气体绝缘开关装置用润滑剂和气体绝缘开关装置的制作方法

本发明涉及气体绝缘开关装置用润滑剂和气体绝缘开关装置。

背景技术：

气体绝缘开关装置(以后，简称为gis(gasinsulatedswitchgear))是在开关电力系统、电力设备的负载电流的同时，遮断事故电流等而保护负载侧的设备、防止事故向上流侧波及的开关器。因此，gis是维持电力的稳定供给的重要的基础设施设备。在gis的箱(タンク)内，在电极、使电极运行的机构部的滑动部使用润滑脂、蜡等润滑剂。润滑剂降低各滑动部的摩擦阻力、摩耗，要求电流遮断时的可靠的作用。

作为气体绝缘开关装置所使用的润滑剂的技术，存在例如专利文献1(日本特公昭50-30645号公报)。专利文献1中公开了导电性润滑剂，其特征在于包含(a)矿物油系润滑剂作为基油，(b)高熔点蜡作为增稠剂，(c)选自以周期表的第5族和第6族中至少1种的元素作为必需成分而构成的金属间化合物粉末和石墨粉末的至少1种作为导电性付与剂，(d)用规定的式子表示的氯乙烯衍生物的低聚合物的至少1种0.5～6重量％作为润滑性提高剂。公开了作为矿物油的汽轮机油，作为增稠剂的高熔点蜡(酰胺蜡等)，作为导电性付与剂的石墨和nbs2以及作为润滑性提高剂的聚氯乙烯等。专利文献1的导电性润滑剂是以在gis的断路器中的使用为目的的润滑剂，通过润滑性蜡化解决了作为当时在矿物油中分散了石墨的润滑剂的课题的保存期间中的劣化、长期间使用中的润滑性能的降低。

另外，专利文献2(日本特开2001-101943号公报)中公开了电路用开关器，其特征在于，具有对接点进行开关驱动的操作机构部，接受接触压力而形成该接点与主电路的电连接的滑动通电部，在该操作机构的机械滑动部和该滑动通电部涂布润滑脂，该润滑脂以可选自聚α-烯烃、聚α-烯烃氢化物和二烷基二苯醚组成的组且在40℃下运动粘度为30～500mm²/s的至少1种的合成油为基油，含有5～30mass％的脲化合物作为增稠剂。根据专利文献2，认为能够提供抑制了操作机构部中经年的润滑脂的劣化、固化引起的运行特性的劣化、运行不良的发生的电路用开关器，同时能够提供在滑动通电部中抑制通电的发热引起的劣化的影响、具有长期稳定的通电性能的可靠性高的电路用开关器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭50-30645号公报

专利文献2：日本特开2001-101943号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

作为gis用润滑剂的课题，可以列举出例如相对于电流遮断时发生的电弧引起的气氛温度上升的基油的耐热性和低蒸发损失、为了实现在寒冷地区的可靠的运行而确保低温流动性等。另外，相对于gis箱内填充的六氟化硫(sf6)气体在电流遮断时的电弧放电的作用下分解而产生的氟化氢(hf)的化学稳定性也是重要的。确保经过长期的gis的可靠性需要克服上述课题。

另外，随着gis市场的全球化，使用环境变严格的同时定期的保养·保全困难的状况变多。因此，gis用润滑剂对更长寿命更高可靠性的要求变高。

在设想了gis的使用环境的情况下，就专利文献1所述的以矿物油作为基油的润滑剂而言，从矿物油的蒸汽压、粘度指数的观点出发，难以满足上述的低蒸发损失、低温流动性等的要求性能，关于经年劣化少、经过长期间而确保高可靠性这一点，可能不充分。另外，专利文献1没有进行关于低温流动性的任何的探讨和评价。低温流动性是向寒冷地区的输出增加了的比较新的课题，认为专利文献1申请时是没有考虑的。

另外，专利文献2的润滑脂，没有进行任何关于低温流动性和化学稳定性的探讨和评价。

本发明的目的在于，鉴于上述事项，提供使基油的耐热性、蒸发损失、低温下的流动性和化学稳定性的各特性以比以往高的水平平衡，实现gis的长寿命和高可靠性的gis用润滑剂。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明提供气体绝缘开关装置用润滑剂，其特征在于，包含含有在40℃下运动粘度为50mm²/s以上的聚α烯烃的基油和含有双酰胺类的增稠剂。

