JP2008312378A - 接続部材の終端接続部 - Google Patents

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Abstract

【課題】ストレスコーンに半導電ゴムを設ける必要のない簡素化されたストレスコーンを形成する。
【解決手段】本発明は、後端部に接続部材2の端部の受容口14を有する絶縁性のブッシング11と、受容口14に着脱自在に接続される接続部材2の端部とを備え、接続部材2は、導体の外周に設けられるゴム状弾性を有する絶縁体22と、絶縁体22の外周に受容口14の入口に至る部分に跨って設けられる外部半導電層24とを備え、ブッシング11の後端部側には環状の金属リング13がブッシング11と同心状に埋設され、金属リング13の先端部側は外部半導電層24の先端部の周りを覆う位置まで延出されている。
金属リング13の先端部は外部半導電層24の先端部よりもブッシング11の先端部に向かって延出されている。また、ブッシング11は、その先端部が機器ケースC内に位置し、後端部が機器ケースCに設けられた開口部C1の周縁部に気密に固定されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、接続部材の終端接続部に係わり、特にストレスコーンに半導電ゴムを設ける必要のない簡素化されたストレスコーンを形成することができる接続部材の終端接続部に関する。
従来から、受変電設備工事の省力化および工期短縮化の観点から、キュービクルタイプのガス絶縁開閉装置が使用されている。かかるガス絶縁開閉装置においては、キュービクル間を電気的に接続する必要があるところ、このような接続部材としては、本出願人が先に開発した盤間連絡部材が用いられている(例えば、特許文献1参照)。
この盤間連絡部材においては、盤間連絡用絶縁母線の外周に装着する絶縁成形体として、例えば円筒状の絶縁成形体の両端部を除く部分の外周に半導電塗料の塗布層を設け、絶縁成形体の両端部に絶縁成形体の外径と同径の円筒部を有するストレスコーンを一体的に設けることで当該絶縁成形体(コネクタ)全体の小径化を図っている。
このような構成の絶縁成形体(コネクタ)を使用すれば、取付スペースが狭い機器外壁等においても盤間連絡用絶縁母線の取り付けを容易に行なうことができる。
しかしながら、このような構成の盤間連絡部材においては、盤間連絡用絶縁母線の外周に半導電ゴムによるストレスコーンを有する絶縁成形体(コネクタ)を装着しなければならないことから、当該絶縁成形体(コネクタ)の製造に、すなわち内部半導電層や外部半導電層の製造に長時間を要する上、コスト的にも割高になるという難点があった。
特開2002−101544号公報
本発明は、上述の難点を解決するためになされたもので、半導電ゴムによるストレスコーンを有する絶縁成形体(コネクタ)に代えて、ゴム状弾性を有する絶縁体の外周に所定区間に跨って半導電塗料の塗布による外部半導電層を設け、かつ当該外部半導電層の周りに所定の電界緩和層を配置することで、接続部材を構成する遮蔽層(外部半導電層)の先端部における電界の集中を防止することができる接続部材の終端接続部を提供することを目的としている。
本発明の第1の態様である接続部材の終端接続部は、後端部に接続部材の端部の受容口を有する絶縁性のブッシングと、受容口に着脱自在に接続される接続部材の端部とを備え、接続部材は、導体の外周に設けられるゴム状弾性を有する絶縁体と、絶縁体の外周に前記受容口の入口に至る部分に跨って設けられる外部半導電層とを備え、ブッシングの後端部側には環状の電界緩和層を備え、電界緩和層の先端部側は外部半導電層の先端部よりもブッシングの先端部に向かって延出されて外部半導電層の先端部の周りが電界緩和層で覆われているものである。
本発明の第2の態様は、第1の態様である接続部材の終端接続部において、外部半導電層は、半導電塗料の塗布層で形成されているものである。
金属リングの先端部は外部半導電層の先端部よりもブッシングの先端部に向かって延出されているものである。
本発明の第3の態様は、第1の態様または第1の態様である接続部材の終端接続部において、ブッシングは、その先端部が機器ケース内に位置し、後端部が機器ケースに設けられた開口部の周縁部に気密に固定されているものである。
