JP2019204781A - 固体絶縁母線、及び固体絶縁母線の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可とう性に優れる固体絶縁母線を提供する。【解決手段】長尺で可とう性を有する導体と、前記導体の外周を覆うと共に、可とう性を有する筒状の絶縁体と、前記導体の外周面と前記絶縁体の内周面との間に形成される隙間と、を備える固体絶縁母線。【選択図】図２

Description

本発明は、固体絶縁母線、及び固体絶縁母線の製造方法に関する。

電力機器間の接続に固体絶縁母線が使用されている。特許文献１には、棒状導体と短尺の撚線とを組み合わせて接続した母線と、母線の両端に接続した端末金具と、母線及び端末金具の上にモールドされた内部半導電層、絶縁層、及び外部半導電層とを備えるモールド絶縁連絡母線が開示されている。特許文献１に記載のモールド絶縁連絡母線は、両端に端末金具を接続した母線を金型内に設置し、その上に内部半導電層、絶縁層、及び外部半導電層を順にモールドして作製する。

特開平１０−２３３２４４号公報

電力機器間を固体絶縁母線で接続する場合、それぞれの電力機器の接続箇所の高さ位置などが異なることがあり、固体絶縁母線を曲げて配置することがある。また、電力機器の据付精度によって接続箇所の位置がずれることがあり、固体絶縁母線を屈曲させることでその位置ずれを吸収することがある。したがって、曲げ易く可とう性に優れる固体絶縁母線の開発が望まれている。

そこで、本開示は、可とう性に優れる固体絶縁母線を提供することを目的の一つとする。また、可とう性に優れる固体絶縁母線を製造できる固体絶縁母線の製造方法を提供することを別の目的の一つとする。

本開示に係る固体絶縁母線は、
長尺で可とう性を有する導体と、
前記導体の外周を覆うと共に、可とう性を有する筒状の絶縁体と、
前記導体の外周面と前記絶縁体の内周面との間に形成される隙間と、を備える。

本開示に係る固体絶縁母線の製造方法は、
長尺で可とう性を有する導体を用意する工程と、
可とう性を有する筒状の絶縁体を用意する工程と、
前記絶縁体の一端側から前記絶縁体内に前記導体を挿入して、前記導体の外周を前記絶縁体で覆う工程と、を備え、
前記絶縁体の内周の断面寸法が前記導体の断面寸法よりも大きく、前記絶縁体内に前記導体を挿入した状態で前記導体の外周面と前記絶縁体の内周面との間に隙間を有する。

上記固体絶縁母線は、可とう性に優れる。上記固体絶縁母線の製造方法は、可とう性に優れる固体絶縁母線を製造できる。

実施形態に係る固体絶縁母線の概略縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した横断面図である。 実施形態に係る固体絶縁母線の接続構造の一例を示す概略構成図である。 変形例１に係る固体絶縁母線の横断面図である。 変形例２に係る固体絶縁母線の横断面図である。

［本発明の実施形態の説明］
従来の固体絶縁母線では、母線（導体）の外周に内部半導電層、絶縁層、及び外部半導電層（以下、これらをまとめて「絶縁体」という）を直接モールドして被覆しており、導体に対して絶縁体が一体成形されている。そのため、導体の外周面に絶縁体（内部半導電層）が接着されており、絶縁体によって導体が拘束されることで、固体絶縁母線の撚線部分を曲げる際に絶縁体に対する導体の長手方向への動きが阻害されることから、曲げ難い。したがって、従来の固体絶縁母線は可とう性に劣る。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものである。最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

（１）本発明の実施形態に係る固体絶縁母線は、
長尺で可とう性を有する導体と、
前記導体の外周を覆うと共に、可とう性を有する筒状の絶縁体と、
前記導体の外周面と前記絶縁体の内周面との間に形成される隙間と、を備える。

上記固体絶縁母線は、導体の外周面と絶縁体の内周面との間に隙間が形成されていることで、導体の外周面に絶縁体が密着しておらず、導体と絶縁体との独立した挙動を許容する。そのため、固体絶縁母線を曲げる際に絶縁体に対する導体の長手方向への動きが許容されることから、曲げ易い。したがって、上記固体絶縁母線は可とう性に優れる。

（２）上記固体絶縁母線の一形態として、前記導体が編組線で形成されていることが挙げられる。

編組線は可とう性に優れることから、導体が編組線で形成されていることで、固体絶縁母線の可とう性が向上する。

（３）上記固体絶縁母線の一形態として、前記絶縁体がゴム材料で形成されていることが挙げられる。

絶縁体がゴム材料で形成されていることで、固体絶縁母線の可とう性が向上する。

（４）上記固体絶縁母線の一形態として、前記絶縁体は、内側から外側に向かって順に、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層を有することが挙げられる。

絶縁層の内外に内部半導電層及び外部半導電層を有することで、導体に電圧を印加したときに絶縁体にかかる電界ストレスを緩和することができ、絶縁体の絶縁特性が向上する。

（５）上記固体絶縁母線の一形態として、前記内部半導電層の内周面の角部の曲率半径が２ｍｍ以上であることが挙げられる。

内部半導電層の内周面に角部を有する場合、導体に電圧を印加したときに内部半導電層の内周面の角部に電界集中が発生し易い。そのため、内部半導電層の内周面の角部での電界集中によって、角部を起点として絶縁体の劣化が進展し、絶縁破壊に至ることがある。内部半導電層の内周面の角部の曲率半径が２ｍｍ以上であることで、角部に発生する電界集中を低減でき、電界集中に起因する角部での絶縁破壊を抑制できる。よって、絶縁体にかかる電界ストレスを効果的に緩和することができ、絶縁体の絶縁特性がより向上する。

