KR20010098747A - 진공절연스위치기어 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

값싸게 생산하고 또 신뢰성이 우수한 도전층형성이 가능한 진공절연스위치기어를 얻는다. 진공용기(5)중에 차단부 등의 다수의 개폐부를 수납하고 이 진공용기(5)를 절연물(7)에 의해 몰드하고, 이 절연물(7)의 표면을 용사피막(8)으로 도전성을 갖도록 한다.

Description

진공절연스위치기어 및 그 제조방법{Vacuum Insulated Switch Gear and Production Method thereof}

본 발명은 진공절연스위치기어, 특히 진공용기를 덮는 몰드절연물의 표면에, 용사(溶射)에 의해 도전 피막을 형성한 진공절연스위치기어 및 그 제조방법에 관한 것이다.

스위치기어 절연물표면에의 적용은 일본 전기학회 기술보고(2부) 제 259호 P37에 기재되어 있고, 도 10에 표시한 바와 같이 도체(11)나 진공밸브(12)를 몰드한 고체절연개폐기의 절연물(13)의 표면에 접지층을 설치한 것이다. 도면에서 14는 도전피막, 15는 제어부, 16은 조작기구, 17은 삽입장치, 18은 2차 개폐전, 19는 단로부, 20은 케이블헤드, 21은 영상변류기, 22는 변류기, 23은 절연모선이다.

또, 일본국 특개소 61-109411호 공보에는 도 11에 표시하는 바와 같이 절연물표면에 도전화층을 형성하는 방법이 표시되어 있고, 가스용기내의 절연물의 실드의 표면에 Zn또는 Pb를 증착, 용사하는 방법이 있다.

즉, 도 11에서 절연성가스인 SF₆가스를 봉입한 접지탱크, 즉 용기(24)내에는 도체(25)가 있어 절연스페이서(26)와 일체 극형되어서 절연스페이서(26)에 의해 탱크내에 지지되어 있다. 27도 도체로, 컨텍트(28)에 의해 도체(25)와 전기적으로 접속되어 있다.

전해 완화용 실드(29)가 양도체(25),(27)의 접속부를 위요하고 있고, 볼트(30)로 도체(25)에 고착되어 있다. 볼트(30)는 실드(29)와 도체(25)를 기계적으로 고착시키고 있는 동시에 실드(29)와 도체(25)의 고착면에 압력을 가해서 실드(29)와 도체(25)를 밀착시켜서 양자를 전기적으로 접속시키고 있다.

즉, 전해완화용의 실드(29)를 플라스틱부품으로 한 것이고 플라스틱부품(29)은 플라스틱으로 형성된 주체(29a)가 도전화수단, 즉 도전층(29b)으로 덮임으로서 도전성을 갖게 한다.

또, 일본국 특개평 2-303311호 공보에는 도 12에 표시한 바와 같이 절연물의 전계제어링의 표면에 도전성 도료를 도포, Zn공사, 진공증착, 스패터링 또는 금속도금 등을 하는 것도 있다. 도면에서 31은 가스용기, 32는 도체, 33은 절연스페이서, 34는 도체, 35는 컨텍트, 36은 전계제어링이고, 전계제어링(36)은 제어링본체 (36a)와 도체피막(36b)으로 구성된다.

종래의 진공절연 스위치기어는 이상과 같이 구성되어 있으므로, 도전성의 도료는 내구성의 관점에서 재도장이 필요할 때가 있고, 도포는 용재를 사용하므로 건조에 시간이 걸리고 제작 코스트가 비싸지고, 또 환경면에서도 사용을 피할 필요가 있다는 문제점이 있었다.

또, 증착과 스패터링은 진공탱크중에서의 피막형성이고 대량생산과 큰 것에는 불적절 할 뿐 아니라, 피막형성속도가 느리므로, 처리시간도 걸리고 제작코스트가 비싸진다는 문제점이 있었다.

또, 금속도금은 습식이므로, 마스킹이나 후공정의 건조에 손이 가고, 또 큰 것은 도금용기나 반송기관계로 처리가 불가능하다는 문제점이 있었다.

