JP2014027791A - 常温収縮型ゴムユニットおよび電力ケーブル接続構造 - Google Patents

常温収縮型ゴムユニットおよび電力ケーブル接続構造 Download PDF

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秀幸 板橋
Shinichi Goto
伸一 後藤
Masahiro Suetsugu
将寛 末次
Shigekazu Yokoyama
繁嘉寿 横山
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Abstract

【課題】 絶縁性を確保するとともに、よりコンパクトな電力ケーブル接続構造を得ることができる常温収縮型ゴムユニット等を提供する。
【解決手段】 常温収縮型ゴムユニット1の両端部近傍には、端部方向が縮径する段差11が設けられる。段差11によって、縮径された領域が縮径部13となる。段差11は、補強絶縁層7の端部近傍が縮径した部位である。外部半導電層9は、補強絶縁層9の外形状(段差11)に沿って形成される。縮径部13には、外部半導電層9の端部が位置する。すなわち、外部半導電層9の端部よりも縮径部13のさらに端部側には、補強絶縁層7が外部に露出する。補強絶縁層7が露出した部位が縁切り部15となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、電力ケーブルの接続部に用いられる常温収縮型ゴムユニットと、これを用いた電力ケーブル接続構造に関するものである。
電力ケーブルの接続部の外周には、常温収縮型ゴムユニットが取り付けられる。このような、常温収縮型ゴムユニットとしては、例えば、絶縁ゴムからなる円筒状の補強絶縁層と、半導電ゴムからなる内部半導電層、ストレスコーンおよび外部半導電層が一体で成形された常温収縮型ゴムユニットがある(例えば特許文献1)。
図8は、従来の電力ケーブル接続構造100を示すものである。この電力ケーブル接続構造100では、電力ケーブル103a、103bの端部同士が接続される。電力ケーブル103a、103bは、概ね、導体105の外周側に内側から順に絶縁層107、外部半導電層109、アルミニウム波付管111、外部シース113が設けられている。電力ケーブル103a、103bの先端部は、絶縁層107等が順次段剥ぎされ、導体105が露出するように加工されている。また、導体105の端部同士はスリーブ106によって接続される。
電力ケーブル103a、103bの接続部の外周には、常温収縮型ゴムユニット130が設けられる。常温収縮型ゴムユニット130は、全体として、略筒状の部材である。図9に示すように、常温収縮型ゴムユニット130は、内部半導電層131、一対のストレスコーン133、補強絶縁層135、外部半導電層137等から構成される。内部半導電層131、ストレスコーン133および外部半導電層137は、いずれも半導電性ゴムからなる。また、補強絶縁層135は、絶縁性ゴムからなる。なお、内部半導電層131とストレスコーン133は、補強絶縁層135を介して一体化され、互いに導通しない。常温収縮型ゴムユニットの一方の側(図中左側)では、外部半導電層137とストレスコーン133とが接触しているが、他方の側(図中右側)では、外部半導電層137とストレスコーン133とが接触せず、内部の補強絶縁層135が露出する縁切り部139が設けられている。
常温収縮型ゴムユニット130の内径は、装着対象の電力ケーブル103a、103bの外径よりも小さい。また、常温収縮型ゴムユニット130は、全体として弾性を有する材料からなる。常温収縮型ゴムユニット130は、拡径部材で拡径された状態で電力ケーブル103a、103bの接続部に配置され、その後拡径部材が除去されることにより、当該接続部の外周面に密着する。常温収縮型ゴムユニット130は、それ自体のゴム弾性により縮径する力を発揮するので、これにより補強絶縁層135と電力ケーブルの絶縁部との界面における界面絶縁性能を確保することができる。
装着された常温収縮型ゴムユニット130は、両側に設けたストレスコーン133が、それぞれ電力ケーブル103a、103bの外部半導電層109と絶縁層107に接している。
