JPS6329767B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は油含浸電気機器に関するものである。
コンデンサ、ケーブル、変圧器などの電気機器
は、近年、高圧化、小型化の傾向が著しく、それ
に伴つて絶縁材料として、従来の絶縁紙に代え
て、または絶縁紙と併用する形式で、合成樹脂フ
イルムなどが使用されるようになつてきた。その
結果電気絶縁油に要求される性能が一層厳しくな
つている。 従来、油含浸電気機器用の絶縁油として、鉱
油、アルキルベンゼン、ポリブテン、アルキルナ
フタレン、アルキルビフエニル、ジアリールアル
カンなどが提案され使用されている。しかし、こ
れらの絶縁油の性能は、上記のような電気機器の
発展に充分対応し得ていない。特に合成樹脂フイ
ルム絶縁体を使用した電気機器においては満足す
べきものではない。 すなわち、前記の電気機器類の高圧化や小型化
に伴い、使用する絶縁油に要求される性能は、絶
縁破壊電圧が高いこと、誘電損失の原因となる誘
電正接が低いことの他、水素ガス吸収性が優れて
いることなどが要求されている。 水素ガス吸収性は、高電圧下におけるコロナ放
電に対する絶縁油の安定性を示すもので、ガス吸
収性が大きい程コロナ放電が発生し難く、安定性
が優れた絶縁油である。 一方、前記の電気機器の高圧化の要求に対し
て、油含浸電力ケーブル、コンデンサーなどの電
気機器に使用されている絶縁体または誘電体に
は、従来の絶縁紙の代りにポリオレフイン、ポリ
スチレン、ポリエステルなどのプラスチツクフイ
ルムが、これら絶縁体もしくは誘電体の一部また
は全部に使用されるようになつた。また、絶縁耐
力、誘電正接、誘電率などの観点から、プラスチ
ツクフイルムとしてはポリオレフインフイルム、
特にポリプロピレンフイルムや架橋ポリエチレン
フイルムなどが使用されている。 これらのポリオレフインフイルムは、電気絶縁
油を含浸させた場合、その油の種類によつてある
程度は膨潤や溶解をする。フイルムが膨潤する
と、絶縁層の厚みが増加し、ケーブルにおいては
電気絶縁油の油流抵抗の増加、コンデンサーにお
いては、電気絶縁油の含浸不良などの現象が起
り、ボイド（油が含浸しない個所）が生じ、コロ
ナ放電電圧の低下などが起り好ましくない。 しかしながら、前記の各電気絶縁油は、絶縁破
壊電圧（BDV）および誘電正接（tanδ）はある
程度満足し得るものであるが、水素ガス吸収性、
ひいてはコロナ放電特性、およびポリプロピレン
フイルムの寸法安定性などを充分に満足させ得る
ものではない。 本発明は、従来の油含浸電気機器のこのような
欠点を解決したものであり、下記の一般式（）
ないし（）で表わされる１，３−ジアリールブ
テン誘導体の１種または２種以上と、ジアリール
アルカンの１種または２種以上とを含有する絶縁
油を含浸した油含浸電気機器に関するものであ
る。 一般式 前記一般式（）ないし（）中、R₁からR₄
はそれぞれ水素原子またはメチル基であり、R₁
からR₄の合計炭素数は０〜２の整数である。 本発明における電気機器の例としては、コンデ
ンサ、ケーブル、変圧器などのいずれも対象とな
る。 電気機器の絶縁体としては、絶縁紙、合成樹脂
フイルムおよびこれらの組合せのいずれでも使用
できる。具体的には、コンデンサの絶縁体（誘電
体）として絶縁紙を用いたもの、絶縁紙とポリプ
ロピレンフイルムを併用したものおよびポリプロ
ピレンフイルムのみを用いたものなどがある。ま
た、ケーブル（OFケーブル）の絶縁体として、
絶縁紙を用いたもの、絶縁紙とポリエチレンある
いはポリプロピレンのごときポリオレフインとを
積層したもの、絶縁紙とシラングラフトポリエチ
レンとをシラノール触媒の存在下に架橋結合した
複合フイルムを用いたもの、あるいは絶縁紙の代
りにポリエチレン、ポリプロピレンのごときポリ
オレフインフイルムを用いたものなどがある。 本発明の油含浸電気機器はこれらのいずれをも
対象とするが、特に絶縁体（誘電体）の少なくと
も一部に合成樹脂フイルムを使用したものと前記
絶縁油との組合わせが好ましい。 つぎに本発明の油含浸電気機器に使用されるジ
アリールアルカンは、その単独または混合物の40
℃における粘度が7cSt以下のものが好ましい。ジ
アリールアルカンのうち好ましい化合物はジアリ
ールエタンであり、さらに好ましくは下記一般式
（）で表わされるアリールフエニルエタンであ
る。 一般式 上式中、R₁からR₃は水素原子またはC₁からC₃
のアルキル基であり、かつR₁からR₃の合計炭素
数は３以下の整数である。 ジアリールアルカンの具体例は次の通りであ
る。１，１−ジフエニルエタン、１，１−ジ（メ
チルフエニル）エタン、１−フエニル−１−（メ
チルフエニル）エタン、１−フエニル−１−（ジ
メチルフエニル）エタン、１−フエニル−１−
（エチルフエニル）エタン、１−フエニル−１−
（メチルエチルフエニル）エタン、１−フエニル
−１−（イソプロピルフエニル）エタン、１−フ
エニル−１−（トリメチルフエニル）エタン。こ
