JPS6111408B2

JPS6111408B2 -

Info

Publication number: JPS6111408B2
Application number: JP11491779A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Ise; Sadayoshi Mukai; Hiroshi Nawa; Osamu Yamaguchi
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1979-09-06
Filing date: 1979-09-06
Publication date: 1986-04-02
Also published as: JPS5650006A

Description

[Detailed description of the invention]

この発明はSF₆ガスを絶縁媒体として使用する
電気機器に用いる絶縁構体に関する。 SF₆ガスを絶縁媒体として使用する電気機器は
周知であり、その一例を示す開閉装置を図によつ
て説明すると、１は外殻容器、２は母線、３はス
ペーサーコーン、４は接続管路、５は固定接触
子、６は可動接触子、７はノズル、８は可動シリ
ンダ、９は可動接触子６の摺動を密閉状態で支持
するＯリング、１０はロツド、１１は固定ピスト
ン、１２は操作器である。外殻容器１内にSF₆ガ
スを充填して可動接触子６を固定接触子５に対し
て開閉する。図示する構成は周知であるが、図か
らも明らかなように各所に絶縁構体、たとえばス
ペーサーコー１３、ノズル７、固定ピストン１１
などが使用される。これら絶縁構体は、いずれも
SF₆ガス中にあつて、しかも開閉時に発生するア
ークにさらされるので、耐熱性、沿面閃絡特性な
どが強く要望される。たとえば絶縁構体として、
熱変形温度が130℃以上、沿面閃絡電圧として
180KV／40mm以上、冷熱指数（これについては後
述する。）が２以上あることが望ましい。ところで従来ではこの種絶縁構体として、エピ
クロルヒドリン・ビスフエノールＡ型エポキシ樹
脂を単独で又はこれに他のエポキシ樹脂たとえば
脂環式エポキシ樹脂或いはノボラツクエポキシ樹
脂を加えて混合し、これに充填剤としてアルミナ
を加えて成形硬化したものを用いていた。しかし
この種硬化物による絶縁構体は、耐熱性と冷熱特
性との両方を満足することが困難であり、しかも
耐SF₆分解ガス性に劣つており、満足し得る特性
が得られない欠点がある。この発明は絶縁構体として耐熱性・冷熱特性の
いずれをも向上させ、かつSF₆分解ガスに対する
特性特に沿面閃絡特性を充分向上させることを目
的とする。この発明はエピクロルヒドリン・ビスフエノー
ルＡ型エポキシ樹脂と、１グリシジル−３−（２
−グリシジルオキシプロピル）−５，５−ジメチ
ルヒダントインを主成分とするエポキシ樹脂との
混合物に溶融アルミナを混合し、これらに硬化剤
を加えて成形硬化した絶縁構体を特徴とする。ここにエピクロルヒドリン・ビスフエノールＡ
型エポキシ樹脂の構造式を示せば次のとおりであ
る。この種の樹脂としては、アラルダイトCT200
（チバ・ガイギー社の商品名）（以下これをCTと
呼ぶ。）が適当である。次に１−グリシジル−３−（２−グリシジルオ
キシプロピル）−５，５−ジメチルヒダントイン
を主成分とするエポキシ樹脂の構造式を示せば次
のとおりである。この種のものとしては、アラキヤストCY350
（（チバ・ガイギー社の商品名）（以下この種樹脂
をCYと呼ぶ）。）が適当である。 CT，CYを混合する場合CTを45〜75重量部、
CYを25〜55重量部の範囲内とするとよい。この
範囲内でこれらを選択して混合したものは、耐熱
性、沿面閃絡特性、冷熱指数において顕著な効果
が確認された。なおCTを45重量部未満とすると
き、冷熱に対する耐久性が低下し、又75重量部を
こえると、SF₆ガス中での沿面閃絡特性が低下す
る恐れがある。又CYを25重量部未満とすると、
前記沿面閃絡特性が、又55重量部をこえると冷熱
耐久性がそれぞれ低下する恐れがある。しかし
CT，CYの重量部はそれらに限られるものではな
く、この二種の混合による混合樹脂によつて従来
のものよりもすぐれた特性の絶縁構体が得られる
ことはいうまでもない。従来のこの種樹脂成形体と同じように、この発
明でもアルミナを混合する。これはアルミナを約
2100℃で溶融してから冷却固化し、ついでこれも
粉砕して５〜100μ粒度のものを選択して使用す
る。この場合５μ未満の粒度のものは混合樹脂中
にまざりにくいし、又100μをこえる粒度のもの
では、混合樹脂中で沈降しやすく、均等に混合し
にくくなる。このようなアルミナは混合樹脂100
重量部に対して200〜500重量部を混合するのが望
ましい。これが200重量部未満では混合樹脂中を
沈降してしまうし、又500重量部をこえると、混
合しにくくなり、いずれも均等に分散させるのが
困難となる。次にこの発明の実施例を説明する。次の表はこ
の発明による各組成物の重量部、硬化条件並びに
各種の物理的、電気的諸特性を示したものであ
る。比較のために従来例及びこの発明の範囲外の
ものを併せて示してある。同表において沿面閃絡
電圧Ａとは、前記試料をSF₆ガス中に置いて沿面
閃絡電圧を求めたものであり、又沿面閃絡電圧Ｂ
とは、前記試料を、SF₆ガスを充填（ガス圧３
Kg／cm²）した開閉装置（内容積50）内に放置
し、開閉装置をアーク電流32KA、電圧5KVアー
ク時間２サイクルの条件下で繰返して10回開閉
（試験時間間隔４分）したのち、これをとり出し
て第１回目の沿面閃絡試験を行なつたときの沿面
閃絡電圧であり、これが第15回目の沿面閃絡試験
を行なつたときの沿面閃絡電圧を沿面閃絡電圧Ｃ
としてある。各沿面閃絡電圧及び表面抵抗を求め
る実験は、40mmの間隔を置いた一対の電柱を試料
に接近して配置して行なつた。沿面閃絡電圧の単
位はすべてKV／40mmである。冷熱指数は次のようにして求めた。JIS B1181
で定められた金属製のナツトM10を、直径50mm、
高さ０mmの円盤状の樹脂成形物内に埋めこんで成
形（各試料個数10個）し、これを下記の冷熱条件
の下で繰返して加熱、冷却した（高温側30分、低
温側15分）。 The present invention relates to an insulating structure for use in electrical equipment that uses SF ₆ gas as an insulating medium. Electrical equipment that uses SF ₆ gas as an insulating medium is well known, and an example of a switchgear is explained using a diagram. 1 is an outer shell container, 2 is a bus bar, 3 is a spacer cone, and 4 is a connecting pipe. , 5 is a fixed contact, 6 is a movable contact, 7 is a nozzle, 8 is a movable cylinder, 9 is an O-ring that supports the sliding of the movable contact 6 in a sealed state, 10 is a rod, 11 is a fixed piston, 12 is an operating device. The outer shell container 1 is filled with SF ₆ gas, and the movable contact 6 is opened and closed with respect to the fixed contact 5. Although the configuration shown in the figure is well known, as is clear from the figure, there are insulating structures in various places, such as the spacer cord 13, the nozzle 7, and the fixed piston 11.
etc. are used. Both of these insulating structures
Since it is in SF ₆ gas and is exposed to the arc generated during opening and closing, heat resistance and creeping flash characteristics are strongly required. For example, as an insulating structure,
Thermal deformation temperature is 130℃ or higher, creeping flash voltage
