专利名称：气体绝缘设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体绝缘设备，特别涉及一种通过提高气体绝缘开关装置等的气体绝缘设备的绝缘性能来缩小设备的方案。
背景技术：
在以往的气体绝缘开关装置中，有高电压侧导体的连接部。为了使这部分的电场平缓，而采用直径比高电压侧导体的还要大的屏蔽电极，但在该部分形成最大电场。通常，这个最大电场值与高电压侧导体的电场值之比为1.25∶1左右。现有技术公开了以下内容为了缩小气体绝缘开关装置，必须提高这个最大电场附近的绝缘耐力，因此在该部分的金属电极表面上施加厚的电介质覆盖膜，由此提高耐电压性能(例如，参照专利文献1)。
专利文献1特开2004-222483号公报(第3-6页，图7、图11)。
发明内容
因此，在上述已有技术中存在以下缺点由于厚电介质覆盖膜的耐电压性能是裸电极的1.45倍左右，上述屏蔽电极的最大电场值与高电压侧导体的电场值之比为1.25∶1左右，因此现在的作为裸电极的高电压侧导体的耐电压性能不足，不能提高电极整体的耐电压性能，进而也不能实现设备的缩小化。
为了解决上述问题而做出本发明，考虑到气体绝缘设备中电压施加区域的电场强度分布，一边试图进行绝缘协调，一边有效地提高电压施加区域整体的耐电压性能，进而可以实现设备整体的缩小化。
根据本发明的气体绝缘开关装置，是在通过绝缘气体对容纳在导电容器内部的、施加预定电压的电压施加区域进行电绝缘的气体绝缘设备中，在所述电压施加区域中在形成比较高的电场的第一电压施加部分上施加比较厚的电介质覆盖膜，在所述第一电压施加部分以外的所述电压施加区域的至少一部分的形成比所述第一电压施加部分比较低的电场的第二电压施加部分上施加比较薄的电介质覆盖膜。
根据本发明，考虑到在气体绝缘设备中的电压施加区域的电场强度分布，一边试图进行绝缘协调，一边有效地提高电压施加区域整体的耐电压性能，进而可以实现设备整体的缩小化。
图1是表示根据本发明第一实施例的气体绝缘开关装置的结构的剖面图。
图2是表示构成本发明基础数据的厚电介质覆盖膜、薄电介质覆盖膜以及裸电极的最低击穿电场与气体压力的关系的特性曲线。
图3是表示根据本发明第二实施例的气体绝缘开关装置的结构的剖面图。
图4是表示构成本发明基础数据的施加电介质覆盖膜的电极的击穿电场与电介质覆盖膜的厚度之间的关系的特性曲线。
图5是作为说明本发明效果时的参考数据的电极的击穿电场的有效电极面积的依存性(电气学会引自“放电手册”欧姆社1998年，(電気学会「放電ハンドブツク」オ一ム社1998年))。
图6是表示厚电介质覆盖膜处于最大电场的90％以上的范围，其余部分是薄电介质覆盖膜，这两者之间的边界部分呈阶梯性改变厚度，并平滑地连接的气体绝缘开关装置的结构例子的剖面图。
符号说明1接地金属容器；2高电压侧导体；3绝缘衬垫；4通电接触端子；5通电用掩埋电极；6屏蔽电极；7绝缘气体；8厚电介质覆盖膜；9薄电介质覆盖膜。
具体实施例方式
第一实施例现在通过图1和图2说明本发明的第一实施例。图1是表示根据本发明第一实施例的气体绝缘开关装置的结构的剖面图。图2是表示构成本发明基础数据的厚电介质覆盖膜、薄电介质覆盖膜以及裸电极的最低击穿电场与气体压力的关系的特性曲线。
图1是表示为实施本发明的第一实施例的气体绝缘开关装置，特别是，表示了设备间的连接部。本例中，使用连接两个接地金属容器1和高电压侧导体2的绝缘衬垫3，并且为了缓和形成连接部的电路的通电接触端子4与绝缘衬垫3的通电用掩埋电极5的电场，而采用直径比高电压侧导体2大的屏蔽电极6。