また、図8に示すように、常温収縮型ゴムユニット130を覆うように、絶縁接続箱が設けられる。絶縁接続箱は、それぞれ略筒状の銅管115a、115b、絶縁部材119等からなる。銅管115aは、端部が一方の電力ケーブル103aのアルミニウム波付管111と導通するように配置される。また、他方の電力ケーブル103bのアルミニウム波付管111には、端部が導通するように、銅管115bが配置される。なお、銅管115a、115bとアルミニウム波付管111とは、例えば半田によって接続され、外周に防水テープ等が巻きつけられる。
銅管115a、115bのそれぞれの対向する端部には、フランジ部117a、117bが設けられる。フランジ部117a、117bは、筒状の絶縁部材119の両端部にそれぞれ接合される。すなわち、銅管115a、115bは、絶縁部材119を介して接合され、互いに導通することがない。なお、絶縁部材119は、電力ケーブル103a、103bの接続部(スリーブ106)の位置に対して、電力ケーブル103b側に配置される。
銅管115aには、蓋129が設けられる。蓋129は、銅管115aに設けられた孔を塞ぐものである。銅管115aの孔からは、内部に絶縁コンパウンドを流し込むことができる。また、銅管115a、115bの外周面には、それぞれ、径方向に突出する端子部121a、121bが設けられる。端子部121a、121bは、例えば板状の部材である。
端子部121a、121bには、それぞれ、同軸ケーブル123の内部導体127および外部導体125がクロスボンド線として接続される。
この絶縁接続箱の絶縁部材119および前記常温収縮型ゴムユニットの縁切り部139によって、電力ケーブル103aと電力ケーブル103bの絶縁層107より外周側にある導電の層の導通が遮断(絶縁)されている。ここで「絶縁層107より外周側にある導電層」とは、アルミニウム波付管111、外部半導電層109、遮蔽層(図示せず)であり、これらには電力ケーブルの導体105の電流に誘導された誘導電流が流れる。
前述のように導通を遮断すると電力ケーブル103a、103bのアルミニウム波付管111等の導電層間には、電位差が生じる。三相交流電力伝送線路を構成する3相の電力ケーブルは、前述のように両側の導通を遮断した上でいわゆるクロスボンド接続される。
特開2009−33960号公報
前記電力ケーブル103aのアルミニウム波付管111と外部半導電層109と絶縁接続箱の銅管115aと常温収縮型ゴムユニット130の外部半導電層137は、電気的に接続されている(図示は省略)。また、他方の電力ケーブル103bのアルミニウム波付管111と外部半導電層109と絶縁接続箱の銅管115bも、図示しない構造により電気的に接続されている。
このため絶縁接続箱の絶縁部材119を挟んで対向する銅管115a、115b間には電位差が生じる。この結果、銅管115aに電気的に接続されている常温収縮型ゴムユニット130の外部半導電層137と他方の銅管115bとの間に電位差が生じる。このため、図8中矢印Xで示すように、外部半導電層137の端部から、銅管115bへ放電が生じ易い。
そこで、常温収縮型ゴムユニット130の外部半導電層137の先端部の近傍から、縁切り部139の外周に亘る範囲には、十分な絶縁性を確保することができるように絶縁テープ141が、他の箇所より厚く巻きつけられる。
絶縁テープ141を厚く巻付けるとその分だけ、図8に示すように、この部分の外径が大きくなる。
このように、常温収縮型ゴムユニット130に絶縁テープを巻き付けた仕上がり径の最大値が大きくなると、その外周に配置する絶縁接続箱のサイズを大きくする必要がある。絶縁接続箱のサイズが大きくなると、電力ケーブル接続構造100の全体のサイズが大きくなるとともに、絶縁接続箱の内部に多量の絶縁コンパウンドを充填する必要がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、絶縁性を確保するとともに、よりコンパクトな電力ケーブル接続構造を得ることができる常温収縮型ゴムユニット等を提供することを目的とする。
