(57)【要約】【課題】  短時間で優れた絶縁性能を有する自己融着性絶縁テープからなる絶縁層を得る。【解決手段】  互いがエポキシ樹脂のような固体絶縁層２２、２４で形成された一方の電気機器と他方の電気機器とを接続する中心導体２５と、この中心導体２５の外周に、自己融着性絶縁テープをヒータで加熱しながら１／２ラップで巻回し、自己融着性絶縁テープが重ね合わされた部分に形成される空隙を塞ぎながら所定の絶縁厚さにするとともに、互いの電気機器の固体絶縁層２２、２４の端部２２ｃ、２４ｃに密着させる可撓絶縁層２６とを備えたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いが固体絶縁層で形成された一方の電気機器と他方の電気機器とを接続する中心導体と、
前記中心導体の外周に、自己融着性絶縁テープを加熱しながら巻回して所定の絶縁厚さにするとともに、前記固体絶縁層の端部に密着させる可撓絶縁層とを備えたことを特徴とする導体接続装置。
【請求項２】
前記可撓絶縁層を絶縁特性の異なる多層構造とし、傾斜機能を持たせたことを特徴とする請求項１に記載の導体接続装置。
【請求項３】
前記可撓絶縁層の最外周に接地層を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導体接続装置。
【請求項４】
前記中心導体に曲折部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導体接続装置。
【請求項５】
互いが固体絶縁層で形成された一方の電気機器と他方の電気機器とを接続する中心導体と、
前記中心導体の外周に、自己融着性絶縁テープを巻回して形成する可撓絶縁層とを備えた導体接続装置の製造方法であって、
前記可撓絶縁層は、前記自己融着性絶縁テープを直接加熱しながら１／２ラップで巻回して所定の絶縁厚さにし、前記固体絶縁層の端部に密着させることを特徴とする導体接続装置の製造方法。
【請求項６】
前記自己融着性絶縁テープの加熱温度は、４０〜７０℃であることを特徴とする請求項５に記載の導体接続装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチギヤに用いられる遮断器、断路器などの電気機器の相互を接続する導体接続装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スイッチギヤに用いられる遮断器、断路器などの電気機器をエポキシ樹脂のような絶縁材料でモールドし、これらを組み合わせて電源系統を構成する固体絶縁式のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の固体絶縁式のスイッチギヤでは、図６に示すように、箱体１内の背面側にケーブルヘッド２が配設されている。ケーブルヘッド２の一方には、貫通形変流器３を貫通した電力ケーブル４が接続されている。ケーブルヘッド２の他方には、箱体１の中央部に配設された遮断用真空バルブ５を絶縁材料でモールドして形成した遮断部６が上部接続導体７により接続されている。
【０００４】
箱体１の正面側には、遮断用真空バルブ５よりも接点間距離の長い断路用真空バルブ８を絶縁材料でモールドして形成した断路部９が配設されている。断路部９の一方には、下部接続導体１０を介して前記遮断部６が接続されている。断路部９の他方には、母線１１が接続され、列盤時に隣接する盤との接続が行われるようになっている。なお、遮断部６と断路部９には、それぞれ絶縁操作ロッド１２を介して操作機構１３が連結されている。また、操作機構１３などを制御する制御部１４が設けられている。
【０００５】
これらの遮断部６、上部接続導体７、断路部９、下部接続導体１０、母線１１などの電気機器においては、絶縁層に熱的、電気的、機械的、化学的および物理的などの条件の異なるストレスが加わることが多い。このため、電気的特性や機械的特性などの優れた絶縁材料でモールドされている。
【０００６】
しかしながら、例えば、ケーブルヘッド２と遮断部６間距離と、上部接続導体７の長さとが一致せず異なっていると、これらケーブルヘッド２、遮断部６、上部接続導体７には、その寸法を吸収する分だけの応力が加わる。このため、絶縁層には、接続時に発生した機械的応力が加わった状態で、上述の各種ストレスが重畳されることになる。そして、最終的には、絶縁層内にクラックが起き、絶縁破壊に到ることがある。また、モールド時には、熱歪による残留応力や作業時に巻き込むボイドなどの欠陥が発生しないようにしなければならず、製造が困難であった。
【０００７】
これを解決するために、互いの導体を接続した後に、接続部を含めた外周に絶縁層を形成するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。即ち、電力ケーブルの接続において、接続部の外周に自己融着性絶縁テープを巻回し、主絶縁となる絶縁層を形成している。これにより、絶縁層には、機械的応力が加わらなくなる。しかしながら、自己融着性絶縁テープが重なり合った部分には、巻回した直後に空隙（三角ボイド）が形成されるので、この空隙が塞がれるまで数十時間という長い放置時間が必要であった。
