KR101388118B1

KR101388118B1 - 절연 지지 장치 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101388118B1
Application number: KR1020110125548A
Authority: KR
Inventors: 준이치 사토; 나오키 아사리; 오사무 다가야; 노부타카 구보타
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2014-04-23
Also published as: BRPI1106285A2; KR20120059403A; CN102568716B; CN102568716A; JP2012119159A; JP5620239B2

Abstract

본 발명은, 절연 조작 로드(10)와 같은 관통 전기 부재가 공동부(1a)를 관통하는 무기 절연 재료의 제1 절연층(1)과, 제1 절연층(1)의 외주에 설치됨과 함께, 이 제1 절연층(1)보다도 유전율이 작은 유기 절연 재료의 제2 절연층(2)과, 제2 절연층(2)의 일단에 매립됨과 함께, 관통 전기 부재 및 제1 절연층(1) 내면의 전계 완화를 행하는 전계 완화 실드(3)를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

절연 지지 장치 및 그 제조 방법{INSULATING SUPPORT DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF}

본 발명의 실시형태는, 고전압 기기를 지지 고정하는 절연 지지 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

고전압 기기에는, 수많은 절연 지지 장치가 사용되고 있다. 고전압 기기의 소형화를 도모하기 위해서는, 이 절연 지지 장치의 소형화도 필요하다. 절연 지지 장치의 절연 재료로서는, 일반적으로 전기적 특성이나 기계적 특성 등이 뛰어난 에폭시 수지가 사용되고 있다. 에폭시 수지 자체의 절연 성능은 매우 뛰어나지만, 절연 지지 장치로서의 절연 성능을 결정하고 있는 주요인은 연면(沿面) 절연이며, 소형화를 위한 특성 향상책이 다양하게 검토되고 있다.

종래, 접리(接離) 가능한 한 쌍의 접점을 수납하는 것과 같은 에폭시 수지로 주형(注型)된 절연 용기에 있어서는, 내측을 향할수록 유전율을 크게 함과 함께, 절연층 내에 전계 완화 실드를 매립하고, 연면의 전계 분포를 개선하는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 일본국의 공개특허공보, 특개2006-179290호 공보(이하, 특허문헌 1이라 함)가 있다.

한편, 무기 절연 재료의 세라믹스를 사용하는 것에서는, 절연층 내에 전계 완화 실드를 매립하여, 연면의 전계 분포를 개선하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 주름을 만들어, 연면 절연 거리를 증대시키는 방법이 취해지고 있다. 예를 들면, 일본국의 공개특허공보, 특개평7-262845호 공보(이하, 특허문헌 2이라 함)가 있다.

상기한 종래의 절연 지지 장치에 있어서는, 다음과 같은 문제가 있다.

에폭시 수지를 사용하는 것에서는, 전계 완화 실드를 용이하게 매립할 수 있지만, 유전율을 변화시키기 위한 주형 작업이 곤란했다. 즉, 성분이 다른 에폭시 수지를 사용하고, 예를 들면 다단 주형하여 형성해야만 해서, 주형 공정이 증대하고 있었다.

세라믹스에서는, 금속 산화물을 고온에서 소결하여 제조하기 때문에, 절연층 내에 전계 완화 실드를 매립하는 것이 곤란했다. 한편, 일반적으로 세라믹스의 유전율은, 에폭시 수지의 유전율보다도 크다. 이 때문에, 세라믹스와 에폭시 수지의 양자를 동시에 사용하여, 유전율을 경사시킴과 함께, 전계 완화 실드를 매립하는 것이 가능한 것이 요망되고 있었다.

