JPH10199350A - 注水コロナ抑制雨笠付きポリマー碍子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シールドリングを使用せずに、注水時のコロナ
発生による通信障害及び外被の劣化を防止することがで
きる注水コロナ抑制雨笠付きポリマー碍子を提供する。 【解決手段】コア部と、このコア部の外周面に設けた胴
部４と、この胴部４から突出させた笠部５と、コア部の
両端に設けた金具６−１、６−２とから構成され、胴部
４と笠部５とで外被３を構成するポリマー碍子１におい
て、設置時に上側となる金具６−１に、最上部の笠部５
−１の径よりも大きい径を有する絶縁性の注水コロナ抑
制雨笠７を、外被３とは別体として設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、設置時に上側とな
る金具に注水コロナ抑制雨笠を設けた注水コロナ抑制雨
笠付きポリマー碍子に関するものである。なお、本発明
において「ポリマー碍子」とは、コア部材が中実のＦＲ
Ｐコアからなるポリマー碍子、変電所用中実ＳＰ碍子の
みならず、コア部材が中空のＦＲＰコアからなるポリマ
ー碍管をも含む広い概念を意味する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のポリマー碍子の例としてポ
リマー碍管の一例の構成を示す図である。図３に示す例
において、ポリマー碍管５１は、繊維強化プラスチック
製の中空コア部材５２及びこの中空コア部材５２の外周
面に絶縁性高分子材料で形成した外被５３とを有する。
一般には、外被５３は、中空コア部材５２の外周面に沿
って伸びる円筒状の胴部５４と軸方向に互いに離間して
形成される複数の笠部５５とから形成されている。コア
部材５２の両端にはフランジ金具５６−１、５６−２が
装着される。また、ポリマー碍管５１の中心には中心導
体５７を設けるとともに、ポリマー碍管５１の下部内周
面近傍に円筒形状の内部シールド５８を設けている。絶
縁性高分子材料としては、例えばシリコーンゴム、エチ
レン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロ
ピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）等が用いられる。

【０００３】従来、上記構造のポリマー碍管５１は、そ
の下端のフランジ金具５６−２を機器５９に取り付け、
その上端のフランジ金具５６−１に設けた課電側端子６
０に課電して使用される。実使用にあたって、雨水がポ
リマー碍管５１にかかる等の注水時に、以下の理由か
ら、上記笠部５５の先端からコロナが出やすかった。 （１）絶縁性高分子材料の撥水性が高いため、磁器碍管
と違い水が膜状にならず、大きな水玉状となる。水玉が
笠部先端から雨だれとして落ちる際に、水玉と笠部との
間の静電容量は大きいので、磁器と比べて水玉が大きく
なるポリマー碍管の方がコロナが出やすい。

【０００４】（２）ポリマー碍管は材料の比強度が高い
ので、磁器碍管よりも薄く作られる。そのため、一般的
にポリマー碍管は磁器よりも細く作られる。碍管は内部
に高電圧の中心導体を挿入し使用される。碍管が細いと
いうことは、笠の先端が中心導体に近い位置に来るとい
うことである。高電圧の中心導体に近づけば近づく程空
間電界が高いので、空中放電しやすい。 （３）表面漏れ距離を効率的に大きく取るためには、笠
部をできるだけ薄くするとよいが、磁器碍管では薄い笠
部割れの恐れがあるためや、成形時に崩れるなどの製造
上の問題から自ずと制限がある。しかし、ポリマー碍管
は、外被をゴムの注型で作るので、笠部の成形の自由度
が磁器と比べて大きく、柔らかくて割れの心配がないた
め、大変薄く作られる。その結果、笠部の先端は尖って
いる（一般に丸みがＲ２ほどしかないのが普通であ
る）。外被の誘電率が空気よりも高いので、尖っている
と電界が集中し、部分放電を起こしやすい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、注水
時に笠部５５の先端からコロナが発生すると、以下のよ
うな問題が発生していた。 （１）通信障害：コロナから出る電波が空中を飛ぶ、あ
るいは電線を伝って遠方まで伝播し、近傍の通信線に誘
導して通信障害を起こす。 （２）ポリマー碍管５１の外被５３の劣化：コロナが発
生すると、空気が電離する。窒素が電離してその近傍に
水があるため硝酸が発生する。また、酸素も電離してオ
ゾンが発生する。硝酸は非常に腐食性の高い酸であり、
またオゾンは大変酸化性の強い気体であるので、どちら
もポリマー碍管５１の外被５３に化学変化を起こして劣
化させる。そのような劣化の結果、(a) 外被５３が撥水
性を喪失し、汚損耐電圧特性が低下し、塩害閃絡事故が
発生する、(b) 外被５３が硬化し、硬化した部分にひび
割れ部が発生し、ひび割れ部に汚損物が集中付着し、そ
の部分に漏れ電流が集中し、貫通絶縁破壊を発生する、
といった不具合が生じる。