前述した目的を達成するため、第1の発明は、電力ケーブル接続部用の常温収縮型ゴムユニットであって、内部半導電層と、前記内部半導電層から離間してその両側に配置されたストレスコーンと、前記内部半導電層および前記ストレスコーンを覆う補強絶縁層と、前記補強絶縁層の外面に形成される外部半導電層と、を具備し、常温収縮型ゴムユニットの少なくとも一方の端部側に外径が縮径された段差が形成され、前記段差による縮径部に、前記外部半導電層の端部と、前記補強絶縁層が外面に露出する縁切り部が設けられることを特徴とする常温収縮型ゴムユニットである。
この常温収縮型ゴムユニットでは、絶縁テープを厚く巻付ける箇所が縮径されているため、常温収縮型ゴムユニットに絶縁テープを巻き付けた仕上がり径の最大値を小さくできる。したがって、常温収縮型ゴムユニットの外周に設けられる絶縁接続箱のサイズを小さくすることができる。したがって、電力ケーブル接続構造をコンパクトにすることができる。
前記縮径部は、前記常温収縮型ゴムユニットの両端部近傍に形成されてもよい。
このような構成とすることで、常温収縮型ゴムユニットのいずれの側においても、縁切り部を利用することができる。
第2の発明は、第1の発明にかかる常温収縮型ゴムユニットが、一対の電力ケーブルの端部同士が接続された接続部の外周に配置され、前記常温収縮型ゴムユニットの外周には、絶縁接続箱が設けられ、前記常温収縮型ゴムユニットの外周に、前記外部半導電層の端部近傍が厚くなるように絶縁テープが巻き付けられることを特徴とする電力ケーブル接続構造である。
このような構成とすることで、前記外部半導電層の端部近傍の絶縁を確保するように絶縁テープを厚く巻いても、絶縁テープの仕上がり径の最大値を小さくできるので、絶縁接続箱のサイズを小さくできる。したがって、よりコンパクトな電力ケーブル接続構造を提供することができる。また、絶縁接続箱内部への絶縁コンパウンドの充填量も削減することができる。
なお、前記縮径部が常温収縮型ゴムユニットの両端部に設けられている場合は、一方を縁切り部として生かし、他方は半導電性テープを巻いて外部半導電層とストレスコーンとを電気的に接続し、縁切り部としては用いない。このように他方の縮径部に半導電性テープを巻いた後に、常温収縮型ゴムユニットに絶縁テープを巻く。
本発明によれば、絶縁性の確保と電力ケーブル接続構造のコンパクト化を両立できる常温収縮型ゴムユニット等を提供することができる。
常温収縮型ゴムユニット1を示す断面図。 電力ケーブル接続構造20を示す断面図。 電力ケーブル接続構造20における常温収縮型ゴムユニット1の一方の端部近傍拡大断面図。 電力ケーブル接続構造20における常温収縮型ゴムユニット1の他方の端部近傍拡大断面図。 常温収縮型ゴムユニット1aを示す断面図。 常温収縮型ゴムユニット1bを示す断面図。 常温収縮型ゴムユニット1cを示す断面図。 従来の電力ケーブル接続構造100を示す断面図。 従来の常温収縮型ゴムユニット130を示す断面図。
<実施形態1>
図1に示す本実施形態にかかる常温収縮型ゴムユニット1は、主に、内部半導電層3、ストレスコーン5、補強絶縁層7、外部半導電層9等から構成される。常温収縮型ゴムユニット1は、全体として弾性を有する略筒状の部材である。内部半導電層3は、半導電性のゴム材料からなる。内部半導電層3は、常温収縮型ゴムユニット1の内面側に形成される。
ストレスコーン5は、内部半導電層3と同軸上であって、常温収縮型ゴムユニット1の両端部に位置するように、内部半導電層3と離隔して設けられる。ストレスコーン5も半導電性のゴム材料からなる。ストレスコーン5と内部半導電層3とは、補強絶縁層7によって一体化される。補強絶縁層7は、内部半導電層3およびストレスコーン5の一部外周を覆うように形成されている。補強絶縁層7の外周面には、外部半導電層9が形成される。
常温収縮型ゴムユニット1の両端部には、段差11による縮径部13が設けられる。すなわち、常温収縮型ゴムユニット1の両端部は、中央部に比較して細い縮径部13となっており、中央部と縮径部13との間は、外径が急激に変化する段差11になっている。この実施形態では、これら段差11および縮径部13は、補強絶縁層7の形状を変化させることにより形成されている。
