JP2002135959A - 電気機器のケーブル終端接続構造 - Google Patents
電気機器のケーブル終端接続構造Info
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Abstract
るケーブル終端接続構造において、耐電圧特性の向上と
小型軽量化という相反する特性を両立させ、優れた性能
を得ることを課題とする。 【解決手段】 ブッシング外面の電界印可部分が弧状の
縦断面形状を有することを特徴とするケーブル終端接続
構造とする。また、アース電極がブッシングの外面近傍
に位置することを特徴とする。これにより、ブッシング
表面及びストレスコーンとブッシングの沿面での特性を
向上させることで高い耐電圧特性を得ることができる。
Description
ーブルの接続部に用いられる、ガス中終端接続部や油中
終端接続部に関するものである。
終端接続箱や、油中終端接続箱においては、CVケーブ
ルなどのゴム、プラスチック絶縁ケーブル等を機器に接
続するための、ケーブル終端接続構造が設けられてい
る。従来のガス中終端接続箱の一例を図2に示す。この
例にはCVケーブル用スリップオン式ガス中終端接続箱
の構造を示している。GIS等のガス絶縁電力機器の外
壁2にはガス中終端接続箱1が取り付けられる。外壁2
内部のガス中終端接続箱1の周囲にはSF6(六フッ化
硫黄)ガス等の絶縁ガスが充填されている。ガス中終端
接続箱1は次に述べるような構造を有している。エポキ
シ樹脂等の絶縁体からなるブッシング3は、機器の外壁
2の内部に気密に取り付けられている。ブッシング3は
上の方がやや細い、テーパーを有する概略円筒状をなし
ており、下方からケーブル4が差し入れられ接続され
る。ブッシング内部の上部には高圧電極5が設けられて
おり、上記ケーブル4の導体が接触子6を介して電気的
に接続される。高圧電極5の上端は導体引出棒7とさ
れ、ブッシング3の上部から露出して、図示しない遮断
機等のガス絶縁電力機器に電気接続される。ケーブル4
の絶縁体とブッシング3との間には、ストレスコーン8
が嵌挿され、押圧機構によって押圧されて十分な絶縁特
性が得られるようになっている。またストレスコーン8
の外周を取り囲むようにアース電極9がブッシング内部
に設けられている。これらの構造はガス中終端接続箱の
構造として公知のものである。
端接続箱は、高圧、超高圧の電力機器に用いられるもの
であるため、優れた耐圧特性を有する必要がある。ま
た、これらケーブル終端接続箱はガス絶縁電力機器の内
部に納められるものであるため、できるだけ外形寸法が
小さく、かつ軽量であることが求められる。ケーブル終
端接続箱が大きい場合には、ガス絶縁機器のガスを密封
する容器全体を大きくする必要があり、装置全体が大型
化し、また容器内部の終端接続箱周囲に無駄な空間がで
きてしまうためである。一方、ケーブル終端接続箱をよ
り高い電圧に適用する場合には、必要な耐電圧特性を得
るために必然的にその外形寸法が大きくなる。したがっ
て本願発明では、このようなケーブル終端接続箱の耐電
圧特性の向上と小型軽量化という相反する特性を両立さ
せ、優れた性能を得ることを課題とする。
にケーブルを接続するために設けられるケーブル終端接
続構造であって、前記電力機器の外壁に密閉して取り付
けられ機器外部より挿入される前記ケーブルの端部を受
容する絶縁体製のブッシングを備えるものにおいて、前
記ブッシング外面の電界印可部分が弧状の縦断面形状を
有することを特徴とするケーブル終端接続構造とするこ
とである(請求項1)。
ける問題点として、導体を支持する絶縁物に直流電圧が
印加されると絶縁特性が著しく不安定となる現象があげ
られる。この現象は特に直流機器において問題となる
が、交流機器においても充電部を開路する際に、残留電
荷のために機器の一部に直流電圧が印加された状態とな
る場合がある。また、ケーブルに接続されたガス絶縁電
力機器では、ケーブルの現地直流耐圧試験の際に直流電
圧が印加されることとなる。
安定となる理由については、いくつかの原因が考えら
れ、定量的にも十分明らかとはされていないが、重要な
メカニズムの一つとして、絶縁物表面に堆積する帯電電
荷の作用が検討されている。ガス絶縁電力機器に直流電
圧が印加された場合、絶縁ガス中の発生電荷や荷電され
たダスト粒子は、電界中で力を受けて電気力線に沿った
方向に移動する。これらは、絶縁物の表面にまで移動し
て絶縁物を帯電させる。SF6ガスのフラッシュオーバ
ー電圧特性は最大電界依存性を有することから、これら
帯電電荷の作る電界に、装置への外部からの印加電界が
加算するように作用する場合に、フラッシュオーバーが
