JPS623531B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は繊維強化プラスチツク製の棒またはバ
イプ（以下強化プラスチツク棒という）と弾性絶
縁材料よりなる外皮と把持金具とから主としてな
る合成樹脂碍子の改良に関するものである。 （従来の技術） 軸方向に配列された繊維束または編み組みされ
た繊維束に合成樹脂を含浸、結合させた強化プラ
スチツク棒は非常に大きな引張応力に耐えること
ができ、極めて大きな強度対重量比を有してい
る。またシリンゴム、エチレンプロピレンゴム等
の弾性絶縁材料は、優れた耐候性、耐トラツキン
グ性を有しており、近時これらの材料を組合わせ
て軽量かつ高強度の合成樹脂碍子を作る研究が
種々試みられている。特にその代表的なものとし
ては、例えば第１図および第２ａ図、第２ｂ図に
示すように、エチレンプロピレンゴム等の弾性絶
縁材料を用いて外部に笠８を１枚備えた外皮３を
個別に作り、これを多数積み重ねて、強化プラス
チツク棒１に嵌着するとともに強化プラスチツク
棒１と外皮３との界面４にグリース６を充てんし
たものが知られている。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、このような単体の外皮３を多数積み
重ねて構成する従来のものは、界面４からのグリ
ース６の漏れ、あるいは水分等の侵入を防止する
ために、外皮３の内径を強化プラスチツク棒１の
外径よりも小さく作り、常に強化プラスチツク棒
１を締めつけ、さらに、把持金具２，２間で軸方
向にも圧縮して隣接外皮３，３相互間でも圧力を
及ぼすように組み立てられる。その結果外皮３は
常時周方向に伸張されることになる。このような
引張状態はシリコンゴム・エチレンプロピレンゴ
ム等の弾性絶縁材料の酸素、紫外線等による分子
切断を促進する作用があり、一般に劣化が進みや
すい。特に外皮３相互の接合部５の角部ｘは、第
２ａ図に示すように、比表面が大いため酸化劣化
を受けやすい上、軸方向に圧縮されているため角
度x₁に応力が集中してより大きく伸張されてお
り、劣化が一層進みやすい状態にある。そしてこ
の劣化は引張方向に対して直角方向に進行する。
加えて降雨時に外皮表面に流れる漏洩電流による
微少放電によつて角度x₁は第２ｂ図のx₂に示すよ
うに侵食され、前記した劣化とあいまつて急速に
引張方向と直角方向、つまり、強化プラスチツク
棒１と外皮３との界面４に向つて溝状の侵食を生
じる。この方向性の侵食は、極めて短時間に外皮
３と強化プラスチツク棒１との界面４に達し、グ
リース６の漏れ、水分の浸入を容易にさせ、界面
４の絶縁破壊を促進し、あるいは強化プラスチツ
ク棒１をさらに侵食して離断させる等の碍子とし
ての機能を消失させる。そして、この侵食による
碍子機能の消失は、外皮３相互の接合部の侵食が
律速している。 さらに積み重ねられた複数の外皮３相互の気密
を、単に軸方向の圧縮力の働きによつて確保して
いるために、碍子を実際に送電線に取付けた場
合、日光の直射に曝され、そのため碍子の温度が
上昇し、この温度上昇によつて充てんされている
グリース６が膨脹して外皮３を押し広げ、隣接す
る外皮３相互の接合部５からグリース６が漏れる
という問題があるばかりではなく、汚損の激しい
地域における変電所等では碍子に付着した汚れを
洗い落とすために、高水圧による活線洗浄作業が
行なわれるが、この際吹き付けられる高圧の水に
より外皮が押されて外皮３，３相互間の接合部５
に隙間が生じ、そこから水分が界面４に浸入する
恐れがある等、多くの欠点や問題があつた。そこ
でこれらの問題解決のため強化プラスチツク棒と
外皮３との界面４および隣接外皮３相互の接合部
