JPH0743972B2 - 光ファイバ複合碍子 - Google Patents

光ファイバ複合碍子

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JPH0743972B2
JPH0743972B2 JP63311832A JP31183288A JPH0743972B2 JP H0743972 B2 JPH0743972 B2 JP H0743972B2 JP 63311832 A JP63311832 A JP 63311832A JP 31183288 A JP31183288 A JP 31183288A JP H0743972 B2 JPH0743972 B2 JP H0743972B2
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JP
Japan
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insulator
optical fiber
diameter
silicone rubber
fiber composite
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JP63311832A
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捷二 清家
敏之 美馬
光司 池田
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、従来の中実碍子と同等の機械的強度を有し、
信頼性を向上した光ファイバ複合碍子に関するものであ
る。
(従来の技術) 送配電線あるいは電力変電所では落雷事故等により送配
電線路あるいは変電所内で発生した故障点を速やかに検
知して、復旧するシステムの開発が望まれている。この
ため、従来、ポツケルス素子、ファラデー素子を用いた
光ファイバを利用した異常電圧、異常電流検出システム
が使用されている。
これらの光ファイバ複合碍子は種々構造が開示されてお
り、例えば特開昭60−158402号公報に於いては、碍子の
軸部の中心に貫通孔を有し、この貫通孔に光ファイバを
挿通し、貫通孔の全体または一部にシリコーンゴム等の
有機絶縁物を充填することにより光ファイバを封着し、
碍子の表面漏洩絶縁距離を減少させることを防止する技
術及び碍子の磁器全体を加熱し、貫通孔中に溶融したガ
ラスを貫通孔の全体に流し込み封着する技術が知られて
いる。
更には貫通孔の軸方向の中央部分にのみシリコーンゴム
等の有機絶縁物を充填し、端部をガラス封着する技術が
知られている。
これらのシステムに使用する光ファイバ複合碍子は、光
ファイバを内蔵して光信号を確実に伝送するばかりでな
く、従来の碍子機能も重要である。例えば、電力変電所
では開閉器等の断路器を光ファイバ複合碍子に置き換え
て故障点検出システムとする場合がある。この場合の光
ファイバ複合碍子は通常の断路器に使用されている中実
支持碍子と置き換える必要があるため、中実支持碍子と
同等の機械的強度が必要とされる。
(発明が解決しようとする課題) 従来、碍子の機械的強度は胴部直径が同一であっても、
中実タイプと碍子の軸芯方向に貫通孔を有する碍管タイ
プとでは保証強度が異なり、碍管タイプは機械的強度が
低下することが知られている。また、光ファイバ複合碍
子では熱膨脹係数の異なる材料を内部に充填固化して一
体化するため残留応力が発生し、より機械的強度を低下
させる要因となる。
そのため、光ファイバ複合碍子で機械的強度を従来と同
一直径の中実支持碍子並に維持することが重要である
が、その場合特に重要である中央部分を貫通する内孔の
直径dと碍子胴部の径Dとの関係については、従来何ら
考慮がはらわれていなかった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、内孔の直径d
と碍子胴部の直径Dとの関係を調査することにより、同
一形状でも従来の中実碍子と同等の機械的強度を有する
光ファイバ複合碍子を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明の光ファイバ複合碍子は、磁器碍子の中央部分を
貫通する内孔中に光ファイバを挿通するとともに、内孔
