(57)【要約】【課題】  狭小な特定箇所において絶縁物の界面にできるだけ平行で尚かつ準平等な電界を形成し、誤差を排除して界面での高電圧現象のみを正確に測定し評価する。【解決手段】  側面どうしを対向させた状態で配置される一対の扁平状の電極であって側面のうち少なくとも対向する部分はカーブ状に形成されるとともに当該カーブ部分のエッジには電界集中を避けるための丸み１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂが付されている金属電極１，２と、該一対の金属電極１，２を対向する側面どうしを近接させた状態で他の絶縁物との界面４と平行に埋没させているかあるいは同等の状態で内包している絶縁物３と、一方の金属電極１と導通して高電位部分を模擬した電極とする高電位側課電用リード５と、他方の金属電極２と導通して低電位部分を模擬した電極とする低電位側課電用リード６とで構成される電極ブロック７を作製し、界面４における電気絶縁性能を検証する。【選択図】        図２
2005227079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面どうしを対向させた状態で配置される一対の扁平状の電極であって前記側面のうち少なくとも対向する部分はカーブ状に形成されるとともに当該カーブ部分のエッジには電界集中を避けるための丸みが付されている金属電極と、該一対の金属電極を前記対向する側面どうしを近接させた状態で他の絶縁物との界面と平行に埋没させているかあるいは同等の状態で内包している絶縁物と、前記一対の金属電極の一方と導通して高電位部分を模擬した電極とする高電位側課電用リードと、前記一対の金属電極の他方と導通して低電位部分を模擬した電極とする低電位側課電用リードとで構成される電極ブロックを用い、同種もしくは異種の固体絶縁物どうしが接する界面、固体絶縁物と液体絶縁物とが接する界面、固体絶縁物と気体絶縁物とが接する界面または液体絶縁物と気体絶縁物とが接する界面のうちのいずれかにおける電気絶縁性能を測定し検証することを特徴とする絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系。
【請求項２】
前記金属電極が楕円形または円形であることを特徴とする請求項１記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系。
【請求項３】
電界集中を避けるための丸みが付された前記金属電極の表裏面の前記エッジのうち、前記界面に近い側のエッジの丸みよりも前記界面から遠い側のエッジの丸みの方が曲率が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系。
【請求項４】
対称構造の前記電極ブロックを一組有し、前記界面となる面どうしを重ね合わせた状態で電気絶縁性能の測定と検証を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかひとつに記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系。
【請求項５】
前記電極ブロックが固体絶縁物で構成されている場合に当該電極ブロックどうしを密着させる加圧装置を備えていることを特徴とする請求項４記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系。
【請求項６】
前記電極ブロックの界面となる面に実機を模擬した表面加工を施していることを特徴とする請求項１から５のいずれかひとつに記載の絶縁物表面における電気絶縁性能検証電極系。
【請求項７】
前記電極ブロックを構成する絶縁物が透明体または半透明体であることを特徴とする請求項１から６のいずれかひとつに記載の絶縁物表面における電気絶縁性能検証電極系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系に関する。さらに詳述すると、本発明は、同種もしくは異種の固体絶縁物もしくは固体絶縁物と液体絶縁物もしくは固体絶縁物と気体絶縁物もしくは液体絶縁物と気体絶縁物が接する界面の電気絶縁性能を測定し検証するための技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
