JPS6028107A - 油入式コンデンサ - 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、電力用をはじめとして電気機器用、通信用等
に使われる油入式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 従来の油入式コンデンサは、絶縁油としてフタル酸エス
テル等のエステル油やアルキルベンゼン（ＡＢ）、ジア
リルアルカン（ＤＡＡ）等の炭化水素系絶縁油などの合
成絶縁油を単独でぼたは混合して使用していた。実際に
は前記絶縁油にエボーヤシ系安定剤、フェノール系安定
剤、ホスファイト系安定剤などの安定剤を必要量添加し
て用いていた。これらの添加剤は油入式コンデンサを長
期間使用している間に絶縁油が熱的、電気的エネルギー
によって劣化し分解生成物が増加しそれがまた分解反応
を進めるといった連鎖分解反応を起こし初期の電気特性
を長期にわたって維持することが出来なくなるため、こ
のような連鎖分解反応を止めるために添’）Ｄ　Ｌだも
のであった。同じ目的でハロゲン化合成絶縁油に特殊な
シラン化合物を添加したものもあったが、いずれにして
も、従来の絶縁油には絶縁油中の残留不純物や分解生成
物と化学反応して連鎖分解反応を止める安定剤が添加さ
れ初期の電気特性を長期にわたって維持してきたのであ
った。これら従来の絶縁油をアルミニウム箔を電極とし
紙またはプラスチックフィルムを誘電体として巻回され
たコンデンサ素子や紙の両面を蒸着して１つの電極とし
た電極紙と誘電体フィルムを巻回してなるコンデンサ素
子や紙またはプラスチックフィルムを金属化して直接誘
電体フィルム上に電極を形成しこれを巻回してなるコン
デンサ素子などに含浸して油入式コンデンサを提供して
きたのであった。

第１図１ｒｆ、従来の構成よりなる油入式コンデンサの
１００℃における噛δ−電圧特性を示しておりコンテ７
　サＡは含浸剤としてアルキルベンゼン（エポキシ系安
定剤１％添加）ヲ、コンデンサＢは含浸剤としてジオク
チルフタレート（エポキシ系安定剤１％添加）をそれぞ
れ含浸した場合である。またそれらのコンデンサの素子
構成は紙の両面を蒸着して１つの電極とした電極紙とポ
リプロピレン誘電体フィルムを巻回したものである。葦
だ電極は亜鉛を真空蒸着で付けたものであり、アルミニ
ウム蒸着よりなる電極でも亜鉛の場合と似た特性を有す
るが、亜鉛の場合が特にｔａｎδが大きく表われるので
亜鉛の場合をとりあげて説明する。

測定電圧は交流６０１１１ｚの電圧で、第１図の横軸に
は印加電圧をフィルム厚で割った電位傾度を表わしてい
る。これによれば電位傾度が高くなればなるほどｔａｎ
δが上昇し、したがってこれら従来の絶縁油を含浸した
油入式コンデンサを高電位傾度下で使用すると−δ増に
よる発熱が大きく熱破壊を引起こすため使用電位傾度が
低いところに限定されていた。

発明の目的 本発明は一高温高電界領域において従来にない低い−δ
特性を有する油入式コンデンサを提供ししたがって熱破
壊を起こしにくい高耐圧コンデンサを提供することを目
的とするものである。

発明の構成 そのための構成として本発明は、王絶縁油とそれに添加
されるシランカップ・ノング剤とから本質的になる混合
絶縁油２少なくとも２つの電極を有し、その電極間に介
在する誘電体とからなるコンデンサ素子に含浸して構成
される。

実施例の説明 王絶縁油は次の一般式 （式中−〇ｎＨ２ｎ＋＋　ｉ’ｊ：アルキル基で一炭素
数ｎば２〜６である。） で水式れるアルキルベンジルフタレート、例えばエチル
ヘンシルフタレー）（ＥＢＰ）−プロピルベンジルフタ
レート（ＰＢＰ）、ブチルベンジルフタレート（ＢＢＰ
）、ペンチルベンジルフタレート（ＰＢＰ）−ヘキシル
ベンジルフタレート（ＨＢＰ）等を単独でまたは混合し
て用いる。

