JPH0715310Y2

JPH0715310Y2 - 端末処理された高電圧ケーブル

Info

Publication number: JPH0715310Y2
Application number: JP1993004515U
Authority: JP
Inventors: ピーター・ラルス・ラーソン
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1983-04-06
Filing date: 1993-02-15
Publication date: 1995-04-10
Anticipated expiration: 1999-04-05
Also published as: EP0148196B2; FI841363A0; CA1217249A; DE3482756D1; AU577284B2; WO1984003993A1; EP0148196B1; JPH0613343U; AU2823184A; ZA842581B; US4551915A; JPS60501039A; EP0148196A1; FI841363A; EP0148196A4

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、電気的応力の制御、即
ち、電界緩和を行い得る高電圧ケーブルに関し、更には
特に、高電圧の電気設備に結合される高電界力部におけ
る電界緩和を行い得る高電圧ケーブルに関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】高電圧の設備、例えば、電気
ブッシングや高圧ケーブルの接続又は端末の高電界力部
における不連続性に起因する電界を制御するために電界
緩和手段を用いることがよく知られている。このような
電界緩和手段は典型的には、半導電性の電界緩和材のス
トレスコーンやテープ又はチューブ状の物品を含む。こ
の考案は、半導電性の電界緩和材を含む電界緩和手段に
注目しそしてこのような電界緩和手段を用いて、従来の
技術による組立よりも改善された放電消滅及び耐衝撃波
性能を有する高電圧ケーブルを提供する。考案の説明を
行なうために、この考案は元来、高圧ケーブルの端末に
適用するように記述されている。しかしながら、この考
案は電界制御が必要とされる他の電気装置にも適用する
ことができる。

【０００３】典型的な高圧ケーブルは、導電性シールド
により囲まれた導体を含み、順次、絶縁材料で包囲さ
れ、そしてこの絶縁材料は外側の電気的導電性シールド
及び金属シールドで包囲されている。このケーブルは典
型的には又、外側に保護ケーブル外装を含む。このよう
なケーブルの端末作業には、通常、各々の連続している
層を取り除くか切り取るかして各層の下部を露出させ
る。電気的導電性シールドを取り除くことは、電界に不
連続性を引き起こし、そして、このシールドの端部にお
いて高電界を生じさせる。この高電界は電気的放電を発
生し得るようになり、この放電は結果として、次にケー
ブルの絶縁低下を生じるようになる。この高電界は電界
緩和手段により制御されることができる。

【０００４】高圧交流ケーブルの端末は米国においては
一般に、ＩＥＥＥ標準試験手順ＳＴＤ．４８−１９５５
に基づいて試験される。この手順は、高圧ケーブルの端
末の特性についての知識が得られるように製造業者によ
り、とりわけデザイン試験が成されるべきであると述べ
ている。電界緩和構成を有する端末の有効性の決定に際
し特に重要であるこのＩＥＥＥ手順のデザイン試験は、
“部分放電（コロナ）消滅電圧試験”と“雷衝撃電圧耐
試験”とを含む。この放電消滅電圧試験では端末におけ
る電気的放電は、特定の適性電圧で測定されそしてその
放電は一定量以下になるべきである。同時に、この放電
消滅の電圧が測定され、そしてこれは一定値以上でなけ
ればならない。