同種もしくは異種の固体絶縁物どうしが接し、接した界面において界面方向に高い電界が印加される製品ないしは構造物の代表例として、電力用架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）ケーブルのプレハブ型中間接続部（プレモールドジョイントともいう）１０７が挙げられる（例えば図６参照）。図示するプレハブ型電力ケーブルのプレハブ型中間接続部１０７においては、架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）製の第１のＣＶケーブル１０１および第２のＣＶケーブル１０２のケーブル導体先端部１０１ａ，１０２ａを対向配置し、その部分に被せるように嵌入した導体接続管１０３を圧縮することにより両ＣＶケーブル１０１，１０２を電気的に接続している。この場合の導体接続管１０３の周囲には、絶縁物として例えばエポキシ樹脂ブロックからなる円筒状のエポキシユニット１０４が配置されている。このエポキシユニット１０４の両端部には、円錐台状のプレモールド絶縁物１０５が配置されている。プレモールド絶縁物１０５は、ばねを用いて構成される圧縮装置１０６により、エポキシユニット１０４およびＣＶケーブル１０１，１０２に密着するように押圧されている。このような構造のプレハブ型接続部においては、ケーブル本体の絶縁物である架橋ポリエチレン製ＣＶケーブル１０１，１０２とエポキシユニット１０４の界面において、界面方向に高い電界が印加されることになる（特願２００２−１９８８６４号参照）。
【０００３】
このようなプレハブ型中間接続部１０７であれば特にエポキシユニット１０４とプレモールド絶縁物１０５との界面における絶縁性能が問題となり、設計の際には、固体絶縁物どうし（上述の場合であればエポキシユニット１０４とプレモールド絶縁物１０５）が接する界面に印加される電界の許容上限、つまり設計電界を決定する必要がある。この設計電界は、界面をモデル化した電気絶縁性能検証電極系を用い、標準雷インパルス高電圧もしくは交流高電圧などの所定の波形を有する高電圧を印加し、最大電圧値を徐々に上昇させ、全路破壊もしくは部分放電が発生するまでにおける最大電圧値を用い、電気絶縁性能検証電極系の電界計算結果に同電圧値を代入して決定するというものである。ここで、電界集中などに伴う誤差を極力排除して界面での高電圧現象のみを評価するという観点からすれば、電気絶縁性能検証電極系に高電圧を印加して形成される電界は界面にできるだけ平行で尚かつ準平等であることが望ましい。なお、本明細書でいう「準平等」とは、完全に一様である平等電界に近似する程度に一様に形成された電界のことをいう。
【０００４】
従来、このような界面をモデル化して提案されてきた電気絶縁性能検証電極系としては図７〜図１３に示すものを挙げることができる。
【０００５】
図７、図８に示す電気絶縁性能検証電極系は、エポキシ樹脂２０１とエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）２０２の界面に対し、接地した中央の埋込金属電極２０３とその周囲に配置された高電位の金属電極２０４とにより平行な電界を印加するようにしたものである。また、例えば装置下部に設置されたコイルばね２０５と押し板２０６を利用してエポキシ樹脂２０１とエチレンプロピレンゴム２０２に対し界面を圧接するように圧力を与えるようにしている。
【０００６】
また、図９、図１０に示す電気絶縁性能検証電極系は、エポキシ樹脂３０１に埋め込まれる埋込金属電極３０３の先端を鋭利にし、接地電極３０４との間に高電圧を印加してエポキシ樹脂３０１とエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）３０２との界面における電気絶縁性能を測定するというものである。この場合の埋込金属電極３０３、接地電極３０４としては例えば図示する形状のものが使用される。
【０００７】
図１１に示す電気絶縁性能検証電極系は、先端形状を鋭利にした例えば厚さ５０μｍの黄銅箔からなる一組の金属電極４０１を対照的に配置して形成したものである。これら金属電極対は先端どうしを例えば３ｍｍ程度オフセットさせた状態でエポキシ樹脂４０２の膜の互いに異なる面に配置され、さらにその背中側にもエポキシ樹脂４０２が塗布されて絶縁されている（図１１参照）。金属電極４０１とエポキシ樹脂４０２は外側から例えば厚さ１ｃｍの一組のアクリル板４０３によって挟まれた状態となっている。
【０００８】
図１２、図１３に示す電気絶縁性能検証電極系は金属電極（高圧電極５０１、接地電極５０２）としてアルミ箔などからなる円形の金属箔電極を用いているものである。ここでは、両電極５０１，５０２を離して配置し、金属電極部分にオイルを塗布したうえで例えばエポキシ樹脂やゴム板からなるシート状の絶縁物５０３で挟み込み、さらに絶縁物５０３を両面から加圧している。このように両面から加圧した場合、金属電極と絶縁物５０３とが密着し、一般的に絶縁性能が向上することになる。
【０００９】
また、特許文献に記載の先行技術としては、例えば、試験電圧が印加される両電極（１２，１３）間に絶縁体シート（１１）を挟み込み、両電極の一方（１３）を絶縁体シート（１１）中に埋め込むと共に、当該絶縁体シート（１１）上で、電極のいずれか一方（１３）を囲む周囲に沿面放電防止用の絶縁筒体（１６）を設け、また必要により、絶縁体シート（１１）中に埋め込まれる埋設電極（１３）の円盤状本体部（１３ａ）の外周に曲面からなる電界緩和部（１３ｃ）を設けるという絶縁体の絶縁破壊試験方法がある（特許文献１参照）。
【００１０】
