(57)【要約】【課題】絶縁破壊試験などの高い電界での試験を、絶縁厚の薄い試験対象で実施できる試験用モデルケーブルを提供することにある。【解決手段】絶縁性能の試験対象である試験用絶縁材料が外周に設けられる棒状材で、軸方向に一様な外径を有する本体部と、前記本体部の両端に設けられ、前記本体部側から両端側に向かって外径が漸次小さくなる傾斜部とを有する導体と、前記導体の少なくとも一方の前記傾斜部側に接続されて前記導体に課電するリードと、前記導体の前記本体部よりも両端部側に設けられる一方側の絶縁部及び他方側の絶縁部とを備え、前記一方側の絶縁部は、少なくとも一方の前記傾斜部の外周及び前記リードの一部の外周の双方を覆い、前記他方側の絶縁部は、少なくとも他方の前記傾斜部の外周を覆う試験用モデルケーブル。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性能の試験対象である試験用絶縁材料が外周に設けられる棒状材で、軸方向に一様な外径を有する本体部と、前記本体部の両端に設けられ、前記本体部側から両端側に向かって外径が漸次小さくなる傾斜部とを有する導体と、
前記導体の少なくとも一方の前記傾斜部側に接続されて前記導体に課電するリードと、
前記導体の前記本体部よりも両端部側に設けられる一方側の絶縁部及び他方側の絶縁部とを備え、
前記一方側の絶縁部は、少なくとも一方の前記傾斜部の外周及び前記リードの一部の外周の双方を覆い、
前記他方側の絶縁部は、少なくとも他方の前記傾斜部の外周を覆う試験用モデルケーブル。
【請求項２】
前記導体の本体部の外周に設けられる前記試験用絶縁材料と、
前記試験用絶縁材料の外周に設けられる電極とを備える請求項１に記載の試験用モデルケーブル。
【請求項３】
前記試験用絶縁材料の試験領域が、前記本体部の軸方向全長に亘る領域内である請求項１または請求項２に記載の試験用モデルケーブル。
【請求項４】
前記他方側の絶縁部は、
前記絶縁部の軸を構成する軸部と、
前記傾斜部及び前記軸部の外周に形成されて前記絶縁部の外形を構成する外形形成部とを備え、
前記軸部が、固体絶縁体の成形体で構成され、
前記外形形成部が、テープ状の絶縁紙を巻回して構成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の試験用モデルケーブル。
【請求項５】
請求項２に記載の試験用モデルケーブルを準備する準備工程と、
前記試験用モデルケーブルの前記リードを介して前記導体に課電して前記試験用絶縁材料の絶縁性能を評価する試験工程とを備える試験用モデルケーブルの絶縁性能の試験方法。
【請求項６】
前記試験工程は、前記導体の軸方向を鉛直方向に向けた状態で行う請求項５に記載の試験用モデルケーブルの絶縁性能の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験対象の絶縁性能の試験に用いる試験用モデルケーブル、及び試験用モデルケーブルの絶縁性能の試験方法に関する。特に、高い電界での試験を絶縁厚の薄い試験対象で実施できる試験用モデルケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦケーブルでは、導体の外周に絶縁テープを巻回して形成される絶縁層を備える。絶縁層は、送電時に絶縁破壊しないように要求される規定の絶縁性能（耐電圧仕様）や送電損失に関係する所定の誘電特性を確保している。この絶縁紙の絶縁性能の評価には、非特許文献１に記載されるようなミニモデル・ケーブル（試験用モデルケーブル）が利用されている。このモデルケーブルの概要を図３に示す。
【０００３】
従来の試験用モデルケーブル２００は、軸方向全長に亘って一様な外径を有する導体２１０の外周に試験対象２２０とする絶縁材料が形成される。導体２１０はパイプ状、丸棒などの金属（銅やステンレスなど）で構成し、試験対象２２０はクラフト紙やＰＰＬＰ（登録商標、Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  Ｌａｍｉｎａｔｅｄ  Ｐａｐｅｒ）を巻回するなどして形成される。この試験対象２２０は、一様な外径の中間部と、ストレスコーン２３０が設けられた両端側とを備える。ストレスコーン２３０は、所定の絶縁材料、一般的には巻回後に所定の形状となるようにカットした広幅クラフト紙を巻回して形成される。ストレスコーン２３０は、上記中間部から上記両端側に向かって所定の角度で外径を大きくした傾斜部２３１を備える。上記中間部の導体２１０上と傾斜部２３１上には、電極２４０が設けられている。ここでは遮蔽側の電極２４０のみを示している。傾斜部２３１のさらに両端側には、ストレスコーン２３０の一部である太径部２３２が形成されている。
【０００４】
傾斜部２３１の内側に位置する試験対象２２０の部位は、電界が中間部に対し小さくなる。真に中間部における絶縁試験が必要な場合、傾斜部２３１から中間部への測定上の影響を排除するため、電極を中央部（ラインと称す）と、その両側（ガードと称す）に分断することがある。通常、ラインとガードの分断箇所は、試験対象２２０の電界が中間部よりも小さい傾斜部２３１の途中に設けられる。その後、評価する絶縁材料を適用するケーブルの種類に応じて、ＯＦケーブルではモデルケーブルを油に含浸し、超電導ケーブルではモデルケーブルを冷媒に含浸する等、それぞれのケーブルの製造条件に対応する処理を行う。そして、導体２１０の一端側には、課電装置（図示略）に接続されるリード（図示略）が接続される。このリードにより導体２１０に高電圧を印加し、試験対象２２０の外側の電極２４０を接地電位とすることで試験対象２２０に所定の電圧が印加される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“電力中央研究所報告  研究報告：１８１０４３  超高圧ケーブル用ラミネート絶縁紙の長期絶縁性能評価−ＰＰＬＰミニモデル・ケーブル−”、ｐ．３−４、［ｏｎｌｉｎｅ］、昭和５７年７月、財団法人  電力中央研究所  電力技術研究所、電力中央研究所、［平成２５年４月２５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｃｒｉｅｐｉ．ｄｅｎｋｅｎ．ｏｒ．ｊｐ／ｊｐ／ｋｅｎｋｉｋａｋｕ／ｒｅｐｏｒｔ／ｄｅｔａｉｌ／１８１０４３．ｈｔｍｌ＃＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
