JP2004015991A - ケーブル接続部 - Google Patents

Abstract

【解決手段】第一のエポキシ絶縁体７は、第一の電力ケーブル１の第一の中心導体２（導体）に電気接続される第一の内部導体６を包囲し、第二のエポキシ絶縁体８は、第二の電力ケーブルの第二の中心導体１２（導体）及び第三の電力ケーブルの第三の中心導体１４（導体）に電気接続される第二の内部導体１５を包囲している。
第一のエポキシ絶縁体７と第二のエポキシ絶縁体８との対向する接合面間にゴムスペーサ９を介在している。このゴムスペーサ９は、第一のエポキシ絶縁体７と第二のエポキシ絶縁体８との対向する接合面のいずれか一方面あるいは両面に固着されている。
【効果】２つのエポキシ絶縁体７、８の対向する接合面間に介在されるゴムスペーサが長期間に亘って安定した特性を維持しうる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力ケーブル等の接続に適するケーブル接続部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力ケーブルのプレハブ接続部には、絶縁材料としてエポキシ系樹脂が多用されている。例えば電力系統の分岐接続のために用いられるプレモールド絶縁型Ｙ分岐接続部では、一本の電力ケーブルと２本の電力ケーブルの端末を受け入れるエポキシ系樹脂でモールド絶縁された接続箱を使用する。各電力ケーブルの導体は、接続箱の内部に配置された導体を介して電気接続される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には次のような解決すべき課題があった。上記のようなプレモールド絶縁型の接続部で、エポキシ系樹脂製の接続箱の一部が他のエポキシ系樹脂製の部材と接する接合面が生じることがある。この場合に、エポキシ系樹脂どうしを直接接触させると、両者の接合面が破損し易いという不都合がある。しかしながら、この接合面が密着していないと、所定の電気的絶縁特性が維持できない。
かかる不都合の排除と高圧部の密閉とを考慮して、上記接合面間にゴム成型品のスペーサが挟み込まれている。ところが、上記接合面を定格で使用すると、上記接合面は摂氏１０５度といった高温にさらされる。
【０００４】
一般に、高圧設備において電気的な絶縁に使用されるゴム成型体には、摂氏１０５度付近でも充分使用に耐える耐熱性と優れた電気絶縁特性とを有するＥＰゴムが広く使用されている。
ところが、この種の設備には３０年間という長期間の保証が要求されと共に、ＥＰゴムは強い圧縮を加えられた状態で長期間高温下にさらされると、境界面における絶縁破壊強度が低下することが判明していることから、所定圧力がかけられた状態でのＥＰゴムの使用には信頼性の不足が懸念される。
【０００５】
このような事情を改善するために、本願出願人は、先に、内部導体を包囲する、２つのエポキシ絶縁体の対向する接合面間に、電気絶縁特性と耐熱性に優れたシリコーンゴム製のゴムスペーサを介在させてなる送配電設備の電気接続部に係る発明をなし、この発明につき特許出願を行った（特願２００１−４３４５）。かかる発明は、シリコーンゴム製のゴムスペーサを介して２つの対向するエポキシ絶縁体を接合したことにより、高温下でも電気特性が良好で、圧縮永久歪みが小さいことから、長期間の使用でもエポキシ接合面での絶縁破壊強度が高く信頼性が向上するという効果を奏するものである。
【０００６】
しかし、ゴムスペーサは、２つのエポキシ絶縁体間に配置されボルト締め等により挟圧されるが、厚さ方向に圧縮された分、エポキシ絶縁体の接合面上で面方向に伸張し不規則な変形をする。この変形が長期的にみたとき、エポキシ絶縁体に対する面圧を低減させることになり、シリコーンゴム製であってもへたりの原因となるおそれがある。
また、ゴムスペーサを２つのエポキシ絶縁体間の所定位置に配置した状態でボルト締め等を行う組立作業において、ゴムスペーサの位置合わせ等に手間がかかるという不都合がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解消するためになされたもので、２つのエポキシ絶縁体の対向する接合面間に介在されるゴムスペーサが長期間に亘って安定した特性を維持しうるようにされ、しかも組立作業を簡易になしうるケーブル接続部を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