５を接着剤等により接着するようにしたものが提
案されたが、このものにおいては、接着剤が一般
に活性材料であるので固化後も外皮材料に較べ劣
化し易く、その接着剤が外皮３相互間の接合部５
で外面に露出ている場合は、まず、接着剤層が前
記の紫外線、気中酸素、あるいは水により劣化
し、れに微少放電により侵食が加わつて隙間を生
じ、さらに比表面積が大きく酸化劣化を受け易い
角部x₁が引き続き劣化侵食される。この侵食は前
者のグリース６を充てんしたものと同様に短時間
に界面４に達し、その結果界面４の絶縁破壊を起
こすばかりか、次第に強化プラスチツク棒１をも
侵食して、遂には碍子を離断させるという重大な
欠点を有していた。 また、第３ａ図及び第３ｂ図に示すように、笠
８が１枚の単体の外皮３を成形する型枠１２を用
いて、強化プラスチツク棒１に直接成形し、この
成形を繰り返すことにより全体を実質的に一体成
形するようにしたものがあるが、この場合は、成
形毎に生じる外皮３，３相互の接着面１３は、化
学的にも機械的にも弱いもので酸化劣化等を受け
易くさらに、碍子に加わる荷重により強化プラス
チツク棒１が引き伸ばされることにより、剥離を
生ずる危険があり、前記碍子と同様の重大な欠陥
を生ずる恐れがあつた。そこで、上記の欠点や問
題点を解決するために、外皮３を断目のない一体
のものとする構造が提案されたが、実際には碍子
が長くなるに従い外皮３の型枠も大形のものを必
要とし、さらに細長でかつ笠を有する独特の形状
はその成形が極めて難しく、全長１ｍ以上の外皮
３を量産することは困難とされている。 一方、送電電圧は、その送電効率を良くするた
めに近年、上昇の一途を辿り、高電圧化にともな
つて、絶縁間距離の大きい碍子装置が必要となつ
てきた。 従つて、現行の継目のない一体外皮からなる比
較的短かい碍子を使用して所要の絶縁間距離を得
ようとすれば必然的に多数の碍子を連結すること
になるが、この場合は、それぞれ把持金具分だけ
絶縁間距離を長くしなくてはならず、その分鉄塔
が高くなり、不経済であるばかりか、把持部の増
加にともなつて、碍子全体の重量が増大し、さら
に、それぞれの把持金具部分は、機械的応力、電
界集中による弱点となるので、この弱点が多くな
ることによつて信頼性が損われるという多くの問
題がある。 本発明は、それゆえ、従来の合成樹脂碍子にお
ける上述した欠点や問題を解決した合成樹脂碍子
を提供することをその目的とする。 （問題点を解決するための手段） この目的を達成するため本発明合成樹脂碍子
は、繊維強化プラスチツク棒と、繊維強化プラス
チツク棒の両端部に取付けられた把持金具と、把
持金具間における繊維強化プラスチツク棒の全表
面を覆うとともに、外側に笠を有する弾性絶縁材
料よりなる複数の外皮と、隣接する外皮の接合部
を跨ぐ円筒状の導電路とを具え、導電路の軸線方
向長さl₁と、導電路に隣接する笠の張り出し長さ
Ｈおよび笠間距離l₂とが、Ｈ1/2l₁および2Hl₂
なる関係を満足してなる。 （作用） 本発明合成樹脂碍子は、その外皮表面が、例え
ば、降雨により湿潤し、外皮表面に沿つて漏洩電
流が流れることがあつても、外皮の接合部におい
て漏洩電流は、その接合部を跨いで配設された導
電路側へ選択的に流れるので、接合部に微少放電
が発生することがない。しかも、外皮の接合を外
方より囲繞するこの円筒状の導電路は、接合部へ
の紫外線または水分等の浸入を阻止する。加え
て、導電路の軸線方向長さl₁と、導電路に隣接す
る笠の張り出し長さＨおよび笠間距離l₂とがＨ
1/2l₁、2Hl₂なる関係を満足するよう選択する
ことにより、外皮の接合部外方に導電路を設けた
ことに起因して耐電圧特性が低下することがな
