JP2012065467A

JP2012065467A - エポキシブッシング

Info

Publication number: JP2012065467A
Application number: JP2010208069A
Authority: JP
Inventors: Misa Tado; 未沙田渡
Original assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Current assignee: SWCC Corp
Priority date: 2010-09-16
Filing date: 2010-09-16
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2030-09-16
Also published as: JP5548567B2

Abstract

【課題】ケースに安定して取り付けて、確実に接地できるとともに、容易に製造できるエポキシブッシングを提供すること。
【解決手段】エポキシ樹脂製の筒状のブッシング本体１１０は、ケーブル受容口１１２を有する基端部１１４が機器ケース２０の開口部２０ａに取り付けられ、先端部１１６が機器ケース２０内に位置する。取付フランジ１２０は、ブッシング本体１１０の周面から外方に突出して設けられ、且つ、ケース当接面１２０ａを、機器ケース２０の開口部２０ａの周縁部近傍における底面に当接させて、固定ボルト１５０を介して固定される。固定ボルト１５０が挿入される埋込金具１７０は、取付フランジ１２０に埋設されている。埋込金具１７０では、ケース取付側の開口端部１７１が、取付フランジ１２０のケース当接面１２０ａと面一であり、固定ボルト挿入側の開口端部１７２が、ボルト固定面１２０ｂよりもケース当接面１２０ａ側に位置する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電力ケーブルを、ガス絶縁電気機器等の電力用機器に接続する場合に有用なエポキシブッシングに関する。

従来、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Gas Insulated Switchgear、以下「ＧＩＳ」という）のような密閉型の高電圧機器と電力ケーブルとを接続する機器直結型ケーブル終端接続部は、電力ケーブルの端部に設けられるケーブル側接続材料を受け入れるエポキシ樹脂製のブッシングを有する。

図１は、従来のブッシングを用いたケーブル終端接続部１を示す図である。

ブッシング１１は、基端部に、基端側に開口するケーブル受容口１１ａを有する。このケーブル受容口１１ａに、ケーブル側接続材料２００が装着されている。ケーブル側接続材料２００は、電力ケーブル２１０の端部に設けられることによってケーブル端末を形成する。

ブッシング１１において、ケーブル受容口１１ａを囲む基端部の外周には、取付フランジ１２が形成されている。ブッシング１１は、ＧＩＳの機器ケース２０に形成された取付け用の開口部２０ａを貫通して、ＧＩＳ内へと挿入されている。取付フランジ１２はＧＩＳの機器ケース２０に取り付けられている。取付フランジ１２は機器側（機器ケース２０）の接地とケーブル側接続材料２００側の接地とを絶縁（所謂、縁切り）するために、図１では絶縁筒としての役割を果たす構造となっている。取付フランジ１２は、基端側から固定ボルト１４が円周上に複数箇所取り付けられるが、取付フランジ１２の基端側の固定ボルト１４が取り付けられる部分の近傍には凹陥部１２ｄが設けられている。

取付フランジ１２には、ボルト通し用の筒状の埋込金具１３が円周上に複数個埋設されている。この埋込金具１３に、固定ボルト１４がワッシャ１５を介して挿入されている。埋込金具１３に挿入された固定ボルト１４の先端部が、機器ケース２０に螺合されることによって、取付フランジ１２が機器ケース２０に固定されている。これにより、ブッシング１１自体が機器に固定されている。

図２は、図１に示すブッシングの固定構造を模式的に示す図である。

図１及び図２に示すように埋込金具１３の先端部１３ａは、取付フランジ１２の先端面１２ａと面一になっている。埋込金具１３の基端部１３ｂは、取付フランジ１２の基端面１２ｂと面一になっている。

電力用機器としての機器ケース２０表面には絶縁塗料が塗布されていることが多く、単に埋込金具１３が機器ケース２０に当接するだけでは埋込金具１３は接地電位とはならない。取付フランジ１２が機器ケース２０に当接して固定された状態において、ワッシャ１５は埋込金具１３に当接しているので、埋込金具１３は、接地された機器ケース２０に螺合された固定ボルト１４及びワッシャ１５を介して電気的に接続されるため接地電位となる。