さらには、絶縁性固体からなる板状体と、この板状体上に相対向して形成された一対の薄膜電極と、これら薄膜電極を包囲するように板状体上に立設されたシリンジと、このシリンジ内に満たされた絶縁性液体を加圧するピストンとからなる絶縁破壊電圧測定装置も開示されている（特許文献２参照）。ここでは絶縁性液体の膜厚と絶縁性液体に加わる圧力とを独立に変化させ、この絶縁性固体と絶縁性液体との界面の絶縁破壊電圧を測定する。
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１２２４０２号公報
【特許文献２】特開平８−２７１５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図７、図８に示した電気絶縁性能検証電極系の場合には、高電位の金属電極２０４が埋込金属電極２０３を中心とした同心円上に環状に形成されているために、絶縁破壊によって放電が生じたとしても同心円上のどの位置で生じたのかを同定することが困難だという問題がある。したがって、絶縁破壊に至るまでの界面における電気絶縁性能の検証が十分とならない場合がある。
【００１３】
また、図９、図１０に示した電気絶縁性能検証電極系の場合には、エポキシ樹脂３０１とエチレンプロピレンゴム３０２との界面における電気絶縁性能を測定することが可能ではあるものの、埋込金属電極３０３の先端が鋭利であるためこの先端部における電界が極度に高くなり、先端近傍にて微少な放電が生じることがある。そしてこのように微少な放電が生じると、界面絶縁性能の検証結果がこのような微少放電の影響を含んだものとなってしまう場合がある。加えて、このような放電が更に別の放電を誘発し、最終的には固体絶縁物（エポキシ樹脂３０１やエチレンプロピレンゴム３０２）が局所的な絶縁破壊を起こすに至る可能性もある。
【００１４】
さらに図１１に示した電気絶縁性能検証電極系の場合においても、金属電極（金属箔）４０１の先端側の端面が鋭利なエッジ状となっていることから、これに起因してこの端面近傍における放電現象、さらには固体絶縁物たとえばエポキシ樹脂４０２の局所的な絶縁破壊が起きる可能性がある。
【００１５】
また、図１２、図１３に示した電気絶縁性能検証電極系の場合にも、高圧電極５０１、接地電極５０２とも金属箔であるため電界の集中しやすい鋭利なエッジが存在し、上述した他の電気絶縁性能検証電極系と同様、エッジのある端面の近傍にて放電現象が起きたり絶縁物の局所的な絶縁破壊が起きたりする可能性がある。
【００１６】
さらに、上述した絶縁破壊試験方法に関する技術（特許文献１参照）の場合には、埋設電極（１３）の円盤状本体部（１３ａ）の外周に設けられている電界緩和部（１３ｃ）が埋設電極（１３）と同心となっているため、上述した図７、図８の電気絶縁性能検証電極系の場合と同様、局所的な絶縁破壊によって放電が生じても同心円上のどの位置で生じたのか同定することが困難である。したがって、この場合にも絶縁破壊に至るまでの界面における電気絶縁性能の検証が十分とならないおそれがある。
【００１７】
加えて、電極をシート状の絶縁物で挟み込んだ構造の絶縁破壊電圧測定装置（特許文献２参照）においても、電極が薄い箔で形成されていることに起因する先端近傍での放電現象、さらには固体絶縁物の局所的な絶縁破壊が起きる可能性がある。
【００１８】
さらに加えると、電極と絶縁物を積層した構造、あるいは絶縁物中に電極のうち先端以外の大部分を埋め込んだ構造の電気絶縁性能検証電極系においては、当該電極に放電の種（換言すれば放電の元）となる初期電子が誘発されて放電が生じやすくなってしまうという問題もある。例えば上述した従来技術でいえば図１０、図１３等に示した電気絶縁性能検証電極系では電極に初期電子が誘発されやすい。
【００１９】
ここまで説明したように、同心円状の電極を用いた場合には準平等的な電界を形成することが可能となる一方で放電箇所の同定が困難だという問題があり、また箔電極を用いた場合にはこれよりは放電箇所の同定が行いやすくなるものの、放電現象や局所的な絶縁破壊が起きるという問題から免れることができない。別の表現をすると、電界集中に伴う誤差を極力排除して界面での高電圧現象のみを評価するという観点からすれば形成される電界は界面にできるだけ平行でかつ準平等であることが望ましいにもかかわらず、絶縁物界面における例えば直径数十ｍｍ程度の特定箇所にこのような電界を形成することのできる電気絶縁性能検証電極系は現時点で皆無である。したがって、絶縁物どうしの界面の特定箇所において他要素を排除した界面そのものの部分放電開始電界を正確に測定することは現状では困難である。
【００２０】
そこで、本発明は、界面での高電圧現象のみを正確に測定し評価することを可能とする絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