일본국 특개2006-179290호 공보 일본국 특개평7-262845호 공보

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로서, 유전율을 경사시킴과 함께, 전계 완화 실드를 매립하여, 연면의 전계 분포의 개선을 도모한 절연 지지 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 실시형태의 절연 지지 장치는, 이하의 구성으로 이루어진다. 즉,

관통 전기 부재가 공동(空洞)부를 관통하는 무기 절연 재료의 제1 절연층과, 전술의 제1 절연층의 외주에 설치됨과 함께, 이 제1 절연층보다도 유전율이 작은 유기 절연 재료의 제2 절연층과, 전술의 제2 절연층에 매립된 전계 완화 실드를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 관통 전기 부재가 관통하는 절연 지지 장치에 있어서, 전계 완화 실드에 의한 전계 완화와 함께, 유전율의 차이에 의한 내면, 소위, 연면의 전계 분포를 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 절연 지지 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 절연 지지 장치의 주형 방법을 설명하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 절연 지지 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 절연 지지 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 절연 지지 장치의 구성을 나타내는 단면도.

이하, 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 설명한다.

[실시예 1]

우선, 본 발명의 실시예 1에 따른 절연 지지 장치를 도 1, 도 2를 참조해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 절연 지지 장치의 구성을 나타내는 단면도, 도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 절연 지지 장치의 주형 방법을 설명하는 도면이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 세라믹스로 이루어지는 통(筒) 형상의 제1 절연층(1)의 주위에는, 에폭시 수지를 주형해서 형성한 제2 절연층(2)이 설치되어 있다. 제2 절연층(2)의 일단에는, 통 형상의 전계 완화 실드(3)가 매립되어 있다. 전계 완화 실드(3) 기부(基部)의 두께가 두꺼운 부분에는, 암나사(4)가 설치되고, 내주를 크게 한 단차부(3a)에는 제1 절연층(1)이 끼워 넣어 있다. 제2 절연층(2)의 타단에는, 매립 금속(5)이 매립되어 있다. 한편, 제2 절연층(2)에는 전계 완화 실드(3)를 매립하는 것으로부터, 제1 절연층(1)보다도 절연 두께가 큰 쪽이 좋다.

이러한 절연 지지 장치에는, 전계 완화 실드(3) 기부측에 진공 밸브(6)를 갖는 일점쇄선으로 둘러싼 차단부(7)가 암나사(4)에 고정되고, 반대측에 전자(電磁) 액추에이터(8)를 갖는 일점쇄선으로 둘러싼 조작 기구(9)가 매립 금속(5)에 고정된다. 진공 밸브(6)와 전자 액추에이터(8)는, 제1 절연층(1)의 공동부(1a)를 이동 가능하게 관통하는 일점쇄선으로 나타내는 절연 조작 로드(10)에 의해 연결된다. 절연 조작 로드(10)와 제1 절연층(1) 내면 사이는, 소정의 절연 거리를 유지하고 있다.

다음에, 절연 지지 장치의 제조 방법을 도 2를 참조해서 설명한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 우선, 통 형상의 제1 절연층(1)을 세라믹스로 제조하여 준비해 둔다(내주 절연 부재 준비 공정). 다음에, 제1 절연층(1)의 일단의 외주를 단차부(3a)에 끼워 넣고, 타단의 내주를 금형(11)의 위치 결정부(11a)에 끼워 넣는다(전계 완화 실드 고정 공정). 이들을 금형(11)에 세트하고, 금형(11) 밖으로부터, 암나사(4)와 매립 금속(5)을 각각 볼트(12)로 고정한다(금형 세트 공정). 그리고, 금형(11)을 폐쇄하고, 가열하면서 진공처리를 행한다. 온도, 진공도가 소정값에 도달하면, 주입구(13)로부터 캐비티(14) 내에 액상 에폭시 수지를 충전하고, 가열 경화시킨다(외주 절연 부재 형성 공정). 이형(離型)하면, 전계 완화 실드(3)를 매립한 제2 절연층(2)을 형성할 수 있다.

이러한 주형에 의해, 제1 절연층(1)을 금형(11)의 일부로서 이용할 수 있어, 부품수를 삭감할 수 있다. 제1 절연층(1)은, 무기 절연 재료이며, 주형시의 온도에 견딜 수 있는 것이다. 한편, 제1 절연층(1)이 없고, 제2 절연층(2)만을 주형 할 경우에는, 제1 절연층(1)에 상당하는 크기의 원기둥 형상의 부속의 금형이 필요하게 된다.

