特許 7603092 がい管ユニット、ケーブル終端接続部及び機器用ブッシング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-11

(45)【発行日】2024-12-19

(54)【発明の名称】がい管ユニット、ケーブル終端接続部及び機器用ブッシング

(51)【国際特許分類】

   H02G 15/064 20060101AFI20241212BHJP

【ＦＩ】

H02G15/064

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023013369

(22)【出願日】2023-01-31

(65)【公開番号】P2024108800

(43)【公開日】2024-08-13

【審査請求日】2023-11-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000002255

【氏名又は名称】ＳＷＣＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】篠▲崎▼ 一輝

(72)【発明者】

【氏名】今西 晋

(72)【発明者】

【氏名】阿部 成将

【審査官】遠藤 尊志

(56)【参考文献】

【文献】実開平０６－０８０３３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１８２８７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１０１５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５０１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７１１７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１２８９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９０４８６５２（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｇ １５／０６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面に笠部が形成されているがい管と、
前記がい管内に配置される絶縁ユニットと、
前記絶縁ユニットを取り囲むように前記がい管内に配置されるゲル状又は固体の絶縁性媒体と、を備え、
前記がい管内における前記絶縁性媒体の先端側の内部空間によって、前記絶縁性媒体と前記内部空間との界面が形成されており、
前記界面の内周縁は、前記絶縁ユニットから引き出された中心導体と接触し、
前記絶縁性媒体は、前記中心導体から径方向の外側に向かうにつれて、前記界面の界面高さが低くなるように形成されている、
がい管ユニット。

【請求項2】

前記界面高さは、前記中心導体から前記径方向の外側に向かうにつれて、単調減少する、
請求項１に記載のがい管ユニット。

【請求項3】

前記界面は、後端側に向かって直線的に拡径するテーパー形状を有する、
請求項２に記載のがい管ユニット。

【請求項4】

前記界面と前記中心導体との前記絶縁性媒体側のなす角は、１０°以上８０°以下である、
請求項３に記載のがい管ユニット。

【請求項5】

前記がい管は、少なくとも、外周面に前記笠部が形成されているがい管本体を有し、
前記絶縁性媒体の高さは、前記がい管本体の後端側の端部を基準として、絶縁有効長の６０％以上８０％以下である、
請求項４に記載のがい管ユニット。

【請求項6】

前記絶縁性媒体は、シリコーンゲル又はシリコーンゴムである、
請求項１に記載のがい管ユニット。

【請求項7】

請求項１に記載のがい管ユニットを備えるケーブル終端接続部であって、
前記絶縁ユニットは、少なくとも、内部導体と、前記内部導体の外周に一体的に設けられる絶縁套管本体とを有し、
前記絶縁ユニットの後端側には、前記がい管ユニットに取り付けられるケーブルのケーブル端末部が接続され、
前記内部導体の後端側と前記ケーブルのケーブル導体とが電気的に接続される、
ケーブル終端接続部。

【請求項8】

請求項１に記載のがい管ユニットを備える機器用貫通ブッシングであって、
前記絶縁ユニットは、少なくとも、内部導体と、前記内部導体の外周に一体的に設けられる絶縁套管本体とを有し、
前記絶縁ユニットの後端側には、後端側に向かって縮径する形状を有し、機器内に配置されるヘッド部が配置されており、
前記内部導体は、前記ヘッド部から貫通して突出する構造を有する、
機器用ブッシング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、がい管ユニット、ケーブル終端接続部及び機器用ブッシングに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電力ケーブルの終端に設けられるケーブル終端接続部として、がい管により気中絶縁を行う気中終端接続部が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。気中終端接続部では、一般に、がい管内に絶縁油（例えば、シリコーンオイル）等の絶縁性媒体が封入される。特に、特許文献１～３等に開示の気中終端接続部では、絶縁性媒体として、ゲル状（ジェル状とも呼ばれる）に硬化した固体絶縁物が適用されている。本明細書では、がい管内に絶縁ユニットを配置し、絶縁性媒体を封入したユニットを「がい管ユニット」と称する。

【0003】

絶縁性媒体として固体絶縁物を適用する場合、絶縁性媒体が漏出する虞は少ないので、工場にてがい管ユニットを組み立てた上で施工現場まで輸送するのに、構造面では適している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５８０４９４８号公報

