CN104969323B

CN104969323B - 消弧用绝缘材料成形体、使用了其的气体断路器

Info

Publication number: CN104969323B
Application number: CN201380072504.8A
Authority: CN
Inventors: 久保树; 久保一树; 大川达也; 堀之内克彦; 佐藤基宗
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: JPWO2014122814A1; US20150357137A1; EP2958124B1; CA2900227C; CN104969323A; WO2014122814A1; EP2958124A4; CA2900227A1; EP2958124A1; JP5940180B2; US9475906B2

Abstract

本发明涉及消弧用绝缘材料成形体，其为在气体断路器中在触头的接点附近设置的消弧用绝缘材料成形体，其特征在于，含有在主链具有碳‑氧键、末端原子的一部分或全部为氢原子以外的原子的聚合物。

Description

消弧用绝缘材料成形体、使用了其的气体断路器

技术领域

本发明涉及暴露于电流断路时产生的弧光而产生绝缘性气体、有助于弧光的消弧的消弧用绝缘材料成形体、及使用了其的气体断路器。

背景技术

气体绝缘开闭装置(GIS、Gas Insulated Switchgear)，是在变电站、发电站、接受电力设备等中进行高压电力系统的断路、连接的装置。本装置在填充了绝缘性高的气体的单一的接地容器内收纳断路器·断开器·母线电线路·避雷器·计量仪器用变量器·作业用接地装置等。

就气体绝缘开闭装置而言，与气中绝缘方式的开闭装置相比，可以非常小型地构成。近年来，因为地价飞涨所引起的获得用地的困难性，在许多的电气开闭站采用、设置可小形化的气体绝缘开闭装置。

气体断路器为可将短路·过电流·接地状态的电路断路的装置。通过对断开电流时在断路器的电极接点间产生的弧光放电喷压气体，可使弧光放电消灭(消弧)。以往在气体断路器中进行了用于对断路时在可动触头和固定触头之间产生的弧光喷吹消弧性气体、高效地进行消弧而完成断路动作的努力(参照专利文献1：特开平7-312155号公报、专利文献2：特开2001-155595号公报)。

气体绝缘开闭装置(GIS)及气体断路器所使用的绝缘气体，一般而言使用六氟化硫(SF₆)。六氟化硫的绝缘性高，其绝缘耐力达到空气的3倍。另外为非活性，传热性也高，因此可迅速冷却因弧光放电而过热了的电极。

现在，在气体断路器中，成为主流的断路方式是与打开电极的动作联动而驱动活塞、向电极部分吹出六氟化硫等的绝缘气体的压气式。一般而言，为了用少的操作力将大电流高效地断路，具备利用弧光的热提高绝缘气体的压力的加热室(热压气)、通过机械的操作力使容积缩小而提高绝缘气体的压力的气缸及活塞的对(机械压气)。近年来，由于断路电流的增加、断路点数的减少所产生的对断路容量增加的要求、设备的小型化的要求等，气体断路器的消弧室中的每单位体积的处理能量增加、以往以上强有力的消弧性能变得必要。

在上述的压气式气体断路器等中，作为用于获得强有力的消弧性能的一个有力的方法，提案有在消弧室内部设置树脂材料、使其暴露于弧光而将由此将树脂材料分解、产生气体、有助于消弧的结构。

在这样的气体断路器中，在进行开闭的电极的接点周边部配置有助于弧光的消弧的消弧用绝缘材料成形体。就消弧用绝缘材料成形体而言，通过被暴露于弧光的光和热，使构成其成型物的材料本身分解而产生气体、通过产生了的气体的喷吹所产生的弧光的冷却、绝缘气体的压力上升所产生的弧光减弱、绝缘电阻的增加来促进弧光的消弧。

例如，在专利文献3(特开2003-297200号公报)所示的以往的气体断路器中，在加热室内部配置由在弧光空间中被弧光加热、产生蒸发气体的化学组成中不含氧的聚合物所构成的部件，强化加热室内的压力上升。

在专利文献4(特开平11-329191号公报)中，记载：作为被弧光加热、产生蒸发气体的材料例示聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯等的由碳和氢构成的树脂、由于产生热扩散性优异的氢气体或烃气体，所以能够有效地冷却弧光、获得优异的消弧性能。

另外，在专利文献4中，作为产生蒸发气体的材料，例示聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、密胺树脂等。