かかる目的を達成するため、本発明者は、正確な測定と評価が可能となる特有の構造を構築すべく種々の検討と試験を繰り返した。そして、電極と絶縁物とを積層しあるいは絶縁物中に電極の大部分を埋め込んだ構造の電気絶縁性能検証電極系において当該電極に初期電子が誘発される問題に関しては、当該電極の少なくとも一部が界面に露出した構造となっていることに着眼し、更なる検討と試験を繰り返した結果、上述した従来構造の問題点を排除した構造を知見するに至った。本発明はかかる知見に基づくものであり、請求項１記載の発明は、側面どうしを対向させた状態で配置される一対の扁平状の電極であって側面のうち少なくとも対向する部分はカーブ状に形成されるとともに当該カーブ部分のエッジには電界集中を避けるための丸みが付されている金属電極と、該一対の金属電極を対向する側面どうしを近接させた状態で他の絶縁物との界面と平行に埋没させているかあるいは同等の状態で内包している絶縁物と、一対の金属電極の一方と導通して高電位部分を模擬した電極とする高電位側課電用リードと、一対の金属電極の他方と導通して低電位部分を模擬した電極とする低電位側課電用リードとで構成される電極ブロックを用い、同種もしくは異種の固体絶縁物どうしが接する界面、固体絶縁物と液体絶縁物とが接する界面、固体絶縁物と気体絶縁物とが接する界面または液体絶縁物と気体絶縁物とが接する界面のうちのいずれかにおける電気絶縁性能を測定し検証することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項２記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系は、請求項１記載の発明における金属電極を楕円形または円形としたものである。
【００２３】
請求項３記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系は、請求項１または２に記載の発明において電界集中を避けるための丸みが付された金属電極の表裏面のエッジのうち、界面に近い側のエッジの丸みよりも界面から遠い側のエッジの丸みの方が曲率が小さいことを特徴とするものである。
【００２４】
請求項４記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系は、請求項１から３のいずれかひとつに記載の発明において、対称構造の電極ブロックを一組有し、界面となる面どうしを重ね合わせた状態で電気絶縁性能の測定と検証を行うというものである。
【００２５】
請求項５記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系は、請求項４記載の発明における電極ブロックが固体絶縁物で構成されている場合に当該電極ブロックどうしを密着させる加圧装置を備えているというものである。
【００２６】
請求項６記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系は、請求項１から５のいずれかひとつに記載の発明における電極ブロックの界面となる面に実機を模擬した表面加工を施しているというものである。
【００２７】
さらに請求項７記載の絶縁物界面における電気絶縁性能検証電極系は、請求項１から６のいずれかひとつに記載の発明において、電極ブロックを構成する絶縁物が透明体または半透明体であるというものである。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１記載の電気絶縁性能検証電極系においては、扁平状である金属電極のエッジに丸みが付されて角張らない形状となっているため、この金属電極に電圧を印加してもこのエッジにおける電界が極度に高くなるようなことがなくなり、また電界がこのエッジ部分に集中することもなくなり、エッジ近傍における微少な放電の発生が抑えられる。これにより、界面絶縁性能の検証結果がこのような微少な放電の影響を含んだものとなってしまうおそれがなくなり、このような影響を排除した正確な測定と検証が可能となる。また、放電が更に別の放電を誘発する現象も抑えられるから、エポキシ樹脂などの絶縁物が局所的な絶縁破壊に至るおそれもきわめて低くなる。
【００２９】
さらに、この電気絶縁性能検証電極系においては扁平状の金属電極対が界面と平行になるように配置されていることから、これら対向する両金属電極間の界面においては界面に平行な電気力線が生じ、したがって両金属電極間の界面に形成される電界は界面にきわめて平行なものとなる。しかも、金属電極対は側面どうしを近接させた状態で配置され、尚かつ、少なくとも対向する部分がカーブ状に形成されていることから、これら両金属電極間に生じる電界はきわめて一様となり平等電界に近似したいわば準平等的な電界（準平等電界）が形成される。すなわち、電界集中に伴う誤差を極力排除して界面での高電圧現象のみを評価するために望ましい界面に平行かつ準平等な電界を形成することができるようになる。これによれば、絶縁物界面における例えば直径数十ｍｍ程度の特定箇所にこのような電界を形成し、他要素を排除した界面そのものの部分放電開始電界を測定するという正確な絶縁破壊検証が可能となる。
【００３０】