【０００５】衝撃電圧耐試験では、特定の値及び波形の
衝撃波がケーブルに印加されそしてこのケーブルはフラ
ッシュオーバなしに耐えられなければならない。このフ
ラッシュオーバ発生時の電圧は一定値以上でなければな
らない。この端末における放電及び衝撃波性能はＩＥＥ
Ｅ標準試験ＳＴＤ．４８−１９７５の中で記述している
要求に合致すべきである。高圧ケーブルの端末における
半導電性電界緩和材の使用はＩＥＥＥ試験手順の衝撃波
性能の要求に合致する端末を必ずしも形成するわけでは
ない。この要求に応じるために、電界緩和装置の組立は
接続箱（sheds）の使用により大型化される。この接続
箱は典型的には屋外の端末における他の目的のために用
いられるので、このケーブル端末が屋内に設置されると
き通常は、この接続箱は用いられない。この接続箱の使
用により端末の費用がかさみそしてこのケーブル周囲に
余分な空間が必要となるので、所望の衝撃波性能を満足
し、かつ、この接続箱を不要とするのが望ましい。この
考案は、接続箱を用いずにその放電及び衝撃波性能の双
方を十分に改善しながら、半導電性電界緩和材の電気的
電界緩和能力を保持する新規な高電圧ケーブルを提供す
る。一方、この考案は本来、ケーブルの端末に関連して
記述されているが、高圧ケーブルの接続や電気ブッシン
グを含む高電圧装置やこれらに給電するものに用いるの
も適している。従ってこの考案は、高電圧装置と結合し
た高電界力部の不連続性に起因する電界を制御する高電
圧ケーブルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この考案は、半導電性電
界緩和材の性能を向上させることを特徴とする。この考
案は、ケーブルの端末や接続、電気的ブッシングそして
これらに給電するもののような高電圧装置に関連して用
い得ることを１つの利点とする。この考案の一つの態様
によれば、高電界力部における不連続性に起因する電界
を制御する高電圧ケーブルが提供され、該高電圧ケーブ
ルは、導電層を含む露出したシールド部を所定量残すこ
とにより切り取られたケーブル外装と、コネクタに接続
するため露出したケーブル導体を所定量残し切り取られ
た、ケーブルのケーブル絶縁層と、上記コネクタに接続
されるケーブル導体の露出した部分と、上記絶縁層の露
出した切り取り部分を覆う熱収縮可能なチューブを形成
するための半導電性電界緩和材層と、上記半導電性電界
緩和材層の外表面に配設され、露出したシールド部を覆
う上記半導電性電界緩和材層にかぶせ、上記半導電性電
界緩和材層の厚さの少なくとも約１０倍の所定長さにわ
たり上記半導電性電界緩和材層に沿って延在し、上記ケ
ーブル導体及びコネクタからすき間により分離された、
導電性層と、上記半導電性電界緩和材層を覆い設けられ
る絶縁層と、を備えた。上記構成によれば、高電圧ケー
ブルの端末は、放電消滅電圧の特性を大きく改善するこ
とができる。

【０００７】

【実施例】この考案の高電圧ケーブルは高電界部におけ
る不連続性に起因する電界を制御するものである。この
考案の詳細は、高電圧ケーブルの縦部分断面図を示す図
１及び図２に関連して述べられている。しかしながら、
この考案は、例えば、電気的ブッシングやこれらに給電
するものを含むケーブル以外に高電圧ケーブルの接続や
高電圧装置への応用に容易に利用される。この語“高電
圧”はここでは、少なくともおよそ５ＫＶの範囲内そし
て典型的には約１２ＫＶから約１３８ＫＶの範囲内の電
圧を意味する。

【０００８】まず、この考案にかかる高電圧ケーブルの
構造を採用していない端末形成された高電圧ケーブル１
０の縦部分断面図を示す図１に注目する。この具体例に
おいては、ケーブル１０、架橋ポリエチレンで絶縁され
た２５ＫＶケーブルは周知の方法により端末形成されて
いる。ケーブル外装１２は所定量切り取られ、露出した
シールド部１８を残している。このシールド部１８は、
ケーブル１０に対し金属シールドを施す複数のシールド
用ワイヤ１６を含んでいる。このワイヤ１６は外装１２
上で折り曲げられそして接地に便利なように豚の尾状に
形成される。残りの露出したシールド部１８は導電性の
重合材料の突き出した層からなっている。ケーブル導体
２２の端部の所定長、これはシールド１８よりは短いが
この所定長さを露出させるためにプラスチックケーブル
絶縁層２０は同様にして切り取られ、そして、この場所
に適切なコネクタ２４がクリンプ（crimp）される。

【０００９】この端末を完成させるために、導電ペイン
ト２６（又はグリース又は他の空隙充填材）の層がこの
露出したシールド１８上に適用される。それから、半導
電性電界緩和材の層３０は露出した絶縁層２０の切り取
り部上に設けられ、そしてこれは露出したシールド部１
８上に延びている。この半導電性電界緩和層３０はこの
具体例では、およそ２ミリメートル（mm）の厚さであ
る。

【００１０】この考案の高電圧ケーブルの組立における
使用に適した半導電性電界緩和材の例においてはカーボ
ンブラックを含む電気的絶縁重合材料；酸化鉄を含む材
料；亜鉛酸化物を含む材料；シリコンカーバイドを含む
材料；英国特許明細書１４７０５０４号又は１４７０５
０１号の中に開示されている材料を含む。この特許の開
示内容をここに参照用として引用する。

