JP2009159743A - 電力ケーブル気中終端接続部およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】雷インパルス（Ｉｍｐ．）課電時に、気中終端接続部の端部から放電パスの発生を抑止して電気特性を向上することができる電力ケーブル気中終端接続部およびその製造方法を提供する。
【解決手段】電力ケーブル気中終端接続部１，１Ｂは、筒状体２の胴体部４の端部には、筒状体２の軸方向Ｌに沿って突出して形成されたバリア層３０．３０Ｂを有しており、胴体部４の端部から放電パスが発生するのを抑止して電気特性を向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力ケーブル気中終端接続部および電力ケーブル気中終端接続部の製造方法に関し、特に電力ケーブル気中終端接続部の端部から放電パスが発生するのを抑制するためのバリア層を有する電力ケーブル気中終端接続部および電力ケーブル気中終端接続部の製造方法に関する。

電力ケーブル気中終端接続部は、例えば高電圧の電力ケーブルの接続に用いられ、例えば緊急復旧用や設備点検等の際に使用される。電力ケーブルが接続される電力ケーブル気中終端接続部は、その端部の形状が、ストレート形状（絶壁形状）もしくはテーパー形状であるのが一般的である（例えば、特許文献１を参照）。

また、関連する技術としては、従来の電力ケーブル用終端接続部には、電気的性能を改善するために、電界緩和層が設けられたものがある（例えば、特許文献２を参照）。さらに、電力ケーブル気中終端接続部とは分野が異なるが、電線間に配置される電線用スペーサが、その電気絶縁性能の低下を防止するために、環状ひだを備えているものもある。（例えば、特許文献３参照）。
特開平１０−１１７４２５号公報 特開２０００−１７５３４４号公報 特開平９−２３３６６２号公報

ところが、特許文献１に開示されている電力ケーブル気中終端接続部では、端部の形状が、上述したように絶壁形状もしくはテーパー形状であるので、雷インパルス（略してImp． という。）課電時に、外皮ゴムに表面閃絡（略して外閃という。）現象が、低電圧で発生してしまう。この課電時に、ゴム筒状体の端部（例えば絶壁形状部分）では、放電パスの発生と進展が、本発明者らの実験により確認されており、放電パスはこのゴム筒状体の端部が絶壁形状部分であるかテーパー形状部分であることで発生することが判明している。
この放電パスの発生場所は、ゴム筒状体表面の最大ストレス部位ではなく、電界解析等の静的な解析では原因を事前に予測することができない。

そこで、本発明は上記課題を解消するために、Ｉｍｐ．課電時に、気中終端接続部の端末筒状体の端部から放電パスの発生を抑止して電気特性を向上することができる電力ケーブル気中終端接続部および電力ケーブル気中終端接続部の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解消するために、本発明の電力ケーブル気中終端接続部は、電気絶縁性のひだ部を有する電力ケーブルの気中終端接続部であって、前記気中終端接続部の端部には、前記気中終端接続部の軸方向に沿って突出して形成されたバリア層を有することを特徴とする。

本発明の電力ケーブル気中終端接続部は、好ましくは前記バリア層は、前記気中終端接続部の端部に配置された電気絶縁性を有するチューブ状部材であることを特徴とする。

本発明の電力ケーブル気中終端接続部は、好ましくは前記気中終端接続部の筒状体を構成する所定部分と前記チューブ状部材は、電気絶縁性を有するゴムにより作られており、前記チューブ状部材は、前記筒状体を形成後に前記気中終端接続部の前記筒状体の前記電力ケーブルの外周囲に対して収縮させることで固定されていることを特徴とする。

本発明の電力ケーブル気中終端接続部は、好ましくは前記バリア層は、前記筒状体を形成する際に端部において一体的に形成されていることを特徴とする。

本発明の電力ケーブル気中終端接続部は、好ましくは前記バリア層は、前記気中終端接続部を形成すると同時に前記筒状体の端部の一部を除去することで形成されているか、あるいは前記気中終端接続部を形成した後で前記筒状体の端部の一部を除去することで形成されていることを特徴とする。