加えてこの電気絶縁性能検証電極系における一対の金属電極は、例えば絶縁物が固体絶縁物であれば当該固体絶縁物によって周囲を完全に覆われているというように絶縁物内に埋設されあるいは同等の状態で内包されていることから、絶縁物間の界面には一部たりとも露出しない状態となっている。このため、当該金属電極に放電の種となる初期電子が誘発されるのを抑え、放電が生じやすくなるのを防ぎ、純粋に界面だけで生じた放電現象を対象として絶縁性能を検証することができる。
【００３１】
また、金属電極が厚く形成されている場合には界面とは反対側の面で絶縁破壊が発生してしまい所期の絶縁性能検証が行えなくなるおそれがあるが、本発明にかかる電気絶縁性能検証電極系においては扁平状の金属電極を採用しているためにこのようなおそれがきわめて少ない。また、界面の反対側の面における絶縁破壊のおそれが少ないことから、その分だけ絶縁物の厚みを少なくすることができ、材料費などのコストを削減しやすいという利点がある。
【００３２】
また、金属電極を楕円形または円形とした請求項２記載の電気絶縁性能検証電極系によると、金属電極の製作が行いやすく、尚かつ両金属電極間に一様に近い準平等電界を形成しやすいという利点がある。また、界面において界面方向に沿った電界を形成しやすいという利点もある。ここで、金属電極を扁平状電極ではなく、扁平状電極と同等の最小曲率半径を有する金属球とすると、電極ギャップ間の電界の不平等性が著しく上昇するため、好ましくない。
【００３３】
請求項３記載の電気絶縁性能検証電極系においては、電界集中を避けるための丸みが付された金属電極の表裏面のエッジのうち、界面に近い側のエッジの丸みよりも界面から遠い側のエッジの丸みの方が曲率が小さくなるように、別の表現をすれば界面に近い側のエッジの方が遠い側のエッジよりも曲率半径が小さく曲がりのきつい丸みとなるようにしている。この場合、界面から遠い側のエッジよりも界面に近い側のエッジの方で電界が高くなり、界面で放電を起こりやすくできる。したがって、界面から遠い側の面で放電を起こさせることなく、常に界面で放電を生じさせるようにすることができ、界面の電気絶縁性能の検証を行うことを可能にする。
【００３４】
また、対称構造の電極ブロックを一組有し、界面となる面どうしを重ね合わせた状態で電気絶縁性能の測定と検証を行う請求項４記載の電気絶縁性能検証電極系によれば、電極ブロック中の対称位置にある各金属電極が対向し、対称的な電界が重なり合う結果、単一のブロックの場合よりも更に平行でかつより一様に近い準平等電界を界面に作用させることが可能となる。こうした場合、電界集中などに伴う誤差を極力排除して界面での高電圧現象のみをより正確に評価することが可能となる。なお、ここでいう電極ブロックには、金属電極を内包している絶縁物が固体絶縁物である場合に限らず、液体絶縁物あるいは気体絶縁物であるまでもが包含される。
【００３５】
また、請求項５記載の電気絶縁性能検証電極系によると、固体絶縁物で構成されている電極ブロックどうしを加圧装置によって密着させることができる。例えば、ブロックの表面に微小な傷が付いているような場合にはそれに起因して電界分布が歪んでしまうおそれがあるものの、本発明のように電極ブロックどうしを密着させればこのような隙間をなくし、傷などに起因する歪みを抑えることが可能となる。また、固体絶縁物内に気泡が存在している場合にあってはこのような気泡を潰すように作用する。
【００３６】
さらに、電極ブロックの界面となる面に実機を模擬した表面加工を施した請求項６記載の電気絶縁性能検証電極系によると、例えば電力用架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）ケーブルのプレハブ型接続部など、実機すなわち実際の機器の状態を模擬した状況下での電気絶縁性能を検証することができる。したがって、実際に近似した状況下での検証結果が得られる。
【００３７】
また、電極ブロックを構成する絶縁物を透明体または半透明体とした請求項７記載の電気絶縁性能検証電極系によれば、絶縁性能試験による部分的な絶縁破壊が起きた場合に、当該絶縁破壊に伴い発する光を視認して絶縁破壊の生じた部位を同定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
図１〜図４に本発明の一実施形態を示す。本発明にかかる絶縁物界面４における電気絶縁性能検証電極系は、側面のエッジの一部または全部に電界集中を避けるための丸み１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）が付された一対の扁平状の金属電極１，２と、該一対の金属電極１，２を側面どうしを近接させた状態で他の絶縁物３との界面４と平行に埋没させている絶縁物３と、一対の金属電極１，２の一方（本実施形態では金属電極１）と導通して高電位部分を模擬した電極とする高電位側課電用リード５と、金属電極１，２の他方（本実施形態では金属電極２）と導通して低電位部分を模擬した電極とする低電位側課電用リード６とで構成される電極ブロック７（以下、「モールド電極ブロック７」と称する）を用い、同種もしくは異種の絶縁物３どうしが接する界面４における電気絶縁性能を測定し検証するというものである。ここでいう同種もしくは異種の絶縁物３どうしが接する界面４とは、同種もしくは異種の固体絶縁物どうしが接する界面、固体絶縁物と液体絶縁物とが接する界面、固体絶縁物と気体絶縁物とが接する界面、または液体絶縁物と気体絶縁物とが接する界面のうちのいずれかを指す。
