KR900001108B1 - 가스절연 전기장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

가스절연 전기장치

제1도는 본원 발명의 제1실시예에 의한 절연층을 가진 가스절연 전기기기의 종단면도.

제2도는 제1도의 II-II 선 단면도.

제3도는 결합제유체와 충전제의 혼합비 및 비유전율과의 관계를 나타내는 그래프.

제4도는 절연층의 분극처리시에 도전성입자를 흡인하기 위한 절연층의 전계 및 직류전계사이의 관계를 나타내는 그래프.

제5a도 및 제5b도는 본원 발명의 제2실시예의 원리를 나타내는 도면.

제6도는 본원 발명의 제2실시예의 부분단면도.

제7도는 절연층의 도전성입자의 흡인력이 본원 발명의 제2실시예에 의하여 향상된 것을 나타내는 그래프.

제8도, 제9도 및 제10도는 본원 발명의 제1 및 제2실시예의 변형예를 나타내는 도면.

본원 발명은 가스절연 전기기기에 관한 것이며, 특히 도전성 입자가 가스절연 전기기기내로 혼입되는 상태에 있어서도 기기의 유전력의 저하를 방지하기에 적합한 가스절연 전기기기에 관한 것이다.

일반적으로, 가스절연 전기기기는 고압부재가 전류공급도체로서 SF₆가스와 같은 네가티브(negative)성 가스를 금속성 관체(管體)내에 배치한 구성으로서 사용되고 있다. 이 기기내에 도전성 입자가 혼입되어 관체저부에 낙하체류하는 경우에는, 이 도전성입자는 정전기력(靜電氣力)을 받아 관체면에서 부상(浮上)하여 기기내를 부유하는 것이 유인(誘因)이 되어, 가스공간 및 절연지지체 연면(沿面)의 절연내력을 극단적으로 저하시키는 상황이 있다. 본원 전기기기의 신뢰할 수 있는 절연특성을 확보하기 위해 상기 도전성입자의 영향을 방지할 수 있는 절연구성의 전기기기를 구성하는 것이 바람직하다.

이 문제를 해결하기 위하여, 일본국 특개소 제80-136,811호 공보에 제안된 것이 있으며, 관체의 내주면(內周面)에 강유전성(强誘電性)의 절연층을 형성하고, 입자에 작용하는 정전기부상력(浮上力)에 항거할 수 있는 강한 정전기흡인력을 도전성입자와 관체의 저부사이에 부여하며, 도전성입자의 부상작용을 저지하도록 한 가스절연 전기기기가 공지되어 있다. 이 경우에 있어서는, 비유전율(比誘電率)이 소정값보다 큰 강유전성물질을 사용하는 절연층을 형성하는 것이 필요하다. 통상적으로, 유기고분자화합물의 비유전율은 6이상이 될 수 없다. 소결티탄산 바륨과 같은 무기화합물의 비유전율은 수천이 될 수 있으나, 상기 소성티탄산 바륨은 부서지기 쉬우며, 기계로 마무리될 수 없다. 또한, 소성티탄산 바륨을 둥근 면을 가진 관체의 내면에 부착하는 것이 곤란하다.

한편, 절연층위에 도전성입자를 흡인하기 위한 정전기흡인력을 증대시키며, 그리고 기기의 절연성능을 향상시키는 것을 필요로 한다.

본원 발명의 목적은 절연층위에 도전성입자의 흡인력을 증대시키고, 그리고 관체의 내면에 반영구적으로 부착할 수 있는 절연층이 형성되어 있는 가스절연 전기기기를 제공하는데 있다.

본원 발명에 의하면, 절연층은 강유전성을 가진 미세한 분말이 충전제로서 결합제 유체에 융해된 혼합유체로 형성된 코팅층이다. 이 코팅층의 비유전율은 충전제의 혼합비 및 충전제의 비유전율에 의하여 조정될 수 있다. 실험결과에 의하면, 코팅층은 그 비유전율이 10이상이 되도록 형성되었을 때에는, 코팅층 위에 부착된 도전성입자의 부상작용이 억제된다는 사실이 밝혀졌다. 이와 같이, 본원 발명은 기기의 내면에 강유전성 계통의 박막절연층을 반영구적으로 안정되게 배치하기 위한 수단으로서 혼합유체의 코팅층에 의하여 형성된다.