另外，本发明的其他方式提供气体绝缘开关装置，其特征在于，包含气体遮断器、断路器、设置开关器、变流器和主母线，上述气体遮断器、上述断路器、上述设置开关器和上述变流器具有滑动部，上述滑动部涂布有上述本发明的气体绝缘开关装置用润滑剂。

发明效果

根据本发明，能够提供使基油的耐热性、蒸发损失、低温下的流动性和化学稳定性的各特性以比以往高的水平平衡，实现gis的长寿命和高可靠性的gis用润滑剂。

附图说明

[图1]是示出实施例1、参考例1和比较例1的蒸发损失与经过时间的关系的图表。

[图2]是示出实施例1和比较例1的总酸值与经过时间的关系的图表。

[图3a]是实施例1的润滑剂的ft-ir谱图。

[图3b]是经过18日后的实施例1的润滑剂的ft-ir谱图。

[图4a]是比较例3的润滑剂的ft-ir谱图。

[图4b]是经过18日后的比较例3的润滑剂的ft-ir谱图。

[图5]是对实施例1和比较例1的润滑剂的特性进行比较的雷达图。

[图6]是示意地示出本发明涉及的气体绝缘开关装置的一例的侧视图。

具体实施方式

对gis的箱内使用的润滑剂而言，相对于电流遮断时的电弧引起的温度上升的耐热性、蒸发损失、低温下的流动性和化学稳定性(耐氧化性和耐hf性)特别重要。因此，构成润滑剂的基油和增稠剂要求以下的特性。即，基油需要高耐热性、低蒸气压、高粘度指数和与增稠剂高的亲和性等的特性。增稠剂需要相对于氧化气氛、作为sf6气体的分解物的hf的化学稳定性、与基油的亲和性高等的特性。

本发明人等为了达成上述课题，对润滑剂的组成进行了深入探讨。其结果，发现了通过使用在40℃下运动粘度为50mm²/s以上的聚α烯烃作为基油，使用双酰胺类作为增稠剂，能够提供使润滑剂的耐热性、蒸发损失、低温下的流动性以及相对于氧化气氛和sf6气体分解物(hf等)的化学稳定性的各特性以比以往高的水平平衡，实现长寿命和高可靠性的gis用润滑剂。本发明是基于该见解的发明。

以下，对本发明的实施方式详细地进行说明。但是，本发明不限于以下的实施方式。应予说明，本发明中的“润滑剂”是指至少包含以下详述的基油和增稠剂的润滑剂，包含一般所说的“润滑脂”和“蜡”的润滑剂。润滑剂具有什么样的形态(固体状和半固体状等)根据增稠剂的含有量、添加物的种类和含有量而变化。

[润滑剂]

(1)基油

本发明的润滑剂如上述使用在40℃下运动粘度为50mm²/s以上的聚α烯烃(以下，记为聚α烯烃)作为基油。周知聚α烯烃作为发动机油的基础油使用，与上述的专利文献1等的矿物油相比较耐热性高，蒸发损失少(蒸汽压低)，因此能够减少热分解、蒸发引起的基油含有率的降低。聚α烯烃的结构用以下的(式1)表示。

[化1]

在此，(式1)中，运动粘度根据n的数(烷基的数)而变化。n＝3以上时，在40℃下运动粘度为50mm²/s以上。如果运动粘度低于50mm²/s，则蒸发损失变大，不优选。如果在40℃下运动粘度为50mm²/s以上，则能够大幅度减少相对于在电流遮断时电弧发生等引起的gis箱内的温度上升的基油的蒸发损失，润滑剂的长寿命化成为可能。应予说明，本发明的润滑剂的运动粘度是基于jis标准(jisk2283)的运动粘度。

(2)增稠剂

本发明的润滑剂如上述使用双酰胺类作为增稠剂。双酰胺类与其他的有机系的增稠剂(脲和ptfe等)相比相对于sf6气体分解物的化学稳定性高。另外，与膨润土等的无机系的增稠剂相比也能够减少残渣(由于电弧放电而分解从而产生的来自增稠剂的异物)的产生。进而，双酰胺类与聚α烯烃的亲和性高，能够容易地蜡化。