또한, 제1 절연층(1)은 유전율이 약 8, 제2 절연층(2)은 유전율이 약 4이며, 1회의 주형에 의해 외측보다도 내측의 유전율이 큰 것을 제조할 수 있다. 또한, 제2 절연층(2)에 매립되는 전계 완화 실드(3)의 선단을, 축 방향 길이에 대하여, 1/2∼1/3까지 신장함으로써, 절연 조작 로드(10)와 같은 공동부(1a)를 이동하는 가동 전기 부재의 전계 완화를 도모할 수 있다.

또한, 이러한 절연 구성에서는, 내주 쪽이 절연적으로 엄격해지지만, 무기 절연 재료 때문에, 방전 열화를 일으키기 어려워, 연면의 절연 재료로서 뛰어난 것이 된다. 또한, 제2 절연층(2)은, 이 제1 절연층(1)에 보이드리스(voidless)로 접착시킬 수 있으므로, 3kV 이상의 고전압 기기에 적합한 것이 된다.

상기 실시예 1의 절연 지지 장치에 의하면, 공동부(1a)를 절연 조작 로드(10)가 관통하는 제1 절연층(1)의 주위에, 전계 완화 실드(3)를 매립한 제2 절연층(2)을 주형에 의해 설치하고 있으므로, 전계 완화 실드(3)에 의한 전계 완화와 함께, 외측보다도 내측의 유전율을 크게 할 수 있어, 제1 절연층(1)의 내면, 소위, 연면의 전계 분포를 개선할 수 있다.

상기 실시예 1에서는, 제1 절연층(1)의 공동부(1a)에 가동 전기 부재가 되는 절연 조작 로드(10)를 관통시켜서 설명했지만, 가동하지 않는 고정된 주 회로 도체와 같은 고정 전기 부재를 관통시켜도, 내면의 전계 분포를 개선할 수 있다. 이 경우, 전계 완화 실드(3)의 길이는, 짧아도 된다. 또한, 공동부(1a)에 건조 공기나 질소 가스 등의 절연 가스를 봉입하면, 습도 등에 영향을 받지 않는 것으로 할 수 있다.

여기서, 제1 절연층(1)의 공동부(1a)를 관통하는 가동 전기 부재, 고정 전기 부재를 합해서 관통 전기 부재라고 칭한다.

[실시예 2]

다음에, 본 발명의 실시예 2에 따른 절연 지지 장치를 도 3을 참조해서 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 절연 지지 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 한편, 이 실시예 2가 실시예 1과 다른 점은, 제2 절연층의 외주에 제3 절연층을 설치한 것이다. 도 3에 있어서, 실시예 1과 마찬가지의 구성부분에 있어서는, 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 제2 절연층(2)의 외주에는, 제1 절연층(1)과 마찬가지의 세라믹스로 이루어지는 제3 절연층(15)을 설치하고 있다.

이에 따라, 제2 절연층(2)의 외주에 유전율이 큰 제3 절연층(15)이 설치되므로, 외주의 전계 완화도 도모할 수 있다. 또한, 주형에 있어서는, 제3 절연층(15)을 금형의 부속으로서 사용할 수 있어, 금형의 부품수를 더욱 삭감할 수 있다.

상기 실시예 2의 절연 지지 장치에 의하면, 실시예 1에 의한 효과 이외에, 내주와 함께, 외주의 전계 완화를 도모할 수 있다.

[실시예 3]

다음에, 본 발명의 실시예 3에 따른 절연 지지 장치를 도 4를 참조해서 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 절연 지지 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 한편, 이 실시예 3이 실시예 2와 다른 점은, 제1 절연층의 내면에 돌출부를 설치한 것이다. 도 4에 있어서, 실시예 2와 마찬가지의 구성부분에 있어서는, 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 절연층(1) 내면의 중간부에는, 전계 완화 실드(3)의 선단이 축 방향과 직교하는 위치에, 내측으로 돌출한 돌출부(16)를 설치하고 있다. 한편, 돌출부(16)는, 관통 전기 부재와 소정의 절연 거리를 유지하는 것으로 한다.