本発明の電力ケーブル気中終端接続部は、好ましくは前記気中終端接続部の筒状体を構成する所定部分と前記バリア層は、電気絶縁性を有するゴムにより作られ、前記気中終端接続部の筒状体に内側の所定部分が半導電性を有するゴムにより作られていることを特徴とする。

本発明の電力ケーブル気中終端接続部は、好ましくは前記バリア層は、前記筒状体の端部との間に前記気中終端接続部の軸方向に沿って形成されている隙間を有しており、前記隙間の前記軸方向に沿った深さは、５ｍｍ〜１００ｍｍであり、前記隙間の前記軸方向に直交する方向の幅は、５ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする。

本発明の電力ケーブル気中終端接続部の製造方法は、電力ケーブルの気中終端接続部の製造方法であって、
前記気中終端接続部の筒状体の端部には、前記気中終端接続部を形成後に前記筒状体の端部の外周囲に対してチューブ状部材を配置することで、前記気中終端接続部の軸方向に沿って突出するようにしてバリア層を形成することを特徴とする。

本発明の電力ケーブル気中終端接続部の製造方法は、電力ケーブルの気中終端接続部の製造方法であって、
前記筒状体を形成する際に前記気中終端接続部の筒状体の端部の一部を除去することで、前記気中終端接続部の軸方向に沿って突出するようにしてバリア層を形成することを特徴とする。

本発明によれば、Ｉｍｐ．課電時に、気中終端接続部の端末筒状体の端部から放電パスの発生を抑止して電気特性を向上することができる電力ケーブル気中終端接続部および電力ケーブル気中終端接続部の製造方法を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の電力ケーブル気中終端接続部の好ましい第１実施形態を示す一部断面を有する正面図である。図２は、図１の電力ケーブル気中終端接続部におけるバリア層付近を拡大して示す一部断面を有する正面図である。

図１に示す電力ケーブル気中終端接続部１は、構造を分かりやすくするために、中心軸から上左半分は断面で示し、下右半分は外周部の形状を示している。電力ケーブル気中終端接続部１は、筒状体２と、半導電層３を有している。筒状体２は、軸方向Ｌに沿って形成されており、筒状体２は電気絶縁性を有するゴム、例えばシリコンゴムにより形成されている。筒状体２は、胴体部４とひだ付部５を有している。胴体部４の内部には、半導電層３を内蔵しており、半導電層３はその形状や位置を任意に設計してストレスリリースコーン電界緩和をするためのものであり、半導電性ゴム、例えば半導電性シリコンゴムにより形成されている。好ましくは、筒状体２と半導電層３とを一体となるように形成する。

図１に示すように、ひだ付部５は軸方向Ｌに沿って電気的絶縁設計によりひだの大きささや数量、長さを決めており、ひだ付部５には、複数のひだ部６，７が、軸方向Ｌに沿って相互に間隔をおいて形成されている。胴体部４とひだ付部５内には、貫通穴８が軸方向Ｌに沿って形成されている。図１に示す電力ケーブル１０がこの貫通穴８に圧入されることで、電力ケーブル気中終端接続部１が電力ケーブル１０に対して接続して固定されるようになっている。

図１に示すように、電力ケーブル１０は、導体１１と、導体１１の外周部に形成された電気絶縁部１２と、電気絶縁部１２の外周に配置された外部半導電層１３と、導電性を有する導体引き出し棒１４を有している。導体引き出し棒１４は、導体１１の端部に固定されており、導体引き出し棒１４は、電力ケーブル１０を貫通穴８に圧入し易いようにするために、テーパー面１５を有している。

また、電力ケーブル気中終端接続部１は、この電力ケーブル１０を収納する長さを有しており、電力ケーブル１０は、所定の長さを段剥ぎすることで上述した導体１１と電気絶縁部１２と外部半導電層１３をそれぞれ露出させている。また、図示しない電力ケーブル１０が筒状体２の所定の位置に挿入され、外部半導電層１３と半導電層３とが所定の位置で当接し、胴体部４とひだ付部５内の所定の位置と電気絶縁部１２とが当接され、さらに、筒状体２から導体引き出し棒１４が突出される。