作为双酰胺类，可以列举出饱和脂肪酸双酰胺(亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双癸酸酰胺、亚乙基双月桂酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺、亚乙基双异硬脂酸酰胺、亚乙基双羟基硬脂酸酰胺、亚乙基双山萮酸酰胺、六亚甲基双硬脂酸酰胺、六亚甲基双山萮酸酰胺、六亚甲基双羟基硬脂酸酰胺、n,n’-二硬脂基己二酸酰胺、n,n’-二硬脂基癸二酸酰胺等)，不饱和脂肪酸双酰胺(亚乙基双油酸酰胺、六亚甲基双油酸酰胺、n,n’-二油基己二酸酰胺和n,n’-二油基癸二酸酰胺等)和芳香族双酰胺(间苯二甲基双硬脂酸酰胺和n,n’-二硬脂基间苯二甲酸酰胺等)。

在上述的双酰胺类中，优选与聚α烯烃的亲和性高的双酰胺。另外，如果考虑到gis的箱内设想的最高气氛温度为100℃左右，优选使用熔点高于100℃的双酰胺类。如果考虑与聚α烯烃的亲和性和熔点，在双酰胺类中特别优选亚甲基硬脂双酰胺。亚甲基硬脂双酰胺与聚α烯烃的亲和性高，熔点在130℃以上，即使在gis的箱内设想的最高气氛温度的100℃的环境下也不熔融，能够实现润滑剂的长寿命化。亚甲基硬脂双酰胺的结构用以下的(式2)表示。

[化2]

聚α烯烃和双酰胺类的亲和性可以用溶解度参数(solubilityparameter,sp值)的差来评价。如果聚α烯烃和双酰胺类的溶解度参数差异很大，则聚α烯烃和双酰胺类的液-液混合发生分离，有可能作为润滑剂的性能降低。因此，优选两者的sp值的差尽可能的小。在双酰胺类的分子量过大、或双酰胺类具有芳香环等的大体积的结构的情况下，有可能sp值的平衡破坏，与聚α烯烃的亲和性受损。

作为高耐热性、低蒸发损失和在低温下的流动性等优异的润滑脂，可以列举出包含氟油作为基油、聚四氟乙烯粉末(以后，简称为ptfe粉末)作为增稠剂的氟系润滑脂。但是，在含有sf6气体及作为sf6气体的分解物的hf的环境下，担心由于sf6气体分子、hf向ptfe的浸透引起ptfe粉末膨润(粒径变大)，离油度恶化。

另一方面，使用了锂皂作为增稠剂的锂皂系润滑脂虽然在工业设备中广泛使用，但是担心锂皂与作为sf6气体的分解物的氟自由基反应而形成氟化锂，润滑脂的性能劣化(离油度恶化)。

对于本发明的润滑剂，考虑润滑剂的粘度，优选将基油与增稠剂的质量混合比设置为85:15。

(3)导电性付与剂和润滑性付与剂

本发明涉及的润滑剂根据需要可以进一步包含导电性付与剂和润滑性付与剂。在gis内存在多处需要润滑剂的滑动部。这些滑动部中存在要求导电性的部位、要求高负载下的滑动的部位，需要对润滑剂付与·强化这些要求性能。

作为导电性付与剂，优选例如石墨粉末，作为润滑性付与剂，优选例如二硫化钼。

[气体绝缘开关装置]

图6是示意地示出本发明涉及的气体绝缘开关装置的一例的剖面图。如图6所示，本发明涉及的气体绝缘开关装置100具有主母线1、断路器2、气体遮断器3、变流器4和电缆头5，进而断路器2的内部具有设置开关器(未图示)，这些通过控制盘6来控制。这些设备通过高电压导体相互电连接。该高电压导体电绝缘地收纳于填充了用于绝缘、消弧的绝缘气体(sf6等)的密闭容器内。

断路器2、气体遮断器3、变流器4和设置开关器具有滑动构成，在该滑动部分涂布上述本发明涉及的润滑剂。在伴有通电和滑动的位置，优选使用包含导电性付与剂的润滑剂。另一方面，就电弧发生部附近而言，由于导电性付与剂成为接地故障的原因，优选使用不包含导电性付与剂的润滑剂。本发明的gis用润滑剂是使基油的耐热性、蒸发损失、低温下的流动性和化学稳定性以高的水平平衡的润滑剂，因此能够实现气体绝缘开关装置的长寿命和高可靠性。