（６）上記固体絶縁母線の一形態として、前記内部半導電層の内周面側に長手方向に沿って配置される導電層を有することが挙げられる。

本発明者らが固体絶縁母線の絶縁特性について鋭意研究を重ねた結果、固体絶縁母線の長手方向の中央で絶縁破壊が起こり易いことが分かった。これは、導体に電圧を印加したときに内部半導電層の内周面の電界分布が長手方向に不均一になり、長手方向の中央では電位が高くなっているためと考えられる。内部半導電層の内周面側に長手方向に沿って導電層を有することで、この導電層が配置されている部分で内部半導電層の内周面の電界分布が一様になるため、長手方向の中央での電位を低減できる。よって、絶縁体にかかる電界ストレスを効果的に緩和することができ、絶縁体の絶縁特性がより向上する。

（７）本発明の実施形態に係る固体絶縁母線の製造方法は、
長尺で可とう性を有する導体を用意する工程と、
可とう性を有する筒状の絶縁体を用意する工程と、
前記絶縁体の一端側から前記絶縁体内に前記導体を挿入して、前記導体の外周を前記絶縁体で覆う工程と、を備え、
前記絶縁体の内周の断面寸法が前記導体の断面寸法よりも大きく、前記絶縁体内に前記導体を挿入した状態で前記導体の外周面と前記絶縁体の内周面との間に隙間を有する。

上記固体絶縁母線の製造方法は、導体と絶縁体とを別々に用意し、絶縁体内に導体を挿入して導体の外周を絶縁体で覆うことにより、固体絶縁母線を製造する。絶縁体の内周の断面寸法が導体の断面寸法よりも大きいことから、絶縁体内に導体を挿入した状態で導体の外周面と絶縁体の内周面との間に隙間を有し、導体を絶縁体内に隙間をあけて配置することができる。そのため、導体の外周面に絶縁体が密着することがなく、固体絶縁母線を曲げる際に絶縁体に対する導体の長手方向への動きが許容されることから、曲げ易い。したがって、上記固体絶縁母線の製造方法は可とう性に優れる固体絶縁母線を製造できる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る固体絶縁母線の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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及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。

図１〜図３を参照して、実施形態に係る固体絶縁母線１について説明する。図１は、固体絶縁母線１の中心軸に沿った縦断面図であり、図２は、固体絶縁母線１の長手方向（軸方向）に直交し、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図である。図３は、固体絶縁母線１を用いた接続構造の一例を示し、図３に例示する接続構造１００は、相手機器１０１となるガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ：Ｇａｓ Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｇｅａｒ、図３の左側に位置（不図示））と変圧器（トランス、図３の右側に位置（不図示））とを固体絶縁母線１を介して接続するものである。以下の説明では、固体絶縁母線１のＧＩＳに接続される側をＧＩＳ側、トランスに接続される側をＴｒ側と呼ぶ。

図３に示す固体絶縁母線の接続構造１００は、固体絶縁母線１と、固体絶縁母線１に備える端子１１Ｇ、１１Ｔにそれぞれ接続される導体引出棒３Ｇ、３Ｔと、各導体引出棒３Ｇ、３Ｔの外周に設けられるブッシング４Ｇ、４Ｔとを備える。固体絶縁母線１は、導体１０と、導体１０の端部に取り付けられる端子１１Ｇ、１１Ｔと、導体１０の外周を覆う絶縁体２０とを備える。実施形態に係る固体絶縁母線１は、導体１０の外周面１０ｏと絶縁体２０の内周面２０ｉとの間に形成される隙間２Ｃ（図２参照）を備えることを特徴の１つとする。

＜固体絶縁母線＞
固体絶縁母線１は、図１に示すように、長尺で可とう性を有する導体１０と、導体１０の外周を覆うと共に可とう性を有する筒状の絶縁体２０とを備える。以下、はじめに固体絶縁母線１の基本構成について、図１、図２を参照して説明し、その後に固体絶縁母線１の詳細な構成について、図３も参照しつつ説明する。

（導体）
導体１０は、代表的には、編組線又は撚線など、棒材に対して可とう性に優れる可とう導体で形成されている。編組線は撚線に比較して可とう性に優れることから、好適である。導体１０の断面形状（長手方向に直交する断面の形状）は、特に限定されるものではなく、例えば矩形状、円形状、楕円形状など種々の形状を採用できる。本例では、導体１０が銅の平編組線で形成されており、図２に示すように、導体１０の断面形状が矩形状である。より具体的には、本例の導体１０は平編組線を厚み方向に３つ重ね合わせて構成されている。導体１０の寸法は仕様に応じて適宜設定される。例えば、導体１０の長さは３０ｃｍ以上３００ｃｍ以下、断面寸法（図２中、厚さＴ_１０×幅Ｗ_１０）は２ｍｍ×１０ｍｍ以上４０ｍｍ×７５ｍｍ以下である。

