JPH08262099A - 絶縁破壊電圧試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】印加電圧を増加した簡単な構造の絶縁破壊電圧
測定装置を提供する。 【構成】高圧側柱状導体７の周囲を絶縁物８で充填さ
せ、柱状導体７は側面下端に丸み部と下面に小径の平板
状突設部１５をもたせてシールド構造とし、低圧側電極
１４は試験片１３の裏面と密着する形状とし、シーリン
グ材１０はその中央部を弾性導電性材１１とし、前記試
験片１３には半導性材１２を埋設し、前記試験片１３を
高圧側柱状導体７、シーリング材１０と低圧側電極１４
とで挾持、かつ固定板１８、枠板１９、加圧用スプリン
グ２０、加圧板２１により加圧したとき、平板状突設部
１５と弾性導電性材１１と半導性材１２とがそれぞれ密
着することにより、不平等電界、沿面放電を小にし印加
電圧を大にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絶縁破壊試験用電極に
係り、特に絶縁材料、ケーブル絶縁材料の絶縁破壊の強
さを評価するための絶縁破壊電圧試験装置に関するもの
である。

【０００２】特に、空気中において、シート状の絶縁破
壊電圧を試験するのに好適である。

【０００３】

【従来の技術】従来の絶縁材料の絶縁破壊強度を評価す
る試験方法としては、種々の方法が提案されていた。図
３は、従来の絶縁材料の絶縁破壊強度試験に用いられる
電極部の一例、図４は、従来の絶縁材料の絶縁破壊強度
試験に用いられる電極部の他の一例、図５は、従来の絶
縁材料の絶縁破壊強度試験に用いられる電極部のさらに
他の一例である。

【０００４】第一の方法は、図３に示す如く被試験物で
ある絶縁材料２を球電極１と平板電極３とで構成する電
極に挾み、油中（図示せず）で試験する方法がある。

【０００５】また、第二の方法は、図４に示す如く絶縁
材料２を球電極１と球電極１′とで構成する電極に挾
み、その周囲を絶縁物５で囲繞し、前記絶縁材料２の左
右上下の形成された前記球電極１と前記球電極１′と前
記絶縁物５による間隙を絶縁性エポキシ樹脂４で充填し
試験する方法がある。

【０００６】また、第３の方法は、図５に示す如く絶縁
材料２の中心に凹みを設け、前記凹みに導電性塗料６を
塗布し、前記導電性塗料６に接触させた球電極１と平板
電極３とで構成する電極に前記絶縁材料２を挾み、油中
（図示せず）で試験する方法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の絶縁破壊強
度の試験電極構造では、例えば図３に示す第一の方法で
は、上部電極球電極１と絶縁材料２との接触点近傍に形
成されるくさび状のギャツプにおいてコロナ放電が先行
し、その部分が絶縁破壊する、あるいは沿面放電と発展
するため、高試験電圧が必要な厚みのある絶縁材料の絶
縁破壊強度を評価することができなかった。これを防止
するため、球電極１、１′と絶縁材料２とを高絶縁抵抗
を有する油中に浸漬して行われているが、その効果は十
分ではない。さらに、図３に示す第一の方法では、絶縁
材料の加電面積が小さく、例えばケーブル絶縁材料のよ
うに体積の大きいものは絶縁等価試験とはならないとい
う欠点があった。

【０００８】図４に示す第二の方法では、絶縁材料２の
左右上下の形成された前記球電極１と前記球電極１′と
前記絶縁物５による間隙を絶縁性エポキシ樹脂４で充填
したので、上述のくさび状のギャツプにおける先行コロ
ナ放電、つぎの沿面放電はある程度防止することができ
る。しかし、絶縁材料の加電面積が小さく、例えばケー
ブル絶縁材料のように体積の大きいものは絶縁等価試験
とはならないという欠点は改善されていなかった。

【０００９】また、図５に示す第３の方法は、球電極１
と接触させた導電性塗料６と、平板電極３の電極とで構
成する電極と絶縁材料２との接触面積が大となり、加電
面積が大きくなるが、沿面放電による閃絡に対しては不
十分であり、厚みのある絶縁材料の絶縁破壊強度を評価
することについて問題を有していた。

