JP4768551B2

JP4768551B2 - 導体接続装置およびその組立方法

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Publication number: JP4768551B2
Application number: JP2006243412A
Authority: JP
Inventors: 千代美川口; 美佳松岡; 文雄降矢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: JP2008067524A

Description

本発明は、エポキシ樹脂でモールドした電気機器の相互間を接続する導体接続装置に係り、特に、界面接続部の部分放電特性を向上し得る導体接続装置およびその組立方法に関する。

従来、真空バルブや計器用変流器などの電気機器をエポキシ樹脂でモールドし、これらを組み合わせて電源系統を構成する固体絶縁スイッチギヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。

電気機器の接続においては、一方の電気機器を凸状、他方の電気機器を凹状の界面接続部とし、可撓性絶縁物を介在させて絶縁特性が維持されるようにしている。可撓性絶縁物と界面接続部とには、馴染み易くなるようにシリコングリスが塗布される。また、界面接続部の中心部に設けた主回路導体間は、接触子を介して嵌合接続される。これにより、絶縁特性および通電特性の優れた導体接続装置が得られる。
特開２００４−２７４９６１号公報（第４〜５ページ、図１）

上記の従来の導体接続装置においては、次のような問題がある。
シリコングリスの塗布方法によって、部分放電特性が大きく低下することがある。即ち、シリコングリスを界面接続部に均一に塗布することは当然であるものの、その塗布量によっては可撓性絶縁物が速やかに馴染まず、空隙などを残留させることがある。空隙が残留する部分では、面圧が不均一となって電気的な欠陥部となり、部分放電を発生させる要因となる。

このため、界面接続部に可撓性絶縁物が馴染み易くなるようなシリコングリスの塗布量およびその組立方法を定めることによって、部分放電特性を向上させることのできる導体接続装置が望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、界面接続部に塗布するシリコングリスの塗布量を定め、部分放電特性を向上し得る導体接続装置およびその組立方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の導体接続装置は、中心導体をエポキシ樹脂でモールドした一方の電気機器の界面接続部と、前記一方の電気機器の界面接続部と接続される中心導体をエポキシ樹脂でモールドした他方の電気機器の界面接続部と、前記界面接続部間に挿入される可撓性絶縁物と、前記可撓性絶縁物および前記界面接続部の表面のそれぞれに塗布されるシリコングリスとを備え、前記シリコングリスの塗布量を０．４〜６ｍｇ／ｃｍ^２とすることを特徴とする。

また、本発明の導体接続装置の組立方法は、中心導体をエポキシ樹脂でモールドした一方の電気機器の界面接続部にシリコングリスを塗布し、前記一方の電気機器の界面接続部と接続される中心導体をエポキシ樹脂でモールドした他方の電気機器の界面接続部にもシリコングリスを塗布し、前記界面接続部間に挿入される可撓性絶縁物にもシリコングリスを塗布し、前記シリコングリスの塗布量をそれぞれ０．４〜６ｍｇ／ｃｍ^２とし、前記中心導体間を接触させるとともに、前記界面接続部間を締付け固定することを特徴とする。

本発明によれば、一方の電気機器の界面接続部と他方の電気機器の界面接続部およびこれらの界面接続部間に挿入される可撓性絶縁物のそれぞれの表面に、０．４〜６ｍｇ／ｃｍ^２のシリコングリスを均一に塗布し、互いの界面接続部間を二段階に分けて所定のトルクまで締付け固定しているので、部分放電特性を大幅に向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明の実施例に係る導体接続装置を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る導体接続装置の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例に係る導体接続装置の組立手順を説明する図、図３は、本発明の実施例に係る導体接続装置の部分放電特性を説明する図である。

図１に示すように、導体接続装置は、図示上方の例えば単一形ブッシングからなる第１の電気機器部１ａと、第１の電気機器部１ａに接続される図示下方の第２の電気機器部１ｂとから構成されている。

第１の電気機器部１ａには、第１の中心導体２の周りにエポキシ樹脂をモールドして形成した第１の絶縁層３が設けられている。第１の絶縁層３の第２の電気機器部１ｂ側端部は半径方向に広がったフランジ部３ａに形成され、このフランジ部３ａには、複数のボルト４が貫通する複数の孔５が設けられている。第１の絶縁層３端部は、円錐状の凸状の第１の界面接続部３ｂとなっており、その中心部に第１の中心導体２端が露出している。なお、第１の絶縁層３の中間部の外周には、環状の湾曲部３ｃが設けられ、電界緩和が図られている。