【０００６】注水時のコロナ放電を防止するために、従
来、課電側のポリマー碍管５１の外周近傍に金属製のシ
ールドリングを取り付けることも考えられている。金属
製のシールドリングを取り付けると、その内側の電界が
緩和されるため、シールドリングに囲まれた部分の外被
５３の笠部５５の劣化防止にはある程度有効である。し
かしながら、(a) シールドリング内の電界はゼロではな
いため、外被５３の笠部５５の乾燥時には概ねコロナ発
生を防止できるものの、激しい雨水がかかったようなコ
ロナの出やすい状況においては、弱い電界といえどもコ
ロナが発生することがある。（一般に、注水時のコロナ
の出やすさは乾燥時の数倍にも達する。）(b) シールド
リング自体からコロナが出ると、劣化は無いものの、通
信障害は発生する。一般に、金属表面からのコロナは、
乾燥時にあっては約２ｋＶ／ｍｍに至ってから発生する
が、注水時にあっては１〜１．５ｋＶ／ｍｍでも発生す
る。従って、雨水を考慮に入れてコロナ発生がないよう
にするには、電界を１ｋＶ／ｍｍ以下に抑制する必要が
あるが、そのためには、シールドリングの太さをかなり
大きなものにしなければならず、シールドリングの重量
が大きくなることによる取り付け難さ、コスト高などの
問題があった。

【０００７】本発明の目的は上述した課題を解消して、
シールドリングを使用せずに、注水時のコロナ発生によ
る通信障害及び外被の劣化を防止することができる注水
コロナ抑制雨笠付きポリマー碍子を提供しようとするも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の注水コロナ抑制
雨笠付きポリマー碍子は、コア部と、このコア部の外周
面に設けた胴部と、この胴部から突出させた笠部と、コ
ア部の両端に設けた金具とから構成され、前記胴部と笠
部とで外被を構成するポリマー碍子において、設置時に
上側となる金具に、最上部の笠部の径よりも大きい径を
有する絶縁性の注水コロナ抑制雨笠を、前記外被とは別
体として設けたことを特徴とするものである。

【０００９】本発明者は、ポリマー碍子における注水コ
ロナ放電について種々の検討を行ない、以下のようにコ
ロナの発生位置について有効な知見を得ることにより、
本発明を達成した。すなわち、実験観察によれば、特に
最上部の笠部の先端からコロナが激しく発生する。その
他の笠部にはコロナの発生はあまり見られない。電界の
絶対値的には、最上部の笠端も２番目の笠端もそれほど
大差があるわけではないのに、最上部の笠部からのみコ
ロナが激しく出る理由を、本発明者は実験観察により解
明した。その理由は以下の通りである。

【００１０】笠部の上面は雨水がかかるため無数の水玉
が集合して乗っている（ポリマー碍子の外被は一般にシ
リコーンゴムなど撥水性の高い材料を使うため、水は水
膜にはならずに水玉の集合状態になる）。一方、笠部の
下面は、水がほとんどついていない（下側には雨がかか
りにくく、また、かかっても撥水性のためすぐ離れ落ち
る）。そのため、図４に示すように、(a) 最上部の笠部
の上の水は上部金具とつながり、(b) ２番目以降の笠部
は金具とつながっていない、という状態になる。

【００１１】水は導電性であるので、結果的に最上部の
笠部の上の水玉の集合は、電気的には金具とつながった
端部の尖った薄い鍔状の金属板と等価な働きをすること
になる。端部の尖った金属は部分放電しやすい。この部
分放電がコロナである。放電によって電荷が消費された
次の瞬間には、電気的につながっている上部金属からい
くらでも電荷が豊富に供給されるので、激しい部分放電
が持続する。これに対して、２番目以降の笠部の上の水
玉の集合も端部の尖った薄い円板と電気的に等価にな
り、ある程度部分放電はするが、この位置の水玉の上部
金具とつながっていないため、放電の源となる電荷の供
給は中心導体との間の浮遊静電容量（これは大変小さ
い）による分だけであるため、放電量はごく僅かとなっ
てしまい。外被を劣化させるほどの大きな持続的に放電
量には達し難い。