또, 용사는 대기중에서 용융금속을 절연체의 표면에 취부해서 피막을 형성하는 방법이나, Pb의 사용은 독성도 있고, 환경면에서 피하는 것이 바람직하다는 문제점이 있었다.

또, Zn의 용사는 내열성이 떨어질 뿐 아니라 위스커를 형성하므로, 전계집중부에는 사용할 수 없다는 문제점이 있었다. 또, 용사피막의 단면은 얇으므로 전계가 집중하기 쉽고, 또 용사피막 최표면에서 용사재와 절연체의 밀착성이 나쁠때는 용사재가 절연체의 표면에서 이탈하거나 절연물표면에 부착해서 절연내력의 저하를 초래할 염려가 있다는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 된 것으로 값싸게 생산할 수 있고, 또 신뢰성이 높은 도전피막을 형성한 진공절연스위치기어를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 또, 본 발명은 값싸게 생산할 수 있고 또 신뢰성이 높은 도전피막을 형성한 진공절연스위치기어의 제조방법을 제안하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 진공절연스위치기어는 개폐부를 수납하는 진공용기, 이 진공용기를 피복하는 몰드절연체및 상기 몰드절연체의 표면을 덮는 도전피막을 구비하고, 상기 도전피막이 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr으로 된 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속 또는 그 산화물을 대기중에서 상기 몰드절연체의 표면에 용사해서 형성된 것이다.

또, 본 발명에 의한 진공절연스위치기어는 개폐부를 수납하는 진공용기, 이 진공용기를 피복하는 몰드절연체 및 상기 몰드절연체의 표면을 덮는 도전피막을 구비하고, 상기 도전피막이 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr로 된 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속과, 상기 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속의 산화물과의 혼합물을 대기중에서 상기 몰드절연체의 표면에 용사해서 형성된 것이다.

또, 본 발명에 의한 진공절연스위치기어의 제조방법은 개폐부를 수납하는 진공용기를 피복하도록 몰드절연체를 형성하는 공정 및 상기 몰드절연체의 표면을 덮도록 도전피막을 형성하는 공정을 포함하고, Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr로 된 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속 또는 산화물을 대기중에서 상기 몰드절연체의 표면에 용사해서 상기 도전피막이 형성되는 것이다.

또, 본 발명에 의한 진공절연스위치기어의 제조방법은 개폐부를 수납하는 진공용기를 피복하도록 몰드절연체를 형성하는 공정 및 상기 몰드절연체의 표면을 덮도록 형성하는 공정을 포함하고, Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr로 된 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속과, 상기 그룹에서 선발된 적어도 하나의 금속의 산화물과의 혼합물을 대기중에서 상기 몰드절연체의 표면에 용사해서 상기 도전피막이 형성되는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 진공절연스위치기어를 표시하는 정면도.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 진공절연스위치기어를 표시하는 측면단면도.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 진공절연스위치기어를 표시하는 정면도.

도 4는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 진공절연스위치기어를 표시하는 측면단면도.

도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 절연물부분을 표시하는 (a),(b), (c)단면도.

도 6은 이 도면의 (a),(b)가 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 절연물부분을 표시하는 단면도.

도 7은 이 도면의 (a),(b),(c)가 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 절연물부분을 표시하는 단면도.

도 8은 이 도면의 (a),(b),(c)가 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 절연물 부분을 표시하는 단면도.

도 9는 이 도면의 (a),(b),(c)가 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 절연물부분을 표시하는 단면도.

도 10은 종래의 스위치기어를 표시하는 측면도.

도 11은 종래의 가스절연전기 장치를 표시하는 단면도

도 12는 종래의 가스절연 개폐장치를 표시하는 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

5 : 진공용기, 7 : 몰드 절연체, 8 : 도전피막.

실시의 형태 1.

이하 본 발명의 한 실시형태를 도면에 따라 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 진공절연스위치기어를 표시하는 정면도, 도 2는 마찬가지로 측면단면도이고, 도면에서 1은 회로전류를 차단, 단로하는 주회로접점, 2는 부하회로를 어스하는 접지접점, 3은 도체, 4는 가요도체이고, 5는 이들 부품을 수납한 진공용기이다. 이 진공용기(5)는 3상전로의 각 상마다에 배치되고, 3상전로에서는 도합 3개의 진공용기(5)가 나란히 배치되고, 각각의 진공용기(5)에 주회로접점(1), 접지접점(2), 도체(3) 및 가요도체(4)가 수납되어 있다.