（端子）
導体１０の端部には、端子１１Ｇ、１１Ｔが取り付けられている。本例の場合、図３に示すように、導体１０のＧＩＳ側の端部に端子１１Ｇが取り付けられ、導体１０のＴｒ側の端部に端子１１Ｔが取り付けられている。本例では、ＧＩＳ側の端子１１Ｇは、平板状であり、導体１０の端部を厚み方向から挟み込む一対の平板状の端子片を有し、ボルトなどによって取り付けられている。端子１１Ｇには、端子片の厚み方向に貫通する貫通孔１１２が設けられている。この貫通孔１１２は、後述する導体引出棒３Ｇ（図３参照）を接続する際に導体引出棒３Ｇをボルト１１３で固定するためのものである。一方、Ｔｒ側の端子１１Ｔは、導体１０の端部を上下方向から挟み込む一対の半円柱状の端子片を有する円柱状の基部１１ｂと、基部１１ｂから突出する先端部１１ａとを有し、ボルトなどによって取り付けられている。端子１１Ｔの先端部１１ａは、基部１１ｂよりも細く、後述する導体引出棒３Ｔ（図３参照）を接続する際に導体引出棒３Ｔに形成された挿入穴３０に嵌め込まれる。端子１１Ｇ、１１Ｔは、例えば銅で形成されている。

（絶縁体）
絶縁体２０は、導体１０の外周を被覆する可とう性を有する筒状の部材である。本例では、絶縁体２０が主としてゴム材料で形成されている。絶縁体２０には、導体１０が全長にわたって挿入される挿入孔２００が、絶縁体２０の一端側（Ｔｒ側）から他端側（ＧＩＳ側）に向けて長手方向に沿って形成されている。絶縁体２０の内周（挿入孔２００）の断面形状は導体１０の断面形状に対応した形状であり、その断面寸法は導体１０の断面寸法よりも大きい。そのため、図２に示すように、導体１０の外周面１０ｏと絶縁体２０の内周面２０ｉとの間に隙間２Ｃが形成され、導体１０が絶縁体２０内に隙間２Ｃをあけて配置されている。したがって、導体１０の外周面１０ｏに絶縁体２０が密着しておらず、導体１０を構成する編組線などの表面に絶縁体２０を構成するゴム材料が入り込んでいない。これにより、固体絶縁母線１を曲げる際に絶縁体２０に対する導体１０の長手方向への動きを許容できる。絶縁体２０の内周の断面形状及び断面寸法とは、導体１０が挿入される挿入孔２００の長手方向に直交する断面の形状及びその寸法のことである（図２参照）。本例の場合、図２に示すように、絶縁体２０の内周の断面形状が矩形状である。

（隙間）
導体１０の外周面１０ｏと絶縁体２０の内周面２０ｉとの間に形成される隙間２Ｃは、導体１０と絶縁体２０との独立した挙動を許容するものである。隙間２Ｃの大きさは、例えば０．２ｍｍ以上、更に０．５ｍｍ以上である。隙間２Ｃが０．２ｍｍ以上であることで、導体１０と絶縁体２０との独立した挙動を十分に許容することができ、また、固体絶縁母線１の製造時に絶縁体２０内に導体１０を挿入し易い。隙間２Ｃが小さいほど、導体１０の外周面１０ｏと絶縁体２０の内周面２０ｉとの間隔が狭く、絶縁体２０の内周（挿入孔２００）の断面寸法が小さくなる。そのため、絶縁体２０全体の断面寸法を小さくできる。隙間２Ｃの最大値は、例えば１０ｍｍ以下、更に８ｍｍ以下であることが挙げられる。

本例では、導体１０の端部に取り付けられた端子１１Ｇ、１１Ｔも絶縁体２０内に配置され、挿入孔２００には、端子１１Ｇ、１１Ｔ付き導体１０が挿入される。つまり、導体１０及び端子１１Ｇ、１１Ｔの外周が絶縁体２０で覆われる。絶縁体２０の内周（挿入孔２００）のうち、端子１１Ｇが配置される部分の断面形状は端子１１Ｇの断面形状に対応した矩形状であり、その断面寸法は端子１１Ｇの断面寸法よりも大きい。そのため、端子１１Ｇの外周面と絶縁体２０の内周面との間には、隙間が存在する。一方、絶縁体２０の内周（挿入孔２００）のうち、端子１１Ｔの基部１１ｂが配置される部分の断面形状は基部１１ｂの断面形状に対応した円形状であり、端子１１Ｔが配置される前の状態において、その断面寸法は基部１１ｂの断面寸法よりも若干小さい。そのため、端子１１Ｔが絶縁体２０内に配置された状態では、絶縁体２０の弾性力によって、端子１１Ｔ（基部１１ｂ）の外周面と絶縁体２０の内周面とが密着される。これにより、端子１１Ｔが絶縁体２０内に圧着状態で固定され、端子１１Ｇ、１１Ｔ付き導体１０と絶縁体２０とが一体化される。本例の場合、端子１１Ｔの基部１１ｂの断面寸法が導体１０の断面寸法よりも大きく、端子１１Ｇの断面寸法が導体１０の断面寸法と同等以下である。

本例の絶縁体２０は、内側から外側に向かって順に、内部半導電層２１、絶縁層２２及び外部半導電層２３を有する（図２も参照）。絶縁層２２の内外に内部半導電層２１及び外部半導電層２３を有することで、導体１０に電圧を印加したときに絶縁体２０にかかる電界ストレスを緩和することができる。

具体的には、内部半導電層２１及び外部半導電層２３が、例えば半導電性のシリコーンゴムなどの半導電性ゴム材料で形成され、絶縁層２２が、例えば絶縁性のシリコーンゴムなどの絶縁性ゴム材料で形成されている。内部半導電層２１、絶縁層２２及び外部半導電層２３のそれぞれの厚さは、導体１０に流れる電流や印加される電圧などに応じて適宜設定される。例えば、導体１０を被覆する部分（図２参照）における内部半導電層２１及び外部半導電層２３の各層の厚さは２ｍｍ以上１５ｍｍ以下、絶縁層２２の厚さは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