【００１２】以上の結果から、本発明では、最上部に笠
部とは別体に存在する注水コロナ抑制雨笠を、笠部のう
ち最上部の笠部より所定の大きさだけ大きく構成するこ
とで、注水コロナ抑制雨笠の端部をポリマー碍子の中心
から離れた位置に位置させることができ、注水コロナ抑
制雨笠の端部にコロナ発生を起き難くするとともに、最
上部の笠部に雨水がかかり難くすることで、シールドリ
ングを使用せずに、注水時のコロナ発生による通信障害
及び外被の劣化を防止するという課題を解決することが
できることを見い出した。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の注水コロナ抑制雨
笠付きポリマー碍子の例としてポリマー碍管の一例の構
成を示す図である。図１に示す例は外観のみを示してい
るが、その内部の構造は上述した従来のポリマー碍管の
構造とほぼ同じである。図１に示す例において、ポリマ
ー碍管１は、図示しない繊維強化プラスチック製の中空
コア部材及びこの中空コア部材の外周面に絶縁性高分子
材料で形成した外被３とを有する。一般には、外被３
は、中空コア部材の外周面に沿って伸びる円筒状の胴部
４と軸方向に互いに離間して形成される複数の笠部５と
から形成されている。コア部材の両端にはフランジ金具
６−１、６−２が装着される。また、ポリマー碍管１の
中心には図示しない中心導体を設けている。絶縁性高分
子材料としては、従来と同様に、シリコーンゴム、エチ
レン−プロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレン−プロ
ピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）等が用いられる。

【００１４】上述した構成のポリマー碍管１において、
本発明の特徴は、設置時に上側となるフランジ金具６−
１に、最上部の笠部５−１の径よりも大きい径を有する
絶縁性の注水コロナ抑制雨笠７を、笠部５および胴部４
からなる外被３とは別体に切り離された形態で設けたこ
とである。雨笠７を設けることで、最上部の笠部５−１
が雨笠７に保護されて水がかからないので、乾燥状態と
同じになり、部分放電を起こさない。そのため、注水時
のコロナ発生を効果的に抑制することができる。

【００１５】次に、雨笠７の大きさについて説明する。
雨笠７の大きさは、まず第一に、外被３の最上部の笠部
５−１に雨がかからないようにカバーするだけの充分な
大きさにする必要がある。これは、ポリマー碍管１の取
付角度によって計算して決定することができる。例え
ば、ポリマー碍管１では、笠部５の理想的な大きさとし
ては、最上部の笠部５−１の先端から雨笠７の先端を見
て仰角が１５°を越えない大きさとすることが好まし
い。以下、その理由について説明する。

【００１６】碍管は、国際規格ＩＥＣ−１３７や国内規
格ＪＥＣ−１８３などで共通に、取り付け角度が垂直よ
り３０°以内、注水耐電圧試験の注水角度は４５°とさ
れている。ここで４５°というのは、一般に自然に起き
る風雨がどんなに激しくても、それを超えるほど激しい
横殴りの雨にはならないこと、すなわち、試験確認とし
ては４５°で充分であるとの考えによって定められてい
る。図２に示すように、取り付け角度が最大３０°傾斜
され、４５°の雨が降ったとすれば、碍管の中心軸に対
して７５°をなす注水方向になる。すなわち、軸と垂直
の面を基準にすると１５°である。そのため、雨笠７の
先端を最上部の笠部５−１の先端から見た仰角を１５°
未満としてある本発明のポリマー碍管では、最上部の笠
部５−１へは、どのような雨が降ろうとも、雨滴がかか
らないこととなり、コロナ発生がさらに効果的に抑制さ
れるため好ましい。なお、他の取付角度の場合にも同様
に計算して設計することが好ましい。

【００１７】第二に、雨笠７自体が発生する部分放電が
通信障害を起こすほど大きくならないよう、雨笠７を適
当に大きくすることが必要である。雨笠７の上には雨水
がかかり、それが上部のフランジ金具６−１と直結され
ているから、雨笠７の大きさが充分でないと、最上部の
笠部５−１に代わって雨笠７の先端からの部分放電が激
しく出る。それでは通信障害の問題を起こすことにな
る。一方、雨笠７が充分に大きければ、中心導体から物
理的に離れることにより、電界が低い点に雨笠７の先端
が位置するようになるので、部分放電は生じても激しく
はならない。雨笠７の大きさの目安として、通信障害を
起こさないためには、電力規格Ｂ−９２１０「ブッシン
グ」では、外部雑音電圧３０ｍＶ以下を規定しており、
それ以下に抑制すれば従来の運用実績から言って一応問
題がない。どのような大きさにおいてそれが実現できる
かは、電圧階級や碍管の形状、中心導体の配置など、形
態によって異なり一概には言えないので、実験によって
求めることが好ましい。

