JPH02122227A - 絶縁スペーサの応力測定方法 - Google Patents
絶縁スペーサの応力測定方法Info
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- JPH02122227A JPH02122227A JP63274499A JP27449988A JPH02122227A JP H02122227 A JPH02122227 A JP H02122227A JP 63274499 A JP63274499 A JP 63274499A JP 27449988 A JP27449988 A JP 27449988A JP H02122227 A JPH02122227 A JP H02122227A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は非破壊的に応力を測定する絶縁スペーサの応力
測定方法に関する。
測定方法に関する。
（従来の技術）
一般に、絶縁スペーサは高圧導体の支持用として使用さ
れている。例えば、第４図に示す如く高圧導体１をＳＦ
、ガスを封入した金属容器３内に絶縁支持するために絶
縁スペーサ１ｏが用いられる。
れている。例えば、第４図に示す如く高圧導体１をＳＦ
、ガスを封入した金属容器３内に絶縁支持するために絶
縁スペーサ１ｏが用いられる。
この絶縁スペーサ１０は、通常エボギシ樹脂などのプラ
スチック材料１０ａにアルミナ（Ａ ａ−２０３）やシ
リカ（Ｓｕｎ、 ）等の粒子１０ｂを充填し導体接続用
の高圧電極２及び電界緩和用のシールド４とともに一体
注形して硬化成形される。
スチック材料１０ａにアルミナ（Ａ ａ−２０３）やシ
リカ（Ｓｕｎ、 ）等の粒子１０ｂを充填し導体接続用
の高圧電極２及び電界緩和用のシールド４とともに一体
注形して硬化成形される。
そして、粒子１０ｂの充填目的としては、０）ヤング率
を上げて絶縁スペーサの剛性を高める。（２）線膨張係
数を小さくして成形性を改善する。（３）破壊強度、疲
労強度を高める等がある。
を上げて絶縁スペーサの剛性を高める。（２）線膨張係
数を小さくして成形性を改善する。（３）破壊強度、疲
労強度を高める等がある。
ところで、シリカ粒子を充填した場合、ＳＦ６ ガスの
分解ガスにより絶縁耐力が低下するので、高い信頼性が
要求される高電圧用絶縁スペーサには専らアルミナ粒子
が充填される。
分解ガスにより絶縁耐力が低下するので、高い信頼性が
要求される高電圧用絶縁スペーサには専らアルミナ粒子
が充填される。
しかしながら、アルミナ粒子を充填した場合でも絶縁ス
ペーサの機械的強度に関して、充填したアルミナ粒子の
偏析及び注形後の残留応力という二つの問題がある。
ペーサの機械的強度に関して、充填したアルミナ粒子の
偏析及び注形後の残留応力という二つの問題がある。
ここで、第１の問題について説明する。一般に、注形前
の粒子はプラスチック材料中にほぼ均一に分散している
。ところが、粒子とプラスチック材料の混合体が注形型
内に注入されてからプラスチック材料が硬化を開始する
までの間、重力の作用により粒子が型内で沈降する。こ
の結果、型の上面近くでは粒子の濃度が相対的に低くな
る。即ちアルミナ粒子の偏析が発生する。この偏析によ
り前述した（３）の粒子充填の効果が得られない。
の粒子はプラスチック材料中にほぼ均一に分散している
。ところが、粒子とプラスチック材料の混合体が注形型
内に注入されてからプラスチック材料が硬化を開始する
までの間、重力の作用により粒子が型内で沈降する。こ
の結果、型の上面近くでは粒子の濃度が相対的に低くな
る。即ちアルミナ粒子の偏析が発生する。この偏析によ
り前述した（３）の粒子充填の効果が得られない。
そして、粒子の偏析により表面の硬度が変化するので、
硬度測定により偏析の有無を調べることもできる。しか
