(57)【要約】  本発明は、高電圧ケーブル（１６）用電界制御デバイス（１０、１０ａ）に関する。電界制御デバイス（１０、１０ａ）は、ストレスコーン（１２）と電界緩和アダプタ（１３）とを備え、ストレスコーン（１２）と電界緩和アダプタ（１３）は、加硫によって化学的に結合される。また、本発明は、電力ケーブルおよび電界制御デバイス（１０、１０ａ）を備える電気設備、および電界制御デバイス（１０、１０ａ）を製作する方法に関する。【選択図】図５
2017529815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧ケーブル（１６）のための電界制御デバイス（１０、１０ａ）であって、前記電界制御デバイス（１０、１０ａ）が、ストレスコーン（１２）および電界緩和アダプタ（１３）を備え、前記ストレスコーン（１２）および前記電界緩和アダプタ（１３）が加硫によって化学的に結合されることを特徴とする電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項２】
前記ストレスコーン（１２）が、一体で加硫されたデフレクタ（１４）およびゴム部分（１５、１５ａ）を備える、請求項１に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項３】
前記ストレスコーン（１２）の前記ゴム部分（１５ａ）が、前記電界緩和アダプタ（１３）が前記ストレスコーン（１２）の前記ゴム部分（１５ａ）とのみ接触するよう、前記電界緩和アダプタ（１３）の長さに沿って延在する、請求項２に記載の電界制御デバイス（１０ａ）。
【請求項４】
前記ゴム部分（１５、１５ａ）が本質的に切頭円錐の形を有し、前記ゴム部分（１５、１５ａ）の切頭頂部部分の反対側の前記切頭円錐の端部に円周状の溝（１７）を備え、前記デフレクタ（１４）が前記円周状の溝（１７）の表面に沿って円周状に配置される、請求項２または３に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項５】
前記デフレクタ（１４）が半導電性ゴムでできており、前記ゴム部分（１５、１５ａ）が絶縁性ゴムでできている、請求項２から４のいずれか一項に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項６】
前記電界緩和アダプタ（１３）が第１の電界緩和材料でできており、前記ゴム部分（１５、１５ａ）が第２の電界緩和材料でできている、請求項２から４のいずれか一項に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項７】
前記第１の電界緩和材料が前記第２の電界緩和材料とは異なる電気特性を有する、請求項６に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項８】
絶縁層および導体シールドによって円周状に取り囲まれた電気導体を備える大電力ケーブル（１６）を備え、請求項１から７のいずれか一項に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）を備える電気設備。
【請求項９】
高電圧ケーブル（１６）のための電界制御デバイス（１０、１０ａ）を製造するための方法（２０）であって、
−  ストレスコーン（１２）および電界緩和アダプタ（１３）を一体で加硫すること（２１）であって、それにより前記ストレスコーン（１２）および前記電界緩和アダプタ（１３）が化学的に結合される、加硫すること（２１）
を特徴とする方法（２０）。
【請求項１０】
前記ストレスコーン（１２）および前記電界緩和アダプタ（１３）を一体で前記加硫する（２１）前に、前記ストレスコーン（１２）をモールドすること（２２）、および前記電界緩和アダプタ（１３）をモールドすること（２３）を含む、請求項９に記載の方法（２０）。
【請求項１１】
前記ストレスコーン（１２）および前記電界緩和アダプタ（１３）を一体で前記加硫する（２１）前に、電界緩和材料でできたテープを円筒状ボディの周りに巻き付けることを含むテーピングプロセスによって前記電界緩和アダプタ（１３）を製作することを含む、請求項９に記載の方法（２０）。
【請求項１２】
前記ストレスコーン（１２）および前記電界緩和アダプタ（１３）を一体で前記加硫する（２１）前に、テープを巻いてボディにすること、および前記ボディを所望の形状の前記ストレスコーン（１２）に形成することを含むテーピングプロセスによって前記ストレスコーン（１２）を製作することを含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法（２０）。
【請求項１３】