实施例

以下，对本发明的实施例更详细地进行说明。应予说明，本发明不限于以下的实施例。

(1)润滑剂的制作

(1.1)实施例1、2和参考例1的润滑剂的制作

称量85g聚α烯烃(在40℃下运动粘度32mm²/s(参考例1)、68mm²/s(实施例1)和运动粘度100mm²/s(实施例2))作为基油，15g亚甲基硬脂双酰胺作为增稠剂并投入到烧杯中，利用磁搅拌器充分地进行搅拌，使亚甲基硬脂双酰胺分散于聚α烯烃。接下来，将混合搅拌了聚α烯烃和亚甲基硬脂双酰胺的烧杯移至油浴中，以2℃/min的升温速度一边搅拌一边进行了加热。在烧杯内的温度达到了140℃的时间点，亚甲基硬脂双酰胺溶解，白浊的聚α烯烃和亚甲基硬脂双酰胺的混合物变为透明。将烧杯从油浴中取出，在室温下缓慢冷却从而得到了润滑剂。

应予说明，本发明中“参考例”，基油使用聚α烯烃，增稠剂使用亚甲基硬脂双酰胺，因此虽然不是公知的事情，但是在40℃下的运动粘度是本发明的规定以外。参考例1是为了示出基油的运动粘度的重要性而记载的。

(1.2)实施例3的润滑剂的制作

向实施例1的润滑剂分别添加0.1质量％的石墨粉末和二硫化钼，得到了实施例3的润滑剂。

(1.3)比较例1的润滑剂的制作

除了使用了环烷系矿物油代替聚α烯烃作为基油以外，与实施例1同样地制作，得到了比较例1的润滑剂。

(1.4)比较例2的润滑剂的制作

除了使用了膨润土代替亚甲基硬脂双酰胺作为增稠剂以外，与实施例1同样地制作，得到了比较例2的润滑剂。

(1.5)比较例3的润滑剂的制作

除了使用了环烷系矿物油代替聚α烯烃作为基油，使用了锂皂代替亚甲基硬脂双酰胺作为增稠剂以外，与实施例1同样地制作，得到了比较例3的润滑剂。

(2)试验·评价

(2.1)耐热性试验

对实施例1、2、参考例1、比较例1和2的润滑剂，进行tga(thermogravimetricanalysis)测定，测定了观测到10％的重量减少的温度(t10)。结果在表1中示出。

[表1]

表1实施例1、2、参考例1、比较例1和2的重量减少率测定结果

如表1所示，可知本发明涉及的实施例1和2的润滑剂，与以往的比较例1和2的润滑剂相比t10高，耐热性优异。参考例1的耐热性与比较例1和2同等。

(2.2)重量减少率测定试验(蒸发损失评价)

称量12g实施例1、参考例1和比较例1的润滑剂至玻璃皿，测定了在大气中、100℃的环境下相对于加热时间的蒸发损失(重量减少率)。测定与耐热性试验同样地使用了tga装置。图1是示出实施例1、参考例1和比较例1的蒸发损失与经过时间的关系的图表。如图1所示，可知与使用了环烷系矿物油作为基油的比较例1的结果相比较时，实施例1蒸发损失在1/20以下，经过长时间能够维持润滑脂性能。

使用了运动粘度为32mm²/s的聚α烯烃作为基油的参考例1的蒸发损失，与使用了矿物油的比较例1相比大幅度小(1/5以下)，但蒸发损失是实施例1的约4倍，经过长时间的润滑脂性能的维持不充分。

(2.3)稠度测定试验(低温流动性评价)

对实施例1、2、参考例1、比较例1和2的润滑剂，进行稠度测定试验，评价了低温流动性。测定各润滑剂的室温(17.5℃)下的稠度，之后将润滑剂在-45℃的环境下冷却24小时，测定了冷却后的稠度。稠度的测定以jis标准(jisk2220)为基准进行。另外，计算出了从-45℃下的稠度减去室温(17.5℃)下的稠度的值作为差值。结果在表2中示出。

[表2]

表2实施例1、2、参考例1、比较例1和2的稠度测定结果

表2所示的差值的绝对值越小低温流动性越优异。如表2所示，可知实施例1和2差值均在比较例1和2的一半以下，与比较例1和2相比较冷却前后的稠度的变化小，低温流动性优异。因此本发明涉及的润滑剂能够确保低温环境下的gis的可靠的运行。另外，参考例1虽然比实施例1和2差，但显示出了比比较例1和2优异的低温流动性。