しながら、この場合絶縁スペーサの表面が損傷すること
になる。
硬度測定により偏析の有無を調べることもできる。しか
しながら、この場合絶縁スペーサの表面が損傷すること
になる。
次に、第２の問題である残留応力について説明する。一
般に、高圧電極、シールドとプラスチック材料とは線膨
張係数が一致しない。このため、注形後高圧電極やシー
ルドの周辺に残留応力が発生する。また、金属類を埋込
まない場合でも、絶縁スペーサの肉厚が厚いと、プラス
チック材料の硬化が不均一に進行するため残留応力が発
生する。
般に、高圧電極、シールドとプラスチック材料とは線膨
張係数が一致しない。このため、注形後高圧電極やシー
ルドの周辺に残留応力が発生する。また、金属類を埋込
まない場合でも、絶縁スペーサの肉厚が厚いと、プラス
チック材料の硬化が不均一に進行するため残留応力が発
生する。
この残留応力は高圧導体を経由して伝達される曲げ応力
やガス区分の差圧等の機械的外力に重畳されるため、絶
縁スペーサの強度を低下させる。
やガス区分の差圧等の機械的外力に重畳されるため、絶
縁スペーサの強度を低下させる。
（発明が解決しようとする課題）
このように、絶縁スペーサの信頼性を高めるには、粒子
の偏析や残留応力を許容値以下に抑える必要がある。
の偏析や残留応力を許容値以下に抑える必要がある。
しかも、このことを非破壊的に測定し確認することが望
まれている。
まれている。
本発明は上記点に鑑み成されたものであり、粒子の量を
考慮し残留応力を測定できる絶縁スペーサの応力測定方
法を提供することを目的とする。
考慮し残留応力を測定できる絶縁スペーサの応力測定方
法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）
上記目的を達成するために本発明においては、回折強度
または積分強度からアルミナの粒子の充填量を非破壊的
に測定し、この充填量に対する２θ−ｓｉｎ２ψ線図の
勾配と応力または歪との関係から絶縁スペーサの応力を
測定している。
または積分強度からアルミナの粒子の充填量を非破壊的
に測定し、この充填量に対する２θ−ｓｉｎ２ψ線図の
勾配と応力または歪との関係から絶縁スペーサの応力を
測定している。
（作用）
これにより、絶縁スペーサの表面を損償することなく粒
子充填量を考慮した残留応力を測定でき、絶縁スペーサ
の信頼性を向上させることができる。
子充填量を考慮した残留応力を測定でき、絶縁スペーサ
の信頼性を向上させることができる。
（実施例）
以下本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照して説
明する。
明する。
一般に、アルミナ粒子１０ｂ等の金属材料に結晶格子間
隔に近い波長のＸ線を入射すると特定方向に回折現象が
生じる。そして、材料が応力を受は格子間隔が歪むと回
折条件が変化し、回折角度は変化する。この角度変化を
精度良く測定することにより、材料の応力を測定するこ
とができる。
隔に近い波長のＸ線を入射すると特定方向に回折現象が
生じる。そして、材料が応力を受は格子間隔が歪むと回
折条件が変化し、回折角度は変化する。この角度変化を
精度良く測定することにより、材料の応力を測定するこ
とができる。
そして、アルミナ（α−Ａρ２０３）はセラミックス材
料であり、王方品と呼ばれる結晶構造を成し、金属材料
同様Ｘ線応力測定が可能であることが知られている。
料であり、王方品と呼ばれる結晶構造を成し、金属材料
同様Ｘ線応力測定が可能であることが知られている。
この測定方法はｓｉｎ２ψ法と呼ばれるものであり、入
射Ｘ線の粒子ＬＯｂによる回折角度２０を縦軸に、入射
Ｘ線と回折Ｘ線の中心線の粒子１０ｂ法線からの角度ψ
に対するｓｉｎ２ψを横軸に夫々とりいわゆる２ｆｌｌ
−ｓｉｎ”ψ線図を作成する。