【文献】特開２０１０－０１６９８６号公報

【文献】特許第５８０４６８４号公報

【文献】特許第５６０６２５２号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】昭和電線レビュー「66/77kVダイレクトモールド貫通ブッシングの開発・実用化」Vol.56、No.1(2006)15～19頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、固体絶縁物を適用したがい管ユニットは、輸送する際に重量面では不利となる。また、一定の絶縁性能を確保するためには、一定の高さで固体絶縁物を形成する必要があり、固体絶縁物とがい管内空間との界面の位置（固体絶縁物の高さ）を単純に低くすると、絶縁性能の低下を招く虞がある。

【0007】

本発明の目的は、絶縁性能を確保しつつ、軽量化を図ることができるがい管ユニット、ケーブル終端接続部及び機器用ブッシングを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るがい管ユニットは、
外周面に笠部が形成されているがい管と、
前記がい管内に配置される絶縁ユニットと、
前記絶縁ユニットを取り囲むように前記がい管内に配置されるゲル状又は固体の絶縁性媒体と、を備え、
前記がい管内における前記絶縁性媒体の先端側の内部空間によって、前記絶縁性媒体と前記内部空間との界面が形成されており、
前記界面の内周縁は、前記絶縁ユニットから引き出された中心導体と接触し、
前記絶縁性媒体は、前記中心導体から径方向の外側に向かうにつれて、前記界面の界面高さが低くなるように形成されている。

【0009】

本発明に係るケーブル終端接続部は、
上記のがい管ユニットを備えるケーブル終端接続部であって、
前記絶縁ユニットは、少なくとも、内部導体と、前記内部導体の外周に一体的に設けられる絶縁套管本体とを有し、
前記絶縁ユニットの後端側には、前記がい管ユニットに取り付けられるケーブルのケーブル端末部が接続され、
前記内部導体の後端側と前記ケーブルのケーブル導体とが電気的に接続される。

【0010】

本発明に係る機器用ブッシングは、
上記のがい管ユニットを備える機器用貫通ブッシングであって、
前記絶縁ユニットは、少なくとも、内部導体と、前記内部導体の外周に一体的に設けられる絶縁套管本体とを有し、
前記絶縁ユニットの後端側には、後端側に向かって縮径する形状を有し、機器内に配置されるヘッド部が配置されており、
前記内部導体は、前記ヘッド部から貫通して突出する構造を有する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、がい管ユニットの絶縁性能を確保しつつ、軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の実施の形態に係るケーブル接続部を示す断面図である。

【図2】図２は、絶縁性媒体の先端面近傍を拡大して示す模式図である。

【図3】図３は、界面角度と界面内周縁（トリプルジャンクション）における電界強度の関係の一例を示す図である。

【図4】図４は、絶縁性媒体の高さと界面内周縁における電界強度の関係の一例を示す図である。

【図5】図５は、絶縁性媒体の高さと界面中点における電界強度の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

【0014】

図１は、実施の形態に係るがい管ユニット１を適用したケーブル終端接続部Ａを示す断面図である。

【0015】

図１に示すように、ケーブル終端接続部Ａは、がい管１０、絶縁ユニット２０、電界緩和部３０、固定金具４１、端末取付金具４２、絶縁性媒体４３及び導体引出棒４４等を含むがい管ユニット１と、ケーブル端末部５０を備える。以下において、導体引出棒４４が引き出される側を「先端側」、ケーブル端末部５０が装着される側を「後端側」として説明する。

【0016】

がい管１０は、外周面に笠部１１ａ（図２Ａ参照）が形成されているがい管本体１１と、がい管本体１１の先端側を密閉する上部金具１２と、がい管本体１１の後端側に一体的に設けられる下部金具１３と、を有する。上部金具１２の先端側は、上部保護金具１４で覆われる。

【0017】

がい管本体１１は、例えば、図１のように、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）からなる筒体の外側に、シリコーンゴム等の高分子絶縁材料からなるポリマー被覆体を一体的に形成したポリマーがい管（複合がい管とも呼ばれる）であってもよいし、磁器がい管であってもよい。ケーブル終端接続部Ａに要求される雷インパルス耐電圧を満たすように、がい管本体１１の長さ、すなわち、絶縁有効長が設定される。