これに混合される７ランカツグリング剤は次の一般式 ％式％ （式中、Ｙは有機官能基、Ｒはアルキレン逢たはアリー
レン、ｘｌはアルキル−アリールなたは加水分解性基、
Ｘ２とＸ３は加水分解性基である。）で示されるシラン
カップリング剤であり一例えは次の一般式 ％式％ （式中−１ｔｈｉｌ−Ｉ水素葦たはＣ１〜Ｃ４アルキル
であり、Ｒ２はＣ１〜Ｃ８アルキレン了たはＣ６〜Ｃ１
８置換もしくは非置換アリーレンであり、Ｒ６は０１〜
Ｃ８アルキル、０１〜Ｃ８アルコキシ−Ｃ６〜ｃ１Ｂ置
換もしくは非置換アリール−ｃ１〜Ｃ８アシルオキシま
たはＣ６〜ｃ１８置換もしくに非置換アリールオキシで
あり、Ｒ４およびＲ５ばｃ１〜−＋８　アルコキシ、０
１〜Ｃ８アシルオキシ又ｔｆ；、０６〜Ｇ１Ｂ置換もし
くは非置演アリールオキシから選定される）を有するシ
ランカップリング剤か−または次の一般式 （式中、Ｒ１は０１〜Ｃ８アルキレン寸たは０６〜ＣＩ
８置換もしくは非置換アリーレンであシーＲ２は０１〜
０８アルキル−０１〜ｃ８アルコキン−０６〜Ｃ＋ｓＩ
Ｒ換もしくは非置換アリール、０１〜Ｃ８アシルオキシ
または０６〜０１８置換もしくは非置換アリールオキシ
であり−Ｊ、％−よびＲ４はＣ１〜Ｃ８アルコキシ−０
１〜ｃ８アシルオキシマタはＣ６〜Ｃ１Ｂ置換もしくは
非置換アリールオキシから選択σれる）を有するシラン
カップリング剤か、または次の一般式 （式中−Ｒ＋Ｈ水素またはＣ１〜Ｃ４アミノアルキルで
あり一　Ｒ２ｋ″ＩＣ１〜Ｃ８ＩＣ１〜Ｃ８アルキレン
１８置換もしくは非置換アリーレンであシーＲ５はＣ１
〜Ｃ８アルキル、０１〜ＣＢアルコキシ。

０６〜（’１８置換もしくは非置換アリール、０１〜Ｃ
８アシルオキシ丑たに０６〜０１Ｂ置換もしくは非置換
アリールオキシであり−Ｒ４およびＲ５はＣ１〜Ｃ８ア
ルコキシ−Ｃ１〜Ｃ８アシルオキシマタは０６〜０１８
置換もしくは非置換アリールオキシから選定される）を
有するシランカップリング剤か、′−１′たは次の一般
式 ％式％ （式中−Ｒ１は０１〜Ｃ８アルキレンまたはＣ６〜Ｃ１
８置換もしくは非置換アリーレンであシーＲ２は０１〜
Ｃ８アルキル−０１〜Ｃ８アルコキシ、０６〜ＣＩ８置
換もしくは非置換アリール−ａ１〜Ｃ８アシルオキシま
たはＣ６〜ｃ１８置換もしくは非置換アリールオキシで
あり、Ｒ３およびＲ４はＣ１〜Ｃ８アルコギシ、０１〜
Ｃ８アシルオキシ寸りはＣ６〜Ｃ＋ａ置換もしくは非置
換アリールオキシから選定される）を有するシランカッ
プリング剤か−または次の一般式 ％式％ （式中、Ｒ１は０１〜ｃ８　アルキレンまたばＣ６〜Ｃ
１Ｂ置換もしくは非置換アリーレンであり−Ｒ２にＣ１
〜Ｃ８アルギル、０１〜ｃ８アルコキシ−０６〜Ｃ１ａ
ｌＦＪ換もしくは非置換アリール、ｃ１〜Ｃ８アシルオ
キシまたはＣ６〜Ｃ１８置換もしくは非置換アリールオ
キシであり−Ｒ５丸・よびＲ４はｃ１〜Ｃ８アルコギン
−０１〜ｃ８アシルオキシマｆｃｔｄＣ６〜ｃｉａ置換
もしくは非置換アリールオキシがら選定される）ｆ：有
するシランカップリング剤が、さらにまた次の一般式 ％式％ （式中−Ｒ１およびＲ５およびＲ５は０１〜Ｃ８アルキ
レン筐たはＣ１〜Ｃ８アルコキシであり、Ｒ２は水素＋
　Ｃ１〜Ｃ８アルキル−Ｃ１〜Ｃ８アルコキシ−Ｃ６〜
Ｃ１８置換もしくは非置換アリール−Ｃ１〜ＣＢアシル
オキシ育たけ０６〜０１８置換もしくは非置換アリール
オキシで２あり、Ｒ４およびＲ６Ｉｒ１水ｆ、Ｃ，〜Ｃ
８アルコキシーＣ１〜Ｃ８アシルオキシ甘たけ０６〜Ｃ
４８置換もしくは非置換アリールオキシから選定される
）を有するシランカップリング剤を単独で、または混合
して用いる。