（１）絶縁破壊試験などの高い電界での試験を行うモデルケーブルは試験対象の絶縁厚を厚くする必要があり、モデルケーブルが大型化する。
試験対象上に巻回して構成されるストレスコーンは、その巻き始め部において一周して重なる箇所で長さ方向に沿って絶縁材料の厚さに応じた段差が生じる。この段差に起因する長さ方向に沿った一連の隙間に沿層方向ストレスが発生する。絶縁材料の表面の絶縁強度（本モデルケーブルでの沿層方向絶縁強度）は絶縁材料そのものの絶縁強度（本モデルケーブルでの半径方向絶縁強度）に比べて非常に弱い。モデルケーブルでの試験は、モデルケーブルの半径方向に加わる電界に対する評価である。そのため、例えば、絶縁破壊試験において絶縁破壊性能を評価する際、沿層方向ストレスにより絶縁破壊が生じれば、モデルケーブルとしての試験目的を果たせないことになる。沿層方向ストレスが最大となるのは上記中央部と傾斜部の境界であり、そのストレスはモデルケーブル中央部の最外周部の半径方向ストレス（半径方向最小ストレス）と傾斜部の角度と相関がある。試験対象の絶縁厚を厚くすれば半径方向最大ストレス（或いは平均ストレス）に対する半径方向最小ストレスの比は小さくなる。従って、絶縁破壊試験などの高い電界での試験を行う場合は、試験対象の絶縁厚を厚くせざるを得ず、長さ方向、径方向共にモデルケーブルの寸法を大きくせざるを得なかった。
【０００７】
（２）試験用モデルケーブルの高電圧部位と周辺の接地部位との間の離隔距離が両端に必要となる。
リードを介して試験用モデルケーブルに課電した際、導体の両端、即ちモデルケーブルの両端が高電圧になるため、試験を行う際には、その高電圧部位と周辺部材との間に十分な絶縁（距離）を確保する必要があった。特に、試験用モデルケーブルを複数配置して試験する場合には、モデルケーブル相互間の絶縁を確保する必要があり、大きな試験スペースが必要となっていた。なお、高電圧側と接地電位側を逆にして試験を実施することもできる。この場合、上記中間部が高電圧部位、両端部が接地部位となり、上記中間部と周辺部材や他のモデルケーブルとの離隔が必要となる。
【０００８】
（３）試験用モデルケーブルの配置形態が制限され易い。
試験用モデルケーブルは、ストレスコーンが試験対象の外周に巻回して構成されているため、例えば、導体の軸方向が鉛直方向となるように非特許文献１に記載の試験用モデルケーブルを配置すれば、重力の影響でストレスコーンが自重により下方にずれ易い。ストレスコーンがずれると、ストレスコーンと試験対象との間が弛み、沿層方向の絶縁強度が低下することで試験の遂行に支障が生じ得る。特に、長期的な絶縁性能を評価する試験を行う場合には、自重による絶縁材料のずれのリスクが大きくなるため、導体の軸方向を水平方向となるように試験モデルケーブルを配置せざるを得ない。従って、複数の試験用モデルケーブルを同時に試験する場合には、大きなスペースが必要となっていた。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、絶縁破壊試験などの高い電界での試験を、絶縁厚の薄い試験対象で実施できる試験用モデルケーブルを提供することにある。また、もう一つの目的は、コンパクトな試験用モデルケーブルを提供することにある。さらに、他の目的は、複数の試験用モデルケーブルを用いて同時に試験する場合に、小スペースで試験が行えたり、軸方向を鉛直方向に配置しての試験を可能にする試験用モデルケーブルを提供することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、上記試験用モデルケーブルを用いて行う絶縁性能の試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の試験用モデルケーブルは、導体と、リードと、一方側の絶縁部及び他方側の絶縁部とを備える。導体は、絶縁性能の試験対象である試験用絶縁材料が外周に設けられる棒状材で、軸方向に一様な外径を有する本体部と、本体部の両端に設けられ、本体部側から両端側に向かって外径が漸次小さくなる傾斜部とを有する。リードは、導体の少なくとも一方の傾斜部側に接続されて導体に課電する。一方側の絶縁部及び他方側の絶縁部は、導体の本体部よりも両端部側に設けられる。そして、一方側の絶縁部は、少なくとも一方の傾斜部の外周及びリードの一部の外周の双方を覆い、他方側の絶縁部は、少なくとも他方の傾斜部の外周を覆う。
【００１２】
本発明の試験用モデルケーブルの絶縁性能の試験方法は、本発明の試験用モデルケーブルを準備する準備工程と、リードを介して導体に課電して試験用絶縁材料の絶縁性能を評価する試験工程とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の試験用モデルケーブルは、高い電界での試験を、絶縁厚の薄い試験用絶縁材料で実施できる。
【００１４】