또, (6a),(6b)는 주회로접점(1) 및 접지접점(2)을 각각 개폐하는 조작기구이다. 3상전로를 구성하는 3개의 진공용기(5)는, 공통의 몰드절연체(7)에 의해 피복되어 있다. 이 몰드절연체(7)는 나란히 된 3개의 진공용기(5)를 일괄해서 덮도록 에폭시 등의 절연수지를 소정의 형에 주입해서 성형된다. 몰드절연체(7)의 외표면에는 도전피막(8)이 형성되고, 이 도전피막(8)은 접지리드(8a)를 통해서 접지되고 진공절연스위치기어의 전기적 성능의 안정화가 도모된다.

도전피막(8)은 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti 및 Zr를 포함하는 그룹에서 선출된 하나 또는 2개이상의 금속의 혼합물의 용융체를 몰드절연체(7)의 외표면에 대기중에서 취부해 줌으로써 형성된다.

상기 그룹에서 선출된 하나이상의 금속의 산화물의 용융체, 또는 상기 그룹에서 선출된 하나이상의 금속과 상기 그룹에서 선발된 하나이상의 금속의 산화물의 혼합물의 용융체를 몰드절연체(7)의 외표면에 대기중에서 취부함으로써 전기적으로 도전성을 갖는 도전피막(8)을 구성할 수도 있다.

이들 금속 또는 금속산화물의 용융체를 몰드절연체(7)의 외표면에 대기중에서 취부해서 형성한 도전피막(8)은 종래의 도전성 도료에 비해 내구성이 우수하고, 또 종래의 도전성 도료와 같이 도포에 용제를 사용하지 않고 건조에 시간이 걸리는 불편도 없고 제작코스트를 낮게 할 수 있다.

더해서, Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti 및 Zr로 된 그룹의 금속 또는 이들의 산화물은, 위스커를 사용하지 않고 환경을 오염시키는 문제도 없다.

또 대기중에서 상기 금속 또는 금속산화물, 또는 이들의 혼합체의 용융물을 몰드절연체(7)의 외표면에 취부해서 도전피막(8)을 형성하므로, 증착 스패터링에 비해 피복의 형성속도를 크게 해서 보다 단시간에 도전성 피막을 형성하고 제조코스트를 절감할 수 있고, 또 도금에 비해 건식으로 피복형성이 되고 피복형성의 수고도 적게 된다.

도 3은 다른 형태에 의한 진공절연스위치기어를 표시하는 정면도, 도 4는 마찬가지로 측면단면도이고, 도면에서 1은 회로전류를 차단, 단로하는 주회로접점, 2는 부하회로를 어스하는 접지접점, 3은 도체, 4는 가요도체, 5는 이들의 부품을 수납한 진공용기이다. 이 진공용기(5)는 3상전로에서는 3개 나란히 배치되나, 이 실시의 형태에서는 3개의 진공용기(5)가 각각 단체이고, 에폭시 등의 몰드절연체(7)로 피복되고 각각의 몰드절연체(7)의 외표면에 각각 상기 도전피막(8)이 형성되고 이 도전피막(8)이 각각 접지되어 있다.

도전피막(8)은 도 1,2의 실시의 형태와 같이 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti 및 Zr로 된 그룹에서 선출된 하나 또는 2개이상의 금속의 용융체, 또는 상기 그룹에서 선출된 하나 또는 2개이상의 금속의 산화물의 용융체 또는 상기 그룹에서 선출된하나 또는 2개이상의 금속과, 상기 그룹에서 선발된 하나 또는 2개이상의 금속의 산화물과의 혼합물의 용융체를 대기중에서 몰드절연체(7)의 외표면에 취부해서 형성되고 상기와 같이 값싸고 신뢰성이 우수한 진공절연스위치기어를 얻을 수가 있다.

상기와 같이 해서 값싸고 내열성, 내전압특성이 우수한 용사재료로서, Zn보다 융점이 높고 위스커를 형성하지 않고 비교적 값싸고, 구하기 쉬운 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr나 이들의 산화물, 혼합물을 선정한 것이다.