本例の場合、外部半導電層２３の両端部２３ｅが半導電性ゴム材料を成形して形成されており、両端部２３ｅ間に設けられる中間部２３ｍが半導電性ゴム塗料を絶縁層２２上に塗布して形成されている。外部半導電層２３が全長にわたって半導電性ゴム材料を成形して形成されていてもよく、両端部２３ｅ及び中間部２３ｍが半導電性ゴム材料で一体に成形されていてもよい。

図２に示す内部半導電層２１は、長手方向に直交する断面において内周の断面形状が矩形状であり、矩形状の導体１０の外周面１０ｏとの間に形成される隙間２Ｃが内周面２０ｉの全周にわたって均等になるように設定されている。つまり、本例では、外周面１０ｏの長辺とそれに対向する内周面２０ｉの長辺との間に形成される長辺側の隙間（図２における上下の隙間）の大きさと、外周面１０ｏの短辺とそれに対向する内周面２０ｉの短辺との間に形成される短辺側の隙間（左右の隙間）の大きさとが同じになっている。本例の場合、内周面２０ｉの角部２１ｃの曲率半径が０．５ｍｍ程度であり、隙間２Ｃの大きさが１．５ｍｍ以下、更に１．０ｍｍ以下である。

＜固体絶縁母線の製造方法＞
固体絶縁母線１の製造方法について説明する。固体絶縁母線１の製造方法は、導体１０を用意する導体用意工程と、絶縁体２０を用意する絶縁体用意工程と、絶縁体２０に導体１０を挿入する挿入工程とを備える。以下、各工程を説明する。

（導体用意工程）
導体用意工程は、長尺で可とう性を有する導体１０を用意する。本例の場合、平編組線で形成された導体１０を用意する。また、導体１０の端部には、端子１１Ｇ、１１Ｔを取り付けておく。

（絶縁体用意工程）
絶縁体用意工程は、可とう性を有する筒状の絶縁体２０を用意する。この工程では、絶縁体２０の内周の断面寸法が導体１０の断面寸法よりも大きい絶縁体２０を用意する。本例の場合、絶縁体２０は、ゴム材料で形成され、内側から外側に向かって順に、内部半導電層２１、絶縁層２２及び外部半導電層２３を有する。

（挿入工程）
挿入工程は、絶縁体２０の一端側（本例の場合、Ｔｒ側）から絶縁体２０内に導体１０を挿入して、導体１０の外周を絶縁体２０で覆う。本例の場合、導体１０の端部に端子１１Ｇ、１１Ｔを取り付けた端子１１Ｇ、１１Ｔ付き導体１０を絶縁体２０内に挿入し、導体１０及び端子１１Ｇ、１１Ｔの外周を絶縁体２０で覆う。これにより、固体絶縁母線１が得られる。絶縁体２０の内周の断面寸法が導体１０の断面寸法よりも大きいことから、絶縁体２０内に導体１０を挿入した状態で導体１０の外周面１０ｏと絶縁体２０の内周面２０ｉとの間に隙間２Ｃを形成することができる。そのため、導体１０の外周面１０ｏに絶縁体２０が密着することがなく、隙間２Ｃによって、固体絶縁母線１を曲げる際に絶縁体２０に対する導体１０の長手方向への動きが許容される。

本例の場合、絶縁体２０の内周の断面寸法が導体１０の断面寸法よりも大きいため、絶縁体２０内に導体１０を挿入し易い。また、絶縁体２０における端子１１Ｔの基部１１ｂが挿入される部分の断面寸法が基部１１ｂの断面寸法よりも若干小さくなっているため、基部１１ｂを絶縁体２０内に押し込んで、絶縁体２０を弾性変形させることによって、端子１１Ｔを絶縁体２０内に圧着状態で固定する。これにより、端子１１Ｇ、１１Ｔ付き導体１０と絶縁体２０とを一体化できる。

絶縁体２０の形成方法について説明する。絶縁体２０の形成方法の一例としては、まず、半導電性ゴム材料を射出成形して、内部半導電層２１と外部半導電層２３の端部２３ｅとを個々に形成する。内部半導電層２１の形成は、内周面２０ｉ（挿入孔２００）を形成する中子を有する金型を用いて行う。次に、内部半導電層２１及び外部半導電層２３の端部２３ｅをそれぞれ金型内の所定の位置に配置した状態で絶縁性ゴム材料を射出成形して、絶縁層２２を一体成形する。その後、外部半導電層２３の両端部２３ｅ間における絶縁層２２が露出する部分に半導電性ゴム塗料を塗布して、外部半導電層２３の中間部２３ｍを形成し、外部半導電層２３を形成する。

絶縁体２０の形成方法の別の一例としては、半導電性ゴム材料を射出成形して、内部半導電層２１を形成する。次に、内部半導電層２１の外側に絶縁性ゴム材料を射出成形して、絶縁層２２を一体成形する。次に、絶縁層２２の外側に半導電性ゴム材料を射出成形して、外部半導電層２３の両端部２３ｅを形成すると共に、両端部２３ｅ間における絶縁層２２が露出する部分に半導電性ゴム塗料を塗布して、外部半導電層２３の中間部２３ｍを形成して、外部半導電層２３を形成する。

上述した絶縁体２０の形成方法の例では、半導電性ゴム塗料を塗布して、外部半導電層２３の中間部２３ｍを形成する場合を説明した。これに限らず、外部半導電層２３は、半導電性ゴム材料を射出成形して、両端部２３ｅ及び中間部２３ｍを一体に形成してもよい。

