、第４図
は第４実施例における油浸コンデンサの電圧−破壊時間
を示す特性図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 □電圧□ 第２図 電ニー→ 第３図 覚　亙 第４図 伏壜叶閉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　プラスチックフィルムまたは絶縁紙、筐たは
   浦を含浸した油浸コンデンサ。 （２）　　シランカップリング／ｆｌｌが、一般式（式
   中、Ｒ１は水素寸たは炭素数１〜４のアルキル、Ｒは炭
   素数１〜８のアルキレン、Ｒ３は炭素数１〜８のアルキ
   ルまたは炭素数１〜８のアルコキシ、Ｒおよび１（５は
   炭素数１〜８のアルコキシ） である特許請求の範囲第（１）項記載の油浸コンデンサ
   。 （３）　　シランカップリング剤が、一般式（式中、Ｒ
   １は炭素数１〜４のアルキレン、Ｒ２は炭素数１〜８の
   アルキレン、Ｒ３は炭素数１〜８のアルキルまたは炭素
   数１〜８のアルコキシ、ＲおよびＲ５は炭素数１〜８の
   アルコキシ） である特許請求の範囲第（１）項記載の油浸コンデンサ
   。 （４）　　シランカップリング剤が、一般式（式中、ｉ
   （１は水素または炭素数１〜４のアミノアルキル、Ｒ２
   は炭素数１〜８のアルキレン、Ｒ３は炭素数１〜８のア
   ルキルまたは炭素数１〜８のアルコキシ、Ｒ４およびＲ
   ５は炭素数１〜８のアルコキシ） である特許請求の範囲第（１）項記載の油浸コンデンサ
   。 （６）　　シランカップリング剤が、一般式（式中、Ｒ
   １は炭素数１〜８のアルキルまたは炭素数１〜８のアル
   コキシ、Ｒ２およびＲ３は炭素数１〜８のアルコキシ） である特許請求の範囲第（１）項記載の油浸コンデンサ
   。 （６）　　シランカップリング剤が、一般式（式中、Ｒ
   １は炭素数１〜８のアルキレン、Ｒ２は炭素数１〜８の
   アルキル址たは炭素数１〜８のアルコキシ、Ｒ３および
   Ｒ４は炭素数１〜８のアルコキシ、ＸはＲ３またはＣＱ
   　　）である特許請求の範囲第（１）項記載の油浸コン
   デンサ。 （７）　　シランカップリング剤が、 ＣＨ。 ＣＨ２＝Ｃ−Ｃ−０−（ＣＨ２）　３−８ｔ（○ＣＨ３
   ）３１ である特許請求の範囲第（１）項記載の油浸コンデンサ
   。 （８）非ハロゲン化絶縁油として、フタル酸エステノペ
   脂肪酸エステル、マレイン酸エステノペフマル酸エステ
   ル等のエステル絶縁油を使用した特許請求の範囲第（１
   ）項〜第け）項のいずれかに記載の油浸コンデンサ。 （９）非ハロゲン化絶縁油として、アルキルベンゼン、
   ジアリルエタン、トリアリルジエタン等の飽和炭化水素
   化合物納縁曲を使用した特許請求の範囲第（１）項〜第
   （７）項のいずれかに記載の油浸コンデンサ。