JP2019169424A - ブッシング - Google Patents

Abstract

【課題】大型化することなく、メンテナンス性及び信頼性を向上できるブッシングを提供する。【解決手段】ブッシングは、中心に配置される棒状の中心導体と、中心導体の外周に同心状に配置される中空の碍管と、中心導体が接続されるとともに碍管を密閉する上部金具と、上部金具の外面に配置される端子金具と、を備える。上部金具及び端子金具の少なくとも一方の金具は、アルミニウム材で形成されており、当該金具の他方の金具に対向する通電部の表面に、銅めっき層を介して銀めっき層を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、碍管を密閉する上部金具を介して通電が行われるブッシングに関する。

ガス絶縁開閉器（ＧＩＳ：Gas Insulated Switch）等の電力機器において、架空線からの電力の供給は、ブッシングを介して行われる。この種のブッシングとして、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）等の絶縁材料からなる絶縁筒の外周面に、シリコーンゴム等からなるポリマー被覆体がモールド成形されたポリマー碍管を備えるものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１、２に開示のブッシングは、ポリマー碍管の先端（気中側）に取り付けられ、ポリマー碍管を気密に密閉する上部金具（蓋体）を備えている。ブッシングの中心導体は、上部金具に接続され、上部金具に設けられた端子金具を介して架空線と電気的に接続される。具体的には、端子金具には、架空線に取り付けられた羽子板端子が接続される。

特許文献１には、端子金具が一体的に形成された端子一体型の上部金具が開示されている。特許文献２には、端子金具がボルト等によって固定される端子分離型の上部金具が開示されている。端子分離型の上部金具（特許文献２参照）は、端子一体型の上部金具（特許文献１参照）に比較して容易に交換できるため、メンテナンスの観点から有効である。

特開２０１６−８１８９４号公報 特開２０１１−８７４４７号公報

近年、軽量化の観点から、ブッシングの構成部品（例えば、上部金具や端子金具）にアルミニウムが適用されるようになっている。しかしながら、上部金具及び端子金具の少なくとも一方がアルミニウムで形成されている場合、上部金具と端子金具の接触面（通電面）に酸化膜が形成されるため、接触抵抗が高くなる。接触抵抗の増大は異常発熱に繋がり、ポリマー碍管の劣化要因となり得る。なお、上部金具と端子金具の接触面積を大きくすることで接触抵抗を低減することはできるが、ブッシングの大型化を招くため好ましくない。

本発明の目的は、大型化することなく、メンテナンス性及び信頼性を向上できるブッシングを提供することである。

本発明に係るブッシングは、
中心に配置される棒状の中心導体と、
前記中心導体の外周に同心状に配置される中空の碍管と、
前記中心導体が接続されるとともに、前記碍管を密閉する上部金具と、
前記上部金具の外面に配置される端子金具と、を備え、
前記上部金具及び前記端子金具の少なくとも一方の金具は、アルミニウム材で形成されており、当該金具と他方の金具に対向する通電部の表面に、銅めっき層を介して銀めっき層を有することを特徴とする。

本発明によれば、大型化することなく、ブッシングのメンテナンス性及び信頼性の向上を図ることができる。

図１Ａ、図１Ｂは、実施の形態に係るポリマーブッシングの全体構成を示す図である。 図２Ａ、図２Ｂは、ポリマーブッシングにおける上部金具及び端子金具の取付態様を示す図である。 図３は、上部金具及び端子金具の通電部の表面構造を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａ、図１Ｂは、本発明の一実施の形態に係るポリマーブッシング１の全体構成を示す図である。以下において、図中、上側を先端側（気中側）、下側を後端側（機器側）と称する。図１Ａは、ポリマーブッシング１を先端側（気中側）から見た平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ線に沿う部分断面図である。図２Ａ、図２Ｂは、ポリマーブッシング１における上部金具１４及び端子金具１５の取付態様を示す図である。図２Ａは、上部金具１４に端子金具１５を取り付ける前の状態を示し、図２Ｂは、上部金具１４に端子金具１５を取り付けた後の状態を示す。

ポリマーブッシング１は、ガス絶縁開閉器等の電力機器に架空線を引き込むために用いられる機器用ブッシングである。図１Ａ、図１Ｂに示すように、ポリマーブッシング１は、中心導体１１、ポリマー碍管１２、遮へい金具１３、上部金具１４、端子金具１５及び下部金具１６等を備える。ポリマーブッシング１においては、ポリマー碍管１２を密閉する上部金具１４を介して通電が行われる。