以下、図３に示す接続構造１００を適宜参照しながら、固体絶縁母線１の詳細な構成を説明する。

図３に示す接続構造１００は、ＧＩＳとトランスとの接続に固体絶縁母線１を使用しており、固体絶縁母線１が導体引出棒３Ｇ、３Ｔを介して相手機器１０１（ＧＩＳ又はトランス）に接続されている。接続構造１００では、相手機器１０１の接続箇所（リード線など）１０２の高さ位置が異なり、固体絶縁母線１を曲げて配置している。

絶縁体２０の端部には、ブッシング４Ｇ、４Ｔの基端側が嵌め込まれる接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔが形成されている。接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔは、絶縁体２０の絶縁層２２によって形成された凹部であり、絶縁層２２の外側には外部半導電層２３（端部２３ｅ）が設けられている。接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔの内周面は、開口側から底側に向かって縮径する円錐台形状になっている。接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔの底側には、端子１１Ｇ、１１Ｔが露出している。各接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔには、後述する導体引出棒３Ｇ、３Ｔが挿通されたブッシング４Ｇ，４Ｔの基端側がそれぞれ挿入（圧入）され、端子１１Ｇ、１１Ｔと導体引出棒３Ｇ、３Ｔとが接続される。

接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔの開口側には、フランジ５５がそれぞれ設けられている。フランジ５５は、ブッシング４Ｇ、４Ｔに設けられたフランジ部４５に取り付けられる円環状の部材であり、例えば黄銅で形成されている。

本例では、固体絶縁母線１のＧＩＳ側端部１Ｇの形状とＴｒ側端部１Ｔの形状とが異なる。Ｔｒ側端部１Ｔ（図１、図３の右側）では、導体１０の長手方向に沿って絶縁層２２が突出して接続用開口部２５Ｔが形成されており、導体１０の長手方向の延長線と同軸上に接続用開口部２５Ｔが開口している。一方、ＧＩＳ側端部１Ｇ（図１、図３の左側）では、導体１０の長手方向に交差（本例の場合、直交）する方向に絶縁層２２が突出して接続用開口部２５Ｇが形成されており、導体１０の長手方向に交差（直交）する方向に接続用開口部２５Ｇが開口している。また、ＧＩＳ側端部１Ｇには、接続用開口部２５Ｇとは端子１１Ｇを挟んで反対側に作業用開口部２６が形成されている。作業用開口部２６は、接続用開口部２５Ｇと同じように、絶縁層２２によって形成された凹部であり、絶縁層２２の外側には外部半導電層２３（端部２３ｅ）が設けられている。作業用開口部２６の内周面も、開口側から底側に向かって縮径する円錐台形状になっている。作業用開口部２６の開口側には、フランジ５６が設けられている。

（導体引出棒）
導体引出棒３Ｇ、３Ｔは、基端側が固体絶縁母線１の端子１１Ｇ、１１Ｔにそれぞれ接続され、先端側が相手機器１０１（ＧＩＳ又はトランス）の各接続箇所１０２に接続される。これにより、固体絶縁母線１の端子１１Ｇ、１１Ｔが導体引出棒３Ｇ、３Ｔを介して相手機器１０１の接続箇所１０２に電気的に接続され、ＧＩＳとトランスとが固体絶縁母線１を介して電気的に接続される。導体引出棒３Ｇ、３Ｔは、例えば銅で形成されている。

本例では、Ｔｒ側の端子１１Ｔと導体引出棒３Ｔとの接続は、端子１１Ｔの先端部１１ａを導体引出棒３Ｔの基端側の端面に形成された挿入穴３０に嵌め込むことで行っている。一方、ＧＩＳ側の端子１１Ｇと導体引出棒３Ｇとの接続は、端子１１Ｇの面と導体引出棒３Ｇの基端側の端面とを接触させ、作業用開口部２６側から端子１１Ｇに形成された貫通孔１１２にボルト１１３を挿通して、導体引出棒３Ｇをボルト１１３で固定することで行っている。作業用開口部２６は、このボルト１１３の締結作業を行うために設けられている。

（ブッシング）
ブッシング４Ｇ、４Ｔは、導体引出棒３Ｇ、３Ｔの外周を覆う筒状の部材である。ブッシング４Ｇ、４Ｔには、その長手方向に貫通するように導体引出棒３Ｇ、３Ｔが挿通されている。ブッシング４Ｇ、４Ｔは、例えばエポキシ樹脂で形成されている。本例では、導体引出棒３Ｇ、３Ｔの外周にブッシング４Ｇ、４Ｔを構成するエポキシ樹脂などの樹脂材料をモールドして、導体引出棒３Ｇ、３Ｔに対してブッシング４Ｇ、４Ｔが一体成形されている。

ブッシング４Ｇ、４Ｔの基端側にはそれぞれ、固体絶縁母線１の接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔに嵌め込まれる挿入領域が設けられている。ブッシング４Ｇ、４Ｔの挿入領域の外周面は、各接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔの内周面に対応した形状であり、基端に向かって先細りする円錐台形状に形成されている。ブッシング４Ｇ、４Ｔの挿入領域の外径は、ブッシング４Ｇ、４Ｔが挿入される前の状態における各接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔの内径よりも若干大きい。そのため、ブッシング４Ｇ、４Ｔの基端側を接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔにそれぞれ挿入（圧入）したとき、ブッシング４Ｇ、４Ｔの挿入領域が接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔ内に圧着状態で固定される。

