JP7137486B2 - Gas-insulated switchgear and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ガス絶縁開閉装置及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a gas-insulated switchgear and a manufacturing method thereof.
ガス絶縁開閉装置は、受電用断路器、遮断器、母線用断路器等の主回路機器が、六フッ化硫黄(SF6)などの絶縁性ガスを封入した密閉容器内に収容されている。各機器間は、主回路導体により接続されている。主回路導体は、容器内に設置した絶縁物によりガス中で支持され、接地電位である密閉容器との間で絶縁を保持している。 In a gas-insulated switchgear, main circuit devices such as power receiving disconnectors, circuit breakers, and busbar disconnectors are housed in a sealed container containing an insulating gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ). Each device is connected by a main circuit conductor. The main circuit conductor is supported in the gas by an insulator installed in the container, and maintains insulation from the sealed container at ground potential.
受電用のガス絶縁開閉装置においては、電力ケーブルあるいは架空線により電力系統から電力を引き込み、受電用断路器-遮断器-母線用断路器を経由して母線に給電する。また、給電用のガス絶縁開閉装置の場合は、母線から受電し、母線用断路器-遮断器-給電用断路器を経由して負荷に接続した電力ケーブルあるいは架空線に給電する。三相分を一回線とした1ベイを構成するガス絶縁開閉装置と、隣接する1ベイを構成するガス絶縁開閉装置との間は、母線により電気的に接続される。 In a gas-insulated switchgear for power reception, power is drawn from the power system through a power cable or an overhead line, and supplied to the bus via a power receiving disconnector-circuit breaker-bus disconnector. In the case of a gas-insulated switchgear for power supply, power is received from the busbar and supplied to the power cable or overhead line connected to the load via the disconnector for the busbar - the circuit breaker - the disconnector for power supply. A busbar electrically connects a gas-insulated switchgear that constitutes one bay with three phases as one line and a gas-insulated switchgear that constitutes an adjacent one bay.
絶縁性ガスを封入した密閉容器と、密閉容器の内部に収容された主回路導体と、を有するガス絶縁開閉装置においては、密閉容器の内面に、非線形抵抗材を含む樹脂層を形成することにより、密閉容器の内部で発生する金属異物の周辺に高電界が発生し、金属異物が浮上する、という問題を解決することが検討されている。 In a gas-insulated switchgear having a closed container containing an insulating gas and a main circuit conductor housed inside the closed container, a resin layer containing a nonlinear resistance material is formed on the inner surface of the closed container. In addition, it is being studied to solve the problem that a high electric field is generated around metallic foreign matter generated inside a closed container, causing the metallic foreign matter to float.
特許文献1には、絶縁ガスが充填された接地タンクと、接地タンクの内部に配置された中心導体と、接地タンクの下側の内表面に配置され、絶縁材料に非線形抵抗材料が含有されてなる非線形抵抗部と、を有し、非線形抵抗部は、接地タンク側と比較して中心導体側により多くの非線形抵抗材料を含有する、ガス絶縁開閉装置が開示されている。この文献には、上記の構成により、接地タンク内に混入した金属異物の周辺の部分放電を抑制しつつ、接地タンクから金属異物への電荷流入も抑制できる、という効果を奏すると記載されている。 Patent Document 1 discloses a grounding tank filled with an insulating gas, a center conductor placed inside the grounding tank, and a nonlinear resistance material placed on the lower inner surface of the grounding tank, and the insulating material contains a nonlinear resistance material. A gas insulated switchgear is disclosed having a non-linear resistance section comprising more non-linear resistance material on the center conductor side compared to the ground tank side. This document describes that the above configuration can suppress partial discharge in the vicinity of the metal foreign matter mixed in the ground tank, and can also suppress the inflow of charges from the ground tank to the metal foreign matter. .
ガス絶縁開閉装置の密閉容器の内部で発生する金属異物の周辺における高電界、及び金属異物の浮上は、密閉容器の内部におけるコロナ放電やストリーマ放電の発生、絶縁耐力の低下等につながる。 A high electric field around metallic foreign matter generated inside a closed container of a gas-insulated switchgear and floating of the metallic foreign matter lead to the occurrence of corona discharge and streamer discharge inside the closed container, a decrease in dielectric strength, and the like.
特許文献1においては、非線形抵抗材料の種類により異なる電界-導電率特性については、十分には検討されていない。 In Patent Document 1, electric field-conductivity characteristics that differ depending on the type of nonlinear resistance material are not sufficiently studied.