この構成によれば、埋込金具１３の基端部１３ｂが取付フランジ１２の基端面１２ｂと面一である。したがって、ブッシング１１は、取付フランジ１２を機器ケース２０に固定するために、固定ボルト１４を締結する際に加わる荷重Ｆを、取付フランジ１２において基端面１２ｂ及び埋込金具１３の基端部１３ｂからなる平坦な面で受ける。すなわち、取付フランジ１２は、固定ボルト１４（図２では図示省略）の締結による荷重Ｆをバランス良く分散（図２に示す矢印参照）することができる。

特開２００２−２５２９１０号公報

従来のブッシング１１の取付フランジ１２は、予め金型に埋込金具１３をセットした状態でエポキシ樹脂を注型することで埋込金具１３と一体に形成されている。

樹脂は注型して硬化する際に硬化収縮を生じる。このため、エポキシ樹脂硬化後は取付フランジ１２の先端面１２ａ及び基端面１２ｂからそれぞれ埋込金具１３が微小に突出する。しかし、取付フランジ１２の機器ケース２０に当接する側の面、すなわちケース当接面（図１では先端面１２ａ）は、機器ケース２０と気密に固定する必要があるため、取付フランジ１２の先端面１２ａと埋込金具１３の先端部１３ａは面一にする必要がある。

一方、取付フランジ１２の機器ケース２０に当接しない側の面、すなわち固定ボルト１４（図１参照）を挿入する側のボルト固定面（図１では基端面１２ｂ）は、荷重Ｆをバランス良く分散させ、かつ、埋込金具１３が浮遊電極にならないようワッシャ１５を埋込金具１３に確実に接触させて固定ボルト１４により機器ケース２０に固定するには、取付フランジ１２の基端面１２ｂと埋込金具１３の基端部１３ｂは面一にする必要がある。

よって、エポキシ樹脂製の取付フランジ１２の先端面１２ａ及び基端面１２ｂと、埋込金具１３の両端部１３ａ、１３ｂとをそれぞれ面一にするため、ブッシング１１を注型した後、ブッシング１１の取付フランジ１２における両面１２ａ、１２ｂのそれぞれにおいて、埋込金具１３の突出した部分を旋盤加工して取付フランジ１２と面一にする必要があり、加工時間がかかるという問題がある。

また、図１のようなブッシング１１の構造の場合、取付フランジ１２に凹陥部１２ｄが設けてあるので、ボルト固定面（図１では基端面１２ｂ）は旋盤加工をし難く、作業性が非常に悪く、より加工時間がかかる。そこで、取付フランジ１２のボルト固定面（図１では基端面１２ｂ）を加工しないブッシングが考えられる。この場合、樹脂の硬化収縮により取付フランジ１２のボルト固定面（図１では基端面１２ｂ）から埋込金具１３が微小に突出しており、ワッシャ１５は確実に埋込金具１３に接触し、確実に埋込金具１３を接地電位とすることができるものの、固定ボルト１４を締結する際に加わる荷重Ｆが埋込金具１３の基端部１３ｂのみにかかるようになる。このため、必要以上の力がかかった場合に、図２の場合と異なり、取付フランジ１２のエポキシ樹脂と埋込金具１３の界面１２ｃで剥離するおそれがある。そうすると、ブッシング１１を課電した際、剥離した部分が電気的に弱点となり、部分放電が生じるおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ケースに安定して取り付けて、埋込金具を確実に接地できるとともに、容易に製造できるエポキシブッシングを提供することを目的とする。

本発明のエポキシブッシングの一つの態様は、ケース内に取り付けられる先端部を有し、電力ケーブルを受容するケーブル受容口を基端部に有する、エポキシ樹脂製の筒状のブッシング本体と、前記ブッシング本体において周面から外方に突出して設けられ、且つ、前記ケースの開口部の周縁部近傍に当接させて固定するためのケース当接面と、前記ケース当接面の他方の側に固定ボルトでケースに固定するためのボルト固定面とを有するエポキシ樹脂製の取付フランジと、前記取付フランジに埋設され、前記ケース当接面側のケース取付側の開口端部と、前記ボルト固定面側に前記固定ボルトが挿入される固定ボルト挿入側の開口端部とを有する筒状の埋込金具と、を備え、前記埋込金具において前記ケース取付側の開口端部は、前記取付フランジにおける前記ケース当接面と面一であり、前記埋込金具において前記固定ボルト挿入側の開口端部は、前記取付フランジにおける前記ボルト固定面よりも前記ケース当接面側に位置している構成を採る。