本発明の試験用モデルケーブルの絶縁性能の試験方法は、絶縁厚の薄い試験用絶縁材料でも高い電界での試験結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る試験用モデルケーブルの概略構成を示す模式断面図である。
【図２】実施形態に係る試験用モデルケーブルを複数同時に試験する方法を模式的に示す概略図である。
【図３】従来の試験用モデルケーブルの概略構成を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《本発明の実施形態の説明》
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１７】
（１）実施形態に係る試験用モデルケーブルは、導体と、リードと、一方側の絶縁部及び他方側の絶縁部とを備える。導体は、絶縁性能の試験対象である試験用絶縁材料が外周に設けられる棒状材で、軸方向に一様な外径を有する本体部と、本体部の両端に設けられ、本体部側から両端側に向かって外径が漸次小さくなる傾斜部とを有する。リードは、導体の少なくとも一方の傾斜部側に接続されて導体に課電する。一方側の絶縁部及び他方側の絶縁部は、導体の本体部よりも両端部側に設けられる。そして、一方側の絶縁部は、少なくとも一方の傾斜部の外周及びリードの一部の外周の双方を覆い、他方側の絶縁部は、少なくとも他方の傾斜部の外周を覆う。
【００１８】
この構成によれば、導体が軸方向に一様な外径の棒状体でなくても、導体の本体部よりも両端部側に上記絶縁部を備えることで、試験用絶縁材料を一様な外径を有する導体の外周に設ける場合と同様に試験用絶縁材料を設けることができる。そして、導体が、本体部と本体部から両端側に向かって先細る傾斜部とを備えることで、リードを介して導体に電圧を印加した際、試験用絶縁材料に作用する電界は、本体部で最大となり、傾斜部の先端側ほど小さくなる。そのため、導体の本体部を有効な試験領域とすることができる。また、従来、径が一様な導体の外周に山型のストレスコーンを成形する場合、ストレスコーンの保形性を考慮すると、広幅の絶縁紙を用いる必要があり、その場合、導体の長手方向に沿った一連の隙間が形成される。それに対して、本発明では、導体の本体部の両端に上記傾斜部を備える構成とすることで、ストレスコーンに相当する構成部材は傾斜部上に谷埋めにより形成することができる。そのため、広幅の絶縁紙以外の種々の絶縁材料により上記構成部材（絶縁部）を型崩れすることなく形成できる。その結果、上述したような一連の隙間を生じることなく絶縁部を形成でき、半径方向での絶縁破壊性能の評価以前に絶縁部での沿層方向ストレスによる試験用絶縁材料の絶縁破壊が生じることを抑制できる。従って、絶縁破壊試験などの高い電界での試験を、絶縁厚の薄い試験用絶縁材料で実施できる。さらに、試験電圧そのものを低くもできるため、より簡便な設備環境でも試験を行うことができる。そして、絶縁部は、上述のように種々の絶縁材料を用いて谷埋めすることで形成できるため、保形にも優れる。
【００１９】
また、従来のモデルケーブルのような長さの長い又は厚さの厚いストレスコーンを設ける必要がない上に、上述のように一連の隙間による弱点を形成することがなく試験用絶縁材料の絶縁厚を薄くできるため、試験用モデルケーブルをコンパクト化できる。従って、複数の試験用モデルケーブルを用いて同時に試験する場合に、小スペースで試験が行える。
【００２０】
（２）上記試験用モデルケーブルの一形態として、導体の本体部の外周に設けられる試験用絶縁材料と、試験用絶縁材料の外周に設けられる電極とを備えることが挙げられる。
【００２１】
上記の構成によれば、上述の導体の外周に試験用絶縁材料とその外周に電極とを設けて、電極を接地電位とすることで、所定の電圧を試験用絶縁材料に印加できる。
【００２２】
（３）上記試験用モデルケーブルの一形態として、試験用絶縁材料の試験領域が、前記本体部の軸方向全長に亘る領域内であることが挙げられる。
【００２３】
上記の構成によれば、リードを介して導体に電圧を印加した際、試験用絶縁材料のうち、電界が最大となる本体部を有効な試験領域とできるため、高い電界での絶縁性能の試験を実施できる。
【００２４】
（４）上記試験用モデルケーブルの一形態として、他方側の絶縁部は、絶縁部の軸を構成する軸部と、傾斜部及び軸部の外周に形成されて絶縁部の外形を構成する外形形成部とを備えることが挙げられる。この場合、軸部を固体絶縁体の成形体で構成し、外形形成部をテープ状の絶縁紙を巻回して構成することが好ましい。
【００２５】
固体絶縁体の成形体は、軸部に好適に利用できる。その上、軸部を設けることで、外形形成部の占める容積を小さくできるため、外形形成部を構成するテープ状の絶縁紙の量を減じて、巻回作業をひいては絶縁部の形成作業を簡素化できる。特に、リードと反対側は、絶縁紙を巻回するための軸が存在しないため、導体の本体部よりも端部側に絶縁紙を巻回して絶縁部を形成することが難しいが、軸部を備えることで絶縁紙を巻回し易くできるからである。絶縁紙は、外形形成部の形成に柔軟に対応するのに有効である。また、従来のモデルケーブルにおいてストレスコーンを上記広幅クラフト紙の巻回により形成する際のような沿層方向に伸びる一連の隙間を形成することもない。
【００２６】
（５）実施形態に係る試験用モデルケーブルの絶縁性能の試験方法は、上記試験用絶縁材料、及び電極を有する試験用モデルケーブルを準備する準備工程と、リードを介して導体に課電して試験用絶縁材料の絶縁性能を評価する試験工程とを備えることが挙げられる。
【００２７】
上記の構成によれば、上述の試験用モデルケーブルを用いるため、絶縁厚の薄い試験用絶縁材料でも高い電界での試験結果を得ることができる。また、試験電圧を低くすることにも有効である。
【００２８】