中心導体１１は、ポリマーブッシング１の中心に長手方向に沿って配置される棒状の導体である。中心導体１１は、例えば、銅、アルミニウム、銅合金又はアルミニウム合金等からなる通電に適した導電性材料で形成される。中心導体１１の先端部は上部金具１４に接続される。中心導体１１の後端部は、電力機器内の高電圧導体（図示略）に接続される。

ポリマー碍管１２は、両端が開放した管状の中空絶縁体である。ポリマー碍管１２は、中心導体１１の外周に同心状に配置される。本実施の形態では、ポリマー碍管１２は、絶縁筒１２１及びポリマー被覆体１２２を有している。

絶縁筒１２１は、機械的強度の高い硬質プラスチック樹脂材料（例えば、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）など）で形成される。絶縁筒１２１の先端部及び後端部は、ポリマー被覆体１２２から露出している。

ポリマー被覆体１２２は、電気絶縁性能に優れる材料（例えばシリコーンゴムなどの高分子材料）で形成される。ポリマー被覆体１２２は、絶縁筒１２１の外周（絶縁筒１２１の先端部及び後端部を除く部分の外周）を覆うように形成される。ポリマー被覆体１２２の外周面には、傘状の襞部（符号略）が長手方向に離間して形成されている。なお、図１Ｂでは、突出長の異なる傘状の襞部が長手方向に離間して交互に形成されているが、襞部の突出長は同じであってもよい。

遮へい金具１３は、円筒形状を有し、ポリマー碍管１２の中空部に中心導体１１と同心状に配置される。遮へい金具１３は、下部金具１６と電気的に接続され、下部金具１６を介して接地される。ポリマーブッシング１において、課電時の電位は、中心導体１１が高電位、遮へい金具１３が接地電位となる。

下部金具１６は、ポリマー碍管１２の後端部に取り付けられる。下部金具１６と絶縁筒１２１は、例えば、接着により固定される。下部金具１６は、後端部に取付フランジ１６１を備え、例えば、ボルト等の接続部材（図示略）を用いて電力機器のケース（図示略）に固定される。これにより、ポリマーブッシング１は、電力機器に気密に固定される。電力機器内に絶縁ガスが封入されている場合、ポリマー碍管１２の内部にも絶縁ガスが封入される。

上部金具１４は、ポリマー碍管１２の先端部に取り付けられ、ポリマー碍管１２を気密に密閉する。上部金具１４は、通電部１４１、フランジ部１４２、導体接続部１４３及び碍管固定部１４４を有する。

フランジ部１４２は、上部金具１４をポリマー碍管１２に取り付けたときに、ポリマー碍管１２よりも径方向外側に突出する部分である。

通電部１４１は、課電時に電流が流れる部分である。本実施の形態では、通電部１４１は、フランジ部１４２よりも先端側に突出して形成されており、平面視で円形状を有している（以下、「凸部１４１」と称する）。凸部１４１の天面が端子金具１５との接触面であり、課電時の通電面である。

導体接続部１４３は、中心導体１１の先端部と接続される部分である。例えば、導体接続部１４３に中心導体１１の先端部が挿入され、溶接、焼き嵌め又はねじ込みにより、電気的かつ機械的に接続される。

碍管固定部１４４は、ポリマー碍管１２に固定される部分である。碍管固定部１４４は、円筒形状を有し、絶縁筒１２１の外周面に嵌合する。碍管固定部１４４と絶縁筒１２１は、例えば、接着により固定される。

端子金具１５は、上部金具１４の先端面（外面）に配置される。本実施の形態では、端子金具１５は、ボルト２１を用いて上部金具１４のフランジ部１４２に固定されている。本実施の形態では、端子金具１５は、碍管取付部１５１及び端子取付部１５２を有する。

碍管取付部１５１は、ポリマー碍管１２に取り付けられる部分である。本実施の形態では、碍管取付部１５１は、円板形状を有しており、上部金具１４の先端に取り付けられる。また、碍管取付部１５１の後端側の面には、通電部１５３及びＯリング取付部１５４が設けられている。

通電部１５３は、課電時に電流が流れる部分である。本実施の形態では、通電部１５３は、周囲のＯリング取付部１５４よりも凹んで形成されており、平面視で、上部金具１４の凸部１４１に対応する形状を有している（以下、「凹部１５３」と称する）。凹部１５３の底面が上部金具１４との接触面であり、課電時の通電面である。