在形成电场屏蔽SH的屏蔽电极6上，设置构成屏蔽电极6的外周部分的屏蔽外壳6a。高电压侧导体2形成高电压导体部CN。屏蔽电极6设置在含有最大电场的比较高的电场部分上，因此为了缓和电场强度而可以设置得直径比较大。高电压侧导体2设置在比较低的电场部分上，因此可以设置得直径比较小。
通过在接地金属容器1内封入的绝缘气体7和绝缘衬垫3，使气体绝缘开关装置的高电压部与接地电位绝缘。此外，在设有屏蔽外壳6a的屏蔽电极6和高电压侧导体2的外表面上分别设置厚电介质覆盖膜8和薄电介质覆盖膜9。
图2比较了厚电介质覆盖膜8和薄电介质覆盖膜9与裸电极的最低击穿电场，并记载了作为参考的SF6气体的击穿电场的理论值。
从图2看出，厚电介质覆盖膜8和薄电介质覆盖膜9以及裸电极的最低击穿电场之比是1.45∶1.15∶1。由此，在屏蔽电极6的最大电场值与高电压侧导体2的电场值之比为1.25∶1左右的情况下，在形成最大电场的屏蔽电极6上施加厚电介质覆盖膜8，耐电压性能提高到裸电极的1.45倍左右，通过在高电压侧导体2的表面上施加薄电介质覆盖膜9，耐电压性能增加到裸电极的1.15倍左右，这两者的击穿电场是相同的，因此可以进行最合适的绝缘设计。因此实现了设备整体的小型化。
为此，在这个第一实施例，厚电介质覆盖膜8的材料例如可以采用环氧树脂、氟树脂、邻苯二甲酸树脂，薄电介质覆盖膜9的材料例如可以采用环氧树脂、氟树脂、通过对铝合金电解氧化处理得到的氧化铝(Al2O3)、邻苯二甲酸树脂等，由此可以很好地构成电介质覆盖膜8和电介质覆盖膜9。
对在各个构成的设备内封入的绝缘气体以SF6为例进行说明，但也可以是干燥空气、N2、CO2、O2、C-C4F8、CF3I等单体，或者上述气体的两种或两种以上的混合气体。
根据本发明的第一实施例，在通过绝缘气体使容纳在由接地金属容器1构成的导电容器的内部、并由设有施加预定电压而形成电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6和形成高电压部CN的高电压侧导体2构成的电压施加区域进行电绝缘的气体绝缘设备中，由于在由设有在所述电压施加区域中形成含有最大电场的比较高的电场所形成的电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6构成的第一电压施加部分上施加比较厚的电介质覆盖膜8，同时在由设有形成所述电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6构成的第一电压施加部分以外的所述电压施加区域的至少一部分上的形成比所述第一电压施加部分低的电场所形成的高电压部CN的高电压侧导体2构成的第二电压施加部分上施加薄电介质覆盖膜9，考虑气体绝缘设备中电压施加区域的电场强度分布，可以进行绝缘协调，同时有效地提高了电压施加区域整体的耐电压性能，进而实现了设备整体的缩小化，由此可以获得气体绝缘设备。
根据本发明的第一实施例，根据前项的构成，在由设有形成所述电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6构成的第一电压施加部分上施加的所述比较厚的电介质覆盖膜8的材料采用环氧树脂或氟树脂，在所述第二电压施加部分施加的所述比较薄的电介质覆盖膜的材料采用环氧树脂、氟树脂或通过铝合金的电解氧化处理得到的氧化铝(Al2O3)，因此考虑气体绝缘设备中电压施加区域的电场强度分布，实现了绝缘协调，有效地提高了电压施加区域整体的耐电压性能，进而可以获得实现设备整体的缩小化，可以适当地构成电介质覆盖膜，气体绝缘设备。