前記ストレスコーン（１２）がデフレクタ（１４）およびゴム部分（１５、１５ａ）を備え、前記方法（２０）が、前記ストレスコーン（１２）および前記電界緩和アダプタ（１３）を一体で前記加硫する（２１）前に、前記デフレクタ（１４）および前記ゴム部分（１５、１５ａ）を一体で加硫することを含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本書において開示される技術は、電気応力除去デバイスの分野に関し、特に高電圧ケーブル用電界制御デバイス、電気設備、および電界制御デバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大電力ケーブルの終端端部、特にケーブルの外部シールドには、高電圧によって電界および電気応力が生じる。したがって高電圧ケーブルは、これらの電気応力に対処するために何らかの応力除去デバイスを高電圧ケーブルの終端端部に設置しなければならない。
【０００３】
電界、特にケーブル終端における電界を制御するこの種の応力除去デバイスの一例としてストレスコーンがある。ストレスコーンは、多くの場合、ケーブル終端の機能および頑丈性にとって不可欠である。ストレスコーンは、典型的には、２種類のゴム材料、例えば半導電性ゴムと絶縁性ゴムでできており、両者の形状と材料特性の相違によって電界を誘導し、分布させることにより、絶縁破壊のリスクを低減している。例えば半導電性ゴムのデフレクタから、高い破壊強度を有する絶縁性ゴムを介して電界を誘導している。
【０００４】
既存の大電力ケーブル終端、特に高電圧直流（ＨＶＤＣ）終端においては、ストレスコーンは電界緩和アダプタの上に設置され、電界緩和アダプタはケーブル端の上に取り付けられている。電界緩和材料からなる抵抗性電界緩和アダプタは、抵抗性電界緩和アダプタの電界依存導電率によって電界を再分布させ、導電率は電界に依存する。また、ストレスコーンは、インパルスなどの過渡状態の間の電界を制御するために、幾何学的な電界緩和を提供している。
【発明の概要】
【０００５】
高電圧ケーブルの終端に設置される応力除去デバイスの２つの個別の部分である電界緩和アダプタとストレスコーンにより、相異なる材料が接する２つの物理的界面が生じる。この種の物理的界面は、例えば、従来のインストレーション方法の欠点を伴う場合がある。従来のインストレーション方法では、最初に電界緩和アダプタがケーブル端の上に配置され、電界緩和アダプタが配置された後にストレスコーンが電界緩和アダプタの上に配置される。この場合、汚染のリスクがある。例えばグリースや化学物質などの異物が両者の部分に混入すると、その性能が低下する。また、ストレスコーンと電界緩和アダプタの機能は、設置時に界面の部分に生じる空隙の存在によってさらに低下する。このように各種のリスクが確認されており、この点に関して改善が求められている。
【０００６】
本発明の目的は、上術した問題のうちの少なくとも１つを解決し、少なくとも軽減することである。
【０００７】
この目的は、第１の態様の場合、高電圧ケーブル用電界制御デバイスによって達成される。この電界制御デバイスは、ストレスコーンと電界緩和アダプタとを備え、ストレスコーンと電界緩和アダプタは、加硫によって化学的に結合した状態になっている。本発明は、電界緩和アダプタとストレスコーンの間の物理的界面という、設置中に汚染するおそれのある界面を除去、消去することによって動作上の堅牢性を高めた電界制御デバイスを提供する。さらに、電力ケーブル端の上に取り付けられるのは１つのボディだけであるため、設置作業が高速化される。さらに、単一のデバイスを正しく取り付けるだけでよいので設置が容易で安全になる。
【０００８】
一実施形態では、ストレスコーンは、一体で加硫されたデフレクタおよびゴム部分を備える。
【０００９】
上記実施形態の変形形態では、電界緩和アダプタがストレスコーンのゴム部分とのみ接触するよう、ストレスコーンのゴム部分は電界緩和アダプタの長さに沿って延在する。この実施形態では、三重接触点（triple point）すなわち３つの異なる材料が出会う点は存在しない。したがって三重接触点に伴うリスク、例えば高電界強度のリスクが排除される。
【００１０】
一実施形態では、ゴム部分は、本質的に切頭円錐の形を有し、また、ゴム部分の切頭頂部部分の反対側の切頭円錐の端部に円周状の溝を備え、デフレクタは、円周状の溝の表面に沿って配置される。このような溝は、電界制御デバイスを設置する際の機械的サポートになることなどから有利な場合がある。
【００１１】
一実施形態では、デフレクタは半導電性ゴムでできており、また、ゴム部分は絶縁性ゴムでできている。
【００１２】
一実施形態では、電界緩和アダプタは第１の電界緩和材料でできており、また、ゴム部分は第２の電界緩和材料でできている。
【００１３】
上記実施形態の変形形態では、第１の電界緩和材料は、第２の電界緩和材料とは異なる電気特性を有する。
【００１４】
上記目的は、第２の態様において、絶縁層および導体シールドによって円周状に取り囲まれた電気導体を備える大電力ケーブルを備え、かつ、上記実施形態のうちの任意の実施形態による電界制御デバイスを備える電気設備によって達成される。電界制御デバイスは、導体シールドが終端される縁の上に配置することができ、したがってこのような位置に生成される電界から保護することができる。
【００１５】