Ｏリング取付部１５４は、Ｏリング１７が配置される溝を有する。本実施の形態では、Ｏリング取付部１５４は、後端側に突出して形成されており、端子金具１５を上部金具１４に取り付けたときに、Ｏリング取付部１５４よりも径方向外側に隙間Ｇ（図２Ｂ参照）が形成されるようになっている。隙間Ｇが形成されていることにより、上部金具１４と端子金具１５との間に水が浸入しても、水分が外部に逃げやすくなる。したがって、上部金具１４と端子金具１５との間に水分が滞留して腐食が生じるのを防止することができる。

Ｏリング取付部１５４には、シール部材であるＯリング１７が配置される。上部金具１４及び端子金具１５の通電部１４１、１５３は、Ｏリング１７で囲繞される。上部金具１４と端子金具１５との間にＯリング１７を介在させることにより、ポリマーブッシング１の水密性を確保することができる。

ここで、凸部１４１の高さＨ１は、凹部１５３の高さＨ２（深さ）よりも高いことが好ましい。これにより、通電面である凹部１５３の底面と凸部１４１の天面を、確実に接触させることができる。なお、凹部１５３の周縁部（ここでは、Ｏリング取付部１５４）と凸部１４１の周縁部（ここでは、フランジ部１４２）との間に生じる隙間は、Ｏリング１７により吸収される。

端子取付部１５２は、架空線の端部に接続された羽子板端子（図示略）等の他の端子と接続される部分である。本実施の形態では、端子取付部１５２は、碍管取付部１５１から径方向外側に延出して形成されている。これにより、端子取付部１５２が先端側に延出する場合（いわゆるＬ字型端子）に比較して、ポリマーブッシング１の低背化を図ることができる。端子取付部１５２と羽子板端子は、例えば、ボルトを用いて固定される。

本実施の形態では、上部金具１４及び端子金具１５は、アルミニウム材で形成されている。アルミニウム材は、純度９９％以上の純アルミニウム系材料であってもよいし、アルミニウムを主成分とする合金材料であってもよい。

この場合、通電部１４１、１５３において、上部金具１４と端子金具１５のアルミニウム素地同士を接触させると、表面に形成された酸化膜により接触抵抗が増大するため、異常発熱を生じる虞がある。本実施の形態では、上部金具１４と端子金具１５の通電部、すなわち凸部１４１及び凹部１５３の通電面に銀めっきを施すことにより、酸化膜によって接触抵抗が増大するのを回避している。

図３は、上部金具１４及び端子金具１５の通電部、すなわち凸部１４１及び凹部１５３の表面構造を示す図である。

図３に示すように、凸部１４１及び凹部１５３の表面においては、アルミニウム素地Ｌ１の上に、銅めっき層Ｌ２及び銀めっき層Ｌ３が順に形成されている。銀めっき層Ｌ３の厚さは、例えば、６〜１０μｍである。

本実施の形態では、銅めっき層Ｌ２は、銀めっき層Ｌ３を形成するに際してアルミニウム素地Ｌ１に形成される下地めっきである（以下、「銅ストライクめっき層Ｌ２」と称する）。銅ストライクめっき層Ｌ２の厚さは、例えば、１〜２μｍである。アルミニウム素地Ｌ１と銀めっき層Ｌ３との間に銅ストライクめっき層Ｌ２を介在させることにより、銀めっき層Ｌ３の密着性が格段に向上する。

ここで、銅ストライクめっき層Ｌ２の厚さは薄いため、経時的に、銅ストライクめっき層Ｌ２が拡散して消失し、アルミニウム素地Ｌ１と銀めっき層Ｌ３が直接接触してしまうことがある。この場合、上部金具１４と端子金具１５との間に水が浸入すると、アルミニウム素地Ｌ１と銀めっき層Ｌ３との間で電食が生じて密着性が低下し、通電部１４１、１５３の接触抵抗が増大する虞があるが、本実施の形態では、上部金具１４と端子金具１５との間にＯリング１７が介在しているので、このような問題は生じない。

また、端子金具１５において、端子取付部１５２の表面には、銀めっき層が形成されていることが好ましい。この場合も、アルミニウム素地と銀めっき層との間に銅めっき層を介在させるのがよい。ただし、端子取付部１５２は外部に露出する部分であり、アルミニウム素地と銀めっき層との間で電食が生じやすいため、銅めっき層は銅厚めっき（例えば、厚さ２００μｍ）で形成される。

このように、本実施の形態に係るポリマーブッシング１（ブッシング）は、中心に配置される棒状の中心導体１１と、中心導体１１の外周に同心状に配置される中空のポリマー碍管１２（碍管）と、中心導体１１が接続されるとともにポリマー碍管１２を密閉する上部金具１４と、上部金具１４の外面に配置される端子金具１５と、を備える。上部金具１４及び端子金具１５（上部金具１４及び端子金具１５の少なくとも一方）は、アルミニウム材で形成されており、当該金具の他方の金具に対向する通電部１４１、１５３の表面に、銅めっき層Ｌ２を介して銀めっき層Ｌ３を有する。