또, 용사재는 이들을 주성분으로 하는 것도 되고, 다소 다른 성분이 혼입되어 있어도 같은 효과를 나타낸다.

또, 진공용기(5)중의 구성으로는 차단부, 단로부, 접지개폐부를 수납하고 있으면 되고, 예를 들면 일본국 특개평 11-25815호 공보에 표시된 바와 같이 가동접점이 인접하는 아크홈간의 스페이스를 가동로드에 접속하는 구성이나 일본국 특개평 11-41726호 공보에 표시된 바와 같이 한쌍의 대향하는 접점간의 가동전극에 대한 급전구조를 개량하는 구성도 무방하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr나 그 산화물 혼합물을 진공절연스위치기어의 절연물(7)표면에 용사해서, 도전피복을 형성하므로 값싸고 신뢰성이 우수한 진공절연스위치기어를 얻을 수가 있다. 또 그 제조방법도 도전피막을 값싸고, 또 높은 신뢰성을 가지고 형성할 수 있으므로, 진공절연스위치기어의 고신뢰성, 저가격화에 유효하다.

실시의 형태 2.

도 5 ~ 도 9는 도전피막(8)의 단부와 절연체(7)의 표면 형상을 표시하는 단면도이고 절연체(7)의 표면형상이 다수의 평면 또는 곡면으로 형성되어 있는 경우를 표시하고 있다. 도 5(a),(b)에 표시한 것이 도 1 ~ 도 4에 표시한 구조에 상당하나, 도전피막(8)의 단부의 전계가 비교적 높은 구조로 되어 있다.

여기서, 도 5(c)에 표시한 바와 같이 도전피막(8)을 절연체(7)의 단면(7a)보다도 그 통상부(7b)에 위치시키거나, 또 도6(a)에 표시 하는 바와 같이 절연물(7)의 적어도 한쪽의 단면(7a)에 가까운 통상부(7b)의 외주면에 원호형상의 단면을 갖고 단면(7a)에 가까워짐에 따라 경이 증대하는 테이퍼면(7c)을 형성하고, 이 테이퍼면(7c)에 도전피막(8)의 단부를 위치시킬 수가 있다. 또, 도 6(a)에서는 원호형상의 테이퍼면(7c)을 표시하였으나 직선형상이라도 된다. 또, 도 6(b)에 표시하는 바와 같이 절연체(7)의 적어도 한쪽의 단면(7a)에 가까운 통상부(7b)의 외주면에 반원형상의 단면을 갖는 환상의 홈부(7d)를 형성하고 이 홈부(7d)에 도전피막(8)의 단부를 위치시켜서 전계의 집중에 의한 절연파괴의 발생을 막는다.

또, 도 7(a),(b),(c)에 표시하는 바와 같이 절연체(7)의 적어도 한쪽의 단면(7a)과 진공용기를 둘러싼 통상부(7b)사이에 경사면(7e)을 형성하는것, 도 8(a),(b),(c)에 표시한 바와 같이 절연체(7)의 적어도 한쪽의 단면(7a)과 진공용기를 둘러싼 통상부(7b)사이에 단면(7f)을 형성하는 것도 유효하다. 또, 도 9(a), (b),(c)에 표시하는 바와 같이 절연체(7)의 적어도 한쪽의 단면(7a)와 통상부(7b)사이에 단면이 곡면상으로 단면(7a)에 가까워짐에 따라 경이 감소하는 테이퍼면(7g)을 형성하는 것도 유효하다.

또, 도 9(a),(b),(c)에서는 단면이 곡면상의 테이퍼면(7g)을 표시하였으나, 어떤 형상의 테이퍼면이라도 된다.

또, 이들의 도 5(c), 도 6(a),(b), 도 7(a),(b),(c), 도 8(a),(b),(c), 도 9(a),(b),(c)의 구조를 조합함으로써 전계가 저감하고 절연성능의 신뢰성향상이 도모된다.

실시의 형태 3.

용사형성후의 도전피막(8)의 표면에 2 ~ 7기압정도의 압축공기나 질소가스를 에어컨 등으로 취부하여, 에어블로 할 수가 있다. 이로써, 도전피막(8)의 최외주의 부착력이 약한 용사재를 강제적으로 이탈시킬 수가 있으므로, 절연성능의 신뢰성 향상이 도모된다.