本発明によれば、ケースに安定して取り付けて、確実に接地できるとともに、容易に製造できる。

従来のブッシングを用いたケーブル終端接続部を示す図図１に示すブッシングの固定構造を模式的に示す図本発明に係るブッシングを用いたケーブル終端接続部を示す図図３のブッシングの取付フランジのＸ−Ｘ矢視図（ケーブル側接続材料部分は省略）本発明に係るブッシングにおける取付フランジの要部拡大断面図同ブッシングの固定構造を模式的に示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図３及び図４に本発明に係るエポキシブッシングを用いたケーブル終端接続部を示す。ケーブル終端接続部は、ここでは、ガス中終端接続部１０の構造として説明する。本実施例のガス中終端接続部１０は、その全体構造に関しては従来のケーブル終端接続部１と同様の構造とされ、当業者には周知であるので簡単に説明する。

ガス中終端接続部１０は、開閉器や変圧器等の電力用機器（図示省略）を気密に収容する機器ケース２０と、エポキシブッシング１００と、ケーブル側接続材料２００とともにエポキシブッシング１００内に装着される電力ケーブル２１０の端部とを備えている。

エポキシブッシング（以下、「ブッシング」という）１００は、一端部が機器ケース２０の開口部２０ａの周縁部に開口部２０ａを閉塞するように気密に取り付けられ、他端部が機器ケース２０内に位置するブッシング本体１１０を備える。

ブッシング１００は、例えばエポキシ樹脂のような電気絶縁材料で作製された筒状をなしており、ブッシング本体１１０の一端で開口し、電力ケーブル２１０の端部に設けられたケーブル側接続材料２００が挿入されるケーブル受容口１１２を有する。

なお、ここではブッシング１００においてケーブル受容口１１２が設けられた一端を基端（図３では下側）と称し、他端を先端（図３では上側）と称して説明する。ブッシング１００では、ブッシング本体１１０において、ケーブル受容口１１２が開口する基端部１１４の周面に、当該周面から外方に突出する台座、即ち、取付フランジ１２０が形成されている。

ブッシング本体１１０は、取付フランジ１２０を介して機器ケース２０に、取付フランジ１２０が形成された基端側とは反対側の先端部１１６が機器ケース２０内に位置した状態で、固定されている。取付フランジ１２０は、開口部２０ａの周縁部近傍における機器ケース２０に当接させて固定ボルト１５０を介して機器ケース２０に固定されている。この取付フランジ１２０の機器ケース２０に固定されている側をケース当接面１２０ａとし、ここでは取付フランジ１２０の先端側の面がケース当接面１２０ａとなる。この取付フランジ１２０の詳細については後述する。なお、ブッシング１１０の中心の先端部１１６には、内部導体１３０が一体に埋設されている。

電力ケーブル２１０の端部は、電力ケーブル２１０の先端側からケーブル導体２１１、ケーブル絶縁体２１２、ケーブル外部半導電層２１３が露出するように段剥ぎされている。

このように段剥ぎされた電力ケーブル２１０の端部が、ストレスコーン２０２等のケーブル側接続材料２００を介してケーブル受容口１１２に装着されている。

ケーブル側接続材料２００は、所謂プレハブ構造とされ、電力ケーブル２１０の端部に設けられている。ケーブル側接続材料２００は、電力ケーブル２１０の端部におけるケーブル導体２１１に接合された導体接続端子２０１、ケーブル絶縁体２１２の外周にケーブル外部半導電層２１３に跨って設けられたストレスコーン２０２を備える。加えて、ケーブル側接続材料２００は、ストレスコーン２０２をブッシング本体１１０のケーブル受容口１１２において先端部１１６側に向けて軸方向に押圧する環状の押し金具２０３及び圧縮装置２０４と、中間フランジ２０５と、中間フランジ２０５にボルト２０６を介して取付けられた保護金具２０７などの接続部品を備える。

