(57)【要約】  ガス絶縁機器１は、接地され、内部に絶縁ガスが封入された金属製のタンク２と、タンク２内に配置され、電圧が印加される導体３と、タンク２の内面の少なくとも一部に配置され、非線形抵抗材料を含む絶縁材料からなる非線形抵抗層４と、非線形抵抗層４上に配置された絶縁層５と、を備える。これにより、電界中での金属異物６の浮上を抑制することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地され、内部に絶縁ガスが封入された金属製のタンクと、
前記タンク内に配置され、電圧が印加される導体と、
前記タンクの内面上の少なくとも一部に配置され、非線形抵抗材料を含む絶縁材料からなる非線形抵抗層と、
前記非線形抵抗層上に配置された絶縁層と、
を備えることを特徴とするガス絶縁機器。
【請求項２】
前記非線形抵抗層および前記絶縁層は、いずれも塗装膜であることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁機器。
【請求項３】
前記非線形抵抗材料は、酸化亜鉛または炭化珪素であることを特徴とする請求項１に記載のガス絶縁機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁ガスが封入された金属製のタンク内に通電部である導体が配置されたガス絶縁機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図４には、ガス絶縁機器のタンクの内面を絶縁膜で覆う構成が記載されている。この構成では、タンク内に金属異物が混入した場合でも、タンクから金属異物への電荷の移動が絶縁膜によって抑制されるので、タンクからの電荷により帯電した金属異物が電界の作用により浮上することが抑制される。【０００３】
しかしながら、この構成では、金属異物の周囲の電界が高い場合、具体的には電界強度が絶縁ガスの電離強度を超える場合には、金属異物の浮上を抑制することが困難となる。これは、金属異物の周囲の電界が絶縁ガスの電離電界を超えると、部分放電が発生し、部分放電により生じた電荷が金属異物に供給されるからである。【０００４】
特に、金属異物と絶縁膜と絶縁ガスとの三重の接触部であるトリプルジャンクション部では、周囲に比べて電界が非常に高くなるので、トリプルジャンクション部での電界が絶縁ガスの電離電界を超えると、部分放電が発生し、部分放電により生じた電荷が金属異物に供給され、金属異物の浮上を抑制することが困難となる。【０００５】
そこで、特許文献１の図５には、ガス絶縁機器のタンクの内面を非線形抵抗膜で覆う構成が記載されている。この非線形抵抗膜は、酸化亜鉛の粒体を含有する絶縁樹脂をタンクの内面に塗布した塗装膜である。【０００６】
一般に、非線形抵抗膜は、電界が低い場合、すなわち電界強度が閾値未満の場合には、絶縁膜として振る舞い、電界が高い場合、すなわち電界強度が閾値を超える場合には、体積抵抗率が低下し、導電膜として振る舞う。【０００７】
そのため、非線形抵抗膜上に金属異物が存在する場合に、金属異物の周囲の電界強度が閾値を超えたときは、非線形抵抗膜の体積抵抗率が部分的に低下し、その結果、金属異物と非線形抵抗膜との間の電界が緩和され、部分放電の発生が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２８４６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、タンクの内面を非線形抵抗膜で覆う構成では、非線形抵抗膜が導電性を示すときは、非線形抵抗膜を介してタンクから金属異物への電荷の移動も許容されるので、タンクから移動した電荷による金属異物の帯電を抑制することが困難となる。【００１０】
一方、ガス絶縁開閉装置におけるタンクの内面での運転電界の大きさは例えば２ｋＶ／ｍｍである。ここで運転電界とは、ガス絶縁開閉装置の運転時に導体から発生する電界をいう。【００１１】
また、非線形抵抗膜内で酸化亜鉛の粉体が膜厚方向につながって存在する場合には、金属異物と非線形抵抗膜と絶縁ガスとによるトリプルジャンクション部での電界の大きさは例えば６０ｋＶ／ｍｍである。【００１２】