【００１０】このような上述の問題に対して、改良技術
が提案されている。

【００１１】例えば、一対の測定電極と、前記測定用電
極を囲う高絶縁筒とを一体に取り付けると共に、前記一
対の測定電極に挾持された試験片を固定する一対のフラ
ンジと、前記フランジの表面に形成されてシーリング材
と、前記一対のフランジを固定する固定治具から構成さ
れる絶縁破壊電圧測定装置がある。

【００１２】この装置は、試験片とシーリング材間にす
き間がないようにし、残溜空気層に基づく電極間のフラ
ッシュオーバを防止するようにした秀れた技術である。
これに関連するものとしては、実公昭６２ー２７８８８
号公報記載の技術がある。

【００１３】しかし、上記技術は、前記試験片と前記シ
ーリング材とが固体であるためその接触部に空気層が残
溜し、この残溜空気層のコロナ放電と、前記一対の測定
電極の端部の不平等電界による部分放電による絶縁破壊
試験電圧の低下という問題があった。

【００１４】これに対して、例えば、円柱状の高電圧側
電極の周囲に、該電極を中心として半導体層をうず巻状
に形成すると共に、この半導体層間に絶縁層を介在させ
て構成する電圧均等化層を設け、前記半導体層の一端部
を高電圧側電極に接続し、他端部を接地して、該電圧均
等化層により電極端効果を阻止するようにした測定装置
がある。これに関連するものとしては特公平３−６５８
６８号公報記載の技術がある。

【００１５】しかし、この改良技術は、前記測定電極の
端部の不平等電界の改善については顕著な成果がある秀
れたものであるが、電極構造が高価となるいう問題を有
していた。

【００１６】本発明は、上記のような従来技術の種々の
問題点を解決するためになされたもので、沿面放電を防
止し、電極と被試験材料との接触面積を大きくし、かつ
印加電圧を増加させた簡単な構造の絶縁破壊試験用電極
を用いた絶縁破壊電圧測定装置を提供することをその目
的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、絶縁破壊電圧測定装置に係る本発明の構成は、一対
の測定電極と、一対の測定電極に挾持され、絶縁材から
なるシーリング材により表面をシーリングされる試験片
と、一対の測定電極を固定し、かつ挾持された試験片を
加圧する加圧部材からなる絶縁破壊電圧測定装置であっ
て、前記一対の測定電極には高圧側電極と低圧側電極と
を具備させ、当該高圧側電極は柱状導体の主電極部の周
囲を絶縁物で充填させ、当該主電極部の側面下端を一定
曲率半径の丸み部にすると共に、下面に主電極部の柱状
導体径より小径の平板状部を突設させてシールド構造と
し、前記シーリング材は、その中央部に弾性導電性材を
配設し、前記試験片は、その中央部に凹部を設け、当該
凹部に半導性材を埋設し、前記一対の測定電極で挾持し
たとき、当該高圧側電極の平板状突設部と、前記シーリ
ング材の弾性導電性材と、前記試験片の半導性材とがそ
れぞれ当接するように構成したことを特徴とするもので
ある。

【００１８】前項記載の絶縁破壊電圧試験装置におい
て、前記シーリング材の導電性材の面積を前記試験片凹
部の半導性材の面積より小にしたことを特徴とするもの
である。

【００１９】前項記載のいずれかの絶縁破壊電圧試験装
置において、前記主電極部の平板状突設部と、前記シー
リング材の導電性材と、前記試験片凹部の半導性材との
それぞれの当接面にシリコン油を塗布したことを特徴と
するものである。