く、機械的および電気的特性を損なうことなく碍
子寿命を大幅に引き延ばすことができる。 （実施例） 以下、図示の実施例に基づいて本発明のさらに
詳しい構成を説明する。なお、これらの図中にお
ける符号のうち第１図ないし第２ｂ図と同一符号
は、同一または相当する部分を示す。 本発明の合成樹脂碍子は、第４ａ図に示す通り
軸方向に配列されたガラス等の繊維束または編み
組みされた繊維束にエポキシ樹脂、ポリエステル
樹脂等の合成樹脂を含浸結合された強化プラスチ
ツク棒１とその強化プラスチツク棒１の両端に接
合され、他端に線あるいは、鉄塔アーム等支柱に
直接あるいは間接に取付ける構造、例えばアイリ
ングあるいはクレビス状の取付部２ａを有する把
持金具２と、この把持金具２，２間の強化プラス
チツク棒全表面を実質的に覆う例えばシリコンゴ
ム、エチレンプロピレンゴム等のゴム状弾性絶縁
材料からなり、外部に笠８を一体に設けた複数の
外皮３と外皮３，３相互の接合部５を跨いで碍子
が湿潤した際に碍子表面を流れる漏洩電流を部分
的に短絡させて外皮接合部５に漏洩電流を流さな
いための例えば金属等の導電材を円筒形状に加工
した導電路９ａとより主とし構成される。 この導電路９ａは第４ｂ図に拡大して示すよう
に外皮接合部５を跨ぐのに充分な長さｌを有して
いる。 そして、導電路９ａの具体的な形状としては、
例えば第５図に示すような金属等の導電部材を円
筒状に形成したものである。さらにこの導電路９
ａにおいて、中心軸に沿う断面形状は、その内側
面が第６図に示すような平滑なものであつても良
いが、第７図に示すように外皮３の端部の接合部
５に設けられた凹部に噛み合うように中央部に突
起を設けたもの、あるいは第８図に示すように接
合部５から離れた位置の外皮３に凹部３Ａを設
け、これに噛み合うように上下端側にそれぞれ突
起を設けてもよく、このように構成したものは、
両者が嵌合状態においてその位置がずれることが
全くなくなり、好ましい。 このように外皮接合部５に導電路９ａを設けて
構成したものは、例えば降雨時などに外皮表面が
湿潤され、その表面漏洩電流が流れそれにより発
生する微少放電によつて外皮が侵食さて碍子機能
を消失する従来のものと異なり、碍子機能の消失
を律速する接合部５では、接合部５に設けた導電
路９ａによつて導電路９ａ側へ選択的に漏洩電流
を流し、接合部５に微少放電を発生させることは
なく、その結果碍子寿命を大幅に延ばすことがで
きる。 これを表−１に示す試験結果に基づいて説明す
る。表−１の試料Ａないし試料Ｃは導電路９ａの
ない従来のものであつて、試料Ａは第１図に示す
構成のグリース６を充てんしたもの、試料Ｂは第
１図に示す構成において、接合部５に接着したも
の、また、試料Ｃは第３ａ図および第３ｂ図に示
す繰り返し成形タイプのものである。次に試料Ｄ
ないし試料Ｆは、本発明のものであつて、試料Ｄ
は試料Ａにおいて接合部５に導電路９ａを設けた
もの、試料Ｅは、試料Ｂにおいて接合部５に導電
路９ａを設けたもの、試料Ｆは試料Ｃにおいて接
合部５に導電路９ａを設けたものである。 ここで導電路９ａは第５図に示すように、円筒
状の金属からなる導電部材で一体に接続したもの
を用い、長さｌは30mmとした。また各々の試料の
寸法は、外皮胴部外径を36mmφ、外皮笠径138mm
φ、把持金具間直線距離200mm、笠枚数三枚、笠
ピツチ60mmとし、印加電圧20KV、電圧印加状態
で流量20ml／minで塩水を10秒間噴霧し、20秒間
休止を交互に連続して繰り返して強制的に外皮表
面に漏洩電流を流して、微少放電を起こさせて外
皮を侵食し、この侵食の発生場所および侵食が界
面に達するまでの時間をそれぞれ測定した。