【００４０】
図２〜図４に、絶縁物界面４における電気絶縁性能検証電極系を構成する主要部材の詳細を示す。なお、図中では金属電極１と課電用リード５が表れる左側面図のみを示し（図４参照）、金属電極２と課電用リード６が同様に図示される右側面図については省略している。本実施形態では、課電用リード５，６付きの金属電極１，２の一対を所定の間隔をおいて固体絶縁物３の界面４となる表面側の近傍においてこの界面４と平行にモールドし、図６に示すようなモールド電極ブロック７を製作している（なお、金属電極１．２間の所定の間隔のことを以下「電極ギャップ」と称する）。このようにモールド電極ブロック７を製作する際には、真空中モールド技術などを用い、固体絶縁物３中、ならびに金属電極１，２と固体絶縁物３との界面において生ずることのある気泡を極力排除する必要がある。
【００４１】
扁平状の金属電極１，２は、当該金属電極１，２の表裏両面のうち界面４に近い方の平面と当該界面４とが平行となるように固体絶縁物３中にモールドされていることが好ましい（図２参照）。こうした場合、電極１，２間の狭小な特定箇所において界面４にできるだけ平行で準平等的な電界を形成しやすくなるという利点がある。
【００４２】
さらに金属電極１，２は、界面４に近い平面上であって、当該金属電極１，２の界面４に近い方の平面と界面４との間隔（図２中において符号ｘで示し、以下「絶縁物ギャップ」と称する）が好ましくは数ｍｍ以下程度となるように固体絶縁物３内にモールドされている（図２参照）。その一方で、当該金属電極１，２の界面４から遠い側の平面とモールド電極ブロック７の界面４の反対側の面（図２中において符号７ａで示す）との間隔（図２中において符号ｙで示す）は数十ｍｍ以上とすることが好ましい。要するに、金属電極１，２の腹側の絶縁物ギャップｘは対応する実機の絶縁厚さに対応した厚さとし、その一方で、金属電極１，２の背側の厚さ（図中ｙ）はこの背側において絶縁破壊が生じない程度の厚さが確保されていれば足りる。この場合、背側の厚さｙはある値を越した後は絶縁性能に大差が生じなくなるから、モールド電極ブロック７の小型化、材料費削減の観点から必要十分な厚さｙが確保されていればよい。
【００４３】
また、側面どうしを対向させた状態で配置される金属電極１，２のそれぞれは、側面のうち少なくとも互いに対向している部分がカーブ状に形成されている。このように対向している部分がカーブ状に形成されている場合、当該カーブ部分を近接させた状態で対向させた電極対においては両電極間に生じる電界がより一様に近くなり平等電界に近似したいわば準平等的な電界を形成することができ、電界集中に伴う誤差を極力排除して界面４での高電圧現象のみを評価することが可能となる。ここでいうカーブ状とは円弧のみならず楕円の弧や弓形をも含むものであり、要するに電界集中を避けてほぼ一様な電界を形成することができるものであればよい。例えば本実施形態における金属電極１，２は図３に示すとおり円形であって尚かつ直径に比べてその厚みが十分に薄い扁平状となっているが（図２等参照）、このような電界に関する条件を満たしさえすれば全体をいわば小判のような楕円形ないしはトラック形としてもよいし、あるいは、少なくとも対向部分さえカーブ状に形成していればその他の部分を任意形状にしてもよい。
【００４４】
さらにこの金属電極１（２）の側面のうち少なくともカーブ状に形成された部分のエッジには、上述したように電界集中を避けるための丸み１ａ，１ｂ（２ａ，２ｂ）が付されている（図２参照）。これら表側と裏側の丸み１ａ〜２ｂは曲率が同じものであっても構わないが、本実施形態では、界面４に近い側のエッジの丸み１ａ（２ａ）よりも界面から遠い側のエッジの丸み１ｂ（２ｂ）の方が曲率が小さくなるように形成し、これにより、界面４に近い側のエッジの方が遠い側のエッジよりも曲率半径が小さく曲がりのきつい丸みとなるようにしている。こうした場合には、界面４から遠い側の丸み１ｂ（２ｂ）よりも界面４に近い側の丸み１ａ（２ａ）の方で電界が高くなり、界面４で放電が起こりやすくなることから、モールド電極ブロック７の界面４から遠い側の面での放電を防ぐことが可能になり、界面４での電気絶縁性能の検証を行うことが可能となる。
【００４５】
モールド電極ブロック７におけるモールド材質すなわち固体絶縁物３の材質には、対応する実機の絶縁材料と同一の材質を使用することによって当該材質の界面４における電気絶縁性能を検証することができる。よってこの場合における材質は検証対象とする機器により様々であり、例えばエポキシ樹脂、シリコーンゴムである場合がある。また、これらモールド材質は透明または半透明であること、つまり可視光透過率の高い材質であることが好ましい。透明または半透明のモールド電極ブロック７によれば、金属電極１，２の付近にて絶縁性能試験による部分的な絶縁破壊が起きた場合にこの絶縁破壊に伴い発する光を視認することが可能となる。したがって、絶縁破壊の生じた部位を同定し、絶縁破壊に至るまでの界面４における電気絶縁性能の検証を十分に行うことが可能となる。