【特許文献１】特開２００１−２８６０１８号公報  （第４ページ、図３）
【特許文献２】特開２０００−３４１８４２号公報  （第２〜３ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
固体絶縁式のスイッチギヤでは、電気機器相互を接続したときに、寸法誤差などから絶縁物に機械的応力が加わる問題があった。また、モールド時の作業が困難なものであった。一方、自己融着性絶縁テープを巻回して絶縁層を形成するものでは、機械的応力が加わらないものの、長い放置時間が必要であり、作業性に問題があった。
【０００９】
このため、電気機器の接続にあたって、機械的応力が加わらず、長い放置時間を必要としない導体接続装置が望まれていた。特に、スイッチギヤにおいては、製造工場では、電気機器接続後、直ちにその状態を確認できたり、また、据付け現地では、据付後、直ちに現地耐電圧試験などを行うことができたりし、短時間で効率のよいものが望まれていた。
【００１０】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、自己融着性絶縁テープの巻回後に、短時間で優れた絶縁性能を発揮する導体接続装置およびその製造方法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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の導体接続装置は、互いが固体絶縁層で形成された一方の電気機器と他方の電気機器とを接続する中心導体と、前記中心導体の外周に、自己融着性絶縁テープを加熱しながら巻回して所定の絶縁厚さにするとともに、前記固体絶縁層の端部に密着させる可撓絶縁層とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電気機器間を接続する中心導体の外周に、自己融着性絶縁テープを加熱しながら巻回して絶縁層を形成しているので、巻回直後に形成される絶縁層内の空隙が直ちに塞がれ、接続した電気機器の絶縁特性を短時間で確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１４】
先ず、本発明の実施例１に係る導体接続装置を図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る導体接続装置の構成を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る導体接続装置の製造方法を説明する図、図３は、本発明の実施例１に係る導体接続装置の巻回した自己融着性絶縁テープを説明する図である。なお、導体接続装置が用いられる固体絶縁式のスイッチギヤは、図６と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【００１５】
図１に示すように、導体接続装置は、コ字状に形成され、一方の電気機器と接続される第１の主回路端部２０ａと、第１の主回路端部２０ａと離間して平行に配置された他方の電気機器と接続される第２の主回路端部２０ｂと、第１の主回路端部２０ａと第２の主回路端部２０ｂ間を接続する主回路接続部２０ｃとから構成されている。これは、図６の上部接続導体に相当するものである。
【００１６】
第１の主回路端部２０ａには、Ｌ字状の第１の中心導体２１の周りにエポキシ樹脂のような絶縁材料をモールドして形成した第１の絶縁層２２（固体絶縁層）が設けられている。第１の絶縁層２２の一方端には、半径方向に広がる第１のフランジ部２２ａが形成されるとともに、一方の電気機器と接続するための突出したテーパ状の第１の界面部２２ｂが形成されている。第１の界面部２２ｂからは、第１の中心導体２１端が露出している。
【００１７】
第１の絶縁層２２の他方端は、第１の中心導体２１端面を頂点にしたテーパ状の第１のテーパ部２２ｃが形成されている。第１の中心導体２１端面の中心部には、第１の凹部２１ａが形成され、環状の接触子２１ｂが装着されている。
【００１８】
第２の主回路端部２０ｂには、Ｌ字状の第２の中心導体２３の周りにエポキシ樹脂のような絶縁材料をモールドして形成した第２の絶縁層２４（固体絶縁層）が設けられている。第２の絶縁層２４の一方端には、半径方向に広がる第２のフランジ部２４ａが形成されるとともに、他方の電気機器と接続するための突出したテーパ状の第２の界面部２４ｂが形成されている。第２の界面部２４ｂからは、第２の中心導体２３端が露出している。
【００１９】
第２の絶縁層２４の他方端は、第２の中心導体２３端面を頂点にしたテーパ状の第２のテーパ部２４ｃが形成されている。第２の中心導体２３端面の中心部には、第２の凹部２３ａが形成され、環状の接触子２３ｂが装着されている。
【００２０】