上記目的は、第３の態様において、高電圧ケーブル用電界制御デバイスを製造する方法によって達成される。この方法は、ストレスコーンと電界緩和アダプタとを一体に加硫することを含み、それによりストレスコーンおよび電界緩和アダプタが化学的に結合される。この方法は、ストレスコーンと電界緩和アダプタの間の物理的界面を加硫によって除去し、それにより空隙および汚染物質などの内部欠陥の問題を小さくするとともに、電界制御デバイスの電気破壊強度を強くする。
【００１６】
一実施形態では、上記方法は、ストレスコーンおよび電界緩和アダプタを一体で加硫する前に、ストレスコーンをモールドすること、および電界緩和アダプタをモールドすることを含む。
【００１７】
一実施形態では、上記方法は、ストレスコーンおよび電界緩和アダプタを一体で加硫する前に、電界緩和材料でできたテープを円筒状ボディの周りに巻き付けることを含むテーピングプロセスによって電界緩和アダプタを製作することを含む。
【００１８】
一実施形態では、上記方法は、ストレスコーンおよび電界緩和アダプタを一体で加硫する前に、テープを巻いてボディにすること、およびボディを所望の形状のストレスコーンに形成することを含むテーピングプロセスによってストレスコーンを製作することを含む。
【００１９】
一実施形態では、ストレスコーンは、デフレクタおよびゴム部分を備え、上記方法は、ストレスコーンおよび電界緩和アダプタを一体で加硫する前に、デフレクタおよびゴム部分を一体で加硫することを含む。
【００２０】
本発明の他の特徴および利点は、以下の説明および添付の図面を読めば明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術による応力除去デバイスを示す図である。
【図２】従来技術による応力除去デバイスの欠点を示す図である。
【図３】本発明による電界制御デバイスの一実施形態を示す図である。
【図４】ケーブルの上に取り付けられた、本発明による電界制御デバイスの一実施形態を示す図である。
【図５】本発明による電界制御デバイスの別の実施形態を示す図である。
【図６】ケーブルの上に取り付けられた、本発明による電界制御デバイスの一実施形態を示す図である。
【図７】電界制御デバイスを製造するための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
説明を目的とした非制限の以下の説明では、完全な理解を提供するために、特定のアーキテクチャ、インタフェース、技法、等々などの特定の詳細が示されている。他の実例で、よく知られているデバイス、回路および方法の詳細な説明は、不必要な詳細によって説明を曖昧にすることがないよう、省略されている。同じ参照符号は、説明全体を通して同じ要素または同様の要素を表している。
【００２３】
本発明の完全な理解を提供するために、比較のために従来技術によるストレスコーン構造について、図１を参照して簡単に説明する。ストレスコーン構造１は、ストレスコーン２および電界緩和アダプタ３を備えている。ストレスコーン２および電界緩和アダプタ３は、図１の上側の部分に横断面図で示されている。ストレスコーン２は、典型的には、半導電性ゴムでできたデフレクタ４、および絶縁性ゴムでできた円錐形のゴム部分５を備えている。デフレクタ４は、絶縁性ゴム部分５を介してケーブル端に生成される電界を誘導する。したがってストレスコーン２は、典型的には、一体で加硫される２つの異なるゴム材料でできている。
【００２４】
また、図１は、ケーブル６の縦方向の断面図を同じく示しており、ケーブル６は、典型的には、異なる層によって取り囲まれる中央導体コアを備えている。これらの層は、例えば半導電性で、かつ、絶縁性の層、導体シールドおよび外部被覆を備えている。
【００２５】
ケーブル６を例えば変電所の設備に接続する場合、ケーブル６を切断しなければならず、また、ケーブルのいくつかの層を剥ぎ取る、すなわち取り除かなければならない。次に、安全な操作を保証するためにストレスコーン構造１が設置される。設置に際しては、電界緩和アダプタ３は、ケーブル６の表面を接地から高電圧まで覆うために、ケーブル６の端部で、ケーブル６の上に取り付けられる。ケーブル６は、外部導体シールド（外部セミコンとも表記する）において接地され、また、高電圧は、ケーブル６の接続デバイスに存在する。次に、ストレスコーン２が電界緩和アダプタ３の上に取り付けられ、詳細には電界緩和アダプタ３の上に押し込まれ、したがって電界緩和アダプタ３の円周を取り囲む。これは、図１の一番下の部分に示されている。
【００２６】
本発明の発明者は、上記の手順には頑丈性の観点から危険があることを識別した。既に言及したように、上で説明した設置時に生成される２つの物理的界面は、異物、空隙およびグリースを導入してストレスコーン構造の破壊強度を小さくする可能性があり、延いてはストレスコーン構造の機能を危うくする可能性がある。
【００２７】
図２は、生成される２つの界面を示したものである。第１の界面７は、電界緩和アダプタ３とストレスコーン２の間に生成され、また、第２の界面８は、電界緩和アダプタ３とケーブル６の間に生成される。