根据本发明的第一实施例，根据前项构成，对由设有形成所述电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6以及形成高电压部CN的高电压侧导体2构成的电压施加区域进行电绝缘的所述绝缘气体是SF6气体、干燥空气、N2、CO2、O2、C-C4F8、CF3I等单体，或者上述气体的两种或两种以上的混合气体，因此可以考虑气体、绝缘设备中电压施加区域的电场分布，一边进行绝缘协调，一边有效地提高了电压施加区域整体的耐电压性能，进而可以获得实现设备整体的缩小化，由此适当地确保气体绝缘的气体绝缘设备。
第二实施例现在参照图3-6说明根据本发明的第二实施例。图3是表示根据本发明第二实施例的气体绝缘开关装置的结构的剖面图。图4是表示构成本发明基础数据的施加电介质覆盖膜的电极的击穿电场与电介质覆盖膜的厚度之间的关系的特性曲线。图5是作为说明本发明效果时的参考数据的电极与击穿电场的有效电极面积依存性(电气学会引自“放电手册”欧姆社1998)。图6是表示将厚电介质覆盖膜设为最大电场的90％以上的范围，而以外部分设为薄电介质覆盖膜，这两者之间的边界部分厚度呈阶梯性变化，并平滑地连接的气体绝缘开关装置的结构例子的剖面图。图6(a)是表示整体构成的剖面图，图6(b)是表示部分放大图。
在第一实施例中表示了气体绝缘开关装置的通过绝缘衬垫3的设备间的连接部的例子，而在第二实施例中，如图3所示，由遮断器(CB)10、断路器(DS)11、接地开关器(ES)12、计量仪表用变流器(CT)13、避雷器(LA)14、主母线(BUS)15等构成的气体绝缘开关装置的各部分也都适用。
图3中，在各构成设备形成的最大电场的直径大的屏蔽电极部上施加厚电介质覆盖膜8，在构成直径比屏蔽电极小的的主回路通电部的高电压侧导体部上施加薄电介质覆盖膜9，实现了作为气体绝缘开关装置整体的绝缘设计的优化，由此可以构成设备的缩小化。这里，使各构成设备的最大电场为相同值，可以进行合理的绝缘设计。
此外，关于接地开关器(ES)12，适用接地电位侧电极的厚电介质覆盖膜8，由于在该部形成最大电场而有效地适用本发明。在这个接地电位侧形成电场比高电压侧导体2高的的部分上适用厚电介质覆盖膜8是有效的。此外，气体绝缘开关装置可以进一步缩小化，接地金属容器1的内面等接地电位侧的电场在各构成设备中既非最大电场也不升高的情况下，在该接地金属容器1的内面施加薄电介质覆盖膜9是有效的。
另外，在图3中列举了主母线三相汇总形气体绝缘开关装置的例子，但是对于全三相汇总形和相分离形气体绝缘开关装置也同样适用。
由此，在第二实施例，与第一实施例相同，厚电介质覆盖膜8的材料例如也采用环氧树脂、氟树脂、邻苯二甲酸系树脂，另外，薄电介质覆盖膜9的材料例如采用环氧树脂、氟树脂、通过对铝合金电解氧化处理而得到的氧化铝(Al2O3)、邻苯二甲酸树脂等。
图4是表示施加电介质覆盖膜的电极的击穿电场与电介质覆盖膜的厚度的关系。从这个图看出，关于相对于击穿电场来说产生良好电位差的电介质覆盖膜的厚度，厚膜的厚度为1mm以上，薄膜的厚度在1mm以下。
此外，由于发现图5所示的电极击穿电场在最大电场的90％的范围的电极面积(有效电极面积S 90％)上存在大的依赖性，因此施加厚电介质覆盖膜8的位置是，如图1所示的各个屏蔽电极的全面，或者如图6所示的最大电场的90％以上的范围，以外的部分最好施加薄电介质覆盖膜9。在同样的屏蔽电极6上同时使用厚电介质覆盖膜8和薄电介质覆盖膜9的情况下，如图6所示，两者的边界部不是连续地构成，而是厚度呈阶梯性变化，并平滑地连接，因此边界部的电场分布可以是均匀的。