非線形性が現れる電界が低い材料は、導電率の上昇率がなだらかで、高電界領域の緩和効果が小さく、部分放電が発生しやすい。また、導電率の上昇率が急峻な材料は、非線形性が現れる電界が比較的高く、低電界時の緩和効果が小さいため、部分放電の抑制のばらつきが大きくなる。 A material with a low electric field in which nonlinearity appears has a gradual increase in conductivity, a small relaxation effect in a high electric field region, and a partial discharge is likely to occur. In addition, a material with a steep rate of increase in conductivity has a relatively high electric field in which nonlinearity appears, and the relaxation effect at low electric fields is small, resulting in large variations in suppression of partial discharge.
本発明の目的は、ガス絶縁開閉装置の内部に発生しタンクの内面に付着する金属異物の浮上を確実に抑制し、高い絶縁耐力を維持することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reliably suppress floating of metallic foreign matter generated inside a gas-insulated switchgear and adhering to the inner surface of a tank, thereby maintaining high dielectric strength.
本発明のガス絶縁開閉装置は、接地されているタンクと、タンクの内部に設置されタンクとは絶縁されている高電圧導体と、を有し、タンクの内面には、樹脂に複数種類の非線形抵抗材が混合された構成を有する樹脂層が形成され、複数種類の非線形抵抗材のうち少なくとも一種類の非線形抵抗材である第一の非線形抵抗材は、複数種類の非線形抵抗材のうち少なくとも一種類の他の非線形抵抗材である第二の非線形抵抗材よりも、動作電界が高く、かつ、動作電界より高い電界の範囲で非線形特性曲線の傾きが大きい。 The gas-insulated switchgear of the present invention has a grounded tank and a high-voltage conductor installed inside the tank and insulated from the tank. A resin layer having a configuration in which resistance materials are mixed is formed, and the first nonlinear resistance material, which is at least one of the plurality of types of nonlinear resistance materials, is at least one of the plurality of types of nonlinear resistance materials. The operating electric field is higher than that of the second nonlinear resistive material, which is another nonlinear resistive material of the type, and the slope of the nonlinear characteristic curve is steeper in the range of the electric field higher than the operating electric field.
本発明によれば、ガス絶縁開閉装置の内部に発生しタンクの内面に付着する金属異物の浮上を確実に抑制し、高い絶縁耐力を維持することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to reliably suppress floating of metallic foreign matter generated inside a gas-insulated switchgear and adhering to the inner surface of a tank, and to maintain high dielectric strength.
本発明は、ガス絶縁開閉装置のタンク内部のコーティング技術に関し、詳しくは、遮断器及び断路器をガス絶縁密封容器内に設置し、電力系統から受電する受電ユニット、さらに遮断器及び断路器をガス絶縁容器内に設置し、母線を介して電力を負荷側に給電する給電ユニットを有するガス絶縁開閉装置に用いるタンク内部への非線形抵抗材のコーティングに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coating technology for the inside of a tank of a gas-insulated switchgear. The present invention relates to coating of a nonlinear resistance material inside a tank used in a gas insulated switchgear having a power supply unit installed in an insulated container and supplying electric power to the load side via a bus.
以下、本発明について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のガス絶縁開閉装置の全体構成を示す部分断面図である。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the overall configuration of a gas-insulated switchgear according to the present invention.
本図において、ガス絶縁開閉装置100は、絶縁ガス(SF6等)が充填された接地タンク2(以下、単に「タンク」ともいう。)と、接地タンク2の内部に設けられた高電圧導体1と、接地タンク2の内部で高電圧導体1の支持及び固定をする絶縁スペーサ30(以下、単に「スペーサ」ともいう。)と、を備えている。このほか、ガス絶縁開閉装置100は、遮断器20、断路器21、接地開閉器22、変流器23、変圧器24、母線25、26等を含む。タンク内に充填する絶縁ガスとしては、乾燥空気も用いられる。
In this figure, the gas-insulated
高電圧導体1は、円柱形状の金属(アルミニウムや銅等)で形成されている。接地タンク2は、円筒形状の金属容器である。高電圧導体1は、接地タンク2の内部で絶縁スペーサ30によって支持・固定され、接地タンク2と絶縁されている。接地タンク2は、接地されているため、通常、電位は0である。
The high-voltage conductor 1 is made of cylindrical metal (aluminum, copper, or the like). The
本図においては、絶縁スペーサ30としてコーン型のもの(コーンスペーサ)を図示しているが、これ以外にもディスク状のスペーサや柱状のポストスペーサ等、種々の形状がある。
Although a cone-shaped spacer (cone spacer) is shown as the
図2は、本発明のガス絶縁開閉装置のタンクの一部を示す模式断面図である。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing part of the tank of the gas-insulated switchgear of the present invention.