但是，在如上述那样的以往技术中，如果在使弧光暴露所产生的分解气体混合于喷压气体而消弧了的情况下在断路结束后将喷压气体冷却至数百度左右，则发现水分的产生。其主要是起因于聚合物中所含的氧原子和氢原子。但是，已知：在气体断路器中，如果水分含量从数百达到数千PPM，则引起由绝缘物构成的部件的绝缘劣化。因此，在以往的气体断路器中，有时在电流断路后不能达到充分的绝缘性能及断路性能。另外，水分使由于电流断路而作为分解生成物所产生的氟化物溶解、成为氟酸，因此也可能腐蚀金属材料。

因此，在以往的气体断路器中，作为产生分解气体的材料，多使用不引起绝缘物的绝缘劣化的四氟聚乙烯树脂。

但是，为满足对断路电流的增加、断路点数的减少所带来的断路容量增加的要求、设备的小型化的要求等，在四氟聚乙烯树脂中，产生气体压力不充分，寻求弧光的消弧性能更高的消弧用绝缘材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平7-312155号公报

专利文献2:日本特开2001-155595号公报

专利文献3:日本特开2003-297200号公报

专利文献4:日本特开平11-329191号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明是为解决如以上那样的以往技术的问题点而提案的，其目的在于，提供弧光暴露时的产生气体的量多、可以稳定地得到高的断路性能、且可以抑制气体断路器内的由绝缘物构成的部件的劣化(绝缘劣化)的消弧用绝缘材料成形体、及使用了其的气体断路器。

用于解决课题的手段

本发明为消弧用绝缘材料成形体，其为在气体断路器中在触头的接点附近设置的消弧用绝缘材料成形体，其特征在于，

含有在主链具有碳-氧键、末端原子的一部分或全部为氢原子以外的原子的聚合物。

优选含有上述聚合物作为主要的材料。另外，优选上述聚合物中的构成元素中的氢原子的含有率为2质量％以下。另外，优选上述氢以外的原子为氟原子。

优选上述聚合物为聚醚系聚合物，更优选上述聚醚系聚合物为氟化聚醚系聚合物。另外，优选上述聚合物在主链含有硅原子。

优选上述聚合物为氟化聚醚的有机硅交联物。另外，优选上述聚合物含有二氧化硅。

优选上述消弧用绝缘材料成形体含有选自由氮化硼、氧化铝及氧化钛组成的组中的至少1种作为耐消耗用填充材料。

另外，本发明还涉及在电极附近具备上述的消弧用绝缘材料成形体的气体断路器。该气体断路器中，优选在断路中使用的绝缘性气体为SF₆气体。

发明的效果

构成本发明的消弧用绝缘材料成形体的聚合物由于在主链含有的碳-氧键(C-O键)容易切断、容易分解，所以在将本发明的消弧用绝缘材料成形体用于气体断路器的情况下，弧光暴露时的产生气体量多，使消弧室的压力充分高地上升，由此可以稳定地得到高的断路性能。另外，由于聚合物中的氢原子的含有率少，所以弧光暴露所引起的分解时的HF、H₂O的产生被抑制，因此可以抑制在气体断路器中所使用的绝缘材料的腐蚀、绝缘劣化。

另外，在聚合物的主链中含有硅原子(Si)的情况下，在成型时，可以使用由具有氟化聚醚骨架和末端的有机硅交联反应基团的高分子化合物构成的液体或糊状材料，因此成形性优异。另外，其固化物为对于化学品而言耐久性、耐热性优异的材料。

另外，在消弧用绝缘材料成形体中含有选自由氮化硼、氧化铝及氧化钛组成的组中的至少1种作为耐消耗用填充材料的情况下，这些耐消耗用填充材料为吸收深紫外区域的光、对于近紫外光-可视光-红外光的区域的光的反射率大的化合物，因此可以防止弧光浸入绝缘成型物内部、防止消弧用绝缘成形体的过量损耗。

进而，通过将本发明的消弧用绝缘材料成形体在气体断路器中使用，可以得到断路性能优异、断路后的绝缘劣化被抑制了的可靠性优异的气体断路器。

附图说明

图1是表示本发明实施方式4涉及的气体断路器的概略剖面图。

图2是表示本发明实施方式4涉及的气体断路器的消弧装置的概略剖面图，(a)表示气体断路器的断路过程的前半部分的状态，(b)表示气体断路器的断路过程的后半部分的状态。

具体实施方式

以下，详细说明本发明。需要说明的是，以下的实施方式的说明中，使用附图进行说明，但在本申请的附图中标注同一附图标记的部分表示同一部分或相当部分。

(实施方式1：消弧用绝缘材料成形体1)