【００１１】半導電性電界緩和材は典型的には６０Ｈz
で約１０⁶ohm−cmから約１０¹⁰ohm−cm，好ましくは約
５×１０⁷ohm−cmから約５×１０⁹ohm−cmそして最も好
ましくは約１０⁸ohm−cmから１０⁹ohm−cmの範囲の固有
のインピーダンスを有する。半導電性電界緩和層は一般
には約０.５から約５mm、好ましくは約１から約３mmの
厚さを有する。半導電性電界緩和層３０はケーブル１０
の端部にわたって位置する熱収縮チューブによって構成
され、このチューブは熱収縮を起こし、図示されたよう
にケーブルと接触するように加熱される。この種に適し
た材料はカリフォルニア，メンロ・パーク，レイケム・
コーポレイションの同商標であるＳＣＴＭが利用可能で
ある。

【００１２】この端末は示されたように導体２２及びシ
ールド用ワイヤ１６上にマスティック３６が設けられ、
そして、その後この組立部品全体にわたって絶縁材料の
層４２が設けられる。この層４２は好ましくは非トラッ
キング性の重合材料である。非トラッキング性（これは
又反−トラッキングとも呼ばれている）材料は典型的に
は、反−トラッキング性を改善するためにアルミナトリ
ヒドレイトのような添加剤を含む重合材料からなってい
る。非トラッキング性材料の例は米国特許４,１００,０
８９号、４,１８９,３９２号及び４,１９８,３１０号そ
して英国特許１,３３７,５５１号に見い出すことがで
き、この特許の開示はここでは参考として引用されてい
る。層４２はカリフォルニア，メンロ・パーク，レイケ
ム・コーポレイションの同商標で利用可能なＨＶＴＭの
ような熱収縮チューブの形態として用いられることがで
きる。

【００１３】図１に関して述べられた端末形成されたケ
ーブル１０（これはこの考案の改善を含まない）は、Ｉ
ＥＥＥＳＴＤ．４８−１９７５に従って放電及び衝撃
波試験を行うことを主題とされている。各々用意された
サンプルに対し、徐々に減少する異なった値の交流電圧
をこの端末に加えそしてその結果の放電量を測定するこ
とによりその放電特性が試験された。無放電が検出され
たときの消滅電圧（ＤＥＶ）も同時に記録された。衝撃
波性能は、正極性及び負極性で増加する衝撃電圧を端末
に加えることにより試験され、そして、フラッシュオー
バが生じる電圧（ＦＯＶ）が記録された。下記に記述さ
れた値は、正極性の１０回の衝撃波及び負極性の１０回
の衝撃波の平均である。典型的なケーブル１０に対する
要求値は、前述のＩＥＥＥ基準に述べられているよう
に、放電消滅電圧は２１ＫＶを超過すべきであり、そし
て上記のフラッシュオーバは１５０ＫＶ以下では生じて
はいけない。その結果は次の表１に述べられておりそし
てサンプルのすべてが基準値内に収まらなくてもよいと
記されている。

【００１４】この試験のためのサンプルは、市販され利
用可能なレイケム・コーポレイションのＳＣＴＭの熱収
縮チューブとして適用された電界緩和層を用いている。
電界緩和層＃１は、自由に回復した形状で１９mmの内口
径を有し、電界緩和層＃２は自由に回復した状態で１４
mmの内口径を有する。双方の電界緩和チューブは回復し
てケーブル１０とは密接な接触となる。

【００１５】

【表１】制御電界緩和層ＦＯＶＤＥＶ１＃１１２０ＫＶ＞２１ＫＶ２＃２１２５ＫＶ＞２１ＫＶ

【００１６】この点において、半導電性の段階的な緩和
材３０の部分にわたって電気的導電性の層である材料４
４を設けることにより、この考案は、技術上画期的な進
歩を提供する。図２（及び図１とも関連する）に示した
ように、上記の指示された構造を用いてケーブル１０を
端末形成することにより、更には（この組立部全体にわ
たって熱収縮性チューブ４２を設ける段階以前に）導電
性の層である材料４４を半導電性電界緩和材３０の部分
にわたって設ける段階を含むことにより、この考案は実
現され得る。図２に示したように、この材料はシールド
１８の切取り部、即ち、電界の最高の場所に被覆されて
おり、この切取り部から約２５mm両方向に延びている。
この導電層は、最高電界の場所から所定長延びているべ
きである。一般には、この長さは電界緩和層の厚さのお
よそ１０倍である。好ましくは、この長さは電界緩和層
の厚さの約１０倍から約３０倍である。例えば、この具
体例のように、電界緩和層が２mmの厚さを有するところ
では、導電層は、この高電界部における最高電界部から
少なくとも２０mmの長さ延びているべきである。この考
案に従って端末形成されたケーブル１０は、交流放電及
び衝撃波試験に供せられた。この結果は次の表２に記さ
れている。