射Ｘ線の粒子ＬＯｂによる回折角度２０を縦軸に、入射
Ｘ線と回折Ｘ線の中心線の粒子１０ｂ法線からの角度ψ
に対するｓｉｎ２ψを横軸に夫々とりいわゆる２ｆｌｌ
−ｓｉｎ”ψ線図を作成する。
そして、測定する絶縁スペーサ１０が巨視的に均一であ
るとすれば２ ｆｌ−ｓｉｎ２ψ線図の勾配Ｍと粒子１
０ｂの応力σつとの間に下式が成立する。
るとすれば２ ｆｌ−ｓｉｎ２ψ線図の勾配Ｍと粒子１
０ｂの応力σつとの間に下式が成立する。
ここで、Ｅはヤング率、νはポアソン比、ｏ。
は無歪状態での回折角であり夫々既知である。
即ち、２Ｏ−ｓｉｎ２ψ線図の勾配Ｍを求めることによ
り０式より応力σつが算出される。尚、歪ε８はσｘ＝
Ｅ・εつより求まる。
り０式より応力σつが算出される。尚、歪ε８はσｘ＝
Ｅ・εつより求まる。
また、絶縁スペーサ１０は直径３〜５０μｓ程度の多結
晶体であるアルミナの粒子１０ｂがエポキシ樹脂等のプ
ラスチック材料１０ａ内に充填されたものである。そこ
で、入射Ｘ線の照射領域を１ ｍｎ Ｘ １ ｍｍ程度
以上とすれば、この領域内に回折に寄与する十分なアル
ミナの粒子１０ｂが存在する。
晶体であるアルミナの粒子１０ｂがエポキシ樹脂等のプ
ラスチック材料１０ａ内に充填されたものである。そこ
で、入射Ｘ線の照射領域を１ ｍｎ Ｘ １ ｍｍ程度
以上とすれば、この領域内に回折に寄与する十分なアル
ミナの粒子１０ｂが存在する。
従って、例えばアルミナの粒子１．Ｏｂの回折面として
（２，１，１０）面などを用い、Ｆｅ−Ｋ（１線などの
特性Ｘ線を入射Ｘ線として入射すれば、アルミナ単独の
場合と同様に鮮明な回折プロフィル１１が得られる。
（２，１，１０）面などを用い、Ｆｅ−Ｋ（１線などの
特性Ｘ線を入射Ｘ線として入射すれば、アルミナ単独の
場合と同様に鮮明な回折プロフィル１１が得られる。
しかしながら、前述した如くσつは充填されたアルミナ
の粒子１０ｂの応力であり、絶縁スペーサ１０の巨視的
な応力σ８とは必ずしも一致しない。
の粒子１０ｂの応力であり、絶縁スペーサ１０の巨視的
な応力σ８とは必ずしも一致しない。
このため、２０ ｓｉｎ２ψ線図の勾配Ｍと絶縁スペー
サの応力σ５あるいは歪ε８との関係を予め検定する必
要がある。
サの応力σ５あるいは歪ε８との関係を予め検定する必
要がある。
そして、第２図はプラスチック材料１０ａ中に粒子］、
Ｏｂを体積分率Ｖｆ二１３％と３７％として充填した試
験Ｊ１による実験結果を示し、縦軸に２０−ｓｉｎ２ψ
線図の勾配Ｍ、横軸に絶縁スペーサＪＯの歪ε８を夫々
とっている。尚、第２図に示された結果は特性Ｘ線をＦ
ｅ−にα線、回折面を（２，１，１０）面として得たも
のである。また、絶縁スペーサＪＯの応力σ５はσ、＝
Ｅ・ε５にて容易に算出される。
Ｏｂを体積分率Ｖｆ二１３％と３７％として充填した試
験Ｊ１による実験結果を示し、縦軸に２０−ｓｉｎ２ψ
線図の勾配Ｍ、横軸に絶縁スペーサＪＯの歪ε８を夫々
とっている。尚、第２図に示された結果は特性Ｘ線をＦ
ｅ−にα線、回折面を（２，１，１０）面として得たも
のである。また、絶縁スペーサＪＯの応力σ５はσ、＝
Ｅ・ε５にて容易に算出される。
同図から明らかなように、勾配Ｍと歪と８とは体積分率
Ｖｆが一定であれば直線関係にある。しかも、体積分率
ｖｆが異なるとＥ−ε３の検定曲線が異なる。
Ｖｆが一定であれば直線関係にある。しかも、体積分率
ｖｆが異なるとＥ−ε３の検定曲線が異なる。
即ち、充填されたアルミナ粒子１０ｂの割合が既知なら
ば」二連のＥ −ｔ ６の検定曲線を用いて絶縁スペー
サ１０の応力σ８、歪ε８を算出することができる。
ば」二連のＥ −ｔ ６の検定曲線を用いて絶縁スペー
サ１０の応力σ８、歪ε８を算出することができる。
ところが、前述した如くアルミナの粒子１０ｂは偏析が
発生するので、精度の高い測定をするには絶縁スペーサ
１０表面層のアルミナ粒子１０ｂの充填量を検出する必
