JP2706323B2 - 架橋ポリエチレン電力ケーブルの接続方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、架橋ポリスチレン電力ケーブルの接続方法
とそれに用いる絶縁ブロックに関するものである。

〔従来技術〕

架橋ポリエチレン電力ケーブルの超高圧線路への適用
が進むにつれ、線路建設を合理化する上で、接続作動時
間の短縮が大きな課題となってきている。すなわち電圧
階級154KV以上の架橋ポリエチレン電力ケーブルの接続
技術であるモールドジョイント工法は、安定した高い性
能が得られるものの、接続作業に要する時間が長いとい
う難点がある。このため工場で予め製作した絶縁部品を
現地で組み立てるいわゆるプレハブジョイントに対する
ニーズが高まっており、すでに154KV級のプレハブジョ
イントが開発され、実用化されようとしている。

しかしプレハブジョイントは補強絶縁体にエポキシや
ゴムを使用している関係で、架橋ポリエチレンのように
高い電気ストレスをかけられないため、接続部の寸法が
大きくなるという欠点があり、275KV級、500KV級の路線
ではスペース上の制約から適用箇所が制限されることが
予想される。

このため、モールドジョイントの高い性能とプレハブ
ジョイントの簡便性をある程度兼ね備えた接続方法とし
て、補強絶縁体を未架橋の絶縁ブロックとして予め工場
で製作しており、現場ではそれをケーブル接続部に取り
付け、加熱、架橋してケーブルと一体化するという方法
が提案されている。

〔課題〕

しかし、未架橋の絶縁ブロックをケーブル接続部に取
り付け、加熱、架橋してケーブルと一体化する場合、次
のような問題がある。

絶縁ブロック全体を架橋する必要があるため、275K
V級、500KV級の厚肉の補強絶縁体では架橋にかなりの時
間がかかり、時間短縮の面からは不十分である。

絶縁ブロックの架橋を限定された時間内に行うため
には架橋温度を高くすればよいが、架橋温度を高くする
と、ケーブル絶縁体の架橋残渣が二次分解して水が発生
するため、架橋温度を高くすることにも限界がある。

未架橋の絶縁ブロックを架橋する過程で、絶縁ブロ
ックが重力により下に垂れる傾向があるため、偏肉が生
じやすく、設計絶縁厚を確保できない可能性がある。こ
れは275KV級、500KV級のように高ストレス下で使用され
るものでは電気的なネックとなる。

未架橋の絶縁ブロックを架橋する過程で、材料のフ
ローが生じやすく、このため特にケーブル絶縁体との界
面に残留歪が生じ、電気的な弱点になりやすい。

〔課題の解決手段〕

本発明は、上記のような課題を解決するため、予め補
強絶縁体形状に成形され架橋された又は架橋剤の一部が
未分解で残存するように架橋されたポリオレフィンより
なる絶縁ブロックであって不活性ガスを含浸させたもの
を用いることとし、これをケーブル接続部に取り付け、
加熱することにより、その絶縁ブロックとケーブル絶縁
体とを一体化するようにしたものである。

絶縁ブロックはケーブル絶縁体と同材質であることが
望ましい。

〔作用〕

絶縁ブロックは、工場で所定の形状に成形され架橋さ
れているため、ケーブル接続部に取り付けた後に架橋す
る必要がなく、架橋の際には、すでに架橋されている絶
縁ブロックとケーブル絶縁体とを融着させるだけの熱量
を加えればよい。このため未架橋の絶縁ブロックを使用
する場合に比べ、加熱温度が低くて済み、ケーブルを再
加熱することによる悪影響を低減することができる。ま
た未架橋の絶縁ブロックを架橋する温度と同じ温度で加
熱するものとすれば、加熱時間を短くすることができ、
作業時間の短縮に大きな効果がある。

また絶縁ブロックは予め架橋されているため、加熱時
に重力により垂れることがなく、偏肉が少なくなるから
合理的な絶縁設計が可能である。さらに加熱により流動
することがないため、電気的な弱点となりやすい界面の
残留歪を生じさせるおそれがなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

実施例１ 図−１および図−２は本発明の一実施例を示す。接続
するケーブル11A・11Bは、275KV 1400mm²の架橋ポリエ
チレン電力ケーブル（ケーブル外部導電層外径105mm、
絶縁体外径103mm）である。ケーブル11A・11Bの端部は
所定の寸法に段剥ぎし、外部導電層12A・12Bと絶縁体13
A・13Bを露出させ、導体14A・14Bを口出しする。導体14
A・14Bを接続する前に、架橋絶縁ブロック15、半導電性
熱収縮チューブ16、接続部保護銅管（図示せず）等の部
品をケーブル11A側または11B側に外挿しておく。