【００１７】

【表２】サンプル電界緩和層ＦＯＶＤＥＶ１＃１１５５ＫＶ＞２１ＫＶ２＃１１５５ＫＶ＞２１ＫＶ３＃２２２０ＫＶ＞２１ＫＶ４＃２２４０ＫＶ＞２１ＫＶ制御１※ ＃１１２０−１２５ＫＶ＞２１ＫＶ制御２※ ＃２１２０ＫＶ＞２１ＫＶ ※は表１による。

【００１８】上記データの比較によると、この考案によ
る構成は、ケーブル端末の衝撃波性能を大きく改善しそ
して望ましい放電特性を保っている。一方、制御サンプ
ル（導電層を用いない）のどちらもＩＥＥＥ試験の要求
耐電圧である１５０ＫＶをパスしていないが、導電層を
用いたすべてのサンプルは、フラッシュオーバが発生す
る以前に１５０ＫＶを超過している。従って、この考
案の構成の使用は、半導電性電界緩和材を改善するため
の接続箱のような付加的な配置を用いる必要性を排除す
ることができる。

【００１９】もし、ケーブルシールドの切取り端部に空
隙充填構造を用いれば、この考案を利用する接続又は端
末は、又、放電消滅電圧の特性を大きく改善する。これ
は、図３に示すように半導電性電界緩和層３０がケーブ
ルシールド１８と空隙５０を生じている絶縁層２０上に
位置している。この考案に従って、半導電性電界緩和層
上に示されたように導電層４４が設けられる。この空隙
５０は、例えば英国特許１,６０４,６１２号に記述され
ているようなエピハロヒドリン基の組成を有する適切な
空隙充填材料で充填され得る。この考案による空隙充填
材及び導電層４４の有る端末と、無い端末とが、上記し
た概要のＩＥＥＥＳＴＤ．４８−１９７５の手順を用
いて、導電層４４と一緒に空隙充填材を用いたときの改
善された放電消滅電圧を実証するために試験された。こ
れらの試験のために、サンプルは１５ＫＶケーブルが用
意された。１５ＫＶケーブルの端末に対して、ＩＥＥＥ
基準では放電消滅電圧は１３ＫＶを越えることを要求し
ている。

【００２０】

【表３】サンプル空隙充填材導電層ＤＥＶ(ＫＶ) ５無無６６無有１３７有無１１８有有２０

【００２１】これらの結果は明らかに、端末がこの考案
に従った上述した構造による空隙充填材及び導電層の双
方の含むとき、放電消滅電圧が改善されることを示して
いる。上記したように、この考案の重要な要素は、半導
電性電界緩和材層３０上に導電層材料４４を設けたこと
である。この導電層４４は、１平方当り約５００００Ω
以下、好ましくは約０.１からおよそ５０００Ωの範囲
の値に近い表面抵抗率を有すべきである。

【００２２】導電層は、例えば、導電性ペイント，導電
性テープ又は導電性マスティック（すべて公知の材料で
当業者にはよく知られている）を含んでもよい。典型的
な導電性ペイントは、金属粒子，グラファイト又はカー
ボンブラックのような導電性粒子が分散している印刷溶
剤からなる。導電テープは一般には、分散された導電性
粒子や、導電性粒子が添加される公知のマスティック組
成を含む導電性マスティックを含む重合材料からつくら
れる。もし必要なら金属箔も又用いられる。この場合、
導電層と電界緩和層との境界面の空隙を確実に皆無とす
るための特別の注意が払われなければならない。