前面将SF6气体作为各构成设备内封入的绝缘气体的例子进行了说明，但是，干燥空气、N2、CO2、O2、C-C4F8、CF3I等单体，或者上述气体的两种或两种以上的混合气体也是优选的。
根据本发明的第二实施例，在通过绝缘气体使容纳在由接地金属容器1构成的导电容器的内部、并由设有通过施加预定电压而形成电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6和形成高电压部CN的高电压侧导体2构成的电压施加区域进行电绝缘的气体绝缘设备中，在由设有在所述电压施加区域中形成包含最大电场的比较高的电场的电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6构成的第一电压施加部分上施加比较厚的电介质覆盖膜8，在由设有形成所述电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6构成的第一电压施加部分以外的所述电压施加区域的至少一部分上，在由形成比所述第一电压施加部分低的电场的高电压部CN的高电压侧导体2构成的第二电压施加部分上施加薄电介质覆盖膜9，并且，在由设有形成所述电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6构成的第一电压施加部分上施加的所述比较厚的电介质覆盖膜8的厚度为1mm以上，在由形成所述高电压部CN的高电压侧导体2构成的第二电压施加部分上施加的所述比较薄的电介质覆盖膜9的厚度为1mm以下，在考虑气体绝缘设备中电压施加区域的电场强度的分布的预定厚的厚膜和薄膜的电介质覆盖膜中，实现了绝缘协调，同时有效地提高了电压施加区域整体的耐电压性能，进而可以获得实现了设备整体的缩小化的气体绝缘设备。
此外，根据本发明的第二实施例，在通过绝缘气体使容纳在由接地金属容器1构成的导电容器的内部、并由设有通过施加预定电压而形成电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6和形成高电压部CN的高电压侧导体2构成的电压施加区域进行电绝缘的气体绝缘设备中，在由设有形成包含在所述电压施加区域中的最大电场的比较高的电场的电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6构成的第一电压施加部分上施加比较厚的电介质覆盖膜8，在由设有形成所述电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6构成的第一电压施加部分以外的所述电压施加区域的至少一部分上，在由形成比所述第一电压施加部分低的电场的高电压部CN的高电压侧导体2构成的第二电压施加部分上施加薄电介质覆盖膜9，并且，施加所述比较厚的电介质覆盖膜8的部位，是由设有形成所述最大电场的电场屏蔽SH的屏蔽外壳6a的屏蔽电极6构成的电压施加部分的全面，或者是最大电场的90％以上的范围，以外的部分施加薄膜电介质覆盖膜9，因此考虑气体绝缘设备中电压施加区域的电场强度分布而规定了施加厚膜的电介质覆盖膜的位置，可以进行绝缘协调，同时有效地提高了电压施加区域整体的耐电压性能，进而可以实现设备整体的缩小化，由此获得气体绝缘设备。
因此，根据本发明的第二实施例，根据前项或者前面各项的构成，由于在所述比较厚的电介质覆盖膜8和所述比较薄的电介质覆盖膜9的边界部，电介质覆盖膜的厚度呈阶梯性变化，并平滑地连接，因此考虑气体绝缘设备中电压施加区域的电场强度分布，进行绝缘协调，同时有效地提高了电压施加区域整体的耐电压性能，进而可以实现设备的缩小化，由此可以获得在电介质覆盖膜的厚度的边界部，电场分布是均匀的气体绝缘设备。