ブッシング４Ｇ、４Ｔには、外周面から径方向外方に突出するフランジ部４５がそれぞれ設けられている。フランジ部４５は、ブッシング４Ｇ、４Ｔの挿入領域よりも先端側に位置し、ブッシング４Ｇ、４Ｔの外周面に円環状に形成されている。フランジ部４５の外周面は、固体絶縁母線１の端面（接続用開口部２５Ｇ、２５Ｔの端面）よりも径方向外方に突出し、かつ、フランジ５５の外周面よりも径方向外方に突出している。フランジ部４５の基端側の端面には、フランジ５５が取り付けられると共に、先端側の端面には、後述する取付フランジ８が取り付けられる。本例では、フランジ部４５に対してフランジ５５及び取付フランジ８をボルトで固定する。また、フランジ部４５に対向するフランジ５５及び取付フランジ８の各端面には、シール溝が形成されており、各シール溝にシール部材が嵌め込まれている。これにより、フランジ部４５とフランジ５５及び取付フランジ８との間から内部に水が浸入することを防止できる。シール部材は、例えばゴム製のＯリングである。

本例では、ＧＩＳ側のブッシング４ＧとＴｒ側のブッシング４Ｔとで形状が異なっている。Ｔｒ側のブッシング４Ｔは、フランジ部４５を挟んで挿入領域とは反対側の領域が、ＧＩＳ側のブッシング４Ｇに比べて長く、その外周に複数の鍔部が長手方向に並んで形成されている。この鍔部により、沿面距離を確保している。

（取付フランジ）
取付フランジ８は、ブッシング４Ｇ、４Ｔの各フランジ部４５と相手機器１０１の各筐体１０４との間に介在される円環状の部材であり、例えば黄銅で形成されている。取付フランジ８の外周面は、フランジ部４５の外周面よりも径方向外方に突出している。また、筐体１０４に対向する取付フランジ８の端面には、シール溝が形成されており、シール溝にシール部材が嵌め込まれている。これにより、筐体１０４と取付フランジ８との間から内部に水が浸入することを防止できる。シール部材は、例えばゴム製のＯリングである。

（その他）
固体絶縁母線１のＧＩＳ側端部１Ｇに形成された作業用開口部２６には、絶縁栓７が嵌め込まれる。絶縁栓７は、作業用開口部２６の内周面に対応した形状であり、作業用開口部２６の底側に向かって先細りする円錐台形状に形成されている。絶縁栓７の外径は、絶縁栓７が挿入される前の状態における作業用開口部２６の内径よりも若干大きい。そのため、絶縁栓７を作業用開口部２６に挿入（圧入）したとき、絶縁栓７が作業用開口部２６内に圧着状態で固定される。

作業用開口部２６に設けられたフランジ５６には、蓋６が取り付けられ、蓋６によって作業用開口部２６内が密封される。蓋６は、円板状の部材であり、例えば黄銅で形成されている。本例では、フランジ５６に対して蓋６をボルトで固定する。また、蓋６に対向するフランジ５６の端面には、シール溝が形成されており、シール溝にシール部材が嵌め込まれている。これにより、蓋６とフランジ５６との間から内部に水が浸入することを防止できる。シール部材は、例えばゴム製のＯリングである。

絶縁栓７には、端子１１Ｇと導体引出棒３Ｇとを接続するボルト１１３の近傍、及び蓋６の近傍に、埋込電極７１、７２がそれぞれ埋設されている。

《効果》
上述した実施形態の固体絶縁母線１は、導体１０の外周面１０ｏと絶縁体２０の内周面２０ｉとの間に隙間２Ｃが形成されていることで、導体１０の外周面１０ｏに絶縁体２０が密着しておらず、導体１０と絶縁体２０との独立した挙動を許容する。そのため、固体絶縁母線１を曲げる際に絶縁体２０に対する導体１０の長手方向への動きが許容されることから、曲げ易い。よって、固体絶縁母線１は可とう性に優れる。

上述した実施形態の固体絶縁母線１の製造方法は、導体１０と絶縁体２０とを別々に用意し、絶縁体２０内に導体１０を挿入することにより、固体絶縁母線１を製造する。絶縁体２０の内周の断面寸法が導体１０の断面寸法よりも大きいことから、導体１０の外周面１０ｏと絶縁体２０の内周面２０ｉとの間に隙間２Ｃを有し、導体１０を絶縁体２０内に隙間２Ｃをあけて配置することができる。そのため、導体１０の外周面１０ｏに絶縁体２０が密着することがなく、固体絶縁母線１を曲げる際に絶縁体２０に対する導体１０の長手方向への動きが許容されることから、曲げ易い。よって、可とう性に優れる固体絶縁母線１を製造できる。

〈変形例１〉
図４を参照して、変形例１に係る固体絶縁母線１について説明する。変形例１では、絶縁体２０における内部半導電層２１の内周面２０ｉの角部２１ｃの曲率半径が２ｍｍ以上である形態を示す。

図４に示す内部半導電層２１は、長手方向に直交する断面において内周面２０ｉの各角部２１ｃが丸められている。図４に示す例では、内周面２０ｉの角部２１ｃを丸めるために、図２に示すものと比べて、内周面２０ｉのうち、導体１０の外周面１０ｏの長辺に対向する長辺側の面を延長している。そのため、外周面１０ｏの長辺とそれに対向する内周面２０ｉの長辺との間に形成される長辺側の隙間２Ｃ_ａの大きさと、外周面１０ｏの短辺とそれに対向する内周面２０ｉの短辺との間に形成される短辺側の隙間２Ｃ_ｂの大きさとが異なっている。具体的には、短辺側の隙間２Ｃ_ｂが長辺側の隙間２Ｃ_ａよりも大きい。図４に示す導体１０の断面形状及び断面寸法は、図２に示すものと同じである。