(2.4)总酸值测定(氧化稳定性评价)

对实施例1和比较例1的润滑剂的总酸值进行了评价。将实施例1和比较例1的润滑剂涂布在洗净了的铜板(50mm×50mm，厚5mm)上以使膜厚成为2mm，使用电炉在100℃、大气中进行了加热。在加热中，每隔规定的时间提取一部分润滑剂，使用电位差滴定装置测定了总酸值。总酸值的测定以jisk2501-2003为基准进行。

图2是示出实施例1和比较例1的总酸值与经过时间的关系的图表。如图2所示，可知与使用了环烷系矿物油作为基油的比较例1相比较，本发明涉及的实施例1的润滑性蜡的总酸值非常低(在经过800小时的时间点为1/10以下)，耐氧化稳定性优异。

(2.5)ft-ir测定(化学稳定性评价)

对实施例1和比较例3的相对于作为sf6气体的分解物的hf的化学稳定性进行了评价。在丙烯酸板(30mm×50mm，厚0.5mm)上涂布实施例1和比较例3的润滑剂以使膜厚成为0.3mm，设置于压力容器。提取实施了遮断试验的gis的箱内的气体，分析的结果为，测量到了226ppm的hf。将该槽内的气体投入到上述润滑剂的压力容器中，放置18天后取出试样，利用ft-ir(fouriertransmissioninfrared)对分子结构的变化进行了测定。

图3a是实施例1的润滑剂的ft-ir谱图，图3b是经过18天后的实施例1的润滑剂的ft-ir谱图。另外，图4a是比较例3的润滑剂的ft-ir谱图，图4b是经过18天后的比较例3的润滑剂的ft-ir谱图。如图3a和3b所示，可知本发明涉及的实施例1的润滑剂，放置18天后也没有观察到ir光谱的变化，相对于hf的耐性高。

与此相对，如图4a和4b所示，就比较例3的结果而言，作为增稠剂的锂皂所含有的锂与hf反应而确认到了锂皂的分解。因此，锂皂系润滑脂不适合在gis的sf6气体中使用。与此相对，本发明的润滑剂表现出了相对于sf6气体的分解物的化学稳定性优异，适宜在gis中的使用。

(2.6)接触电阻测定

本测定验证了添加剂的效果。将涂布了实施例3的润滑剂的黄铜制的圆棒(直径30mm，长300mm)插入在铝制块(100mm×100mm，厚50mm)中实施了的直径30mm的通孔，使黄铜制的圆棒往返滑动。应予说明，试验在圆棒和铝制块间、在滑动中始终施加dc10a，测量了滑动中的接触电阻。应予说明，滑动速度设置为150mm/sec，滑动回数设置为10回。在表3中示出结果。

[表3]

表3实施例1和3的接触电阻测定结果

如表3所示，可知添加了石墨粉末和二硫化钼的本实施例的润滑性蜡，与无添加的实施例1相比较接触电阻低，接触部的防加热效果高。对于gis内要求导电性、高润滑性的部位，添加了石墨粉末、二硫化钼的润滑性蜡是有效的。

图5是对实施例1和比较例1的润滑剂的特性进行比较的雷达图。如图5所示，可知本发明涉及的润滑剂在基油的耐热性、蒸发损失、低温下的流动性和化学稳定性(耐氧化性和耐hf性)的全部的特性方面都比作为现有技术的比较例1优异，能够使各特性以高水平平衡。另外，通过加入添加剂减小接触电阻，能够进一步提高润滑剂的特性。

如以上所说明，本发明涉及的润滑剂表现出了能够提供使基油的耐热性、蒸发损失、低温下的流动性和相对于sf6气体分解物(hf等)的化学稳定性的各特性以比以往高的水平平衡，实现gis的长寿命和高可靠性的gis用润滑剂。

应予说明，本发明不限于上述实施例，包含各种各样的变形例。例如，上述实施例是为了对本发明进行易于理解的说明而进行了详细说明的实施例，但不限于必须具有说明了的全部的构成。另外，可以将某实施例的构成的一部分置换为其他的实施例的构成，另外，也可以向某实施例的构成中加入其它的实施例的构成。另外，对各实施例的构成的一部分，可以进行其它的构成的追加·删除·置换。

符号说明

1……主母线

2……断路器

3……气体遮断器

4……变流器

5……电缆头

6……控制盘

100……气体绝缘开关装置