【0018】

絶縁ユニット２０は、軸方向に延在する内部導体２１と、内部導体２１の外周面に配置される絶縁套管本体２２と、絶縁套管本体２２の外周面に形成される遮へい部２３と、を有し、ケーブル終端接続部Ａの補強絶縁部として機能する。内部導体２１及び絶縁套管本体２２は、モールド成型により一体的に形成される。遮へい部２３は、例えば、絶縁套管本体２２の外周面に、導電性塗料を塗布することにより形成される。

【0019】

内部導体２１は、例えば銅、アルミニウム、銅合金又はアルミニウム合金等からなる通電に適した導電性材料で形成される。内部導体２１の後端側の内周面は、絶縁套管本体２２から露出しており、ケーブル導体５１１を電気的に接続するための導体挿入部２１ａが設けられている。内部導体２１の先端側の端部は、絶縁套管本体２２を貫通して、導体引出棒４４に接続されている。

【0020】

絶縁套管本体２２は、機械的強度の高い硬質プラスチック樹脂材料（例えば、エポキシ樹脂やＦＲＰ）で形成される。絶縁套管本体２２の後端側には、ケーブル端末部５０を受け入れるコーン状の端末挿入部２２ａが設けられている。端末挿入部２２ａは、内部導体２１の導体挿入部２１ａに連通する。導体挿入部２１ａ及び端末挿入部２２ａにより、ケーブル端末部５０が装着されるケーブル受容部２４が形成される。

【0021】

遮へい部２３は、例えば、絶縁套管本体２２の外周面に、絶縁ユニット２０の後端側の大径部から先端側小径部の中間位置にわたって形成される。遮へい部２３を設けることにより、内部導体２１と遮へい部２３との間で電界が集中することなく、絶縁套管本体２２の内部電界が均一化され、電気特性の安定化が図られる。

【0022】

電界緩和部３０は、先端側の絶縁部３１と、後端側の導電部３２と、を有する円筒状の弾性体にて形成される。絶縁部３１は、後端側が導電部３２と同心状に連設され、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）等の絶縁性ゴム材料で円筒状に形成される。

【0023】

導電部３２は、先端側の端部に、先端側端部近傍の内周部から先端側に向かって緩やかに拡径ベルマウス形状に湾曲した形状を有する。また、導電部３２は、例えば、半導電性のＥＰゴム等の半導電性ゴム材料で円筒状に形成されており、内周部の先端側の部分と、外周部の先端側から後端側近傍にかけての部分とで絶縁部３１と連設されている。導電部３２の内周部は、絶縁部３１と一体化した先端側の部分以外は電界緩和部３０の内周面として露出し、絶縁部３１の内周面と連通している。絶縁部３１と導電部３２は、モールド成型により一体的に形成される。

【0024】

図１の実施の形態では、電界緩和部３０の外形は、導電部３２の後端側が露出した円筒形状であるが、外形形状は特に限定されない。なお、電界緩和部３０は、絶縁ユニット２０の先端側の小径部分の外周面に、導電部３２の内周面と遮へい部２３が導通するように重なり、かつ、遮へい部２３の先端が導電部３２の内周面から先端側にはみ出ないように配置される。電界緩和部３０は、遮へい部２３の先端における電界集中を抑制し、絶縁套管本体２２にかかる電気的なストレスを緩和する。

【0025】

固定金具４１は、絶縁ユニット２０を貫通させるための開口を有するフランジ状の部材である。固定金具４１は、がい管本体１１の後端側に配置され、例えば、ボルト止めにより、がい管１０の下部金具１３と締結される。また、固定金具４１の後端側には、支持がいし４５が配置され、例えば、ボルト止めにより締結される。

【0026】

端末取付金具４２は、絶縁ユニット２０の後端部（大径部）の外周面に配置される有底円筒状の部材である。端末取付金具４２の底部４２ａには、ケーブル端末部５０を挿入するための開口４２ｂが設けられている。端末取付金具４２は、固定金具４１の後端側に配置され、例えば、ボルト止めにより、固定金具４１及び絶縁ユニット２０と締結される。

【0027】

固定金具４１及び端末取付金具４２の内径は、絶縁ユニット２０の後端部の外径と略同径である。固定金具４１と絶縁ユニット２０との間には、Ｏリング等のシール部材４６が配置されている。固定金具４１と絶縁ユニット２０の間にシール部材４６を介在させることにより、がい管本体１１の内部を気密または液密に保持して絶縁性媒体４３が漏出するのを防止できるとともに、がい管本体１１に発生する曲げ応力を緩和することができる。シール部材４６は、軸方向において所定間隔で複数設けられるのが好ましい。