図４に示す内部半導電層２１における内周面２０ｉの角部２１ｃの曲率半径は２ｍｍ以上、更に５ｍｍ以上である。角部２１ｃの曲率半径が２ｍｍ以上であることで、導体１０に電圧を印加したときに内周面２０ｉに発生する電界が角部２１ｃに集中することを低減できる。これにより、電界集中に起因する角部２１ｃでの絶縁破壊を抑制できる。よって、絶縁体２０にかかる電界ストレスを効果的に緩和することができる。角部２１ｃの曲率半径の上限値は、例えば１５ｍｍ以下、更に１２ｍｍ以下であることが挙げられる。角部２１ｃの曲率半径を大きくするほど、隙間２Ｃ_ｂが大きくなるため、絶縁体２０の内周（挿入孔２００）の断面寸法が大きくなる場合がある。角部２１ｃの曲率半径が１５ｍｍ以下であれば、絶縁体２０の内周の断面寸法を小さくでき、延いては絶縁体２０全体の断面寸法を小さくできる。

図４に示す内部半導電層２１の形成は、例えば次のように行う。内部半導電層２１の射出成形に用いる金型において、内周面２０ｉ（挿入孔２００）を形成する中子の外周面の角部を丸めておく。具体的には、中子の外周面の角部の曲率半径を、内周面２０ｉの角部２１ｃの曲率半径に合わせて２ｍｍ以上１５ｍｍ以下とする。これにより、内部半導電層２１の内周面２０ｉに、曲率半径が２ｍｍ以上１５ｍｍ以下の角部２１ｃを形成できる。

〈変形例２〉
図５を参照して、変形例２に係る固体絶縁母線１について説明する。変形例２では、絶縁体２０における内部半導電層２１の内周面２０ｉ側に長手方向に沿って配置される導電層２１ｅを有する形態を示す。

図５に示す内部半導電層２１は、内部半導電層２１の内周面２０ｉ側に導電層２１ｅが配置されている。導電層２１ｅの構成材料の導電率は、内部半導電層２１を構成する半導電性ゴム材料の導電率よりも高い。図５に示す導電層２１ｅは筒状の金属メッシュで形成されている。筒状の金属メッシュは、複数の金属線を筒状に編んだものである。金属線は、銅線、錫メッキ銅線、銅合金線などの導電性金属線で形成されている。導電層２１ｅは内部半導電層２１に一体化されている。図５に示す例では、導電層２１ｅを構成する金属メッシュの網目に内部半導電層２１を構成する半導電性ゴム材料が入り込んでおり、導電層２１ｅ全体が内部半導電層２１の内周面２０ｉ側に埋め込まれている。また、図４に示す変形例１と同じように、内部半導電層２１の内周面２０ｉの各角部２１ｃが丸められている。角部２１ｃの曲率半径は、例えば１ｍｍ以上１５ｍｍ以下、更に２ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが挙げられる。

導電層２１ｅが長手方向（図５の紙面前後方向）に沿って配置されていることで、導電層２１ｅによって内部半導電層２１の内周面２０ｉの電位が長手方向に一様になり、長手方向の中央での電位を低減できる。そのため、電界分布の不均一に起因する中央での絶縁破壊を抑制できる。よって、絶縁体にかかる電界ストレスを効果的に緩和することができ、絶縁体の絶縁特性がより向上する。

導電層２１ｅの長手方向の配置長さは、例えば、導体１０の長さの５０％以上、更に６０％以上であることが挙げられる。導体１０の長さは、図１に示す端子１１Ｇの取り付け位置から端子１１Ｔの取り付け位置までの長さとする。導電層２１ｅの長手方向の配置長さが、導体１０の長さの５０％以上であることで、内部半導電層２１の内周面２０ｉにおける長手方向の中央での電位を十分に低減できる。導電層２１ｅは、導体１０の全長の範囲にわたって配置されていてもよい。

図５に示す内部半導電層２１の形成は、例えば次のように行う。内部半導電層２１の射出成形に用いる金型において、内周面２０ｉ（挿入孔２００）を形成する中子の外周面に筒状の金属メッシュを被せた状態で、内部半導電層２１を成形する。これにより、内部半導電層２１の形成と同時に、内部半導電層２１の内周面２０ｉ側に導電層２１ｅを形成できる。内部半導電層２１の成形時、金属メッシュの網目に内部半導電層２１を構成する半導電性ゴム材料が入り込み、導電層２１ｅが内部半導電層２１の内周面２０ｉ側に埋め込まれた状態になる。導電層２１ｅの表面は内部半導電層２１の内周面２０ｉに覆われている。そのため、絶縁体２０に導体１０を挿入する挿入工程において、導電層２１ｅを構成する金属メッシュの表面が内部半導電層２１の内周面２０ｉから露出していないので、絶縁体２０内に導体１０を挿入し易い。

また、中子の外周面に筒状の金属メッシュを被せて導電層２１ｅを形成する場合、中子の外周面の角部を丸めておくと、中子の外周面に金属メッシュを密着させ易くなる。これにより、内部半導電層２１の成形時に導電層２１ｅの角部に皺が発生し難くなるなど、内部半導電層２１の内周面２１ｉに沿って導電層２１ｅを形成し易くなる。中子の外周面の角部の曲率半径は１ｍｍ以上、好ましくは２ｍｍ以上とすることが挙げられる。この場合、内部半導電層２１の内周面２０ｉに、曲率半径が１ｍｍ以上、更には２ｍｍ以上の角部２１ｃが形成されることになる。