一方の導体に接続される第一の内部導体及び上記第一の内部導体を包囲する第一のエポキシ絶縁体と、他方の導体に接続される第二の内部導体及び上記第二の内部導体を包囲する第二のエポキシ絶縁体と、上記第一のエポキシ絶縁体と上記第二のエポキシ絶縁体との接合面間に介在されたゴムスペーサとを備えたケーブル接続部において、上記ゴムスペーサを、上記第一のエポキシ絶縁体および上記第二のエポキシ絶縁体の対向する接合面のいずれか一方に固着したことを特徴とするケーブル接続部。
【０００９】
〈構成２〉
一方の導体に接続される第一の内部導体及び上記第一の内部導体を包囲する第一のエポキシ絶縁体と、他方の導体に接続される第二の内部導体及び上記第二の内部導体を包囲する第二のエポキシ絶縁体と、上記第一のエポキシ絶縁体と上記第二のエポキシ絶縁体との接合面間に介在されたゴムスペーサとを備えたケーブル接続部において、上記ゴムスペーサを、上記第一のエポキシ絶縁体および上記第二のエポキシ絶縁体の対向する接合面の両面にそれぞれ固着したことを特徴とするケーブル接続部。
【００１０】
〈構成３〉
構成１または２に記載のケーブル接続部において、上記ゴムスペーサは、摂氏１８０度において２２時間圧縮した状態で保持したとき、その永久歪みが２０％以下であるような特性を持つシリコーンゴムからなることを特徴とするケーブル接続部。
【００１１】
〈構成４〉
構成１または２に記載のケーブル接続部において、上記ゴムスペーサは、摂氏１８０度において２２時間圧縮した状態で保持したとき、その永久歪みが１５％以下であるような特性を持つシリコーンゴムからなることを特徴とするケーブル接続部。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて説明する。
図１は、本発明のケーブル接続部の一実施例を示す縦断面図である。
ここでは、電力ケーブルのプレモールド絶縁型Ｙ分岐接続部を例にとって説明する。図１のように、この接続部は、３本の電力ケーブルを相互に接続するためのものである。この説明で、各電力ケーブルを区別するために、これらのケーブルをそれぞれ第一の電力ケーブル１、第二の電力ケーブル１１、第三の電力ケーブル１３と呼ぶことにする。また、第一の電力ケーブル１の導体を第一の中心導体２、第二の電力ケーブルの導体を第二の中心導体１２、第三の電力ケーブルの導体を第三の中心導体１４と呼ぶことにする。
【００１３】
また、同図の例では、第一の電力ケーブル１を受け入れる左側の部分と第二の電力ケーブル１１と第三の電力ケーブル１３とを受け入れる右側部分とがその中間で後で説明するゴムスペーサ９の部分を境に分離しており、両者が相互に電気的機械的に接続されている。
【００１４】
図１の左側の部分では、第一の電力ケーブル１の第一の中心導体２は、第一の内部導体６に電気接続される。第一の内部導体６の外周は、第一のエポキシ絶縁体７により包囲されて絶縁保護されている。また、第一の中心導体２の先端部は、くさび５と共に第一の内部導体６に嵌り込んで第一の中心導体２の先端と第一の内部導体６との間の電気的な接続を確保している。ストレスコーン３は押し金具４により第一の電力ケーブル１の絶縁体と第一のエポキシ絶縁体７に押しつけられて接続部内部の絶縁補強をしている。
【００１５】
同様にして、右側部分では、第二の電力ケーブル１１の第二の中心導体１２は、ストレスコーン３、押し金具４、くさび５を介して第二の内部導体１５に電気接続される。さらに、第三の電力ケーブル１３の第三の中心導体１４は、ストレスコーン３、押し金具４、くさび５を介して第二の内部導体１５に電気接続される。第二の内部導体１５の外周は、第二のエポキシ絶縁体８により包囲されて絶縁保護されている。
【００１６】
また、第二の中心導体１２の先端部は、くさび５と共に第二の内部導体１５に嵌り込んで第二の中心導体１２の先端と第二の内部導体１５との間の電気的な接続を確保しており、第三の中心導体１４の先端部は、くさび５と共に第二の内部導体１５に嵌り込んで第三の中心導体１４の先端と第二の内部導体１５との間の電気的な接続を確保している。さらに、第二の内部導体１５の先端には、よく知られた弾性金属片群１０が取り付けられており、第一の内部導体６の先端の凹部に嵌り込んで電気的接合がなされている。
【００１７】
上記のように左側部分の第一のエポキシ絶縁体７と、右側部分の第二のエポキシ絶縁体８との対向する接合面では、両者が直接接触して破損するのを避けなければならない。また、電気的絶縁のために、同接合面に生じる隙間を密閉する必要がある。
そこで、この接合面間に円盤状のゴムスペーサ９が配置されている。
【００１８】
本発明では、ゴムスペーサ９は、第一のエポキシ絶縁体７と第二のエポキシ絶縁体８との対向する接合面のいずれか一方面あるいは両面に、後述する適宜手段により固着されている。
【００１９】