第２の電気機器部１ｂには、例えば計器用変流器６の周りにエポキシ樹脂をモールドして形成した第２の絶縁層７が設けられている。第２の絶縁層７の第１の電気機器部１ａ側端部には、計器用変流器６の第２の中心導体８が露出して設けられている。第２の中心導体８端は凹部８ａに形成され、環状の接触子９を介して第１の中心導体２が接続されるようになっている。また、第２の中心導体８を中心部とする円錐状の凹状の第２の界面接続部７ａとなっており、第１の界面接続部３ｂと接続されるようになっている。また、第２の絶縁層７外周には、複数の孔５に対向した埋め金１０が埋め込まれている。

そして、第１の絶縁層３の第１の界面接続部３ｂと、第２の絶縁層７の第２の界面接続部７ａ間には、硬度５０度で厚さ５ｍｍのテーパー状のシリコンゴム、ＥＰゴムのような可撓性絶縁物１１が挿入されている。更に、可撓性絶縁物１１と第１の界面接続部３ｂおよび第２の界面接続部７ａ間には、それぞれ例えばＧＥ東芝シリコン社製ＴＳＫ５５０のようなシリコングリス１２が均一に塗布されている。

ここで、第１の界面接続部３ｂと第２の界面接続部７ａ間は、互いを当接させたとき、可撓性絶縁物１１の厚さよりも僅かに小さい隙間が形成されるようになっている。そして、可撓性絶縁物１１を挿入して締付け固定すれば、可撓性絶縁物１１に面圧が加わるようになっている。

なお、第２の絶縁層７の外周、および第１の絶縁層３の湾曲部３ｃからフランジ部３ａまでの外周に接地層を設けてもよい。

次に、導体接続装置の組立方法を図２を参照して説明する。

先ず、可撓性絶縁物１１、第１の界面接続部３ｂおよび第２の界面接続部７ａを清掃し、可撓性絶縁物１１表面にシリコングリス１２を例えばハケ塗りで均一に塗布する。同様に、第１の界面接続部３ｂおよび第２の界面接続部７ａ表面にもシリコングリス１２を例えばハケ塗りで均一に塗布する。ここで、シリコングリス１２の塗布量は、後述する部分放電特性から０．４〜６ｍｇ／ｃｍ^２としている。

次に、第２の界面接続部７ａに可撓性絶縁物１１の一方面を置き、第１の界面接続部３ｂを可撓性絶縁物１１の他方面に押し付ける。同時に、第１の中心導体２を接触子９内に押し込みながら接触させる。そして、孔５にボルト４を貫通させ、埋め金１０に締付け固定する。

この場合、ボルト４の締付け力は、先ず、所定のトルクの３０〜７０％とする。その後、所定のトルクまで上昇させて締付けるものとする。これにより、シリコングリス１２を塗布した可撓性絶縁物１１が最初の締付けで大まかに馴染んで、次いで、所定のトルクに達すると、第１の界面接続部３ｂおよび第２の界面接続部７ａのそれぞれに完全に馴染んで密着するようになる。所定のトルクに達すると、フランジ部３ａと第２の絶縁層７端面とは当接し、隙間がなくなる。

トルクが３０％未満では、可撓性絶縁物１１の馴染みが弱く所定のトルクまで締付けたときに密着性が劣る。また、７０％超過では、一気に締付けることになり、可撓性絶縁物１１が界面接続部３ｂ、７ａに満遍なく広がり難くなり密着性が劣る。これらは、いずれも部分放電特性を低下させる要因となる。これらのことから、二段階に分けて締付けるものがよく、最初に締付けるトルクは所定トルクの約１／２が好ましい。

なお、ボルト４を締付ける前に、第１の界面接続部３ｂまたは第２の界面接続部７ａを数回回転させ、可撓性絶縁物１１を予め馴染ませてもよい。

このように組立てた導体接続装置の部分放電特性を図３を参照して説明する。導体接続装置は、定格電圧３３ｋＶのものを用いている。また、ボルト４はＭ１２−４本であり、所定の締付けトルクは、約２００ｋｇｆのものを用いた。

図３に示すように、組立て直後の部分放電特性（部分放電消滅電圧）は、シリコングリス１２を０．４〜６ｍｇ／ｃｍ^２塗布したときに、耐電圧値の７０ｋＶ以上となり、良好な結果であった。なお、７ｍｇ／ｃｍ^２塗布したときでは、４５ｋＶと低下した。これは、シリコングリス１２の塗布量が多く、可撓性絶縁物１１の馴染みが速やかに行われ難くなったと考えられる。また、０．３ｍｇ／ｃｍ^２塗布したときでは、可撓性絶縁物１１の馴染みが悪く、フランジ部３ａと第２の絶縁層７端面とを隙間なく当接させることができなかった。このことは、可撓性絶縁物１１が互いの界面接続部３ｂ、７ａに密着していないことであり、部分放電特性が大きく低下する。

ここで、シリコングリス１２を４ｍｇ／ｃｍ^２以上塗布したときには、フランジ部３ａから余分なシリコングリス１２がはみ出ていた。このため、シリコングリス１２を有効に使用するとともに、部分放電特性を向上させるためには、０．４〜３ｍｇ／ｃｍ^２の塗布量が好ましい。