生じ易くなることとなる。直流機器においては電圧極性
の反転時、交流機器においては帯電電荷の電界に加算す
る方向にサージ電圧が印加されるときなどにこのような
状態となり、絶縁特性が不安定となると考えられる。こ
のような現象については、文献「ガス絶縁スペーサの帯
電機構と絶縁特性」(電学論B、108巻7号、昭6
3)において検討がなされている。
接続構造の絶縁体ブッシングの外面の電界印加部分を弧
状の縦断面形状を有する形状とする。言い換えれば、絶
縁体ブッシングのガス中の沿面が電気力線になるべく沿
うような形とし、電気力線となるべく交わらず、またそ
の交わる角度が小さくなる形状とする。このような形状
をとることで、絶縁体ブッシング表面へ荷電したダスト
粒子等が到達して堆積する割合を減少させ、上述のメカ
ニズムによる絶縁特性の低下を防止する。
するために設けられるケーブル終端接続構造であって、
前記電力機器の外壁に密閉して取り付けられ機器外部よ
り挿入される前記ケーブルの端部を受容する絶縁体製の
ブッシングと、前記ブッシング中に設けられ前記ケーブ
ルの導体と電気接続される高圧電極と、前記ケーブルと
前記ブッシングの間に嵌挿されるストレスコーンと、前
記ブッシングに設けられ前記ストレスコーンの外周に位
置するアース電極とを備えるものにおいて、前記アース
電極が前記ブッシングの外周面近傍に位置することを特
徴とするケーブル終端接続構造とすることである(請求
項2)。
で、ストレスコーンとブッシングの接する界面方向に沿
った電界分布が界面全域で均等となり、耐電圧特性を向
上することができる。この様子については後述する。
用することも可能である(請求項3)。
の根本付近に小径部を形成し、その段差部分にU字状に
湾曲する環状凹部を形成するとともに、この凹部の湾曲
面から小径部にかけて導電層を形成してなることを特徴
とすることができる(請求項4)。
電部とからなり、その導電部の先端は、ケーブル挿入方
向に対して、前記アース電極の先端よりも後ろ側かつ前
記アース電極の後端よりも先側に位置するようにするこ
とが望ましい(請求項5)。
施例を図1に示す。図中、図2に示した従来例に対応す
る部分には図2におけると同一の番号を付している。
機器の外壁2にはガス中終端接続箱1が取り付けられ
る。外壁2内部のガス中終端接続箱1の周囲にはSF6
ガス等の絶縁ガスが充填されている。ガス中終端接続箱
1は次に述べるような構造を有している。
器の外壁2にOリングを介して気密に取り付けられる。
このブッシング3の受容口には下方からケーブル4が差
し入れられ接続される。ケーブル4はその端末において
端末処理がなされ、絶縁体がはぎ取られて導体13が露
出され、また外部遮蔽層の接地がとられた状態となって
いる。上記ブッシング3内部の上部には高圧電極5が設
けられており、上記ケーブル4の上記導体13がスリー
ブ14、接触子6を介して電気的に接続される。上記高
圧電極5の上端は導体引出棒7とされ、上記ブッシング
3の上部から露出して、図示しない遮断機等のガス絶縁
電力機器に電気接続される。また上記高圧電極5の下端
部はストレスコーン8の上端付近にかかるような形状と
されており、ストレスコーン8の上端付近を電気的に遮
蔽している。ケーブル4の絶縁体とブッシング3の受容
口との間には、上記ストレスコーン8が嵌挿される。ス
トレスコーン8は絶縁ゴム部8aと導電ゴム部8bとか
らなり、押しパイプ10、スプリング11、フランジ1
2からなる押圧機構によってブッシング3の受容口内部
に押圧されて十分な絶縁特性が得られるようになってい
る。
中央付近、アース電極9の部分から高圧電極5の下端5
aにかかる部分までの電界印加部分3aの外表面が弧状
の縦断面形状を有するようにされている。すなわち、電
界印加部分3aの外表面はドーム状に外側に張り出して
おり、その上部において高圧電極5の下端5aの上側に
回り込むような形となっている。また、ブッシング3の
電界印加部分3aより上に連なる部分はその直径が電界
印加部分3aより細くされており、高圧電極5を覆う概
略円筒状とされている。
はブッシング3の外面近傍に位置するように設けられて
いる。すなわち、ブッシング3が外壁2に取り付けられ
たその根本付近、ストレスコーン8の導電ゴム部8bの
上端と機器の外壁2との間に位置する部分に小径部9a
を形成し、その段差部から図中上向きにU字状に湾曲す
る環状凹部を形成する。この環状凹部からフランジ部9
bにかけてのブッシング3表面に導電塗料を塗布するこ
とでアース電極9とされ、フランジ部9bの部分で機器
の外壁2に電気的接触し、また機械的にも固定される。