【表】 表−１の試験結果に示されるように、従来構造
のＡ、ＢおよびＣでは外皮接合部に侵食が発生
し、20〜30日で侵食が強化プラスチツク棒と外皮
の界面に到達するのに対して、試料Ｄ、Ｅおよび
Ｆの本発明のものでは、接合部には全く侵食を起
こさず、接合部外での侵食となり、しかも侵食が
界面に到達するのに200日以上を要し、10倍以上
の寿命が期待出来ることが判る。 なお、上記実施例においては、外皮接合部を跨
いで設けられた導電路を第５図に示すような円筒
状のものにおいては、接合部５を完全に覆うこと
ができるので、微少放電を確実に防止し、さらに
は紫外線等のしやへいあるいは水分等が外皮３と
強化プラスチツク棒１との界面４へ浸入するのを
防止し得る。 また、導電路９ａの両端でおこる漏洩電流によ
る侵食k₁、k₂は、例えば円筒状の導電路を用いた
場合第９図に示すように、導電路９ａの上、下端
すなわち相隣る外皮３，３の一方の外皮３の笠８
の裏面側に位置する上端をａ、他方の外皮３の８
の表側に位置する下端をｂとすると、上端ａに比
較して下端ｂに接する外皮３は、侵食を受け易い
ので導電路９ａと外皮３、接合部５の位置関係
は、接合部５を境として上部側をＡ、下部側をＢ
としたとき、Ａ５mmとし、ＡＢとするのが碍
子機能を低下させない程度の外皮３の漏洩電流に
よる侵食で、その侵食が接合部５に達するのを防
止するのに好ましい。 一方、外皮３に設けされる笠８の張り出しＨお
よ笠間距離l₂は、例えば第１０図に示すように導
電路９ａに隣接する笠の張り出しＨを少なくとも
導電路９ａの長さl₁の1/2倍以上とし、笠間距離l₂
を笠の張り出しＨの２倍以下とするのが、導電路
９ａを設けたことによる碍子の有効長の減少を補
う上で好ましい。 これを第１１図ないし第１３図に基づいて説明
する。第１１図、第１２図は第１３図に示す電極
間距離l₃が1000mmで、中央部には軸方向長さl₁が
30mmの円筒状導電路９ａを設けてこの導電路９ａ
に隣接して上下に笠８を各々一枚設けてその笠８
の張り出しＨおよび笠間距離l₂を変えた場合と同
一配置における導電路９ａの無い場合の耐電圧特
性を示す。なお有効長を統一するためにアーキン
グホーン１１を取付け、アーキングホーン１１の
張り出しは笠の張り出しＨに10mmを加えたものと
した。 第１１図は、l₁≒l₂として、縦軸に耐電圧、横
軸にＨ／l₁をとり、Ｈを変化させた時の結果を示
す。ここで実線イは、導電路９ａを有する場合、
点線ロは導電路９ａの無い場合である。これによ
れば笠の張り出しＨを1/2l₁以上とすれば、導電
路９ａを設けたことによる耐電圧特性の低下は見
られないことがわかる。また、第１２図は縦軸に
耐電圧、横軸にl₂／Ｈをとりl₂／Ｈの比を変えた
ときの結果を示す。ここで実線ハ導電路９ａのあ
る場合、点線ニは導電路９ａのない場合である。
これによれば笠間距離l₂と笠の張り出しＨの比を
l₂／Ｈ＜２とすれば導電路９ａを設けたことによ
り耐電圧特性の低下は見られないことがわかる。 さらに第１４図に示すように、把持金具２また
はこれに取つけられたアーキングホーン１１を含
む電極となる部分（以下電極という）とこの電極
に最も近い導電路９ａとの間隔L₁、L₂は電極間
距離L₃に対して、少なくとも課電側の電極に隣
接する部分L₂を、20％以上とすれば導電路９ａ
を介在させたことによる絶縁性能の低下を実質的
に防止することができるので好ましい。これを第
１５図に基づいて説明する。 第１５図は、第１４図に示す電極間距離L₃＝
6000mmの碍子において導電路９ａを約300mm間隔
に設け、課電側の導電路９ａを調整して課電側電
極と隣接する導電路９ａとの距離L₂を変えて耐