ここで、段差11とは、常温収縮型ゴムユニット1の軸方向に対して直交する方向に形成される段差形状だけではなく、端部に行くにつれてテーパ状に縮径されたものを含む。すなわち、端部方向に縮径されるようものであれば、段差11の形態は図示した形態には限られない。また、縮径部13の領域は、略同径に形成されているが、必ずしも同一の外径でなくてもよく、若干のテーパ形状を有するものも含む。但し、縮径部13をテーパ形状にする場合は、後述するテープ巻き作業の施工性の観点から、段差11の部分よりなだらかな傾斜にしておくことが望ましい。なお、段差11の段高さや縮径部13の長さなどの詳細は後述する。
外部半導電層9は、補強絶縁層7の外面に形成される。外部半導電層9の端部は、縮径部13に位置する。外部半導電層9の端部よりも縮径部13のさらに端部側は、補強絶縁層7が露出する。補強絶縁層7が露出した部位(すなわち、外部半導電層9が設けられない部位)が縁切り部15となる。すなわち、縮径部13の外面には、外部半導電層9の端部が位置し、縮径部13のさらに端部側には縁切り部15が設けられる。縁切り部15によって、外部半導電層9とストレスコーン5とを絶縁している。
なお、常温収縮型ゴムユニット1は、例えば、以下のように製造することができる。まず、予め成形された内部半導電層3およびストレスコーン5の外周に、補強絶縁層7を一体成形する。さらに、その外周の所定領域に、半導電性ゴム塗料を塗布することによって外部半導電層9を形成する。なお、半導電性ゴム塗料は、例えば、半導電性のゴム材料を溶剤で希釈したものである。
次に、図2に沿って、常温収縮型ゴムユニット1を用いた電力ケーブル接続構造20について説明する。電力ケーブル接続構造20は、一対の電力ケーブル103a、103bの接続部が、常温収縮型ゴムユニット1によって被覆された構造である。なお、以下の説明において、図8に示した従来の電力ケーブル接続構造100と同一の構成については、図8と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
電力ケーブル103a、103bの接続部に装着された状態で、内部半導電層3は、導体105およびスリーブ106の外周部に位置する。導体105およびスリーブ106の外周には、図示を省略した半導電テープが巻かれており、内部半導電層3はこの半導電テープに密着している。また、ストレスコーン5は、電力ケーブル103a、103bの絶縁層107と外部半導電層109に跨って位置する。
常温収縮型ゴムユニット1の初期状態(力が付与されていない状態)における内径は、電力ケーブル103a、103bの絶縁層107の部分の外径よりも小さい。常温収縮型ゴムユニット1は、弾性変形可能なゴム材料により形成されており、電力ケーブル103a、103bの外径より大径の拡径部材を挿入することにより拡径することができる。常温収縮型ゴムユニット1は拡径された状態で、電力ケーブル103a、103bの接続部外周に配置される。その後、拡径部材を取り除き、常温収縮型ゴムユニット1を収縮させる。これにより、常温収縮型ゴムユニット1の内面は、収縮力により、電力ケーブル103a、103bの外周面に密着する。
常温収縮型ゴムユニット1が電力ケーブル103a、103bに装着された状態で、図2に示すように、一方の電力ケーブル103aから常温収縮型ゴムユニット1を経て他方の電力ケーブル103bに亘る範囲には、絶縁テープ21を巻付ける。絶縁テープ21は、一方の縮径部13(絶縁接続箱の絶縁部材119に近い側の縮径部13であって、図2の右側)の外周には厚く巻付ける。すなわち、図3に示すように、当該一方の縮径部13では、外部半導電層9の端部近傍から縁切り部15を経てストレスコーン5まで、絶縁テープ21が厚く被覆される。これにより、前述したような外部半導電層9の端部から銅管115bへの放電(図8中符号X)を防止する。
また、図2に示すように、常温収縮型ゴムユニット1の外部半導電層9から、他方の縮径部13(絶縁部材119が配置される側から遠い側の縮径部13であって、図2の左側)を経て電力ケーブル103aに達する範囲には、前記絶縁テープ21の下に、半導電性テープ25、導電性のシールドテープ23が巻かれている。すなわち、予めこの範囲に、内周側から順に、半導電性テープ25、シールドテープ23を巻いた後、前記絶縁テープ21を全体に巻付ける。
図4に示すように、半導電性テープ25、シールドテープ23が巻かれた側では、これら半導電性テープ25等によりストレスコーン5と外部半導電層9とが導通されている。すなわち、外部半導電層9とストレスコーン5とを絶縁する縁切り部15は、その機能を失っている。