【００２０】

【作用】上記各技術的手段の働きは次のとおりである。

【００２１】本発明の構成によれば、高圧側の主電極部
の周囲を絶縁物で充填させ、その側面下端を一定曲率半
径の丸み部にし、下面に主電極部より小径の平板状部を
突設させ、シーリング材の中央部に弾性導電性材を配設
し、試験片の中央部に設けた凹部に半導性材を埋設し、
一対の測定電極で挾持したとき、平板状突設部と、弾性
導電性材と、半導性材とがそれぞれ当接させたので、主
電極部下面の小径平板状部からの電気力線は、発散せ
ず、かつ試験片中央部の半導性材に集中して入力し、電
極部の不平等電界を改善させ、加圧部材に加圧したと
き、前記平板状部と、前記弾性導電性材と、前記半導性
材との三つの部材を強固に密着させるので、部材密着面
の残留空気層を少なくし、前記不平等電界を改善と相俟
って、前記被試験体である絶縁材料の沿面閃絡強度を大
幅に向上させ、被試験体絶縁材料の高電圧絶縁破壊試験
をすることができる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１および図２を参
照して説明する。

【００２３】図１は、本発明の一実施例に係る絶縁材料
評価用の絶縁破壊電圧試験装置に用いられる電極部の略
示説明図、図２は、図１の絶縁破壊試験用電極を用いた
絶縁破壊電圧試験装置の略示説明図である。

【００２４】まず、絶縁材料評価用の絶縁破壊電圧試験
装置に用いられる絶縁破壊試験用電極部を説明する。

【００２５】図１において、７は高圧側電極の主電極部
柱状導体（以下、高圧側柱状導体という）、８はエポキ
シ絶縁物、９は接地用導電性塗料、１０は絶縁材からな
るシーリング材（以下、シーリング材という）、１１は
シーリング材の中央部の平板状突設部と当接するを導電
性ゴム材（以下、導電性ゴム材という）、１２は試験片
凹部の半導性材（以下、半導性材という）、１３は試験
片、１４は低圧側電極、１５は円板状突設部、１６は端
縁部、１７は筐体である。

【００２６】図１に示す如く、高圧側柱状導体７は円柱
状の形状を有し、その側面下部に所定の曲率半径の丸み
をもたせると共に、下面に高圧側柱状導体７径より小径
の円板状の突設部１５を形成させ、さらに前記高圧側柱
状導体７の周囲にはエポキシ絶縁物８を充填させてい
る。

【００２７】この高圧側柱状導体７の側面下部の丸みと
小径の円板状突設部１５とは、電気力線の発散を防ぎ試
験片中央部の半導性材に集中させるシールド効果を発揮
するが、このシールド効果をより有効にならしめるに
は、柱状導体７の径と円板状突設部１５の径との比が
３：１以下、（理想的には２．５：１以下）にすること
が望ましい。

【００２８】前記高圧側柱状導体７と前記エポキシ絶縁
物８とを包含する筐体２０は、その基部に前記高圧側柱
状導体７と同心円状で、かつ上方に向かう端縁部１６を
当該基部底面に対して垂設させている。また、この垂設
させ前記端縁部１６と前記筐体１７の側面とは環状の平
面で連続させている。そして、前記筐体１７の側面と前
記端縁部１６とこの両面を連続させている環状の平面と
には、接地用導電性塗料９が塗布されている。

【００２９】なお、この筐体の上部は高圧側柱状導体７
とエポキシ絶縁物８とを包含する機能があれば差し支え
なく、形体については比較的自由であるので、図示およ
び説明を省略する。

【００３０】シーリング材１０は前記筐体１７の基部に
合わせた形状とし、絶縁性ゴム材で構成され、その中央
部には円状の弾性導電性材１１が配設されている。

【００３１】また、試験片１３は、その中央部に円板状
の凹部を設け、この凹部に半導性材１２が埋設されてい
る。

【００３２】また、低圧側電極１４は、前記試験片１３
の裏面と密着する形状に構成されている。

【００３３】高圧側柱状導体７の円板状突設部１５の径
と導電性ゴム材１１の径と半導性材１２の径とを同一に
形成させている。なお、導電性ゴム材１１の径は、必ず
しも同一に形成する必要はなく、円板状突設部１５の径
と半導性材１２の径より大でなければ差し支えない。

【００３４】また、シーリング材１０の絶縁性ゴム材の
厚みは、上記高圧側柱状導体７の電気力線のシールド効
果を有効にし、電気力線の沿面への発散を防ぐため、薄
い方が好ましい。