本発明の第4の態様は、第1の態様乃至第3の態様の何れかの態様である接続部材の終端接続部において、接続部材の端部は、ブッシングの受容口に装着される雄形状の挿入部と、挿入部の後端部側に挿入部と同心状に連設され機器ケースの開口部内に配置される大径部とを備え、接続部材に装着された固定金具は大径部に係止されて機器ケースに固定されているものである。
本発明の第5の態様は、第4の態様である接続部材の終端接続部において、大径部の外周に設けられた外部半導電層は、機器ケースに電気的に接続されているものである。
本発明の第1の態様乃至第5の態様の接続部材の終端接続部によれば、次のような効果がある。
第1に、半導電ゴムによるストレスコーンを有する絶縁成形体(コネクタ)に代えて、ゴム状弾性を有する絶縁体の外周に所定区間に跨って半導電塗料の塗布による外部半導電層を設け、かつ当該外部半導電層の周りに所定の電界緩和層、具体的には所定の金属リングや特開2005−192283号公報(図2参照)に示されるようなベルマウスを配置することで、接続部材を構成する遮蔽層(外部半導電層)の先端部における電界の集中を防止することができる。
第2に、金属リングやベルマウスの先端部で接続部材としての外部半導電層の先端部の周りを覆うように配置することで、半導電ゴムによる電界緩和部を持たないストレスコーンを形成することができる。従って、本発明によれば、ストレスコーンに半導電ゴムを設ける必要がなくなり、ひいては内部半導電層や外部半導電層の製造工程を省略することができ、きわめて安価な電気機器の接続部を形成することができる。更に、ゴム状弾性を有する絶縁体に電界緩和のためのベルマウス構造を設ける必要がないため、金型も簡易な構造となり、ベルマウスの凹部を塗布するという複雑な作業も不要となる。
第3に、工場で予め製作された接続部材の構成部材(導体、絶縁体)を出荷することができ、現地において接続部材の構成部材を組み立てることで、組み立ての簡素化を図ることができる。
第4に、ブッシングの後端部側に埋設した金属リングおよび接続部材に配設した固定金具を用いることで、接続部材を電気機器の通電部材に接続することができると共に機器ケースに着脱自在に固定することができる。
以下、本発明の接続部材の終端接続部を適用した好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例においては、離間して配置される一対の電気機器の通電部材はそれぞれ同様の構成とされていることから、特に明示した場合を除き、電気機器の通電部材の一方(図中左側の電気機器の通電部材)について説明するものとし、また、電気機器の通電部材を構成するブッシング、内部導体および金属リングの「先端部」というときは当該ブッシング、内部導体および金属リングの高圧側をいい、図中では左方向に相当し、さらに、当該ブッシング、内部導体および金属リングの「後端部」というときは当該ブッシング、内部導体および金属リングの低圧側をいい、図中では右方向に相当するものとして説明する。
[実施例1]
図1は、本発明を33kV級のガス絶縁開閉装置に適用した電気機器の接続部の一部断面図を示している。
最初に、本発明において使用する電気機器の通電部材について説明する。
図1において、電気機器の通電部材1は、エポキシ樹脂等の硬質の絶縁体から成るブッシング11と、ブッシング11の先端部にブッシング11の開口部を閉塞するように気密に設けられた銅棒等から成る内部導体12と、ブッシング11の後端部側に同心状に埋設された環状の金属リング13とを備えている。
ブッシング11は、全体として弾丸状を呈しており、その後端部側(機器ケースCと対向する側)には後述する接続部材2の端部を受容する受容口14が設けられている。
受容口14は、ブッシング11の後端部側(機器ケースCと対向する側)にすなわち接続部材2の端部の入口に設けられる円形の受容口(以下「入口」という)14aと、入口14a側から先端部側(機器ケースCの内部空間側)に向かって先細り状に縮径する円錐状の受容口(以下「テーパ孔」という)14bと、テーパ孔14bの奥壁14cに設けられる円形の凹陥部(以下「導体伸出吸収口」という)14dを備えており、これらの入口14a、テーパ孔14bおよび導体伸出吸収口14dは同心状にかつ互いに連通するように設けられている。