【0028】

絶縁性媒体４３は、がい管１０（がい管本体１１）内部の空間に封入される。具体的には、少なくともがい管１０（がい管本体１１）と絶縁ユニット２０との間の空間に封入され、ケーブル終端接続部Ａの主絶縁部の一部として機能する。絶縁性媒体４３は、絶縁ユニット２０を取り囲むようにがい管本体１１内に配置されるゲル状又は固体の絶縁物である。絶縁性媒体４３は、例えば、がい管１０の内部（がい管本体１１の内部）に流動性を有する絶縁材料を注入した後、硬化させることにより形成される。絶縁性媒体４３は、例えば、シリコーンゲル又はシリコーンゴムである。「絶縁ユニット２０を取り囲むように」とは、がい管１０内において、少なくとも絶縁性媒体４３を絶縁ユニット２０の高さ以上に封入することを意味する。

【0029】

絶縁性媒体４３は、がい管１０内に、所定の高さｈで封入される。本実施の形態では、がい管１０（がい管本体１１）と絶縁ユニット２０との間の空間のほか、その上部のがい管１０（がい管本体１１）と導体引出棒４４との間の空間の一部に、絶縁性媒体４３が封入される。がい管１０（がい管本体１１）と導体引出棒４４との間の空間に絶縁性媒体４３が封入されることにより、絶縁性媒体４３の先端側に、がい管１０（がい管本体１１）内の内部空間４５が形成される。本実施の形態では、絶縁性媒体４３と内部空間４５との界面４３１（絶縁性媒体４３の先端面）は、水平界面ではなく、テーパー形状などの所定の形状を有している。また、本実施の形態では、内部空間４５は空気層で形成される。

【0030】

以下において、がい管本体１１の後端側の端部（下部金具１３の先端側の端部）を基準とする界面４３１の高さを「界面高さ」と称する。絶縁性媒体４３と内部空間４５との界面が水平界面の場合においては、絶縁性媒体４３の界面高さは一定であるので、界面高さと絶縁性媒体４３の高さｈは同じである。一方、本実施の形態のように、絶縁性媒体４３と内部空間４５との界面が水平界面でない場合は、界面４３１上の位置によって界面高さが異なる。本実施の形態では、便宜上、絶縁性媒体４３の界面内周縁Ｐ１（図２参照）の界面高さを、絶縁性媒体４３の高さｈとして扱う。絶縁性媒体４３の界面４３１の形状については、後述する。

【0031】

導体引出棒４４は、一様な電界が生じる中心導体の一例であり、導体引出棒４４の後端側の端部は、絶縁ユニット２０の内部導体２１に接続され、先端側の端部は、がい管１０の上部金具１２及び上部保護金具１４を貫通して外部に引き出されている。導体引出棒４４は、例えば、適切な導体接続部材を介して、絶縁ユニット２０の内部導体２１と連結される。

【0032】

また、導体引出棒４４のがい管本体１１内に配置される部分は、ケーブルの様な可とう性を有した導体で構成されてもよい。この場合、上部金具１２及び上部保護金具１４を貫通して外部に引き出される導体棒の後端側にケーブルの先端側が接続され、がい管本体１１内に配置されている導体棒とケーブルを含む複数の部材で導体引出棒４４が形成される。導体引出棒４４のがい管１０内に配置される部分をケーブルで構成することにより、がい管本体１１に発生する曲げ応力を可とう性のあるケーブルが吸収し、内部の絶縁ユニット２０に過剰な応力を生じさせないようにすることができる。また、絶縁被覆を被ったケーブルを適用することで、導体引出棒４４の表面に生じる電界を抑制することができる。

【0033】

なお、絶縁ユニット２０の内部導体２１を長尺に形成して、内部導体２１が上部金具１２から引き出されるように構成されてもよい。この場合、内部導体２１と導体引出棒４４とが同一部材で形成され、内部導体２１とは別部材の導体引出棒４４は不要となり、内部導体が導体引出棒としても機能する。