ゴムスペーサ９を、第一のエポキシ絶縁体７と第二のエポキシ絶縁体８との対向する接合面の一方面または両面に固着したことによって、接続部品の組立時にはゴムスペーサ９の位置合わせをする必要がなく、対向するエポキシ絶縁体どうしの位置合わせのみでよいので、作業性が大幅に良くなる。さらに、ゴムスペーサ９の固着された面では面方向への変形が拘束されることから、長期的にも安定した特性を維持しうるケーブル接続部が得られる。
したがって、本発明のゴムスペーサ９としては、諸特性に優れたシリコーンゴム製とすれば総合的にはベストであるが、例えば圧縮永久歪みが大きなＥＰゴム製スペーサを使用した場合でも、本発明ではその難点が充分カバーされることになるので、熱的および電気的特性の優れた良好な特性のケーブル接続部が得られる。
【００２０】
ゴムスペーサ９をエポキシ絶縁体の接合面に固着する手段としては、エポキシ絶縁体の接合面に適宜金型を設置し、この金型内にゴムスペーサ９の成型材料を配置してそれを直接加硫成形するようにしても、ゴムスペーサ９を個別に成型した後に、この成型体をエポキシ絶縁体の接合面に配置して常法の後接着で固着するようにしてもいずれでもよく、適宜既知の製造方法を採用することができる。なお、ゴムスペーサ９を、エポキシ絶縁体の接合面に固着する際は、エポキシ絶縁体の接合面を、サンドペーパ等で粗面化しておくか、エポキシ系その他の接着剤、シランカップリング剤等のプライマ等を塗布しておくことが肝要である。　このとき、白金触媒により加硫を行うシリコーンゴムは、アミン系の物質が存在すると、加硫されなかったり、所定の弾性が得られない等のいわゆる加硫阻害を引き起こすおそれがあるので、アミン系の薬品を含まないエポキシ樹脂、接着剤、プライマを使用する必要がある。
【００２１】
シリコーンゴムは、摂氏１８０度において２２時間圧縮した状態で保持したとき、その永久歪みが２０％以下、より好ましくは１５％以下であるような特性を持つものが好ましい。こうしたシリコーンゴムの特性を調整して所定の性質のものを製造する技術は既知であって具体的な製造方法の説明は省略する。
【００２２】
シリコーンゴムを使用したのは、絶縁破壊特性と誘電率ではＥＰゴムとほぼ同等の特性を備え、かつ、摂氏１０５度といった高温において圧縮された状態でも、長期間一定以上の弾性を維持することができるからである。すなわち、ゴムスペーサ９と第一のエポキシ絶縁体７及び第二のエポキシ絶縁体８に対する面圧が低下せず、境界面での電気的絶縁性が確保できるからである。
【００２３】
図２は、本発明の具体的な実施例と比較例との特性比較図である。
この実験に用いたゴムスペーサ９の材料は、シリコーンゴム１、シリコーンゴム２、ＥＰゴム、フッ素ゴム、塩素化ポリエチレンゴムである。
なお、シリコーンゴム１は、摂氏１８０度において２２時間圧縮した状態で保持したとき、その永久歪みが１５％以下であるような特性を持つもので、シリコーンゴム２は、同様に摂氏１８０度において２２時間圧縮した状態で保持したとき、その永久歪みが２０パーセントのものである。
【００２４】
ここで、図２（ａ）に、本発明に係る実施例として２種のシリコーンゴム製スペーサ９を用いた場合の、圧縮永久歪み、絶縁破壊強度、誘電率、エポキシ絶縁体の接合面に固着後の固着状況、組立作業性、実機課電試験、課電後の実機破壊試験の試験結果等を示す。
【００２５】
圧縮永久歪みは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ６２６２に規定される方法により測定した。具体的には、試験片を両面から圧縮しその前後の厚みを測定する。その測定条件は、摂氏１８０度で２２時間圧縮状態を保持した。圧縮永久歪みの値は上記ＪＩＳの計算式によって求められ、数値が大きいほど圧縮除荷後に残留する歪みが大であることを意味する。
【００２６】
絶縁破壊強度は平板−平板電極を用いて昇圧速度毎秒５００ボルト（Ｖ）で試験した結果である。誘電率はＪＩＳに規定される方法により測定した。実機の特性は、実際にエポキシ絶縁体とゴムスペーサとを製造し、ゴムスペーサ部分にリボンヒーターを巻き付けて、摂氏１０５度に加熱し、１ヶ月間その状態を維持してゴム部分を劣化させた。その後、常温まで冷却して、ゴム部分の交流破壊試験を実施した。
【００２７】
この結果、初期状態の電気特性はシリコーンゴム、ＥＰゴム、フッ素ゴムが良好であったが、誘電率を考慮するとシリコーンゴムとＥＰゴム以外は適さない。ここで永久歪みを測定すると、シリコーンゴムはＥＰゴムよりもかなり永久歪みが小さい。その結果、課電後の実機破壊試験で、ゴムスペーサの界面における絶縁破壊強度を比較すると、シリコーンゴムの方が高くなっている。
【００２８】
図２（ａ）に示されるように、本発明の実施例であるシリコーンゴムをゴムスペーサとして使用し、エポキシ絶縁体の接合面に予め所定の処理を行って固着したものは、いずれも堅固に一体化されるので組立作業性がよく、絶縁破壊を抑制することができる。
