(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧部品の高電圧活電部（１）に電気的に接続される内側偏向部（４）と、
前記高電圧部品に沿って配置され、一位置において前記高電圧部品の前記高電圧活電部（１）に、前記内側偏向部又は接続部を介して接続され、一端部において前記高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層（５）であって、非直線的な電流電圧特性を有する抵抗層（５）と、
前記抵抗層上に配置され、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって少なくとも延びつつ前記抵抗層の前記一端部に到達することなく途切れる絶縁層（６）と、
前記絶縁層上に配置される半導体層または導体層（７）であって、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって少なくとも延び、前記絶縁層の端部を過ぎることで、前記抵抗層と、前記絶縁層と、前記半導体層または導体層と、の交差位置における外側三重点を定める半導体層または導体層（７）と、
を備える、高電圧部品における電場を制御するデバイスにおいて、
前記抵抗層は、前記一位置から前記一端部に向かって見られたときに、隣接する第１の区画と、第２の区画と、第３の区画とを有し、
前記第１の区画の一部は、前記内側偏向部の下方で延び、
前記絶縁層は、前記内側偏向部と接触するとともに前記内側偏向部の上方で延びる、
ことを特徴とする、デバイス。
【請求項２】
前記第１の区画は、前記第２の区画の最小厚さよりも薄い最大厚さを有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１の区画は、実質的に一定の厚さの薄い均一層である、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
高電圧部品の高電圧活電部（１）に電気的に接続される内側偏向部（４）と、
前記高電圧部品に沿って配置され、一位置において前記高電圧部品の前記高電圧活電部（１）に、前記内側偏向部又は接続部を介して接続され、一端部において前記高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層（５）であって、非直線的な電流電圧特性を有する抵抗層（５）と、
前記抵抗層上に配置され、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって少なくとも延びつつ前記抵抗層の前記一端部に到達することなく途切れる絶縁層（６）と、
前記絶縁層上に配置される半導体層または導体層（７）であって、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって少なくとも延び、前記絶縁層の端部を過ぎることで、前記抵抗層と、前記絶縁層と、前記半導体層または導体層と、の交差位置における外側三重点を定める半導体層または導体層（７）と、
を備える、高電圧部品における電場を制御するデバイスにおいて、
前記抵抗層は、前記一位置から前記一端部に向かって見られたときに、隣接する第１の区画と、第２の区画と、第３の区画とを有し、
前記第１の区画の一部は、前記内側偏向部の下方で延び、
前記第１の区画の一部は、前記第２の区画に向かう方向で徐々に減少する厚さを有する、
ことを特徴とする、デバイス。
【請求項５】
徐々に減少する厚さを有する前記第１の区画の前記一部は、前記内側偏向部の端部に配置される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
徐々に減少する厚さを有する前記第１の区画の前記一部は、前記第２の区画に向かう方向で前記内側偏向部の端部から離れて配置される、請求項４に記載のデバイス。
【請求項７】
前記第１の区画の別の一部は、前記内側偏向部と接触するとともに前記内側偏向部の上方で延びる、請求項４から６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項８】
前記絶縁層は前記内側偏向部と接触するとともに前記内側偏向部の上方で延びる、請求項４から６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
接続部を備え、前記接続部を介して前記内側偏向部が前記高電圧部品の前記高電圧活電部に電気的に接続される、請求項１から８のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１０】
前記内側偏向部の下方で延びる前記第１の区画の前記一部は、前記接続部だけと、前記内側偏向部だけと、または、前記接続部および前記内側偏向部の両方と接する、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記絶縁層（６）の一部が前記内側偏向部の下方で延びる、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記第３の区画は、前記外側三重点から前記一端部へと延びており、
前記第２の区画は、少なくともそれの実質的な部分において、前記外側三重点に向かう方向で徐々に増加する厚さを有する先細電場制御形状を有する、請求項１から１１のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第３の区画は、少なくともそれの実質的な部分において、前記一端部に向かう方向で徐々に減少する厚さを有する、請求項１から１２のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１４】