ケーブル側接続材料２００は、中間フランジ２０５をボルト２０８で取付フランジ１２０に取り付けることによりブッシング本体１１０に固定保持される。

なお、ケーブル側接続材料２００では、導体接続端子２０１が、接続子（ここではチューリップコンタクト）１４０を介して内部導体１３０に、着脱自在に電気的に接続している。

取付フランジ１２０は、ここでは、図４に示すように、その外形が正六角形とされている。

この取付フランジ１２０には、ボルト通し用の筒状の埋込金具１７０が、取付フランジ１２０の中心、即ち、ブッシング本体１１０の中心Ｏを中心とする所定直径の円形状配置にて複数個埋設されている。なお、各埋込金具１７０は、筒状であり、本実施の形態では正六角形の頂部位置に隣接して２個ずつ配設されている。この取付フランジ１２０の基端側の固定ボルト１５０が取り付けられる部分の近傍には凹陥部１２３が設けられている。図４の場合、この凹陥部１２３が正六角形の頂部位置近傍に６箇所設けられている。

埋込金具１７０は、導電性を有する。埋込金具１７０は、図５に示すように、スプリングワッシャ１５３、ワッシャ（平ワッシャ）１６０を介して挿通される固定ボルト１５０によって、取付フランジ１２０とともに機器ケース２０に固定される。

埋込金具１７０は、図５に示すように、ケース取付側（ここでは先端側）の開口端部１７１を、取付フランジ１２０において、機器ケース２０に当接するケース当接面１２０ａと面一となるように取付フランジ１２０に埋設されている。埋込金具１７０は、固定ボルト挿入側（ここでは基端側）の開口端部１７２を、取付フランジ１２０のボルト固定面１２０ｂよりもケース側（ここでは先端側）に位置するように取付フランジ１２０に埋設されている。

取付フランジ１２０のボルト固定面１２０ｂは、言い換えれば、固定ボルト１５０の頭部１５１が位置する側の面（ここでは基端側の面）である。また、取付フランジ１２０のボルト固定面１２０ｂは、ここでは凹陥部１２３の先端面とも言える。

これにより、取付フランジ１２０のボルト固定面１２０ｂ（ここではブッシング本体１１０の基端部１１４側に位置する面）において、埋込金具１７０の固定ボルト挿入側の開口端部１７２（ここでは基端側の開口端部）との間に凹部が形成される。したがって、固定ボルト１５０の軸部１５２にスプリングワッシャ１５３、ワッシャ１６０を外挿して機器ケース２０に螺合することによって、固定ボルト１５０の頭部１５１及びスプリングワッシャ１５３により押圧されたワッシャ１６０が撓み、埋込金具１７０の固定ボルト挿入側の開口端部１７２（ここでは基端側の開口端部）に当接した状態となっている。

よって、埋込金具１７０は、機器ケース２０、固定ボルト１５０、スプリングワッシャ１５３、ワッシャ１６０を介して確実に接地電位とすることができる。

なお、取付フランジ１２０が当接する機器ケース２０の表面には、取付フランジ１２０の中心と同中心で円形状のシール溝２１が形成され、このシール溝２１にシール部材２２が配置されている（図３参照）。シール部材２２としては、Ｏリングやパッキン等が使用される。これにより、ブッシング１００が機器ケース２０に気密に取付けられ、ガス中終端接続部１０において機器内（図３では機器ケース２０より上部）のＳＦ_６ガス等の絶縁ガスが機器の外へ漏れないようにしている。シール溝２１およびシール部材２２は、所望により、取付フランジ１２０の当接面に設けることも可能である。

図６は、図３のブッシングの固定構造を模式的に示す図であり、詳細には、ブッシング１００において、固定ボルト１５０により取り付けられる際に、埋込金具１７０が埋設された取付フランジ１２０に係る荷重を模式的に示す図である。