本发明的消弧用绝缘材料成形体为在气体断路器中对在电流断路时开动了的电极间(例如，可动触头和固定触头之间)产生了的弧光喷吹绝缘性气体而使其消弧的消弧用绝缘材料成形体，被配置在作为弧光产生部附近的触头的接点附近。

构成本发明的消弧用绝缘材料成形体的聚合物为在主链具有碳-氧键、末端原子的一部分或全部为“氢原子以外的原子”的聚合物。

优选上述聚合物中的构成元素中的氢原子的含有率(氢含有率)为2质量％以下。更优选为1质量％以下，更优选聚合物实质上不含氢原子。

作为上述的“氢原子以外的原子”，只要可以形成为取代基，就没有特别限定，但例如可举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子、砹原子内的至少1种，优选至少含有氟原子。氟原子在全原子中电负性最高，与含有碳的各种原子高度键合，化学上几乎不分离，末端原子的一部分或全部为氟原子的聚合物的耐热性、耐化学品性优异。

作为聚合物的具体例，例如可举出由如下化学式(化1-1)所示的高分子化合物。

[化学式1]

式中，R₁、R₂、R₃、R₄及R₅为含有碳、氮、氧、硅、氢、氟等的各自独立的官能团。优选R₁、R₂、R₃、R₄及R₅内的至少一个官能团中含有氟原子。另外，n为自然数，优选为2～5000(在以下的化学式中也相同)。

就聚合物而言，更具体而言，优选为聚醚系材料，更优选为氟化聚醚系材料。另外，聚醚系材料优选在聚醚的重复部不含苯环。是由于：苯环不易分解，如果含有许多苯环，则在弧光暴露后大量产生碳化物，因此可能带来绝缘性的降低。

作为氟化聚醚系材料，例示由如下的化学式(化1-2)～(化学式1-9)所示的化合物。

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

[化学式5]

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

[化学式9]

式中，m为自然数，优选为2～5000(以下的化学式中也相同)。

上述的聚合物为暴露于弧光中而通过弧光的光和热自然分解、产生气体的材料(磨损材料)。因此，优选具有容易分解的键的材料，另外，优选在构成聚合物的高分子化合物的主链(该高分子化合物中键最长地连接的部位)含有碳-氧键以使得容易分解而气化，该情况下，弧光暴露时的产生气体压力变大。

就上述聚合物(在主链具有碳-氧键、末端原子的一部分或全部为氢原子以外的原子的聚合物)而言，其本身可以作为树脂材料在消弧用绝缘材料成形体的形成中使用，也可以在其它的树脂材料中混合来使用。另外，上述聚合物可以为液体状，也可以通过使这样的聚合物含浸于消弧用绝缘材料成形体的基材的手法、以胶囊状内包的手法、浸入多孔质填料的方法等来构成消弧用绝缘材料成形体。

消弧用绝缘材料成形体中所含的上述聚合物的比率优选大于10质量％。另外，更优选上述聚合物相对于消弧用绝缘材料成形体中所含的有机材料成分的总量的比率为50质量％以上。

消弧用绝缘材料成形体优选含有上述聚合物作为主要材料。“主要材料”是指相对于消弧用绝缘材料成形体中所含的有机材料成分的总量占50质量％以上的材料。

另外，本发明者等发现：如果使用含有大量氢原子的材料、例如聚甲醛树脂、密胺树脂等，则引起由绝缘物构成的部件的绝缘劣化。这认为：如果化合物中有氢原子，则在弧光暴露时与SF₆气体中所含的物质(例如，SF₆、SF₄、H₂O等)反应、产生腐蚀性气体(在SF₆气体的情况下为HF等)、引起由绝缘物构成的部件的绝缘劣化。如果绝缘部件的绝缘性降低，则在电流断路后不能维持充分的绝缘性能，不能达到必要的断路性能。因此，通过将消弧用绝缘材料成形体的构成元素中的氢原子的一部分或全部用氟原子等的其它原子替换，可以抑制由绝缘物构成的部件的绝缘劣化。

(实施方式2：消弧用绝缘材料成形体2)

构成本实施方式的消弧用绝缘材料成形体的聚合物也可以为氟化聚醚系聚合物，但在主链含有硅原子方面与实施方式1不同。

作为构成本实施方式的消弧用绝缘材料成形体的聚合物，可以例示由如下化学式(化2-1)～(化2-4)所示的化合物。

[化学式10]

[化学式11]

[化学式12]

[化学式13]