厚さが前記一端部に向かう方向で徐々に減少する前記第３の区画の前記部分は、前記外側三重点から前記高電圧部品の接地部（８）の端部へと延びる、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記厚さの減少する割合が、前記一端部に向かう方向で減少していく、請求項１３または１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記抵抗層は前記外側三重点において最も厚い、請求項１から１５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１７】
前記デバイスは追加の高電圧部品における電場を制御するために配置され、
前記内側偏向部は前記追加の高電圧部品の高電圧活電部に電気的に接続され、
前記抵抗層（５）は、前記追加の高電圧部品に沿って配置され、追加の一位置において前記追加の高電圧部品の前記高電圧活電部に電気的に接続され、一他端部において前記追加の高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合され、
前記絶縁層（６）は、前記抵抗層の前記追加の一位置から前記一他端部に向かって少なくとも延びつつ前記抵抗層の前記一他端部に到達することなく途切れ、
前記半導体層または前記導体層（７）は、前記絶縁層上に配置され、前記抵抗層の前記追加の一位置から前記一他端部に向かって少なくとも延び、前記絶縁層の前記端部を過ぎ、前記絶縁層が前記抵抗層の前記一他端部に至らないことで、前記抵抗層と、前記絶縁層と、前記半導体層または前記導体層と、の交差位置における追加の外側三重点を定め、
前記抵抗層は、前記追加の一位置から前記一他端部に向かって見られたときに、隣接する第４の区画と、第５の区画と、第６の区画とを有し、
前記第４の区画の一部が前記内側偏向部の下方で延びる、請求項１から１６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１８】
前記高電圧部品および前記追加の高電圧部品はそれぞれ高電圧ケーブルであり、
前記デバイスはケーブル結合部で前記高電圧ケーブルを結合するために提供される、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記高電圧部品は、高電圧ケーブル、開閉装置、または真空遮断器であり、
前記デバイスは、ケーブル終端部で前記高電圧ケーブルを終端するために、または、ブッシングとして用いられるために提供される、請求項１から１６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２０】
前記デバイスは、定格３００ｋＶ以上または任意選択的に定格５００ｋＶ以上であるとともに任意選択的に直流高電圧部品である高電圧部品における電場を制御するために提供される、請求項１から１９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項２１】
高電圧部品に沿って配置され、一位置において前記高電圧部品の高電圧活電部（１）に、内側偏向部又は接続部を介して電気的に接続されるように適合され、一端部において前記高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層（５）であって、非直線的な電流電圧特性を有する抵抗層（５）と、
前記抵抗層上に配置され、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって延びつつ前記抵抗層の前記一端部に到達することなく途切れる絶縁層（６）と、
前記絶縁層上に配置される半導体層または導体層（７）であって、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって延び、前記絶縁層の端部を過ぎることで、前記抵抗層と、
前記絶縁層と、前記半導体層または導体層と、の交差位置における外側三重点を定める半導体層または導体層（７）と
を備える、高電圧部品における電場を制御するデバイスにおいて、
前記抵抗層は、前記一位置から前記一端部に向かって見られたときに、隣接する第１の区画と、第２の区画と、第３の区画とを有し、
前記第３の区画は、前記外側三重点から前記一端部へと延び、
前記第３の区画は、少なくともそれの実質的な部分において、前記一端部に向かう方向で徐々に減少する厚さを有し、
前記第３の区画の前記厚さは、
Ｃ1およびＣ2を定数とし、かつ、ｘを前記外側三重点からの長手方向距離とした場合に、ｔ＝Ｃ1ｅ-C2xにおおよそ従って、または、
Ａ、Ｂ、Ｃ、．．．を定数とした場合に、
【数１】
0005805865.tif 000006
におおよそ従って、
前記一端部に向かう方向で減少する、
ことを特徴とする、デバイス。
【請求項２２】
厚さが前記一端部に向かう方向で徐々に減少する前記第３の区画の前記部分は、前記外側三重点から前記高電圧部品の接地部（８）の端部へと延びる、請求項２１に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記厚さの減少する割合が、前記一端部に向かう方向で減少していく、請求項２１または２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記第３の区画の前記厚さは、多項式におおよそ従って、前記外側三重点に向かう方向で増加する、請求項２１から２３のいずれかに記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、電場制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