另外，根据本发明的第二实施例，根据前项构成，在所述第一电压施加部分上施加的所述比较厚的电介质覆盖膜的材料可以采用环氧树脂或氟树脂，在所述第二电压施加部分上施加的所述比较薄的电介质覆盖膜的材料采用环氧树脂或氟树脂，或者通过铝合金的电解氧化处理得到的氧化铝(Al2O3)，考虑了气体绝缘设备中电压施加区域的电场强度分布，可以一边进行绝缘协调，一边有效地提高了电压施加区域整体的耐电压性能，进而可以实现设备整体的缩小化，由此可以获得适当地构成电介质覆盖膜的气体绝缘设备。
此外，根据本发明的第二实施例，根据前项构成，由于对所述电压施加区域进行电绝缘的所述绝缘气体是SF6气体、干燥空气、N2、CO2、O2、C-C4F8、CF3I等单体，或者上述气体的两种或两种以上的混合气体，考虑气体绝缘设备中电压施加区域的电场强度分布，因此可以进行绝缘协调，同时有效地提高了电压施加区域整体的耐电压性能，进而可以实现设备整体的缩小化，由此可以获得适当地确保气体绝缘的气体绝缘设备。
根据本发明，提供下面第(1)项到第(10)项的构成。
(1)一种气体绝缘开关装置，在接地金属容器内部封入绝缘气体，在绝缘衬垫上支持高电压侧导体，具有使进行设备间电连接的通电接触端子和绝缘衬垫部的通电用掩埋电极进行隔离的电极，其特征在于在形成最大电场的电极部上施加厚电介质覆盖膜，在形成其以外的高电场的电极以及高电压侧导体部上施加薄电介质覆盖膜。
(2)根据前述(1)项记载的气体绝缘开关装置，其特征在于所述厚电介质覆盖膜的材料是环氧树脂或氟树脂，所述薄电介质覆盖膜的材料是环氧树脂、氟树脂、通过铝合金的电解氧化处理得到的氧化铝(Al2O3)。
(3)根据前述(1)项记载的气体绝缘开关装置，其特征在于所述电介质覆盖膜的厚度，厚膜的厚度为1mm以上，薄膜的厚度为1mm以下。
(4)根据前述(2)项记载的气体绝缘开关装置，其特征在于所述电介质覆盖膜的厚度，厚膜的厚度为1mm以上，薄膜的厚度为1mm以下。
(5)根据前述(1)项记载的气体绝缘开关装置，其特征在于施加所述厚电介质覆盖膜的位置是形成所述最大电场的电极的全面，或者是最大电场的90％以上的范围，而其余部分施加所述薄电介质覆盖膜。
(6)根据前述(4)项记载的气体绝缘开关装置，其特征在于施加所述厚电介质覆盖膜的位置是形成所述最大电场的电极的所有部分，或者是最大电场的90％以上的范围，而其余部分施加所述薄电介质覆盖膜。
(7)根据前述(1)项记载的气体绝缘开关装置，其特征在于在同一电极上，所述厚电介质覆盖膜和所述薄电介质覆盖膜的边界部，其膜厚呈阶梯性变化，并平滑地连接。
(8)根据前述(6)项记载的气体绝缘开关装置，其特征在于在同一电极上，所述厚电介质覆盖膜和所述薄电介质覆盖膜的边界部，其膜厚呈阶梯性变化，并平滑地连接。
(9)根据前述(1)项记载的气体绝缘开关装置，其特征在于所述绝缘气体是SF6气体、干燥空气、N2、CO2、O2、C-C4F8、CF3I等单体，或者上述气体的两种或两种以上的混合气体。
(10)根据前述(8)项记载的气体绝缘开关装置，其特征在于所述绝缘气体是SF6气体、干燥空气、N2、CO2、O2、C-C4F8、CF3I等单体，或者上述气体的两种或两种以上的混合气体。