しかしながら、酸化亜鉛の粒体を含む非線形抵抗膜が導電性を示し始める電界強度の閾値は、例えば、０．５から８ｋＶ／ｍｍである。【００１３】
従って、非線形抵抗膜が導電性を示し始める電界強度の閾値が運転電界より大きい場合でも、トリプルジャンクション部で非線形抵抗膜の抵抗率が低下して導電性を示したときに、接地電位のタンクから金属異物へ電荷の移動が許容され、金属異物が帯電し浮上することとなる。【００１４】
酸化亜鉛の粒体間の距離を適正に確保することで、非線形抵抗膜の電界強度の閾値を運転電界よりも大きくかつ絶縁ガスの電離電界よりも小さくすることも考えられるが、部分的に粒体が集まってしまうことは防ぎ難く、実現は容易ではない。【００１５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電界中での金属異物の浮上を抑制可能なガス絶縁機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るガス絶縁機器は、接地され、内部に絶縁ガスが封入された金属製のタンクと、前記タンク内に配置され、電圧が印加される導体と、前記タンクの内面上の少なくとも一部に配置され、非線形抵抗材料を含む絶縁材料からなる非線形抵抗層と、前記非線形抵抗層上に配置された絶縁層と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電界中での金属異物の浮上を抑制することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係るガス絶縁機器の構成を示す縦断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ横断面図
【図３】図１のＩＩＩ部の拡大図
【図４】実施の形態において酸化亜鉛の電流−電圧特性を示した図
【図５】実施の形態の作用効果を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態に係るガス絶縁機器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態．
図１は、本実施の形態に係るガス絶縁機器の構成を示す縦断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ横断面図、図３は、図１のＩＩＩ部の拡大図である。
【００２１】
図１および図２に示すように、本実施の形態に係るガス絶縁機器１は、金属製のタンク２と、タンク２内に配置された導体３と、タンク２の内面上に配置された非線形抵抗層４と、非線形抵抗層４上に配置された絶縁層５とを備える。図１では、絶縁層５上に存在する金属異物６も示している。ガス絶縁機器１は、例えば、遮断器、断路器、母線、計器用変流器、計器用変圧器、または接地開閉器である。なお、図１および図２では、非線形抵抗層４の厚さと絶縁層５の厚さを互いに等しく描いているが、その限りではない。
【００２２】
タンク２は、接地された円筒状の金属容器である。タンク２内には絶縁ガスが密封されている。絶縁ガスは六弗化硫黄ガスが一般的である。
【００２３】
導体３は、通電部であり、電圧が印加される。導体３は、タンク２の中心軸に沿って延伸している。導体３は、例えば中空である。なお、導体３に印加される電圧は交流および直流のいずれでもよい。導体３は、図示しない絶縁物により支持される。
【００２４】
非線形抵抗層４は、非線形抵抗材料を含む絶縁材料からなる。ここで、非線形抵抗材料は、低電界に対しては高い抵抗値を示すが、高電界に対しては低い抵抗値を示す材料であり、非直線抵抗材料ともいう。本実施の形態では、非線形抵抗材料は酸化亜鉛である。絶縁材料はエポキシ樹脂である。非線形抵抗層４は、タンク２の内面上のうち下側半分に配置されている。
【００２５】
絶縁層５は、絶縁材料からなる。絶縁材料は上記したようにエポキシ樹脂である。絶縁層５は、非線形抵抗層４と同様に、タンク２の内面上のうち下側半分に配置されている。