内部導体12は、ブッシング11の先端部側の内周にブッシング11の開口部を閉塞するように埋設される円柱状の大径部(以下「大径内部導体」という。)12aと、大径内部導体12aの後端部側に大径内部導体12aと同心状に連設され後述する接続部材2としての導体と電気的に接続される小径部(以下「小径内部導体」という。)12bと、大径内部導体12aと小径内部導体12bの連設部分の外周に径方向外方に延びるように連設される環状の鍔部材12cとを備えている。また、小径内部導体12bの外周には環状の凹溝(不図示)が設けられ、当該凹溝にはテープ状の導体接続子(マルチコンタクト)12dが凹溝の円周方向に沿って嵌着されている。ここで、環状の凹溝は後述する接続部材2としての導体21の内周に設け、当該凹溝に導体接続子(マルチコンタクト)を円周方向に沿って嵌着してもよい。
鍔部材12cは、その全体がブッシング11の頂部に埋設され、これにより後述する接続部材2の挿入方向に対して直交するように配設されることになる。また、鍔部材12cの外周縁部はR加工を施すことで丸みを帯びており、このような形状とすることで、後述するように丸みを帯びたR加工部分にブッシング11の応力が集中することになる。
金属リング13は、その後端面(機器ケースCと対向する面)がブッシング11の後端面(機器ケースCと対向する面)と面一になるように埋設されており、当該金属リング13の後端部側には後述する第1、第2の締付ボルトB1、B2の先端部を螺着するための複数個のネジ孔13aが円周方向に沿って離間して設けられている。また、金属リング13の先端部側にはR加工が施されて全体として丸みを帯びている。ここで、R加工が施された金属リング13の先端部は、後述する外部半導電層24の先端部より若干先端部側に向けて延出されることで、当該金属リング13で外部半導電層24の先端部の周りが覆われている。これにより、外部半導電層24の先端部付近における電界の集中が防止される。
本実施例では、電気機器の通電部材1は、内部導体12の外周にエポキシ樹脂を注型することで形成されている。
このような構成の電気機器の通電部材1によれば、次のような効果がある。
第1に、内部導体12の外周に連接された鍔部材12cの外周縁部に、すなわち曲率半径が小さいR形状の鍔部材12cの外周縁部に、ブッシング11としてのエポキシ樹脂の応力が集中することで、ブッシング11と内部導体12としての鍔部材12cの外周縁部の界面がより密着し、ひいては、ブッシング11の軸方向の長さが短くされた縮小型の電気機器の通電部材1であっても、機器ケースC内に充填されたSFガス等の絶縁ガスが機器ケースCの内部から機器ケースCの外部に漏出するおそれがなくなる。
第2に、内部導体12としての鍔部材12cがブッシング11に対して径方向外方に延びる方向に埋設されているので、ブッシング11と内部導体12の界面の距離(ガス漏れ経路の距離)を長くすることができ、ひいては縮小型の電気機器の通電部材1であっても、すなわち軸方向の長さが短いブッシング11であっても、より一層絶縁ガスの漏出を防止することができる。
第3に、鍔部材12cの外周縁部をR形状とすることにより、ストレスコーンの先端部における空気、導体21、絶縁体22の三重合点(トリプルジャンクション)の電界集中を防ぐことができる。
第4に、内部導体12としての鍔部材12cがブッシング11に対して径方向外方に延びる方向に埋設されているので、ブッシング11としてのエポキシ樹脂への衝撃を軽減することができる。すなわち鍔部材12cの面が内部導体11の軸線に対して直交し、または傾斜して配置されていることから、当該鍔部材12cの面に対して、接続部材2の電気機器の通電部材1への組込時におけるブッシング11に対する応力を付与させることができ、ひいてはブッシング11に対する応力の集中を緩和させることでブッシング11への衝撃を軽減することができる。
次に、このような構成の電気機器の通電部材1を用いた接続部材の終端接続部について説明する。
図1および図2において、本発明における接続部材の終端接続部は、離間して配置された一対の開閉器や変圧器等の電気機器(不図示)と、各電気機器を気密に収容する機器ケースCの内壁にそれぞれ気密に取り付けられた電気機器の通電部材1と、これらの電気機器の通電部材1間に着脱自在に接続された接続部材2と、当該接続部材2を機器ケースCに着脱自在に固定する環状の固定金具3とを備えている。
先ず、機器ケースCの内壁(側壁)には円形の開口部C1が設けられており、この開口部C1の周縁部に次のようにして電気機器の通電部材1が気密に固定されている。