なかでも好ましいシランカップリング剤は次の通りであ
る。

（イ）　γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシ
ラン Ｈ５ ＣＨ２＝Ｃ−Ｃ−０−Ｇ５Ｈ６ｓＬ（ＯＣＨ５）５１ （ロ）　γ−グリシドキシグロビルトリメトキシシラン （ハ）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 Ｈ２ＮＧ２Ｈ４ＮＥＣ５Ｈ６ＳＬ　（ＯＣＨ３）３１に
）　Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチル
ジメトキシシラン Ｈ２ＮＣ２Ｈ４ＮＨＣ３Ｈ６Ｓｉ（ＯＣＨ３）２Ｈ３ （ホ）　γ−アミノプロピルトリエトキシシランＨ２Ｎ
Ｃ３Ｈ６Ｓｉ（ＯＣ２Ｈｓ）。

（へ）　γ−メルカプトグロビルトリメトキシシランＨ
８Ｃ３Ｈ６Ｓｔ（ｏＣＨ，、）。

（ト）　γ−クロロプロピルトリメトキシシランＣ７Ｉ
Ｃ５Ｈ６Ｓｉ（ＯＣＨ３）３ （７）　ビニルトリス（β−メトキンエトキシ）シラン ＣＨ２＝ＣＨ３ｉ（ＯＣ２Ｈ４０ＣＪ）３ここでいうシ
ランカシプリング剤とは、前述したように分子中に２個
以上の官能基を有し、通常その官能基は異なる反応性を
有している硅素化合物である。前記シランカップリング
剤は通常一般式 ％式％ で表わすことができる。ここでＸ１〜ｘ３はＳｔ原子に
結合したアルキル基、アリール基または加水分解性の基
を表わし、加水分解性の基としてはアルコキシ基−アシ
ロキシ基（特にアセトキシ基）。

ハロゲン（特にクロル）などがその代表的な例である。

またＹは各種の有機官能基を表わし１例えばビニル基、
アミノ基−イミノ基−クロル基、エポキシ基、メルカプ
ト基−ペルオキシ基−ウレイド基などを含有する有機官
能基がその代表的なものであって、有機基Ｒを介してま
たは直接Ｓｉ原子と結合している。

そして本発明の電気絶縁油はこのようにアルキルベンジ
ル７タレートにシランカシプリング剤ヲ少なくとも１種
類有効量添加したものであるが。

その有効量は主絶縁油に対して０．０２ｗｔ％以上であ
り好ましくは０．１ｗｔ％以上である。３ｗｔ％１では
高温における電気機器の初期誘電特性が添加量とともに
良好になるが一３ｗｔ％を超えると添加量を増やしても
初期誘電特性は良くならなかった。しかし無添加に比較
してはるかに優れた初期特性を示し一１０ｗｔ％程度の
添加量でも優れた電気誘電特性を示す。さらに添加量を
２０〜３゜ｗｔ％に増やすと初期特性は一時的に悪いが
電圧エージング処理をすることにより特性が飛躍的に向
上してくる。しかし、現行のμランカップリング剤は極
めてその価格が高いため極めてコスト的に高い油入式コ
ンデンサとなることから現時点ではｏ、１ｗｔ３％〜１
ｏｗｔ％が好葦しい添加量の範囲である。