本図に示すように、タンク壁51の内面には、樹脂層53が設けられている。樹脂層53は、エポキシ樹脂等に非線形抵抗材121、122を添加し混合したものをコーティングすることにより形成したものである。非線形抵抗材121、122としては、酸化亜鉛(ZnO)、炭化ケイ素(SiC)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、ダイヤモンドなどが用いられる。
As shown in this figure, a
すなわち、本発明においては、非線形抵抗材121、122は、粒子状であり、異なる組成の二種類以上で構成されている。
That is, in the present invention, the
なお、タンク壁51の内面には、異物54(金属異物)が付着する場合がある。
Note that foreign matter 54 (metallic foreign matter) may adhere to the inner surface of the
図3は、図2の樹脂層53の配置の例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of arrangement of the
本図においては、タンク壁51の内面のうち下半分の領域に樹脂層53が設けられている。タンク壁51の内面のうち上半分の領域には、非線形抵抗材を含まない樹脂(エポキシ樹脂等)が塗布され、樹脂層131(絶縁樹脂層)が形成されている。金属異物は、重力により下方に落下する場合が多いため、樹脂層53は、下半分の領域に設ければ十分である場合が多い。また、このように樹脂層53を部分的に設けることにより、製造コストを抑えることができる。
In this figure, a
もちろん、樹脂層53は、タンク壁51の内面のうち上半分の領域にも設けてもよい。場合によっては、下半分の全領域と上半分の領域の一部とに樹脂層53を設けてもよい。樹脂層53は、少なくとも下半分の全領域に設けることが望ましい。
Of course, the
つぎに、非線形抵抗材121、122を含む樹脂層53の作用効果について、図2を用いて説明する。
Next, functions and effects of the
タンクの内部に異物54(金属異物)が発生した場合、異物54の近傍に電界が集中し、高電界となる。この範囲にある非線形抵抗材121、122への電界が上昇すると、非線形抵抗材121、122の導電率が大きくなり、電気的に異物54の先端部の大きさが拡がることと等価となり、異物54近傍の電界集中が緩和される。この緩和により、異物54付着時の絶縁耐力が向上する。
When foreign matter 54 (metallic foreign matter) occurs inside the tank, the electric field concentrates in the vicinity of the
なお、樹脂層53の厚さは、50μm以上が好適である。また、樹脂層53の厚さは、タンク内の寸法、材料コスト等の面から、1mm以下が望ましく、200μm以下が更に望ましい。
It should be noted that the thickness of the
以下、実施例について説明する。 Examples are described below.
図4は、非線形抵抗材の一例である酸化亜鉛の電界-導電率特性を示すグラフである。横軸に電界、縦軸に導電率をとっている。樹脂層における酸化亜鉛の濃度は、10質量%である。 FIG. 4 is a graph showing electric field-conductivity characteristics of zinc oxide, which is an example of a nonlinear resistance material. The horizontal axis is the electric field, and the vertical axis is the conductivity. The concentration of zinc oxide in the resin layer is 10% by mass.
本図に示すように、酸化亜鉛は、非線形の電界-導電率特性(非線形特性)を有する。酸化亜鉛の場合、電界-導電率曲線の急峻な上昇が開始する電界(以下「動作電界」という。)は、約7kV/mmである。すなわち、酸化亜鉛の場合、電界が約7kV/mmになると、非線形特性曲線(以下、単に「曲線」ともいう。)の傾きが急になり、曲線が立ち上がり、導電率が急上昇する。 As shown in this figure, zinc oxide has nonlinear electric field-conductivity characteristics (nonlinear characteristics). In the case of zinc oxide, the electric field at which the sharp rise of the electric field-conductivity curve begins (hereinafter referred to as the "operating electric field") is about 7 kV/mm. That is, in the case of zinc oxide, when the electric field reaches about 7 kV/mm, the slope of the nonlinear characteristic curve (hereinafter also simply referred to as "curve") becomes steeper, the curve rises, and the electrical conductivity rises sharply.