高電圧部品において電場を制御するデバイスであって、高電圧部品の高電圧活電部に電気的に接続される内側偏向部と、高電圧部品に沿って配置され、一位置において内側偏向部に電気的に接続され、一端部において高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層と、抵抗層上に配置され、抵抗層の一位置から一端部に向かって少なくとも延びつつ抵抗層の一端部に到達することなく途切れる絶縁層と、絶縁層上に配置される半導体層であって、抵抗層の一位置から一端部に向かって少なくとも延び、絶縁層の端部を過ぎることで、抵抗層、絶縁層、および半導体層の交差位置で外側三重点を定める半導体層とを備えるデバイスが知られている。
【０００３】
この種類のデバイスは、例えばＷＯ００／７４１９１Ａ１によって知られている。この種類のデバイスは、電場が重要である場合に電場を分布させるために用いられ、それによって、電場の集中を回避し、ケーブルなどの異なる種類の機器の損傷を回避する。活電部と接地との間の電位は、抵抗層を形成する適切な抵抗を有する材料によって分布される。抵抗性電場制御と、抵抗層によって得られた適切な幾何学的電場制御とを組み合わせることで、有害な電荷蓄積の危険性、および、ケーブルなどの部品にそれの電圧の急速な変化で生じる大きなストレスの危険性が、抵抗層による抵抗性電場制御だけを有するデバイスなどに対して低減されている。
【０００４】
また、ＥＰ１８７０９７５Ａには、高電圧部品において電場を制御するためのこの種類のデバイスが開示されており、そのデバイスは、電場制御用の抵抗層と、抵抗層上に配置される絶縁層と、絶縁層上に配置される半導体層または導体層とを備えている。３つの層は三重点で交わり、その三重点で絶縁層は途切れる。抵抗層と絶縁層との間のインターフェースは、三重点において、半導体層または導体層に対して６０°〜１２０°の角度となっている。
【発明の概要】
【０００５】
ＨＶＤＣ（高電圧直流）機器の定格電圧は非常に大きいため、対応する電圧レベルを備えたケーブル結合部やケーブル終端部が必要とされる。高電圧という用語は、３６ｋＶ以上の電圧を称しているが、より高い、例えば３００ｋＶ超やさらには５００ｋＶ超などの数百ｋＶの電圧を称することもよくある。
【０００６】
直流機器に関する主な課題は、公称直流電圧のほぼ２倍のストレス要件と、例えばスイッチングサージや雷インパルスなどの、重畳された過渡電圧のある直流電圧のストレス要件との組み合わせである。一定に印加される直流電圧については、材料の導電性が支配的なパラメータである。過渡については、加えて誘導率を考慮する必要がある。最悪の状況は、直流電場の重畳および反対極性の高速過渡に見られる。その場合、異常なストレスが、空間電荷抵抗および容量性電場分布の重畳によってもたらされる。これは、過渡と直流印加電圧とについて、別個に全体として異なるストレス分布を引き起こす可能性がある。
【０００７】
しかしながら、相違する層に用いられる材料に依存する所定の限度を超えて、電圧用、具体的には直流電圧用の公知の電場制御デバイスを使用すると、そのデバイスは損傷されるため、このようなデバイスを高電圧のレベルに対して用いることを制限してしまう。
【０００８】
そのため、すでに公知とされている電場制御デバイスより高い電圧、具体的には、より高い直流電圧に損傷することなく用いることができる電場制御デバイスを提供することが目的である。
【０００９】
一態様では、高電圧部品において電場を制御するデバイスは、高電圧部品の高電圧活電部に電気的に接続される内側偏向部と、高電圧部品に沿って配置され、一位置において高電圧部品の高電圧活電部に電気的に接続され、一端部において高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層と、抵抗層上に配置され、抵抗層の一位置から一端部に向かって少なくとも延びつつ、例えば先細電場制御形状によって、抵抗層の一端部に到達することなく途切れる絶縁層と、絶縁層上に配置される半導体層または導体層であって、抵抗層の一位置から一端部に向かって少なくとも延び、絶縁層の端部を過ぎることで、抵抗層、絶縁層、および半導体層または導体層の交差位置で外側三重点を定める半導体層または導体層とを備える。抵抗層は、非直線的な電流電圧特性を呈し、一位置から一端部に向かって見られたときに、隣接する第１の区画と、第２の区画と、第３の区画とを有し、また、第１の区画の一部が内側偏向部の下方で延びる。
【００１０】
電場制御デバイスは、それを介して内側偏向部が高電圧部品の高電圧活電部に電気的に接続される接続部を備えてもよく、その場合、内側偏向部の下方で延びる第１の区画の一部は、接続部だけと、内側偏向部だけと、または、接続部および内側偏向部の両方と接してもよい。内側偏向部の下方で延びる第１の区画の一部は、例えば内側偏向部の延在部のうちの１０％、２０％、３０％、または４０％の少なくとも下側といったかなりの距離を、内側偏向部の下側に延びてもよい。
【００１１】
別の態様では、高電圧部品において電場を制御するデバイスは、高電圧部品に沿って配置され、一位置において高電圧部品の高電圧活電部に電気的に接続されるように適合され、一端部において高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層と、抵抗層上に配置され、抵抗層の一位置から一端部に向かって延びつつ、例えば先細電場制御形状によって、抵抗層の一端部に到達することなく途切れる絶縁層と、絶縁層上に配置される半導体層または導体層であって、抵抗層の一位置から一端部に向かって少なくとも延び、絶縁層の端部を過ぎることで、抵抗層、絶縁層、および半導体層または導体層の交差位置で外側三重点を定める半導体層または導体層とを備える。抵抗層は、非直線的な電流電圧特性を呈し、一位置から一端部に向かって見られたときに、隣接する第１の区画と、第２の区画と、第３の区画とを有し、また、第３の区画は外側三重点から一端部へと延び、第２の区画は、少なくともそれの実質的な部分において、外側三重点に向かう方向で徐々に増加する厚さを有する先細電場制御形状を有する。