本发明，由于在最大电场部周边上施加厚电介质覆盖膜，在以外的电场高的高电压侧导体表面上施加薄电介质覆盖膜，因此考虑了气体绝缘开关装置的屏蔽电极和导体各部分的电场强度分布，可以进行绝缘协调，同时可以有效地提高了电极整体的耐电压性能。因此可以实现设备整体的缩小化。
作为本发明的活用例，对于电力用气体绝缘开关装置的大幅度地小型化做出贡献。
权利要求
1.一种气体绝缘设备，其特征在于，在通过绝缘气体使容纳在导电容器内、施加预定电压的电压施加区域电绝缘，在所述电压施加区域中形成含有最大电场的比较高的电场的第一电压施加部分上施加比较厚的电介质覆盖膜，同时在所述第一电压施加部分以外的所述电压施加区域的至少一部分的、形成比所述第一电压施加部分比较低的电场的第二电压施加部分上施加比较薄的电介质覆盖膜。
2.根据权利要求1的气体绝缘设备，其特征在于，在所述第一电压施加部分上施加的所述比较厚的电介质覆盖膜的厚度为1mm以上，在所述第二电压施加部分施加的所述比较薄的电介质覆盖膜的厚度为1mm以下。
3.根据权利要求1的气体绝缘设备，其特征在于，施加所述比较厚的电介质覆盖膜的部位，是形成所述最大电场的电压施加部分的所有部分、或者是最大电场的90％以上的范围部分，以外的部分是所述比较薄的电介质覆盖膜。
4.根据权利要求2的气体绝缘设备，其特征在于，施加所述比较厚的电介质覆盖膜的部位，是形成所述最大电场的电压施加部分的所有部分、或者是最大电场的90％以上的范围部分，以外的部分是所述比较薄的电介质覆盖膜。
5.根据权利要求1的气体绝缘设备，其特征在于，在所述比较厚的电介质覆盖膜与所述比较薄的电介质覆盖膜的边界部分上，电介质覆盖膜的膜厚呈阶梯性变化，并平滑地连接。
6.根据权利要求4的气体绝缘设备，其特征在于，在所述比较厚的电介质覆盖膜与所述比较薄的电介质覆盖膜的边界部分上，电介质覆盖膜的膜厚呈阶梯性变化，并平滑地连接。
7.根据权利要求1的气体绝缘设备，其特征在于，在所述第一电压施加部分施加的所述比较厚的电介质覆盖膜的材料是环氧树脂或者氟树脂，在所述第二电压施加部分施加的所述比较薄的电介质覆盖膜的材料是环氧树脂或者氟树脂，或者通过对铝合金电解氧化处理得到的氧化铝。
8.根据权利要求6的气体绝缘设备，其特征在于，在所述第一电压施加部分施加的所述比较厚的电介质覆盖膜的材料是环氧树脂或者氟树脂，在所述第二电压施加部分施加的所述比较薄的电介质覆盖膜的材料是环氧树脂或者氟树脂，或者通过对铝合金电解氧化处理得到的氧化铝。
9.根据权利要求1的气体绝缘设备，其特征在于，使所述电压施加区域电绝缘的所述绝缘气体是SF6气体、干燥空气、N2、CO2、O2、C-C4F8、CF3I等单体，或者上述气体的两种或两种以上的混合气体。
10.根据权利要求8的气体绝缘设备，其特征在于使所述电压施加区域电绝缘的所述绝缘气体是SF6气体、干燥空气、N2、CO2、O2、C-C4F8、CF3I等单体，或者上述气体的两种或两种以上的混合气体。
全文摘要
考虑到气体绝缘开关装置的电极和导体各部分的电场强度分布，试图进行绝缘协调，同时有效地提高电极整体的耐电压性能，进而实现设备整体的缩小化。在接地金属容器(1)内封入绝缘气体(7)，以绝缘衬垫(3)绝缘支持高电压部，在这种气体绝缘开关装置中，如下构成在直径比高电压侧导体(2)要大的屏蔽电极(6)的表面上施加厚电介质覆盖膜(8)，在高电压侧导体(2)的表面上施加薄电介质覆盖膜(9)。
文档编号H02B13/045GK1897377SQ20061009985
公开日2007年1月17日 申请日期2006年5月16日 优先权日2005年5月16日
发明者羽马洋之, 贞国仁志, 大塚卓弥, 井波洁, 永尾荣一 申请人:三菱电机株式会社