［試験例１］
実施形態で説明した固体絶縁母線１（図１、図２参照）の試料（Ｎｏ．１）、変形例１で説明した固体絶縁母線１（図４参照）の試料（Ｎｏ．１Ａ）、変形例２で説明した固体絶縁母線１（図５参照）の試料（Ｎｏ．１Ｂ）を作製し、それぞれについて耐電圧試験を行った。各試料での導体の仕様は同じとした。

（導体）
導体の構成：銅の平編組線を重ね合わせたもの
導体の断面形状：矩形状
導体の断面寸法：厚さ２５ｍｍ×幅５３ｍｍ
導体の長さ：７９ｃｍ

試料Ｎｏ．１では、内部半導電層の内周面の角部の曲率半径を０．５ｍｍとした。試料Ｎｏ．１Ａ、Ｎｏ．１Ｂでは、内部半導電層の内周面の角部の曲率半径を１０ｍｍとした。試料Ｎｏ．１Ｂでは、錫メッキ銅線からなる筒状の金属メッシュで導電層を形成し、導電層は導体の全長の範囲にわたって配置した。

試料Ｎｏ．１、Ｎｏ．１Ａ、Ｎｏ．１Ｂの固体絶縁母線について、雷インパルス耐電圧試験を実施し、雷インパルス電圧を印加して絶縁破壊したときの破壊電圧を測定した。その結果、試料Ｎｏ．１での破壊電圧Ｖ_１を１００％とするとき、試料Ｎｏ．１Ａの破壊電圧Ｖ_ＡはＶ_１の１２５％、試料Ｎｏ．１Ｂの破壊電圧Ｖ_ＢはＶ_１の１３０％であった。この結果から、試料Ｎｏ．１Ａ、Ｎｏ．１Ｂはそれぞれ、試料Ｎｏ．１に比較して絶縁特性が向上することを確認した。

本発明は、上述した実施形態の固体絶縁母線１に限定されるものではない。図１、図３に示す固体絶縁母線１及び接続構造１００において、ＧＩＳ側及びＴｒ側の端子１１Ｇ、１１Ｔや導体引出棒３Ｇ、３Ｔなどの形状を変更することが可能である。例えば、固体絶縁母線１のＧＩＳ側端部１ＧとＴｒ側端部１Ｔとを入れ替えて、端部１Ｇ（端子１１Ｇ）をトランスに接続する方とし、端部１Ｔ（端子１１Ｔ）をＧＩＳに接続する方とすることも可能である。つまり、ＧＩＳ側を端子１１Ｔと導体引出棒３Ｔとの組み合わせとし、トランス側を端子１１Ｇと導体引出棒３Ｇとの組み合わせとする。この場合、固体絶縁母線１の端子１１Ｔが導体引出棒３Ｔを介してＧＩＳの接続箇所１０２に接続されると共に、端子１１Ｇが導体引出棒３Ｇを介してトランスの接続箇所１０２に接続されるように、接続構造１００を構成する。

１ 固体絶縁母線
１Ｇ ＧＩＳ側端部
１Ｔ Ｔｒ側端部
１０ 導体
１０ｏ 外周面
１１Ｇ、１１Ｔ 端子
１１ｂ 基部
１１ａ 先端部
１１２ 貫通孔
１１３ ボルト
２０ 絶縁体
２０ｉ 内周面
２００ 挿入孔
２１ 内部半導電層
２１ｃ 角部
２１ｅ 導電層
２２ 絶縁層
２３ 外部半導電層
２３ｅ 端部
２３ｍ 中間部
２５Ｇ、２５Ｔ 接続用開口部
２６ 作業用開口部
２Ｃ、２Ｃ_ａ、２Ｃ_ｂ 隙間
３Ｇ、３Ｔ 導体引出棒
３０ 挿入穴
４Ｇ、４Ｔ ブッシング
４５ フランジ部
５５、５６ フランジ
６ 蓋
７ 絶縁栓
７１、７２ 埋込電極
８ 取付フランジ
１００ 固体絶縁母線の接続構造
１０１ 相手機器
１０２ 接続箇所
１０４ 筐体

Claims (7)

1. 長尺で可とう性を有する導体と、
   前記導体の外周を覆うと共に、可とう性を有する筒状の絶縁体と、
   前記導体の外周面と前記絶縁体の内周面との間に形成される隙間と、を備える固体絶縁母線。
2. 前記導体が編組線で形成されている請求項１に記載の固体絶縁母線。
3. 前記絶縁体がゴム材料で形成されている請求項１又は請求項２に記載の固体絶縁母線。
4. 前記絶縁体は、内側から外側に向かって順に、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の固体絶縁母線。
5. 前記内部半導電層の内周面の角部の曲率半径が２ｍｍ以上である請求項４に記載の固体絶縁母線。
6. 前記内部半導電層の内周面側に長手方向に沿って配置される導電層を有する請求項４又は請求項５に記載の固体絶縁母線。
7. 長尺で可とう性を有する導体を用意する工程と、
   可とう性を有する筒状の絶縁体を用意する工程と、
   前記絶縁体の一端側から前記絶縁体内に前記導体を挿入して、前記導体の外周を前記絶縁体で覆う工程と、を備え、
   前記絶縁体の内周の断面寸法が前記導体の断面寸法よりも大きく、前記絶縁体内に前記導体を挿入した状態で前記導体の外周面と前記絶縁体の内周面との間に隙間を有する固体絶縁母線の製造方法。

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