式中，R₁、R₂、R₃、R₁₄、R₁₅及R₁₆分别独立地为包含选自由碳原子、氟原子、氧原子、氮原子及硫原子组成的组中的原子的取代基。R₄、R₅、R₁₄及R₁₉分别独立地为在键中途含有选自氧原子、氮原子及硫原子组成的组中的至少1种的原子的取代基、或含有酰胺键或磺酰胺键的取代基。R₆～R₁₃及R_18～21分别独立地为包含选自由碳原子、氟原子、氢原子、氧原子、氮原子、硅原子及硫原子组成的组中的原子的取代基。

上述化学式(化2-4)中，R₂₂为氟化聚醚基。作为该氟化聚醚基的具体例，可以举出由如下(化2-5)所示的6种的取代基的任一种。

[化学式14]

另外，也可以使用末端成为交联反应基团的上述化合物的聚合物。作为末端的交联反应基团，可以举出Si-OH基、Si-X基(X为乙酰氧基、异丙烯氧基等)、Si-OCH₃基、烯属不饱和基团等。作为聚合物的例子，可以举出在末端具有Si-OH基的上述化合物和在末端具有Si-X(X为乙酰氧基、异丙烯氧基等)的上述化合物的缩合反应所得到的聚合物、Si-OCH₃基的水解缩合所得到的聚合物、在两末端具有烯属不饱和基团的上述材料和在一分子中具有二个以上的Si-H基的有机硅化合物的加成反应所得到的聚合物等。

进而，在末端的交联反应基团为有机硅交联反应基团的情况下，也可以混合二氧化硅(硅石)的填料(硅石粒子等)、将二氧化硅表面的一部分羟基化了的部分通过上述化合物的反应经由二氧化硅来进行聚合。通过调整该二氧化硅的填料的配合量，可以调整消弧用绝缘材料成形体的硬度。

作为本实施方式中的具体的化合物例子，可以举出由以下的化学式(化学式2-6)～(化学式2-8)所示的化合物、及这些化合物的聚合物。

[化学式15]

化学式(2-6)中，q及r为分别独立的2～1000的整数。

[化学式16]

[化学式17]

化学式(化2-7)及(化2-8)中，s及t为分别独立的自然数，s和t的和为2～200。

在本发明的消弧用绝缘材料成形体中，为了增强、增量等，每氟化聚醚系聚合物100重量份以500重量份以下、优选10～100重量份的量配合填充材料。作为该填充材料，可例示气溶胶二氧化硅、沉淀二氧化硅、炭粉末、二氧化钛、氧化铝、石英粉末、滑石、绢云母及膨润土等的增强剂、玻璃纤维及有机纤维等的纤维质填充材料等。

另外，根据需要，可以添加有机锡化合物、有机钛化合物等的缩合固化催化剂、甲基丙烯酸钾等的耐油性提高剂、着色剂、红氧化铁及氧化铯等的耐热性提高剂、耐寒性提高剂、聚醚等的触变剂、脱水剂、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷等的粘接性提高剂等，它们被以可以形成耐溶剂性、耐化学品性、耐热性及耐寒性均优异的固化物的程度的量程度的量根据目的来使用。

就本发明的消弧用绝缘材料成形体而言，构成材料的主链上所含的C-O键容易切断、消弧用绝缘成形体容易分解，因此产生气体量多，使消弧室的压力充分高地上升，由此可以提高断路性能，另外，通过减少构成材料中的氢元素的含量，弧光暴露所引起的分解时的HF、H₂O的产生得到抑制，因此可以抑制在气体断路器的内部所使用的绝缘材料的腐蚀、绝缘劣化。

另外，通过在主链中加入Si，可以使用在成型时具有氟化聚醚骨架和末端的有机硅交联反应基团的液体或糊状材料，成形性优异。另外，其固化物为对于化学品而言耐久性、耐热性优异的材料。

(实施方式3：消弧用绝缘材料成形体+耐消耗用填充材料)

本实施方式的消弧用绝缘材料成形体是在实施方式1及实施方式2中所示的消弧用绝缘材料成形体的基础上进一步含有选自由氮化硼、氧化铝及氧化钛组成的组中的至少1种(耐消耗用填充材料)的形式。

在气体断路器中，如果将电流断路，则在可动触头和固定触头之间产生10000K～20000K的高温等离子体状的弧光。以往，为了使该弧光消弧而从绝缘喷嘴向弧光喷吹空气、SF₆气体等的绝缘性气体。已知：在高压空气或高压气体中产生的高温等离子体状的弧光在200nm～近红外区域具有强的能量强度。因此，存在如下的缺点：当将绝缘喷嘴暴露于该弧光时，由弧光产生的光不仅喷嘴的表面、而且还侵入到内部，在喷嘴的内部产生空隙、炭(内部爆裂)，使绝缘性能显著降低。