要がある。
発生するので、精度の高い測定をするには絶縁スペーサ
１０表面層のアルミナ粒子１０ｂの充填量を検出する必
要がある。
ここで、アルミナ粒子１０ｂの充填量検出について説明
する。通常、絶縁スペーサＩＯにＸ線を入射したとき、
Ｘ線の回折はアルミナ粒子１０ｂによりなされるので、
Ｘ線の照射面積を一定とすると粒子１．Ｏｂ充填量が大
きい程回折Ｘ線の強度は太きくなる。そして、第３図に
粒子１０ｂの体積分率Ｖｆを変えた場合の回折強度と積
分強度の実験結果を示す。尚、この結果は特性Ｘ線をＦ
ｅ −Ｋ（、線、回折面を（２，１，，１０）面とし、
試料表面からψ＝００からＸ線を入射して得られたもの
である。また、回折強度とは第１−図に示す如く回折プ
ロフィル１１にバックグランド１２をひいたピークの高
１１で表わし、積分強度とはバックグランド１２を除い
た斜線部分の面積Ｓで表わす。
する。通常、絶縁スペーサＩＯにＸ線を入射したとき、
Ｘ線の回折はアルミナ粒子１０ｂによりなされるので、
Ｘ線の照射面積を一定とすると粒子１．Ｏｂ充填量が大
きい程回折Ｘ線の強度は太きくなる。そして、第３図に
粒子１０ｂの体積分率Ｖｆを変えた場合の回折強度と積
分強度の実験結果を示す。尚、この結果は特性Ｘ線をＦ
ｅ −Ｋ（、線、回折面を（２，１，，１０）面とし、
試料表面からψ＝００からＸ線を入射して得られたもの
である。また、回折強度とは第１−図に示す如く回折プ
ロフィル１１にバックグランド１２をひいたピークの高
１１で表わし、積分強度とはバックグランド１２を除い
た斜線部分の面積Ｓで表わす。
第３図かられかるように回折強度曲線と積分強度曲線と
は同様な傾向を示している。
は同様な傾向を示している。
これらの検定曲線によりアルミナ粒子１０ｂ充填量を検
出できるとともに、偏析の有無を確認することができる
。
出できるとともに、偏析の有無を確認することができる
。
ここで、本実施例の手順を説明する。初めに粒子］、Ｏ
ｂ充填量を測定する。このためには、アルミナ粒子］、
Ｏｂの体積分率Ｖｆ（％）の異なる複数の試料絶縁スペ
ーサを用意し、夫々の試料絶縁スペーサにＸ線を照射し
前述の回折強度または積分強度を予め測定する必要があ
る。これにより、第３図にむ 示す如き回折強度または積分強度と粒子充填量との関係
が検定される。
ｂ充填量を測定する。このためには、アルミナ粒子］、
Ｏｂの体積分率Ｖｆ（％）の異なる複数の試料絶縁スペ
ーサを用意し、夫々の試料絶縁スペーサにＸ線を照射し
前述の回折強度または積分強度を予め測定する必要があ
る。これにより、第３図にむ 示す如き回折強度または積分強度と粒子充填量との関係
が検定される。
同様に、被測定絶縁スペーサにＸ線を照射し回折強度ま
たは積分強度を測定する。そして、第３図を利用して被
測定絶縁スペーサの回折強度または積分強度に対する粒
子充填量を測定することができる。
たは積分強度を測定する。そして、第３図を利用して被
測定絶縁スペーサの回折強度または積分強度に対する粒
子充填量を測定することができる。
次に、粒子充填量の異なる複数の試料絶縁スペーサにＸ
線を照射し前述のｓｉｎ２φ法による’１０−ｓｉｎ２
ψ線図の勾配Ｍに対する歪Ｅ８が測定される。
線を照射し前述のｓｉｎ２φ法による’１０−ｓｉｎ２
ψ線図の勾配Ｍに対する歪Ｅ８が測定される。
これにより、第２図に示す如き勾配Ｍと歪Ｅ３との関係
が検定される。尚、ここでは、直接勾配Ｍと歪ε３との
関係を検定したが、−度勾配Ｍと歪ε８または応力σつ
との関係を求め、次に歪εつまたは応力σ８と歪ε８ま
たは応力σ８との関係を求めても、勾配Ｍと歪ε８との
関係を検定することができる。
が検定される。尚、ここでは、直接勾配Ｍと歪ε３との
関係を検定したが、−度勾配Ｍと歪ε８または応力σつ
との関係を求め、次に歪εつまたは応力σ８と歪ε８ま