電圧特性を測定した結果（実線）および導電路９
ａを全く設けないものの耐電圧特性を測定した結
果（点線）を示す。これに示されるように課電側
電極と隣接する導電路９ａとの距離L₂と電極間
距離L₃との比L₂／L₃を20％以上とすれば実質的
に耐電圧特性が低下しないことがわかる。そして
本発明の合成樹脂碍子は、例えばグリースあるい
は接着剤を充てんする構造のものは次の方法によ
り組み立てられる。所要長さの強化プラスチツク
棒１と個別につくられた所要長さの一体成形によ
り外皮３を必要個数用意したら、さらに、外皮３
の端部外形よりも大きい内径を有する円筒状等の
導電路９ａを、相当する接合部５の数だけ用意す
る。そして、それぞれ外皮３の一方の端部に導電
路９ａをあらかじめ嵌めておき、強化プラスチツ
ク棒１に導電路９ａとともに外皮３がグリース、
あるいは着剤とともに嵌着される。この時、各々
の外皮３は、その内径を強化プラスチツク棒１の
外形に対して必要以上に小さくせず、嵌着時の表
面を周方向に伸ばさないようにするのが好まし
い。次いで、放射状に配置された油圧機により、
所定の位置に導電路９ａが求心方向に均等に圧縮
されて外皮３の端部に密着し、かつ押圧するよう
に縮小変形されて組み立てられる。 このようにして、強化プラスチツク棒１に外皮
３がクリース６、あるいは接着剤を封入して各接
合部５に導電路９ａが嵌着された後、把持金具２
を強化プラスチツク棒１両端に取付けて、本発明
の合成樹脂碍子が組み立てられる。また、前記第
３ａ，ｂ図に示すように笠が一枚の単体の外皮３
を成形する形枠を用いて、外皮３を強化プラスチ
ツク棒１に直接成形し、この成形を繰り返して全
体を実質的に一体とするものにおいては、成形毎
に前記のグリース充てん構造と同様に導電路９ａ
を嵌め、全体の成形終了後、所定の位置、即ち外
皮３相互の接着界面１３上で、導電路９ａを求心
方向に圧縮して、外皮３表面に密着するように縮
小変形させ、次いで強化プラスチツク棒１両端に
把持金具２を取付け、本発明の合成樹脂碍子が組
み立てられる。 なお、本発明は上記の実施例において、本発明
の範囲で種々の変形を施すことができる。例えば
上記実施例では把持金具２の端部が外皮３に包ま
れた例を示したが、この他にも例えば第１６図に
示すように把持金具２の強化プラスチツク棒１挿
入端側に外皮３端部を収容して接合するスリーブ
９ｂを例えばシールテープまたはＯリングを介し
てネジ接合あるいは一体加工するなどして気密に
設け、外皮３接合部５を跨ぐ導電路９ａを第４図
に示すように金属板を碍子表面の周方向に沿つて
密着する円筒状に形成し、各々外皮３端部を収容
して、例えば求心方向に均等に圧縮して縮小変形
させて、外皮３端部を押圧するように構成しても
よく、この場合は外皮３、接合部５の微少放電を
防ぐとともに、外皮３端部相互を強固に固定する
と同時に、強化プラスチツク棒１と外皮３の界面
４を外界と気密に隔離して界面４への水分等の浸
入を確実に防止できるので好ましい。この時、導
電路９ａおよびスリーブ９ｂは、入口部分では外
皮３表面に接する程度とし、奥では外皮３を押圧
するように、外皮３の外径あるいは導電路９ａ、
スリーブ９ｂの内径を調整しておけば、外部に露
出する部分の外皮３表面の伸張を小さくし、劣化
の溝状進展を防ぐのに好ましい。 （発明の効果） このように本発明の構成によれば導電路を設け
たことにより、紫外線や気中酸素による劣化が重
畳して、降雨時に発生する外皮表面における微少
放電による侵食を最も受け易い外皮接合部には、
微少放電の原因となる漏洩電流を部分的に短絡し
て全く流さず、微少放電による侵食から外皮接合
部を保護するばかりか導電路が円筒状のもので、