常温収縮型ゴムユニット1の縮径部13の外径は、以下を考慮して決める。すなわち、半導電性テープ25、シールドテープ23、絶縁テープ21を必要な厚さとなるように巻きつけた際、縁切り部15の機能を維持した側の縮径部13には、絶縁性を確保するために厚く絶縁テープ21を巻くが、この絶縁テープ21を厚く巻き付けた箇所の外径(図3中B)が、常温収縮型ゴムユニット1の中央部等、他の箇所の絶縁テープ21巻き付け後の最大外径(図3中A)を超えないように、縮径部13の外径が設定される。縮径部13の外径をこのように設定すれば、絶縁テープ21を巻き付けた際に、常温収縮型ゴムユニット1にテープ巻きした後の仕上がり外径が局所的に大きくなるのを回避できる。
以上、本実施の形態によれば、常温収縮型ゴムユニット1の両端部近傍に、段差11によって縮径部13を設け、この縮径部13に外部半導電層9の端部と縁切り部15とを設けたので、絶縁テープ21を厚く巻いても、当該部分が他の箇所に比較して太くなるのを回避できる。このため、外部半導電層9から銅管115bへの放電を防止することができる。
また、縮径部13によって、絶縁テープ21等を巻き付けても、常温収縮型ゴムユニット1の縁切り部15の機能を維持した側のテープ巻き後の外径が大きくなるのを回避できるので、外周側に配置される絶縁接続箱のサイズを小さくすることができる。また、絶縁接続箱が小さくなるため、絶縁接続箱に充填する絶縁コンパウンドの量を削減することができる。このため、コストを低減することができるとともに、コンパクトな電力ケーブル接続構造を得ることができる。
同様に、常温収縮型ゴムユニット1を電力ケーブル103a、103bに装着した状態において、絶縁接続箱の絶縁部材119から遠い側の縮径部13には、半導電性テープ25、シールドテープ23および絶縁テープ21を巻付けることができる。このため、絶縁部材119とは反対側の常温収縮型ゴムユニット1の端部近傍での外部半導電層9とストレスコーン5との導通を確保することができる。
<実施形態2>
次に、図5を用いて、第2の実施形態の常温収縮型ゴムユニット1aについて説明する。なお、以下の説明において、常温収縮型ゴムユニット1と同一の機能を奏する構成については、図1と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。常温収縮型ゴムユニット1aは、常温収縮型ゴムユニット1と略同様の構成であるが、外部半導電層9、段差11等の形態が異なる。
常温収縮型ゴムユニット1aの外部半導電層9は、半導電性ゴム塗料を塗布するのではなく、樹脂成形によって形成される。通常、樹脂成形によって形成された外部半導電層9は、塗装によって形成される場合と比較して、厚さが厚い。したがって、本実施形態では、段差11は、補強絶縁層7の形状によって形成されるのではなく、外部半導電層9の厚み変化により形成される。
すなわち、常温収縮型ゴムユニット1aの縮径部13には、外部半導電層9の薄肉部および端部が位置し、さらにその先端側には、補強絶縁層7が露出する縁切り部15が形成される。なお、縮径部13は、図5に示すように先端側に向かって徐々に縮径するようにテーパ状に形成しても良く、縮径部13全体を略同一径で形成してもよい。
第2の実施形態の常温収縮型ゴムユニット1aによれば、常温収縮型ゴムユニット1と同様に、縁切り部15の機能を維持する側の縮径部13に絶縁テープ21等を厚く巻き付けても、常温収縮型ゴムユニット1aにテープ巻きした後の外径がこの箇所で大きくなることがない。したがって、より小型の絶縁接続箱を使用することができる。
<実施形態3>
次に、図6に示す第3の実施形態の常温収縮型ゴムユニット1bについて説明する。常温収縮型ゴムユニット1bは、常温収縮型ゴムユニット1と略同様の構成であるが、外部半導電層9、段差11等の形態が異なる。
常温収縮型ゴムユニット1bの段差11は、常温収縮型ゴムユニット1と同様に、補強絶縁層7の端部近傍を縮径することで形成される。一方、常温収縮型ゴムユニット1bの外部半導電層9は、図5に示した常温収縮型ゴムユニット1aと同様に樹脂成形によって形成される。すなわち、常温収縮型ゴムユニット1bの外部半導電層9は、常温収縮型ゴムユニット1の外部半導電層9を厚くした形態である。