たは応力σ８との関係を求めても、勾配Ｍと歪ε８との
関係を検定することができる。
そして、第２図を利用して被測定絶縁スペーサの粒子充
填量に相当する検定曲線を選定し、被測定絶縁スペーサ
の２Ｏ−ｓｊｎ２ψ線図の勾配に対する歪ε８を測定す
ることができる。
填量に相当する検定曲線を選定し、被測定絶縁スペーサ
の２Ｏ−ｓｊｎ２ψ線図の勾配に対する歪ε８を測定す
ることができる。
本実施例においては絶縁スペーサ１０表面のアルミナ粒
子１０ｂの充填量を精度良く非破壊的に測定できる。こ
れにより、アルミナ粒子ｔａｂの偏析を測定することが
でき、絶縁スペーサの機械的強度等を知ることができる
。
子１０ｂの充填量を精度良く非破壊的に測定できる。こ
れにより、アルミナ粒子ｔａｂの偏析を測定することが
でき、絶縁スペーサの機械的強度等を知ることができる
。
さらに、粒子１０ｂの充填量より絶縁スペーサ１０の残
留応力σ６を正確に測定できる。
留応力σ６を正確に測定できる。
これらのことを用い、粒子１０ｂの偏析及び残留応力σ
５を許容値以下とすることで絶縁スペーサの信頼性を向
上させることができる。
５を許容値以下とすることで絶縁スペーサの信頼性を向
上させることができる。
しかも、この絶縁スペーサを適用したガス絶縁機器の信
頼性も向上させることができる。
頼性も向上させることができる。
以上説明したように本発明においては、回折強度または
積分強度からアルミナの粒子の充填量を非破壊的に測定
し、この充填量に対する２θ−５ｕｎ”ψ線図の勾配と
応力または歪との関係から絶縁スペーサの応力を測定す
ることにより、絶縁スペーサの表面を損傷することなく
残留応力の測定が可能となり、絶縁スペーサの信頼性を
向上させることができる。
積分強度からアルミナの粒子の充填量を非破壊的に測定
し、この充填量に対する２θ−５ｕｎ”ψ線図の勾配と
応力または歪との関係から絶縁スペーサの応力を測定す
ることにより、絶縁スペーサの表面を損傷することなく
残留応力の測定が可能となり、絶縁スペーサの信頼性を
向上させることができる。
第１図は本発明の原理を示す図、第２図は勾配と歪との
関係を示す図、第３図は回折強度またはアルミナ体積分
率との関係を示す図、第４図は一般的な絶縁スペーサの
部分断面図である。 １・・・高圧導体、 ２・・・高圧電極、３・・
・金属容器、 ４・・・シールド、１０・・・絶縁
スペーサ、１０ａ・・・プラスチック材料、１０ｂ・・
・粒子、 １１・・・回折プロフィル。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第 図 θ ／θＯ０ ２θθθ ３θＯθ ９θＯ とＳ ひず°み （ＸＩＯ） 第 図 アルミ九体績会牽（％） 第 図 第 図
関係を示す図、第３図は回折強度またはアルミナ体積分
率との関係を示す図、第４図は一般的な絶縁スペーサの
部分断面図である。 １・・・高圧導体、 ２・・・高圧電極、３・・
・金属容器、 ４・・・シールド、１０・・・絶縁
スペーサ、１０ａ・・・プラスチック材料、１０ｂ・・
・粒子、 １１・・・回折プロフィル。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 第子丸 健 第 図 θ ／θＯ０ ２θθθ ３θＯθ ９θＯ とＳ ひず°み （ＸＩＯ） 第 図 アルミ九体績会牽（％） 第 図 第 図
Claims (1)
- プラスチック材料にアルミナの粒子を充填し注形硬化し
て形成した絶縁スペーサの応力測定において、粒子充填
量の異なる試料絶縁スペーサにＸ線を照射し粒子の回折
強度または積分強度を測定して予め回折強度または積分
強度と粒子充填量との関係を検定し、この検定により得
られた関係により被測定絶縁スペーサの回折強度または
積分強度に対する被測定絶縁スペーサの粒子充填量を測
定し、粒子充填量の異なる試料絶縁スペーサにＸ線を照