架橋絶縁ブロック15は、中央部に内部導電層17を埋め
込んだもので、内径104mm、外径164mmである。この架橋
絶縁ブロック15を製造するには、絶縁ブロック成形用の
金型内に予め成形した内部導電層17をセットし、その状
態で、架橋剤含有ポリエチレンを注型した後、注型品を
旋盤で整形し、加熱容器内に入れて加熱、架橋すればよ
い。製造後はＸ線検査等により内部欠陥がないことを確
認する。

接続作業は、まず図−１に示すように導体接続管18で
導体14Aと14Bを圧縮接続する。次に絶縁体13A・13Bの外
径までの空間に半導電性の高粘度コンパウンド19を充填
し、熱風機等により加熱硬化させる。その後、先に外挿
してあった架橋絶縁ブロック15を接続部の中心に引き戻
し、所定の位置にセットする。続いて半導電性熱収縮チ
ューブ16をその両端がケーブルの外部導電層12A・12Bに
乗る位置まで引き戻し、図−２のように加熱収縮させ
る。その後、図示してないがその上から架橋用のガスバ
リアー層を被覆し、加熱ヒーターを取り付け、全体を加
圧容器に収納して、窒素ガス等の不活性ガスで加圧し、
加熱する。加熱した後、冷却し、加圧容器を解体し、接
続部に遮蔽層を施して、保護導管を被せれば、接続が終
了する。

加熱の際には、絶縁ブロックが未架橋状態であると、
絶縁ブロックを架橋し、かつ絶縁ブロックとケーブル絶
縁体の界面を接着させるだけの熱量を供給する必要があ
るが、本発明のように絶縁ブロック15が架橋済みであれ
ば、絶縁ブロック15とケーブル絶縁体13A・13Bの界面を
接着させるだけの熱量を供給すればよいことになる。ち
なみに絶縁ブロックが未架橋の場合には絶縁ブロックの
外周を220℃に昇温し、６時間保持する必要があるが、
絶縁ブロックが架橋してあれば、220℃で3.5時間保持す
ればよく、時間短縮に多大の効果がある。逆に加熱時間
を６時間にすると、架橋絶縁ブロック15とケーブル絶縁
体13A・13Bを接着するのに必要な加熱温度を190℃まで
下げることができ、このためケーブル絶縁体の再加熱に
よって架橋残渣が分解し、水が発生して、ミクロボイド
ができるのを余裕をもって回避することができる。

また絶縁ブロック15が架橋されているため、加熱され
ても流動、変形することがなく、接着界面に残留歪が集
中したり、重力による垂れで大きな偏肉が生じたりする
ことがなくなる。このため電気的に弱点のない全体にわ
たって均質な接続部を得ることができる。

なお架橋絶縁ブロックの架橋度は、架橋剤の一部が未
分解のまま残存していて、ケーブル絶縁体と接着させる
ときの加熱で、さらに架橋が進む程度にしておくことが
望ましい。このようにするとケーブル絶縁体との接着性
を高めることができる。架橋剤の一部を未分解で残存さ
せるためには、絶縁ブロックにケーブル絶縁体と同じ配
合部数の架橋剤を混入し、全量が分解しない程度に絶縁
ブロックを架橋すればよい。またケーブル絶縁体より架
橋剤の配合部数を少し多めにし、絶縁ブロックの状態で
必要な架橋度を得ておいて、残りの未分解の架橋剤はケ
ーブル絶縁体との界面の接着性をより強固にするために
消費されるようにすることもできる。

表−１に実施例１の接続方法と従来の接続方法による
場合の残留歪と偏肉率の比較を示す。

実施例２ 実施例１と同じケーブルを接続するのに、図−３に示
すような二つ割の架橋絶縁ブロック15を使用した。この
絶縁ブロック15は長さ500mm、外径103mmである。

接続方法を図−４を参照して説明すると、まずケーブ
ル11A・11Bの端部を実施例１と同様に段剥ぎし、絶縁体
13A・13Bの端部をテーパー状に切削する。次いで実施例
１と同様に必要部品をケーブル11A側または11B側に外挿
した後、導体14A・14Bを突き合わせ、銀ろう21で溶接接
続する。溶接は、両側のケーブル絶縁体13A・13Bに熱に
よる悪影響を与えないように溶接部の両側の導体露出部
を冷却しながら行う。次に導体接続部の外周に半導電性
熱収縮チューブ23をケーブルの内部導電層22A・22Bに跨
がるように被せて加熱収縮させ、接続部の内部導電層を
形成する。