另外，存在如下的问题：由于反复的断路，绝缘喷嘴的消耗量增大而断路性能降低。

如以上，弧光含有紫外～红外的宽的波长的光、深紫外区域的发光特别强。认为：构成消弧用绝缘材料成形体的树脂吸收整个区域的弧光而分解。认为：由于耐消耗用填充材料的近紫外～红外的反射率高，因此可抑制消弧用绝缘材料的消耗。进而认为：通过将在深紫外区域具有强吸收的无机填充材料作为耐消耗用填充材料进行添加，在表层集中地吸收能量，由此更可靠地抑制消弧用绝缘材料的消耗。即，得知：通过上述耐消耗用填充材料产生的近紫外～红外的高反射率，防止消弧用绝缘材料成形体向深度方向的光浸入，通过上述耐消耗用填充材料产生的深紫外区域的弧光的吸收，由于防止光浸入和在表层的能量吸收，抑制消弧用绝缘材料成形体的内部爆裂，进而，通过在比较的表层吸收能量，即使损耗量降低，也使消弧用绝缘材料成形体的分解气体低分子化，由于产生气体的摩尔量增加，除了损耗量降低外，还可抑制产生气体压力的下降。

氮化硼、氧化铝及氧化钛是近紫外～红外的反射率高且、在深紫外区域具有强吸收的无机填充材料，作为用于抑制消弧用绝缘材料成形体的消耗的填充材料(耐消耗用填充材料)是优选的。特别是氮化硼的近紫外～红外的反射率高、深紫外区域的吸收大，因此优选。

耐消耗用填充材料(选自由氮化硼、氧化铝及氧化钛组成的组的至少1种)的平均粒径优选为0.5μm～20μm，更优选平均粒径为1μm～10μm。在此，平均粒径是通过利用激光衍射·散射法的粒度分布测定而测定的值。粒径越小，其表面面积越大，因此形成近紫外～红外的反射率高、在深紫外区域具有强吸收的消弧用绝缘材料成形体，在消耗抑制方面具有效果，因此，平均粒径优选为20μm以下，更优选为10μm以下。另外，最大粒径优选为50μm以下。在此，最大粒径是测定粒度分布时的相当于累积频率99％的粒径。另一方面，当平均粒径变小时，向上述聚合物等的混合时的粘度上升、成形性上产生困难，因此平均粒径优选0.5μm以上。

耐消耗用填充材料的配合量优选为0.1体积％～20体积％，更优选为0.5体积％～10体积％。当填充量变少时，效果消失，若是0.5体积％以下、特别是0.1％以下，则得不到效果。另外，当配合量变多时，混合了耐消耗用填充材料的上述聚合物等的粘度提高、成形性变差，同时气体产生量也减少，因此，优选为20体积％以下，更优选为10体积％以下。

就耐消耗用填充材料的粒径及配合量而言，以成形品的光反射率在240nm～1300nm的波长中成为85％以上的方式从平均粒径为0.5μm～20μm、优选平均粒径1μm～10μm、最大粒径40μm以下的粒径范围及0.1体积％～20体积％的配合量、特别是0.5体积％～10体积％的配合量来适当设定。另外，如果是满足上述粒径及反射率的条件的填充材料，则扁平状的填充材料、无定形状的填充材料(粉碎了的填充材料)的任意一种均可以作为耐消耗用填充材料来使用。另外，耐消耗用填充材料即使以微量含有其它物质时，紫外区域中产生吸收，成为成形品的反射率下降的主要原因，因此希望纯度为99％以上。

(实施方式4：气体断路器)

图1是表示本发明实施方式4涉及的气体断路器的一例的概略剖面图。在图1中所示的气体断路器中，消弧装置1在从第1衬套2伸出的第1导体2a和从第2衬套3伸出的第2导体3a之间电连接，驱动可动通电触头11(图2中所记载)的动作机构4例如由通过弹簧机构、油压机构等进行动作的操作装置5、联杆6和绝缘性的杆7构成。可动通电触头11利用杆7而结合于联杆6，通过操作装置5进行开断路动作。

在从将消弧装置1密闭于消弧气体中的框体9抽出杆7的部分，例如设有具有O型环等的滑动零件10以使得在保持气密的状态下可滑动。另外，消弧装置1通过绝缘支承体8而从框体9绝缘支承。