【0034】

すなわち、本発明における「中心導体」は、導体引出棒４４に限定されず、絶縁ユニット２０を構成する内部導体２１や導体引出棒４４をケーブルで構成した場合のケーブル導体であってもよい。上述の内部導体２１と導体引出棒４４とが同一部材で形成される場合、当該同一部材は「中心導体」である。

【0035】

ケーブル端末部５０は、電力ケーブル５１の先端部に、導体接続端子５２、ストレスコーン５３、及び圧縮装置５４等の接続材料が取り付けられて構成される。

【0036】

電力ケーブル５１は、例えば、ゴム又はプラスチックで絶縁された２７５ｋＶ級の超高圧の電力ケーブルである。電力ケーブル５１は、中心から順に、ケーブル導体５１１、ケーブル絶縁体５１２、ケーブル外部半導電層５１３、ケーブル遮へい層５１４及びケーブルシース５１５等を有する。ケーブル端末部５０においては、電力ケーブル５１の先端部から所定長で段剥ぎすることにより各層が露出される。

【0037】

ケーブル導体５１１の先端部には、圧縮により導体接続端子５２が接続される。導体接続端子５２は、例えば、銅、アルミニウム、銅合金又はアルミニウム合金等からなる通電に適した導電性材料で形成される。ケーブル絶縁体５１２からケーブル外部半導電層５１３の先端部にわたる外周面にはストレスコーン５３が装着される。

【0038】

ストレスコーン５３は、紡錘状に形成され、電界緩和部３０と同様に、先端側の絶縁部（符号略）と、後端側の導電部（符号略）と、を有する。絶縁部は、例えば、ＥＰゴム等の絶縁性ゴム材料で筒状に形成され、導電部は、例えば、半導電性のＥＰゴム等の半導電性ゴム材料で筒状に形成される。絶縁部と導電部は、モールド成型により一体的に形成される。

【0039】

ストレスコーン５３の後端部（半導電部）は、電力ケーブル５１のケーブル外部半導電層５１３に接続される。ストレスコーン５３の後端部は、ケーブル終端接続部として所定の性能を有する限りにおいて、ケーブル外部半導電層５１３に直接接続されてもよいし、ケーブル外部半導電層５１３の端部にモールドや導電塗料で再生した外部半導電層の端部を介して接続されてもよい。ストレスコーン５３の先端部（絶縁部）は、絶縁ユニット２０のケーブル受容部２４に対応する形状を有する。ストレスコーン５３の後端側には、圧縮装置５４及びケーブル保護金具５５が装着される。

【0040】

圧縮装置５４は、例えば、ストレスコーン５３に当接する押し金具（符号略）と、ストレスコーン５３に向けて押し金具を付勢するコイルスプリング（符号略）と、押し金具及びコイルスプリングを支持する押し金具フランジ（符号略）と、を有する。

【0041】

電力ケーブル５１の先端部を段剥ぎした後、ケーブル保護金具５５、圧縮装置５４、ストレスコーン５３が電力ケーブル５１に挿通され、ケーブル導体５１１に導体接続端子５２が取り付けられる。そして、ケーブル端末部５０の先端部を絶縁ユニット２０のケーブル受容部２４に挿入し、圧縮装置５４のコイルスプリングを圧縮させながら、押し金具フランジを端末取付金具４２の底部４２ａにボルト止めし、ケーブル保護金具５５を押し金具フランジにボルト止めすることにより、ケーブル受容部２４にケーブル端末部５０が装着される。

【0042】

ストレスコーン５３の先端部は絶縁套管本体２２の内面に押し付けられ、導体接続端子５２は内部導体２１の導体挿入部２１ａと電気的に接続される。また、ケーブル保護金具５５の後端部には、防水のための防食層（符号略）が配置される。このように、ケーブル終端接続部Ａは、プラグイン接続により、比較的簡単な作業で組み立てることができる。

【0043】

従来のがい管ユニット（例えば、特許文献１参照）では、がい管内に封入された絶縁性媒体とがい管内部空間との界面は、軸方向に対して直交する水平界面である。これに対して、本実施の形態では、絶縁性媒体４３の界面４３１が、軸方向に沿って配置される導体引出棒４４に対して傾斜して形成されている。