等電位面の分布を図3に、また比較のために従来のガス
中終端箱における等電位面の分布を図4に示す。図3、
図4ともに、高圧部分を太線Aで、アース電位部分を太
線Bで表しており、A、Bの間の等電位面を10%間隔
にて細線で示している。また図1、2と対応する部分に
は同一の番号を付している。
の相対的に高い電界が印加する部分の外表面、すなわち
高圧電極5の下端5aからアース電極9にかかる部分の
外表面が弧状の断面形状を有している。この付近での電
気力線の形状は、高圧電極下端5aとアース電極9をつ
なぐ弧状の力線となるので、ブッシング3の外表面は丁
度この電気力線の形状に、おおよそ沿うような形にな
る。なお、電気力線の向きは等電位面と直行する方向で
ある。図中に矢印で、ブッシング3の外表面における電
気力線の向きを示している。本願発明においては矢印と
ブッシング3の外表面とのなす角度θが、図4に示す従
来の例より小さくなる。図中Cで示した高圧側から20
%の電位の位置での上記角度θを比較すると、図4の従
来例ではθ=75度であるのに対し、図3の本願発明で
はθ=45度となっている。
とすることで、電界の印加される部分のブッシング表面
が電気力線に沿った形となり、ブッシング表面へ荷電ダ
スト粒子が到達する確率が減少する。また、ブッシング
表面と電気力線とのなす角度が小さいため電気力線はブ
ッシング表面に沿ったベクトル分力をもつこととなる。
したがってブッシング表面へ到達した荷電ダスト粒子は
そのまま堆積してしまわずに、ブッシング表面に沿って
移動し、印加電界の弱い部分まで押しやられると考えら
れる。
コーン8の導電ゴム部8bとアース電極9の位置が接近
していることから、この付近がアース電位側の凸部とな
り電界が集中する傾向がある。ストレスコーン8とブッ
シング3との接触面に沿った電位分布はアース電位側に
行くほど密になり、図4において、アース電位付近の等
電位面の間隔d1は、中央付近での間隔d2よりも小さ
くなっている。ストレスコーンとブッシングとの間の界
面での絶縁破壊を防止することはブッシング設計上重要
であり、この部分に電界が集中する傾向は望ましくな
い。
極9をブッシング3の外面近傍に位置させている。これ
によりアース電位側の凸部が2カ所に分散され、導電ゴ
ム部8bとアース電極9の付近に電界が集中する傾向を
緩和することができる。図3においても、アース電位付
近の等電位面の間隔d1は、中央付近での間隔d2と同
等よりやや広いものとなっている。ストレスコーン8と
ブッシング3との接触面における沿面の絶縁破壊を防止
するには、沿面のなるべく広い範囲に渡って等電位面が
均一に分布することが望ましいが、本願発明の構成をと
ればアース電位付近に電界が集中することを防止し、よ
り望ましい電位分布とすることができる。
凸部が2カ所に分散されることとなるので、その相互の
位置関係も重要となる。そこで図3において示されるよ
うに、ストレスコーン8の導電ゴム部8bの先端の高さ
(図中Z)がアース電極9の先端の高さ(図中X)と、
アース電極9の後端の高さ(図中Y)の間にあるように
している。つまり、導電ゴム部8bの先端がアース電極
9の先端よりも、やや図中下側となるような配置として
いる。このような配置とすることで、導電ゴム部8bの
先端とアース電極9の先端の両方が望ましい電位分布の
形成に寄与することとなる。
9の先端よりも図中上側に位置する場合には、その付近
に電界が集中する傾向となり、ストレスコーン8とブッ
シング3との接触面に沿う位置での等電位面の間隔が狭
くなることとなる。また、ストレスコーンの裏側にも電
界が回り込むこととなり、本来その付近に電界がかかる
ことによる不都合を防止するために設けられたアース電
極9が、その機能を果たさないこととなる。一方、スト
レスコーン8bの先端がアース電極9の後端よりさらに
下側にある場合にはアース電極9の裏側にも電界が回り
込んでしまい、また、ストレスコーンが相対的に下方に
位置することとなるためガス中終端接続箱が下方向に長
く大形化してしまう。なお、本実施例の様にアース電極
が外部の外壁等と電気的に接続されているときは、その
外壁等の部分もアース電極に準じた働きをすることとな
る。
15万V級の線路に適用できる耐圧特性が得られてい
る。参考として、本願発明によるケーブル終端構造と、
同等の耐圧値を有する従来のケーブル終端構造の外形寸
法を図5において対比する。図中(a)は本願発明品、
(b)は従来のものである。図5からわかるように、本
願発明によればケーブル終端構造の外形寸法を大幅に小
さくすることができ、従来品と比較した場合には、各部
設計の最適化とも相まって、50%近い寸法の小型化が