【００１２】
さらに別の態様では、高電圧部品において電場を制御するデバイスは、高電圧部品に沿って配置され、一位置において高電圧部品の高電圧活電部に電気的に接続されるように適合され、一端部において高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層と、抵抗層上に配置され、抵抗層の一位置から一端部に向かって延びつつ、例えば先細電場制御形状によって、抵抗層の一端部に到達することなく途切れる絶縁層と、絶縁層上に配置される半導体層または導体層であって、抵抗層の一位置から一端部に向かって延び、絶縁層の端部を過ぎることで、抵抗層、絶縁層、および半導体層または導体層の交差位置で外側三重点を定める半導体層または導体層とを備える。抵抗層は、非直線的な電流電圧特性を呈し、一位置から一端部に向かって見られたときに、隣接する第１の区画と、第２の区画と、第３の区画とを有し、また、第３の区画は外側三重点から一端部へと延び、第３の区画は、少なくともそれの一部において、一端部に向かう方向で徐々に減少する厚さを有する。
【００１３】
厚さが一端部に向かう方向で徐々に減少する第３の区画の部分は、第３の区画の主要部に沿って延びてもよい。さらに、厚さの減少する割合が、一端部に向かう方向で減少してもよい。
【００１４】
上記の電場制御デバイスは、定格３００ｋＶ以上または任意選択的に定格５００ｋＶ以上であるとともに任意選択的に直流高電圧部品である高電圧部品で、電場を制御するために提供されてもよい。
【００１５】
電場制御デバイスの主な課題は、直流に関しては、インターフェースを傾斜させること、および、熱暴走を回避することであり、交流に関しては、電場をバルク破壊強度未満かつインターフェース破壊強度未満に保つことであり、また、反対極性の過渡に関しては、重畳された電場をバルク破壊強度未満に保つことである。
【００１６】
この明細書で開示された電場制御デバイスは、重要な個所における電場を低減し、重要な個所における破壊強度を増加し、重要な個所における散逸される電力を低減する。
【００１７】
さらなる特徴および利点は、以下に記載される実施形態の詳細な説明と、添付の図１〜図７とから明らかになろう。なお、それらの説明および図面は、例のために示されただけであるため、限定的ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態による、電場を制御するデバイスが設けられたケーブル結合部の概略断面図。
【図２】一実施形態による、電場を制御するデバイスが設けられたケーブル結合部の概略断面図。
【図３】一実施形態による、電場を制御するデバイスが設けられたケーブル結合部の概略断面図。
【図４】一実施形態による、電場を制御するデバイスが設けられたケーブル結合部の概略断面図。
【図５】一実施形態による、電場を制御するデバイスが設けられたケーブル結合部の概略断面図。
【図６】一実施形態による、電場を制御するデバイスが設けられたケーブル結合部の概略断面図。
【図７】一実施形態による、電場を制御するデバイスが設けられたケーブル結合部の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
同一の参照符号が、様々な実施形態の同一または同様の構成部品、部分、詳細部などを示すために、図面を通じて用いられている。
【００２０】
図１は、電場制御デバイスが設けられたケーブル結合部１２の概略断面図である。高電圧ケーブル結合部１２は、それぞれケーブル結合部１２用に適切に準備されているケーブル導体１と、ケーブル絶縁体２と、半導体接地層８とから成る高電圧ケーブルを備えている。接続部３が、電流接続デバイスとして設けられている。
【００２１】
電場制御デバイスは、内側偏向部４と、抵抗性電場勾配層５と、絶縁層６すなわち結合絶縁部と、半導体層７すなわちケーブル結合部１２のマントル（mantle）とを備えることができる。
【００２２】
内側偏向部４は、ケーブル結合部１２の取り付けの間、接続部３を介して、高電圧ケーブルのケーブル導体１に電気的に接続される。そのために、接続部３は導電性である。内側偏向部４は電気的に半導電性である。例えばケーブル結合部１２のマントルである半導体層７と、半導体接地層８とは、代わりに、電気的に導電性の材料から成っていてもよい。
【００２３】
抵抗性電場勾配層５は、非直線的な電流電圧特性を有し、電場制御の目的のために適合されている。ケーブル結合部１２の製作の間、抵抗性電場勾配層５は、高電圧ケーブルのケーブル絶縁体２に沿って配置され、一端部（図１における右側）において、高電圧ケーブルの半導体接地層８に電気的に接続される。一位置（図１における左側）において、抵抗性電場勾配層５は、内側偏向部４に電気的に接続され、それによって高電圧ケーブルのケーブル導体１に電気的に接続されることになる。
【００２４】
絶縁層６は、抵抗性電場勾配層５の上に配置され、抵抗性電場勾配層５の一位置から一端部に向かって少なくとも延びつつ、例えば先細電場制御形状によって、抵抗性電場勾配層５の一端部に到達することなく途切れている。半導体層７は、絶縁層６の上に配置され、抵抗性電場勾配層５の一位置から一端部に向かって少なくとも延び、絶縁層６の端部を過ぎる。それによって、外側三重点１１を、抵抗性電場勾配層５、絶縁層６、および半導体層７の交差位置に定めることができる。
【００２５】
高電圧ケーブルの半導体接地層８は、例えば図１の右手において、半導体層７に電気的に接続され得る。
【００２６】
抵抗性電場勾配層５は、それの一位置から一端部に向かって（図１における左側から右側）見られたときに、隣接する第１の区画５ａと、第２の区画５ｂと、第３の区画５ｃとを有し、第３の区画５ｃは外側三重点１１から抵抗性電場勾配層５の一端部へと延びている。
