绝缘隔离片和使用该绝缘隔离片的 六氟化硫气体绝缘开关 本发明涉及一种包含主要由六氟化硫作为绝缘介质的绝缘气体的电气绝缘设备的绝缘结构，特别地涉及绝缘隔离片，这种隔离片支撑六氟化硫气体绝缘开关装置的充电区导体，同时将其与密封容器绝缘。
在气体绝缘开关装置中，利用一种绝缘隔离片，这种隔离片被置在充有象六氟化硫这样的绝缘气体的密封容器中，支撑充电区导体，同时将其与密封容器电气绝缘。
这种绝缘片一般由一种含环氧树脂并加有从不同类型中选择的填料构成的材料组成。例如，选用二氧化硅作填料，就会遇到切断电流时出现电弧产生分解气体而使绝缘隔离片的绝缘特性变坏的问题。因此，在现有的绝缘隔离片中，用具有很强的抗六氟化硫分解气体的氧化铝作为填料。然而，由于氧化铝的介电常数很高，因此用氧化铝作填料的绝缘隔离片的介电常数也很高。
近年来，考虑到电场设计，为了使气体绝缘开关小型化，有了对低介电常数的绝缘隔离片的需求。原因在于，正如日本电气学会技术报告(II)NO.83“关于置于六氟化硫气体中的支撑绝缘材料的沿面放电特性”所述，随着绝缘隔离片介电常数的降低，沿面闪络电压随之升高，所以绝缘设计裕度范围增大，绝缘可靠性提高。
通过使用比氧化铝介电常数低地填料，便可得到低介电常数的绝缘隔离片。然而，使用二氧化硅作填料，会造成上面提及的抗六氟化硫分解气体性能变坏的缺点。已知的既具有低介电常数又具有良好的抗六氟化硫分解气体特性的用作绝缘隔离片的填料包括：如，日本专利公告No.44240/1974描述的氧化镁，日本专利公开No.203508/1982描述的氟化铅和氧化铝的混合物，及日本专利公开No.203509/1982描述的氟化钙和氧化铝的混合物。
此外，日本专利公开No.65365/1993公开了一种方法，此法通过混合使用一种针状的具有抗六氟化硫气体的无机填料和氧化铝降低混合氧化铅粉的数量，从而使介电常数降低。
然而，与使用二氧化硅作填料的绝缘隔离片相比，使用上述填料制作的绝缘隔离片，虽然具有良好的抗六氟化硫分解气体特性，但它的介电常数较高，而且，它们的机械性能并不总是令人满意。
本发明的目的是提供一种既具有良好的抗六氟化硫分解气体特性又具有低介电常数的绝缘隔离片。
本发明的另一个目的是提供一种确保高绝缘可靠性和大绝缘设计裕度的六氟化硫气体绝缘开关。
为达到上述目的，本发明的要点如下：(1)一种用于绝缘与支撑置于充有六氟化硫气体容器中的电导体的绝缘隔离片，至少其表面层是由含填料的树脂化合物固化物形成，而填料包括主要成份二氧化硅，这种二氧化硅覆盖有抗六氟化硫分解气体的无机物质；以及(2)一种SF6气体绝缘开关装置，其中置于充有SF6气体的容器中的电导体由绝缘隔离片绝缘和支撑，其中，至少上述绝缘隔离片的表面层是由含填料的树脂化合物固化物形成，而填料包括主要成份二氧化硅，这种二氧化硅覆盖有抗六氟化硫分解气体的无机物质。
上述具有抗六氟化硫分解气体特性的无机物质实例包括：氟化铝、氧化铝、氧化镁、碳化钙、碳化镁、白灰岩、氢氧化钙、氢氧化镁、硫化钙、硫化钡、氮化硼、氟化钙和氟化镁，尤其是氟化铝和氧化铝是优选的。
晶体二氧化硅、熔化的二氧化硅或相似物质可以用作本发明主要成份是二氧化硅的填料，可以是磨粉形式，也可以是球状形式。这些物质也可以混合使用，二氧化硅的平均颗粒大小最好不要大于80微米，尤其在3至20微米范围内。由于组成的绝缘隔离片的机械强度和沉积，二氧化硅平均颗粒不宜太大，另一方面，二氧化硅的平均颗粒太小会使树脂化合物的黏度增加，由此造成处理困难。另外，短玻璃纤维、玻璃球及类似物也可用作以二氧化硅为主要成份的填料。