（６）上記試験用モデルケーブルの絶縁性能の試験方法の一形態として、試験工程は、前記導体の軸方向を鉛直方向に向けた状態で行うことが挙げられる。
【００２９】
上記の構成によれば、試験工程を導体の軸方向を水平方向に向けた状態で行う場合のように大きな試験スペースを必要としない。このことは、特に、複数の試験用モデルケーブルを同時に試験する場合に顕著になる。
【００３０】
《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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。
【００３１】
〔試験用モデルケーブル〕
実施形態に係る試験用モデルケーブルは、導体の外周に設けられる試験対象の絶縁性能を試験するためのものである。試験用モデルケーブルの主たる特徴とするところは、導体の形状を特定の形状とした点にある。以下、図１を参照して、試験用モデルケーブル１００の構成を説明する。ここでは、試験用モデルケーブル１００のケーブル本体１は、試験対象である試験用絶縁材料３０を外周に形成するための芯部を備える。この芯部は、導体１０と、リード１５と、一方側の絶縁部２０ａ及び他方側の絶縁部２０ｂとを主要構成部材とする。なお、説明の便宜上、図１では、導体１０、リード１５、及び絶縁部２０ａ，２０ｂの一部（軸部２１ａ，２１ｂ（後述））を除く他の部材を断面で示している。
【００３２】
［ケーブル本体］
（導体・リード）
導体１０は、絶縁性能の試験対象である試験用絶縁材料３０が外周に設けられる棒状材で、軸方向に一様な外径を有する本体部１１と、本体部１１の両端に一体に設けられ、本体部１１側から両端側に向かって外径が漸次小さくなる傾斜部１２ａ，１２ｂとを備える。導体１０は、傾斜部１２ａ，１２ｂの少なくとも一方の先端にリード１５が接続される。この「接続される」とは、導体１０とリード１５とが一体物で構成される場合は勿論、導体１０とリード１５が別部材で、両者を機械的に接続して構成する場合も含む。後者の場合、例えば、導体１０は、両傾斜部１２ａ，１２ｂの先端に開口部を有する中空状のパイプや、傾斜部１２ａ，１２ｂの少なくとも一方の先端に挿通穴を有する中実体などで構成することが挙げられる。ここでは、両傾斜部１２ａ，１２ｂの先端に挿通穴を備える中実体で構成している。一方（図１の右側）の挿通穴には、課電装置に接続されて導体１０に課電するリード１５が挿通・接続されている。他方（図１の左側）の挿通穴には、絶縁部２０ｂを構成する軸部２１ｂ（後述）の先端部（図１左側の破線部で示す）が挿通・固定されている。なお、リード１５は、一方の傾斜部１２ａ（図１の右側）側にのみ接続されているが、一方の傾斜部１２ａと他方の傾斜部１２ｂ（図１の右側）の両方にそれぞれ接続されていてもよい。導体１０の材質は、銅、アルミニウム、ＳＵＳ等の導電材料が挙げられる。
【００３３】
（内側半導電層）
導体１０及びリード１５の外周で後述する絶縁部２０ａ，２０ｂ及び試験用絶縁材料３０の内側、即ち、導体１０及びリード１５の直上には、安定した電気特性を得るのに有効な内側半導電層４０ｉを設けることが挙げられる。内側半導電層４０ｉは、その外周（直上）に形成される部材の構成材料に応じて適宜選択すればよい。例えば、内側半導電層４０ｉの外周（直上）に形成される部材が絶縁樹脂で構成される場合、その絶縁樹脂が形成される領域の内側半導電層４０ｉは、例えば、導電性塗料を塗布することで構成できる。また、内側半導電層４０ｉの外周に形成される部材が絶縁紙を巻回して構成される場合、その絶縁紙が形成される領域の内側半導電層４０ｉは、例えば、クレープカーボン紙などを巻回して構成することができる。クレープ紙はクッション効果が有り、内側半導電層４０ｉをクレープカーボン紙で構成することで、この外周に形成される試験用絶縁材料３０との間に隙間を形成し難くできる。ここでは、内側半導電層４０ｉは、クレープカーボン紙を導体１０の本体部１１及び両傾斜部１２ａ，１２ｂの直上、及びリード１５の直上に巻回して形成している。図１では、リード１５と軸部２１ａ（後述）との間の内側半導電層の図示は省略しているが、その間にも内側半導電層を設けている。なお、リード１５の直上は、電界が非常に小さくなるため、半導電層を省略することもできる。
【００３４】
（絶縁部）
絶縁部２０ａ，２０ｂはそれぞれ、導体１０の本体部１１よりも端部側に形成される。一方側（図１の右側）の絶縁部２０ａは、少なくとも傾斜部１２ａの外周及びリード１５の一部の外周の双方を覆うように形成され、他方側（図１の左側）の絶縁部２０ｂは、少なくとも傾斜部１２ｂの外周を覆うように形成されている。リード１５の一部の外周とは、リード１５の導体１０側の外周領域を含むことを言う。
【００３５】
〈一方側の絶縁部〉
一方側の絶縁部２０ａは、単一の部材で構成したり、複数の部材を組み合わせて構成することが挙げられる。絶縁部２０ａを単一の部材で構成する場合、例えば、導体１０及びリード１５を絶縁部２０ａの形成に適当な成形型内に配置して絶縁材料を注型成形することで形成することができる。従来、ストレスコーンは試験対象の外周に形成していたため、ストレスコーンを適当な絶縁樹脂の注型成形により一体に成形しても試験対象との間に隙間が形成されることが多く、広幅の絶縁紙を巻回して構成する必要があった。しかし、上述したように、その場合でも、導体の長手方向に沿った一連の隙間が形成される。それに対して、本実施形態では、導体１０の本体部１１の端部側に傾斜部１２ａ（１２ｂ）を備え、絶縁部２０ａを試験対象のない傾斜部１２ａ及びリード１５上に形成して、試験用絶縁材料３０をその外周に形成するため、注型成形できる。そして、注型成形により、導体１０及びリード１５との間に隙間が形成されることなく、導体１０及びリード１５と一体に絶縁部２０ａを形成できる。また、絶縁部２０ａを個別成形して、事後的に導体１０及びリード１５に嵌め合せることが考えられるが、導体１０及びリード１５と絶縁部２０ａとの間に隙間が形成され易いため、注型成形により導体１０及びリード１５と一体成形することが好ましい。