ここで、取付フランジ１２０のボルト固定面１２０ｂからと埋込金具１７０の固定ボルト挿入側の開口端部１７２との間の長さ、つまり、凹部の深さをａとし、ワッシャ１６０の厚さをＴとする。本実施例では、ａ＝０．０５ｍｍ、Ｔ＝１．６ｍｍである。凹部の深さａは、固定ボルト１５０の螺合により生じる荷重Ｆを受けて撓むワッシャ１６０が埋込金具１７０に当接できる長さとし、厚みＴは、荷重Ｆを受けてワッシャ１６０が撓み埋込金具１７０に当接できる長さとして適宜調節すれば良い。図５のワッシャ１６０は撓んだ状態を示している。また、ワッシャ１６０の外径φＡは、埋込金具１７０の外径φＢよりも大きい。言い換えれば、埋込金具１７０の外径φＢは、取付フランジ１２０を機器ケース２０に固定ボルト１５０で固定する際（図５参照）に、取付フランジ１２０のボルト固定面１２０ｂに当接されるワッシャ１６０の外径φＡよりも小さい。また、埋込金具１７０の外径は、取付フランジ１２０を機器ケース２０に固定する際に挿入される固定ボルト１５０の頭部１５１の外径より大きい。また、埋込金具１７０の内径は、固定ボルト１５０の頭部１５１の外径より小さい。なお、このときの固定ボルト１５０の軸部１５２の外径は、例えば、Ｍ１０の場合、１０ｍｍとし、埋込金具１７０の内径は、それより１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度大きくすることが望ましい。

これにより、埋込金具１７０に挿入した固定ボルト１５０を締結すると、固定ボルト１５０のボルト頭部１５１を介してワッシャ１６０に荷重Ｆを掛けて変形させて撓ませることによってワッシャ１６０を確実に埋込金具１７０に当接させることができる。

また、埋込金具１７０では、エポキシ樹脂製の取付フランジ１２０において、ボルト固定面１２０ｂの位置よりも奥まった位置に固定ボルト挿入側の開口端部１７２（ここでは基端側の開口端部）が位置する。すなわち、埋込金具１７０では、固定ボルト挿入側の開口端部１７２は、取付フランジ１２０におけるボルト固定面１２０ｂよりもケース当接面１２０ａ側に位置する。

このため、固定ボルト１５０（図５参照）の締結によって取付フランジ１２０に発生する荷重Ｆは、取付フランジ１２０におけるエポキシ樹脂の部分（図６に示す矢印参照）にのみ掛かることとなる。すなわち、固定ボルト１５０（図３参照）の締結によって、荷重Ｆが埋込金具１７０の固定ボルト挿入側の開口端部１７２に掛かることがない。これにより、埋込金具１７０が取付フランジ１２０のボルト固定面１２０ｂから突出する構造とは異なり、取付フランジ１２０のエポキシ樹脂と埋込金具１７０の界面１２２で剥離するおそれがなくなる。

このように本実施の形態のエポキシブッシング１００によれば、埋込金具１７０とともにエポキシ樹脂を注型後、ブッシング１００の取付フランジ１２０におけるケース当接面１２０ａのみを埋込金具１７０のケース取付側の開口端部１７１と面一になるよう旋盤加工して平坦化するだけで製造できる。つまり、取付フランジ１２０においてボルト固定面１２０ｂを旋盤加工して平坦化する必要がなく、その分加工作業、加工時間を短縮して製造を容易に行うことができる。特に、本実施の形態のエポキシブッシング１００のように、取付フランジ１２０が、ブッシング本体１１０の基端部１１４に設けられ、取付フランジ１２０の基端側の固定ボルト１５０が取り付けられる部分の近傍に凹陥部１２３が設けられている場合には、旋盤加工し難い構造であるため、非常に有用である。

また、固定ボルト１５０（図３及び図５参照）を締結することによって、固定ボルト１５０の頭部１５１及びスプリングワッシャ１５３により押圧されたワッシャ１６０が撓み、固定ボルト１５０が挿通される埋込金具１７０は、ワッシャ１６０と接触するため、固定先の機器ケース２０、固定ボルト１５０、スプリングワッシャ１５３、ワッシャ１６０を介して確実に接地電位とすることができる。また、埋込金具１７０が取付フランジ１２０のボルト固定面１２０ｂから突出する構造のように固定ボルト１５０を締結する際の荷重Ｆを埋込金具１７０のみで受けることがないため、埋込金具１７０と取付フランジ１２０のエポキシ樹脂との界面１２２で剥離が発生しにくく安定した電気絶縁性能を確保できる。