根据本发明，依据采用的无机物质类型，包括表面覆盖无机物质的二氧化硅的填料可由现有工艺制作，如烧结或真空蒸发工艺。
本发明的绝缘隔离片由填满二氧化硅的热固树脂制作而成，二氧化硅的表面覆盖有抗六氟化硫分解气体的无机物质覆盖层。环氧树脂作为热固树脂较理想。适合的环氧树脂物质包括：双酚，脂环的，酚醛清漆型和缩水甘油基脂环氧树脂，这些物质可以单个使用，也可混合使用。
根据本发明，酸酐较适合于用作环氧树脂的固化剂。适合作固化剂的酸酐包括：苯二甲酸，六氢化邻苯二甲酸，四氢化邻苯二甲酸，甲基六氢化邻苯二甲酸，甲基四氢化邻苯二甲酸的酐，这些物质可单独使用，也可混合使用。
另外，可根据需要加固化加速剂。这些适合作固化加速剂的物质包括：叔胺如三甲基胺和三乙基胺，咪唑如2-甲基咪唑，2-乙基咪唑和2-甲基4-乙基咪唑以及季铵盐如十六烷基三甲基铵溴化物和十六烷基三甲基铵氯化物，这些物质可以单独使用，也可混合使用。
通过将上述的热固树脂和二氧化硅混合便可获得本发明的绝缘隔离片，这里的二氧化硅其表面覆盖有抗六氟化硫分解气体的无机物质覆盖层，根据传统工艺，搅拌混合物，浇铸搅拌过的混合物，并固化浇铸件。
图1是气体绝缘设备主要部件的截面图，支撑高压导体2的绝缘隔离片1通过螺栓6固定在法兰5上，安置并支撑在密封容器3中。密封容器3中充满六氟化硫气体。虽然图1所示的绝缘隔离片的形状为锥形，但其形状并不限于此，本发明也可适用柱形隔离片、碟形隔离片，及类似物。
根据本发明，传统的二氧化硅填充隔离片的抗六氟化硫分解气体性，可通过在其表面覆盖树脂化合物得到改善，该化合物含有覆盖氧化铝的二氧化硅。图2是气体绝缘设备的主要部件图，根据本发明，这里二氧化硅填充隔离片7表面设有覆盖层8，覆盖层8由用于绝缘隔离片的树脂化合物构成。
上述覆盖可由两种方法完成，压模后通过浸泡、喷涂等，使二氧化硅填充隔离片加上覆盖层，或根据本发明先在模型中形成用于绝缘隔离片的树脂化合物覆盖层，然后在其中浇铸填充树脂化合物的二氧化硅。
具有抗SF6分解气体无机物质的二氧化硅表面覆盖层抑制SF6分解气体对二氧化硅的腐蚀，并获得低介电常数的绝缘隔离片。因此，可提供具有很好绝缘可靠性的SF6气体绝缘开关装置。
图1是使用本发明的绝缘隔离片的气体绝缘装置主要部件的截面图；
图2是含覆盖氧化铝的二氧化硅的树脂化合物起作用的气体绝缘装置主要部件截面图；
图3是本发明SF6气体绝缘开关装置结构截面示意图。1：绝缘隔离片；2：高压导体；3：密封容器；4：导体；5：法兰；6：螺栓；7：二氧化硅填充隔离片；8：覆盖层；9：套管；10：连接母线；11：隔离开关；12：电流互感器；13：断路器；14：接地开关；15：主母线。
实例1
9个重量单位的乙酰乙酸乙脂铝二异丙基脂(ethylacetoacetatealuminum diisopropylate)(由Kawaken Fine化学有限公司生产的ALCH)与423个重量单位的晶体二氧化硅(由Tatsumori公司生产的C-BASE-1)混合，利用Henschel混合器在常温下碾磨30分钟并在700℃空气中烧结2个小时，由此便可获得表面覆盖氧化铝的二氧化硅。把它放置在氟化氢气体中暴露10分钟，便可获得表面覆盖氟化铝的二氧化硅。