【００２７】
抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａの一部が、図１で見ることができるように、内側偏向部４と接触するとともに内側偏向部４の下方で延びている。しかしながら、内側偏向部４の下方で延びている第１の区画５ａの一部は、本実施形態では、接続部３と接触するほど長く延びてはいない。
【００２８】
図１で見ることができるように、抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａの別の一部が、内側偏向部４と接触するとともに内側偏向部４の上方で延びている。
【００２９】
抵抗性電場勾配層５の形状は、直流電場による重畳された電場を効果的に防ぐとともに、反対極性の過渡が高速になりすぎるのを効果的に防ぐ。
【００３０】
高電圧ケーブルおよび電場制御デバイスは、長手方向において回転対称軸線１０を有する円筒対称形のデバイスであり得ることは理解されるべきである。高電圧ケーブルおよび電場制御デバイスの構成部品の各々は、長手方向の対称軸線１０の周りに回転対称である。
【００３１】
そのため、上に配置される、上方に配置される、上部に配置されるなどの表現は、外側または何らかの外側に配置されるとして理解することができ、一方、下方に配置される、下に配置されるは、内側または何らかの内側に配置されるとして理解することができる。
【００３２】
さらに、径方向に鏡面対称面９（つまり、面の垂直ベクトルが軸線方向に延びている）があり、その面では、高電圧ケーブルおよび電場制御デバイスの構成部品は、（径方向対称面９の左側に）ケーブル結合部１２の第２の高電圧ケーブルと電場制御デバイスの構成部品とを受け入れるために鏡写しにされ、それらはケーブル結合部１２の製作の間にその高電圧ケーブルに接続される。
【００３３】
そのため、位置、端部、隣接などの表現は、長手方向の位置、長手方向の端部、長手方向における隣接として理解され得る。
【００３４】
したがって、ケーブル結合部１２の製作の間、内側偏向部４は、接続部３を介して、第２の高電圧ケーブルのケーブル導体に電気的に接続され、抵抗性電場勾配層５は、第２の高電圧ケーブルのケーブル絶縁体に沿って配置され、第２の端部において、第２の高電圧ケーブルの半導体接地層に電気的に接続される。第２の位置（図１における径方向対称面９の左側）において、抵抗性電場勾配層５は、内側偏向部４に電気的に接続され、それによって高電圧ケーブルのケーブル導体１に接続されることになる。
【００３５】
絶縁層６は、抵抗性電場勾配層６上に配置され、抵抗性電場勾配層５の第２の位置から第２の端部に向かって少なくとも延びつつ、例えば先細電場制御形状によって、抵抗性電場勾配層５の第２の端部に到達することなく途切れている。半導体層７は、絶縁層６上に配置され、抵抗性電場勾配層５の第２の位置から第２の端部に向かって少なくとも延び、絶縁層６の端部を過ぎ、抵抗性電場勾配層５の第２の端部に至らない。それによって、第２の外側三重点を、第２の高電圧ケーブルにおいて、抵抗性電場勾配層５、絶縁層６、および半導体層７の交差位置に定めることができる。
【００３６】
抵抗性電場勾配層５は、その第２の位置から第２の端部に向かって見られたときに、隣接する第４の区画と、第５の区画と、第６の区画とを有し（図示せず）、第４の区画の一部が、内側偏向部４と接触するとともに内側偏向部４の下方で延びている。
【００３７】
以下においては、ケーブル結合部１２の各々は、図１〜図５に示した部分だけを参照して説明されることは理解されるだろう。当業者であれば、デバイスは、長手方向の対称軸線１０の周りに回転対称であり、径方向対称面９において鏡写しとされていることを理解できる。
【００３８】
抵抗性電場勾配層５の第２の区画５ｂは、外側三重点１１に向かう方向で徐々に増加する厚さを有する先細電場制御形状を有することができ、一方、抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａは、実質的に一定の厚さの薄い均一層であり得る。外側三重点１１に向かう方向で徐々に増加する厚さは、抵抗性電場勾配層５の第２の区画５ｂの全体または少なくとも実質的な一部において存在できる。
【００３９】
従来技術のデバイスと比較して、抵抗性電場勾配層５は、第１の区画５ａと、第１の区画５ａに最も近い第２の区画５ｂの一部とにおいて、局所的に小さくされている。それによって、抵抗性電場勾配層５の抵抗損失が低減されることで、熱の発生を制限している。
【００４０】
さらに、抵抗性電場勾配層５の厚さを薄くして内側偏向部４を場合によっては覆う薄い層を得ることで、追加的な容量性／屈折性の電場勾配効果が得られるが、これは、周囲の材料と比較してより高い誘導率の抵抗性電場勾配層５の材料であるためである。高速の過渡のためにより大きなエプシロンを用いることは、非直線的な抵抗性の傾斜を屈折性／容量性の電場傾斜と組み合わせることによって得られる。
【００４１】
さらに、抵抗性電場勾配層５の第３の区画５ｃは、少なくともそれの実質的な部分において、抵抗性電場勾配層５の一端部に向かう方向で徐々に減少する厚さを有することができる。
【００４２】
厚さが抵抗性電場勾配層５の一端部に向かう方向で徐々に減少する第３の区画５ｃの一部は、第３の区画５ｃの主要部に沿って延びることができ、好ましくは、外側三重点１１から高電圧ケーブルの半導体接地層８の端部が配置される位置へと延びることができる。厚さの減少は、好ましくは曲線を描くようになされる。高電圧ケーブルの半導体接地層８の上方では、第３の区画５ｃの厚さは好ましくは一定であり、それゆえ、一定はゼロであっても、つまり、抵抗層が半導体接地層８の方向においてなくなってもよい。
【００４３】
厚さの減少する割合は、一端部に向かう方向で減少してもよい。また、一端部に向かう方向での距離の関数としての厚さの導関数がより大きいことは、よくない可能性がある。
