JPH0137822B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、SF₆ガスしや断器に係り、特に大電
流しや断時に可動電極及び固定電極間に発生する
アークにSF₆ガスを吹き付けて短時間に消弧させ
るためのアーク発生部の近傍に配置された絶縁ノ
ズルを備えたSF₆ガスしや断器に関する。 〔従来の技術〕 この種のしや断器において、電流をしや断する
と可動電極及び固定電極間に高温プラズマ状のア
ークが発生する。このアークを消弧させるために
従来、弗素樹脂からなる絶縁性のノズルから、
SF₆ガス流をアークに吹き付けていた。しかし、
弗素樹脂よりなる絶縁物は高圧SF₆ガス中で発生
した高温プラズマ状のアークにさらされると、ア
ークから発生したエネルギー線が、ノズルの表面
のみならず内部まで侵入し、ノズルの内部にボイ
ドやカーボンを生じさせ、絶縁性能を著しく低下
させる欠点があつた。 特公昭53−28639号公報「しや断器」にはSF₆
ガスしや断器のノズルにおいて粒径３−20ミクロ
ンの金属粉、SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、ガラス繊維、
クレー、タルクを10−80容量％添加したふつ素樹
脂で構成したノズルが記載されている。 また、特公昭48−38216号公報「耐アーク性の
大きな四弗化エチレン−エチレン系共重合体組成
物」には四弗化エチレン−エチレン系共重合体に
CaF₂、MgF₂、SbS、BaS、BNを１種以上、10
重量％以上添加した組成物が記載されている。 上記公知例にはSF₆ガスしや断器におけるノズ
ルがSF₆ガス中でどのような作用をするのかは明
らかにされていない。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、SF₆ガスしや断器に最適なノズルを
提供するものである。 本発明の目的は、大電流しや断時に生ずるアー
クによる内部劣化および表面の消耗を防止した絶
縁性ノズルを備えたSF₆ガスしや断器を提供する
ことにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は、上記の目的を達成するため、固定電
極とその固定電極に接離する可動電極とそれらの
電極間を絶縁する弗素樹脂絶縁物からなるノズル
とを備え、電流しや断時に発生するアークを前記
ノズルから前記電極間に発生するアークにSF₆ガ
スを吹き付けて消弧するしや断器において、前記
ノズルは前記弗素樹脂絶縁物に窒化硼素粉末を充
填剤として含有し、該組成物の樹脂の融点におけ
る組成物の光反射率が60％以上である絶縁物から
構成したものである。 また本発明は、少なくとも前記ノズルは四弗化
エチレン樹脂、四弗化エチレンと六弗化プロピレ
ンとの共重合体及びパーフロロアルコキシ基を有
する四弗化エチレン樹脂から選ばれた弗素樹脂絶
縁物に窒化ほう素粉末を充填剤として含有し、該
組成物の樹脂の融点における組成物の光反射率が
60％以上である絶縁物からなるガスしや断器を提
供するものである。 更に本発明は、ノズルは前記弗素樹脂絶縁物に
窒化ほう素粉末を充填剤として20容量％以下含有
し、該組成物の樹脂の融点における組成物の光反
射率が60％以上である絶縁物からなるガスしや断
器を提案する。 〔作 用〕 本発明者は、大電流しや断時に発生するアーク
におけるエネルギー線の特性に着目し、ノズルに
ついて鋭意検討した結果、ノズルが充填剤として
窒化ほう素粉末を含有した弗素系樹脂組成物から
なるものが有効であることが判明した。また、そ
の弗素系樹脂組成物が弗素系樹脂の融点で光反射
率が60％以上のときに特に有効であることを見出
した。 本発明において、特に有効な弗素樹脂絶縁物と
しては、四弗化エチレン樹脂、四弗化エチレンと
六弗化プロピレンとの共重合体またはパーフロロ
アルコキシ基を有する四弗化エチレン樹脂であ
る。このうち特に四弗化エチレン樹脂がSF₆ガス
しや断器のノズル材として最高の特性を示すこと
が実験により明らかになつている。 これらの弗素樹脂絶縁物に添加する無機充填剤