その後、予め密閉容器内で窒素ガスを含浸させておい
た図−３の架橋絶縁ブロック15を密閉容器から取り出
し、ケーブル絶縁体13A・13Bのテーパー部に跨がるよう
に組みつけた後、その上から半導電性熱収縮チューブ16
をケーブルの外部導電層12A・12Bに跨がるように被せて
加熱収縮させ、接続部の外部導電層を形成する。

次いで、その上に実施例１と同様にガスバリアー層を
被覆し、加圧、加熱して、ケーブル絶縁体13A・13Bと絶
縁ブロック15を融着一体化させる。加熱条件は実施例１
の絶縁ブロックより絶縁厚が薄いので、220℃に昇温
後、2.5時間保持する条件とした。

ここで、架橋絶縁ブロック15として窒素ガス（不活性
ガスであればよい）を含浸させたものを用いたのは、架
橋絶縁ブロックとケーブル絶縁体とを熱融着する際に受
ける熱による悪影響を極力低減するためである。すなわ
ち架橋ポリエチレン中の架橋残渣は空気中よりも窒素ガ
ス中の方が熱を受けても二次分解しにくいからである。

また架橋絶縁ブロックの架橋度は、必ずしも必要架橋
度に達している必要はなく、むしろ架橋剤の一部が未分
解のまま残存していて、ケーブル絶縁体と接着させると
きの加熱で、絶縁体相互が架橋により接着し合うように
なっていることが望ましい。架橋剤の一部を未解決で残
存させるためには、絶縁ブロックにケーブル絶縁体と同
じ配合部数の架橋剤を混入し、全量が分解しない程度に
絶縁ブロックを架橋すればよい。またケーブル絶縁体よ
り架橋剤の配合部数を少し多めにし、絶縁ブロックの状
態で必要な架橋度を得ておいて、残りの未分解の架橋剤
は界面の接着性をより強固にするために消費されるよう
にすることもできる。

加熱融着後、所定の遮蔽層を施し、電気試験を実施し
た。表−２にその結果を示すが、従来のモールドジョイ
ント工法によるものと比較しても、何等遜色なく、短時
間で高品質の接続部が得られることが分かる。

〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように本発明によれば次のよ
うな効果がある。

架橋された絶縁ブロックを使用したことにより、絶
縁ブロックとケーブル絶縁体は、融着に必要な熱を加え
るだけで、一体化させることができるので、未架橋の絶
縁ブロックを使用する場合に比べ、接続作業時間を大幅
に短縮することができる。また絶縁ブロックは架橋剤の
一部が未分解で残存する程度に架橋されているので、ケ
ーブル絶縁体と接着させるときの加熱で、さらに架橋が
進み、ケーブル絶縁体との接着性を高めることができ
る。

加熱時間が短くて済むため、ケーブル絶縁体に与え
る熱的悪影響を最小限に抑えることができ、絶縁性能の
良好な接続部を構成できる。また絶縁ブロックとして不
活性ガスを含浸させたものを用いているので、絶縁ブロ
ック中の架橋残渣が二次分解しにくく、絶縁ブロックと
ケーブル絶縁体とを熱融着するときの熱による悪影響を
低減することができる。

絶縁ブロックが架橋されているため、加熱中に変形
することが少なく、偏肉を少なくできるから、合理的な
絶縁設計が可能となる。

絶縁ブロックが架橋されているため、加熱中に流動
しにくく、ケーブル絶縁体との界面等に歪が残留するこ
とがなくなる。このため電気的弱点が発生しにくく、良
好な電気的特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

図−１および図−２は本発明に係る接続方法の第一の実
施例を示す断面図、図−３は本発明に係る接続方法の第
二の実施例で使用した絶縁ブロックの斜視図、図−４は
第二の実施例を示す断面図、である。 11A・11B:架橋ポリエチレン電力ケーブル、12A・12B:外
部導電層、13A・13B:絶縁体、14A・14B:導体、15:化学
架橋絶縁ブロック、16:半導電性熱収縮チューブ、17:内
部導電層、18:導体接続管、21:銀ろう、22A・22B:内部
導電層、23:半導電性熱収縮チューブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−31315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−161805（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−51306（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−142312（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159918（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体を接続した後、その両側のケーブル絶
   縁体に跨がるように、予め補強絶縁体形状に成形され架
   橋された又は架橋剤の一部が未分解で残存するように架
   橋されたポリオレフィンよりなる絶縁ブロックであって
   不活性ガスを含浸させたものを取り付け、加熱すること
   により、その絶縁ブロックとケーブル絶縁体とを一体化
   することを特徴とする架橋ポリエチレン電力ケーブルの
   接続方法。