電気機器の通電部材1を構成するブッシング11は、その先端部が機器ケースC内に位置し、後端部が機器ケースCの開口部C1の周縁部に当接するように配設され、第1の締付ボルトB1により気密に固定されている。なお、符号15はOリングを示している。
接続部材2は、銅パイプ等から成る導体21と、導体21の外周に設けられるシリコ−ンゴム等から成るゴム状弾性を有する絶縁体22と、絶縁体22の内周に設けられる内部半導電層23と、絶縁体22の外周に設けられる外部半導電層24とを備えており、これらの構成部材は、後述するようにして、現地において一体に組み立て固定される。ここで、導体21の内径は内部導体12としての小径内部導体12bの外径と略同径とされ、またその軸方向の長さは、一対のブッシング11の受容口14の奥壁14c間の寸法と等しくされている。
絶縁体22は、その軸方向の長さが導体21の軸方向の長さと略等しくされた円筒状の絶縁体本体22aを備えており、その中央部には一対の機器ケースC間に配置される小径部(以下「小径絶縁体」という。)221が設けられている。また、絶縁体本体22aの両端部にはブッシング11の受容口14に装着される雄形状の挿入部222が設けられ、機器ケースCの開口部C1と対応する位置に配設される部分には大径部(以下「大径絶縁体」という。)223がそれぞれ設けられている。さらに、大径絶縁体223と小径絶縁体221との連接部分には段差壁224が設けられている。ここで、挿入部222の外周には受容口14としてのテーパ孔14bの内周面に対応するテーパ部が設けられており、大径絶縁体223の外径は小径絶縁体221の外径より大径で、かつ機器ケースCの開口部C1の口径より若干大径とされている。
内部半導電層23および外部半導電層24は例えばカーボン系の半導電塗料の塗布層で形成されており、このうち内部半導電層23は絶縁体本体22aの内周の全長にわたって設けられている。また外部半導電層24は小径絶縁体221の外周、段差壁224の外表面および大径絶縁体223の外周にそれぞれ電気的に導通するように設けられている。すなわち、この実施例においては、外部半導電層24は受容口14としてのテーパ孔14bの内周面に当接する挿入部222の外表面には設けられていないことになる。
固定金具3は、小径絶縁体221の外径と略同径または若干大径の内径を有する環状の第1の固定金具本体31と、大径絶縁体223の外径と略同径の内径を有する環状の第2の固定金具本体32とを備えており、これらの第1、第2の固定金具本体31、32は同心状に連設することで、その内周側に段差壁224と係合する係止部33が形成されることになる。また、当該固定金具33には前述のネジ孔13aと対応する位置に第2の締付ボルトB2を挿通するための透孔34(図2参照)が円周方向に等配するように設けられている。
このような構成の接続部材2は、次のように一体化された上で電気機器の通電部材1に着脱自在に接続される。
先ず、絶縁体22の内部に導体21を挿入する前に、当該絶縁体22を押し潰して、この状態で環状の固定金具3を絶縁体22の一方の端部側から絶縁体22の外周に嵌挿する。これにより、固定金具3の係止部33を絶縁体22の段差壁224に係合させことができる。次いで、絶縁体22の内部に絶縁体22の一方の端部側から導体21を挿入する。これにより、絶縁体22と導体21とを一体化することができる。
このようにして一体に組み立て固定された接続部材2の一方の端部(図中左側の端部)を一方の電気機器(図中左側の電気機器)の通電部材1を構成するブッシング11の受容口14に挿入し、接続部材2を構成する導体21を内部導体12を構成する小径内部導体12bにプラグイン接続する。これにより、導体接続子12dを介して導体21と内部導体12とが電気的にかつ可摺動に接続されることになる。
次いで、固定金具3の透孔34に第2の締付ボルトB2を挿入し、当該締付ボルトB2の先端部を対応するネジ孔13aに螺着して回動する。これにより、固定金具3が接続部材2の一方の端部と共に機器ケースC側に向けて螺進され、絶縁体22としての挿入部222がブッシング11の受容口14に向けて押圧されることになる。このようにして絶縁体22としての挿入部222がブッシング11の受容口14に向けて押圧されることで、絶縁体22としての挿入部222のテーパ部がブッシング11の受容口14としてのテーパ孔14bの内周面に押し付けられ、ひいてはブッシング11の受容口14と絶縁体22としての挿入部222間の界面の絶縁性能が確保されることになる。また、固定金具3の係止部33が絶縁体22の段差壁224に電気的に接触することで外部半導電層24が締付ボルトB2および金属リング13を介してアース電位としての機器ケースCに電気的に接続されることになる。
