(57)【要約】  中心導体（５）と接地層（１５）とを有するケーブル（１）の終端部に対して使用するための電気ストレス制御装置であって、ストレス制御装置は、その中にケーブル（１）の終端部が挿入され得る軸ボア（１７０）と、２つ以上の導電性又は半導電性のストレス制御層（１１０、１２０、１３０）と、を備え、それらの少なくとも一部はボア（１７０）を中心に同心円状に及び互いに対して同心円状になるように配置され、軸方向縦断面において、ストレス制御装置のストレス制御層（１１０、１２０、１３０）が、ケーブル（１）の接地層（１５）よりもケーブル（１）の終端（３）へ向かって更に遠方へ軸方向（２５）に延在するように、ケーブル（１）の終端部が軸方向（２５）にボア（１７０）の中に挿入され得、ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの半径方向に外側の１つは、ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの半径方向に内側の１つよりもケーブル（１）の終端（３）へ向かって更に遠方へ軸方向（２５）に延在することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心導体（５）と接地層（１５）とを有するケーブル（１）の終端部に対して使用するための電気ストレス制御装置であって、
前記ストレス制御装置が、前記ケーブル（１）の前記終端部が挿入され得る軸方向のボア（１７０）と、
２つ以上の導電性又は半導電性のストレス制御層（１１０、１２０、１３０）であり、少なくともその一部が前記ボア（１７０）を中心にして同心円状に及び互いに同心円状になるよう配置される、２つ以上の導電性又は半導電性のストレス制御層（１１０、１２０、１３０）と、を備え、
前記ケーブル（１）及び前記ストレス制御装置の軸方向縦断面において、前記ストレス制御装置の前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの少なくとも２つが、前記ケーブル（１）の前記接地層（１５）よりも前記ケーブル（１）の終端（３）へ向かって更に遠方へ軸方向（２５）に延在するように、前記ケーブル（１）の前記終端部が前記軸方向（２５）に前記ボア（１７０）の中に挿入され得、
前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの半径方向に外側の１つが、前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの半径方向に内側の１つよりも前記ケーブル（１）の前記終端（３）へ向かって更に遠方へ前記軸方向（２５）に延在することを特徴とする、電気ストレス制御装置。
【請求項２】
前記ケーブル（１）の前記接地層（１５）、及び前記ストレス制御装置の前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの少なくとも２つが、凸状プロファイル（１６０）で軸方向縦断面に位置するそれぞれの縁（３０、１１５、１２５、１３５）を有するように、前記ケーブル（１）が軸方向（２５）に前記ボア（１７０）の中に挿入され得る、請求項１に記載の電気ストレス制御装置。
【請求項３】
前記接地層（１５）、及び前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの少なくとも２つが、Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイル（１６０）で軸方向縦断面に位置するそれぞれの縁（３０、１１５、１２５、１３５）を有するように、前記ケーブル（１）が軸方向（２５）に前記ボア（１７０）の中に挿入され得る、請求項１又は請求項２に記載の電気ストレス制御装置。
【請求項４】
前記Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイル（１６０）が、電位Ψが０．１π以上であるＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルである、請求項３に記載の電気ストレス制御装置。
【請求項５】
前記Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイル（１６０）が、電位Ψが（５／６）π未満であるＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルである、請求項３又は請求項４に記載の電気ストレス制御装置。
【請求項６】
非導電性又は半導電性の間隙層（１３８、１４０）が、前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの２つの少なくとも一部分の間に配置される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気ストレス制御装置。
【請求項７】
前記間隙層（１３８、１４０）が押出し成形可能な高分子材料を含む、請求項６に記載の電気ストレス制御装置。
【請求項８】
前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの１つが、地電位に置かれるように適合されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気ストレス制御装置。
【請求項９】
前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの１つが、浮動電位に置かれるように適合されている、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気ストレス制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気ストレス制御装置を備える、高電圧成端装置（５０）又は高電圧ケーブル接合部（５０）。