【００４４】
厚さｔは、抵抗性電場勾配層５の一端部に向かう方向において、ｔ＝Ｃ1ｅ-C2xにおおよそ従って徐々に減少してもよい。ここで、Ｃ1およびＣ2は定数であり、ｘは外側三重点１１からの長手方向の距離である。
【００４５】
代替えとして、厚さは、例えば次の数式の等比級数形式によって近似され得る関数形式におおよそ従って減少してもよい。
【数１】
0005805865.tif 000002
【００４６】
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、．．．は定数である。
【００４７】
さらに代替えとして、厚さは、次の数式によって近似され得る関数形式におおよそ従って減少してもよい。
【数２】
0005805865.tif 000003
【００４８】
または
【数３】
0005805865.tif 000004
【００４９】
ここで、Ｃ1、Ｃ2、およびＣ3は定数であり、ｘは外側三重点１１からの長手方向の距離である。
【００５０】
さらに代替えとして、厚さは、多項式におおよそ従って、右から左へと増加してもよい。
【００５１】
第３の区画５ｃにおいて抵抗性電場勾配層５が楔またはストレスコーンといった表面形状であることで、外側三重点１１と半導体接地層８との間の距離が増加させられ、それによって、ケーブル絶縁体２と抵抗性電場勾配層５との間のインターフェースと、抵抗性電場勾配層５と結合絶縁部６との間のインターフェースとで、軸線方向の電場に影響を与えている。軸線方向において電場を十分に分布させるために、ある程度の長さに延ばすことが必要である。
【００５２】
さらに、抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａは、抵抗性電場勾配層５の第２の区画５ｂの最小厚さよりも薄い最大厚さを有する最大厚さを有してもよく、また、抵抗性電場勾配層５は、外側三重点１１において最も厚くてもよい。
【００５３】
図２は、電場制御デバイスが設けられたケーブル結合部１２の概略断面図であり、この電場制御デバイスは、内側偏向部の径方向に延びる端部側と上側とが抵抗性電場勾配層５によって覆われていない点において、図１の電場制御デバイスとは異なっている。代わりに、絶縁層６が、内側偏向部４と接触しており、径方向に延びる端部側で内側偏向部４の上部に延びている。
【００５４】
抵抗性電場勾配層５の電場勾配材料は、空間電荷場をもたらす。内側偏向部の上部の抵抗性電場勾配層５を省略することによって、内側偏向部４などの重要な個所における空間電荷場が低減される。
【００５５】
別の代替案は、内側偏向部の径方向に延びる端部側と上側とが抵抗性電場勾配層５によって一部だけ覆われている点、つまり、抵抗性電場勾配層５が内側偏向部４の上部において徐々になくなる点において、図１の電場制御デバイスとは異なっている電場制御デバイスを提供することである。
【００５６】
図３は、電場制御デバイスが設けられたケーブル結合部１２の概略断面図であり、この電場制御デバイスは、内側偏向部４の下方で延びる、抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａの一部が、接合部３と接触するとともに接合部３の上部に一部が配置されるようにさらに延びている点において、図２の電場制御デバイスとは異なっている。
【００５７】
このような対策によって、電気的な破壊の危険性が抑えられる。
【００５８】
図４は、電場制御
デバイスが設けられたケーブル結合部１２の概略断面図であり、この電場制御デバイスは、抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａの一部が、第２の区画５ｂに向かう方向で徐々に減少する厚さを有しており、この一部が内側偏向部４の端部に配置されている点において、図１の電場制御デバイスとは異なっている。これによって、抵抗性電場勾配層５のあらゆる鋭利な縁が回避され、代わりに、図４で見ることができるように、抵抗性電場勾配層５の滑らかな上面が得られる。
【００５９】
抵抗性電場勾配層の図４の形によって、直流電場に起因し、過渡に発生する電場を、バルク破壊強度未満に保つことができる。
【００６０】
図５は、電場制御デバイスが設けられたケーブル結合部１２の概略断面図であり、この電場制御デバイスは、抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａの一部が、第２の区画５ｂに向かう方向で徐々に減少する厚さを有しており、この一部が第２の区画５ｂに向かう方向で内側偏向部４の径方向に延びる端部から離れて配置されている点において、図１の電場制御デバイスとは異なっている。
【００６１】
図５の電場制御デバイスは、より簡単でよりシンプルであり、そのため、他の図示した電場制御デバイスと比較して製造するのがより安価である。
【００６２】
図６は、電場制御デバイスが設けられたケーブル結合部１２の概略断面図であり、この電場制御デバイスは、抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａの一部と絶縁層６の一部との両方が、内側偏向部４の下方で延びている点において、図１の電場制御デバイスとは異なっている。抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａの一部は、内側偏向部４まで延びていないが、接続部３と接触しているだけである。
【００６３】
図７は、電場制御デバイスが設けられたケーブル結合部１２の概略断面図であり、この電場制御デバイスは、抵抗性電場勾配層５の第１の区画５ａの一部が、内側偏向部４へと延びているため、接合部３と内側偏向部４とに接触している点において、図６の電場制御デバイスとは異なっている。