图2是表示实施方式4涉及的气体断路器的消弧装置的主要部分的概略剖面图的一例。图2(a)表示气体断路器的断路过程的前半部分的状态，图2(b)表示气体断路器的断路过程的后半部分的状态。图2中所示的气体断路器，通过在填充了消弧性气体的框体9内(参照图1)将可动通电触头11及可动弧光触头13与固定通电触头12及固定弧光触头14对向配置而收纳，在可动弧光触头13和固定弧光触头14的外周设有绝缘喷嘴15，该绝缘喷嘴15固定于在可动侧设置了的压气缸(パッファしリング)16。在此，将绝缘喷嘴的全部或一部分由实施方式1～3的消弧用绝缘材料成形体形成。

在由消弧用绝缘材料成形体形成绝缘喷嘴15的一部分的情况下，在不使由绝缘喷嘴15和可动弧光触头13形成的流路大幅变形的位置配置消弧用绝缘材料成形体。进而，虽然图中未图示，但也可以在可动弧光触头13和绝缘喷嘴15之间设置流动导向件(フローガイド)，在其中配置消弧用绝缘材料成形体。

另外，作为消弧用气体使用绝缘性气体，例如可举出六氟化硫(SF₆)、二氧化碳(CO₂)、三氟碘甲烷(CF₃I)、氮(N₂)、氧(O₂)、四氟甲烷(CF₄)、氩(Ar)、氦(He)、或将它们中的至少两种混合了的气体。特别优选单独的六氟化硫(SF₆)、或二氧化碳(CO₂)、氮(N₂)的混合物。

另外，压气缸16经由操作杆17(图1中的杆7的一部分)与动作机构4连接。另外，活塞18处于通过未图示的方法固定于气体断路器框体的状态。由固定于该压气缸16、操作杆17和压气缸16的隔壁24形成热压气室19a之类的空间。另外，由压气缸16、隔壁24、操作杆17和活塞18形成机械压气室19b之类的空间。在机械压气室19b中，为如下结构：由于处于活塞18和固定于压气缸16的隔壁24之间，所以操作杆17在图中向右方向驱动时，空间变窄，将内部的消弧气体压缩，由此提高机械压气室19b内的压力，在机械压气室19b内的压力比热压气室19a内的压力大时，通过止回阀23，向绝缘喷嘴开口部挤出绝缘消弧气体。

在上述的气体断路器中，如果从投入状态开始断路动作，则可动部11a向动作机构4侧(图2的右方向)移动。在这样的断路过程中，首先如图2(a)中所示，在断路过程前半部分，在固定弧光触头14和可动弧光触头13之间弧光20点弧。

由于该弧光20为高温，因此，被弧光20加热了的周围的消弧性气体成为高温，同时由暴露于弧光20的由消弧用绝缘成形体构成的绝缘喷嘴产生高温的气体。这样产生了的高温气体，如在图中箭头所示，通过由绝缘喷嘴15和可动弧光触头13形成的空间而流入热压气室19a内。由于该流入了的高温气体而提高热压气室19a内的气体压力，随着开动，朝向绝缘喷嘴开口部吹出绝缘气体。

之后，在图2(b)中所示的断路过程后半部分，朝向电流零点，弧光20减小，随着可动触头的开动，机械压气室19b内的压力升高，将机械压气室19b内的高压空气通过止回阀23而朝向喷嘴開口部挤出。

这样，通过向弧光喷吹消弧气体而将电极间的热高效排出到外部，将弧光消弧，同时通过将可动通电触头(可动电极)11和固定通电触头(固定电极)12拉开至可耐受电极间出现的再起动电压的充分的距离，得到电极间的绝缘恢复，完成断路。特别是，在应用于高的电压系统的气体断路器的情况下，由于在断路刚结束之前出现的再起动电压大，所以绝缘恢复所需的电极间的距离变长，但通过将电极间的热高效地排出到外部，可以缩短上述必要的距离，实现消弧装置1的长度方向的小型化。

进而，就从消弧装置1排出到外部的热气体而言，由于氢少，所以不会产生氟化氢等的促进腐蚀的气体、水等使其绝缘劣化的氢化合物，因此，即使气体接触在绝缘支承体8等中使用的绝缘物，也可防止绝缘劣化。

这样，在实施方式4中的气体断路器中，通过在触头的接点附近的绝缘喷嘴15的一部分或全部中使用本发明的消弧用绝缘材料成形体，从消弧装置1排出了的热气体中所含的氢、氢离子减少，因此，可以抑制使绝缘材料劣化的氟化氢、使绝缘降低的水等的氢化合物的生成，可以抑制绝缘劣化，同时可以得到充分的压气压力。因此，具有可以得到抑制绝缘劣化、动作机构简单、可小型化的气体断路器的显著的效果。