【００３６】
一方、複数の部材を組み合わせて構成する場合、例えば、図１に示すように、絶縁部２０ａの軸を構成する軸部２１ａと、傾斜部１２ａ及び軸部２１ａの外周に形成されて絶縁部２０ａの外形を構成する外形形成部２２ａとで構成できる。この場合、軸部２１ａを固体絶縁体の成形体で構成し、外形形成部２２ａをテープ状の絶縁紙を巻回して構成することが挙げられる。そうすれば、例えば、複数回（異なる）試験を行う場合に、導体１０を使いまわすことができる。絶縁部２０ａ，２０ｂを分解できて導体１０を容易に取り出すことができるからである。
【００３７】
軸部２１ａは、その外周に外形形成部２２ａを形成するためのものである。軸部２１ａは、リード１５が挿通される筒状の成形体で構成することが挙げられる。軸部２１ａの内径は、軸方向に一様である。軸部２１ａの外径は、軸方向のうち傾斜部１２ａ側との反対側が傾斜部１２ａ側よりも大きいことが挙げられる。例えば、軸部２１ａは、傾斜部１２ａ側からその反対側に向かって外径の広がる傾斜領域のみで構成してもよいし、上記傾斜領域と、傾斜領域に連続して形成され、傾斜部１２ａの反対側に向かって一様な外径の直線領域とを備える構成としてもよい。軸部２１ａが傾斜領域を備えることで、軸部２１ａは、導体１０の傾斜部１２ａとリード１５とで、テープ状の絶縁紙を巻回して外形形成部２２ａを形成し易くするための一方側の谷部を形成できる。ここでは、軸部２１ａは、上記傾斜領域と上記直線領域とを備える筒状体で構成する。即ち、上記一方側の谷部は、軸部２１ａの上記傾斜領域と導体１０の傾斜部１２ｂとリード１５とで構成される。
【００３８】
軸部２１ａの上記直線領域の外径は、本体部１１と実質的に等しくてもよいが、本体部１１よりも若干小さい方が好ましい。上記直線領域の外径を本体部１１と実質的に等しくする場合に対して、上記直線領域の外径を本体部１１よりも若干小さくすると、上記直線領域の外周にも外径形成部２２ａを構成するテープ状の絶縁紙を巻回させる領域を形成できる。即ち、外径形成部２２ａを構成するテープ状の絶縁紙を上記直線領域の外周にも巻回できるので、絶縁部２０ａ（外形形成部２２ａ）の外径を本体部１１の外径と実質的に等しくなるように調整し易いからである。特に、上記絶縁紙をクレープ紙とすれば、上記直線領域の直上にクレープ紙を巻回することで、上記直線領域の直上に試験用絶縁材料３０を直接巻回する場合に比べて試験用絶縁材料３０のズレを抑制し易い。なお、実質的に等しいとは、試験用絶縁材料３０と本体部１１（導体１０）及び絶縁部２０との間に弛みや有害な隙間が生じないように、試験用絶縁材料３０を本体部１１及び絶縁部２０の外周に連続的に形成できることを言う。つまり、絶縁部２０（外形形成部２２ａ）が、本体部１１と全く同じ一様な径ではなく、導体１０に内側半導電層４０ｉなど導体１０と同電位となる層が形成されている場合に、その層と同一の径（面一）である場合も含む。
【００３９】
軸部２１ａの構成材料は、例えば、シリコンゴム、エポキシ樹脂、ＭＣナイロン、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）などが挙げられる。ＦＲＰなどの固体絶縁体は電気絶縁性に優れ、成形体として活用できるため、傾斜部１２ａの先端の上記挿通穴やリード１５に嵌合させて固定できる。また、絶縁紙を巻回して外形形成部２２ａを構成する際の軸に好適に利用できる。その上、巻回する絶縁紙の量を減らすこともでき、絶縁紙の巻回作業の簡素化にも効果的である。軸部２１ａをゴムモールド品で構成する場合、リード１５に接する軸部２１ａの内周面側を導電性ゴムで構成し、残部を絶縁性ゴムとすることもできる。その場合、導電性ゴムが内側半導電層４０ｉを構成するため、ゴムモールド品をリード１５の外側に嵌め込むだけで良い。
【００４０】
外形形成部２２ａは、上記一方側の谷部を埋設して外周面が本体部１１の外周面と実質的に面一となるように、傾斜部１２ａ、リード１５、及び軸部２１ａの外周にテープ状の絶縁紙を巻回して構成する。即ち、外形形成部２２ａの内周面は、傾斜部１２ａ、リード１５、及び軸部２１ａ（傾斜領域及び直線領域）の外周面に沿っている。本例のように、内側半導電層４０ｉを傾斜部１２ａ及びリード１５の外周に設ける場合、絶縁紙はその内側半導電層４０ｉの外周に巻回されるため、外形形成部２２ａの内周面は、その傾斜部１２ａ及びリード１５の外周に設けられた内側半導電層４０ｉの外周面に沿っている。このように、外形形成部２２ａを上記一方側の谷部を埋設して形成すれば、外形形成部２０ａは導体１０の傾斜部１２ａと軸部２１ａとで保形されるため、外形形成部２０ａの形状が崩れることがない。
【００４１】
絶縁紙は、例えば、クレープクラフト紙が挙げられる。クレープクラフト紙は伸縮性に富むため、導体１０の傾斜部１２ａ及び軸部２１ａに巻回し易く、かつ外形形成部２２ａの形成に柔軟に対応するのに有効である。即ち、上記谷部を埋設して外形形成部２２ａを形成するのに有効であり、かつ傾斜部１２ａとの間、及びリード１５との間に隙間を形成することなく外形形成部２２ａを形成するのに有効である。従って、従来のモデルケーブルのストレスコーンに生じるような沿層方向の一連の隙間が形成されない上に形状が崩れにくい。また、クレープクラフト紙は、上述したように軸部２１ａの上記直線領域の外径を本体部１１よりも若干小さくする場合、上記直線領域の外周にも巻回して絶縁部２０ａ（外形形成部２２ａ）の外径を本体部１１の外径と実質的に等しくなるように調整するのに有効である。その上、上記直線領域の外周に試験用絶縁材料３０を直接巻回する場合に比べて試験用絶縁材料３０のズレを抑制するのにも有効である。なお、仮に、図３に示す従来のモデルケーブル２００のストレスコーン２３０をクレープ紙で巻回しようとすれば、上述の広幅クラフト紙を巻回する場合に比べて、巻回する作業が煩雑である。また、上記広幅クラフト紙を巻回する場合に比べて傾斜部２３１を所定の角度及び所定の長さに形成することが困難である上に形状が崩れやすい。