このようなシリコングリス１２の塗布量は、可撓性絶縁物１１の厚さよりも僅かに小さい隙間に可撓性絶縁物１１を挿入して面圧を加えるものに対して有効である。即ち、可撓性絶縁物１１の厚さに対し、可撓性絶縁物１１を挿入しないときの界面接続部３ｂ、７ａ間の隙間を７０〜９０％とし、面圧が加わるようにしたものがよい。７０％未満では、面圧が過大となり、局部的に面圧が加わる部分が発生し、結果的に界面接続部３ｂ、７ａ全域で均一な面圧とはなり難くなる。９０％超過では、面圧が充分に加わらず、可撓性絶縁物１１が馴染み難くなる。

更には、可撓性絶縁物１１の硬度が４０〜５０度のものが好ましい。４０度未満では、柔らかすぎて、面圧が所定値に達し難くなり、結果的に可撓性絶縁物１１の密着性が劣ることになる。５０度超過では、可撓性絶縁物１１に面圧が加わるものの、硬すぎて、界面接続部３ｂ、７ａ全域で速やかに均一な面圧とはなり難くなる。

なお、少なくとも一方の界面接続部３ｂ（７ａ）側にバネを設けて強制的に面圧を加えるものが電力ケーブル端末部などに見られる。しかしながら、このような端末部では、バネ力で面圧が調整されるので、シリコングリス１２の塗布量によって部分放電特性が大きく左右されることはない。バネなどの部品点数を低減し、上述のような隙間の寸法から面圧を加えるものにおいて、シリコングリス１２の塗布量によって部分放電特性が左右されるものとなる。

上記実施例の導体接続装置によれば、一方の電気機器の第１の界面接続部３ｂ、他方の電気機器の第２の界面接続部７ａ、およびこれらの界面接続部３ｂ、７ａに挿入される可撓性絶縁物１１の表面に、０．４〜６ｍｇ／ｃｍ^２のシリコングリス１２を均一に塗布し、互いの界面接続部３ｂ、７ａ間を、先ず所定のトルクの４０〜６０％、次いで所定のトルクと二段階に分けて締付け固定しているので、可撓性絶縁物１１の馴染みがよくなり、部分放電特性を大幅に向上させることができる。

上記実施例では、第１の界面接続部３ｂを凸状、第２の界面接続部７ａを凹状として説明したが、これらの凸状、凹状の形成関係を逆にしても部分放電特性を向上し得る導体接続装置とすることができる。

本発明の実施例に係る導体接続装置の構成を示す断面図。本発明の実施例に係る導体接続装置の組立手順を説明する図。本発明の実施例に係る導体接続装置の部分放電特性を説明する図。

符号の説明

１ａ第１の電気機器部
１ｂ第２の電気機器部
２第１の中心導体
３第１の絶縁層
３ａフランジ部
３ｂ第１の界面接続部
３ｃ湾曲部
４ボルト
５孔
６計器用変流器
７第２の絶縁層
７ａ第２の界面接続部
８第２の中心導体
８ａ凹部
９接触子
１０埋め金
１１可撓性絶縁物
１２シリコングリス

Claims

中心導体をエポキシ樹脂でモールドした一方の電気機器の界面接続部と、
前記一方の電気機器の界面接続部と接続される中心導体をエポキシ樹脂でモールドした他方の電気機器の界面接続部と、
前記界面接続部間に挿入される可撓性絶縁物と、
前記可撓性絶縁物および前記界面接続部の表面のそれぞれに塗布されるシリコングリスとを備え、
前記シリコングリスの塗布量を０．４〜６ｍｇ／ｃｍ^２とすることを特徴とする導体接続装置。
前記可撓性絶縁物を挿入せず、前記界面接続部間を当接させたときの隙間を、この可撓性絶縁物の厚さの７０〜９０％としたことを特徴とする請求項１に記載の導体接続装置。
前記可撓性絶縁物の硬度を４０〜５０度とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導体接続装置。
中心導体をエポキシ樹脂でモールドした一方の電気機器の界面接続部にシリコングリスを塗布し、
前記一方の電気機器の界面接続部と接続される中心導体をエポキシ樹脂でモールドした他方の電気機器の界面接続部にもシリコングリスを塗布し、
前記界面接続部間に挿入される可撓性絶縁物にもシリコングリスを塗布し、
前記シリコングリスの塗布量をそれぞれ０．４〜６ｍｇ／ｃｍ^２とし、
前記中心導体間を接触させるとともに、前記界面接続部間を締付け固定することを特徴とする導体接続装置の組立方法。
前記界面接続部の締付けにおいて、締付けトルクを二段階に分けて締付け固定することを特徴とする請求項４に記載の導体接続装置の組立方法。