【００２８】
従来技術のリスクおよび欠点は、本発明の様々な実施形態によって克服される。簡潔には、電界緩和アダプタおよびストレスコーンを製造時に加硫し、かつ、単一の電界制御デバイスとして電界緩和アダプタおよびストレスコーンを設置することにより、言及したリスクのうちの１つまたは複数が排除される。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態、詳細には電界制御デバイス１０を示したものである。電界制御デバイス１０は、加硫された一体のストレスコーン１２と電界緩和アダプタ１３を備えている。電界制御デバイス１０は、軸対称線１００に沿った縦方向の断面図で示されている。
【００３０】
ストレスコーン１２は、デフレクタ１４および参照数表示１２で示されている円錐形のゴム部分１５を備えている。デフレクタ１４は、例えば、カーボンブラックが充填されたエチレンプロピレンジエン単量体（ＥＰＤＭ）ゴムなどの半導電性ゴムでできていてもよい。ゴム部分１５は、例えば絶縁性ゴム、例えばＥＰＤＭゴムまたは電界緩和材料でできていてもよい。したがってストレスコーン１２は、異なる電気特性を有する２つの異なるゴム材料でできている。ゴム部分１５およびデフレクタ１４は、加硫によって互いに化学的に結合している。ストレスコーン１２は、ケーブル端の領域、詳細にはケーブルの半導体シールドが切断される領域における電界を制御するように適合された幾何学形状を有している。
【００３１】
ゴム部分１５は、固体材料からなり、かつ、固体材料の縦方向の軸に沿って貫通する円筒状の孔１８を有する、本質的に、同じく切頭円錐を意味する切断円錐の形を有することができる。電界緩和アダプタ１３は、図に示されている構造では、この円筒状の孔１８の中に存在している。したがってストレスコーン１２の外径は、ストレスコーン１２の一方の端部からもう一方の端部まで、ストレスコーン１２の縦方向の軸に沿って変化している。ストレスコーン１２のゴム部分１５の第２の端部には、円周状の溝１７が提供されている。溝１７は、いくつかの実例では、例えば、電界制御デバイス１０が設置される際の機械的サポートを提供するのに場合によっては有利である。特定の例として、設置の際に、例えば金属のサポートを溝の中に嵌合させることができる。この場合、サポートは、電界制御デバイスの機械的安定性および適切な位置決めを保証する。したがって溝１７は、ストレスコーンをその適切な位置に固定することにより、提供される電界緩和が望ましい電界緩和であることを保証し、この保証は、機能のためには重要である。しかしながら、溝１７自体は実際の電界緩和システムの一部ではないこと、また、溝１７は、他の設計を有することができ、あるいは省略することも可能であることに留意されたい。
【００３２】
デフレクタ１４は、円周状の溝１７に従って、ゴム部分１５の表面に沿って円周状に配置されている。デフレクタ１４は、ストレスコーン１２の孔１８に最も近い部分で第１の厚さを有することができ、この厚さは、必ずしもその必要はないが、図３に示されているように、ゴム部分１５の表面に沿って、デフレクタ１４の配置に沿って薄くすることができる。示されている実施形態では、デフレクタ１４は、したがって本質的に円形のＵ字形ボディを有している。しかしながら、絶縁性ゴム部分１５に向かうデフレクタ１４の曲率は、図に示されている形状とは別の形状にすることができることに留意されたい。さらに、デフレクタ１４の厚さは一定にすることも、あるいはデフレクタ１４の延長に沿って変化させることも可能である。電界に対するストレスコーンの形状の適合は、それ自体知られていることに留意されたい。デフレクタ１４およびゴム部分１５は一体で加硫されている。
【００３３】
電界制御デバイス１０は電界緩和アダプタ１３を同じく備えている。電界緩和アダプタ１３は、管状ボディ、例えばある長さのシリンダを備えることができる。電界緩和アダプタ１３は、線形または非線形の抵抗性電界緩和材料（ＦＧＭ）を備えることができる。非線形抵抗性ＦＧＭは、ケーブル終端端部に生成される電気応力を変化させるように適合する。また、抵抗性非線形ＦＧＭは、遭遇する電界応力に対して導電率を非線形方法で適合させることによって、電圧インパルス形状に動的に応答することができる。ＦＧＭアダプタ１３は、ＦＧＭアダプタ１３の厚さを適合させることによって、および／または特定のアプリケーションの期待される電界応力に合致する所望の導電率を有するようにＦＧＭを適合させることによって、目下の特定のアプリケーションの観点から適合させることができる。ＦＧＭは、異なる方法で特性化することができる。非線形ＦＧＭの導電率は電界に依存し、他の材料より特に広範囲に渡って著しく変化する。ＦＧＭは、低導電率値から高導電率値まで著しく大きくなり得る電界依存導電率を有しており、すなわち高度に絶縁性の状態（高抵抗）から高度に導電性の状態（低抵抗）まで変化する。特定の非制限例として、ＦＧＭは、弱電界に露出された場合、１０−１６または１０−１４ジーメンス／メートル（Ｓ／ｍ）の範囲の導電率を有することができ、また、強電界に露出されると、１０−３Ｓ／ｍまたは０．１Ｓ／ｍの範囲の導電率を有するように変化する。ＦＧＭは、例えばＳｉＣおよび／またはＺｎＯおよび／またはカーボンブラックが充填された重合体を備えることができ、また、ＦＧＭの特性は、ある導電率を有するように設計することができる。また、ＦＧＭは、何らかの容量性電界緩和を得る観点から、例えば充填材料を選択し、かつ、選択された充填材料に応じて濃度を選択することにより、誘電率（同じく比誘電率を意味する）セットを有するように設計することも可能である。