【0044】

図２は、絶縁性媒体４３の先端面（絶縁性媒体４３と内部空間４５との界面４３１）近傍を拡大して示す模式図である。

【0045】

図２に示すように、絶縁性媒体４３と内部空間４５との界面４３１において、導体引出棒４４と接する界面内周縁Ｐ１の界面高さは、がい管本体１１と接する界面外周縁Ｐ２の界面高さよりも高い。つまり、絶縁性媒体４３は、径方向の外側に向かうにつれて、界面高さが低くなるように形成されている。界面内周縁Ｐ１は、絶縁性媒体４３、導体引出棒４４及び内部空間４５が接することから、「トリプルジャンクション」と呼ばれる。

【0046】

例えば、がい管１０の内部（がい管本体１１の内部）に流動性を有する絶縁材料を注入した後、当該絶縁材料の先端面に押し型を当接させ、加圧しながら硬化させることにより、絶縁性媒体４３の先端面、すなわち絶縁性媒体４３と内部空間４５との界面４３１を、押し型の当接面に応じた所定形状に形成することができる。

【0047】

径方向の外側に向かうにつれて、界面高さが低くなるように絶縁性媒体４３を形成することにより、絶縁性媒体４３と内部空間４５との界面４３１が水平界面の場合（図２の破線参照）に比較して、界面４３１における電界強度（特に、トリプルジャンクションの電界強度）が低減する。したがって、所望の絶縁強度を実現するための絶縁性媒体４３の封入量を水平界面の場合に比較して低減することができ、がい管ユニット１の軽量化を図ることができる。

【0048】

好ましくは、絶縁性媒体４３の界面高さは、導体引出棒４４から径方向の外側に向かうにつれて、単調減少する。「界面高さが単調減少する」とは、典型的には、界面４３１の形状が、図２に示すように、界面内周縁Ｐ１を最大値として導体引出棒４４から径方向の外側に向かうにつれて直線的に減少する関数を、導体引出棒４４の周りに回転させた回転体の表面で形成され、界面４３１が後端側に向かって直線的に拡径するテーパー形状であることを意味する。また、界面４３１の形状は、界面内周縁Ｐ１を最大値として導体引出棒４４から径方向の外側に向かうにつれて曲線的に減少する上に凸又は下に凸の関数を、導体引出棒４４の周りに回転させた回転体の表面で形成され、界面４３１が先端側に曲面状に膨らむ形状又は後端側に曲面状に凹む形状であってもよい。図２に示すように、界面４３１がテーパー形状を有する場合の導体引出棒４４と界面４３１のなす角θを「界面角度θ」と称する。導体引出棒４４と界面４３１のなす角は、先端側（内部空間４５側）と後端側（絶縁性媒体４３側）があるが、界面角度θは、絶縁性媒体４３側（後端側）の角度を指す。

【0049】

以下に、径方向の外側に向かうにつれて、界面高さが低くなるように絶縁性媒体４３を形成することによる有効性について説明する。

【0050】

図３は、界面角度θと界面内周縁Ｐ１（トリプルジャンクション）における電界強度の関係の一例を示す図である。図３は、界面４３１をテーパー形状に形成した場合について示している。また、図３では、界面角度θが９０°の水平界面の場合の電界強度を１００％として、界面角度θに対する電界強度を百分率で示している。

【0051】

図３に示すように、界面角度θを９０°より小さくすることにより、電界が最も集中する界面内周縁Ｐ１の電界強度を低減することができる。具体的には、界面角度θを１０～６０°とした場合に、電界強度を７０％以下にすることができ、特に、界面強度θを４５°とした場合に、電界強度を低減させる効果は最も高くなる。なお、図３に示す傾向は、絶縁性媒体４３の高さｈ（界面内周縁Ｐ１の界面高さ）に依存しないことが確認されている（例えば、図４参照）。

【0052】

図４は、絶縁性媒体４３の高さｈ（図１参照）と界面内周縁Ｐ１における電界強度の関係の一例を示す図である。図４では、界面角度４５°で界面４３１をテーパー形状に形成した場合を“●”、界面角度が９０°の水平界面の場合を“○”で示している。また、図４では、絶縁性媒体４３の高さｈが絶縁有効長（がい管本体１１の長さ）の７５％である水平界面における界面内周縁Ｐ１の電界強度を１００％として、絶縁性媒体４３の高さｈに対する電界強度を百分率で示している。

【0053】

図４より、界面４３１の界面角度を４５°とした場合（“●”参照）、水平界面の場合（“○”参照）に比較して、絶縁性媒体４３の高さｈに関わらず、界面内周縁Ｐ１における電界強度を３０～４０％低減できることがわかる。