第3の実施形態の常温収縮型ゴムユニット1bによれば、常温収縮型ゴムユニット1と同様に、縮径部13に絶縁テープ21等を巻き付けても、常温収縮型ゴムユニット1bの外径が大きくなることがない。したがって、より小型の絶縁接続箱を使用することができる。
なお、常温収縮型ゴムユニット1bの縮径部13において、さらに、外部半導電層9の厚みも薄くしても良い。すなわち、本発明では、常温収縮型ゴムユニットの端部近傍に段差11を形成し、段差11によって外径が縮径した縮径部13に外部半導電層9の端部および縁切り部15を配置すれば、補強絶縁層7および外部半導電層9のいずれの厚みを変化させても良い。
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、図7に示す常温収縮型ゴムユニット1cのように、一方の側にのみ縮径部13を形成しても良い。すなわち、前述の実施形態では、両側に縁切り部15を有する縮径部13を設け、片側に半導電性テープ25等を巻付け外部半導電層9とストレスコーン5とを導通させて縁切り部15を潰したが(図4)、片側の縁切り部15および縮径部13を当初から設けない構造にしても良い。すなわち、片側では外部半導電層9とストレスコーン5とを導通させてもよい。したがって、常温収縮型ゴムユニット13cのように、少なくとも縁切り部15を機能させる側にのみ、縮径部13を形成すればよい。
また、前述の実施形態では、段差11と縮径部13の角度を大きく変化させその境が明瞭な常温収縮型ゴムストレスコーンを示したが、前記境は必ずしも明瞭でなくても良い。
1、1a、1b、1c………常温収縮型ゴムユニット
3………内部半導電膜
5………ストレスコーン
7………補強絶縁層
9………外部半導電層
11………段差
13………縮径部
15………縁切り部
20………電力ケーブル接続構造
21………絶縁テープ
23………シールドテープ
25………半導電性テープ
100………電力ケーブル接続構造
103a、103b………電力ケーブル
105………導体
106………スリーブ
107………絶縁層
109………外部半導電層
111………アルミニウム波付管
113………外部シース
115a、115b………銅管
117a、117b………フランジ部
119………絶縁部材
121a、121b………端子部
123………同軸ケーブル
125………外部導体
127………内部導体
129………蓋
130………常温収縮型ゴムユニット
131………内部半導電層
133………ストレスコーン
135………補強絶縁層
137………外部半導電層
139………縁切り部
141………絶縁テープ

Claims (3)

  1. 電力ケーブル接続部用の常温収縮型ゴムユニットであって、
    内部半導電層と、
    前記内部半導電層から離間してその両側に配置されたストレスコーンと、
    前記内部半導電層および前記ストレスコーンを覆う補強絶縁層と、
    前記補強絶縁層の外面に形成される外部半導電層と、
    を具備し、
    常温収縮型ゴムユニットの少なくとも一方の端部側に外径が縮径された段差が形成され、
    前記段差による縮径部に、前記外部半導電層の端部と、前記補強絶縁層が外面に露出する縁切り部が設けられることを特徴とする常温収縮型ゴムユニット。
  2. 前記縮径部が、前記常温収縮型ゴムユニットの両端部近傍に形成されたことを特徴とする請求項1記載の常温収縮型ゴムユニット。
  3. 請求項1または請求項2に記載の常温収縮型ゴムユニットが、
    一対の電力ケーブルの端部同士が接続された接続部の外周に配置され、
    前記常温収縮型ゴムユニットの外周には、絶縁接続箱が設けられ、
    前記常温収縮型ゴムユニットの外周に、前記外部半導電層の端部近傍が厚くなるように絶縁テープが巻き付けられることを特徴とする電力ケーブル接続構造。
JP2012166629A 2012-07-27 2012-07-27 常温収縮型ゴムユニットおよび電力ケーブル接続構造 Pending JP2014027791A (ja)

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