또한, 본원 발명에 의하면, 절연층의 정전기흡인력을 증대시키기 위하여 절연층의 한쪽에 대하여 도전처리를 행한다.

다음에, 본원 발명의 실시예에 대하여 첨부도면에 따라서 상세히 설명한다.

제1도 및 제2도에 있어서, 가스절연 전기기기는 절연지지체(2)에 의하여 절연지지된 고압도체(3)를 접지금속성 관체 또는 접지탱크(1)내에 배치하고, 그 내부에 절연가스가 절연적으로 밀봉되도록 구성된다. 관체(1)의 내주면에 형성되는 강유전성 계통의 절연층(4)은 강유전성물질의 미세한 분말이 결합체 유체내에 융해된 혼합유체를 코팅함에 의하여 형성되는 코팅층에 의하여 형성된다.

생성된 전계에 의하여 정전기부상력에 항거할 수 있는 정전기흡인력이 도전성입자와 관체의 저부와의 사이의 절연층(4)위에 낙하체류하는 도전성입자(5), (6)에 작용함에 의하여, 기기내로 혼입되는 도전성입자(5), (6)의 부상작용이 저지된다.

도전성입자의 부상작용을 효과적으로 저지하기에 충분한 정전기흡인력을 얻기 위하여, 절연층을 10이상의 비유전율로 하는 것이 필요하다. 그러나, 이 비유전율은 결합체 유체 및 충전제의 비유전율에 의하여 또는 그것들의 혼합비에 의하여 결정된다.

제3도는 도포용의 일반적 불회석코팅 유체(용제 40%, 원료 60%)가 결합제유체로서 사용되고, 그리고 티탄산염 바륨세라믹의 미세분말이 충전제로 사용될 경우에 있어서의 혼합비와, 혼합된 유체로부터 형성된 코팅층의 비유전율간의 관계를 나타낸다. 코팅층의 비유전율 ε_r은 충전제의 혼합비ω를 증가시킴에 의하여 높일 수 있다. ε_r

10의 조건은 ω

20(체적 %)에 의하여 달성될 수 있다. 한편, 제3도에 도시된 혼합비 및 비유전율간의 관계는 충전제의 비유전율에 의하여 주로 변화되며, 그리고ε_r은 비유전율이 큰 충전제를 사용하여 효과적으로 증대시킬 수 있다.

또한, 결합유체로서 강한 고화력을 가진 유체가 바람직하며, 관체의 내면에 코팅층의 점착성을 강하게 하고, 절연층이 반영구적으로 안정적으로 고정될 수 있는 효과를 유도하는 것이 가능하다.

금속표면의 보호를 목적으로, 결합제유체로서 방식(防蝕)도료를 사용하여 절연층이 방식과 같은 금속표면 보호작용을 가지는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 결합제 유체의 재료로서 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지, 알키드수지, 폴리에스테르수지, 에폭시수지, 비닐계수지, 폴리스티렌, 아크릴수지, 폴리아미드수지, 플루오로수지, 에스테르프탈레이트 등을 사용할 수 있다. 또한, 주원료로서 상기 물질중의 어느것을 함유하는 도료 및 와니스를 사용하는 것이 또한 가능하다.

상기 설명에서는 티탄산 바륨 세라믹이 충전제로서 사용되는 예를 들었으나, 강유전성물질로서 탄탈산 리튬, 니오븀산나트륨 또는 니오븀산 리튬, 또는 티탄산 연의 미세분말 또는 그 고체용액을 사용할 수도 있다. 비유전율 ε_r이 10이상이 되도록 설정하기 위한 결합제유체와 충전제의 혼합의 체적비는 티탄산 바륨이 사용될 경우에는 충전제가 20% 이상일 때에 달성할 수 있다. 기타 물질이 사용될 경우의 결과는 다음과 같다. 체적비로서 티탄산 연이 25% 이상, 탄탈산 리튬 10% 이상, 니오븀산 리튬이 10% 이상, 및 니오븀산 나트륨이 20% 이상일 경우에는 비유전율 ε_r은 10이상이 된다.