【請求項１１】
前記高電圧成端装置（５０）又は高電圧ケーブル接合部（５０）が、少なくとも部分的に弾性体である、請求項１０に記載の高電圧成端装置（５０）又は高電圧ケーブル接合部（５０）。
【請求項１２】
ケーブル（１）の終端部に成端装置（５０）又はケーブル接合部（５０）を装着する方法であって、
ａ）請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気ストレス制御装置を備える成端装置（５０）又はケーブル接合部（５０）を準備する工程と、
ｂ）中心導体（５）と接地層（１５）とを備えるケーブル（１）の終端部を準備する工程と、
ｃ）軸方向縦断面において、前記ストレス制御装置の前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）が前記ケーブル（１）の前記接地層（１５）よりも前記ケーブル（１）の終端（３）へ向かって更に遠方へ軸方向（２５）に延在するように、前記軸方向（２５）に前記ケーブル（１）の前記終端部を前記ストレス制御装置の前記ボア（１７０）の中に挿入する工程と、を備え、
前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの半径方向に外側の１つが、前記ストレス制御層（１１０、１２０、１３０）のうちの半径方向に内側の１つよりも前記ケーブル（１）の前記終端（３）へ向かって更に遠方へ前記軸方向（２５）に延在する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気ストレスを制御するための、具体的には高電圧ケーブルの成端部又は接合部における電気ストレスを制御するための装置に関する。本発明は、また、そのような装置を備える成端部又は接合部、並びにそのような成端部又は接合部を装着する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧ケーブルは、通常、中心導体の周囲にケーブル絶縁材を被覆する接地層を備える。接地層は、しばしば、半導電性又は導電性であり、成端したケーブル終端からいくらか距離を置いて地電位に電気的に接続されている。ケーブルが別のケーブルと成端又は結合される場合、通常、中心導体が露出するように絶縁材を切り込み、縁が絶縁材の終端から少し距離を置いて位置するように接地層を更に切り込む。中心導体と接地層との間の電界線は、成端されたケーブル終端に接する接地層の縁に集中する。一方で、中心導体の露出する部分と接地層の縁の間でより大きい距離は、中心導体と接地層の縁との間の強電界において電気的絶縁破壊のリスクを低減する。他方で、コストがより低く、成端がより容易になるように成端部又は接合部のサイズを小さくするには、その距離は、最小限に保たれるべきである。
【０００３】
高電圧ケーブルの成端部又は接合部は、長期的な電気的絶縁破壊若しくは電食、並びに界面放電をもたらす場合がある電気的「ストレス」、即ち、部分放電によって引き起こされる負の効果を回避するために、ケーブルの終端部で中心導体と接地層の縁との間の強電界を管理しなければならない。この放電は、ケーブル材料及び成端部又は接合部の材料の上で強電界により引き起こされる。具体的には、接地層の縁で電界線の極端な集中を回避し、全成端部又は接合部の物理的寸法を合理的限度に保つことが望ましい。
【０００４】
電界の集中を回避するために、抵抗ストレス制御、屈折ストレス制御、容量性ストレス制御又は幾何学的ストレス制御のように、異なる界磁制御又はストレス制御のアプローチが取られてきた。従前には、多くのケーブル成端装置又は接合装置は、ストレス錐体を有し、錐体の形状をした部品の外表面上に導電性接地層を提供した。国際特許出願第００／７４１９１号は、ストレス錐体を備える幾何学的界磁制御に言及する。
【０００５】
欧州特許出願第１０５６１６２号では、内側の中心導体と外側の地電位との間にほぼ同心円状に配置される複数の容量層を備える容量性界磁制御と、地電位と接触して配置されるストレス錐体を備える幾何学的界磁制御との組み合わせを特徴とする、電界により引き起こされるストレスを制御するための装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電気的絶縁破壊及びケーブル、又は成端部若しくは接合部への被害のリスクを減少させるために、ケーブル成端部及び接合部のストレス制御特性を改善することが望ましい。具体的には、更なる間隙を必要とせずに、高い電圧で信頼性のあるストレス制御を提供するストレス制御手段を提供することが望ましい。本発明は、この必要に取り組む。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の態様では、中心導体と接地層とを有するケーブルの終端部に対して使用するための電気ストレス制御装置を提供する。ストレス制御装置は、ケーブルの終端部が挿入され得る軸ボアと、２つ以上の導電性又は半導電性のストレス制御層と、を備え、そのうちの少なくとも一部はボアを中心にして同心円状に及び互いに対して同心円状になるように配置される。ケーブル及びストレス制御装置の軸方向縦断面において、ストレス制御装置のストレス制御層のうちの少なくとも２つが、ケーブルの接地層よりもケーブルの終端へ向かって更に遠方へ軸方向に延在するように、ケーブルの終端部が軸方向にボアの中に挿入され得、ストレス制御層のうちの半径方向に外側の１つは、ストレス制御層のうちの半径方向に内側の１つよりもケーブルの終端へ向かって更に遠方へこの軸方向に延在する。