次に、他方の電気機器(図中右側の電気機器)をキャスター(不図示)等を介して所定位置に移動し、接続部材2の他方の端部(図中右側の端部)を前述と同様にして他方の電気機器の通電部材1を構成するブッシング11の受容口14に挿入し、接続部材2を構成する導体21を内部導体12の小径内部導体12bにプラグイン接続すると共に固定金具3の透孔34に挿入した締付ボルトB2を機器ケースCに向けて螺進させる。これにより、接続すべき一対の電気機器の接続部が形成されることになる。
以上のように、本発明の接続部材の終端接続部によれば、次のような効果がある。
第1に、半導電ゴムによるストレスコーンを有する絶縁成形体(コネクタ)に代えて、ゴム状弾性を有する絶縁体の外周に所定区間に跨って半導電塗料の塗布による外部半導電層24を設け、かつ当該外部半導電層24の周りに所定の電界緩和層、具体的には所定の金属リング13や特開2005−192283号公報(図2参照)に示されるようなベルマウスを配置することで、接続部材2を構成する遮蔽層(外部半導電層24)の先端部における電界の集中を防止することができる。
第2に、金属リング13やベルマウスの先端部で接続部材2としての外部半導電層24の先端部の周りを覆うように配置することで、半導電ゴムによる電界緩和部を持たないストレスコーンを形成することができる。従って、本発明によれば、ストレスコーンに半導電ゴムを設ける必要がなくなり、ひいては内部半導電層や外部半導電層の製造工程を省略することができ、きわめて安価な電気機器の接続部を形成することができる。更に、ゴム状弾性を有する絶縁体に電界緩和のためのベルマウス構造を設ける必要がないため、金型も簡易な構造となり、ベルマウスの凹部を塗布するという複雑な作業も不要となる。
第3に、工場で予め製作された接続部材2の構成部材(導体21、絶縁体22)を出荷することができ、現地において接続部材2の構成部材を組み立てることで、組み立ての簡素化を図ることができる。
第4に、ブッシング11の後端部側に埋設した金属リング13および接続部材2に配設した固定金具3を用いることで、接続部材2を電気機器の通電部材1に接続することができると共に機器ケースCに着脱自在に固定することができる。
[実施例2]
図3は、本発明における接続部材の終端接続部の他の実施例を示す一部断面図である。なお、同図おいて図1および図2と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図3において、この実施例においては、図1および図2に示す接続部材2に代えて、絶縁栓5が接続されている。
この絶縁栓5は、シリコーンゴム等のゴム状弾性体から成る絶縁栓本体51を備えており、当該絶縁栓本体51の後端部には円形の金属板52が絶縁栓本体51と一体的に設けられている。
絶縁栓本体51は、先端部側に前述の絶縁体22としての雄形状の挿入部222と同様の挿入部51aが設けられ、後端部に前述の絶縁体22としての大径絶縁体223と同様の大径絶縁体51bとを備えており、挿入部51aの先端部中心部には小径内部導体12bを挿入し得る凹陥部51cが設けられている。また、絶縁栓本体51の大径絶縁体51bの外周と凹陥部51cの外表面にはカーボン系の半導電塗料の塗布層51d、51eが設けられている。
この実施例においては、絶縁栓5の後端部の外周に固定金具3の係止部33を係止した上で、前述と同様に当該固定金具3の透孔34に挿通した第2の締付ボルトB2の先端部をネジ孔13aに螺着し、回動することで絶縁栓5を電気機器の通電部材1に接続することができると共に機器ケースCに着脱自在に固定することができる。
この実施例においても、第1の実施例と同様の電気機器の通電部材1が配置されていることから、第1の実施例と同様に、機器ケースC内に充填された絶縁ガス(SFガス等)が機器ケースCの内部から機器ケースCの外部に漏出するおそれがなくなり、また、ブッシング11の後端部側に埋設した金属リング13および絶縁栓5の後端部に配置した固定金具3を用いることで、絶縁栓5を電気機器の通電部材1に接続することができると共に機器ケースCに着脱自在に固定することができる。