한편, 절연층(4)에 직류전계를 인가하여 분극처리함으로써, 절연층(4)의 비유전율을 한층더 높일 수 있으므로, 정전기흡인력이 한층 더 증가될 수 있다. 제4도는 절연층위에 부착된 도전성입자의 절연층의 표면으로부터 도전성입자가 제거될 때에 관체의 내면에서 흡인하는 전계(전계력 EL_o)와, 분극처리시의 직류전계(E_DC)간의 관계를 나타낸다.

과 같이 낮은 경우가 있다. 반대로,

에 의하여 분극처리시에, 전계(E_1.0)의 값은 상기 두 경우에 비하여 현저하게 향상된다. 도면에 1점쇄선으로 표시된 절연층이 형성되지 않은 금속면이 노출된 전극보다 현저하게 향상된 효과를 얻을 수 있다. 따라서,

의 조건을 충족시킬 수 있도록 분극처리한 경우 절연층형성의 효과는 효율적으로 이용될 수 있다는 것을 알 수 있다.

분극처리방법으로서, 절연층(4)이 관체(1)의 내면에 형성된 후에 직류전압을 관체(1)와 도체(3)사이에 인가하고, 이에 의하여 2kv/mm 이상의 전계가 생성될 수 있다.

본원 발명의 제1실시예에 의하면, 절연층과 입자사이의 인력이 향상되며, 충전제가 혼합된 결합제유체를 분무코팅함에 의하여 절연층이 관체의 내면에 용이하게 형성될 수 있고, 그 형성수단은 현저하게 간이화되며, 그리고 관체의 내주면과의 접착성이 강화되는 효과를 가져올 수 있다.

다음에 본원 발명의 제2실시예에 대하여 제5a도, 제5b도, 제6도 및 제7도를 참조하여 상세히 설명한다.

제5a도에 있어서, 절연층(4)은 유전체판이며, 상기 강유전성물질을 상기 수지 또는 폴리에틸렌과 같은 박막의 물질에 혼합함에 의하여 형성된다. 유전체판(4)을 관체(1)의 내면에 배설할 경우에는, 작업정밀도의 한계, 관체(1)의 내면의 거치른 표면 등으로 인하여, 관체(1)의 내면과 유전체판사이에 간극(g)이 생성된다. -Q₁의 전하량으로 충전된 입자(5)가 유전체판위에 올 때에는, 이들 충전된 입자와 대응하는 +Q₂의 반대의 분극의 전하가 입자의 측면의 유전체판(4)내에 유도된다. 반대로, -Q₃(Q₃=Q₂)의 전하가 도면에 도시된 바와 같이 반대측면에 유도된다. 또한, -Q₃의 전하에 대한 반대의 극성의 +Q₄의 전하는 간극(g)에 상응하는 거리로 관체(1)의 내면에 유도된다. 이와 같은 경우에 있어서, 입자(5)에 대한 흡인력(F₁₂)은 충전된 입자의 전하량 -Q₁)과 유전체판의 표면에 유도되는 전하량 +Q₂와 그 사이의 거리에 의하여 결정된다. 그러나, 유전체판(4)의 두께(t)가 얇을 때에는, 입자의 전하와 동일한 극성의 전하 -Q₃로 인하여 유전체판의 후면에 유도되는 반발력은 무시될 수 없기 때문에, 흡인력은 충분히 이용되지 않는다. 한편, 제5b도에 도시된 바와 같이, 만약 유전체판(4)의 후면의 관체(1)의 내면에 밀착되어 있을때에는, -Q₃및 +Q₄는 서로 상쇄된다. 그러므로, -Q₃로 인한 반발력은 무시될 수 있으며, 그리고 -Q₁및 +Q₂사이의 흡인력(F₁₂)은 충분히 이용되고, 이에 의하여 입자의 부상을 방지하는 것이 가능하게 된다.