図１と図２（ａ）に示すように、胴体部４は、大径部２０と中径部２１と小径部２２を有しており、図１に示すように胴体部４の大径部２０の外形寸法Ｓ１は、ひだ付部５の最も大きい外形寸法Ｓ２に比べて大きい。中径部２１には、バリア層３０が軸方向Ｌに沿って突出して配置されている。

このバリア層３０は、軸方向Ｌに沿って突出して形成されたひだ、と呼ぶことができる。バリア層３０は、電気絶縁性を有する材料を用いて形成されたチューブ状部材であり、バリア層３０は好ましくは筒状体２と同じ電気絶縁性を有するゴム材質で形成されている。大径部２０の外形寸法と中径部２１の外形寸法の差は、好ましくはバリア層３０の厚みＮと同じにしておくことで、バリア層３０が中径部２１に配置されても、バリア層３０が大径部２０よりも半径方向の外側に突出してしまうことが無く、胴体部４の最大外形寸法が拡大してしまうことを防止できる。

図２（ａ）に示すように、バリア層３０は、胴体部４の端部との間に軸方向Ｌに沿って形成されている隙間３１を有している。隙間３１の軸方向Ｌに沿った深さＭは、５ｍｍ〜１００ｍｍであり、隙間３１の軸方向Ｌに直交する方向の幅Ｈは、５ｍｍ〜５０ｍｍである。深さＭが５ｍｍよりも小さいと、放電パスが発生するおそれがあるので好ましくなく、深さＭが１００ｍｍよりも大きいと、バリア層３０の軸方向Ｌに関する長さＴが長くなってバリア層３０が大きくなり好ましくない。また、幅Ｈが５ｍｍよりも小さいと、放電パスが発生するおそれがあるので好ましくなく、幅Ｈが５０ｍｍよりも大きいと、胴体部４の外形寸法が大きくなるので好ましくない。

図１と図２（ａ）に示す電力ケーブル気中終端接続部１を製造する際には、筒状体２をゴム注型により製造後に、筒状体２の胴体部４の端部の中径部２１の外周囲に対して、チューブ状部材であるバリア層３０を位置決めした後バリア層３０に熱を与えて収縮させる。これにより、バリア層３０は、筒状体２の端部において、軸方向Ｌに沿って突出して配置することができる。

図１と図２（ａ）に示す電力ケーブル気中終端接続部１では、バリア層３０が胴体部４に設けられることにより、Ｉｍｐ．電圧としてプラスマイナス６５０ｋＶをかけた（印加）時に、放電パスは生じることが無く、電力ケーブル気中終端接続部１の外閃性能が向上するかあるいは安定する。

次に、本発明の電力ケーブル気中終端接続部の好ましい第２実施形態を、図３と図４を参照して説明する。
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の電力ケーブル気中終端接続部の好ましい第２実施形態を示す一部断面を有する正面図である。図４は、図３の電力ケーブル気中終端接続部におけるバリア層付近を拡大して示す一部断面を有する正面図である。

図３に示す電力ケーブル気中終端接続部１Ｂは、構造を分かりやすくするために、中心軸から上半分は断面で示し、下半分は外周部の形状を示している。電力ケーブル気中終端接続部１Ｂは、筒状体２と、半導電層３を有している。筒状体２は、軸方向Ｌに沿って形成されており、筒状体２は電気絶縁性を有するゴム、例えばシリコンゴムにより形成されている。筒状体２は、胴体部４とひだ付部５を有している。胴体部４の内部には、半導電層３を内蔵しており、半導電層３はその形状を任意に設計して電界緩和をするためのものであり、半導電性ゴム、例えば半導電性シリコンゴムにより形成されている。