【００６４】
抵抗層５は、代替えとして、接続部３と内側偏向部４との間を鏡面対称面９までずっと延びていてもよいことは理解されるだろう。
【００６５】
さらに代替えとして、抵抗層５は、接続部３の上部において、鏡面対称面９までずっと延びていてもよく、内側偏向部４はなくてもよい。
【００６６】
実施形態の各々において、内側偏向部は、なくてもよく、代替えとして、絶縁材料、すなわち絶縁層６が作られるのと同じ材料から作られてもよい。
【００６７】
高電圧ケーブル結合部１２は、交流電圧または直流電圧を送ることができる。
【００６８】
一般的に、電場制御デバイスは、ケーブル結合部、ケーブル終端部、およびケーブル接続部などの様々な高電圧部品で使うことができるが、開閉装置および真空遮断器におけるブッシングとしても使うことができる。ここでは、図面で示されるような鏡面対称が必要とは限らない。軸線方向において、デバイス全体が図面で示されている。
【００６９】
有利には、上記で開示された電場制御デバイスは、定格３００ｋＶ以上または任意選択的に定格５００ｋＶ以上であるとともに任意選択的に直流高電圧部品である高電圧部品で、電場を制御するために提供されてもよい。
【００７０】
本発明は、上記で説明した実施形態に限定されることは決してなく、それの非常に様々な変形態様は、添付の特許請求の範囲に定められるような本発明の基本的な概念から逸脱することなく、当業者には明らかであろう。
【００７１】
主クレームに従属するクレームで開示される様々な特徴が、別の主クレームの特徴と同様の方法で追加的に組み合わされ得ることは、さらに理解されるだろう。
以下に、本願出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］高電圧部品の高電圧活電部（１）に電気的に接続される内側偏向部（４）と、
前記高電圧部品に沿って配置され、一位置において前記高電圧部品の前記高電圧活電部（１）に接続され、一端部において前記高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層（５）であって、非直線的な電流電圧特性を有する抵抗層（５）と、
前記抵抗層上に配置され、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって少なくとも延びつつ前記抵抗層の前記一端部に到達することなく途切れる絶縁層（６）と、
前記絶縁層上に配置される半導体層または導体層（７）であって、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって少なくとも延び、前記絶縁層の端部を過ぎることで、前記抵抗層、前記絶縁層、および前記半導体層または導体層の交差位置で外側三重点を定める半導体層または導体層（７）と
を備える、高電圧部品において電場を制御するデバイスにおいて、
前記抵抗層は、前記一位置から前記一端部に向かって見られたときに、隣接する第１の区画と、第２の区画と、第３の区画とを有し、
前記第１の区画の一部が前記内側偏向部の下方で延びる
ことを特徴とする、デバイス。
[２]接続部を備え、前記接続部を介して前記内側偏向部が前記高電圧部品の前記高電圧活電部に電気的に接続される、前記[１]に記載のデバイス。
[３]前記内側偏向部の下方で延びる前記第１の区画の前記一部は、前記接続部だけと、前記内側偏向部だけと、または、前記接続部および前記内側偏向部の両方と接する、前記[２]に記載のデバイス。
[４]前記絶縁層（６）の一部が前記内側偏向部の下方で延びる、前記[２]に記載のデバイス。
[５]前記第１の区画の別の一部が前記内側偏向部と接触するとともに前記内側偏向部の上方で延びる、前記[１]から[４]のいずれかに記載のデバイス。
[６]前記絶縁層は前記内側偏向部と接触するとともに前記内側偏向部の上方で延びる、前記[１]から[４]のいずれかに記載のデバイス。
[７]前記第１の区画は、前記第２の区画の最小厚さよりも薄い最大厚さを有する、前記[１]から[６]のいずれかに記載のデバイス。
[８]前記第１の区画は、実質的に一定の厚さの薄い均一層である、前記[７]に記載のデバイス。
[９]前記第１の区画の一部は、前記第２の区画に向かう方向で徐々に増加する厚さを有する、前記[１]から[６]のいずれかに記載のデバイス。
[１０]徐々に増加する厚さを有する前記第１の区画の前記一部は、前記内側偏向部の端部に配置される、前記[９]に記載のデバイス。
[１１]徐々に増加する厚さを有する前記第１の区画の前記一部は、前記第２の区画に向かう方向で前記内側偏向部の端部から離れて配置される、前記[９]に記載のデバイス。
[１２]前記第３の区画は、前記外側三重点から前記一端部へと延びており、
前記第２の区画は、少なくともそれの実質的な部分において、前記外側三重点に向かう方向で徐々に増加する厚さを有する先細電場制御形状を有する、前記[１]から[１１]のいずれかに記載のデバイス。
[１３]前記第３の区画は、少なくともそれの実質的な部分において、前記一端部に向かう方向で徐々に減少する厚さを有する、前記[１]から[１２]のいずれかに記載のデバイス。
[１４]厚さが前記一端部に向かう方向で徐々に減少する前記第３の区画の前記部分は、前記外側三重点から前記高電圧部品の接地部（８）の端部へと延びる、前記[１３]に記載のデバイス。
[１５]前記厚さの減少する割合が、前記一端部に向かう方向で減少していく、前記[１３]または[１４]に記載のデバイス。
[１６]前記抵抗層は前記外側三重点において最も厚い、前記[１]から[１５]のいずれかに記載のデバイス。
[１７]前記デバイスは追加の高電圧部品で電場を制御するために配置され、
前記内側偏向部は前記追加の高電圧部品の高電圧活電部に電気的に接続され、