【０００８】
本発明の電気的ストレス制御装置は、ストレス制御層の縁がそれに対して制御装置が使用され得るケーブルの接地層の縁で電界線の集中を減少させるプロファイルで軸方向縦断面に位置するので、従前のストレス制御装置よりも間隙を必要とせずに、より高い電圧で改善されたストレス制御を提供することも可能である。電界線集中の低減は、ケーブルの接地層の縁での電気的絶縁破壊リスクの低減という結果になる。いくつかの従前のストレス制御装置は、例えば、ストレス錐体のように、ケーブルの半径方向に更に延在する部品を介して電界線の集中を減少させようと試みるが、本発明の電気ストレス制御装置は、薄くて、著しく半径方向に延在しなくともよいストレス制御層を使用する。したがって、このような層を使用することにより、ストレス制御装置が従前のストレス制御装置の直径より著しく大きくはない直径を有することが可能になり、より効果的に電界線の集中を減少させる。
【０００９】
本発明の電気ストレス制御装置は、中にケーブルの終端が挿入され得る軸ボアを備える。ボアの直径は、それがケーブルの終端部の挿入を可能とするために十分大きくなるように、及びストレス制御装置がケーブルに対して良好に画定される放射状の位置にあるためにストレス制御装置とケーブルの終端部との間で密接な勘合を可能とするように、選択してもよい。しかし、ボアは、ケーブルの終端部よりも大きな直径を有してもよく、間隙手段は、ストレス制御装置がケーブルに対して良好に画定された放射状の位置にあるのを可能とするように、例えば、ケーブルの上方に這わせて、使用してもよい。ボアは、円筒状の形状を有していてもよく、ストレス制御装置の１つの終端からストレス制御装置の別の終端へ延在してもよい。
【００１０】
本発明のストレス制御装置では、ストレス制御層のうちの少なくともいくつかの部分は、ボアを中心にして同心円状に、及び互いに対して同心円状になるように配置される。１つのストレス制御層は、その１つのストレス制御層の一部分のみがストレス制御層のうちの別の１つと同心円状に配置されるように、例えば、別のストレス制御層よりもケーブル終端から離れた長手方向に更に遠方に延在してもよい。ストレス制御層は、ストレス制御層のこの部品のみがボアを中心にして同心円状に、及びこの開口若しくはスリット又は突起を備えない互いに対して同心円状に配置されるように、例えば、開口若しくはスリット又は突起を有してもよい。ストレス制御層は、導電性若しくは半導電性チューブ、又は導電性若しくは半導電性塗装層、又は導電性若しくは半導電性押出成形又は導電性若しくは半導電性共押出層であってもよい。ストレス制御層は、例えば、シリコーン、天然ゴム、又はエチレンプロピレンジエンモノマーのようなエラストマーを含んでもよい。ストレス制御層は、導電率をもたらすために微粒子炭素物質を含んでもよい。
【００１１】
ケーブル及びストレス制御装置の１つの特定の軸方向縦断面で、ストレス制御装置のストレス制御層のうちの少なくとも２つがケーブルの接地層よりもケーブルの終端へ向かって更に遠方へ延在し、ストレス制御層のうちの半径方向に外側の１つがストレス制御層のうちの半径方向に内側の１つよりもケーブルの終端に向かって更に遠方へこの軸方向に延在するように、ケーブルの終端部は、本発明の電気ストレス制御装置のボアの中に挿入されてもよい。同様の発明構成で、しかし、中心導体の中央線によって形成される軸線を中心として異なる位置角で取られた別の軸方向縦断面では、この条件の１つ又は両方が満たされない場合がある。例えば、ストレス制御装置のストレス制御層のうちの少なくとも２つは、ケーブルの接地層よりもケーブルの終端に向かって更に遠方には延在せず、又は別の例のように、ストレス制御層のうちの半径方向に外側のいずれも、ストレス制御層のうちの半径方向に内側の１つよりもケーブルの終端に向かって更に遠方へ軸方向に延在しない。
【００１２】
本発明の更なる態様では、ケーブルは、ケーブルの接地層、及びストレス制御装置のストレス制御層のうちの少なくとも２つが、凸状プロファイルで軸方向縦断面に位置するそれぞれの縁を有するように、軸方向にボアの中に挿入され得る。コンデンサプレートの凸状プロファイルは、このプレートの縁で電界線の集中を減少させ、これによって縁間での電気的絶縁破壊リスクを低減することが既知である。軸方向縦断面で、ケーブルの接地層の縁及びストレス制御層の縁、即ちディスクリートの凸状プロファイルを成形する接地層、及びストレス制御層の縁の位置に同様の原理を適用すると、また、接地層の縁で電界線の集中を低減させ、これによって、中心導体と、それに対してストレス制御装置を使用することも可能なケーブルの接地層と、の間での電気的絶縁破壊リスクの低減をもたらす。凸状プロファイルは、典型的には、軸方向縦断面でケーブルの終端からの距離を徐々に減じながらケーブルの中心導体から離れて徐々に曲がるプロファイルである。凸状プロファイルは、ケーブル及びストレス制御装置の軸方向縦断面で直線断面を備える線であってもよい。これは曲線断面を備えていても備えていなくてもよい。凸状プロファイルの曲率半径は、プロファイルに沿って変わってもよい。
【００１３】