なお、「動作電界」の更に厳密な定義の一例としては、曲線の傾きの変化率(二次導関数)が所定の値以上に大きくなり始める電界の値としてもよい。この場合に、曲線の近似式を3次以上のTaylor多項式で表し、二次導関数を算出することにより、動作電界を算出することができる。 As an example of a more rigorous definition of the "operating electric field", the value of the electric field at which the slope change rate (second derivative) of the curve begins to increase beyond a predetermined value may be used. In this case, the operating electric field can be calculated by expressing the approximation of the curve by a Taylor polynomial of degree 3 or higher and calculating the second derivative.
動作電界は、非線形抵抗材の種類だけでなく、樹脂中の非線形抵抗材の濃度によっても変化する。このため、異なる種類の非線形抵抗材について動作電界を比較する場合は、本明細書においては、質量基準で同じ濃度でかつ同じ樹脂と混合したもの同士で測定された非線形特性曲線を比較対象とする。よって、第一の非線形抵抗材は、第二の非線形抵抗材よりも、動作電界が高く、かつ、動作電界より高い電界の範囲で非線形特性曲線の傾きが大きい、といった表現が可能である。 The operating electric field varies not only with the type of nonlinear resistance material, but also with the concentration of the nonlinear resistance material in the resin. Therefore, when comparing the operating electric fields of different types of non-linear resistance materials, in this specification, non-linear characteristic curves measured by mixing materials with the same concentration on the mass basis and the same resin are compared. . Therefore, it is possible to express that the first nonlinear resistance material has a higher operating electric field than the second nonlinear resistance material, and that the slope of the nonlinear characteristic curve is large in the range of the electric field higher than the operating electric field.
図5は、非線形抵抗材である炭化ケイ素の電界-導電率特性を示すグラフである。樹脂層における炭化ケイ素の濃度は、10質量%である。 FIG. 5 is a graph showing electric field-conductivity characteristics of silicon carbide, which is a nonlinear resistance material. The concentration of silicon carbide in the resin layer is 10% by mass.
本図に示すように、炭化ケイ素の場合、動作電界が低く、曲線の傾きが比較的緩やかである。曲線の立ち上がり(動作電界)は、約4kV/mmであり、約8kV/mm以上では曲線の傾きが緩やかになる。 As shown in this figure, in the case of silicon carbide, the operating electric field is low and the slope of the curve is relatively gentle. The rise of the curve (operating electric field) is about 4 kV/mm, and the slope of the curve becomes gentle at about 8 kV/mm or more.
図6は、二種類の非線形抵抗材を混合した場合の電界-導電率特性を示すグラフである。樹脂層における酸化亜鉛の濃度は10質量%であり、炭化ケイ素の濃度は10質量%である。 FIG. 6 is a graph showing electric field-conductivity characteristics when two types of nonlinear resistance materials are mixed. The concentration of zinc oxide in the resin layer is 10% by mass, and the concentration of silicon carbide is 10% by mass.
本図においては、動作電界が低い炭化ケイ素の作用により、約4kV/mmで曲線の傾きが大きくなり始め、約7kV/mm以上で更に傾きが大きくなっている。 In this figure, due to the action of silicon carbide having a low operating electric field, the slope of the curve begins to increase at about 4 kV/mm and further increases at about 7 kV/mm and above.
これにより、印加電圧が低い状態から異物周辺の電界が緩和される。また、高電圧において十分な電界緩和効果が得られる。動作電界が低くなるため、電界緩和のばらつきが小さくなり、低電圧での異物浮上を防止できる。また、非線形特性曲線の傾きが大きくなるため、高電圧での電界緩和効果が大きくなり、部分放電を防止でき、異物の浮上電界を高くすることが可能となる。 As a result, the electric field around the foreign object is relaxed from the state where the applied voltage is low. Moreover, a sufficient electric field relaxation effect can be obtained at a high voltage. Since the operating electric field is lowered, variations in electric field relaxation are reduced, and foreign matter levitation can be prevented at a low voltage. In addition, since the slope of the nonlinear characteristic curve becomes large, the electric field relaxation effect at high voltage becomes large, so that partial discharge can be prevented and the levitation electric field of the foreign matter can be increased.