【００３４】
本発明によれば、電界緩和アダプタ１３およびストレスコーン１２は一体で加硫され、単一のボディを備える電界制御デバイス１０を提供する。電界緩和アダプタ１３は、ストレスコーン１２の内部表面に沿って、すなわちストレスコーン１２の孔１８の表面に沿って配置される。図４に示されている実施形態では、電界緩和アダプタ１３は、ゴム部分１５ならびにデフレクタ１４と接触している。図５を参照して示され、かつ、説明される別の実施形態では、電界緩和アダプタ１３は、ゴム部分１５とのみ接触する。
【００３５】
一実施形態では、電界緩和アダプタ１３およびゴム部分１５の両方がＦＧＭ材料でできており、単一のボディに一体で加硫される。例えばゴム部分１５は、電界緩和アダプタ１３の電気特性とは異なる電気特性を有するＦＧＭ材料でできていてもよい。
【００３６】
電界緩和アダプタ１３およびストレスコーン１２を一体で加硫するために使用される加硫プロセスは、例えば、同じく架橋剤または加硫剤を意味する、硫黄などの硬化剤の添加、ならびに高圧および高温の使用を含むことができる。使用することができる加硫プロセスの他の例は、熱気加硫および紫外（ＵＶ）線加硫を含む。加硫プロセスに使用される硬化剤は、例えば、上で言及した硫黄または過酸化物を含むことができる。加硫プロセスの間、個々の重合体鎖が架橋される方法で材料が改質される。２つのゴム材料を加硫によって一体化ことは、界面の機械的安定性および電気的安定性の両方を強化するための知られているプロセスである。加硫パラメータを慎重に選択することにより、材料間に重合体の架橋が生じる。物理的界面を取り除くことにより、空隙、汚染物質、等々などの内部欠陥の影響が著しく低減される。このような欠陥は電気的故障の主な原因であり、本発明によってなされるようにこのような欠陥を取り除くことにより、電気破壊強度を著しく大きくすることができる。さらに、２つのゴム材料が一体化されると、材料の機械的安定性が増す。加硫プロセスによって材料間の粘着が向上し、すべりが防止され、また、界面に沿った亀裂の伝搬が著しく低減される。
【００３７】
図４は、ケーブル１６の上に取り付けられた図３の電界制御デバイス１０を示したものである。ケーブル１６は、任意の大電力ケーブルまたは中間電力ケーブル、例えば架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）ケーブルであってもよい。電界制御デバイス１０は、例えばシールド電力ケーブルの上に配置することができ、電界は、円周状の導体シールドの終端（同じく外部半導電層縁すなわちセミコン縁を意味する）に生成される。このセミコン縁、すなわち導体シールドが切断される部分では、高電界および高電界応力が生成される。
【００３８】
化学的に結合された電界緩和アダプタ１３およびストレスコーン１２を備えた（延いてはゴム部分１５およびデフレクタ１４を備えた）電界制御デバイス１０は、単一のボディを備えている。電界制御デバイス１０は、単一のボディを備えることにより、電界制御デバイス１０をケーブルの端部の上、詳細には剥ぎ取られたケーブル１６の外部シールドの上、すなわちセミコン縁の上に単純に嵌合させることによって容易に設置することができる。これは、２つの個別のボディ、すなわち電界緩和アダプタおよびストレスコーンの設置を必要とする、既に説明したように必然的に危険が伴う従来技術による設置とは対照的である。
【００３９】
安全性の点で改善された頑丈性の提供に加えて、電界制御デバイス１０は、１つのボディしかケーブル端の上に取り付けられないため、より速い設置を同じく可能にする。また、正確に配置し、かつ、嵌合させなければならないのは、従来技術のように２つのボディではなく、１つのボディのみである点で、設置をより安全にすることができる。また、アダプタとストレスコーンの互いに対するミスアラインメントのリスクは、取り付けるべき単一のボディを提供する本発明によって完全に排除される。
【００４０】