本発明の更なる態様では、ケーブルは、接地層、及びストレス制御層のうちの少なくとも２つが、Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイルで軸方向縦断面に位置するそれぞれの縁を有するように、軸方向にボアの中へ挿入され得る。一定のＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルによって形状付けられるコンデンサプレートは、プレートの縁で電界線の集中を減少させ、これによって縁間での電気的絶縁破壊リスクを低減することが既知である。軸方向縦断面で、ケーブルの接地層の縁及びケーブルに対して使用するストレス制御装置のストレス制御層の位置に同Ｒｏｇｏｗｓｋｉ原理を適用すると、同様に、接地層の縁で電界線の集中を低減し、これによって、ケーブルの接地層の中心導体と縁との間での電気的絶縁破壊リスクを低減する。Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイルは、したがって、ケーブル及びストレス制御装置の軸方向縦断面では、ケーブル接地層とストレス制御層の縁のディスクリート終点とから構成される。
【００１４】
本発明の別の態様では、このＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルは、電位Ψが０．１π以上であるＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルである。０．１π以上である電位Ψの値に対するＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルは、特に、電気的絶縁破壊リスクの高い低減をもたらし、ストレス制御装置の寸法を低減する上で役立つ。Ψが０．１π未満であるＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルは、極めてフラットな形状を有しており、極めて遠方へケーブルの軸方向に延在する。ケーブル接地層の縁及びストレス制御層の縁が、Ψが０．１π未満であるＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルを形成するストレス制御装置は、多くの実際的目的にとっては長すぎる場合がある。
【００１５】
本発明の別の態様では、このＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルは、電位Ψが（５／６）π未満であるＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルである。（５／６）π未満であるΨの値に対するＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルは、電気的絶縁破壊リスクの特に高い低減をもたらすことも可能である。
【００１６】
本発明の更なる態様では、非導電性又は半導電性間隙層は、ストレス制御層のうちの少なくとも２つの部品の間に配置される。そのような間隙層は、間に配置されるストレス制御層間の距離の精密な制御を考慮することも可能である。ストレス制御層の縁は、それによって半径方向により精密に位置付けることも可能であり、このようにして中心導体と、それに対してストレス制御装置を使用するケーブルの接地層との間の電気的絶縁破壊リスクを引き下げることも可能である。間隙層は、例えば、シリコーンを含んでもよい。シリコーンは、シリコーンゴムを基礎にしてもよい。シリコーンは、炭素粒子で装填されていてもよい。間隙層は、例えば、エチレンプロピレンジエンモノマー（Ｍクラス）のゴムを含んでもよい。間隙層は、例えば、１０〜９Ωｃｍ及び１０〜１６Ωｃｍの固有抵抗を有する材料を含んでもよい。
【００１７】
その上に更なる態様では、間隙層は、押出成形可能な高分子材料を含んでもよい。成形する間隙層の伝送容量によって、より安価なコストで間隙層及び全ストレス制御装置の製造を可能にしてもよい。押出成形可能な高分子材料は、例えば、シリコーンを含んでもよい。シリコーンは、シリコーンゴムを基礎にしてもよい。シリコーンは、炭素粒子で装填されていてもよい。押出成形可能な高分子材料は、例えば、エチレンプロピレンジエンモノマー（Ｍクラス）ゴムを含んでもよい。押出成形可能な高分子材料は、例えば、１０〜９Ωｃｍ及び１０〜１６Ωｃｍの固有抵抗を有してもよい。
【００１８】
本発明の別の態様では、ストレス制御層のうちの１つは、地電位に置かれるように適合される。接地するストレス制御層が接地層の縁で電界の集中を効果的に防止するので、接地するストレス制御層は、中心導体と、それに対してストレス制御装置を使用するケーブルの接地層との間で電気的絶縁破壊リスクの更なる低減を図ることも可能である。ストレス制御層は、例えば、外部で接近可能な断面を備えることによって地電位に置かれるように適合されてもよく、その断面の上に導電性テープが巻かれ得る。テープのもう一方の終端は、成端装置又は接合部の接地された遮蔽編組と電気的に接触してもよく、中にストレス制御装置を備えてもよい。
【００１９】
本発明の別の態様では、ストレス制御層のうちの１つは、浮動電位に置かれるように適合される。浮動電位にストレス制御層を置くと、接地層の縁と直接近接していないケーブルの部品中の電気的絶縁破壊リスクを低減することも可能である。ストレス制御層は、例えば、電気的に非導電性材料中に埋め込むことによって又は周囲に電気的に非導電性のフィルム又はテープを巻くことによって、浮動電位に置かれるよう適合させることも可能である。
【００２０】
本発明は、別の態様では、高電圧成端装置又は高電圧ケーブル接合部を準備し、上記のような電気ストレス制御装置を備える。高電圧成端装置又はケーブル接合部は、本発明の電気ストレス制御装置を備えているが、中心導体と、それに対して高電圧成端装置又はケーブル接合部を使用するがあまり間隙を必要としないケーブルの接地層と、の間の電気的絶縁破壊リスクの低減を明示することも可能である。
【００２１】