主回路接続部２０ｃには、第１の凹部２１ａと第２の凹部２３ａ間を接続する両端が凸状に突出した丸棒状の第３の中心導体２５が設けられている。そして、接触子２１ｂ、２３ｂを介して接続されている。接触子２１ｂ、２３ｂ部分を除いた第３の中心導体２５の外周りには、例えばブチルゴムからなる厚さ１ｍｍの自己融着性絶縁テープを巻回して形成した第３の絶縁層２６（可撓絶縁層）が設けられている。即ち、第１のテーパ部２２ｃから第２のテーパ部２４ｃ間の第３の中心導体２５外周に、第３の絶縁層２６が形成されている。第３の絶縁層２６の両端部は、巻回後にテーパ部２２ｃ、２４ｃに密着されるようになっている。
【００２１】
次に、第３の絶縁層２６の製造方法を図２および図３を参照して説明する。
【００２２】
図２に示すように、第３の中心導体２５の外周に巻回する自己融着性絶縁テープ２７は、ヒータ２８で、例えば５０℃に加熱しながら１０〜３０％引き伸ばした所定の張力を加えて１／２ラップ巻きとしている。そして、例えば定格電圧２３ｋＶのものでは、１０数ｍｍの絶縁厚さにしている。これにより、図３に示すように、自己融着性絶縁テープ２７が重なり合う部分に形成される空隙２７ａ（三角ボイド）は、巻回後直ちに塞がれるようになる。
【００２３】
即ち、ヒータ２８で自己融着性絶縁テープ２７を直接加熱しながら巻回しているので、自己融着性絶縁テープ２７の軟化が進み、直ちに空隙２７ａが塞がれる。巻回後、直ちに部分放電試験を実施しても、数十時間放置後のものと比べて大きな差異はなかった。このため、電気機器接続直後において、絶縁試験を直ちに実施することができる。また、第１の絶縁層２２と第２の絶縁層２４とがテーパ部２２ｃ、２４ｃとなっているので、自己融着性絶縁テープ２７が密着し易く、第３の絶縁層２６との界面の絶縁特性を良好に保つことができる。
【００２４】
ここで、自己融着性絶縁テープ２７の加熱が温度４０℃以下であると、軟化の状態が進まず、接続直後の部分放電特性はバラツキが大きいものであった。また、温度７０℃以上では、自己融着性絶縁テープ２７の軟化が進みすぎて、自己融着性絶縁テープ２７自身の厚さが薄くなり、所定の絶縁厚さまで巻回する作業時間が多大となる。なお、第３の中心導体２５を加熱しても空隙２７ａが短時間で塞がれるようになるが、自己融着性絶縁テープ２７を直接加熱する方が空隙２７ａを直ちに塞ぐことができるので好ましい。
【００２５】
なお、第３の絶縁層２６は、太径になったり、偏芯などで歪になったりしたとき、機械加工で形状を整えることができる。即ち、第３の絶縁層２６を第１の絶縁層２２や第２の絶縁層２４よりも同等以上の絶縁厚さとし、その後、機械加工により外形形状を整えることができる。
【００２６】
また、第３の絶縁層２６の最外周の表面に、例えばスプレーによりカーボン塗料を吹き付けて、接地層を設けてもよい。この接地層により、第３の中心導体２５との間の電界が均一化され、第３の絶縁層２６の電界緩和を図ることができる。
【００２７】
上記実施例１の導体接続装置によれば、電気機器間を接続する第３の中心導体２５の外周に、自己融着性絶縁テープ２７を直接加熱しながら１／２ラップで巻回して第３の絶縁層２６を形成しているので、自己融着性絶縁テープ２７相互間で形成される空隙２７ａが直ちに塞がれ、接続直後の絶縁特性が向上し、接続した電気機器の絶縁特性を短時間で確認することができるようになる。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明の実施例２に係る導体接続装置を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例２に係る導体接続装置の構成を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、絶縁層の構成である。図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
図４に示すように、第３の中心導体２５の外周には、例えばブチルゴムからなる厚さ１ｍｍの自己融着性絶縁テープを加熱しながら巻回して形成した第４の絶縁層２９（可撓絶縁層）が設けられている。そして、第４の絶縁層２９の外周にも、これと異なる絶縁特性を有する自己融着性絶縁テープを加熱しながら巻回して形成した第５の絶縁層３０（可撓絶縁層）が設けられている。
【００３０】
即ち、第３の中心導体２５の外周には、絶縁特性の異なる複数層の絶縁層２９、３０が設けられている。例えば、内側の第４の絶縁層２９よりも、外側の第５の絶縁層３０の絶縁抵抗を大きくすると、第４の絶縁層２９の電位分担が小さくなり、第３の中心導体２５の電界を抑制することができる。また、内側の第４の絶縁層２９よりも、外側の第５の絶縁層３０の誘電率を小さくすると、第３の中心導体２５の電界を抑制することができる。
【００３１】