加硫プロセスは、電界緩和アダプタ１３とストレスコーン１２の間の界面の絶縁破壊強度を強くする。しかしながらデフレクタ１４の開始点では、３つの異なる材料が出会う三重接触点が依然として存在する。この三重接触点は、図４では円で囲まれており、参照数表示５０で示されている。三重接触点は、全く異なる物理特性を有する３つの材料が出会う点である。高電圧デバイスでは、三重接触点は、電気的故障の起点になり得る傾向があることが知られている。この三重接触点には、単一または組合せの両方における故障の危険を大きくする２つの主要な危険が存在している。第１に、一点における３つの材料の加硫は困難であり、この一点における結合強度は、周囲のバルク材料および界面における結合強度より弱いことがしばしばである。第２に、三重接触点を含む領域では、絶縁性ゴム部分１５は、導電率がはるかに大きい２つの材料の間、すなわち電界緩和アダプタ１３とデフレクタ１４の間にはさまれる。絶縁性ゴム部分１５が電界緩和アダプタ１３とデフレクタ１４の間にはさまれると、電界の大部分が絶縁性ゴム部分１５に集中することになり、絶縁性ゴム部分１５が薄ければ薄いほど電界が強くなる。これは、ゴム部分１５の厚さがゼロに近くなり、そのために強力な電界がこの点に集中するデフレクタ１４の開始点では問題になり得る。
【００４１】
図５は、本発明による電界制御デバイス１０ａの別の実施形態を示したものである。この実施形態は、ゴム部分１５のわずかに異なる設計によって、上で説明した三重接触点の困難性に対処し、かつ、克服している。
【００４２】
電界制御デバイス１０ａのこの実施形態は、絶縁性ゴム部分１５ａがデフレクタ１４の下方を延在することが許容され、それにより図４に示されている三重接触点が排除される点で、図３を参照して説明した実施形態とは異なっている。したがってデフレクタ１４は、この実施形態では電界緩和アダプタ１３と接触していない。第１に、高電界における三重接触点を有することに関連する危険が完全に回避される。第２に、ゴム部分１５ａの絶縁厚さがもはやゼロに近くならないため、電界強度が危険なレベルに到達することを防止することができる。
【００４３】
図６は、ケーブル１６の上に取り付けられた図５の電界制御デバイスを示したもので、この図６から、三重接触点が回避されていることにもう一度留意されたい。
【００４４】
上で説明した電界制御デバイス１０、１０ａの様々な特徴は、異なる方法で組み合わせることができ、以下、その例について説明する。
【００４５】
したがって高電圧ケーブル１６のための電界制御デバイス１０、１０ａが提供される。電界制御デバイス１０、１０ａは、ストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３を備え、ストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３は、加硫によって化学的に結合される。ストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３は、加硫または架橋によって接続され、それにより単一のボディを形成する。
【００４６】
一実施形態では、ストレスコーン１２は、一体で加硫されたデフレクタ１４およびゴム部分１５を備える。
【００４７】
一実施形態では、ストレスコーン１２のゴム部分１５ａは、電界緩和アダプタ１３がストレスコーン１２のゴム部分１５ａとのみ接触するよう、電界緩和アダプタ１３の長さに沿って延在する。電界緩和アダプタ１３は、例えば、内部表面および外部表面を有する管状ボディを備えることができ、また、ストレスコーン１２のゴム部分１５ａは、電界緩和アダプタ１３がストレスコーン１２のゴム部分１５ａによって円周状に取り囲まれるよう、電界緩和アダプタ１３の外部表面に配置することができる。ストレスコーン１２のデフレクタ１４は、その全体がゴム部分１５ａの表面に配置される。使用中、例えば電力ケーブル１６のセミコン縁の上に配置されると、管状電界緩和アダプタ１３の内部表面は電力ケーブル１６と接触し、また、管状電界緩和アダプタ１３の外部表面はゴム部分１５とのみ接触し、すなわちデフレクタ１４とは接触しない。この実施形態は、例えば図５を参照して説明したように三重接触点を排除する。
【００４８】
一実施形態では、ゴム部分１５は、本質的に切頭円錐の形を有し、また、ゴム部分１５の切頭頂部部分の反対側の切頭円錐の端部に円周状の溝１７を備え、デフレクタ１４は、円周状の溝１７の表面に沿って配置される。
【００４９】
一実施形態では、デフレクタ１４は半導電性ゴムでできており、また、ゴム部分１５は絶縁性ゴムでできている。
【００５０】
一実施形態では、電界緩和アダプタ１３は第１の電界緩和材料でできており、また、ゴム部分１５、１５ａは第２の電界緩和材料でできている。
【００５１】
上記実施形態の変形形態では、第１の電界緩和材料は、第２の電界緩和材料とは異なる電気特性を有する。電界緩和アダプタ１３のＦＧＭ材料は、既に説明したように、例えば充填材料を選択し、かつ、選択された充填材料に応じて濃度を選択することにより、例えばゴム部分１５、１５ａのＦＧＭ材料の導電率および／または誘電率とは異なる導電率および／または誘電率を有するように選択することができる。
【００５２】
一態様では、本発明は、絶縁層および導体シールドによって円周状に取り囲まれた電気導体を備える大電力ケーブル１６を備え、かつ、上で説明した電界制御デバイス１０、１０ａを備える電気設備を提供する。
【００５３】