전하 -Q₃및 +Q₄는 서로 구획 될 수 있기 때문에, 제6도에 도시된 바와 같이, 유전체판(4)의 후면(관체(1)의 내면과 접촉되는 면)에 도전물질을 분무하고, 이에 의하여 전극(7)을 형성한다.

제7도는 유전체판(4)위에 전극(7)을 형성함에 의하여 얻어지는 효과를 나타내는 그래프이다. 종좌표는 유전체판이 없는 경우를 1로 나타냈을 때 입자를 흡인하기 위한 흡인하는 전계의 비교치를 가리킨다. 횡좌표의 A는 그위에 전극(7)이 형성되지 않은 유전체판을 나타낸다. A의 경우에 있어서는, 흡인하는 전계는 유전체판이 존재하지 않는 통상적인 경우와 비교하여 약간 향상되나, 충분한 효과는 얻어지지 않는다. 한편, B는 그위에 전극(7)이 형성된 유전체판을 가리키며, 흡인하는 전계가 통상적인 경우에서의 전계보다 약 3배 향상될 수 있는 것을 나타낸다. 즉, 본원 발명의 제2실시예에 의하면, 입자의 흡인하는 전계는 현저하게 향상될 수 있기 때문에, 입자가 가스절연장치내로 혼입되는 경우에 있어서도, 전압이 기기에 인가되는 상태에서 입자의 부상이 방지될 수 있으며, 따라서 절연신뢰도가 향상된다.

유전체판의 배치에 관하여는, 그것을 접지 탱크의 전체내면위에 배치할 필요는 없다. 제9도에 도시된 바와 같이, 유전체판을 탱크의 저면에만 배치해도, 상기 입자의 작용을 고려할 때에, 충분한 효과를 기대할 수 있다. 또한, 탱크의 전체길이에 유전체판을 배치할 필요가 없으며, 제8도에 도시된 바와 같이 유전체판을 부분적으로 배치할 수도 있다.

전극(7)은 제8도 및 제9도에서는 생략되어 있다.

한편, 제10도에 도시된 바와 같이, 유전체판은 입자에 의하여 용이하게 영향받는 절연스페이서(8)와 같은 절연지지체와 가까운 위치에만 배치할 수도 있다. 제10도에 있어서, (9) 및 (10)은 절연스페이서(8)를 지지 및 고정하기 위한 금속지지체이다. 이 경우에 있어서, 본원 발명에 의한 유전체판(4)은 금속지지체(9)의 상면에 유전체판(4)를 밀착시켜 형성되며, 따라서 제5b도에 도시된 바와 같은 유사한 효과가 얻어진다. 또한, 유전체판을 접지탱크의 저면에 고정시킬 필요는 없고, 그것들은 절연스페이서와 일체적으로 제작할 수 있으므로, 이와 같은 배치는 제작면에서 유리하다.

Claims (6)

1. 절연가스가 밀봉되어 있는 금속성관체와, 절연지지체에 의하여 상기 금속성 관체내에 지지된 도체와, 상기 금속성 관체의 내면에 배설되고, 비유전율이 10이상이 되도록 강유전성물질이 절연층내에 혼합되는 절연층으로 이루어지며, 상기 절연층은 상기 관체의 내면에 강유전성 물질의 미세분말이 도포용코팅유체에 혼합된 혼합유체를 코팅하여 형성되고, 상기 절연층과 상기 관체의 내면은 밀착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연층이 2kv/mm이상의 전계강도로 극성이 부여되는 것을 특징으로하는 가스절연 전기기기.
3. 제1항에 있어서, 전극시트가 상기 금속성 관체의 내면과 대면하는 상기 절연층의 표면위에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
4. 제3항에 있어서, 상기 절연층이 절연지지체와 가까운 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
5. 제3항에 있어서, 상기 절연층이 2kv/mm이상의 전계강도로 극성이 부여되는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.
6. 제1항에 있어서, 상기 강유전성 물질이 티탄산 바륨으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스절연 전기기기.

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