このように、絶縁抵抗や誘電率などの絶縁特性の異なる自己融着性絶縁テープを複数層設けることにより、絶縁層２９、３０に傾斜機能をつけることができ、導体接続装置自体の絶縁特性を向上させることができる。絶縁特性の異なる自己融着性絶縁テープは、例えば絶縁抵抗ではカーボン粉の混合比率を変えたり、誘電率では酸化チタン粉の混合比率を変えたりすることで得ることができる。
【００３２】
上記実施例２の導体接続装置によれば、実施例１と同様の効果のほかに、絶縁層２９、３０に傾斜機能をつけることができるので、絶縁特性を更に向上させることができる。
【実施例３】
【００３３】
次に、本発明の実施例３に係る導体接続装置を図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施例３に係る導体接続装置の構成を示す断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、導体接続装置を一体で形成したことである。図５において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
図５に示すように、導体接続装置は、コ字状の第４の中心導体３１と、その外周に自己融着性絶縁テープを加熱しながら巻回して形成した第６の絶縁層３２（可撓絶縁層）から構成されている。
【００３５】
第６の絶縁層３２の一方端には、半径方向に広がる第３のフランジ部３２ａが形成されるとともに、一方の電気機器と接続するための突出したテーパ状の第３の界面部３２ｂが形成されている。他方端にも同様に、半径方向に広がる第３のフランジ部３２ａが形成されるとともに、他方の電気機器と接続するための突出したテーパ状の第３の界面部３２ｂが形成されている。また、フランジ部３２ａには、自己融着性絶縁テープを巻回して形成することから剛体とならないので、他の電気機器との接続を強固にするための押え板３３がそれぞれ設けられている。
【００３６】
これにより、一方の電気機器と他方の電気機器間を、第６の絶縁層３２を形成した第４の中心導体３１で直接接続することができ、接続のための部品点数が削減できる。なお、第３の界面部３２ｂは、予めその形状を形成させておいて、電気機器側の固体絶縁層に押し付けて、面圧を加えて接続するものである。接続直後においては、面圧が加わっているので、良好な絶縁特性を有する。そして、時間経過とともに、電気機器の固体絶縁層に第３の界面部３２ｂが密着し、更に絶縁特性が向上することになる。また、第４の中心導体３１がコ字状に曲折していても、第６の絶縁層３２には残留応力などが加わらず、良好な絶縁特性を有するものとなる。
【００３７】
なお、コ字状に限らず、L字状、湾曲状など曲折部を有するものにも残留応力などが加わらず、好ましいものとなる。また、第６の絶縁層３２を、実施例２のように異なる絶縁特性の複数層とし、傾斜機能をつけることもできる。
【００３８】
上記実施例３の導体接続装置によれば、実施例１と同様の効果のほかに、導体接続装置を一体で構成することができるので、部品点数の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１に係る導体接続装置の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る導体接続装置の製造方法を説明する図。
【図３】本発明の実施例１に係る導体接続装置の巻回した自己融着性絶縁テープを説明する図。
【図４】本発明の実施例２に係る導体接続装置の構成を示す断面図。
【図５】本発明の実施例３に係る導体接続装置の構成を示す断面図。
【図６】スイッチギヤの構成を示す側面図。
【符号の説明】
【００４０】
１  箱体
２  ケーブルヘッド
３  貫通形変流器
４  電力ケーブル
５  遮断用真空バルブ
６  遮断部
７  上部接続導体
８  断路用真空バルブ
９  断路部
１０  下部接続導体
１１  母線
１２  絶縁操作ロッド
１３  操作機構
１４  制御部
２０ａ  第１の主回路端部
２０ｂ  第２の主回路端部
２０ｃ  主回路接続部
２１  第１の中心導体
２１ａ  第１の凹部
２１ｂ、２３ｂ  接触子
２２  第１の絶縁層
２２ａ  第１のフランジ部
２２ｂ  第１の界面部
２２ｃ  第１のテーパ部
２３  第２の中心導体
２３ａ  第２の凹部
２４  第２の絶縁層
２４ａ  第２のフランジ部
２４ｂ  第２の界面部
２４ｃ  第２のテーパ部
２５  第３の中心導体
２６  第３の絶縁層
２７  自己融着性絶縁テープ
２７ａ  空隙
２８  ヒータ
２９  第４の絶縁層
３０  第５の絶縁層
３１  第４の中心導体
３２  第６の絶縁層
３２ａ  第３のフランジ部
３２ｂ  第３の界面部
３３  押え板
【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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【図６】
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