실시의 형태 4.

용사형성한 후의 도전피막(8)의 표면에 강철분말, 세라믹분말, 유리분말, 플라스틱분말, 드라이아이스, 곡물피 등을 압축공기로 취부(숏 브러스트)할 수도 있다. 이로써, 도전피막(8)의 최외주의 부착력이 약한 용사재를 강제적으로 탈피 또는 밀착시킬 수 있으므로 절연성능의 신뢰성향상이 도모된다.

실시의 형태 5.

용사형성한 후의 도전피막(8)의 표면을 금속 또는 나일론 등의 섬유로 된 브러시로 브러싱 할 수도 있다. 이로써 도전피막(8)의 최외주의 부착력이 약한 용사재를 강제적으로 이탈시킬 수가 있으므로 절연성능의 신뢰성 향상이 도모된다.

실시의 형태 6 .

용사형성한 후의 도전피막(8)표면에 실리콘계나 불소계의 실재를 도포 할 수도 있다. 이로써, 도전피막(8)의 최외주의 부착력이 약한 용사재의 이탈을 방지 할 수 있으므로 절연성능의 신뢰성향상이 도모된다.

이상 도면에 표시한 실시의 형태에 대해 본 발명의 구체예를 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 정신에 따라 여러가지 변경이 가능하다.

본 발명에 의한 진공절연스위치기어는 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr로 된 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속, 상기 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속산화물, 또는 상기 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속과, 상기 그룹에서 선택된 적어도 하나의 금속의 산화물과의 혼합물을 몰드절연체의 표면에 용사함으로써 도전피막을 형성하였으므로, 도전피막이 값싸고 또 높은 신뢰성을 가지고 형성할 수 있다.

또, 본 발명에 의한 진공절연스위치기어의 제조방법은 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr로 된 그룹에서 선발된 적어도 하나의 금속, 상기 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속의 산화물 또는 상기 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속과 상기그룹에서 선출된 하나의 금속의 산화물과의 혼합물을 대기중에서 몰드절연체의 표면에 용사하도록 하였으므로, 높은 신뢰성을 갖는 도전피막을 값싸게 형성하고 높은 신뢰성의 진공 절연스위치기어를 값싸게 제조할 수 있다.

Claims (4)

1. 개폐부를 수납하는 진공용기, 이 진공용기를 피복하는 몰드절연체 및 상기 몰드절연체의 표면을 덮는 도전피막을 구비하고 상기 도전피막이 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr로 된 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속 또는 그 산화물을 대기중에서 상기 몰드절연체의 표면에 용사해서 형성된(The electric conductive coating is formed on an outer surface of the molded insulator by thermal spraying a melted material of at least one metal selected ···) 진공절연스위치기어.
2. 개폐부를 수납하는 진공용기, 이 진공용기를 피복하는 몰드전열체 및 상기 몰드절연체의 표면을 덮는 도전피막을 구비하고, 상기 도전피막이 Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr로 된 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속과, 상기 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속의 산화물과의 혼합물을 대기중에서 상기 몰드절연체의 표면에 용사(溶射)해서 형성된 진공절연스위치기어.
3. 개폐부를 수납하는 진공용기를 피복하도록 몰드절연체를 형성하는 공정 및 상기 몰드절연체의 표면을 덮도록 도전피막을 형성하는 공정을 포함하고, Al, Cu,Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr로 된 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속 또는 그 산화물을 대기중에서 상기 몰드절연체의 표면에 용사해서 상기 도전피막이 형성되는 진공절연스위치기어의 제조방법.
4. 개폐부를 수납하는 진공용기를 피복하도록 몰드절연체를 형성하는 공정 및 상기 몰드절연체의 표면을 덮도록 도전피막을 형성하는 공정을 포함하고, Al, Cu, Ag, Ni, Cr, Fe, Ti, Zr로 된 그룹에서 선출된 적어도 하나의 금속의 산화물을 대기중에서 상기 몰드절연체의 표면에 용사해서 상기 도전피막이 형성되는 진공절연 스위치기어의 제조방법.