It is desirable to have a voltage of 180KV/40mm or more and a cooling index (this will be explained later) of 2 or more. Conventionally, this type of insulation structure has been prepared by mixing epichlorohydrin bisphenol A type epoxy resin alone or with other epoxy resin such as alicyclic epoxy resin or novolac epoxy resin, and adding alumina as a filler to this. The material was molded and hardened with the addition of . However, it is difficult for insulating structures made of this type of cured product to satisfy both heat resistance and cold properties, and furthermore, it has poor _SF6 decomposition gas resistance, making it impossible to obtain satisfactory properties. . The object of the present invention is to improve both the heat resistance and cold properties of an insulating structure, and to sufficiently improve the properties against SF ₆ decomposition gas, especially the creeping flash properties. This invention uses epichlorohydrin bisphenol A type epoxy resin and 1glycidyl-3-(2
It is characterized by an insulating structure in which molten alumina is mixed with an epoxy resin whose main component is (glycidyloxypropyl)-5,5-dimethylhydantoin, a curing agent is added thereto, and the mixture is molded and cured. Here is epichlorohydrin bisphenol A
The structural formula of the type epoxy resin is as follows. As this kind of resin, Araldite CT200
(Ciba Geigy's product name) (hereinafter referred to as CT) is appropriate. Next, the structural formula of an epoxy resin containing 1-glycidyl-3-(2-glycidyloxypropyl)-5,5-dimethylhydantoin as a main component is as follows. As for this kind, Arakyast CY350
((Ciba Geigy's product name) (hereinafter this type of resin will be referred to as CY)) is suitable. When mixing CT and CY, 45 to 75 parts by weight of CT,
It is preferable that CY be in the range of 25 to 55 parts by weight. When these were selected and mixed within this range, remarkable effects were confirmed in terms of heat resistance, creeping flash characteristics, and cooling index. If the CT content is less than 45 parts by weight, the durability against cold and heat may be reduced, and if it exceeds 75 parts by weight, the creeping flash characteristics in SF ₆ gas may be reduced. Also, if CY is less than 25 parts by weight,
If the creeping flash characteristic exceeds 55 parts by weight, there is a risk that the thermal durability will decrease. but
The weight parts of CT and CY are not limited to these, and it goes without saying that a mixed resin made by mixing these two types can provide an insulating structure with superior properties than conventional ones. As with conventional resin moldings of this type, alumina is mixed in this invention as well. This is about alumina
It is melted at 2100°C, cooled and solidified, and then pulverized to select a particle size of 5 to 100μ for use. In this case, particles with a particle size of less than 5 μm are difficult to mix in the mixed resin, and particles with a particle size of more than 100 μm tend to settle in the mixed resin, making it difficult to mix evenly. Such alumina is mixed resin 100
It is desirable to mix 200 to 500 parts by weight. If it is less than 200 parts by weight, it will settle in the mixed resin, and if it exceeds 500 parts by weight, it will be difficult to mix and evenly disperse. Next, embodiments of the invention will be described. The following table shows the parts by weight, curing conditions and various physical and electrical properties of each composition according to the invention. For comparison, a conventional example and an example outside the scope of the present invention are also shown. In the same table, the creeping flash voltage A is the creeping flash voltage obtained by placing the sample in SF ₆ gas, and the creeping flash voltage B
This means that the sample is filled with SF ₆ gas (gas pressure 3
Kg/cm ² ) was left in a switchgear (inner volume: 50), and the switchgear was repeatedly opened and closed 10 times (test time interval: 4 minutes) under the conditions of an arc current of 32 KA and a voltage of 5 KV and an arc time of 2 cycles. This is the creeping flash voltage when the first creeping flash test was taken, and this is the creeping flash voltage when the 15th creeping flash test was performed. C
It is as follows. Experiments to determine each creepage flash voltage and surface resistance were conducted by placing a pair of utility poles close to the sample with a distance of 40 mm. All creepage flash voltages are in KV/40mm. The cooling index was determined as follows. JIS B1181
A metal nut M10 specified by
They were embedded in a disc-shaped resin molding with a height of 0 mm (10 pieces for each sample), and were repeatedly heated and cooled under the following cooling and heating conditions (30 minutes on the high temperature side, 15 minutes on the low temperature side). ).