前述の実施例においては、図面に示した特定の実施の形態をもって本発明を説明しているが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、次のように構成してもよい。
第1に、前述の実施例においては、遮蔽層(外部半導電層)の端部の電界集中を金属リング13で防止しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、金属リング13に代えてベルマウスを使用してもよい。
第2に、接続部材はパイプ状の導体の外周に絶縁体を設けたものに限定されず、例えばより線導体の外周に架橋ポリエチレン樹脂等を被覆した電力用ケーブルを使用してもよい。
第3に、接続部材としての絶縁体は、シリコーンゴムに限定されず、例えばエチレンプロピレンゴム等のゴム状弾性を有する絶縁体でもよい。
第4に、内部導体および接続部材としての導体は銅で形成したものに限定されず、例えば、銅合金製、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の何れかで形成してもよい。
第5に、前述の実施例においては、開閉装置(スイッチギヤ)の盤間接続について説明しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、機器に直結された電気機器の通電部材に電力ケーブルの端末部を接続したいわゆる機器直結型の終端接続部に適用してもよい。
第6に、前述の実施例においては、電気機器の通電部材をガス中ブッシングとして使用する場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、油中ブッシング、気中ブッシングまたは固体絶縁ブッシング等に適用してもよい。
第7に、前述の実施例においては、適用電圧が33kV級のものについて説明しているが、本発明はこれに限定されず、33kVよりも低い電圧若しくはこれより高い電圧に適用してもよい。
本発明の第1の実施例における接続部材の終端接続部の一部断面図。 本発明の第1の実施例における接続部材の終端接続部の組み立て状況を示す模式図。 本発明の第2の実施例における接続部材の終端接続部の一部断面図。
符号の説明
11・・・ブッシング
12・・・内部導体
12c・・・鍔部材
13・・・金属リング
14・・・受容口
2・・・接続部材
21・・・導体
22・・・絶縁体
223・・・大径部(大径絶縁体)
23・・・内部半導電層
24・・・外部半導電層
C・・・機器ケース
C1・・・開口部

Claims (5)

  1. 後端部に接続部材の端部の受容口を有する絶縁性のブッシングと、前記受容口に着脱自在に接続される接続部材の端部とを備え、
    前記接続部材は、導体の外周に設けられるゴム状弾性を有する絶縁体と、前記絶縁体の外周に前記受容口の入口に至る部分に跨って設けられる外部半導電層とを備え、
    前記ブッシングの後端部側には環状の電界緩和層を備え、
    前記電界緩和層の先端部側は前記外部半導電層の先端部よりも前記ブッシングの先端部に向かって延出されて前記外部半導電層の先端部の周りが前記電界緩和層で覆われていることを特徴とする接続部材の終端接続部。
  2. 前記外部半導電層は、半導電塗料の塗布層で形成されていることを特徴とする請求項1の接続部材の終端接続部。
  3. 前記ブッシングは、その先端部が機器ケース内に位置し、後端部が前記機器ケースに設けられた開口部の周縁部に気密に固定されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の接続部材の終端接続部。
  4. 前記接続部材の端部は、前記ブッシングの受容口に装着される雄形状の挿入部と、前記挿入部の後端部側に前記挿入部と同心状に連設され前記機器ケースの開口部内に配置される大径部とを備え、
    前記接続部材に装着された固定金具は前記大径部に係止されて前記機器ケースに固定されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3何れか1項記載の接続部材の終端接続部。
  5. 前記大径部の外周に設けられた外部半導電層は、前記機器ケースに電気的に接続されていることを特徴とする請求項4記載の接続部材の終端接続部。
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