【００４２】
なお、リード１５側の絶縁部２０ａは、絶縁紙のみで構成することもできる。その場合、傾斜部１２ａ及びリード１５を絶縁紙の巻回用の軸とし、外周面が本体部１１の外周面と実質的に面一となるように絶縁紙を傾斜部１２ａ及びリード１５の外周に巻回することが挙げられる。
【００４３】
〈他方側の絶縁部〉
他方側の絶縁部２０ｂは、一方側の絶縁部２０ａと同様、複数の部材を組み合わせて構成することが挙げられる。例えば、絶縁部２０ｂの軸を構成する軸部２１ｂと、傾斜部１２ｂ及び軸部２１ｂの外周に形成されて絶縁部２０ｂの外形を構成する外形形成部２２ｂとで構成できる。この場合、一方側の絶縁部２０ａと同様、軸部２１ｂを固体絶縁体の成形体で構成し、外形形成部２２ｂをテープ状の絶縁紙を巻回して構成することが挙げられる。なお、絶縁部２０ｂは、上述したように注型成形により形成した単一の部材で構成してもよい。
【００４４】
軸部２１ｂは、その外周に外形形成部２２ｂを形成するためのものである。軸部２１ｂは、導体１０の傾斜部１２ｂの先端の挿通穴に嵌め込まれる先端部を有する柱状の成形体で構成することが挙げられる。本例では、上述のようにリード１５を絶縁部２０ａ側にのみ接続しているが、例えば、絶縁部２０ｂ側にもリード１５を接続する場合は、軸部２１ｂを上述の軸部２１ａと同様に筒状体で構成すればよい。
【００４５】
軸部２１ｂの外径は、軸方向のうち傾斜部１２ｂ側との反対側が傾斜部１２ｂ側よりも大きいことが挙げられる。例えば、軸部２１ｂは、傾斜部１２ｂ側からその反対側に向かって外径の広がる傾斜領域のみで構成することが挙げられる。また、軸部２１ｂは、上記傾斜領域と、傾斜領域に連続して形成され、傾斜部１２ｂの反対側に向かって一様な外径の直線領域とを備えることが挙げられる。或いは、軸部２１ｂは、傾斜部１２ｂ側からその反対側に向かって、一様な外径の傾斜部側直線領域と、傾斜部側直線領域に連続して形成され、外径が大きくなる傾斜領域と、傾斜領域に連続して形成され、一様な外径の反対側直線領域とを備えることが挙げられる。軸部２１ｂが上記傾斜領域を備えることで、一方側の絶縁部２０ａの軸部２１ａと同様、軸部２１ｂは、導体１０の傾斜部１２ｂとで外形形成部２２ｂを形成し易くするための他方側の谷部を形成することができる。その上、試験用絶縁材料３０の絶縁性能の測定試験をリード１５が鉛直方向上側になるように導体１０の軸を鉛直方向に向けた状態で行うことができる。後述の外形形成部２２ｂを絶縁紙を巻回して構成した際、導体１０の軸を鉛直方向に向けても、傾斜領域により外形形成部２２ｂが自重によりずれることを抑制できるからである。その場合、上述の外形形成部２２ａの自重によるずれの防止は、導体１０の傾斜部１２ａにより行うことができる。
【００４６】
ここでは、軸部２１ｂは、傾斜部側直線領域と傾斜領域と反対側直線領域とを備える柱状体で構成する。即ち、上記谷部は、軸部２１ｂの傾斜部側直線領域及び傾斜領域と、導体１０の傾斜部１２ｂとで構成される。軸部２１ｂの上記反対側直線領域の外径は、一方の軸部２１ａと同様、本体部１１よりも若干小さい方が好ましい。軸部２１ｂの構成材料は、軸部２１ａと同様の材料が挙げられる。
【００４７】
外形形成部２２ｂは、上述の外形形成部２２ａと同様、上記他方側の谷部を埋設して外周面が本体部１１の外周面と実質的に面一となるように、傾斜部１２ｂ及び軸部２１ｂの外周にテープ状の絶縁紙を巻回して構成する。即ち、外形形成部２２ｂの内周面は、傾斜部１２ｂ（内側半導電層４０ｉを設ける場合はその外周面）及び軸部２１ｂ（傾斜部側直線領域、傾斜領域、及び反対側直線領域）の外周面に沿っている。絶縁紙は、上述の外形形成部２２ａと同様、クレープクラフト紙が挙げられる。
【００４８】
（試験対象）
導体１０の本体部１１の外周には、絶縁性能の試験対象である試験用絶縁材料３０が設けられる。試験用絶縁材料３０は、シート状又はテープ状の絶縁材料を巻回して構成したり、ブロック状の成形体を押出成型して構成したりすることが挙げられる。この試験用絶縁材料３０は、絶縁性能の測定試験を行いたい絶縁材料で構成すればよい。例えば、油浸絶縁層に使用する絶縁材料（以下、油浸用絶縁材料）、超電導ケーブルにおける冷媒が含浸される絶縁層などに利用する絶縁材料（以下、超電導ケーブル用絶縁材料）などで構成することが挙げられる。試験用絶縁材料３０を油浸用絶縁材料で構成する場合、試験用絶縁材料３０に絶縁油に含浸させて絶縁性能の試験を行い、超電導ケーブル用絶縁材料で構成する場合、試験用絶縁材料３０に液体冷媒を含浸させて絶縁性能の試験を行う。その他、ＣＶケーブルの絶縁体やソリッドケーブルの絶縁層などに利用する絶縁材料で構成することもできる。試験用絶縁材料３０の導体軸方向の長さは、一方側の絶縁部２０ａから本体部１１及び両傾斜部１２ａ，１２ｂを跨いで他方側の絶縁部２０ｂに亘る長さとしている。
【００４９】
（外側半導電層）