は窒化ほう素（BN）粉末である。 本発明において、絶縁物は上記弗素樹脂に対
し、これらの窒化ほう素粉末が添加されたもので
あるが、その添加量は樹脂の融点における絶縁物
の光反射率が60％以上となるように調整される。 弗素系樹脂に各種の無機充填剤を添加すること
が知られているが、窒化ほう素は他の無機充填剤
に比べ広い波長範囲で光反射率が高いという特徴
があり、その結果ノズルがアークを吸収しないの
で寿命が長いという利点がある。 ここで樹脂の融点の温度における光反射率を測
定するのは、樹脂自体の反射率が加味されないよ
うに樹脂自体をゲル状態（透明もしくは光透明状
態）にして樹脂中に分散された充填剤の光反射率
を測定するためである。 一般にフツ素樹脂の融点は第一次転移点もしく
はゲル化点とも呼ばれ、結晶性を失いゲル化する
温度である。例えば四フツ化エチレン樹脂の場合
融点は327℃とされているが、工業的に成型され
たものについてはJIS規格により327±10℃と規定
されている。成型された樹脂は融点以上になつて
も数十℃の範囲では加熱により膨張するもののそ
の形状はほぼ維持される。 本発明において『融点』とは、工業的なばらつ
きも考慮して規定された上限値以上で、その形
状・寸法に大幅な変化のない範囲の前記上限値に
近い温度と定義する。 この状態でフツ素樹脂の光反射率はなお数％の
値を有するが、樹脂中に分散された充填剤の光反
射率への影響は少ない。後述する比較例および実
施例においては、例えば四フツ化エチレン樹脂に
ついては前記のJIS規格の値を考慮し340℃におい
て測定した。 光反射率の測定は、充填剤を含有する樹脂をフ
イルム状にし、このフイルムを高熱チヤンバー内
に高屈折率透明板を介して所定の間隔をもつて平
行に並設し、一定の光源から所定波長（250nｍ
〜800nｍ）の光を照射し、フイルム（試料）間
を複数回（ｎ回）全反射させて反射光を求め入射
光と反射光との比から反射率を求めた。 I₁＝（I₀−I₂）ηⁿ lnI₁／I₀−I₂＝nlnη 即ち反射率η＝（I₁／I₀−I₂）^1/n （I₀：光源の光、I₁：反射光、I₂：試料を除き
前記高屈折率透明板のみで同じ光路で全反射させ
た時の透過光、I₀−I₂：入射光） この方法（多重全反射法）によれば、フイルム
の厚さを光波長λに対して大きくしておくことに
より、厚さの反射率に及ぼす影響を十分小さくで
きる。 このようにして求めた光反射率ηは波長λの関
数であり、分光反射率といいη（λ）と表す。一
般に光源も分光組成を有するので、入射光も同様
にI₀（λ）−I₂（λ）と表記する。本発明で単に反
射率と言う場合は上記の分光反射率から次式によ
り求めた平均値のことである。 η＝∫η（λ）｛I₀（λ）−I₂（λ）｝dλ／∫｛I₀（
λ）−I₂（λ）｝dλ 本発明では、分光反射率を測定し、かつ上式の
積分平均する範囲は250nｍ−800nｍの範囲とし、
遮断器において発生するアークのエネルギー線の
スペクトルに対応したものであることを必要とし
ない。 この範囲であれば市販の分光光度計を用いるこ
とができる。 本発明において、絶縁物の光反射率を60％以上
とするために樹脂中に分散される充填剤の添加量
を適宜選定することができるが、窒化ほう素粉末
に加えて他の充填剤例えばアルミナ、酸化チタ
ン、カオリンクレー、亜鉛華、硫酸バリウム、弁
柄などの粉末を樹脂中に分散することもできる。 本発明において充填剤の添加量は容量％であら
わす。しかし実際の調合にあたつては樹脂及び添
加材は粉末状であるから、重量を測定して添加割
合をきめている。この割合は重量％となるが、本
発明では光エネルギー線の遮蔽効果を対象にして
いるので容量％が意味を持つ。重量％と容量％と
は樹脂及び添加材の比重によつて換算される。こ
の比重は素材の品質などによりいくぶんのばらつ
きがあるのが普通であり、ここでは一般に認めら
れる下限値から上限値までの範囲が考慮されなけ
ればならない。 〔実施例〕 四弗化エチレン樹脂に第１表に示す各種充填剤
を添加した絶縁物を用いて、内部耐アーク性を測
定した。 第１表において340℃における反射率とは前述