【００４６】
また、モールド電極ブロック７の表面のうち界面４となる面に予め実機を模擬した表面加工を施しておくことも好ましい。このようなモールド電極ブロック７を用いた場合には、実機すなわち実際の機器の状態を模擬した状況下での電気絶縁性能を検証することが可能となり、したがって実際に近似した状況下での検証結果が得られることになる。
【００４７】
絶縁物界面４における電気絶縁性能検証は上述した構造のモールド電極ブロック７をただ一つ用いて行うことが可能であるが、電界集中などに伴う誤差を極力排除して界面４での高電圧現象のみをより正確に評価するという観点からすれば、対称構造のモールド電極ブロック７を一組有し、これら両モールド電極ブロック７の界面４を形成する面どうしを重ね合わせた状態で電気絶縁性能の測定と検証を行うことが好ましい（図１参照）。具体的には、対称構造の２個のモールド電極ブロック７を用意し、図１に示すように、両モールド電極ブロック７の表面のうち模擬の界面４を形成する面どうしを重ね合わせて接合する。この際、各モールド電極ブロック７中で対称位置にある金属電極１，２どうしが界面方向にずれることなく全面的に対向するよう両モールド電極ブロック７を重ね合わせることが望ましい（図１参照）。こうした場合、各モールド電極ブロック７中で対称位置にある金属電極１，２どうしが対向し、各金属電極対が形成する対称的な電界が重なり合う結果、モールド電極ブロック７が単一である場合よりも電気力線が一様であり、平行でかつ準平等的な電界を界面４に作用させることが可能となり、これにより、電界集中などに伴う誤差を極力排除して界面４での高電圧現象のみをより正確に評価することが可能となる。例えば図１に示す本実施形態の電気絶縁性能検証電極系によれば、モールド材質を同種とすれば同種絶縁物３間の界面４の絶縁性能を検証することができ、モールド材質を例えば一方をエポキシ樹脂、他方をシリコーンゴムとするなど異種とすれば異種絶縁物３間の界面４の絶縁性能を検証することができる。
【００４８】
また、上述のように固体絶縁物３で構成されている１組のモールド電極ブロック７を重ね合わせる場合には、当該電極ブロック７どうしを加圧し密着させて絶縁性能の測定と検証を行うことが好ましい。例えばブロックの表面に微小な傷が付いているような場合にはこの傷に起因して電界分布が歪んでしまうおそれがあるが、このようにモールド電極ブロック７どうしを加圧して密着させればこのような隙間をなくし、傷などに起因する歪みを抑えることが可能となる。また、固体絶縁物３内に気泡が存在している場合にあってはこのような気泡を潰すように作用し、気泡に電界分布が偏るのを防止する。また、実機における絶縁物３が加圧された状態となっている場合には、当該実機における加圧状況を模擬した絶縁性能評価を行い、界面４の面圧依存性を測定することも可能となる。本実施形態では特に図示していないが、加圧は、プレス機からなる加圧装置を利用して行ってもよいし単純な錘からなる加圧装置を利用して行ってもよい。
【００４９】
以上のような対称構造の一組のモールド電極ブロック７を重ね合わせた状態で電気絶縁性能の測定と検証を行う場合には、対向する金属電極１，１の組および金属電極２，２の組のうちの一方（例えば本実施形態では符号１で示す金属電極の組）に高電位側課電用リード５を接続し、他方（本実施形態では符号２で示す金属電極の組）には低電位側課電用リード６を接続して接地電位とする（図１参照）。この状態で金属電極１，１に高電位側課電用リード５を介して高電圧を印加し、さらにこの電位を徐々に上昇させ、金属電極１と金属電極２の間の界面４に部分放電を発生させ、当該部分放電の開始電圧を測定する。この電圧を、界面電界強度算出のための電界計算に用い、界面４の部分放電開始電界を求める。以上により、絶縁物間の界面４において、例えば直径数十ｍｍ程度の狭小な特定箇所に界面４と平行な準平等電界を印加し、当該絶縁物界面４における絶縁耐力といった電気絶縁性能をより正確に測定し検証することができる。
【００５０】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態では一対の金属電極１，２を側面どうしが近接した状態で界面４と平行となるように絶縁物３中に埋没させてモールド電極ブロック７を形成したが（図１等参照）、これに限られることはなく、要は金属電極１，２がこれと同等の状態で絶縁物３に内包されている場合までもが含まれる。つまり、モールドは絶縁物３が固体絶縁物である場合の好適な設置態様に過ぎない。例えば絶縁物３が液体絶縁物であるならば、両金属電極１，２はこの液体中であって異種絶縁物３との界面４に近い位置に配置されていれば足りる。一例を示すと、界面４となる面を上向きにしてモールド電極ブロック７を設置し、このモールド電極ブロック７に埋設されているものと同一の金属電極１，２を当該界面４の上部に所定距離だけ離して対称的に設置し、この状態を保ちつつ液体絶縁物３を注ぎ込みモールド電極ブロック７および金属電極１，２をこの液体絶縁物３中に浸漬する。