試験用絶縁材料３０の外側には、安定した電気特性を得るのに有効な外側半導電層４０ｏを設けることが挙げられる。外側半導電層４０ｏは、内側半導電層４０ｉと同様、クレープカーボン紙などを巻回して構成することができる。外側半導電層４０ｏは、試験用絶縁材料３０の直上において、長手方向に電気的な分断箇所が無いように形成したり、上記分断箇所を設けるように複数の領域に分割して形成したりすることが挙げられる。ここでは、複数の領域に分割して形成している。具体的には、試験用絶縁材料３０の直上における本体部１１の外周領域内に設けられる外側半導電層４０ｏｃと、外側半導電層４０ｏｃの両側に外側半導電層４０ｏｃとの間に分断箇所を介して設けられる外側半導電層４０ｏｅ，４０ｏｅとの３つに分割して形成している。上記分断箇所を導体１０の両傾斜部１２ａ，１２ｂの外周領域に設けて、外側半導電層４０ｏｃの形成領域を試験用絶縁材料３０の直上における本体部１１の外周領域全域を含めた範囲とすることが好ましい。また、絶縁破壊試験の場合、ここでの上記分断箇所は必須ではないが、部分放電の測定、誘電特性の測定を行う場合は分断箇所を設けることが好ましい。
【００５０】
（電極）
試験用絶縁材料３０（外側半導電層４０ｏを設ける場合は、外側半導電層４０ｏ）の外周には、接地電極５０を備える。具体的には、試験用絶縁材料３０の絶縁性能を評価するためのライン端子（図示略）が接続される接地電極５０ｃと、ガード端子（図示略）が接続される接地電極５０ｅ，５０ｅとを備える。
【００５１】
接地電極５０ｃは、試験用絶縁材料３０（外側半導電層４０ｏ）の直上における導体１０の本体部１１の外周領域に設けられる。一方、接地電極５０ｅ，５０ｅは、上記直上における導体１０の傾斜部１２ａ、１２ｂ側の外周領域に接地電極５０ｃとの間に分断箇所を介して設けられる。外側半導電層４０ｏを上述のように上記分断箇所を介して複数の領域（外側半導電層４０ｏｃ，４０ｏｅ，４０ｏｅ）に分割して形成する場合には、各接地電極５０ｃ，５０ｅ，５０ｅは、各外側半導電層４０ｏｃ，４０ｏｅ，４０ｏｅの外周に上記分断箇所を跨がないように設けることが挙げられる。即ち、外側半導電層４０ｏｃの外周には、接地電極５０ｃが、外側半導電層４０ｏｅ，４０ｏｅの外周には、接地電極５０ｅ、５０ｅがそれぞれ設けられる。これら接地電極５０ｃ，５０ｅ，５０ｅには、接地線または測定器を介して接地される測定線が接続されている。なお、リード１５のない傾斜部１２ｂ側の接地電極５０ｅは、外側半導電層４０ｏｅ及び端部側に向けての絶縁部２０ｂの外周を覆うように形成している。これら接地電極５０は、アルミ箔や錫箔などと、軟銅線や錫メッキ銅線などとを組み合わせて各形成領域に巻回して形成できる。
【００５２】
［容器］
試験用モデルケーブル１００は、ケーブル本体１の試験用絶縁材料３０を上記油浸用絶縁材料で構成する場合、例えば、ケーブル本体１を内部に収納する容器６０を備えることが挙げられる。その場合、リード１５の一端（図１の右端）は容器６０外部に引き出される。容器６０は、ケーブル本体１を収納した際、容器６０の内周面とケーブル本体１との間の空間に絶縁油を充填すると共に絶縁油を試験用絶縁材料３０に含浸させるための注入口（図示略）を備える。容器６０の大きさは、一つのケーブル本体１を少なくとも一式収納する大きさとする。容器６０の材質は、例えば、鉄製、ステンレス製、銅製などが挙げられる。容器６０のリード１５側の外周には、碍子７０を設けている。碍子７０は、磁器製またはＦＲＰなどの樹脂製のものを用いることができる。
【００５３】
一方、試験用絶縁材料３０を上記超電導ケーブル用絶縁材料で構成する場合は、例えば、上述の容器６０に代えて、液体冷媒の所望の温度を維持できる程度に断熱性を有する断熱容器（図示略）を用いることが挙げられる。
【００５４】
［その他］
電界集中を緩和するための電界緩和リング８０を備えていることが好ましい。電界緩和リング８０は、ケーブル本体１の表面（沿層方向）に電界が印加されるリード１５の端部や、リード１５側の接地電極５０ｅにおけるギャップ側とは反対側の端面に設けることが挙げられる。ここでは、後者のリード１５側の接地電極５０ｅの上記端面に設けている。
【００５５】
〔作用効果〕
上述した試験用モデルケーブル１００によれば、導体１０が軸方向に一様な外径の棒状体でなくても、導体１０の本体部１１よりも両端部側に導体１０と実質的に外径の等しい絶縁部２０ａ，２０ｂを備えることで、試験用絶縁材料３０を一様な外径を有する導体１０の外周に設ける場合と同様に試験用絶縁材料３０を設けることができる。そして、導体１０が、本体部１１と本体部１１から両端側に向かって先細る傾斜部１２ａ，１２ｂとを備えることで、リード１５を介して導体１０に電圧を印加した際、試験用絶縁材料３０に作用する電界は、本体部１１で最大となり、傾斜部１２ａ，１２ｂの先端側ほど小さくなる。そのため、導体１０の本体部１１を有効な試験領域とすることができる。また、絶縁部２０ａ，２０ｂには、従来のモデルケーブルにおいてストレスコーンを上記広幅クラフト紙の巻回により形成する際のような沿層方向に伸びる一連の隙間が形成されることが無いため、絶縁部２０ａ，２０ｂでの沿層方向ストレスによる試験用絶縁材料３０の絶縁破壊を抑制できる。従って、絶縁破壊試験などの高い電界での試験を、絶縁厚の薄い試験用絶縁材料３０で実施できる。更に、試験電圧そのものを低くもできるため、より簡便な設備環境でも試験を行うことができる。
【００５６】
また、従来のモデルケーブルのような長さの長い又は厚さの厚いストレスコーンを設ける必要がない上に、上述のように一連の隙間による弱点を形成することがなく試験用絶縁材料３０の絶縁厚を薄くできるため、試験用モデルケーブル１００をコンパクト化できる。従って、複数の試験用モデルケーブル１００を用いて同時に試験する場合に、小スペースで試験が行える。
【００５７】