の方法で測定したものであり、実際の遮断器で電
流を遮断した時の値をいうものではない。

【表】

【表】 第１表によれば、SF₆ガス中で300kV、
40kA10回しや断後の絶縁物の内部耐アーク性は
光反射率が60％以上の場合、TiO₂及びBNが優れ
ていることが分かる。なお、BNを１容量％添加
した場合でも、成型条件（温度、圧力、充填剤の
品質−粒度、不純物−など）が適切でないと反射
率が低く、アーク光の侵入を阻止する能力が低
く、内部劣化が発生することもある（比較例11参
照）。同様に、BNの添加量が同じ場合でも（実
際例３、４参照）成形条件や充填剤の品質により
反射率が異なることがある。 各種充填剤入り弗素樹脂の光反射率は、第１図
の通りであり（第１図の反射率0.8が約60％の光
反射率に相当する）BN充填弗素樹脂は広範囲の
波長域に対して分光反射率が60％以上であること
が分かる。ここで特に注目すべきことは、BNを
添加したノズル材は広い波長範囲で比較的平坦か
つ高い分光反射率を有していることである。これ
はBNを添加した弗素樹脂組成物が他の場合に比
べ優れた内部耐アーク性を有することを意味す
る。 第２表は各種充填剤入り弗素樹脂組成物で作つ
たノズル材を空気中でアークに曝した場合のノズ
ル消耗量と、そのノズルを実機SF₆ガス遮断器に
組込んで、アーク劣化実験を行なつた後、その消
耗量を求めたものである。 第２表の結果から言えることは、消耗量が大き
いノズル材を用いるとノズルと可動電極とのギヤ
ツプが大きくなり、それだけ消弧能力の低下につ
ながるので、SF₆ガスしや断器用絶縁材としては
適当でない。 また、第１表と第２表とを比較すればTiO₂は
BNと同様、内部耐アーク性は優れているが、表
面劣化を意味する消耗量はBNより著しく大きい
ので、SF₆ガスしや断器用絶縁物としては有効で
ない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、大電流しや断時
に発生するアークにさらされる絶縁性ノズル等の
絶縁部が耐久性に優れるので、初期のしや断性能
を長期間持続するしや断器を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種充填剤を添加した四弗化エチレン
樹脂組成物の成形品の光反射率を示すグラフであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定電極とその固定電極に接離する可動電極
   とそれらの電極間に設けられた弗素樹脂絶縁物か
   らなるノズルとを備え、前記ノズルから電流しや
   断時に発生する前記電極間に発生するアークに
   SF₆ガスを吹き付けて消弧するしや断器におい
   て、前記ノズルは前記弗素樹脂絶縁物に窒化ほう
   素粉末を充填剤として含有し、該組成物の樹脂の
   融点における組成物の光反射率が60％以上である
   絶縁物からなることを特徴とするSF₆ガスしや断
   器。 ２ 前記弗素樹脂絶縁物は、四弗化エチレン樹
   脂、四弗化エチレンと六弗化プロピレンとの共重
   合体及びパーフロロアルコキシ基を有する四弗化
   エチレン樹脂から選ばれた弗素樹脂絶縁物である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   SF₆ガスしや断器。 ３ 前記弗素樹脂絶縁物は、四弗化エチレン樹脂
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のSF₆ガスしや断器。 ４ 前記ノズルは前記弗素樹脂絶縁物に窒化ほう
   素粉末を充填剤として20容量％以下含有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のSF₆ガ
   スしや断器。 ５ 前記ノズルは四弗化エチレン樹脂に窒化ほう
   素粉末を充填剤として20容量％以下含有する組成
   物でることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のSF₆ガスしや断器。