このようにエポキシブッシング１００によれば、埋込金具１７０を、取り付けられるケースに確実に接地でき、電気的にも機械的にもケースに安定して取り付けることができ、確実に接地できるエポキシブッシング１００として容易に製造できる。

なお、本実施の形態ではエポキシブッシング１００は、機器ケース２０に取り付けられるものとして説明したが、これに限らず、密閉されるケースに取り付ける構成としてもよい。例えば、気中終端接続部の所謂エポキシ座として適用してもよいし、試験用ケースに取り付ける構成でもよい。

また、本実施の形態ではガス中終端接続部に適用されるエポキシブッシングとして説明したが、油中終端接続部または気中終端接続部に適用されてブッシング本体１１０の形状が変わっても良い。また、エポキシブッシング１００では機器ケース２０の外側から取り付けるエポキシブッシングの構成のため、取付フランジ１２０のケース当接面１２０ａは先端側の面としたが、これに限らず、取付フランジを機器内に配置するエポキシブッシングの構成として、取付フランジのケース当接面が取付フランジの基端側、ボルト固定面が取付フランジの先端側としても良い。この場合、埋込金具１７０は、ケース取付側の開口端部が固定ボルト挿入側の開口端部よりも基端側に位置することとなる。更に、この場合、取付フランジは、本実施の形態のエポキシブッシング１００のように、ブッシング本体１１０の基端部１１４に設けられる構成ではなく、ブッシング本体１１０の中間部に設けられる構成となる。

本発明に係るエポキシブッシングは、ケースに安定して取り付けて、確実に接地できるとともに、容易に製造できる効果を有し、電力ケーブルの終端接続部等に用いられるブッシングとして有用である。

１０ガス中終端接続部
２０機器ケース
２０ａ開口部
１００ブッシング
１１０ブッシング本体
１１２ケーブル受容口
１１４基端部
１１６先端部
１２０取付フランジ
１２０ａケース当接面
１２０ｂボルト固定面
１２２界面
１３０内部導体
１５０固定ボルト
１５１頭部
１６０ワッシャ
１７０埋込金具
１７１ケース取付側の開口端部
１７２固定ボルト挿入側の開口端部
２００ケーブル側接続材料
２０１導体接続端子
２０２ストレスコーン
２０３押し金具
２０４圧縮装置
２０５中間フランジ
２０６、２０８ボルト
２０７保護金具
２１０電力ケーブル

Claims

ケース内に取り付けられる先端部を有し、電力ケーブルを受容するケーブル受容口を基端部に有する、エポキシ樹脂製の筒状のブッシング本体と、
前記ブッシング本体において周面から外方に突出して設けられ、且つ、前記ケースの開口部の周縁部近傍に当接させて固定するためのケース当接面と、前記ケース当接面の他方の側に固定ボルトでケースに固定するためのボルト固定面とを有するエポキシ樹脂製の取付フランジと、
前記取付フランジに埋設され、前記ケース当接面側のケース取付側の開口端部と、前記ボルト固定面側に前記固定ボルトが挿入される固定ボルト挿入側の開口端部とを有する筒状の埋込金具と、
を備え、
前記埋込金具において前記ケース取付側の開口端部は、前記取付フランジにおける前記ケース当接面と面一であり、前記埋込金具において前記固定ボルト挿入側の開口端部は、前記取付フランジにおける前記ボルト固定面よりも前記ケース当接面側に位置している、
エポキシブッシング。
前記埋込金具の外径は、前記取付フランジを前記ケースに前記固定ボルトで固定する際に前記ボルト固定面に当接されるワッシャの外径よりも小さい、
請求項１記載のエポキシブッシング。
前記埋込金具の外径は、前記取付フランジを前記ケースに固定する際に挿入される前記固定ボルトの頭部の外径より大きく、
前記埋込金具の内径は、前記固定ボルトの頭部の外径より小さい、
請求項１又は請求項２記載のエポキシブッシング。
前記取付フランジは、前記ブッシング本体の基端部に設けられ、前記取付フランジの基端側の前記固定ボルトが取り付けられる部分の近傍には凹陥部が設けられている、
請求項１乃至請求項３いずれか一項記載のエポキシブッシング。
前記ブッシング本体の先端部の中心には内部導体が埋設されている、
請求項１乃至請求項４いずれか一項記載のエポキシブッシング。