套管用绝缘管的制作方法与工艺

本发明涉及套管用绝缘管，尤其涉及适用于550kV以上的高电压用套管的套管用绝缘管。

背景技术：
套管是使中心导体贯通套管用绝缘管的内部中心的部件，通过在中心导体中流动的高压电流而在其周围产生电场。尤其绝缘管表面的电场分布成为左右外部绝缘性能的重要因素，当绝缘管表面的电场分布不适当时，产生由雷电冲击、断续脉冲等过电压引起的闪络、施加运转电压时产生空气中电晕等问题。因此，以往例如专利文献1所示，通过在中心导体的周围形成电容器芯或配置电极来控制电场，想方设法提高绝缘性能。然而，在550kV以上的高电压用套管、尤其1000kV以上的超高电压用套管中，其效果也到达极限，不得已通过使套管用绝缘管自身变粗，降低绝缘管表面的电场强度。但是，加粗套管用绝缘管会导致设备的大型化、重量增大，存在制造成本也升高之类的问题。现有技术文献专利文献1：日本特开2010－192277号公报

技术实现要素：
因此，本发明的目的在于解决上述现有的问题点，提供不加粗绝缘管自身而能提高耐电压特性的套管用绝缘管。本发明为了解决上述课题反复研究的结果发现，左右外部绝缘性能的绝缘管表面的电场分布通过对伞的前端形状下工夫而能够缓和，即使不进行成为导致设备的大型化的绝缘管主体部或伞的大型化，也能实现耐电压特性的提高。本发明是鉴于上述见解而完成的，提供一种套管用绝缘管，其具备由大径伞和小径伞构成的阶梯伞，其特征在于，在上述大径伞的前端具备鼓出部，在将该鼓出部的垂直截面上的壁厚设为T，并将伞前端部的最小壁厚设为t时，t／T=0.6～0.8，并且垂直截面上的曲率半径R为5.5～11mm。此外，在此所说的垂直截面是指通过绝缘管的中心轴线的垂直截面。而且，壁厚T定义为：伞部上表面的截面线与前端鼓出部截面的圆弧相交的点上的圆弧的切线、与平行于上述切线且与鼓出部截面的圆弧的下侧接触的线之间的距离。另外，如方案二所述，可以做成鼓出部的前端侧的垂直截面形状由曲率半径R为5.5～11mm的单一曲率半径的圆弧构成的结构，或如方案三所述，做成鼓出部的前端侧的垂直截面形状由曲率半径R为5.5～11mm的上下的圆弧和该上下的圆弧的共同切线构成的结构。无论哪种场合，在将大径伞的直径设为D，并将小径伞的直径设为d时，优选D／d=1.1～1.8。本发明具有如下有益效果。本发明的套管用绝缘管通过在电场强度最大的大径伞的前端形成上述特定形状的鼓出部，能够使绝缘管沿面的电场强度比现有品小。因此，不仅不进行绝缘管主体部或伞的大径化而能抑制施加运转电压时的空气中电晕放电，而且还能够提高相对于雷电冲击、断续脉冲等的过电压的绝缘性能。附图说明图1是表示现有形式的套管用绝缘管的伞形状的剖视图。图2是表示本发明的第一实施方式的套管用绝缘管的伞形状的剖视图，其中，t／T＝0.6～0.8，R＝5.5～11。图3是表示本发明的第二实施方式的套管用绝缘管的伞形状的剖视图，其中，t／T＝0.6～0.8，R＝5.5～11。图4是使用了本发明的套管用绝缘管的场合的等位线图。图中：1—大径伞，2—小径伞，3—除水伞。具体实施方式以下，表示本发明的优选实施方式。图1是表示形成在现有形式的套管用绝缘管的外周面上的伞形状的剖视图，表示了伞直径不同的三种伞1、2、3。1是大径伞，2是直径比大径伞1小的小径伞，这些大径伞1与小径伞2以预定间距组合，构成阶梯伞。在将大径伞的直径设为D，将小径伞的直径设为d时，优选D／d=1.1～1.8。另外，3是被称为除水伞的最大径的伞，为了防止清洗水、雨水沿大径伞1、小径伞2的表面流下，一般以1m左右的间隔配置。当在这种现有形式的套管用绝缘管的中心导体上施加1200kv时，相对于构成绝缘管的瓷器的介电常数是6.8，空气的介电常数是1，因此在伞的前端部，空气侧的电场高。