【００１８】次に、雨笠７の装着方法についての重要事
項を説明する。まず、雨笠７と外被５とを一体にしては
ならない。雨笠７を外被５と一体に作ると、雨笠７も絶
縁機能部材となる。すなわち、汚損時に漏れ電流がその
表面を流れるので、漏れ電流による劣化が起きる。しか
も、前述のように最上部の笠部５−１の部分放電を止め
る代わりにそれ自体が部分放電をレベルが低いとはいえ
生じるわけであるので、それによる劣化が先行して起こ
っているので、そこへ汚損による漏れ電流が流れてくる
と、重畳効果により寿命が著しく短くなる恐れがある。

【００１９】ところが、本発明の雨笠７は、外被５とは
切り離して装着しているので、漏れ電流は外被５の表面
のみを流れ、雨笠７には流れない。そのため、注水コロ
ナ放電による劣化と汚損の漏れ電流による劣化の重畳と
いうことはなく、雨笠７も長寿命が期待できる。また、
本発明のような雨笠７は、碍管１のフランジ金具６−１
に後付けする形態にすることが容易であり、その場合に
は取り替えが容易にできる。そのため、注水コロナによ
って雨笠７が劣化した場合には、碍管本体はそのままに
して雨笠７のみを取り替えるということができ、取り替
えコストが安い。

【００２０】さらに、碍管１の外被５は、漏れ電流によ
る劣化を防止するため、シリコーンゴムのように漏れ電
流劣化に強いものを用いるが、シリコーンゴムは高価で
ある。本発明の雨笠７には漏れ電流が流れないから、高
価なシリコーンゴムを使用せずに、例えば耐候性のみに
優れるクロロプレンゴム、ブチルゴム、フッソゴムなど
でも十分である。これらの材料はシリコーンゴムに比べ
て安価であるので、本発明の構造であれば、雨笠７を安
価に作ることができる。また、本発明の雨笠７は取り替
え自在に設計することが容易であるから、劣化時の取り
替えを前提にして、劣化してもよい材料（例えば塩化ビ
ニル樹脂など）を利用してさらに安価に作ることもでき
る。

【００２１】なお、上述した例では、コア部材が中空の
ＦＲＰコアからなるポリマー碍管を例にして説明した
が、コア部材が中実のＦＲＰコアからなるポリマー碍子
や中実ＳＰ碍子でも、同様の注水コロナ抑制雨笠を設け
ると、同様の効果を得ることができることはいうまでも
ない。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、所定の大きさの雨笠を外被とは別体に設ける
ことで、ポリマー碍子の注水コロナを効果的に抑制する
ことができるので、通信障害の防止、碍管の劣化防止を
達成することができる。また、雨笠自体は、取り替え自
在に設計することが容易であるので、それ自体が劣化し
ても碍管をそのままにして雨笠のみを取り替えればよ
く、取り替え代が安価となる。さらに、雨笠を碍管の外
被とは切り離して別に装着するので、雨笠に漏れ電流に
よる劣化がなく、高価な耐劣化性材料を用いなくてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の注水コロナ抑制雨笠付きポリマー碍子
の例としてポリマー碍管の一例の構成を示す図である。

【図２】本発明における注水コロナ抑制雨笠の効果の一
例を説明するための図である。

【図３】従来のポリマー碍子の例としてポリマー碍管の
構成を示す図である。

【図４】従来のポリマー碍管における注水時の状態を説
明するための図である。

【符号の説明】

１ ポリマー碍管、３ 外被、４ 胴部、５ 笠部、５
−１ 最上部の笠部、７注水コロナ抑制雨笠

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コア部と、このコア部の外周面に設けた胴
   部と、この胴部から突出させた笠部と、コア部の両端に
   設けた金具とから構成され、前記胴部と笠部とで外被を
   構成するポリマー碍子において、設置時に上側となる金
   具に、最上部の笠部の径よりも大きい径を有する絶縁性
   の注水コロナ抑制雨笠を、前記外被とは別体として設け
   たことを特徴とする注水コロナ抑制雨笠付きポリマー碍
   子。
2. 【請求項２】前記最上部の笠部の先端から前記注水コロ
   ナ抑制雨笠の先端を見たときの仰角が１５°を越えない
   大きさとする請求項１記載の注水コロナ抑制雨笠付きポ
   リマー碍子。