本発明の更なる態様では、高電圧成端装置又は高電圧ケーブル接合部は、上記のような電気ストレス制御装置を備えるが、少なくとも部分的には弾性体である。弾性によって、高電圧成端装置又は高電圧ケーブル接合部を高電圧成端装置又は高電圧ケーブル接合部の中に挿入されたケーブルの周囲に密接に一致させることも可能である。成端装置又はケーブル接合部の内径及び／又はケーブルの外径は、成端装置又はケーブル接合部がケーブルとの密封を形成するように選択してもよく、これによって成端装置又は接合部の中への、又はその中への更なる水の浸透を明示することも可能である。
【００２２】
本発明は、更なる態様で、ケーブルの終端部に成端装置又はケーブル接合部を装着する方法であって、上記のような電気ストレス制御装置を備える成端装置又はケーブル接合部を準備する工程と、中心導体と接地層とを備えるケーブルの終端部を準備する工程と、軸方向縦断面において、ストレス制御装置のストレス制御層がケーブルの接地層よりもケーブルの終端へ向かって更に遠方へ軸方向に延在し、ストレス制御層のうちの半径方向に外側の１つが、ストレス制御層のうちの半径方向に内側の１つよりもケーブルの終端へ向かって更に遠方へ軸方向に延在するように、軸方向にケーブルの終端部をストレス制御装置のボアの中に挿入する工程とを備える、方法を提供する。
【００２３】
本発明は、別の態様では、ケーブルの終端部に成端装置又はケーブル接合部を装着する方法であって、上記のような電気ストレス制御装置を備える成端装置又はケーブル接合部を準備する工程と、中心導体と接地層とを備えるケーブルの終端部を準備する工程と、ケーブル及びストレス制御装置のストレス制御層のうちの少なくとも２つの接地層が凸状プロファイルで軸方向縦断面に位置するそれぞれの縁を有するように軸方向にケーブルの終端部をストレス制御装置のボアの中に挿入する工程と、を備える方法を提供する。
【００２４】
別の態様では、本発明は、ケーブルの終端部に成端装置又はケーブル接合部を装着する方法であって、上記の電気ストレス制御装置を備える成端装置又はケーブル接合部を準備する工程と、中心導体と接地層とを備えるケーブルの終端部を準備する工程と、ケーブルの接地層、及びストレス制御装置のストレス制御層のうちの少なくとも２つが、Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイルで軸方向縦断面に位置するそれぞれの縁を有するように、軸方向にケーブルの終端部をストレス制御装置のボアの中に挿入する工程と、を備える方法を提供する。
【００２５】
次に、本発明の特定の実施形態を例証する以下の図面を参照して本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ケーブルの終端部の透視図の軸方向縦断面。
【図２】コンデンサプレート間及び周囲の同等電位線の図表。
【図３】本発明のストレス制御装置を備えるケーブル成端部の軸方向縦断面。
【図４】本発明のケーブルの終端部及びストレス制御装置を備えるケーブル成端部の透視図の軸方向縦断面。
【図５】本発明のケーブルの終端部及びストレス制御装置を備えるケーブル成端部のより詳細な透視図の軸方向縦断面。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に本発明の異なる実施形態を説明し、図面に示す。図中、同様の要素には同様の参照番号を付してある。
【００２８】
図１は、透視図の縦断面図での典型的な高電圧ケーブル１の終端部を示す。いくつかの放射状寸法は、本図が見やすいように誇張されている。ケーブル１は、高電圧導体５又は中心導体５を含み、ケーブル１の中心に位置して、高電圧で電流を伝導する。本図では、ケーブル１の終端３は、中心導体５が終端するところに位置する。ケーブル１の終端部は、接地層１５の縁３０の周辺部と、接地層１５の縁３０とケーブル１の終端３との間でケーブル１の一部と、を備えるケーブル１の一部である。絶縁層１０は、中心導体５を中心にして同心円状に配置される。半導電性又は導電性接地層１５は、絶縁層１０を中心にして同心円状に配置される。接地層１５は、ときには、また、遮蔽層とも呼ばれる。接地層１５は、ケーブル１の終端３から離れた更に遠方の位置で地電位に接続するが、この位置は本図には示されない。ケーブル１の最も外側の層は、非導電性ケーブル被覆物２０又はケーブルシース２０である。
【００２９】
ケーブル１は、第２のケーブル（図示せず）と成端又は接合できる状態に準備されている。この準備は、中心導体５が露出して成端部又はコネクタ（図示せず）に固定されるようにシース２０の部品、接地層１５の部品、及び絶縁層１０の部品を後方に切断することを伴う。接地層１５は、矢印２５によって示されるように、ケーブルの軸方向に縁３０まで延在するように部分的に取り除かれた。接地層１５の縁３０は、ケーブルの使用中に、電気的絶縁破壊又は放電のリスクが接地層１５と中心導体５との間で存在しないように、露出する中心導体５から十分離れて位置する。ケーブルシース２０は、接地層１５が縁３０と密接に電気的に接触し得るように、接地層１５の縁３０から十分離れた地点まで次々に取り除かれた。
【００３０】
接地層１５は、図示の実施例では、絶縁層１０の外側表面上の半導電性材料からなる。本実施形態では、半導電性材料は、架橋ポリエチレン又はＸＬＰＥであり、炭素粒子状物質で充填される。接地層１５は、ケーブル１の絶縁層１０と共押し出しされる。別の方法としては、接地層１５は、また、金属箔を備え得る。金属箔は、絶縁層１０の周囲に巻かれ得る。接地層１５は、例えば、アルミ箔、例えば、巻いたアルミ箔を備え得る。広くは、接地層１５は半導電性又は導電性であってもよい。
【００３１】