れらは、スチレンもしくはアルキルスチレンとア
ルキルベンゼンとをルイス酸触媒の存在下で反応
させることにより容易に製造し得る。あるいは、
エチルベンゼン製造時の副生油から分離して得る
こともできる。これらのジアリールアルカンは単
独または２種以上の化合物の混合物として使用す
る。 前記一般式（）ないし（）で表わされる
１，３−ジアリールブテン誘導体はスチレンある
いはそのアルキル誘導体を固体酸触媒、超強酸等
の酸性触媒で二量化することによつて得られ、い
ずれも好ましく使用できる。これらのブテン誘導
体は、共通の１，３−ジフエニルブテン骨格を有
し、その具体例としては、１，３−ジフエニルブ
テン−１、１，３−ジフエニルブテン−２、１，
３−ジメチル−１，３−ジフエニルブテン−１
〔４−メチル２，４−ジフエニルペンテン−２〕、
１，３−ジ（メチルフエニル）ブテン−１、１，
３−ジ（メチルフエニル）ブテン−２、および
１，１−ジメチル−１，３−ジフエニルブテン−
３〔４−メチル−２，４−ジフエニルペンテン−
１〕などを挙げることができる。 ジアリールアルカン自体は生分解性、耐熱性、
酸化安定性とともに電気的諸特性にすぐれ、かつ
水素ガス吸収性にもすぐれているが、１，３−ジ
アリールブテン誘導体を併用することにより、水
素ガス吸収性がさらに向上し、かつ１，３−ジア
リールブテン誘導体のような不飽和化合物を併用
したにもかかわらず生分解性、熱安定性および酸
化安定性の劣化は認められず、その他の電気的諸
特性はさらに向上する。 ジアリールアルカンと１，３−ジアリールブテ
ン誘導体との混合割合は任意であるが、前者１に
対し、後者0.001〜0.2（重量比）が、相乗効果の
点から好ましい。 本発明に使用する電気絶縁油は上記のような諸
特性を有しているので、コンデンサー、ケーブ
ル、変圧器その他の各種電気機器に使用し得る。
また、他の炭化水素系絶縁油と比較して、誘電率
が極めて高いこと、水素ガス吸収性にすぐれてい
ること、ポリプロピレンフイルムあるいはポリエ
チレンフイルムとの適合性にすぐれていることな
どの点から、絶縁体としてプラスチツクフイルム
を含むコンデンサーあるいはケーブル用の電気絶
縁油として最適である。 本発明に使用する電気絶縁油は、上記組成の混
合物からなるものであるが、これのみに限らな
い。すなわち、その一般的な電気的性能を害なわ
ずに、所望の電気的性能を改善する目的で、ポリ
ブテンや鉱油系絶縁油、アルキルベンゼン系絶縁
油、アルキルナフタレン系、アルキルビフエニル
系その他の芳香族系絶縁油を加えて使用すること
ができる。ポリブテンは体積固有抵抗、誘電正接
を改善し、鉱油系絶縁油は破壊電圧を向上させ、
アルキルベンゼン系絶縁油および他の芳香族系絶
縁油は破壊電圧、誘電正接、流動点等を向上させ
るが、いずれも誘電率を低下させる傾向があるた
め、50％以上加えることは好ましくない。また、
必要に応じて酸化安定剤を微量添加することは差
支えない。 また、リン酸エステル系化合物、エポキシ系化
合物等電気絶縁油用の添加剤として公知の化合物
を併用することもできる。 上記電気絶縁油を含浸してなる油含浸電気機器
は以下の特長を有する。 プラスチツク絶縁体の寸法安定性にすぐれてい
るので、ケーブルの場合には、膨潤による絶縁体
の寸法変化が少ないため、絶縁油の油流抵抗が小
さく、短時間で油浸が完了する。また、プラスチ
ツクフイルムと絶縁紙との積層フイルムから成る
絶縁体を使用したケーブルにおいては、長時間絶
縁油と接触しても屈曲による剥離やしわや座屈発
生などの恐れがないので、長寿命のケーブルが得
られる。 コンデンサの場合には、プラスチツクフイルム
の膨潤が少ないので、電気絶縁油の含浸が充分に
行なわれ、ボイドが生じない。従つてコロナ放電
が生じ難く、絶縁破壊に到る恐れがなく、極めて
長寿命のコンデンサが得られる。 また、水素ガス吸収性にすぐれているので、ケ
ーブルおよびコンデンサ共に、高電圧下における
耐コロナ放電性に優れ、長寿命の油含浸電気機器
が得られる。 さらに、複数の成分から成る絶縁油を含浸する
ことによつて、上記の諸特性の改善を達成し、か
つ各成分自体の優れた電気的特性、生分解性、耐
熱性、酸化安定性を維持すると共に、粘度、流動
点を好ましい範囲に調節することができるので、
油含浸電気機器の製造が効率的に行なわれ、使用
条件による制約なしに高い性能を発揮する油含浸
電気機器を得ることができる。 以下に実施例により本発明に使用する電気絶縁
油およびその絶縁油を含浸した電気機器について
更に詳細に説明する。 実施例および比較例 (1) 絶縁油の電気的特性試験 表１に示す各種の絶縁油について、電気的特性
を測定した。その結果を表２に示す。表１中、絶
縁油２および３は本発明の油含浸電気機器に使用
する絶縁油であり、絶縁油１および４は比較例で
ある。表２中、流動点、引火点および電気的性能
はいずれもJIS Ｃ 2101の試験法に従つて測定し
たものであり、酸化安定性の試験は115℃、96時
間空気加熱で行なつたものである。