【表】そして試料10個の全部の樹脂成形物が割れるま
で繰返したとき、サイクル番号Ｎ・でｎ・個の試
料が割れたとし、ΣＮ・×ｎ・（Σｎ・＝10）を
試料数10で除した値を冷熱指数とする。たとえば
サイクル番号２の冷熱で６個が割れ、サイクル番
号３の冷熱で残りの４個が割れたとすれば、２×
６＋３×４＝24であるから冷熱指数とは2.4とな
る。又次の表においてCY175とは、従来使用されて
いた脂環式エポキシ樹脂であるアラルダイト
CY175（チバ・ガイギー社の商品名）を指す。そ
して各組成物の合量を100重量部とし、硬化剤、
アルミナは組成物の合量100重量部に対する重量
部を示す。硬化条件はいずれも120℃で２時間加
熱し、続いて160℃で４時間加熱した。硬化剤と
しては酸無水物系硬化剤を、具体例としてチバ・
ガイギー社製のHT905（商品名）を使用した。
又閃絡痕の有無とはSF₆ガス（分解ガスを含
む。）でのインパルスによる閃絡痕の有無を言
う。[Table] Then, when repeating until all the resin moldings of the 10 samples are broken, it is assumed that n samples are broken at cycle number N, and ΣN x n (Σn = 10) is calculated for the number of samples 10. The value divided by is the cooling index. For example, if 6 pieces were broken by the cold heat of cycle number 2, and the remaining 4 pieces were broken by the cold heat of cycle number 3, then 2×
Since 6+3×4=24, the cooling index is 2.4. In addition, in the following table, CY175 refers to Araldite, a conventionally used alicyclic epoxy resin.
Refers to CY175 (product name of Ciba Geigy). Then, the total amount of each composition was 100 parts by weight, a curing agent,
Alumina indicates parts by weight based on 100 parts by weight of the total composition. The curing conditions were heating at 120°C for 2 hours, followed by heating at 160°C for 4 hours. As a hardening agent, an acid anhydride hardening agent is used, a specific example is Ciba・
HT905 (product name) manufactured by Geigy was used.
Also, the presence or absence of flash marks refers to the presence or absence of flash marks caused by impulses with SF ₆ gas (including decomposed gas).