外皮接合部に気密にかつ強固に固定し併せて、
上、下端の外皮端部を気密にかつ強固に固定した
ものとしているので、強化プラスチツク棒と外皮
との界面への水の浸入や、グリースの漏れも併せ
て防止することができる。 さらに、導電路に隣接する外皮の笠の張り出し
およびその笠間距離、あるいは課電側、アース側
の一体外皮の長さを適宜選択する構成であるか
ら、絶縁性能の低下をふぜくことができる。 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、従来のものにみられた継目から進行する酸化
劣化や微少放電による侵食および、継目からの水
分浸入やグリースの漏れ等による予測を越える極
めて短時間に起こる碍子機能の消失を防止出来る
とともに、一体外皮からなる短い碍子を多数連結
して使用する場合に、機械的応力集中および電界
集中が発生する把持部が多数直列につながること
による信頼性の低下、および絶縁間距離のロス
や、重量増加を低減し、有効な絶縁性を得るばか
りか、耐エロージヨン特性の優れた、軽量かつ高
強度、高信頼性の長尺の合成樹脂碍子を提供で
き、特に超高圧送電線用碍子等の幅広い応用分野
を有し、本発明は産業の発達に寄与するところ大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の合成樹脂碍子の一部切欠断面
図、第２ａ図、第２ｂ図は、外皮接合部の侵食を
説明する図、第３ａ図、第３ｂ図は、繰り返し成
形による一体成形を説明する図、第４ａ図は、本
発明合成樹脂碍子の一部切欠断面図、第４ｂ図
は、本発明合成樹脂碍子の要部拡大切欠図、第５
図は本発明合成樹脂碍子に用いる導電路の実施例
を示す説明図、第６図、第７図、第８図は、本発
明合成樹脂碍子に用いる導電路の他の実施例を示
す説明図、第９図は本発明合成樹脂碍子における
侵食状況を説明する図、第１０図は、外皮の笠の
張り出しと、笠間距離の関係を説明する図、第１
１図は、導電路の長さと笠の張り出しの比と、耐
電圧の関係を示す特性図、第１２図は、笠間距離
と笠の張り、しの比と耐電圧の関係を示す特性
図、第１３図は、第１１図、第１２図に示す特性
を測定した試料形状を示す説明図、第１４図は、
本発明合成樹脂碍子の有効長L₃と、課電側隣接
導電路と電極間距離L₂の比と耐電圧の関係を測
定した試料を説明する図、第１５図は、第１４図
に示す本発明合成樹脂碍子によるL₂／L₃と耐電
圧の関係を示す特性図、第１６図は、本発明合成
樹脂碍子の他の実施例を示す一部切欠図である。 １……強化プラスチツク棒、２……把持金具、
３……外皮、４……界面、５……接合部、６……
グリース、８……笠、９……導電路、１１……ア
ーキングホーン、１２……型枠、１３……接着
面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維強化プラスチツク棒と、繊維強化プラス
   チツク棒の両端部に取付けられた把持金具と、把
   持金具間における繊維強化プラスチツク棒の全表
   面を覆うとともに、外側に笠を有する弾性絶縁材
   料よりなる複数の外皮と、隣接する外皮の接合部
   を跨いで囲繞する円筒状の導電路とを具え、導電
   路の軸線方向長さl₁と、導電路に隣接する笠の張
   り出し長さＨおよび笠間距離l₂とが、Ｈ1/2l₁お
   よび2Hl₂なる関係を満足することを特徴とする
   合成樹脂碍子。 ２ 課電側の把持金具とこれに最も近い導電路と
   の間隔L₂を、碍子の有効長さL₃に対して20％以
   上としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の合成樹脂碍子。