66/77 kV ダイレクトモールド貫通ブッシングの開発・実用化 15 66/77 kV ダイレクトモールド貫通ブッシングの開発・実用化 Development of direct molded bushing for 66/77 kV 今西 晋 Shin IMANISHI 足立和久 高安央也 瀬間信幸 Kazuhisa ADACHI Hisaya TAKAYASU Nobuyuki SEMA エポキシブッシング表面にシリコーンゴムを直接モールドすることで，固体絶縁構造（ソリッドコンポジッ トタイプ）を実現したダイレクトモールド気中終端接続部を既に製品化している。今回，この技術を用いて機 器用の油，ガス中および壁取付用のダイレクトモールド貫通ブッシングを開発実用化した。ブッシング本体を 大幅に軽量化することにより，耐振性が向上する他，現地作業の省力化が可能となった。さらには，絶縁油や SF6 ガスを使用しないことから優れたメンテナンス性と環境への配慮を実現している。 Our direct mold outdoor termination, which adopted the solid insulation structure by direct molding of silicon rubber outside the epoxy bushing surface, has already been commercialized. By using this technology, we developed a new penetrating bushing which is free of SF6 gas and oil completely. Compared with traditional type, the new product has the characteristics of light weight, superior shock-proof and short assemble time in site. Besides, we also realized the excellent maintenance and responsible concern for the environment as a result of no using of oil and SF6 gas. 1．は じ め に ＜従来型貫通ブッシング＞ 絶縁油 現行仕様の 66/77 kV 貫通ブッシングは磁器がい管を使 磁器がい管 用し，内部絶縁には絶縁油を適用していた。今回，固体絶 縁構造（ソリッドコンポジットタイプ）のダイレクトモー ルド気中終端接続部 1，2）の技術を用いて機器用の油，ガス 中および壁取付用のダイレクトモールド貫通ブッシングを 開発実用化した。ブッシング本体を大幅に軽量化することに より，耐振性が向上する他，現地作業の省力化が可能となっ た。さらには，絶縁油や SF6 ガスを使用しないことから優 れたメンテナンス性と環境への配慮を実現している。 ＜ダイレクトモールド貫通ブッシング＞ 導体 エポキシ シリコーン 気中側 機器 2．ダイレクトモールド貫通ブッシング（機器用） 2.1 構造 ダイレクトモールド貫通ブッシング（機器用）の機器側 （変圧器用） は油およびガス絶縁に対応が可能であり，変圧器用，GIS 用として使用することができる。 気中終端側はエポキシブッシング表面にシリコーンゴム を直接モールドした固体絶縁構造（ソリッドコンポジット （GIS用） タイプ）の完全乾式のブッシングである。従来の貫通ブッ 図 1 機器用貫通ブッシングの比較 シングとの比較を示す。 （図 1） 2.2 機器への適用 ダイレクトモールド貫通ブッシングを 66 kV 300 kVA 制 御用変圧器 3）に適用した変圧器の外観一例を図 2 に示す。 4） また，C-GIS 取付時 の外観一例を図 3 に示す。 2.3 特長 ダイレクトモールド貫通ブッシング（機器用）は内部絶 縁に絶縁油やガスを使用しないことから，これまでの磁器 昭 和 電 線 レ ビ ュ ー 16 Vol. 56, No. 1 (2006) 向上している（図 5） 。 ⑥ 環境調和 内部絶縁にガス・油を使用しないことから，環境に配慮 している。 ⑦ 現地布設工事の省力化 大幅な軽量化とコンパクト化を実現しているため，予め 機器メーカの工場にて機器に取り付けての機器の搬出が 可能となり，信頼性の向上および現地布設作業の省力化 を実現した。 図 2 ダイレクトモールドブッシングの変圧器取付外観 時間（Sec） 固 有 振 動 数 21.5Hz 周 波 数 図 4 変圧器組合せ時のブッシング固有振動数 図 3 ダイレクトモールドブッシングの C-GIS 取付外観 製がい管を用いた貫通ブッシングに比べ以下の特長を有し ている。 ① 耐震性向上 ダイレクトモールド貫通ブッシング（機器用）の固有振 動数は 21.5 Hz と高く，磁器がい管ブッシングと比較し 汚損耐電圧（kV） 200 ダイレクトモールドタイプ 150 100 50 磁器がい管タイプ 77-H 0 0.01 0.1 1 塩分付着密度（mg/cm2） 耐震性が向上している（図 4）。 （一般の変電設備に適用される地震の卓越振動数帯 0.5 図 5 ブッシングの耐汚損特性比較 ∼ 10 Hz2））高価な高耐震磁器がいしの固有振動数 20 Hz 以上と同等である（一般の変電設備に適用される地震の 卓越振動数帯 0.5 ∼ 10 Hz2））。 表 1 機器用ブッシング仕様の比較 ② 軽量・コンパクト化 磁器がい管（77-H）と比較して，1/3 の大幅な軽量化， およびブッシングの全長も約 14%のコンパクト化を実現 した（表 1）。 ③ 優れたメンテナンス性 項 目 磁器がい管 77-H ダイレクトモールドブッシング 質 量（本体） 約 180 kg 平均直径 245 mm 約 60 kg 195 mm 全 長 1480 mm 1280 mm 漏洩距離 気中 3560 mm 気中 3973 mm ガスおよびオイルレス化によりメンテナンスを簡素化した。 ④ 自由なブッシングの取合い 検証試験 内部絶縁にガス・油を使用しないことから，水平・逆さ 2.4 取付け等の設置の自由度が大きい。 本体は JEC-183 ブッシング規格に基づき性能検証試験を ⑤ 汚損性向上 表面漏洩距離が長く，がい管径が細いため耐汚損性能が 行った。試験結果を表 2 に試験状況写真を図 6 に示す。そ の結果，十分な性能を有することを確認した。 66/77 kV ダイレクトモールド貫通ブッシングの開発・実用化 17 表 2 試験結果 項 目 内 容 結 果 外観・寸法検査 異常ないこと 良 絶縁抵抗試験 中心導体∼支持金具間測定 良 商用周波乾燥耐電圧試験 AC 160 kV 1 分 良 雷インパルス耐電圧試験 全波 ± 400 kV 各 5 回 良 温度上昇試験 気中にて通電 良 曲げ耐荷重試験 2020 N/1 分 良 図 8 壁貫通ブッシング試験用架台取付け状況 3.2 勘合部の面圧設計 66/77 kV 壁貫通ブッシングの勘合部は挿入側のエポキシ 表面にシリコーンゴムを一体化させたオス側とエポキシテー パ界面をもつメス側で勘合させる（図 9 ∼ 11） 。 界面に必要な最低面圧は，275 kV PJ のエポキシ／ EP ゴ ム界面同等の 0.2 MPa 6）とした。表 3 に設計時の想定面圧 を，図 12 ∼ 13 に有限要素法による計算シミュレーション 図 6 ダイレクトモールド貫通ブッシング（機器用）試験状況 の界面面圧分布結果を示す。界面全体にわたってほぼ均一 に面圧が与えられていることがわかる。なお，ゴム，金具， エポキシの機械公差による面圧が最小の場合でも最低面圧 3．ダイレクトモールド壁貫通用ブッシング 3.1 を満たすよう設計を行った。 構造および特長 ダイレクトモールド壁貫通ブッシング 5）は二つのダイレ クトモールドブッシングをエポキシとゴムの界面絶縁によっ て接続させた完全乾式固体絶縁構造の貫通ブッシングであ る （図 7，図 8）。基本的に本ブッシングも機器用の貫通ブッ シングと同等の優れた特長を有している。特に本ブッシン グを適用した場合，従来の磁器製貫通ブッシングで必要と 図 9 ダイレクトモールドブッシングの接続 していた壁の補強が省力化して，建家の大幅なコスト削減 が可能となる。 ＜従来型壁貫通ブッシング＞ ＜ダイレクトモールド壁貫通ブッシング＞ 図 7 壁貫通ブッシングの比較 図 10 壁貫通ブッシングの勘合部 昭 和 電 線 レ ビ ュ ー 18 遮へい層 エポキシ シリコーンゴム ベルマウス 遮へい層 3.3 Vol. 56, No. 1 (2006) 電界設計 エポキシ／シリコーン界面の電界を電界平準化すること で，十分な性能を得られるように設計した。等電位分布を 図 14 に示す。 化学結合にてエポキシとゴムを一体化 エポキシ 図 11 勘合部の構造 表 3 設計時の想定面圧 締め代 体積変化率 体積比率 想定面圧 （mm） （%） （%） （MPa） ①最小締め代時 0.75 94.48 3.27 0.3 ∼ 1.1 ②中間寸法時 1.05 92.31 3.72 0.5 ∼ 1.4 ③最大締め代時 1.35 90.14 4.17 1.0 ∼ 1.5 ＊ 1 シリコーンゴムテーパー部の締め込み後の体積変化率 ＊2 シリコーンゴム先端フロー部のテーパー部に対する体積比率 図 14 3.4 勘合部の等電位分布 試験結果 本体は JEC-183 ブッシングに基づき性能確認試験を行っ た。試験結果を表 4 に示す。試験の結果，十分な性能を有 することを確認した。 テーパ界面主応力分布（MPa） 応力（MPa） 3 表 4 試験結果 2 1 0 0 20 40 60 80 遮へい側 項 目 内 容 外観・寸法検査 異常ないこと 結 果 良 絶縁抵抗試験 中心導体∼支持金具間測定 良 商用周波乾燥耐電圧試験 AC 160 kV 1 分 良 雷インパルス耐電圧試験 全波 ± 400 kV 各 5 回 良 温度上昇試験 気中にて通電 良 曲げ耐荷重試験 2020 N/1 分 良 100 高圧側 テーパ面距離（mm） 図 12 最小締め代時 4．ま と め ダイレクトモールド気中終端技術を応用し機器用のガス 1.5 中，油中および壁貫通ブッシングを開発した。これらのブッ 応力（MPa） テーパ界面主応力分布（MPa） シングは内部に絶縁油を使用しない完全乾式絶縁であり， 軽量，取り扱い易さ，耐震性向上，低コスト等を特長とし 1 ている。 本ブッシングを適用することにより，電力設備の耐震性 0.5 が向上し，更なる信頼性が高まることを期待する。 0 0 遮へい側 20 40 60 テーパ面距離（mm） 図 13 最大締め代時 80 100 高圧側 66/77 kV ダイレクトモールド貫通ブッシングの開発・実用化 参考文献 １）戸谷，田中，Norbert MIKLI，Matthias BERTH，辺見，足立， 瀬間：「66/77 kV ダイレクトモールド気中終端接続部の開発」 平成 16 年電気学会全国大会 7-138 昭和電線ケーブルシステム㈱ 今西 晋（いまにし しん） 電機システム機器部 技術課 電力用機器の開発に従事 ２）田中，Norbert MIKLI，Matthias BERTH，辺見，足立，瀬間： 「66/77 kV ダイレクトモールド気中終端接続部の開発」昭和電線 レビュー第 54 巻 第 1 号 ３）井上，五十嵐，山岸，大都，今西，荻島，瀬間「66/77 kV オイ ルレスダイレクトモールドブッシング適用の変圧器の完成」：平 成 17 年電気学会全国大会 5-238 ４）清原，宮川，川村，宮川，足立，瀬間「66/77 kV ダイレクトモー 昭和電線ケーブルシステム㈱ 足立 和久（あだち かずひさ） 電機システム機器部 技術課 電力用機器の設計・開発に従事 ルドブッシングの C-GIS への適用」：平成 17 年電気学会全国大会 5-238 ５）今西，橋口，瀬間，佐藤：「66/77 kV 壁貫通ダイレクトモール ドブッシングの開発・実用化」平成 18 年電気学会全国大会 7-103６）新井，相原，安藤，伊藤，桑木，河野：「275 kV CV ケーブル用 プレハブ接続部の開発」昭和電線レビュー第 43 巻 第 2 号 昭和電線ケーブルシステム㈱ 高安 央也（たかやす ひさや） 電機システム機器部 技術課 主査 電力用機器の開発に従事 昭和電線ケーブルシステム㈱ 瀬間 信幸（せま のぶゆき） 電機システム機器部 次長 電力用機器の設計，開発に従事 19
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