非線形抵抗材を含む樹脂(コーティング材)のタンク壁51の内面への塗布は、スプレーコーティング若しくは刷毛塗りによりなされる。
The resin (coating material) containing the nonlinear resistance material is applied to the inner surface of the
まとめると、図4及び5から、第一の非線形抵抗材である酸化亜鉛は、第二の非線形抵抗材である炭化ケイ素よりも、動作電界が高く、かつ、動作電界より高い電界の範囲で非線形特性曲線の傾きが大きい、と言える。そして、図6の曲線は、図4及び5の曲線を重ね合わせた形状を有する。このため、適切な導電率及び動作電界が得られる。 In summary, from FIGS. 4 and 5, it can be seen that the first nonlinear resistance material, zinc oxide, has a higher operating electric field than the second nonlinear resistance material, silicon carbide. It can be said that the slope of the characteristic curve is large. The curve in FIG. 6 then has a shape in which the curves in FIGS. 4 and 5 are superimposed. This provides a suitable conductivity and operating electric field.
本実施例の樹脂層の動作電界は、3kV/mm以上であることが望ましい。動作電界が低すぎると、樹脂層の絶縁機能が不十分となるからである。また、本実施例の樹脂層の動作電界は、5kV/mm以下であることが望ましい。樹脂層の動作電界は、第二の非線形抵抗材の動作電界の望ましい範囲に対応している。 The operating electric field of the resin layer of this embodiment is preferably 3 kV/mm or more. This is because if the operating electric field is too low, the insulating function of the resin layer will be insufficient. Further, it is desirable that the operating electric field of the resin layer of this embodiment is 5 kV/mm or less. The operating electric field of the resin layer corresponds to the desired range of the operating electric field of the second non-linear resistance material.
図7は、非線形抵抗材の添加量をパラメータとした場合の電界-導電率特性を示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing electric field-conductivity characteristics when the additive amount of the nonlinear resistance material is used as a parameter.
本図においては、樹脂層における酸化亜鉛及び炭化ケイ素の濃度が等しくなるように添加したものであり、それぞれの濃度が、5質量%、10質量%、15質量%の場合を示している。すなわち、酸化亜鉛の濃度が5質量%でかつ炭化ケイ素の濃度が5質量%の場合(各5質量%)、酸化亜鉛の濃度が10質量%でかつ炭化ケイ素の濃度が10質量%の場合(各10質量%)、酸化亜鉛の濃度が15質量%でかつ炭化ケイ素の濃度が15質量%の場合(各15質量%)である。 In this figure, zinc oxide and silicon carbide were added so that the concentrations of zinc oxide and silicon carbide in the resin layer were equal, and the respective concentrations were 5% by mass, 10% by mass, and 15% by mass. That is, when the concentration of zinc oxide is 5% by mass and the concentration of silicon carbide is 5% by mass (each 5% by mass), when the concentration of zinc oxide is 10% by mass and the concentration of silicon carbide is 10% by mass ( 10% by mass each), and a concentration of zinc oxide of 15% by mass and a concentration of silicon carbide of 15% by mass (15% by mass each).
本図に示すように、コーティング材の電界-導電率特性は、非線形抵抗材の添加量により変化する。具体的には、曲線の立ち上がりの始まり(動作電界)が、各5質量%では約7kV/mm、各10質量%では約5kV/mm、各15質量%の場合では約4kV/mmである。 As shown in this figure, the electric field-conductivity characteristics of the coating material change depending on the amount of the nonlinear resistance material added. Specifically, the beginning of the rise of the curve (operating electric field) is about 7 kV/mm for 5 wt% each, about 5 kV/mm for 10 wt% each, and about 4 kV/mm for 15 wt% each.
よって、非線形抵抗材の添加量が少ない場合、異物がタンク壁の内面に存在する場合において、電界集中時の導電率上昇が不十分となり、電界緩和に至らない可能性がある。 Therefore, if the amount of the nonlinear resistance material added is small, and if foreign matter exists on the inner surface of the tank wall, the increase in conductivity during electric field concentration may be insufficient, and the electric field may not be alleviated.
上記課題を解決するために、複数種類の非線形抵抗材の添加量の合計は、5質量%から50質量%までの範囲が電界緩和効果、電界-導電率特性、及び塗布作業におけるコーティング材の粘度において好適である。非線形抵抗材の添加量としては、5質量%から20質量%までの範囲が更に好適であり、5質量%から15質量%までの範囲が特に好適である。 In order to solve the above problems, the total amount of the multiple types of non-linear resistance materials added is in the range of 5% by mass to 50% by mass. It is suitable for The amount of the non-linear resistance material added is more preferably in the range of 5% to 20% by mass, and particularly preferably in the range of 5% to 15% by mass.