432个重量单位的上述具有氟化铝覆盖层的二氧化硅与100个重量单位双酚环氧树脂(由Ciba Geigy生产的PY-302-2)混合，95个重量单位酸酐固化剂(由Hitachi化学有限公司生产的HN-5500)和0.5个重量单位2-乙基4-甲基咪唑(由Shikoku化学公司生产的2E4MZ-CN)作为固化加速剂，并在90℃真空中搅拌，由此便可获得用于绝缘隔离片的环氧树脂化合物。将它浇注到模型中，在90℃时加热17小时，在170℃时加热15小时，由此固化树脂化合物，并可获得如图1所示的锥形绝缘隔离片1。实例2
除了使用具有氧化铅覆盖层的二氧化硅外，其它步骤与实例1相同的方法可制作绝缘隔离片。比较实例1
除了不进行晶体二氧化硅表面覆盖氧化铝外，用实例1同样的方法可制作绝缘隔离片(二氧化硅填充隔离片)。比较实例2
644个重量单位氧化铅(由Showa Denko K.K.生产的AL-45-H)，100个重量单位双酚环氧树脂(PY-302-2)，95个重量单位酸酐固化剂(HN-5500)和0.5个重量单位2-乙基4-甲基咪唑(2E4MZ-CN)作为固化加速剂混合，并在90℃真空中搅拌，将生成的树脂化合物浇注到模型中，用实例1同样的方法便可制成绝缘隔离片(铝填充隔离片)。
上述实例和比较实例中获得的每个绝缘隔离片的介电常数和抗弯曲强度，根据JIS-K6911，可在室温下测量。玻璃转变温度可利用热机械分析仪(TMA)来测量。
将SF6气体封装在一个放电容器中，利用针-盘电极进行连续放电，根据JIS-K6911，便可估算SF6分解气体电阻，5小时后测量表面电阻，其结果如表1所示。
实例1和实例2的每个绝缘隔离片的介电常数和传统的二氧化硅填充隔离片(比较实例1)的介电常数具有相同的水平，其SF6分解气体电阻与氧化铝填充隔离片(比较实例2)具有相同的水平。同时，实例1和实例2的每个绝缘隔离片的弯曲强度和玻璃转变温度与二氧化硅填充和氧化铅填充隔离片具有相同水平。
另外，比较实例1制作的二氧化硅填充隔离片的表面由用于实例1绝缘隔离片的环氧树脂化合物覆盖，由此制作的含覆盖层表面的隔离片如图2所示。
估算带覆盖层表面的这种隔离片的SF6分解气体电阻，结果发现，与传统的二氧化硅填充隔离片比较，表面电阻没有明显下降，由此证实抗SF6分解气体特性得到了改善。表1 实例比较 实例1212介质常数4.14.24.06.4表面电阻 (欧)起始 5小时后2.3×10162.5×10162.8×10162.7×10168.1×10158.3×10155.3×10108.5×1015抗弯曲强度(千克/平方毫米)12131513玻璃转变温度(℃)145146147146
图3显示了一种应用形式，这里本实例的绝缘隔离片1被安置在一个SF6气体绝缘开关装置中。SF6气体绝缘开关设有套管9，连接母线10，隔离开关11，电流互感器12，接地开关14和带断路器13的主母线15，断路器被安装在电流互感器之间，通过装配上述实例1的绝缘隔离片，可以改善绝缘可靠性，绝缘设计裕度范围也可增大。
本发明中，通过利用含二氧化硅的树脂化合物，该二氧化硅覆盖有抗SF6分解气体的无机物质覆盖层表面，可以获得抗SF6气体分解物质并具有低介电常数的绝缘隔离片。
此外，通过利用上述绝缘隔离片，可以获得具有良好绝缘可靠性，且有大绝缘设计裕度范围的SF6气体绝缘开关装置。