中央部をシリコーンゴムにより封着した光ファイバ複合
碍子において、前記内孔の直径をd、碍子胴部の直径を
Dとしたときに、dが3mm以上25mm以下で、Dが80mm以
上145mm以下で、d/Dが0.25以下であることを特徴とする
ものである。
(作用) 本発明は光ファイバと碍子貫通孔の全体あるいは一部を
気密封着する封着材料としてシリコーンゴム等の有機材
料を用いた光ファイバ複合碍子において、従来の中実支
持碍子と同等の機械的強度を同一形状で維持できる内孔
の直径dと胴部の直径Dの関係を見出したことによる。
これにより、光ファイバ複合碍子の貫通する内孔の封着
材料としてシリコーンゴムを用いた光ファイバ複合碍子
で、電力変電所の断路器用中実支持碍子と交換すること
が可能となり、既存の電力変電所に容易に故障点検出シ
ステムを構成することができる。
ここで、中央部分を貫通する内孔の直径dと碍子胴部の
直径Dとの関係において、d/Dを0.25以下と限定したの
は、後述する実施例からも明らかなようにd/Dが0.25を
越えると、機械的強度が同一形状の中実品と比べて低く
なるとともに、耐熱限界も低くなるためである。
なお、内孔の直径dは内部に光ファイバを挿通し、且
つ、十分な封着後の気密性を保つためには、3mm以上で
ある必要があるとともに、碍子中央部の内孔面の最大引
張力を考えたとき25mm以下である必要がある。また、碍
子胴部直径Dについては、従来の碍子との互換性や絶縁
協調性を考慮すると80以上145mm以下である必要があ
る。
(実施例) 以下、実際の例について説明する。
磁器碍子の軸芯を貫通する内孔1を備えた第1図に形状
を示す穴開き碍子3を各種用意した。磁器材質は、変電
所の開閉器の支持台に使用される中実支持碍子と同一と
した。碍子軸芯中央部の貫通する内孔1の直径dを2〜
60mm、碍子の胴部2の直径Dを80〜145mmの範囲で変化
させて、貫通する内孔径と碍子胴部直径との比(d/D)
×100が2.8〜50.0%の穴開き碍子3を用意した。尚、穴
開き碍子3の解放端部には貫通する内孔の直径に比較し
て10mm大きな直径で、且つ、軸芯と30°の角度を為すテ
ーパ部4を設けた。同テーパ部4を設けた理由は、シリ
コーンゴム硬化後に環境温度の変化によって発生する内
圧を緩和するためである。また、碍子軸芯中央部の内孔
1の表面は、碍子表面と同一釉薬で施釉した。
これらの碍子に光ファイバをシリコーンゴムで封着した
光ファイバ複合碍子を作製し、性能試験を実施した。試
験体に使用する光ファイバとしては、光ファイバ自身の
気密性及び封着処理時の取扱い性を考慮して、一次被覆
及び緩衝層のみの付いた光ファイバを用いた。また、光
ファイバの最外層である緩衝層の表面には、シリコーン
ゴムとの気密接着性を確保すべく、シランカップリング
材等のプライマー処理を実施した。また、使用したシリ
コーンゴムとしては、高温硬化性の付加反応型シリコー
ンゴムであり、引張強度、破断時の伸び量が大きな材料
を選択した。試験体に使用した光ファイバを被覆する緩
衝層及びシリコーンゴムの材料特性値を第1表に示す。
試験体は、磁器碍子の貫通孔内に2本の光ファイバを挿
通して、それぞれの光ファイバを1kgの張力で引張った
状態で周囲をシリコーンゴムで充填して作製した。シリ
コーンゴムは、1Torr以下の真空圧で30分、脱泡撹拌し
た後に、5kg/cm2で圧入した。シリコーンゴムの圧入の
際に、シリコーンゴムを圧入する端部と反対の端部より
真空脱気すると、シリコーンゴムと磁器の接着面、シリ
コーンゴムと光ファイバの接着面に気泡が巻き込まれず
に好ましい。シリコーンゴムを充填後、80℃の恒温槽に
6時間保管して、シリコーンゴムを硬化して、光ファイ
バ複合碍子とした。
上記工程で作製した光ファイバ複合碍子に対して、製品
としての曲げ強度試験、耐熱限界試験、封着後の気密性
試験を実施した。
試験方法を以下に示す。
曲げ強度試験については10本の試験体を用意して、片端
のフランジ金具を固定して、固定されない片端を作用点
として碍子軸芯方向に垂直な荷重を負荷した。試験結果
は、10本の試験体の平均強度を、貫通孔を持たない同一
胴部径の碍子の平均曲げ強度を100とした相対値で示し
た。
また、耐熱限界試験については10本の試験体を用意し
て、30℃/Hrで所定温度まで昇温し、所定温度で3時間
保持した後に放冷して、外観々察を実施した。試験結果