实施例

在以下记载本发明的实施例，但本发明不限于此。

(实施例1～3、比较例1～3)

准备表1中所示的各种聚合物。需要说明的是，作为氟化聚醚系聚合物，在实施例1中使用市售、一般可购入的全氟聚醚(Shore A硬度50)，在实施例2中使用市售、一般可购入的氟化聚醚的有机硅交联物A(市售的二液型材料的固化物、Shore A硬度70、含二氧化硅)。在实施例3中使用氟化聚醚的有机硅交联物B(市售的二液型材料的固化物、无二氧化硅)。将这些聚合物模型成形后进行机械加工，由此得到规定的消弧用绝缘材料成型体(实施例1～3及比较例1～3)。

在比较例1的四氟乙烯树脂情况下，需要在将原料组合物在室温下以200kg/cm²的压力进行压缩成形后、以370℃进行烧成而得到成形品。与之相对，就实施例2的氟化聚醚的有机硅交联物的成形而言，使用由具有氟化聚醚骨架和末端的有机硅交联反应基团的高分子化合物构成的液体或糊状材料，在利用模型的成形后进行加热固化，由此进行1次成形，可进行利用机械加工的2次加工，成形性非常优异。

另外，使用实施例1～3及比较例1～3的成形体进行氢含有率(聚合物中的构成元素中的氢原子的含有率)的测定、和成形体的产生气体压力及对于绝缘物的腐蚀性的评价。需要说明的是，这些测定及评价结果示于表1。

(氢含有率的测定)

在氢含有率(聚合物中的构成元素中的氢原子的含有率)的测定中，使用CHN元素分析。具体而言，将成形体在氦/氧气流中加热到高温而使其燃烧、将成形体的构成元素分别氧化，由此碳成为CO₂，氢成为H₂O，氮成为NO_X，进而使它们通过含有还原铜的还原炉内，由此NO_X成为N₂。而且，通过将所生成了的H₂O定量，计算各成形体中的氢含有率。需要说明的是，用于成形体不含氟，所以数据容易出现偏差，因此需要对使燃烧温度比通常高的(例如在1150℃下使其燃烧)等的测定条件充分注意。另外，在测定前，除去水分的影响，因此实施减压干燥(50℃)2小时。

(成形体的产生气体压力及对于绝缘物的腐蚀性的评价)

首先，在收容了成型体的气体断路器的密封腔室内填充SF₆气体，以额定84kV、通电电流20kA(实效值)及断路时间10～15ms的条件开动接点、产生弧光而实施10次的断路试验。

作为产生气体压力的评价，测定第10次的断路试验中的产生气体压力的最大值，将相对于对于比较例1的第10次的断路试验中的产生气体压力的最大值的比作为产生气体压力比而求出。

就对于绝缘物的腐蚀性而言，在上述断路试验中，另行在密闭腔室内的未暴露于弧光的位置设置安装了电极的环氧树脂成型物、通过观测在断路试验的前后的表面电阻值的变化来进行评价。在试验后的环氧树脂成型物的表面电阻率从初始值开始超过2个数量级地降低了的情况(例如，如果初始值为10的13次方Ω/□，则试验后的表面电阻率低于10的11次方Ω/□的情况)下，评价为有腐蚀性。

[表1]

如表1的结果所示，实施例1～3中，相对于比较例1(四氟乙烯树脂)，看到产生气体压力的提高，也没有产生气体所引起的绝缘物的腐蚀性。在比较例2的聚甲醛(未氟化的聚醚树脂)及比较例3的密胺树脂中，虽然产生气体压力比比较例1的四氟乙烯树脂高，但存在产生气体所引起的绝缘物的腐蚀性，不能适用于含有SF₆的气体断路器。

由以上的内容得知：实施例1～3的消弧用绝缘材料成型体为产生气体压力高、断路性能优异、且抑制了产生气体所引起的绝缘物的腐蚀性的消弧用绝缘材料成型体。另外，在氢含有率超过2重量％的比较例2及3中，存在产生气体所引起的绝缘物的腐蚀性，不能适用于含有SF₆的气体断路器。

(实施例4～10、比较例4)

表2中示出在实施例4～10及比较例4的消弧用绝缘材料成型体的制造中所使用了的聚合物的种类、和耐消耗用填充材料的种类、平均粒径、最大粒径及配合比。使用这些材料，以规定的比例制备在聚合物中配合了耐消耗用填充材料的组合物，在模型成形后，进行机械加工，由此得到规定的消弧用绝缘材料成型体(实施例4～10、比较例4)。