図３に示すように、ひだ付部５は軸方向Ｌに沿ってほぼ同じ直径を有しており、ひだ付部５には、複数の大小のリング状のひだ６，７が、軸方向Ｌに沿って相互に間隔をおいて形成されている。胴体部４とひだ付部５内には、貫通穴８が軸方向Ｌに沿って形成されている。図１に示す電力ケーブル１０がこの貫通穴８に圧入されることで、電力ケーブル気中終端接続部１が電力ケーブル１０に対して接続して固定されるようになっている。

図３に示すように、電力ケーブル１０は、導体１１と、導体１１の外周部に形成された電気絶縁部１２と、電気絶縁部１２の外周に配置された外部半導電層１３と、導電性を有する導体引き出し棒１４を有している。導体引き出し棒１４は、導体１１の端部に固定されており、導体引き出し棒１４は、電力ケーブル１０を貫通穴８に圧入し易いようにするために、テーパー面１５を有している。

また、電力ケーブル気中終端接続部１は、この電力ケーブル１０を収納する長さを有しており、電力ケーブル１０は、所定の長さを段剥ぎすることで上述した導体１１と電気絶縁部１２と外部半導電層１３をそれぞれ露出させている。また、図示しない電力ケーブル１０が筒状体２の所定の位置に挿入され、外部半導電層１３と半導電層３とが所定の位置で当接し、胴体部４とひだ付部５内の所定の位置と電気絶縁部１２とが当接され、さらに、筒状体２から導体引き出し棒１４が突出される。

図３と図４に示すように、胴体部４は、大径部２０Ｂと傾斜部２１Ｃと小径部２２Ｂを有しており、大径部２０Ｂと小径部２２Ｂの間には傾斜部２１Ｃが形成されている。胴体部４の大径部２０Ｂの外形寸法Ｓ１は、ひだ付部５の最も大きい外形寸法Ｓ２に比べて大きい。傾斜部２１Ｃには、軸方向Ｌに沿って突出して形成されたバリア層３０Ｂが形成されている。

図３と図４に示すこのバリア層３０Ｂは、筒状体２と同じ材質であり胴体部４に対して一体的に連続して形成されている。このバリア層３０Ｂは、筒状体２を形成する際に筒状体２の胴体部４の端部の一部を除去して隙間３１Ｂを形成することで、筒状体２の軸方向Ｌに沿って突出して形成される。すなわち、バリア層３０Ｂは、筒状体２がゴム注型により製造される際に同時に胴体部４の端部の一部をえぐって隙間３１Ｂを除去することで形成する。あるいは、筒状体２がゴム注型により製造された後に、バリア層３０Ｂは、後工程において胴体部４の端部の一部をえぐって除去して隙間３１Ｂを形成することで、バリア層３０Ｂは筒状体２の軸方向Ｌに沿って突出して形成する。

図４に示すように、バリア層３０Ｂは隙間３１Ｂを有しており、隙間３１Ｂは胴体部４の端部との間に筒状体２の軸方向Ｌに沿って形成されている。隙間３１Ｂの軸方向Ｌに沿った深さＭは、５ｍｍ〜１００ｍｍであり、隙間３１Ｂの軸方向Ｌに直交する方向の幅Ｈは、５ｍｍ〜５０ｍｍである。深さＭが５ｍｍよりも小さいと、放電パスが発生するおそれがあるので好ましくなく、深さＭが１００ｍｍよりも大きいと、バリア層３０の軸方向Ｌに関する長さが長くなってしまうので好ましくない。また、幅Ｈが５ｍｍよりも小さいと、放電パスが発生するおそれがあるので好ましくなく、幅Ｈが５０ｍｍよりも大きいと、胴体部４の外形寸法が大きくなるので好ましくない。

図３と図４に示す第２実施形態の電力ケーブル気中終端接続部１Ｂは、図１と図２に示す電力ケーブル気中終端接続部１の場合と異なり、チューブ状部材を別途用意する必要がないので、部品点数を減らしてコストダウンが図れる。しかも胴体部４の一部を除去することでバリア層３０Ｂが形成されているので、電力ケーブル気中終端接続部１Ｂの電気絶縁性材料であるゴムの使用量を削減して軽量化を図ることができる。