図２は、水平距離の関数及び第２のコンデンサプレート２３０の表面の高さとして、第１のコンデンサプレート２２０の縁２１０での電界の同等電位線２００を図示する。第１のコンデンサプレート２２０は、半無限大のコンデンサプレートであり、第２のコンデンサプレート２３０は、無限大のコンデンサプレートである。第１のコンデンサプレート２２０及び第２のコンデンサプレート２３０は、コンデンサを形成するように組み合わせる。第２のコンデンサプレート２３０は表面の高さゼロに位置する。第１のコンデンサプレート２２０の縁２１０は、表面の高さ３．１に位置し、コンデンサプレート２２０と２３０との間及び水平距離ゼロでの距離である。コンデンサプレート２２０と２３０との間の距離は、本図表のｘ軸及びｙ軸のためのスケールとして役立ち、軸は、したがって、長さのいかなる単位を用いても標識していない。コンデンサプレート２２０は、水平距離−∞からゼロへ水平に延在する。Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイルは、第１のコンデンサプレート２２０の縁２１０付近の同等電位線２００である。Ψのそれぞれの値は、同等電位線２００、したがってＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルを表す。
【００３２】
実在の、即ち、有限のコンデンサプレートを設計する場合、Ｒｏｇｏｗｓｋｉ型無限大／半無限大コンデンサプレート配列構成のいくつかの同等電位線２００は、プレートの縁に近接するプレート間での電気的絶縁破壊リスクが低減するように、実在のコンデンサプレートの有益な形状を示すことが既知である。一定のＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルによって形状付けられる第１のコンデンサプレートは、電界が、第１のプレートと第１の縁付近の間隙中の第２のプレートとの間では、第１のプレートの縁から離れて更に遠方のプレート間の電界よりも強くない点と、第１のプレートの縁の区域でプレート間の電気的絶縁破壊リスクを最小化するように、第１のコンデンサプレートの縁での電界の集中が低減する点と、において有益であることが既知である。
【００３３】
Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイルは、しばしば、２次元平面での空間座標（ｘ；ｙ）の陰関数式によって数学的に記載される。
ｘ＝Ａ（φ＋ｅｘｐ（φ）ｃｏｓΨ）          ｙ＝Ａ（Ψ＋ｅｘｐ（φ）ｓｉｎΨ）
式中、
Ａ＝幾何学的正規化パラメータ、
φ＝電界強度、
Ψ＝電位である。
【００３４】
一定のＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルによる同等電位線２００の形状を有するコンデンサプレートは、電気的絶縁破壊抵抗の改善を図ることが既知である。同等電位線２００及びそれぞれのＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルの実際の形状は、選択された電位Ψに依存する。同等電界線２００の形状は、図２に見られ得るように、Ψのそれぞれの値で異なる。Ψ＝π／２のＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルにより形状付けられるコンデンサプレートは、プレートの縁区域内で良好な電気的絶縁破壊保護を図ることが既知である。なお、Ψ＝（２／３）πのＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルにより形状付けられるコンデンサプレートは、良好な破壊保護を図るが、Ψ≧（５／６）πのＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルによって形状付けられるコンデンサプレートは、概ね、受け入れ可能な破壊保護を最早提供しないと見なされることが既知である。
【００３５】
コンデンサプレートを形状付けるためのＲｏｇｏｗｓｋｉ原理は、中心導体５と、ストレス制御装置の中へ挿入されたケーブル１の導電性接地層１５との間で電界の集中を判定することも可能なストレス制御装置に適用することも可能である。
【００３６】
ケーブル１の終端部の接地層１５の縁３０は、軸方向縦断面において、接地層１５の縁３０及びストレス制御装置の導電性ストレス制御層の縁がＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルに位置するように、ストレス制御装置内に位置付けられ得る。本発明の本態様は、図３及び４の文脈でより詳細に説明する。
【００３７】
中心導体５と接地層１５との間のケーブル１及びストレス制御装置１００の縦断面での所与の距離については、特定の電位Ψに対する同等電界線２００の、即ち、特定の電位Ψに対するＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイルの形状は、既知の方法で、上記で所与のｘ及びｙに対する既知の陰関数式を解くことから導き出され得る。Ｗ．Ｒｏｇｏｗｓｋｉの最初の論文（「Ｄｉｅ  ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ  Ｆｅｓｔｉｇｋｅｉｔ  ａｍ  Ｒａｎｄｅ  ｄｅｓ  Ｐｌａｔｔｅｎｋｏｎｄｅｎｓａｔｏｒｓ」，Ａｒｃｈｉｖ  ｆｕｒ  Ｅｌｅｋｔｒｏｔｅｃｈｎｉｋ，Ｖｏｌ．ＸＩＩ，１９２３）は、コンデンサプレート間の所与の距離のために好適なプロファイルを算出する方法を提示する。
【００３８】
また、Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイルとは異なる他の凸状プロファイルが電気的絶縁破壊リスクをいくらか低減することも可能である。したがって、本発明の別の態様によれば、ケーブル１の終端部の接地層１５の縁３０は、軸方向縦断面において、接地層１５の縁３０及びストレス制御装置の導電性ストレス制御層の縁が凸状プロファイルに位置するように、ストレス制御装置内に位置付けられ得る。