また、動作電界の低い非線形抵抗材(例えば炭化ケイ素)と動作電界の高い非線形抵抗材(例えば酸化亜鉛)との混合率は、1:4から4:1までの間とすることで所望の非線形特性となり、異物の周囲における電界緩和効果が生じ、好適である。この混合率は、1:3から3:1までの間が更に好適であり、1:2から2:1までの間が特に好適である。 In addition, the mixing ratio of the nonlinear resistance material with a low operating electric field (eg silicon carbide) and the nonlinear resistance material with a high operating electric field (eg zinc oxide) is between 1:4 and 4:1. It is suitable because it has the characteristics and the electric field relaxation effect occurs around the foreign matter. More preferably, the mixing ratio is between 1:3 and 3:1, particularly preferably between 1:2 and 2:1.
図8は、金属異物をタンク内に設置した場合における浮上試験の結果を示すグラフである。縦軸は、破壊電圧の相対値をとっている。ここで、破壊電圧とは、所定の条件において金属異物が浮上する電圧をいう。この電圧は、金属異物浮上電圧ともいう。 FIG. 8 is a graph showing the results of a floating test when metal foreign matter is placed in the tank. The vertical axis is the relative value of the breakdown voltage. Here, the breakdown voltage is the voltage at which metallic foreign matter floats under predetermined conditions. This voltage is also referred to as a metal foreign matter floating voltage.
本図においては、タンク壁の内面を金属面とした場合(コーティングなし)の異物の浮上電界の値を1.0としている。樹脂のみによる絶縁膜で被覆した場合(樹脂コーティング)、浮上電界は平均値が1.3程度となり、ばらつきは20%程度となる。 In this figure, the value of the levitation electric field of foreign matter is 1.0 when the inner surface of the tank wall is a metal surface (no coating). When covered with an insulating film made only of resin (resin coating), the floating electric field has an average value of about 1.3 and a variation of about 20%.
また、酸化亜鉛単体を添加したコーティング材を塗布した場合(非線形抵抗材コーティング(単体))、平均値は1.5程度と高くなるが、ばらつきは20%程度と樹脂コーティングと同等である。 Also, when a coating material containing zinc oxide alone is applied (nonlinear resistance material coating (single substance)), the average value is as high as about 1.5, but the variation is about 20%, which is equivalent to that of resin coating.
これに対して、本実施例である、二種類の非線形抵抗材(酸化亜鉛及び炭化ケイ素)を添加したコーティング材を塗布した場合(非線形抵抗材コーティング(混合))、浮上電界の平均値が1.6以上となり、かつ、ばらつきが5%程度と小さくなる。これは、ばらつきが小さくなった分、平均値が高くなり、低い電圧では金属異物の浮上が生じなくなったことを意味する。これにより、タンク内部に金属異物が存在する場合においても、金属異物の浮上を制限し、高い絶縁耐力を維持することができる。 On the other hand, when the coating material added with two types of nonlinear resistance materials (zinc oxide and silicon carbide) is applied (nonlinear resistance material coating (mixed)), the average value of the levitation electric field is 1 0.6 or more, and the variation is as small as about 5%. This means that the smaller the variation, the higher the average value, and the metal foreign matter does not float at a low voltage. As a result, even if metallic foreign matter exists inside the tank, floating of the metallic foreign matter can be restricted and high dielectric strength can be maintained.
なお、二種類の非線形抵抗材を一種類ずつに分けてコーティング材を作製し、タンクの内面に塗布することにより、二層の樹脂層を重ねた構成とした場合、金属異物と接触する非線形抵抗材の特性に強く影響されるため、本実施例のような効果を得ることはできない。 In addition, if two types of non-linear resistance materials are divided into one type each to prepare a coating material and apply it to the inner surface of the tank, when two resin layers are stacked, the non-linear resistance that comes into contact with metal foreign matter Since it is strongly influenced by the properties of the material, it is not possible to obtain the effects of this embodiment.
図9は、本発明の樹脂層の形成工程の一例を示すフロー図である。 FIG. 9 is a flow chart showing an example of the resin layer forming process of the present invention.