【0054】

図５は、絶縁性媒体４３の高さｈ（図１参照）と界面中点Ｐ３（図２参照）における電界強度の一例を示す図である。図５では、界面角度４５°で界面４３１をテーパー形状に形成した場合を示している。また、図５では、絶縁性媒体４３の高さｈが絶縁有効長の５０％である場合の界面中点Ｐ３における電界強度を１００％として、絶縁性媒体４３の高さｈに対する電界強度を百分率で示している。

【0055】

図５に示すように、絶縁性媒体４３の高さｈを高くすることで、電界強度を低減させる効果は高まる。一方で、絶縁性媒体４３の高さｈを高くすることは、絶縁性媒体４３の封入量が増加することを意味し、がい管ユニット１の重量増を招く。所望の絶縁強度を確保しつつ、がい管ユニット１の軽量化を図るためには、絶縁性媒体４３の高さｈは、絶縁有効長の６０％以上８０％以下であることが好ましいといえる。なお、図３、図４及び図５いずれの場合も、がい管１０（がい管本体１１）内の内部空間４５は空気層である。

【0056】

上述したように、本実施の形態に係るケーブル終端接続部Ａに適用したがい管１０は、以下の特徴事項を単独で、又は、適宜組み合わせて備えている。

【0057】

すなわち、実施の形態に係るがい管ユニット１は、外周面に笠部１１ａが形成されているがい管１０と、がい管１０内に配置される絶縁ユニット２０と、絶縁ユニット２０を取り囲むようにがい管１０内に配置されるゲル状又は固体の絶縁性媒体４３と、を備える。がい管１０内における絶縁性媒体４３の先端側の内部空間４５によって、絶縁性媒体４３と内部空間４５との界面４３１が形成されており、界面４３１の界面内周縁Ｐ１は、絶縁ユニット２０から引き出された導体引出棒４４（中心導体）と接触する。絶縁性媒体４３は、導体引出棒４４（中心導体）から径方向の外側に向かうにつれて、界面４３１の界面高さが低くなるように形成されている。

【0058】

がい管ユニット１によれば、界面４３１が水平に形成されている場合に比較して、界面４３１における電界強度（特に、トリプルジャンクションにおける電界強度）が低減するので、所望の絶縁強度を実現するための絶縁性媒体４３の封入量を低減することができる。したがって、がい管ユニット１の軽量化を図ることができ、施工現場までの輸送に有利となる。また、がい管ユニット１の重量増加を抑制しつつ、高電圧に対応することができる。

【0059】

さらに、がい管ユニット１によれば、予め工場で絶縁性媒体４３を封入してから施工現場に輸送することができるので、施工現場にてがい管ユニット１に絶縁性媒体４３を封入する作業が不要となり、ケーブル終端接続部Ａの工期を短縮することができる。また、絶縁性媒体４３がゲル状又は固体であることにより、万が一がい管１０が破損しても絶縁性媒体４３の漏出を防止できるので、安全性が向上する。

【0060】

また、万が一、絶縁性媒体４３が漏出した場合でも、絶縁性媒体４３がゲル状又は固体であることにより、絶縁油を使用した場合に比較して土壌を汚染しないため、環境に配慮したクリーンエネルギー技術である。また、実施の形態のように、がい管ユニット１としてポリマーがい管を適用した場合は、磁器製のがい管に比較して耐震性に優れ災害に強い。したがって、２０１５年９月の国連サミットで採択された「持続可能な開発のための２０３０アジェンダ」にて記載された２０３０年までに持続可能でよりよい世界を目指す国際目標である持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標７「すべての人々の、安価かつ信頼できる持続可能な近代的エネルギーへのアクセスを確保する」、目標９「強靭（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの推進を図る」及び目標１１「包摂的で安全かつ強靭（レジリエント）で持続可能な都市及び人間居住を実現する」に貢献することが可能となる。

【0061】

がい管ユニット１において、界面高さは、導体引出棒４４（中心導体）から径方向の外側に向かうにつれて、単調減少する。これにより、がい管１０内の電界分布が安定し、絶縁性能を高めることができる。

【0062】

がい管ユニット１において、界面４３１は、後端側に向かって直線的に拡径するテーパー形状を有する。これにより、界面４３１の形状が単純になるので、界面形状の品質が安定し、絶縁性能をさらに高めることができる。