一方、図２（ｂ）に比較例の実験結果を示しており、いずれも本発明の実施例に比較して特性上の問題がある。この図から、圧縮永久歪みが極端に低い材料では、課電後の破壊試験での特性に低下がみられ、またエポキシ絶縁体の接合面に、ゴムスペーサ固着前に何の処理もしなかった場合にはシリコーンゴムをゴムスペーサとして使用したものでもエポキシ絶縁体に固着されないから組立作業性が悪く、絶縁破壊強度が低下することが分る。
【００２９】
摂氏１８０度において２２時間圧縮した状態は、摂氏１０５度において長期間使用された後の状態にほぼ等しい。この状態で、その永久歪みが２０パーセント以下であれば、破壊電圧が１５０キロボルト（ＫＶ）以上あるから十分に使用に堪える。さらに、１５％以下であるような特性を持てば、接合面の界面での破壊電圧がさらに高まるので、より信頼性の高いものを提供することができる。
【００３０】
上記の実施例は、プレモールド絶縁型Ｙ分岐接続部について説明した。しかしながら、本発明は、この例に限定されるものではない。
即ち、各種のケーブル終端接続部、ケーブル中間接続部あるいは受変電設備等の送配電設備において、内部導体を接続する部分にエポキシ絶縁体の接合面が存在するものであれば、両者間にシリコーンゴム製のゴムスペーサを配置することにより、本発明の目的を達成することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、ゴムスペーサを、第一のエポキシ絶縁体と第二のエポキシ絶縁体との対向する接合面のいずれか一方面あるいは両面に固着したことにより、２つのエポキシ絶縁体の対向する接合面間に介在されるゴムスペーサが長期間に亘って安定した特性を維持しうるようにされるので、絶縁破壊を抑制することができ、しかも組立作業を簡易になし得る。
またゴムスペーサとしてシリコーンゴムを使用すると、高温でも電気特性が良好で、圧縮永久歪みが小さいことから、長期間の使用後に、エポキシ絶縁体の接合面での絶縁破壊強度が高く信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のケーブル接続部の一実施例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の具体的な実施例と比較例との特性比較説明図で、（ａ）は本発明の各実施例の特性図、（ｂ）は比較例の特性図である。
【符号の説明】
１　第一の電力ケーブル
２　第一の中心導体（導体）
３　ストレートコーン
４　押し金具
５　くさび
６　第一の内部導体
７　第一のエポキシ絶縁体
８　第二のエポキシ絶縁体
９　ゴムスペーサ
１０　弾性金属片群
１１　第二の電力ケーブル
１２　第二の中心導体（導体）
１３　第三の電力ケーブル
１４　第三の中心導体（導体）
１５　第二の内部導体

Claims (4)

1. 一方の導体に接続される第一の内部導体及び前記第一の内部導体を包囲する第一のエポキシ絶縁体と、
   他方の導体に接続される第二の内部導体及び前記第二の内部導体を包囲する第二のエポキシ絶縁体と、
   前記第一のエポキシ絶縁体と前記第二のエポキシ絶縁体との接合面間に介在されたゴムスペーサとを備えたケーブル接続部において、
   前記ゴムスペーサを、前記第一のエポキシ絶縁体および前記第二のエポキシ絶縁体の対向する接合面のいずれか一方に固着したことを特徴とするケーブル接続部。
2. 一方の導体に接続される第一の内部導体及び前記第一の内部導体を包囲する第一のエポキシ絶縁体と、
   他方の導体に接続される第二の内部導体及び前記第二の内部導体を包囲する第二のエポキシ絶縁体と、
   前記第一のエポキシ絶縁体と前記第二のエポキシ絶縁体との接合面間に介在されたゴムスペーサとを備えたケーブル接続部において、
   前記ゴムスペーサを、前記第一のエポキシ絶縁体および前記第二のエポキシ絶縁体の対向する接合面の両面にそれぞれ固着したことを特徴とするケーブル接続部。
3. 請求項１または２に記載のケーブル接続部において、
   前記ゴムスペーサは、摂氏１８０度において２２時間圧縮した状態で保持したとき、その永久歪みが２０％以下であるような特性を持つシリコーンゴムからなることを特徴とするケーブル接続部。
4. 請求項１または２に記載のケーブル接続部において、
   前記ゴムスペーサは、摂氏１８０度において２２時間圧縮した状態で保持したとき、その永久歪みが１５％以下であるような特性を持つシリコーンゴムからなることを特徴とするケーブル接続部。

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