試験用モデルケーブル１００は、導体１０の軸方向を鉛直方向に向けた状態で絶縁性能測定試験を行うことができ、複数の試験用モデルケーブル１００の絶縁性能の試験を同時に行う際、大きな試験スペースが不要で小スペースで試験を行える。リード１５側を上に向けて試験用モデルケーブル１００を縦型配置した場合、リード１５側では、絶縁部２０ａの外形形成部２２ａの鉛直方向への移動が導体１０の傾斜部１２ａで阻止される。一方、リード１５と反対側では、絶縁部２０ｂの軸部２１ｂが導体１０に固定されていることで軸部２１ｂの鉛直方向への移動が防止されると共に、絶縁部２０ｂの外形形成部２２ｂの鉛直方向への移動が絶縁部２０ｂの軸部２１ｂで阻止される。そのため、外形形成部２２ａ及び外形形成部２２ｂは鉛直方向へずれ難いからである。つまり、従来のような試験用絶縁材料の外周に設けたストレスコーンの自重による鉛直方向へのずれを生じさせることがなく、試験用モデルケーブル１００の配置形態が制限され難い。
【００５８】
〔試験用モデルケーブルの絶縁性能の試験方法〕
試験用モデルケーブル１００を用いて、試験用絶縁材料３０の絶縁性能を試験する方法を説明する。具体的には、導体の準備⇒リードの接続⇒内側半導電層の形成⇒絶縁部の形成⇒試験用絶縁材料・外側半導電層・電極の形成という工程によりケーブル本体１を作製した後、絶縁性能の測定を行う。
【００５９】
準備した導体１０の一方の傾斜部１２ａ側の挿通穴にリード１５を挿通して導体１０とリード１５とを接続する。続いて、導体１０の本体部１１及び両傾斜部１２ａ，１２ｂと、リード１５の直上とにクレープカーボン紙を巻回して内側半導電層４０ｉを形成する。続いて、軸部２１ａをリード１５に嵌め合わせ、軸部２１ｂの先端部を他方の傾斜部１２ｂの挿通穴に嵌め合わせて固定する。そして、両傾斜部１２ａ，１２ｂの外周、リード１５の外周、及び両軸部２１ａ、２１ｂの外周にクレープクラフト紙を巻回して外形形成部２２ａ，２２ｂを形成して絶縁部２０を作製する。次に、シート状の絶縁材料を一方側の絶縁部２０の端部近傍から他方側の絶縁部２０の途中に亘るまで巻回して試験用絶縁材料３０を形成する。続いて、試験用絶縁材料３０の外周に、クレープカーボン紙を巻回して外側半導電層４０ｏを作製する。さらに、外側半導電層４０ｏの外周に接地電極５０を形成してケーブル本体１を作製する。
【００６０】
前工程で、試験用絶縁材料３０を油浸用絶縁材料で構成した場合は、図１に示すように、ケーブル本体１を容器６０に収納する。続いて、所定の真空乾燥処理を行った後、容器６０の注入口（図示略）から容器６０内に、脱ガス処理された絶縁油を注入し、試験対用絶縁材料３０に絶縁油を含浸させる。そして、課電装置（図示略）からリード１５を介して導体１０に課電して試験用絶縁材料３０の絶縁性能を評価する。
【００６１】
このケーブル本体１を複数用意して、複数のケーブル本体１をまとめて試験することもできる。その場合は、温度調節機能を備えるチャンバー内に、図２に示すように、リード１５側を上に向けた状態でケーブル本体１（試験用モデルケーブル１００）同士を適当な間隔をあけて配置する。そして、各ケーブル本体１のリード１５を介して導体１０に課電して、各試験用絶縁材料３０の絶縁性能を評価する。
【００６２】
一方、前工程で、試験用絶縁材料３０を上記超電導ケーブル用絶縁材料で構成した場合は、容器６０の代わりに断熱容器を用意して、ケーブル本体１を上記断熱容器に収納し、液体冷媒を充填する。或いは、液体冷媒を貯留した貯留槽内にケーブル本体１を挿入する。そして、課電装置（図示略）からリード１５を介して導体１０に課電して試験用絶縁材料３０の絶縁性能を評価する。
【００６３】
試験用絶縁材料３０を上記超電導ケーブル用絶縁材料で構成した場合でも、上述と同様に複数のケーブル本体１をまとめて試験することもできる。その場合は、各ケーブル本体１を各断熱容器に収納せず、複数の試験用モデルケーブル１００まとめて収納できる断熱容器或いは貯留槽を利用する。その断熱容器（貯留槽）にケーブル本体１同士を適当な間隔を開けて収納・配置して、上述と同様にして評価する。
【００６４】
〔作用効果〕
この試験方法によれば、上述した試験用モデルケーブル１００（ケーブル本体１）を利用するため、絶縁厚が薄い試験用絶縁材料３０でも、高い電界での試験結果を得ることができる。また、複数の試験用モデルケーブル１００（ケーブル本体１）を同時に試験する場合、各試験用モデルケーブル１００（ケーブル本体１）を縦型配置することができるため、小スペースで試験を行うことができる。さらに、試験電圧そのものを低くできるため、より簡便な設備環境で試験を行うこともできる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の試験用モデルケーブルは、絶縁材料の絶縁性能の測定試験に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１００  試験用モデルケーブル
１  ケーブル本体
１０  導体
１１  本体部  １２ａ，１２ｂ  傾斜部
１５  リード
２０ａ，２０ｂ  絶縁部
２１ａ，２１ｂ  軸部  ２２ａ，２２ｂ  外形形成部
３０  試験用絶縁材料
４０ｉ  内側半導電層
４０ｏ，４０ｏｃ，４０ｏｅ  外側半導電層
５０，５０ｃ，５０ｅ  接地電極
６０  容器
７０  碍子
８０  電界緩和リング
２００  従来の試験用モデルケーブル
２１０  導体
２２０  試験対象
２３０  ストレスコーン
２３１  傾斜部  ２３２  太径部
２４０  電極
【図１】
2015031581.tif 000003
【図２】
2015031581.tif 000004
【図３】
2015031581.tif 000005