図３と図４に示す電力ケーブル気中終端接続部１Ｂでは、バリア層３０が胴体部４に設けられることにより、Ｉｍｐ．電圧としてプラスマイナス７００ｋＶをかけた時に、放電パスは生じることが無く、電力ケーブル気中終端接続部１Ｂの外閃性能が向上するかあるいは安定する。

図５は、上述した第１実施形態の電力ケーブル気中終端接続部１と第２実施形態の電力ケーブル気中終端接続部１Ｂに対する従来の比較例として、従来の電力ケーブル気中終端接続部１００において放電パス１０１が発生する様子を示している。この従来例では、Ｉｍｐ．電圧としてプラスマイナス５５０〜６５０ｋＶをかけた時に、放電パスが生じた。

このように、本発明の実施形態の電力ケーブル気中終端接続部１，１Ｂは、筒状体２の胴体部４の端部には、筒状体２の軸方向Ｌに沿って突出して形成されたバリア層３０．３０Ｂをそれぞれ有する。これにより、バリア層３０，３０Ｂは、電気絶縁経路をより長くすることができ、胴体部４の端部から放電パスが発生するのを抑止することができる。

バリア層３０は、胴体部４の端部に配置された電気絶縁性を有するチューブ状部材である。これにより、チューブ状部材を用意して配置すれば、簡単にバリア層３０が形成できる。

気中終端接続部の筒状体２を構成する所定部分（例えば大径部２０と中径部２１と小径部２２）とチューブ状部材は、電気絶縁性を有するゴムにより作られており、チューブ状部材は、筒状体２を形成後に気中終端接続部の筒状体２の電力ケーブル１０の外周囲に対して収縮させることで固定されている。これにより、チューブ状部材を収縮させるだけで、簡単にバリア層３０が形成できる。

バリア層３０Ｂは、筒状体２を形成する際に筒状体２の胴体部４の端部において一体的に形成されている。これにより、バリア層３０Ｂと筒状体２は同じ材質で一体的に簡単に形成できる。
バリア層３０Ｂは、筒状体２を形成すると同時に胴体部４の端部の一部を除去することで形成されているか、あるいは筒状体２を形成した後で胴体部４の端部の一部を除去することで形成されている。これにより、バリア層３０Ｂと筒状体２は同じ材質で一体的に簡単に形成でき、軽量化が図れる。

本発明の実施形態の電力ケーブル気中終端接続部の製造方法では、胴体部の端部には、本体を形成後に本体の端末筒状体の端部の外周囲に対して、チューブ状部材を収縮させることで本体の軸方向に沿って突出してバリア層を形成する。これにより、バリア層３０，３０Ｂは、電気絶縁経路をより長くすることができ、Ｉｍｐ．課電時に、胴体部の端部から放電パスが発生するのを抑止することができる。

また、本発明の実施形態の電力ケーブル気中終端接続部の製造方法では、気中終端接続部を形成する際には、胴体部の端部の一部を除去することで、本体の軸方向に沿って突出してバリア層を形成する。これにより、バリア層３０，３０Ｂは、電気絶縁経路をより長くすることができ、Ｉｍｐ．課電時に、胴体部の端部から放電パスが発生するのを抑止することができる。さらに、特別な別部材を用意しなくとも、胴体部と同材質のバリア層が形成でき、気中終端接続部の外形寸法を大きくしなくても良く、胴体部の端末筒状体の端部の一部を除去するので電力ケーブル気中終端接続部の軽量化が図れ、ゴムのような弾性を有する電気絶縁材料の使用量を削減できる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されず種々の変形例を採用できる。
例えば、バリア層３０，３０Ｂの肉厚は、軸方向Ｌに沿って同じに設定されているが、これに限らず軸方向Ｌに沿って肉厚を変えても良い。バリア層３０の電気絶縁材料は筒状体２の電気絶縁材料とは異なっていても良い。