【0063】

がい管ユニット１において、界面角度θ（界面４３１と導体引出棒４４（中心導体）との絶縁性媒体４３側のなす角）は、１０°以上８０°以下である。これにより、絶縁性媒体４３の高さｈに関わらず、電界強度を効果的に低減させることができる。

【0064】

より好ましくは、界面角度θは、３０°以上６０°以下である。これにより、より電界強度を効果的に低減させることができる。なお、これらの界面角度θは、界面４３１が後端側に向かって直線的に拡径するテーパー形状の場合を想定しているが、絶縁性媒体４３の膨張・収縮等により、界面４３１の形状が、当該界面角度θをベースに、先端側に曲面状に膨らんだ場合、又は、後端側に曲面状に凹んだ場合も同様の効果を有すると考えられる。

【0065】

がい管ユニット１において、がい管１０は、少なくとも、外周面に笠部１１ａが形成されているがい管本体１１を有し、絶縁性媒体４３の高さｈは、がい管本体１１の後端側の端部を基準として、絶縁有効長の６０％以上８０％以下である。これにより、所望の絶縁性能を確保しつつ、がい管ユニット１の軽量化を図ることができる。

【0066】

がい管ユニット１において、絶縁性媒体４３は、シリコーンゲル又はシリコーンゴムである。これにより、既存の絶縁材料を用いて、絶縁性媒体４３の界面４３１を容易に所定の形状に形成することができる。

【0067】

また、実施の形態に係るケーブル終端接続部Ａは、がい管ユニット１を備えるケーブル終端接続部であって、絶縁ユニット２０は、少なくとも、内部導体２１と、内部導体２１の外周に一体的に設けられる絶縁套管本体２２とを有し、絶縁ユニット２０の後端側には、がい管ユニット１に取り付けられる電力ケーブル５１のケーブル端末部５０が接続され、内部導体２１の後端側と電力ケーブル５１のケーブル導体５１１とが電気的に接続される。

【0068】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

【0069】

例えば、本実施の形態では、ケーブル端末部をストレスコーン及び圧縮装置等を有するインナーコーンタイプでプラグイン接続する場合について説明したが、ケーブル端末部と絶縁ユニットをゴムブロックで接続するアウターコーンタイプで接続してもよい。

【0070】

また、実施の形態では、本発明に係るがい管ユニットをケーブル終端接続部に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、機器用ブッシング（「機器用貫通ブッシング」とも呼ばれる）などの気中部分等に適用してもよい。機器用ブッシングの機器側は油絶縁及び又はガス絶縁に対応可能な既知の形状を有し、変圧器用又はＧＩＳ（ガス絶縁開閉装置）用として使用することができる。

【0071】

機器用ブッシングに適用する場合は、がい管本体１１内に配置される絶縁ユニットの絶縁套管本体の後端側が、受容部２４のようなケーブル受容口の構造ではなく、機器内の油絶縁及び又はガス絶縁に耐え得るヘッド部を有する。ヘッド部は、先端側から後端側に向かって縮径する（言い換えれば、取り付ける機器の内部方向に向かって縮径する）部分を含む既知の形状で形成される（例えば、非特許文献１の図１の貫通ブッシングの機器側形状や、特許文献４の図１のフランジ部より下側の構造参照）。

【0072】

すなわち、本発明のがい管ユニットを機器用ブッシングに適用した場合、内部導体の後端側にはケーブル導体を接続するための導体挿入部を有さず、棒状の内部導体が絶縁套管本体の後端側のヘッド部から貫通して突出する構造となる。突出した内部導体の後端部は、棒状のままでもよいし、部分放電対策のためのシールド形状を有していてもよい。また、ヘッド部を電界緩和するための遮へい金具は適宜設けてもよい。

【0073】

また、実施の形態では、がい管１０（がい管本体１１）内の内部空間４５は空気層として説明したが、本発明の効果を奏する限りは、絶縁ガスを封入してもよい。また、内部空間４５内の圧力を調整してもよい。

【0074】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0075】

１ がい管ユニット
１０ がい管
１１ がい管本体
２０ 絶縁ユニット
２１ 内部導体
２２ 絶縁套管本体
４３ 絶縁性媒体
４３１ 界面
Ａ ケーブル終端接続部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】