は、総ての試験体で問題が無い場合を◎、1/10の試験体
に碍子の破壊もしくはシリコーンゴムの飛び出し等の異
常が発生した場合を△、2/10以上の試験体に異常が発生
した場合を×で示した。試験は最初90℃で実施し、試験
後健全な試験体に関しては、引き続き100℃、110℃、12
0℃で実施した。
封着後の気密性に関しては10本の試験体を用意して、各
碍子の外部閃落電圧に等しいAC耐電圧を負荷した。試験
結果は、1/10以上の試験体に内部電気貫通若しくは解体
後に内部にトラッキング痕が認められた場合は×で示し
た。
試験結果を第2表に示す。
第2表の結果から、曲げ強度に関しては、内孔直径
(d)、碍子胴部直径(D)の比(d/D)×100が25%以
下であれば、通常の中実支持碍子と同等の強度であり、
強度的に通常の支持碍子との互換性が有ることが判っ
た。
更に、耐熱限界試験に関しては、(d/D)×100が25%以
下であれば、120℃迄の範囲で差はない。一方、(d/D)
×100が25%を越える場合には、碍子の破壊、あるいは
シリコーンゴムの亀裂が発生する。
また、同一形状の光ファイバ複合碍子におていて、貫通
する内孔の直径dが3mm未満のものを作製したところ、
内孔の直径dが3mm未満の場合は、AC耐電圧試験で碍子
が内部電気貫通を起こした。外部で閃落した光ファイバ
複合碍子を解体調査した結果、2本挿通した光ファイバ
が互いに接触したり、あるいは貫通孔壁と接触している
ために、シリコーンゴムで封着されない部分があり、気
密性能が低下していることがわかった。
これらの結果は、いずれもシリコーンゴムの熱膨脹係数
が磁器の熱膨脹係数に比較して約30倍と大きいことによ
るものと考えられる。即ち、シリコーンゴムの容積が一
定値以上となると高温ではシリコーンゴムの熱膨脹張に
よって内圧が発生して碍子を破壊する、若しくは、シリ
コーンゴム自身が破断する。
従って、一定の(d/D)以下で好ましくはdが3mmより大
きな貫通孔の場合には、碍子本来の機械強度の低下が無
く、且つ、光ファイバの気密封着性に問題が無いことが
判った。
(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明の光ファイバ複
合碍子によれば、光ファイバを挿通する内孔の直径dと
碍子の胴部直径Dとの関係を限定することにより、従来
の中実支持碍子と同等の機械的強度を同一形状で維持で
き、従来の電力変電所等の開閉器に使用されている中実
支持碍子と交換しても信頼性を保てるため、変電所等に
おける故障点検出システムを容易に構成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光ファイバ複合碍子で使用した碍子の
形状を示す図である。 1……内孔、2……胴部 3……碍子、4……テーパ部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁器碍子の中央部分を貫通する内孔中に光
    ファイバを挿通するとともに、内孔中央部をシリコーン
    ゴムにより封着した光ファイバ複合碍子において、前記
    内孔の直径をd、碍子胴部の直径をDとしたときに、d
    が3mm以上25mm以下で、Dが80mm以上145mm以下で、d/D
    が0.25以下であることを特徴とする光ファイバ複合碍
    子。
JP63311832A 1988-10-14 1988-12-12 光ファイバ複合碍子 Expired - Lifetime JPH0743972B2 (ja)

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US07/421,410 US5029969A (en) 1988-10-14 1989-10-16 Optical fiber composite insulator and method of producing the same
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60158402A (ja) * 1984-01-27 1985-08-19 Fujikura Ltd 光フアイバ複合碍子

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