本図に示すように、まず、表面処理剤と非線形抵抗材を混合する(S101)。この混合物を樹脂に添加する(S102)。これを撹拌する(S103)。これにより、非線形抵抗材の凝集が防止され、非線形抵抗材が一様に分散されたコーティング材となる。なお、表面処理剤の一例としては、シラン系カップリング剤がある。また、工程S102又はS103において、樹脂の硬化剤も混合する。 As shown in the figure, first, a surface treatment agent and a nonlinear resistance material are mixed (S101). This mixture is added to the resin (S102). This is stirred (S103). This prevents agglomeration of the non-linear resistance material, resulting in a coating material in which the non-linear resistance material is uniformly dispersed. An example of the surface treatment agent is a silane coupling agent. Further, in step S102 or S103, a resin curing agent is also mixed.
撹拌後のコーティング材をスプレーガンによりタンク壁の内面に塗布する(S104)。塗布されたコーティング材は、所定の条件にて硬化される(S105)。 The coating material after stirring is applied to the inner surface of the tank wall with a spray gun (S104). The applied coating material is cured under predetermined conditions (S105).
工程S101において表面処理剤を用いることにより、工程S103の撹拌後、非線形抵抗材が樹脂中に一様に分散される。このため、コーティング材を塗布した範囲においては、金属異物の周囲における電界緩和効果が有効となる。これにより、金属異物の浮上電界向上効果が安定する。表面処理剤の添加量は、0.1質量%から5質量%までの範囲が好適である。 By using the surface treatment agent in step S101, the nonlinear resistance material is uniformly dispersed in the resin after the stirring in step S103. Therefore, in the range where the coating material is applied, the effect of alleviating the electric field around the metallic foreign matter becomes effective. This stabilizes the effect of improving the levitation electric field of the metallic foreign matter. The amount of the surface treatment agent to be added is preferably in the range of 0.1% by mass to 5% by mass.
上記のコーティング材は、非線形抵抗材を含まない絶縁樹脂単体をタンク内面に下塗りとして塗布した後、その塗布面に塗布してもよい。この場合、絶縁樹脂単体の下塗りをした後、一旦硬化し、その後、その塗布面にコーティング材を塗布することが望ましい。これにより、下塗りにより形成された絶縁樹脂層により、タンクから異物への電荷のチャージが妨げられるとともに、非線形抵抗材を含む樹脂層により、電界集中の緩和及び部分放電の抑制が可能となる。 The coating material may be applied to the inner surface of the tank after applying a single insulating resin containing no non-linear resistance material as an undercoat to the inner surface of the tank. In this case, it is desirable to apply the insulating resin alone, cure it once, and then apply the coating material to the coated surface. As a result, the insulating resin layer formed by undercoating prevents charge from being charged from the tank to the foreign matter, and the resin layer containing the non-linear resistance material makes it possible to alleviate electric field concentration and suppress partial discharge.
絶縁樹脂層の厚さは、30μm以上が好適である。また、非線形抵抗材を含む樹脂層(コーティング層)の厚さは、50μm以上が好適である。これらの層の厚さは、タンク内の寸法、材料コスト等の面から、それぞれ、1mm以下が望ましく、200μm以下が更に望ましい。この上限値は、コーティング層のみの場合も同様である。 The thickness of the insulating resin layer is preferably 30 μm or more. Also, the thickness of the resin layer (coating layer) containing the nonlinear resistance material is preferably 50 μm or more. The thickness of each of these layers is desirably 1 mm or less, more desirably 200 μm or less, from the viewpoint of the dimensions inside the tank, material costs, and the like. This upper limit is the same for the case of only the coating layer.
1:高電圧導体、2:接地タンク、20:遮断器、21:断路器、22:接地開閉器、23:変流器、24:変圧器、25、26:母線、30:絶縁スペーサ、51:タンク壁、53:樹脂層、54:異物、100:ガス絶縁開閉装置、121、122:非線形抵抗材、131:樹脂層。 1: high voltage conductor, 2: grounding tank, 20: circuit breaker, 21: disconnector, 22: grounding switch, 23: current transformer, 24: transformer, 25, 26: busbar, 30: insulating spacer, 51 : tank wall, 53: resin layer, 54: foreign matter, 100: gas-insulated switchgear, 121, 122: non-linear resistance material, 131: resin layer.