図７は、電界制御デバイスを製造するための方法のフローチャートである。したがって別の態様では、本発明は、高電圧ケーブル１６のための電界制御デバイス１０、１０ａを製造するための方法２０を提供する。方法２０は、ストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３を一体で加硫すること２１を含み、それによりストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３が化学的に結合される。
【００５４】
電界緩和アダプタ１３およびストレスコーン１２を一体で加硫するために使用される加硫プロセスは、例えば、既に説明したように硬化剤の添加、ならびに高圧および高温の使用を含むことができる。使用することができる加硫プロセスの他の例は、熱気加硫および紫外（ＵＶ）線加硫を含む。加硫プロセスに使用される硬化剤は、例えば上で言及した硫黄を含むことができ、あるいは同じく既に言及した過酸化物を含むことができる。加硫パラメータは慎重に選択しなければならず、また、加硫パラメータは、選択された材料および／または目下のアプリケーションの観点から適合させることができる。本発明による加硫によって物理的界面を取り除くことにより、空隙、汚染物質、等々などの内部欠陥の影響が低減され、また、それにより電界制御デバイス１０の電気破壊強度が大きくなる。さらに、電界緩和アダプタ１３およびストレスコーン１２が一体化されると、材料の機械的安定性が増す。加硫プロセスによって材料間の粘着が向上し、すべりが防止され、また、界面に沿った亀裂の伝搬が著しく低減される。
【００５５】
一実施形態では、方法２０は、ストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３を一体で加硫する２１前に、ストレスコーン１２をモールドすること２２、および電界緩和アダプタ１３をモールドすること２３を含む。
【００５６】
別の実施形態では、方法２０は、ストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３を一体で加硫する２１前に、電界緩和材料でできたテープを円筒状ボディの周りに巻き付けることを含むテーピングプロセスによって電界緩和アダプタ１３を製作することを含む。次に電界緩和アダプタ１３を加硫することができる。
【００５７】
一実施形態では、方法２０は、ストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３を一体で加硫する２１前に、テープを巻いてボディにすること、およびボディを所望の形状のストレスコーン１２に形成することを含むテーピングプロセスによってストレスコーン１２を製作することを含む。ストレスコーン１２は、例えば既に説明した円錐形などの形状に形成することができる。テープのボディを所望の形状に形成することは、例えば切断または旋削（旋盤における）によって実施することができる。テープは、ゴムまたは電界緩和材料などの材料でできていてもよい。次にストレスコーン１２を加硫することができる。
【００５８】
次に、テーピングプロセスによって製作される電界緩和アダプタ１３、および同じくテーピングプロセスによって製作されるストレスコーン１２を一体で取り付け、かつ、単一のボディに加硫することができる。
【００５９】
別法としては、電界緩和アダプタ１３およびストレスコーン１２は、単一のテーピングプロセスで製作され、最初に電界緩和アダプタ１３が例えば上で説明したように製作される。次に、テープを電界緩和アダプタ１３の周りに巻き付けてボディにすることによってストレスコーン１２が製作され、ストレスコーン１２は、次に、所望の形状のストレスコーン１２に形成される。次に、ストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３を一体で加硫することができる。
【００６０】
さらに他の実施形態では、ストレスコーン１２は、電界緩和アダプタ１３とは異なる方法で製作することができることに留意されたい。例えばストレスコーン１２は、電界緩和アダプタ１３が取り付けられている間にテーピングプロセスで製作することができ、あるいは逆に、電界緩和アダプタ１３は、ストレスコーン１２が取り付けられている間にテーピングプロセスで製作することができる。
【００６１】
一実施形態では、ストレスコーン１２は、デフレクタ１４およびゴム部分１５、１５ａを備え、また、方法２０は、ストレスコーン１２および電界緩和アダプタ１３を一体で加硫する２１前に、デフレクタ１４およびゴム部分１５、１５ａを一体で加硫することを含む。例えばテーピングプロセスによって製作されたストレスコーン１２は、例えばテーピングプロセスで製作されたデフレクタ１４を備えることができ、次にストレスコーン１２およびデフレクタ１４が一体で加硫される。
【００６２】
本発明は、本書において、主として、いくつかの実施形態を参照して説明してきた。しかしながら当業者には明らかなように、本書で開示した特定の実施形態以外の他の実施形態についても、同様に、添付の特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内で可能である。