【００２３】図２で示したこの考案の具体化例では、ペ
イントとしての導電層材料４４が直接半導電性電界緩和
材３０上に付着するようになっている。導電層材料４４
を用いる他の構造を使用することができる。例えば、導
電層が絶縁チューブ４２の内部の層として用いることが
できる。これに代えて導電層材料４４が、端末に適用さ
れる３層の合成した物品を形成するために層３０と層４
２の間に位置してもよい。この考案は、要約すると、高
電界部を生じさせる電界不連続性に起因する電界あるい
は電気的応力を制御するために用いられる。この考案の
特定の具体例が記述されているが、当業者にとってはこ
の考案の内容から離脱しない種々の変形が得られるとい
うことは明白である。このような変形を含むと、この考
案は、接続，電気ブッシングそしてこれらに給電するも
のを含む高電圧装置に関して広い範囲で多様な装置に適
している。上述の記載内容を併せると、この考案は添付
の請求の範囲全部に対応することが理解される。

【００２４】

【考案の効果】以上詳述したように本考案によれば、半
導電性電界緩和材上に導電性層を備えたことにより、接
続箱を用いずに放電及び衝撃波性能の双方を十分に改善
し、高電界力部の不連続性に起因する電界を制御するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の構成を用いていない端末形成され
た高電圧ケーブルの縦部分断面図である。

【図２】この考案の構成を具体化した端末形成された
高電圧ケーブルの縦部分断面図である。

【図３】端末の放電消滅電圧試験が改善されたこの考
案にかかる高電圧ケーブルの１つの態様を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０…ケーブル、１２…ケーブル外装、１８…シールド
部、２０…絶縁層、２２…ケーブル導体、２４…コネク
タ、３０…半導電性電界緩和材、４２…絶縁層、４４…
導電性層。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】導電層を含む露出したシールド部（１
８、１６）を所定量残すことにより切り取られたケーブ
ル外装（１２）と、コネクタ（２４）に接続するため露
出したケーブル導体（２２）を所定量残し切り取られ
た、ケーブル（１０）のケーブル絶縁層（２０）と、上
記コネクタ（２４）に接続されるケーブル導体（２２）
の露出した部分と、上記絶縁層（２０）の露出した切り
取り部分を覆う熱収縮可能なチューブを形成するための
半導電性電界緩和材層（３０）と、上記半導電性電界緩
和材層の外表面に配設され、露出したシールド部（１
８）を覆う上記半導電性電界緩和材層（３０）にかぶ
せ、上記半導電性電界緩和材層の厚さの少なくとも約１
０倍の所定長さにわたり上記半導電性電界緩和材層（３
０）に沿って延在し、上記ケーブル導体及びコネクタか
らすき間により分離された、導電性層（４４）と、上記
半導電性電界緩和材層（３０）を覆い設けられる絶縁層
（４２）と、を備えたことを特徴とする端末処理された
高電圧ケーブル。
【請求項２】上記導電性層（４４）は、上記半導電性
電界緩和材層（３０）と上記絶縁層（４２）との間に位
置する、請求項１記載の端末処理された高電圧ケーブ
ル。
【請求項３】上記半導電性電界緩和材層（３０）の下
方で上記露出したシールド部（１８）の端部に空隙充填
組成を備えた、請求項１又は２記載の端末処理された高
電圧ケーブル。
【請求項４】材料の上記導電性層（４４）は導電性塗
料である、請求項１ないし３のいずれかに記載の端末処
理された高電圧ケーブル。
【請求項５】材料の上記導電性層（４４）は導電性テ
ープである、請求項１ないし３のいずれかに記載の端末
処理された高電圧ケーブル。
【請求項６】材料の上記導電性層（４４）はマスティ
ックである、請求項１ないし３のいずれかに記載の端末
処理された高電圧ケーブル。
【請求項７】上記導電性層（４４）の上記所定長さ
は、上記半導電性電界緩和材層（３０）の厚さの約１０
ないし約３０倍の範囲内である、請求項１ないし６のい
ずれかに記載の端末処理された高電圧ケーブル。
【請求項８】上記半導電性電界緩和材層（３０）の厚
さは約０.５ないし約５ｍｍである、請求項１ないし７
のいずれかに記載の端末処理された高電圧ケーブル。
【請求項９】上記半導電性電界緩和材層（３０）の厚
さは約２ｍｍであり、上記導電性層（４４）の上記所定
長さは、２５ｍｍである、請求項１ないし７のいずれか
に記載の端末処理された高電圧ケーブル。
【請求項１０】上記導電性層（４４）は単位平方当た
りほぼ５００００オーム未満の表面抵抗率を有する、請
求項１ないし９のいずれかに記載の端末処理された高電
圧ケーブル。