この場合に形成される絶縁物界面４は固体絶縁物と液体絶縁物との間の界面ということになり、この電気絶縁性能検証電極系はこのような異種の絶縁物３どうしの界面４における電気絶縁性能を測定し検証することができる。また、上述のようなモールド電極ブロック７およびその界面４となる面から所定距離離して対称的に配置された金属電極１，２を小さな室内に隔離し、この室内に気体絶縁物３を流し込むようにすることで、固体絶縁物と気体絶縁物との間の界面４における電気絶縁性能を測定し検証することができる。さらには、液体絶縁物中に金属電極１，２を浸漬させておき、当該液体絶縁物が接する気体を気体絶縁物と入れ換えれば、液体絶縁物と気体絶縁物との間の界面４における電気絶縁性能を測定し検証することができる。要するに本明細書でいう絶縁物とは、金属電極１，２を埋没させた状態で形成される固体絶縁物のみならず、金属電極１，２を内包した状態で他の絶縁物との間で界面４を形成する液体絶縁物あるいは気体絶縁物までも含む概念である。
【００５１】
また、本発明にかかる絶縁物界面４における電気絶縁性能検証電極系によれば、実機すなわち実際の機器の状態を模擬した状況下での電気絶縁性能を検証することができるのは上述したとおりだが、これのみならず、例えば電気絶縁上の欠陥に起因する部分放電メカニズムを検証するといった用途にも適用することが可能である。すなわち、例えば界面４に金属粉や針状金属異物、気泡などといった電気絶縁上の欠陥を引き起こす異物を混入することにより、これら欠陥に起因する部分放電の発生メカニズムを検討することが可能となる。
【００５２】
さらには、本発明にかかる電気絶縁性能検証電極系を電気ヒータなどで加熱した状況下で電気絶縁性能を評価することもできる。こうした場合には、絶縁物界面４の放電開始電界の温度依存性について測定し評価することが可能となる。
【００５３】
また、特に図示してはいないが、内部に扁平金属電極１，２が埋設されている一対のモールド電極ブロック７の表面どうしを対向させるとともに、両表面の間に厚さ数ｍｍ程度の厚さを有するシート状の固体絶縁物を挟み込んで接合させることもできる。こうした場合には、モールド電極ブロック７とシート状固体絶縁物との界面における絶縁性能を評価することができる。
【実施例１】
【００５４】
可視光に対する透過性の高い固体絶縁物３を用いて電気絶縁性能検証電極系を作製し、実際に試験を行った（図５参照）。同図に示す電気絶縁性能検証電極系は、固体絶縁物３が透明シリコーンゴムであるモールド絶縁ブロック７と、固体絶縁物３が充填材なしエポキシ樹脂であるモールド絶縁ブロック７とを重ね合わせて接合したものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】対称構造のモールド電極ブロックを重ね合わせて界面を形成し、金属電極対が形成する対称的な電界が重なり合うようにしてより正確な絶縁性能検証を可能とした電気絶縁性能検証電極系の一実施形態を示す図である。
【図２】本実施形態において電気絶縁性能検証電極系を構成する主要部材の詳細を示すモールド電極ブロックの正面図である。
【図３】図２に示した本実施形態におけるモールド電極ブロックの平面図である。
【図４】図３に示した本実施形態におけるモールド電極ブロックの左側面図である。
【図５】実際に製作した電気絶縁性能検証電極系およびその実験装置の画像である。
【図６】電力用架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）ケーブルのプレハブ型中間接続部（プレモールドジョイントともいう）の構造例を示す縦断面図である。
【図７】従来の電気絶縁性能検証電極系の一例を示す図である。
【図８】図７に示した電気絶縁性能検証電極系のａ部の部分拡大図を当該部分における模式的な等電位分布とともに示す図である。
【図９】従来の電気絶縁性能検証電極系の他の例を示す平面図である。
【図１０】図９に示した電気絶縁性能検証電極系の正面図を電極先端の部分拡大図とともに示す図である。
【図１１】従来の電気絶縁性能検証電極系の別の例を示す図である。
【図１２】従来の電気絶縁性能検証電極系の更に別の例を示す平面図である。
【図１３】図１２に示した電気絶縁性能検証電極系の正面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  （高電位側の）金属電極
１ａ，１ｂ  金属電極１に付された丸み
２  （低電位側の）金属電極
２ａ，２ｂ  金属電極２に付された丸み
３  絶縁物
４  界面
５  高電位側課電用リード
６  低電位側課電用リード
７  モールド電極ブロック（電極ブロック）
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図５】
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