達成されている。また、本願発明においてはブッシング
3上部の電界印加部分3aより上に位置する部分はその
直径が電界印加部分3aより細くされ、高圧電極5を覆
う概略円筒状とされている。従ってブッシング3の肉厚
が薄くされており、ブッシングの軽量化とエポキシ絶縁
材料の使用量の低減が図られている。
われるものではない。上記実施例では、ブッシングの電
界印加部分の外表面を弧状の縦断面形状とすることで、
ブッシングの電界印加部分の外表面と電気力線とのなす
角度が45度を超えない様にしている。この弧状の断面
形状はより曲率を小さくして丸みの強いものとすること
ができ、これによりブッシング外表面と電気力線とのな
す角度をさらに鋭角とし、本発明の効果を増すことがで
きる。また上記においては、実施例としてガス中ケーブ
ル終端接続構造をあげているが、本願発明は油中ケーブ
ル終端構造にも適用可能である。油中においてもガス中
と同様の現象が生じることから、本願発明はその効果を
有するものである。
器と電力ケーブルの接続部に用いられるケーブル終端接
続構造において、ブッシング表面及びストレスコーンと
ブッシングの沿面での特性を向上させることで高い耐電
圧特性を得ることができる。また従来と同等の耐電圧特
性を得る場合には、ケーブル終端接続構造を小型軽量化
することが可能となるものである。
説明図である。
図である。
時の等電位面の分布を示す図である。
等電位面の分布を示す図である。
ブル終端構造を対比する説明図である。
Claims (5)
- 【請求項1】電力機器にケーブルを接続するために設け
られるケーブル終端接続構造であって、前記電力機器の
外壁に密閉して取り付けられ機器外部より挿入される前
記ケーブルの端部を受容する絶縁体製のブッシングを備
えるものにおいて、前記ブッシング外面の電界印可部分
が弧状の縦断面形状を有することを特徴とするケーブル
終端接続構造。 - 【請求項2】電力機器にケーブルを接続するために設け
られるケーブル終端接続構造であって、前記電力機器の
外壁に密閉して取り付けられ機器外部より挿入される前
記ケーブルの端部を受容する絶縁体製のブッシングと、
前記ブッシング中に設けられ前記ケーブルの導体と電気
接続される高圧電極と、前記ケーブルと前記ブッシング
の間に嵌挿されるストレスコーンと、前記ブッシングに
設けられ前記ストレスコーンの外周に位置するアース電
極とを備えるものにおいて、前記アース電極が前記ブッ
シングの外周面近傍に位置することを特徴とするケーブ
ル終端接続構造。 - 【請求項3】電力機器にケーブルを接続するために設け
られるケーブル終端接続構造であって、前記電力機器の
外壁に密閉して取り付けられ機器外部より挿入される前
記ケーブルの端部を受容する絶縁体製のブッシングと、
前記ブッシング中に設けられ前記ケーブルの導体と電気
接続される高圧電極と、前記ケーブルと前記ブッシング
の間に嵌挿されるストレスコーンと、前記ブッシングに
設けられ前記ストレスコーンの外周に位置するアース電
極とを備えるものにおいて、前記アース電極が前記ブッ
シングの外周面近傍に位置し、前記ブッシング外面の電
界印可部分が弧状の縦断面形状を有することを特徴とす
るケーブル終端接続構造。 - 【請求項4】前記アース電極は、前記ブッシングの根本
付近に小径部を形成し、その段差部分にU字状に湾曲す
る環状凹部を形成するとともに、この凹部の湾曲面から
小径部にかけて導電層を形成してなることを特徴とする
請求項2乃至3のいずれかに記載のケーブル終端接続構
造。 - 【請求項5】前記ストレスコーンは絶縁部と導電部とか
らなり、その導電部の先端は、ケーブル挿入方向に対し
て、前記アース電極の先端よりも後ろ側かつ前記アース
電極の後端よりも先側に位置することを特徴とする請求
項2乃至4のいずれかに記載のケーブル終端接続構造。
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JP2000328064A JP3897972B2 (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 電気機器のケーブル終端接続構造 |
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JP2000328064A Expired - Lifetime JP3897972B2 (ja) | 2000-10-27 | 2000-10-27 | 電気機器のケーブル終端接続構造 |
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