【００３９】
図３は、本発明のストレス制御装置１００を備えるケーブル成端部５０の概略の軸方向縦断面である。成端部５０の最も外側の層は、絶縁層６０である。絶縁層６０はいわゆるＨｉｇｈ−Ｋ層７０を中心にして同心円状に配置され、絶縁層６０と高電圧ケーブル１の高電圧中心導体５との間で電界の制御のための一定程度の導電率を提供するが、これに対して成端部５０を使用することも可能である。Ｈｉｇｈ−Ｋ層７０は、しばしば、層７０内である程度の電気導電率を与える炭素粒子を含む。
【００４０】
ストレス制御装置１００は、ここに示す実施形態では、２つの導電性ストレス制御層１１０、１２０と、２つの絶縁間隙層１３８、１４０と、を備える。ストレス制御層１１０、１２０、及び間隙層１３８、１４０は、ボア１７０を中心にして同心円状に配置され、ケーブル１の終端部、例えば、図１に示すケーブル１の終端部は中に挿入され得る。間隙層１３８、１４０のうちの１つ、いくつか、又はすべては、別の方法としては、半導電性、例えば、その層内である程度の電気導電性を与える炭素粒子を備えるＨｉ−Ｋ層であってもよい。
【００４１】
半径方向に内側のストレス制御層１１０又は内側のストレス制御層１１０は、軸ボア１７０を中心にして同心円状に配置される。それは、矢印２５によって示される軸方向に縁１１５まで延在する。半径方向に外側のストレス制御層１２０又は外側のストレス制御層１２０は、ストレス制御層１１０、１２０が互いに対して同心円状に配置されるように、軸ボア１７０を中心にして同心円状に、内側のストレス制御層１１０を中心にして同心円状に配置される。外側のストレス制御層１２０は、矢印２５によって示めされる軸方向に縁１２５まで延在する。外側のストレス制御層１２０は、矢印２５によって示めされる軸方向に、内側のストレス制御層１１０よりも更に遠方に延在する。
【００４２】
内側のストレス制御層１１０は、内側の間隙層１４０によってボア１７０から分離され、ボア１７０を中心にして同心円状に配置され、内側のストレス制御層１１０の縁１１５を越えて軸状に延在する。外側のストレス制御層１２０は、別の外側の間隙層１３８によって内側のストレス制御層１１０から分離され、内側のストレス制御層１１０、内側の間隙層１４０、及びボア１７０を中心にして同心円状に配置される。外側の間隙層１３８は、外側のストレス制御層１１０の縁１２５を越えて軸状に延在する。内側の間隙層１４０及び外側の間隙層１３８の両方は、ある程度の導電性を有し、比誘電率は、εＲ＝１０〜εＲ＝３０である。ストレス制御層１１０、１２０の両方は、それぞれのストレス制御層１１０、１２０の外側で接近可能な断面上方に個別に巻かれ、成端装置５０の接地する遮蔽編組上方にも巻かれたそれぞれの導電性テープを介して、地電位と電気的に接続しており、この外側で接近可能な断面及びテープは、左側に向かって更に遠方に位置し、本図に示されない。ストレス制御層１１０、１２０のうちの１つ以上は、別の方法としては、電気的に接続せずに、したがって浮動電位にあってもよい。
【００４３】
絶縁層６０、Ｈｉｇｈ−Ｋ層７０、ストレス制御層１１０、１２０、及び間隙層１３８、１４０は弾性体である。弾性体である層ゆえに、全ケーブル成端部５０が弾性体である。ケーブル１をボア１７０の中に挿入する場合で、ケーブル１のケーブルシース２０がボア１７０の内径よりわずかに大きい外径を有するとき、成端部５０は、その弾性のために、挿入中及び挿入がケーブルシース２０の周囲に密接に適合した後にわずかに膨張する。これによって水が成端部５０に浸透するのを防止することも可能である。
【００４４】
ケーブル１の終端部は、ストレス制御層１１０、１２０が接地層１５よりもケーブル１の終端３に向かって更に遠方へ矢印２５の軸方向に延在するように、矢印２５の軸方向にボア１７０の中に挿入され得る。
【００４５】
ケーブル１の終端部は、ケーブル１の接地層１５及びストレス制御層１１０、１２０が凸状プロファイル１６０でケーブル１及びストレス制御装置１００の軸方向縦断面に位置するそれぞれの縁３０、１１５、１２５まで延在するように、矢印２５の方向にボア１７０の中に挿入され得る。示される実施形態では、凸状プロファイル１６０は、Ｒｏｇｏｗｓｋｉプロファイル１６０である。
【００４６】
プロファイルはケーブル１及びストレス制御装置１００の軸方向縦断面の半平面での滑らかな線を意味し、この線は、接地層１５の縁３０、及びストレス制御層１１０、１２０の縁１１５、１２５を通過し、半平面の縁は、ケーブル１の中心導体５の中心線によって形成される。軸方向縦断面は、中心導体５の中心線を備える。
【００４７】
図４は、本発明のストレス制御装置１００を備える、高電圧ケーブル１及びケーブル成端部５０の終端部の透視図の軸方向縦断面である。縦断面の切欠は２つの平面にある。ケーブル１は、矢印２５によって示めされる軸方向に縁３０へ延在する接地層１５を有する。このストレス制御装置１００は、３つのストレス制御層１１０、１２０、１３０を有し、それぞれの縁１１５、１２５、１３５へ延在する。ケーブル１の接地層１５は、絶縁層１０によってケーブル１の中心導体５から分離される。接地層１５の縁３０及びストレス制御層１１０、１２０、１３０の縁１１５、１２５、１３５は、凸状プロファイル１６０で、具体的にはＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイル１６０で、示めされるような軸方向縦断面に位置する。このＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイル１６０は、約０．