射しｓｉｎ＾２ψ法による２θ−ｓｉｎ＾２ψ線図の勾
配及び応力または歪を測定して予めこの勾配と試料絶縁
スペーサの応力または歪との関係を検定し、この検定に
より得られた関係及び前記被測定絶縁スペーサの粒子充
填量より被測定絶縁スペーサの２θ−ｓｉｎ＾２ψ線図
の勾配に対する被測定絶縁スペーサの応力または歪を測
定してなる絶縁スペーサの応力測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63274499A JP2602921B2 (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 絶縁スペーサの応力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63274499A JP2602921B2 (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 絶縁スペーサの応力測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02122227A true JPH02122227A (ja) | 1990-05-09 |
| JP2602921B2 JP2602921B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=17542541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63274499A Expired - Lifetime JP2602921B2 (ja) | 1988-11-01 | 1988-11-01 | 絶縁スペーサの応力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2602921B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008202647A (ja) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Kyocera Mita Corp | 電磁クラッチ |
| US7923504B2 (en) | 2005-06-25 | 2011-04-12 | Evonik Degussa Gmbh | Thermoplastic compound/matrix |
| CN104215523A (zh) * | 2013-06-03 | 2014-12-17 | 国家电网公司 | 相间间隔棒及金具拉弯试验平台 |
-
1988
- 1988-11-01 JP JP63274499A patent/JP2602921B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7923504B2 (en) | 2005-06-25 | 2011-04-12 | Evonik Degussa Gmbh | Thermoplastic compound/matrix |
| JP2008202647A (ja) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Kyocera Mita Corp | 電磁クラッチ |
| CN104215523A (zh) * | 2013-06-03 | 2014-12-17 | 国家电网公司 | 相间间隔棒及金具拉弯试验平台 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2602921B2 (ja) | 1997-04-23 |
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