【００３５】次に、図１に示した絶縁材料評価用の絶縁
破壊試験用電極部を組み込んだ絶縁破壊電圧試験装置を
図１、２を参照して説明する。図２は、本発明の一実施
例に係る絶縁破壊電圧試験装置の略示説明図である。図
中、図１の符号と同一符号は同等部分であるので再度の
説明は省略し、新たな符号のみを説明する。

【００３６】図２において、１８は電極部を固定する固
定板（以下、固定板という）、１９は電極部を組み込む
枠板（以下、枠板という）、２０は加圧用スプリング、
２１は、電極部を加圧する加圧板（以下、加圧板とい
う）、２２はスプリング軸、２３は電極部を加圧する加
圧軸（以下、加圧軸という）、２４は加圧軸のねじ部、
２５は取付けボルトである。

【００３７】図１に示す一点鎖線に従い、高圧側柱状導
体７等を含有する筐体１７と、シーリング材１０と、試
験片１３と、低圧側電極１４とを順次積重する。

【００３８】この積み重ねにより、高圧側柱状導体７の
円板状突設部１５と、シーリング材１０の導電性ゴム材
１１と、試験片１３の半導性材１２とは、相互に一致し
それぞれ密着するような位置に設けてある。このように
して試験片１３を組み込んだ電極部が組み立てられる。

【００３９】図２に示す如く、前記電極部は、その筐体
１７の端縁部１６の上面に固定板１８を当接させ、低圧
側電極１４を枠板１９内に収納させる。

【００４０】前記固定板１８の端部には加圧軸２３の一
端が固定され、前記加圧軸２３の他端は前記固定板１８
と並行に設けられた加圧板２１を挿通させている。

【００４１】前記加圧軸２３の前記加圧板２１を挿通す
る部位は一定の長さがねじ部２４となっており、その軸
端を取付けボルト２５で固定している。この取付けボル
ト２５を回転させることにより、前記固定板１８と前記
加圧板２１との間隔が調整される。そして、この加圧軸
２３は図示では二本であるが、必要に応じて数本幾何学
的対称の位置に設ければよい。

【００４２】また、スプリング軸２２には加圧用スプリ
ング２０が巻設されており、その一方の軸端は前記枠板
１９に固定され、その他方の軸端が加圧板２１に固定さ
れている。上述の固定板１８と加圧板２１との間隔が調
整されて狭まると、この加圧用スプリング２０の弾性力
が枠板１９を押圧し、順次積重されている高圧側柱状導
体７等を含有する筐体１７と、シーリング材１０と、試
験片１３と、低圧側電極１４とからなる電極部を加圧す
る。また、スプリング軸２２は図示では二本であるが、
前記加圧軸２３と同様に、必要に応じて数本、加圧力が
バランスするように、幾何学的対称の位置に設ければよ
い。

【００４３】次に、絶縁材料評価のための絶縁破壊試験
を説明する。

【００４４】上記のように、試験片１３が挾置されてい
る電極部を、固定板１８と加圧板２１との間隔を狭め加
圧用スプリング２０の弾性力で加圧すると、積重されて
いる高圧側柱状導体７とシーリング材１０と試験片１３
と低圧側電極１４とが密着し、各接触面に存在した空気
層がなくなると共に、高圧側柱状導体７の円板状突設部
１５とシーリング材１０の導電性ゴム材１１と試験片１
３の半導性材１２とが密着する。

【００４５】この状態で、前記高圧側柱状導体７と接地
用導電性塗料９との間に高電圧を印加すると、各接触面
に空気層がなく、前記高圧側柱状導体７と接地用導電性
塗料９間は高絶縁抵抗のエポキシ絶縁物８で絶縁されて
おり、前記高圧側柱状導体７のシールド効果が加わり、
試験片１３には高電圧が印加され、絶縁破壊試験が行わ
れる。

【００４６】本実施例による絶縁破壊試験と従来の絶縁
破壊試験との結果比較を、供試絶縁体架橋ポリエチレ
ン、電極間３mmの場合について下記の（表１）に示すも
のである。