对于得到了的实施例4～10及比较例4的消弧用绝缘材料成型体，实施与上述相同的断路试验，评价成形品的产生气体压力比、构成消弧用绝缘材料成型体的组合物的消耗比(重量比)、内部损耗的有无。产生气体压力比为相对于实施例2的压力最大值的比。另外，消耗比表示：测量断路试验前后的重量、由该差(消耗量)算出了的消耗量的对于实施例2的消弧用绝缘材料成形体另外测定了的消耗量的比。另外，对于内部损耗，进行断路试验后的消弧用绝缘材料成型体的截面观察、将在成形体内部存在与表面不同的爆裂部分的情况判断为有内部损耗。表2中一并记载评价结果。

如表2的结果所示，在实施例4～10的消弧用绝缘材料成型体中，与未使用耐消耗用填充材料(氮化硼、氧化铝、氧化钛)的实施例2相比，抑制了消弧用绝缘材料成型体的消耗量。另外，就实施例4～10的消弧用绝缘材料成型体而言，与比较例4的在四氟乙烯树脂中添加了5体积％的氮化硼的情况相比，显示高的产生气体压力。另外，实施例4～10中未产生内部损耗，但比较例4中产生了内部损耗。

由以上的内容得知：就实施例4～10的消弧用绝缘材料成型体而言，通过氮化硼等的耐消耗用填充材料的配合，在断路试验后的消弧用绝缘材料成型体的消耗抑制方面具有效果，产生气体压力也高，为断路性能优异的消弧用绝缘材料成型体。

应该认为这次公开了的实施方式及实施例在所有的方面为例示，没有限制。本发明的范围不通过上述的说明而通过权利要求书来表示，意图上包含与权利要求书均等的意思及范围内的所有的变更。

符号的说明

1：消弧装置；2：第1衬套；2a：第1导体；3：第2衬套；3a：第2导体；4：动作机构；5：操作装置；6：联杆；7：杆；8：绝缘支承体；9：框体；10：滑动零件；11：可动通电触头；11a：可动部；12：固定通电触头；13：可动弧光触头；14：固定弧光触头；15：绝缘喷嘴；16：压气缸；17：操作杆；18：活塞；19a：热压气室；19b：机械压气室；20：弧光；21：中空部；22：通气口；23：止回阀；24：隔壁。

Claims

1.一种消弧用绝缘材料成形体，其为在气体断路器中在触头的接点附近设置的消弧用绝缘材料成形体，其特征在于，

含有在主链具有碳-氧键、末端原子的一部分或全部为氟原子、氯原子、溴原子、碘原子及砹原子内的至少1种的聚合物，

所述聚合物为氟化聚醚的有机硅交联物。

2.根据权利要求1所述的消弧用绝缘材料成形体，含有所述聚合物作为主要的材料。

3.根据权利要求1所述的消弧用绝缘材料成形体，所述聚合物中的构成元素中的氢原子的含有率为2质量％以下。

4.根据权利要求1所述的消弧用绝缘材料成形体，所述末端原子的一部分或全部为氟原子。

5.根据权利要求1所述的消弧用绝缘材料成形体，所述聚合物为聚醚系聚合物。

6.根据权利要求5所述的消弧用绝缘材料成形体，所述聚醚系聚合物为氟化聚醚系聚合物。

7.根据权利要求5或6所述的消弧用绝缘材料成形体，所述聚醚系聚合物在聚醚的重复部不含苯环。

8.根据权利要求1所述的消弧用绝缘材料成形体，所述聚合物在所述主链含有硅原子。

9.根据权利要求1所述的消弧用绝缘材料成形体，还含有二氧化硅。

10.根据权利要求1所述的消弧用绝缘材料成形体，含有选自氮化硼、氧化铝及氧化钛组成的组中的至少1种作为填充材料。

11.一种消弧用绝缘材料成形体，其为在气体断路器中在触头的接点附近设置的消弧用绝缘材料成形体，其特征在于，

含有在主链具有碳-氧键及硅原子、末端原子的一部分或全部为氢原子以外的原子的聚合物，

所述聚合物为氟化聚醚的有机硅交联物。

12.一种气体断路器，其在电极附近具备权利要求1或11所述的消弧用绝缘材料成形体。

13.根据权利要求12所述的气体断路器，用于断路的绝缘性气体为SF₆气体。