また、図２（ａ）では、バリア層３０は、中径部２１に配置されている。しかし、図２（ｂ）に示すように、中径部２１は形成しないで、バリア層３０は、大径部２０に配置しても良い。図４に示す例は、胴体部４は、大径部２０Ｂと傾斜部２１Ｃと小径部２２Ｂを有しているが、傾斜部２１Ｃは設けなくても良く、バリア層３０Ｂは大径部２０Ｂから直接突出するように形成されていても良い。

また、電力ケーブルは、電気的および／又は機械的設計から種々の構造がある。したがって、電力ケーブルの段剥ぎ構造、胴体部、ひだ付部、半導電層等の構造、つまり、電力ケーブルの構造に応じて、電力ケーブル気中終端接続部が設計される。

本発明の電力ケーブルの気中終端接続部の好ましい第１実施形態を示す一部断面を有する正面図である。 図２（ａ）は図１の電力ケーブルの気中終端接続部におけるバリア層付近を拡大して示す一部断面を有する正面図であり、図２（ｂ）は他の実施形態を示す図である。 本発明の電力ケーブルの気中終端接続部の好ましい第２実施形態を示す一部断面を有する正面図である。 図３の電力ケーブルの気中終端接続部におけるバリア層付近を拡大して示す一部断面を有する正面図である。 比較例として従来の電力ケーブルの気中終端接続部において発生する放電パスを示す一部断面を有する正面図である。

符号の説明

１ 気中終端接続部
１Ｂ 気中終端接続部
２ 筒状体
２Ｂ 筒状体
３ 半導電層
４ 胴体部
５ ひだ付部
１０ 電力ケーブル
３０ バリア層
３０Ｂ バリア層
３１ 隙間
３１Ｂ 隙間
Ｌ 軸方向

Claims (9)

1. 電気絶縁性のひだ部を有する電力ケーブルの気中終端接続部であって、前記気中終端接続部の端部には、前記気中終端接続部の軸方向に沿って突出して形成されたバリア層を有することを特徴とする電力ケーブル気中終端接続部。
2. 前記バリア層は、前記気中終端接続部の端部に配置された電気絶縁性を有するチューブ状部材であることを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブル気中終端接続部。
3. 前記気中終端接続部の筒状体を構成する所定部分と前記チューブ状部材は、電気絶縁性を有するゴムにより作られており、前記チューブ状部材は、前記筒状体を形成後に前記気中終端接続部の前記筒状体の前記電力ケーブルの外周囲に対して収縮させることで固定されていることを特徴とする請求項２に記載の電力ケーブル気中終端接続部。
4. 前記バリア層は、前記筒状体を形成する際に端部において一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブル気中終端接続部。
5. 前記バリア層は、前記気中終端接続部を形成すると同時に前記筒状体の端部の一部を除去することで形成されているか、あるいは前記気中終端接続部を形成した後で前記筒状体の端部の一部を除去することで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電力ケーブル気中終端接続部。
6. 前記気中終端接続部の筒状体を構成する所定部分と前記バリア層は、電気絶縁性を有するゴムにより作られ、前記気中終端接続部の筒状体に内側の所定部分が半導電性を有するゴムにより作られていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電力ケーブル気中終端接続部。
7. 前記バリア層は、前記筒状体の端部との間に前記気中終端接続部の軸方向に沿って形成されている隙間を有しており、前記隙間の前記軸方向に沿った深さは、５ｍｍ〜１００ｍｍであり、前記隙間の前記軸方向に直交する方向の幅は、５ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つの項に記載の電力ケーブル気中終端接続部。
8. 電力ケーブルの気中終端接続部の製造方法であって、
   前記気中終端接続部の筒状体の端部には、前記気中終端接続部を形成後に前記筒状体の端部の外周囲に対してチューブ状部材を配置することで、前記気中終端接続部の軸方向に沿って突出するようにしてバリア層を形成することを特徴とする電力ケーブル気中終端接続部の製造方法。
9. 電力ケーブルの気中終端接続部の製造方法であって、
   前記筒状体を形成する際に前記気中終端接続部の筒状体の端部の一部を除去することで、前記気中終端接続部の軸方向に沿って突出するようにしてバリア層を形成することを特徴とする電力ケーブル気中終端接続部の製造方法。

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