前記抵抗層（５）は、前記追加の高電圧部品に沿って配置され、追加の一位置において前記追加の高電圧部品の前記高電圧活電部に電気的に接続され、一他端部において前記追加の高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合され、
前記絶縁層（６）は、前記抵抗層の前記追加の一位置から前記一他端部に向かって少なくとも延びつつ前記抵抗層の前記一他端部に到達することなく途切れ、
前記半導体層または前記導体層（７）は、前記絶縁層に配置され、前記抵抗層の前記追加の一位置から前記一他端部に向かって少なくとも延び、前記絶縁層の前記端部を過ぎ、前記抵抗層の前記一他端部に至らないことで、前記抵抗層、前記絶縁層、および前記半導体層または前記導体層の交差位置で追加の外側三重点を定め、
前記抵抗層は、前記追加の一位置から前記一他端部に向かって見られたときに、隣接する第４の区画と、第５の区画と、第６の区画とを有し、
前記第４の区画の一部が前記内側偏向部の下方で延びる、前記[１]から[１６]のいずれかに記載のデバイス。
[１８]前記高電圧部品および前記追加の高電圧部品はそれぞれ高電圧ケーブルであり、
前記デバイスはケーブル結合部で前記高電圧ケーブルを結合するために提供される、前記[１７]に記載のデバイス。
[１９]前記高電圧部品は、高電圧ケーブル、開閉装置、または真空遮断器であり、
前記デバイスは、ケーブル終端部で前記高電圧ケーブルを終端するために、または、ブッシングとして用いられるために提供される、前記[１]から[１６]のいずれかに記載のデバイス。
[２０]前記デバイスは、定格３００ｋＶ以上または任意選択的に定格５００ｋＶ以上であるとともに任意選択的に直流高電圧部品である高電圧部品で、電場を制御するために提供される、前記[１]から[１９]のいずれかに記載のデバイス。
[２１]高電圧部品に沿って配置され、一位置において前記高電圧部品の高電圧活電部（１）に電気的に接続されるように適合され、一端部において前記高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層（５）であって、非直線的な電流電圧特性を有する抵抗層（５）と、
前記抵抗層上に配置され、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって延びつつ前記抵抗層の前記一端部に到達することなく途切れる絶縁層（６）と、
前記絶縁層上に配置される半導体層または導体層（７）であって、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって延び、前記絶縁層の端部を過ぎることで、前記抵抗層、前記絶縁層、および前記半導体層または導体層の交差位置で外側三重点を定める半導体層または導体層（７）と
を備える、高電圧部品において電場を制御するデバイスにおいて、
前記抵抗層は、前記一位置から前記一端部に向かって見られたときに、隣接する第１の区画と、第２の区画と、第３の区画とを有し、
前記第３の区画は、前記外側三重点から前記一端部へと延び、
前記第２の区画は、少なくともそれの実質的な部分において、前記外側三重点に向かう方向で徐々に増加する厚さを有する先細電場制御形状を有する
ことを特徴とする、デバイス。
[２２]高電圧部品に沿って配置され、一位置において前記高電圧部品の高電圧活電部（１）に電気的に接続されるように適合され、一端部において前記高電圧部品の接地部に電気的に接続されるように適合される、電場制御の目的のために適合された抵抗層（５）であって、非直線的な電流電圧特性を有する抵抗層（５）と、
前記抵抗層上に配置され、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって延びつつ前記抵抗層の前記一端部に到達することなく途切れる絶縁層（６）と、
前記絶縁層上に配置される半導体層または導体層（７）であって、前記抵抗層の前記一位置から前記一端部に向かって延び、前記絶縁層の端部を過ぎることで、前記抵抗層、前記絶縁層、および前記半導体層または導体層の交差位置で外側三重点を定める半導体層または導体層（７）と
を備える、高電圧部品において電場を制御するデバイスにおいて、
前記抵抗層は、前記一位置から前記一端部に向かって見られたときに、隣接する第１の区画と、第２の区画と、第３の区画とを有し、
前記第３の区画は、前記外側三重点から前記一端部へと延び、
前記第３の区画は、少なくともそれの実質的な部分において、前記一端部に向かう方向で徐々に減少する厚さを有する
ことを特徴とする、デバイス。
[２３]厚さが前記一端部に向かう方向で徐々に減少する前記第３の区画の前記部分は、前記外側三重点から前記高電圧部品の接地部（８）の端部へと延びる、前記[２２]に記載のデバイス。
[２４]前記厚さの減少する割合が、前記一端部に向かう方向で減少していく、前記[２２]または[２３]に記載のデバイス。
[２５]前記第３の区画の前記厚さは、Ｃ1およびＣ2を定数とし、かつ、ｘを前記外側三重点からの長手方向距離とした場合に、ｔ＝Ｃ1ｅ-C2xにおおよそ従って、または、Ａ、Ｂ、Ｃ、．．．を定数とした場合に、
【数４】
0005805865.tif 000005
におおよそ従って、前記一端部に向かう方向で減少する、前記[２２]から[２４]のいずれかに記載のデバイス。
[２６]前記第３の区画の前記厚さは、多項式におおよそ従って、前記外側三重点に向かう方向で増加する、前記[２２]から[２５]のいずれかに記載のデバイス。
【図１】
0005805865.tif 000007
【図２】
0005805865.tif 000008
【図３】
0005805865.tif 000009
【図４】
0005805865.tif 000010
【図５】
0005805865.tif 000011
【図６】
0005805865.tif 000012
【図７】
0005805865.tif 000013