【表】上記の表から理解されるように従来例である
CT単独及びCTとCY175とを混合したもの（試料
番号１，２）は熱変形温度、沿面閃絡電圧Ａ〜
Ｃ、冷熱指数のすべてを満足することはできない
し、又CY単独のもの（試料番号３）は沿面閃絡
電圧が高かくなるにしても冷熱指数が小さい。これらに対し、この発明によるもの（試料番号
４〜６）は、いずれも熱変形温度は130℃以上で
あり、沿面閃絡電圧もすべて80（KV／40mm）で
あるし、冷熱指数は2.0以上となつており、これ
からも耐熱性及び耐SF₆分解ガス性がともに従来
のものより格段とすぐれていることが理解され
る。以上詳述したように、この発明によれば耐熱
性、耐SF₆分解ガス性がともに従来のものよりす
ぐれた絶縁構体が得られるといつた効果が得られ
る。[Table] As understood from the table above, this is a conventional example.
CT alone and mixture of CT and CY175 (sample numbers 1 and 2) have thermal distortion temperature, creeping flash voltage A~
C. It is not possible to satisfy all of the requirements for the cooling index, and even if CY alone (sample number 3) has a high creeping flash voltage, the cooling index is small. On the other hand, the products according to the present invention (sample numbers 4 to 6) all have a thermal distortion temperature of 130°C or higher, a creeping flash voltage of 80 (KV/40mm), and a cooling index of 2.0 or higher. It is understood that both heat resistance and SF ₆ decomposition gas resistance are far superior to conventional products. As detailed above, according to the present invention, an insulating structure having better heat resistance and SF ₆ decomposition gas resistance than conventional structures can be obtained.

[Brief explanation of drawings]

図はこの発明の絶縁構体の使用例を示す断面図
である。３……スペーサーコーン、７……ノズル、１１
……固定ピストン。 The figure is a sectional view showing an example of use of the insulating structure of the present invention. 3... Spacer cone, 7... Nozzle, 11
...Fixed piston.

Claims

[Claims]

1 SF consisting of a molded and cured product filled with alumina in a mixture of epichlorohydrin bisphenol A type resin and epoxy resin whose main components are 1glycidyl-3-(2-glycidyloxypropyl)-5,5-dimethylhydantoin ₆ Insulating structures for gas-insulated electrical equipment.