コンデンサを構成する電極としては誘電体をｚｎやＡβ
等を蒸着して直接金属化してなる電極や＋　Ａ７１！７
６を電極として使う。またＡ７！箔の端部を折返し電極
端部の電界集中を緩和するためのラウンドエッヂ電極を
用いればコロナ放電を抑える効果が犬である。

コンデンサを構成する誘電体としては合成樹脂フィルム
や紙を用いる。特に含浸性を高める粗面化合成樹脂フィ
ルム（例えば粗面化ポリプロピレンフィルム）を用いる
とフィルム自体の誘電損失が小さくかつ含浸性が良いた
めコロナ開始電圧が高くとりわけ優れた高温高耐圧特性
を有する油入式コンデンサを提供できるものである。

なお１本発明よりなる絶縁油に従来から添加されてきた
各種安定剤を添加しても何んらさしつかえなくそれらも
本発明に含まれる。

以下、本発明の具体的実施例につき説明する。

第２図は本実施例の油入式コンデンサの１００℃におけ
る初期−δを表わし、コンデンサ素子構成は第１図の場
合と同じである。この場合の特性はＢＢＰにγ−メタア
クリロキシプロピルトリメトキシシランをｓｗｔ％とエ
ポキシ化大豆油を１ｗｔ％添加した絶縁油を含浸したコ
ンデンサＣと−ＨＢＰにγ−メタアクリロキシプロピル
トリメトキシシランを２ｗｔ％とエポキシ化大豆油を１
ｗｔ％添加した絶縁油を含浸したコンデンサＤと。

ＢＢＰＩＣγ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
’（ｉ７３ｗｔ％とエポキシ化大豆油を１ｗｔ％添加し
た絶縁油を含浸したコンデンサＥと−ＢＢＰにγ−クロ
ロプロピルトリメトキシシラン１３ｗｔ％とエポキシ化
大豆油Ｑ１ｗｔ％添加した絶縁油を含浸したコンデンサ
Ｆの各特性である。第２図かられかるように従来の油入
式コンデンサよりも低い優れたーδ特性を示し−したが
って本実施例の油入式コンデンサは高温でかつ従来より
充分高い電位傾度で使用することができる。当然のこと
であるが一木実施例で示すシランカップリング剤が混入
されていないＢＢＰやＨＢＰでは本実施例のような効果
がない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、従来の油入式コンデンサ
に見られたような高温でかつ高電位傾度領域におけるー
δの急増がないために従来のコンデンサが使用不可能で
あった高温高電位傾度下でも使用できる優れた油入式コ
ンデンサを提供できる０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の油入式コンデンサの初期−δ−電位傾度
特性図−第２図は本発明の実施例における油入式コンデ
ンサの初期−δ−電位傾度特性図である。 第１図 ４０　６０　Ｆ２Ｏ１００１２０ 覚ａ傾麿　（Ｖ／ｌＬ） 第２図 ４０　６０　Ｂｏ　ｆｏｏ　／２０ 慣七　イ立　イし頁濱　（〉シＬ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次の一般式 （式中−〇ｎＨ２ｎ＋ｌ　はアルキル基で一炭素数ｎは
   ２〜６である。） で示されるアルキルベンジルフタレートと、次の一般式 ％式％ （式中−Ｙは有機官能基−Ｒはアルキレンまたはアリー
   レン−Ｘｌはアルキル−アリール葦たは加水分解性基−
   ｘ２とＸ３は加水分解性基でろる。） で示されるシランカップリング剤とからなる混合絶縁油
   を含浸した油入式コンデンサ。