전계 완화 실드(3)의 선단은, 전계 강도가 높게 되지만, 돌출부(16)에 의해 절연 두께를 크게 하고 있으므로, 연면의 전계 강도를 억제할 수 있다.

상기 실시예 3의 절연 지지 장치에 의하면, 실시예 2에 의한 효과 이외에, 제1 절연층(1) 내면의 전계 완화를 더욱 도모할 수 있다.

[실시예 4]

다음에, 본 발명의 실시예 4에 따른 절연 지지 장치를 도 5를 참조해서 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 절연 지지 장치의 구성을 나타내는 단면도이다. 한편, 이 실시예 4가 실시예 3과 다른 점은, 제3 절연층의 외주에 접지층을 설치한 것이다. 도 5에 있어서, 실시예 3과 마찬가지의 구성부분에 있어서는, 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 제3 절연층(15)의 외주에는, 도전성 도료를 도포해서 형성한 접지층(17)을 설치하고 있다. 한편, 실시예 1과 같은 제3 절연층(15)을 설치하지 않은 구성에서는, 제2 절연층(2)의 외주에 접지층(17)을 설치하는 것으로 한다. 또한, 전계 완화 실드(3)측의 제2 절연층(2) 끝은, 도시하지 않은 계면 접속으로 접속된다.

상기 실시예 4의 절연 지지 장치에 의하면, 실시예 3에 의한 효과 이외에, 외주를 접지한 전기 기기에도 적용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 실시형태에 의하면, 관통 전기 부재가 관통하는 절연 지지 장치에 있어서, 전계 완화 실드에 의한 전계 완화와 함께, 유전율의 차이에 의한 내면, 소위, 연면의 전계 분포를 개선할 수 있다.

본 발명의 몇가지의 실시형태를 설명했지만, 이들의 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하지 않고 있다. 이들 신규의 실시형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 각종의 생략, 치환, 및 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

1 : 제1 절연층 1a : 공동부
2 : 제2 절연층 3 : 전계 완화 실드
3a : 단차부 4 : 암나사
5 : 매립 금속 6 : 진공 밸브
7 : 차단부 8 : 전자 액추에이터
9 : 조작 기구 10 : 절연 조작 로드
11 : 금형 11a : 위치 결정부
12 : 볼트 13 : 주입구
14 : 캐비티 15 : 제3 절연층
16 : 돌출부 17 : 접지층

Claims

관통 전기 부재가 공동(空洞)부를 관통하는 무기 절연 재료의 제1 절연층과,
상기 제1 절연층의 외주에 설치됨과 함께, 이 제1 절연층보다도 유전율이 작은 유기 절연 재료의 제2 절연층과,
상기 제2 절연층에 매립된 전계 완화 실드
를 구비하는 절연 지지 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 절연층의 외주에, 상기제 1 절연층과 동일한 절연 재료로 이루어지는 제3 절연층을 설치하는 절연 지지 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 절연층은, 세라믹스이며,
상기 제2 절연층은, 에폭시 수지인 절연 지지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 절연층 내면의 중간부에, 내측 방향으로 돌출한 돌출부를 설치하는 절연 지지 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 절연층의 외주에 접지층을 설치하는 절연 지지 장치.
세라믹스로 형성된 제1 절연층을 준비하는 내주 절연 부재 준비 공정과,
상기 제1 절연층을 전계 완화 실드에 고정하는 전계 완화 실드 고정 공정과,
상기 제1 절연층 및 상기 전계 완화 실드를 금형에 고정하는 금형 세트 공정과,
상기 금형 내에 에폭시 수지를 충전하고, 상기 전계 완화 실드를 매립한 제2 절연층을 형성하는 외주 절연 부재 형성 공정
을 구비한 절연 지지 장치의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 절연층과 상기 제3 절연층은, 세라믹스이며,
상기 제2 절연층은, 에폭시 수지인 절연 지지 장치.
제2항에 있어서,
상기 제3 절연층의 외주에 접지층을 설치하는 절연 지지 장치.