【００４７】

【表１】

【００４８】上表に示す如く、従来では７０kVで試験片
の表面に閃絡を生じていたが、本実施例では、３００kV
までの超高圧まで絶縁破壊試験ができる。このように厚
い試験片の絶縁破壊試験ができるので、従来はケーブル
を試作し、ケーブルそのもので、絶縁破壊試験を行って
いたが、ケーブル試作前に絶縁材料の予備試験を行うこ
とができ、絶縁材料の選定に時間的、経済的に特段の効
果がある。

【００４９】また、本発明は本実施例に限定されること
なく、例えば、一対の電極として、低圧側電極１４を設
けたが、これは必ずしも必須のものでなく、枠板１９と
低圧側電極１４とを兼用させても差し支えない。また、
各部材の境界面にシリコン油を塗布すると表面閃絡電圧
がさらに向上させることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の構
成によれば、沿面放電を防止し、電極と被試験材料との
接触面積を大きくし、かつ印加電圧を増加させた簡単な
構造の絶縁破壊試験用電極を用いた絶縁破壊電圧測定装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る絶縁材料評価用の縁破
壊電圧試験装置に用いられる電極部の略示説明図であ
る。

【図２】図１の絶縁破壊試験用電極を用いた絶縁破壊電
圧試験装置の略示説明図である。

【図３】従来の絶縁材料の絶縁破壊強度試験に用いられ
る電極部の一例である。

【図４】従来の絶縁材料の絶縁破壊強度試験に用いられ
る電極部の他の一例である。

【図５】従来の絶縁材料の絶縁破壊強度試験に用いられ
る電極部のさらに他の一例である。

【符号の説明】

１、１′ 球電極 ２ 絶縁材料 ３ 平板電極 ４ 絶縁性エポキシ樹脂 ５ 絶縁物 ６ 導電性塗料 ７ 高圧側柱状導体 ８ エポキシ絶縁物 ９ 接地用導電性塗料 １０ シーリング材 １１ 導電性ゴム材 １２ 半導性材 １３ 試験片 １４ 低圧側電極 １５ 円板状突設部 １６ 端縁部 １７ 筐体 １８ 固定板 １９ 枠板 ２０ 加圧用スプリング ２１ 加圧板 ２２ スプリング軸 ２３ 加圧軸 ２４ 加圧軸のねじ部 ２５ 取付けボルト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の測定電極と、一対の測定電極に挾持
   され、絶縁材からなるシーリング材により表面をシーリ
   ングされる試験片と、一対の測定電極を固定し、かつ挾
   持された試験片を加圧する加圧部材からなる絶縁破壊電
   圧測定装置であって、前記一対の測定電極には高圧側電
   極と低圧側電極とを具備させ、当該高圧側電極は柱状導
   体の主電極部の周囲を絶縁物で充填させ、当該主電極部
   の側面下端を一定曲率半径の丸み部にすると共に、下面
   に主電極部の柱状導体径より小径の平板状部を突設させ
   てシールド構造とし、前記シーリング材は、その中央部
   に弾性導電性材を配設し、前記試験片は、その中央部に
   凹部を設け、当該凹部に半導性材を埋設し、前記一対の
   測定電極で挾持したとき、当該高圧側電極の平板状突設
   部と、前記シーリング材の弾性導電性材と、前記試験片
   の半導性材とがそれぞれ当接するように構成したことを
   特徴とする絶縁破壊電圧試験装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の絶縁破壊電圧試験装置にお
   いて、前記シーリング材の導電性材の面積を前記試験片
   凹部の半導性材の面積より小にしたことを特徴とする絶
   縁破壊電圧試験装置。
3. 【請求項３】請求項１、２記載のいずれかの絶縁破壊電
   圧試験装置において、前記主電極部の平板状突設部と、
   前記シーリング材の弾性導電性材と、前記試験片凹部の
   半導性材とのそれぞれの当接面にシリコン油を塗布した
   ことを特徴とする絶縁破壊電圧試験装置。