ポリマーブッシング１によれば、アルミニウム素地Ｌ１よりも酸化しにくい銀めっき層Ｌ３が、上部金具１４及び端子金具１５の通電部１４１、１５３の表面に形成されているので、酸化膜による接触抵抗の増大を防止することができる。接触抵抗を低減するために、接触面積（通電面積）を大きくする必要もない。また、上部金具１４と端子金具１５は別部材で構成されているので、損傷が生じた場合に、容易に交換することができる。したがって、ポリマーブッシング１によれば、大型化することなく、メンテナンス性及び信頼性の向上を図ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、アルミニウム素地Ｌ１と銀めっき層Ｌ３との間に介在する銅めっき層Ｌ２は、銅厚めっきであってもよい。銅厚めっきとは、例えば、厚さが１００μｍ以上の銅めっきであり、高度なめっき技術を要する特殊めっきである。この場合、アルミニウム素地Ｌ１と銀めっき層Ｌ３とは経時的にも接触せず、電食の問題は生じないので、Ｏリング１７は省略してもよい。但し、コスト面では、特殊めっきである銅厚めっきよりも、実施形態で説明した銅ストライクめっきを銅めっき層Ｌ２に適用する方がより好ましい。

また例えば、実施の形態では、上部金具１４と端子金具１５の両方がアルミニウム材で形成されている場合について説明したが、本発明は、上部金具１４と端子金具１５のいずれか一方がアルミニウム材で形成されている場合にも適用できる。すなわち、アルミニウム材で形成された上部金具１４又は端子金具１５において、他方の金具に対向する通電部（１４１または１５３）の表面に、銀めっき層が設けられる。

本発明は、実施の形態で説明したポリマーブッシングに限定されず、碍管を密閉する上部金具を介して通電が行われるブッシングに適用できる。本発明は、例えば、碍管が磁器で構成された磁器ブッシングなどにも適用できる。

また、上部金具１４及び端子金具１５の通電部の形状は、実施の形態で説明したものに限定されず、上部金具１４の通電部を凹状に形成し、端子金具１５の通電部を凸状に形成してもよい。さらには、上部金具１４と端子金具１５の端面を平坦に形成して、全面が通電面となるようにしてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ポリマーブッシング（ブッシング）
１１ 中心導体
１２ ポリマー碍管（碍管）
１２１ 絶縁筒
１２２ ポリマー被覆体
１３ 遮へい金具
１４ 上部金具
１４１ 通電部、凸部
１５ 端子金具
１５３ 通電部、凹部
１６ 下部金具
１７ Ｏリング（シール部材）
Ｌ１ アルミニウム素地
Ｌ２ 銅めっき層
Ｌ３ 銀めっき層

Claims (7)

1. 中心に配置される棒状の中心導体と、
   前記中心導体の外周に同心状に配置される中空の碍管と、
   前記中心導体が接続されるとともに、前記碍管を密閉する上部金具と、
   前記上部金具の外面に配置される端子金具と、を備え、
   前記上部金具及び前記端子金具の少なくとも一方の金具は、アルミニウム材で形成されており、当該金具の他方の金具に対向する通電部の表面に、銅めっき層を介して銀めっき層を有することを特徴とするブッシング。
2. 前記銅めっき層は、銅ストライクめっきであることを特徴とする請求項１に記載のブッシング。
3. 前記上部金具と前記端子金具は、環状のシール部材を介して接触し、
   前記上部金具及び前記端子金具の前記通電部は、前記シール部材で囲繞されていることを特徴とする請求項２に記載のブッシング。
4. 前記上部金具及び前記端子金具のうちの一方は、前記通電部となる凸部を有し、
   前記上部金具及び前記端子金具のうちの他方は、前記凸部に嵌合し、前記通電部となる凹部を有することを特徴とする請求項３に記載のブッシング。
5. 前記凸部の高さは、前記凹部の高さよりも高いことを特徴とする請求項４に記載のブッシング。
6. 前記端子金具は、前記上部金具の先端に取り付けられる碍管取付部と、他の端子と接続される端子取付部とを有し、
   前記端子取付部は、前記碍管取付部から径方向外側に延出して形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のブッシング。
7. 前記碍管は、硬質プラスチック樹脂製の絶縁筒と、前記絶縁筒の周囲に形成される高分子材料製のポリマー被覆体と、を有するポリマー碍管であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のブッシング。

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