在图1的场合，大径伞1的前端的电位梯度是2.15kV／mm，小径伞2的前端的电位梯度是1.75kV／mm，达到有可能产生空气中电晕的2.15kV／mm。因此，在本发明中，如图2、图3所示，通过在阶梯伞之中的大径伞1的前端形成鼓出部4，降低大径伞1的前端的电位梯度。在后述的图4中，在除水伞3的前端也形成鼓出部5。在设置除水伞的场合，其形状需要为与大径伞1的前端形状相似的形状。即使曲率半径变大，因为个数少，因此不会对成本带来不良影响。图2是表示鼓出部4的第一实施方式的垂直剖视图，是鼓出部4的前端侧的垂直截面形状由单一曲率半径的圆弧构成的情况。在将鼓出部4的垂直截面上的壁厚设为T，将伞前端部的最小壁厚设为t时，t／T=0.6～0.8，并且垂直截面上的曲率半径R为5.5～11mm。另外，在图2的场合，T是曲率半径R的两倍。在此，当t／T的值超过0.8时，导致成本上升，因此不合适。相反地，当t／T的值小于0.6时，鼓出部4相对地大型化，增大了成形、干燥、烧成等制造工序的困难性，导致制造成本增加，因此不合适。另外，当垂直截面上的曲率半径R小于5.5mm时，与现有的伞相似，电位梯度缓和效果下降。相反地，当使曲率半径R超过11mm时，导致制造成本增加，因此不合适。图3是表示鼓出部4的第二实施方式的垂直剖视图，是鼓出部4的前端侧的垂直截面形状由上下的圆弧和其共同切线构成的情况。在此，上下的圆弧的曲率半径R可以相同也可以不同，但基于上述理由，上下的圆弧的曲率半径R设为5.5～11mm。另外，t／T设为0.6～0.8。另外，在实施方式中，T全部都是22mm。因此，在上下的圆弧的曲率半径R都是5.5mm的场合，共同切线（直线部）的长度为11mm，在上下的圆弧的曲率半径R都是11mm的场合，共同切线（直线部）的长度为0。这样，共同切线的长度根据上下的圆弧的曲率半径R变化。接着，利用具体的数据表示本发明的依据。表1表1表示在具有使参数变化的各种伞形状的超高电压套管上施加1200kV的场合的、伞前端的瓷器面的电位梯度。但是，任一个都是在除水伞3的前端也设置了鼓出部的场合的数据。现有品1、2的t／T是1.0，因此是没有鼓出部的伞形状，其电位梯度超过1.8。本发明品1～10的电位梯度是1.75以下。本发明品1、2与本发明品6、7的伞前端具有图2所示的单一曲率半径（R）。R比本发明品1大的本发明品2的电位梯度下降。另外，在曲率半径相同的场合，大径伞的伞突出量大的本发明品6、7的电位梯度进一步下降。本发明品3、4和8、9的伞前端由图3所示的上下的圆弧和其共同切线构成。与本发明品3、4相比，本发明品8、9的大径伞的伞突出量更大，因此电位梯度下降。本发明品5的上侧的曲率半径是11mm，下侧的曲率半径是8mm。此外，在本实施例中，虽然本发明品3、4的共同切线与绝缘管中心轴大致平行，但是共同切线的斜度并不局限于此，也可以相对于绝缘管中心轴倾斜。图4是在采用了本发明的套管用绝缘管的超高电压套管上施加了1200kV的场合的等位线图。如图所示，电场在大径伞1的前端高，在比大径伞1靠内侧的小径伞2的前端缓和，因此只要在大径伞1的前端形状上下工夫，就能够得到实用的耐电压提高的效果。本发明的套管用绝缘管能够用于油浸纸套管、气体套管的任一种。尤其在550kV以上的电压等级，由于绝缘管表面的电场变高，因此其效果大。另外，不仅能抑制施加运转电压时的空气中电晕，还能够改进相对于过电压的绝缘特性。在施加脉冲过电压的场合，存在从带电侧、接地侧的金属件、密封件等金属部件产生流光并闪络的倾向，而在降雨时，由于绝缘管沿面的水滴的影响，有时以较低的电压开始电晕放电。该现象表示绝缘管沿面的电场对绝缘性能带来了影响，通过应用本发明，能实现绝缘特性的提高。