【図１】
2017529815.tif 000003
【図２】
2017529815.tif 000004
【図３】
2017529815.tif 000005
【図４】
2017529815.tif 000006
【図５】
2017529815.tif 000007
【図６】
2017529815.tif 000008
【図７】
2017529815.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月14日(2016.4.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧ケーブル（１６）用の電界制御デバイス（１０、１０ａ）であって、
ストレスコーン（１２）と、非線形抵抗性電界緩和材料の電界緩和アダプタ（１３）とを備え、
前記ストレスコーン（１２）と前記電界緩和アダプタ（１３）とが加硫によって化学的に結合されていることを特徴とする電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項２】
前記ストレスコーン（１２）が、一体に加硫されたデフレクタ（１４）とゴム部分（１５、１５ａ）とを備える、請求項１に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項３】
前記電界緩和アダプタ（１３）が前記ストレスコーン（１２）の前記ゴム部分（１５ａ）とのみ接触するよう、前記ストレスコーン（１２）の前記ゴム部分（１５ａ）が前記電界緩和アダプタ（１３）の長さに沿って延在する、請求項２に記載の電界制御デバイス（１０ａ）。
【請求項４】
前記ゴム部分（１５、１５ａ）は略切頭円錐の形であり、前記ゴム部分（１５、１５ａ）の切頭頂部部分の反対側の前記切頭円錐の端部に円周状の溝（１７）を備え、前記円周状の溝（１７）の表面に沿って前記デフレクタ（１４）が円周状に配置される、請求項２または３に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項５】
前記デフレクタ（１４）が半導電性ゴムで構成され、前記ゴム部分（１５、１５ａ）が絶縁性ゴムで構成される、請求項２から４のいずれか一項に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項６】
前記電界緩和アダプタ（１３）が第１の電界緩和材料で構成され、前記ゴム部分（１５、１５ａ）が第２の電界緩和材料で構成される、請求項２から４のいずれか一項に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項７】
前記第１の電界緩和材料が前記第２の電界緩和材料とは異なる電気特性を有する、請求項６に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）。
【請求項８】
絶縁層および導体シールドによって円周状に取り囲まれた電気導体を備える大電力ケーブル（１６）を備え、請求項１から７のいずれか一項に記載の電界制御デバイス（１０、１０ａ）を備える電気設備。
【請求項９】
高電圧ケーブル（１６）のための電界制御デバイス（１０、１０ａ）を製造する方法（２０）であって、
ストレスコーン（１２）と、非線形電界緩和材料を備えた電界緩和アダプタ（１３）とを一体に加硫すること（２１）により、前記ストレスコーン（１２）と前記電界緩和アダプタ（１３）とを化学的に結合させること（２１）を特徴とする方法（２０）。
【請求項１０】
前記ストレスコーン（１２）と前記電界緩和アダプタ（１３）とを一体に加硫する（２１）前に、前記ストレスコーン（１２）をモールドし（２２）、前記電界緩和アダプタ（１３）をモールドすること（２３）を含む、請求項９に記載の方法（２０）。
【請求項１１】
前記ストレスコーン（１２）と前記電界緩和アダプタ（１３）とを一体に加硫する（２１）前に、電界緩和材料のテープを円筒状ボディの周りに巻き付けるテーピングプロセスによって前記電界緩和アダプタ（１３）を作製することを含む、請求項９に記載の方法（２０）。
【請求項１２】
前記ストレスコーン（１２）と前記電界緩和アダプタ（１３）とを一体に加硫する（２１）前に、テープを巻いてボディにし、前記ボディを所望の形状の前記ストレスコーン（１２）に形成することを含むテーピングプロセスによって前記ストレスコーン（１２）を作製することを含む、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法（２０）。
【請求項１３】
前記ストレスコーン（１２）がデフレクタ（１４）とゴム部分（１５、１５ａ）とを備え、前記ストレスコーン（１２）と前記電界緩和アダプタ（１３）とを一体に加硫する（２１）前に、前記デフレクタ（１４）と前記ゴム部分（１５、１５ａ）とを一体に加硫することを含む、請求項９から１２のいずれか一項に記載の方法（２０）。
【国際調査報告】
2017529815.tif 000010
2017529815.tif 000011