４πのΨの値を有する。本図は、ストレス制御層１１０、１２０、１３０がケーブル１の終端３へ向かって接地層１５よりも更に遠方へ軸方向２５で延在するように、軸方向２５でストレス制御装置１００のボア１７０の中に挿入されるケーブル１を示す。また、本図に見られ得るように、ストレス制御層１２０は、軸方向２５で、ケーブルの終端３に向かってストレス制御層１１０よりも更に遠方に延在する。ストレス制御層１１０がストレス制御層１２０よりも軸ボア１７０の中央線から小さい半径に位置しているので、互いに関して、ストレス制御層１２０は、半径方向に外側のストレス制御層であり、ストレス制御層１１０は半径方向に内側のストレス制御層である。したがって、本実施形態では、ストレス制御層１１０、１２０、１３０のうちの半径方向に外側の１つは、軸方向２５で、ケーブル１の終端３に向かってストレス制御層１１０、１２０、１３０のうちの半径方向に内側の１つよりも更に遠方に延在する。同様に、ストレス制御層１２０は、ストレス制御層１３０に関して半径方向に内側のストレス制御層であり、ストレス制御層１３０は、ストレス制御層１２０に関して、及びストレス制御層１１０に関して、半径方向に外側のストレス制御層である。
【００４８】
図４に示す本発明のストレス制御装置１００の実施形態は、３つのストレス制御層１１０、１２０、１３０と、凸状プロファイル１６０に位置するその縁１１５、１２５、１３５と、を有する。したがって、２つのストレス制御層１１０、１２０のみを有する、図３に示す実施形態よりも良好な電気的絶縁破壊リスクの低減を提供することも可能である。
【００４９】
ストレス制御装置１００は、別の方法としては、４つ、５つ、６つ、又はそれ以上のストレス制御層１１０、１２０、１３０を有してもよいことが想到される。この層１１０、１２０、１３０のうちのいくつか又はすべては、ケーブル１及びストレス制御装置の軸方向縦断面において、ストレス制御装置のストレス制御層１１０、１２０、１３０のすべてが軸方向２５でケーブル１の接地層１５よりもケーブル１の終端３に向かって更に遠方に延在するために、かつストレス制御層１１０、１２０、１３０のうちの半径方向に外側の１つが軸方向２５で、ストレス制御層１１０、１２０、１３０のうちの半径方向に内側の１つよりもケーブル１の終端３に向かって更に遠方に延在するために、軸方向２５でケーブル１の終端部がボア１７０の中に挿入され得るように配置されてもよい。ストレス制御層１１０、１２０、１３０の多くは、ここに記載するように配置すると、２つのストレス制御層１１０、１２０のみを有する図３に示す実施形態よりも電気的絶縁破壊リスクの更なる低減を提供することも可能である。同様に、ストレス制御層１１０、１２０、１３０のより多くは、ケーブル１の接地層１５及びストレス制御層１１０、１２０、１３０のすべてが凸状プロファイル１６０で軸方向縦断面に位置するそれぞれの縁３０、１１５、１２５、１３５まで延在するように配置すると、２つのストレス制御層１１０、１２０のみを有する図３に示す実施形態よりも電気的絶縁破壊の更なる低減を提供することも可能である。絶縁破壊リスクの低減は、ケーブル１の接地層１５及びストレス制御層１１０、１２０、１３０のすべてがＲｏｇｏｗｓｋｉプロファイル１６０で、軸方向縦断面に位置するそれぞれの縁３０、１１５、１２５、１３５まで延在するようにストレス制御層１１０、１２０、１３０のすべてを配置すると、更に大きくすることでさえも可能である。
【００５０】
図４では、ストレス制御装置１００は、ケーブル成端部５０内に備えられるように示される。ストレス制御装置１００は、別の方法としては、例えば、ケーブル接合部又はがい管のように、ケーブル１の終端部に対して使用することも可能な他の装置内に備えられてもよい。
【００５１】
図５は、付加的詳細を示す図４のケーブル成端部５０の透視図の縦断面である。いくつかの寸法は、明瞭さのために誇張されていることに留意されたい。接地層１５とケーブルシース２０との間で、ケーブル１は遮蔽ワイヤ１８０のメッシュを有し、接地層１５の周囲に巻き、接地層１５と電気的に接触する。遮蔽ワイヤ１８０は図４に示さない。ケーブル１の成端の準備で、遮蔽ワイヤ１８０は、遮蔽ワイヤ１８０で成端部５０内部のケーブル１の小部分のみを覆うように、取り除き、成端部５０のケーブル終端部５１に入るケーブル１の終端部から後方へ引っ張る。ケーブルシース２０は、成端部５０のケーブル終端部５１とケーブルシース２０との間でウォータタイトな密封が得られ得るように、短い距離で成端部５０の中へ延在する。ケーブル成端部５０は、弾性材料で作製される。ボア１７０の直径は、成端部５０のケーブル終端部５１がケーブルのケーブルシース２０の周囲に適合して、ケーブルシース２０と共にウォータタイトな密封を形成するように十分小さく選択される。
【００５２】
ケーブル成端部５０は、また、複数の円形のウィング１９０を備え、本質的に三角形のプロファイルを有する。その目的は、コネクタ終端部５２からケーブル成端部５０のケーブル終端部５１への表面漏れ電流を最小化することである。
【００５３】
本図は、また、ケーブル１の中心導体５に取り付けられるケーブルの柄２００を示す。柄２００は、電気的装着（図示せず）へ取り付けるための正孔２１０を備える。付加的弾性チューブ（図示せず）は、通常、この２つの部品の接続を機械的に保護し、成端部５０の中への水の流入を防止するように成端部５０及び成端部５０に近い柄２００の一部のコネクタ終端５２上方に位置付けられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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