Claims (22)
前記タンクの内部に設置され前記タンクとは絶縁されている高電圧導体と、を有し、
前記タンクの内面には、樹脂に複数種類の非線形抵抗材が混合された構成を有する樹脂層が形成され、
前記複数種類の非線形抵抗材のうち少なくとも一種類の非線形抵抗材である第一の非線形抵抗材は、前記複数種類の非線形抵抗材のうち少なくとも一種類の他の非線形抵抗材である第二の非線形抵抗材よりも、動作電界が高く、かつ、前記動作電界より高い電界の範囲で非線形特性曲線の傾きが大きく、
前記複数種類の非線形抵抗材の添加量の合計は、5質量%から50質量%までの範囲にあり、
前記第一の非線形抵抗材と前記第二の非線形抵抗材との混合率は、1:4から4:1までの範囲にある、ガス絶縁開閉装置。 a grounded tank; and
a high voltage conductor located within said tank and insulated from said tank;
A resin layer having a configuration in which a plurality of types of nonlinear resistance materials are mixed in a resin is formed on the inner surface of the tank,
A first nonlinear resistance material that is at least one type of nonlinear resistance material among the plurality of types of nonlinear resistance materials, and a second nonlinear resistance material that is at least one other type of nonlinear resistance material among the plurality of types of nonlinear resistance materials The operating electric field is higher than that of the resistive material, and the slope of the nonlinear characteristic curve is large in the range of the electric field higher than the operating electric field,
The total amount of the plurality of types of nonlinear resistance materials added is in the range of 5% by mass to 50% by mass,
A gas-insulated switchgear , wherein a mixing ratio of the first non-linear resistance material and the second non-linear resistance material is in the range of 1:4 to 4:1 .
前記第二の非線形抵抗材は、炭化ケイ素である、請求項1記載のガス絶縁開閉装置。 The first nonlinear resistance material is zinc oxide,
2. The gas insulated switchgear according to claim 1, wherein said second nonlinear resistance material is silicon carbide.
前記タンクの内部に設置され前記タンクとは絶縁されている高電圧導体と、を有し、
前記タンクの内面には、樹脂に複数種類の非線形抵抗材が混合された構成を有する樹脂層が形成され、
前記複数種類の非線形抵抗材のうち少なくとも一種類の非線形抵抗材である第一の非線形抵抗材は、前記複数種類の非線形抵抗材のうち少なくとも一種類の他の非線形抵抗材である第二の非線形抵抗材よりも、動作電界が高く、かつ、前記動作電界より高い電界の範囲で非線形特性曲線の傾きが大きい、ガス絶縁開閉装置を製造する方法であって、
前記樹脂及び前記複数種類の非線形抵抗材を混合してコーティング材を作製する工程と、
前記コーティング材を前記タンクの前記内面に塗布する工程と、
前記コーティング材を硬化して前記樹脂層を形成する工程と、を含み、
前記複数種類の非線形抵抗材の添加量の合計は、5質量%から50質量%までの範囲にあり、
前記第一の非線形抵抗材と前記第二の非線形抵抗材との混合率は、1:4から4:1までの範囲にある、ガス絶縁開閉装置の製造方法。 a grounded tank; and
a high voltage conductor located within said tank and insulated from said tank;
A resin layer having a configuration in which a plurality of types of nonlinear resistance materials are mixed in a resin is formed on the inner surface of the tank,
A first nonlinear resistance material that is at least one type of nonlinear resistance material among the plurality of types of nonlinear resistance materials, and a second nonlinear resistance material that is at least one other type of nonlinear resistance material among the plurality of types of nonlinear resistance materials A method for manufacturing a gas-insulated switchgear having an operating electric field higher than that of a resistive material and having a large slope of a nonlinear characteristic curve in a range of an electric field higher than the operating electric field, comprising:
mixing the resin and the plurality of types of nonlinear resistance materials to produce a coating material;
applying the coating material to the inner surface of the tank;
curing the coating material to form the resin layer ,
The total amount of the plurality of types of nonlinear resistance materials added is in the range of 5% by mass to 50% by mass,
A method of manufacturing a gas-insulated switchgear , wherein the mixing ratio of the first nonlinear resistance material and the second nonlinear resistance material is in the range of 1:4 to 4:1 .
前記第二の非線形抵抗材は、炭化ケイ素である、請求項12記載のガス絶縁開閉装置の製造方法。 The first nonlinear resistance material is zinc oxide,
13. The method of manufacturing a gas insulated switchgear according to claim 12 , wherein said second nonlinear resistance material is silicon carbide.
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