【表】

【表】 (2) 水素ガス吸収性試験 つぎに水素ガス吸収性を前記の各絶縁油につい
て測定した。測定法は電気絶縁材料研究会絶縁油
部会法によつた。その結果を表３および表４に示
す。 表３は水素ガス吸収量（温度50℃、課電圧
8kV）の経時変化を示した（単位mm−oil）。

【表】 表４は課電圧と水素ガス吸収量との関係を示し
たものである（単位mm−oil、温度50℃、時間10
分）。

【表】 以上の結果から、本発明に使用する絶縁油２，
３の性能は、比較例の絶縁油１，４と比べて優れ
ていることが解る。 (3) 油含浸コンデンサーの試験 誘電体として18μのポリプロピレンフイルムを
３枚重ねたものを使用し、電極としてアルミニウ
ム箔（厚み6μ、巾80mm）を使用して、長さ9.5ｍ
のものを常法に従つて巻回して積層し、モデルコ
ンデンサーを作製した。 このコンデンサーに真空下にて前記(1)項の各絶
縁油を含浸させ、静電容量約0.5μFの油含浸コン
デンサーを作製した。これらに電圧を印加し、コ
ロナ放電開始電圧（CSV）およびコロナ放電消
滅電圧（CEV）を測定した。測定温度は30℃で
単位はkV／mmである。 結果は以下の表５の通りであつた。

【表】 前記絶縁油２および３を含浸したコンデンサー
は、比較例の絶縁油１および４を使用したものと
比較して、電気特性が優れていることが解る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁体または誘電体の少なくとも一部に合成
   樹脂フイルムを使用した油含浸電気機器におい
   て、下記一般式（）ないし（）で表わされる
   １，３−ジアリールブテン誘導体の１種または２
   種以上と、ジアリールアルカンの１種または２種
   以上とを含有する絶縁油を含浸させたことを特徴
   とする油含浸電気機器、 一般式 前記一般式中、R₁からR₄はそれぞれ水素原子
   またはメチル基であり、R₁からR₄の合計炭素数
   は０〜２の整数である。 ２ 前記一般式（）の１，３−ジアリールブテ
   ン誘導体が１，３−ジフエニルブテン−１である
   特許請求の範囲第１項に記載の油含浸電気機器。 ３ 前記一般式（）の１，３−ジアリールブテ
   ン誘導体が１，３−ジフエニルブテン−２である
   特許請求の範囲第１項に記載の油含浸電気機器。 ４ 前記ジアリールアルカンがアリールフエニル
   エタンである特許請求の範囲第１項に記載の油含
   浸電気機器。 ５ 前記油含浸電気機器がコンデンサである特許
   請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の
   油含浸電気機器。 ６ 前記油含浸電気機器が油浸ケーブルである特
   許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載
   の油含浸電気機器。 ７ 前記合成樹脂フイルムがポリプロピレンフイ
   ルムもしくはポリエチレンフイルムである特許請
   求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の油
   含浸電気機器。 ８ 前記ジアリールアルカンの１に対して、前記
   ジアリールブテン誘導体が0.001〜0.2（重量比）
   の割合で存在する絶縁油を含浸してなる特許請求
   の範囲第１項に記載の油含浸電気機器。