JPS6123644B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、超高電圧大電流機器における耐電
圧劣化を防止するための複合絶縁層間のボイド放
電防止方法に関するものである。

ここで超電圧大電流機器とは、電圧、電流が少
なくとも20KV，10KA以上を取扱う機器で、通
常30〜100KV，100〜1000KAを扱う機器をい
う。

この発明は極めて狭い空間に高電圧部品が固体
絶縁物でおおわれて配置されている機器又は装置
例えば、プラズマ実験装置用のブロツク型コイル
の絶縁破壊を防止することを目的としている。

以下説明の都合上、前記プラズマ実験装置用の
ブロツク型コイルを例にとる。

プラズマ実験装置の中には、高速に立上る強い
磁場が要求されるものがある。この要求にこたえ
るには強固なブロツク構造の一巻きコイルに、超
高電圧に充電されたコンデンサの電荷を放電する
方式がしばしば使われている。特にプラズマ実験
装置の場合、複雑な磁場配位を作るため、このよ
うなブロツク型コイルをいくつか組み合わせ、こ
れらのコイルに独立の超高電圧電源から時間間隔
を制御しながら通電する。この時、これらのコイ
ル間相互の超高電圧絶縁が困難な問題となつてい
る。これをさらに図面によつて説明する。

第１図は従来のプラズマ実験装置用のブロツク
型コイルの要部の拡大断面図である。図中１，２
は超高電圧が印加されるコイル導体で、それぞれ
エポキシ樹脂などの絶縁物３，４によつておおわ
れており、その厚みｔを十分にとつて耐電圧をも
たせている。このようなコイル導体１，２を近接
させて配置した場合、絶縁物３，４の接している
空気層部分からボイド放電が発生し次第に絶縁が
劣化する経年劣化が不可避である。その原因は下
記のようである。

第１図において、絶縁物３，４をいかに接触さ
せても両者間には空気層５が存在する部分が生じ
てしまう。これは絶縁物３，４の当接する面は完
全な平面でないためである。これらの関係を模式
的に示したのが第２図である。

第２図において、εは絶縁物３，４の誘電率、
ε_０は空間層５の誘電率、ｔは絶縁物３，４の厚
み、ｄは空気層５の厚み、ｖはコイル導体１，２
間に印加される電圧、v₀は空気層５に印加される
電圧である。電圧v₀は で表わさせる。こゝにε_sは絶縁物３，４の比誘
電率で、ε≒ε_sε_pである。

一例として、ｖ＝100KV，ｔ＝５mm，ｄ＝0.1
mm，ε_s＝25の場合について上式を用いて計算す
ると、空気層５に生ずる電圧はｖ_p＝2.43KVとな
り、空気の絶縁破壊耐圧は0.1mmでは0.33KV程度
であるから、７倍以上の電圧がかかりこの空気層
５でのボイド放電は不可避な現象である。

そのため、時間の経過とともに、絶縁物３，４
もこの放電により劣化を起し、次第に絶縁が低下
し数百万アンペアを流しているプラズマ実験装置
などでは爆発に近い重大な事故を招くに至るので
ある。

上記の理由によつてコイル導体１，２をあまり
近接させると両者の絶縁物３，４の絶縁が劣化す
るため、どうしても両者の間隔を大にするか、全
体を絶縁油中に入れてこのボイド放電を防止する
などの方法が講じられているが、この方法では機
器の大型化は避けられない。一方絶縁油を使用す
る場合には油漏れなどの事故が発生するおそれが
あり、プラズマ実験装置のように信頼性を特に必
要とするものには適さない欠点があつた。

この発明は上記の欠点に鑑みなされたものであ
る。以下この発明について説明する。

第３図はこの発明の一実施例を説明するための
第１図と同様のコイルを示すもので、番号１〜５
は第１図に示すものと同じ部分である。６，７は
前記絶縁物３，４の互に接触する表面にそれぞれ
設けた半電導層で、コイル導体１，２は表面の半
電導層６，７を互に接触させて配置してある。

この作用について模式図第４図を参照して説明
すると、半電導層６，７は互に接触８しているた
め、両者間にたとえ空気層５が形成されたとして
も空気層５は半電導層６，７で囲まれているので
空気層５内に電界は発生しない。したがつても空
気層５が存在しても、ボイド放電が起ることはな
い。

上記の第３図においては半電導層６，７を絶縁
物３，４の接触面周辺附近のみに形成しているが
これは電圧印加点から充分はなれ絶縁破壊などの
恐れがなければ絶縁物３，４の全表面に形成して
も良い。また、半電導層６，７の形成には銀ペー
スト等の塗料や、導電性の有するブラツクテープ
等のテープ材など種々のものを使用できるが、要
はコイル導体１，２を絶縁するという見地からは
なるべく抵抗値の大きい方が望ましく、一方、空
気層５内に電界を発生させないという見地からは
なるべく抵抗値の低い方がよく、そのため機器装
置の電圧等を考慮し適当な抵抗値の半電導層を形
成する材料を用いるものとする。

なお、上記実施例ではコイル導体１，２を用い
たプラズマ実験装置を例にとつて説明したが、こ
の発明はこれらに限定されるものではなく、各種
の超高電圧大電流機器に適用できることは明らか
である。

以上詳細に説明したように、この発明は超高電
圧が印加される一対の金属部がそれぞれ絶縁物で
おゝわれ、しかも互に近接して設置されて、前記
各絶縁物が前記金属部間で複合絶縁層を構成する
超高電圧大電流機器において、絶縁物が互に接触
する面全体にそれぞれ半電導層を形成して、これ
らの半電導層を互に接触させて配置しているた
め、たとえ半電導層間に空間ができたとしても、
ボイド放電を起すことがない。従つて従来のよう
にボイド放電による絶縁劣化を起すことが全くな
い。そのため、各種超高電圧大電流配電設備、プ
ラズマ実験装置に用いるような大電流超高電圧イ
ンダクタ等の電力機器、その他超高電圧によるボ
イド放電により耐電圧劣化を起す機器、装置に適
用することにより極めて有効に耐久性、信頼性の
向上を図ることが出来その利用が期待されるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラズマ実験装置用のブロツク
型コイルの要部の拡大断面図、第２図は第１図の
各部の関係を示す模式図、第３図はこの発明の一
実施例を説明するための第１図と同様なブロツク
型コイルの要部の拡大断面図、第４図は第３図の
各部の関係を示す模式図である。 図中１，２はコイル導体、３，４は絶縁物、５
は空気層、６，７は半電導層、８は接触を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超高電圧が印加される一対の金属部がそれぞ
   れ絶縁物でおおわれ、しかも互いに近接して設置
   されて前記各絶縁物が前記金属部間で複合絶縁層
   を構成する超高電圧大電流機器において、前記両
   絶縁物が互いに接触する面全体にそれぞれ半電導
   層を形成し、これらの半電導層を互いに接触させ
   て前記絶縁物間のボイド放電を防止することを特
   徴とする複合絶縁層間のボイド放電防止方法。