【００２６】
図３では、非線形抵抗層４の断面構成を模式的に示している。図３に示すように、非線形抵抗層４では、絶縁材料である絶縁樹脂１０中に複数の酸化亜鉛の粒体１１が含まれている。なお、粒体１１は、酸化亜鉛の個体を粒状または粉状にしたものである。
【００２７】
非線形抵抗層４中での酸化亜鉛の含有率は、非線形抵抗層４が非線形抵抗特性を示す含有率以上とする必要がある。ただし、含有率が大きすぎると非線形抵抗層４が脆くなる。そのため、含有率は、体積分率で３０％から８０％の範囲内とすることが好ましい。
【００２８】
図４は、酸化亜鉛の電流−電圧特性を示した図である。横軸を電流（Ａ）、縦軸は電圧（Ｖ）である。酸化亜鉛は、電圧の絶対値が閾値Ｖｔｈより小さいと絶縁性を示すが、電圧の絶対値が閾値Ｖｔｈより大きいと抵抗値が急激に減少し、導電性を示す。
【００２９】
非線形抵抗層４および絶縁層５は、いずれも塗装により形成された塗装膜である。この場合、非線形抵抗層４は、絶縁塗料に酸化亜鉛の粒体１１を混ぜ合わせ、酸化亜鉛の粒体１１を含む絶縁塗料をタンク２の内面に塗装することで形成される。絶縁層５は、絶縁塗料を非線形抵抗層４の表面に塗装することで形成される。塗装には、はけ塗り、スプレー塗装、および静電塗装が含まれる。
【００３０】
図５は、本実施の形態の作用効果を説明するための図である。本実施の形態では、タンク２と金属異物６との間に絶縁層５が介在するので、タンク２から金属異物６への電荷の移動は電界の高低にかかわらず抑制される。
【００３１】
また、金属異物６が絶縁層５上に存在すると、金属異物６と絶縁層５と絶縁ガスとの三重の接触部であるトリプルジャンクション部を中心に高電界となるが、このような高電界は金属異物６の周囲の非線形抵抗層４の抵抗率を低下させ、非線形抵抗層４は部分的に導電性を示すこととなる。例えば、金属異物６の直下で絶縁層５側の粒体１１ａが導電性を示すこととなる。そのため、等電位線が金属異物６と絶縁層５との間に密に入り込まなくなり、等電位線の集中が緩和され、トリプルジャンクション部での電界が低減される。
【００３２】
このように、本実施の形態によれば、絶縁層５を介した非線形抵抗層４の一部が導電性を示すことで、絶縁層５上の金属異物６の周囲の電界が低減されるので、部分放電の発生が抑制され、金属異物６への電荷の供給が抑制されて、電界中での金属異物６の浮上が抑制される。
【００３３】
なお、本実施の形態では、非線形抵抗材料は酸化亜鉛であるとしたが、これに限定されない。非線形抵抗材料は、例えば炭化珪素であってもよい。
【００３４】
また、非線形抵抗層４および絶縁層５に用いられる絶縁材料は、エポキシ樹脂に限定されない。絶縁材料は、熱可塑性樹脂とした場合は、例えば塩化ビニル系、ポリエステル系またはナイロン系の樹脂であり、熱硬化性樹脂とした場合は、例えばエポキシ系、ウレタン系またはアクリル系の樹脂である。
【００３５】
また、非線形抵抗層４および絶縁層５は、いずれも塗装により形成されるとしたが、いずれか一方または双方を塗装以外の方法で形成してもよい。例えば、非線形抵抗層４および絶縁層５の少なくとも一方を絶縁シートとしてもよい。
【００３６】
また、非線形抵抗層４および絶縁層５はタンク２の内面上のうち下側半分に配置されているが、これに限定されない。非線形抵抗層４および絶縁層５は、図２に示す範囲よりも狭い範囲に配置されていてもよく、図２に示す範囲よりも広い範囲、例えばタンク２の全面に配置されていてもよい。つまり、非線形抵抗層４および絶縁層５はタンク２の内面上の少なくとも一部に配置されていればよい。
【００３７】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ガス絶縁機器、２  タンク、３  導体、４  非線形抵抗層、５  絶縁層、６  金属異物、１０  絶縁樹脂、１１，１１ａ  粒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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