JP3014522B2 - 電力ケーブル接続用絶縁ブロックとそれを用いた接続方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、架橋ポリエチレン絶縁
電力ケーブルの接続に用いる絶縁ブロックと、その絶縁
ブロックを用いた架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの
接続方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】架橋ポリエチレン絶縁ケーブルの超高圧線
路への適用が進むにつれ、接続作業の時間短縮が線路建
設工程の合理化の大きな課題になってきている。そこ
で、工場で予め成形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工法に対するニーズが高ま
り、すでに275 KV級のプレハブジョイント工法が開発さ
れ実用化されようとしている。

【０００３】しかし、プレハブジョイント工法は接続部
の補強絶縁体にエポキシやゴムのような架橋ポリエチレ
ンほど高い電気的ストレスで使用することができない材
料を使用しているため、接続部寸法の縮小化に限界があ
るという欠点があり、275 KV級、500 KV級の線路ではス
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。

【０００４】一方、絶縁テープ巻きや絶縁樹脂押出成形
によって接続部の絶縁体を形成し、それを架橋してケー
ブルと一体化するモールドジョイント工法についても改
良研究が行われており、接続部絶縁体を一体または二つ
割りの絶縁ブロックとして予め工場で製作しておき、こ
の絶縁ブロックを現場でケーブル接続部に取り付け、加
熱してケーブル絶縁体と一体化するという絶縁ブロック
工法の技術が提案されている。

【０００５】この絶縁ブロック工法は、モールドジョイ
ント工法の高い絶縁性能と、プレハブジョイント工法の
簡便性を兼ね備えた接続方法であり、特に従来の押出モ
ールドジョイント工法と比較すると時間短縮の観点から
かなりの効果が期待されている。

【０００６】ところで、この絶縁ブロック工法に用いる
絶縁ブロックは、架橋剤入りで未架橋のポリエチレンで
構成する場合と、架橋ポリエチレンで構成する場合とが
考えられるが、加熱時に重力により垂れ下がって偏肉が
生じたり、流動して残留歪が生じたりすることがないと
いう点では、後者の方が好ましい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、絶縁ブロック
を架橋ポリエチレンで構成すると、絶縁ブロックとケー
ブル絶縁体の双方が架橋ポリエチレンとなるため、両者
の界面が接着しにくく、電気的弱点が発生しやすいとい
う問題がある。また界面接着の際に絶縁ブロックおよび
ケーブル絶縁体が高温にさらされるため、架橋ポリエチ
レン中の架橋剤残渣が二次分解して水分が発生し、これ
が接続部絶縁体の寿命特性に悪影響を与えるという問題
もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
問題点に鑑みてなされたもので、架橋ポリエチレン絶縁
電力ケーブルを接続するための絶縁ブロックとして、架
橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続に適する形に成
形された架橋ポリエチレンブロックに未反応の架橋剤を
含浸させた絶縁ブロックを用いることとし、かつ架橋ポ
リエチレンブロックに含浸させる架橋剤として、その架
橋ポリエチレンブロックに用いた架橋剤およびケーブル
絶縁体に用いた架橋剤より分解温度の低い架橋剤を用い
る点に特徴を有する。

【０００９】

【作用】架橋ポリエチレンよりなるケーブル絶縁体と絶
縁ブロックを接着するには、両者の界面で架橋反応を起
こさせ、両者の界面に跨がった分子間結合を生じさせる
ことが有効である。そのためには絶縁ブロックに未反応
の架橋剤を含浸させておき、この絶縁ブロックを接続部
に配置して加熱加圧し、含浸させた架橋剤を分解するこ
とにより両者の界面で架橋反応を起こさせればよい。

【００１０】ところで、絶縁ブロックは最終的にはケー
ブル絶縁体と一体化されるものであるから、ケーブル絶
縁体と同種の材質であることが好ましく、このため絶縁
ブロックにはケーブル絶縁体と同種の架橋剤で架橋され
た化学架橋ポリエチレンあるいは放射線架橋ポリエチレ
ンが用いられる。したがって絶縁ブロックに含浸させる
架橋剤としては本来ならばケーブル絶縁体に用いた架橋
剤と同種の架橋剤を用いることが好ましい。

【００１１】しかしケーブル絶縁体の架橋に用いる架橋
剤は、ケーブル絶縁体の押出成形時の温度で架橋が進ま
ないことが要求されるため、比較的分解温度の高い架橋
剤例えばジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）が使用され
ている。この架橋剤はポリエチレンの融点付近(100〜11
0 ℃) ではもちろん、押出成形時の樹脂温度（約130
℃）でも架橋がほとんど進行しない。

【００１２】したがって絶縁ブロックに含浸させる架橋
剤に、ケーブル絶縁体と同種の架橋剤を用いると、それ
を分解させるのに比較的高い温度で長時間加熱する必要
が生じ、ケーブル接続に要する時間が長くなるだけでな
く、ケーブル絶縁体および絶縁ブロック中の架橋剤残渣
の二次分解が発生しやすくなり、水分の発生という問題
も生じる。

【００１３】そこで本発明では、絶縁ブロックに含浸さ
せる架橋剤として、ケーブル絶縁体に用いた架橋剤およ
び絶縁ブロック用の架橋ポリエチレンブロックに用いた
架橋剤より分解温度の低いものを用いることとし、これ
によって接続時間を短くすると共に、ケーブル絶縁体お
よび絶縁ブロックの架橋ポリエチレンの再加熱による架
橋剤残渣の二次分解を抑制したものである。

【００１４】なお、架橋ポリエチレンブロックに含浸さ
せる架橋剤は、その分解温度が、架橋ポリエチレンブロ
ックおよびケーブル絶縁体のポリマーの融点より低いも
のであることが、接続時間の短縮のためにはさらに好ま
しい。

【００１５】上記構成の絶縁ブロックを使用して架橋ポ
リエチレン絶縁電力ケーブルを接続するには、導体が接
続された架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続部に
前記絶縁ブロックを配置した後、その絶縁ブロックを、
含浸させた架橋剤が分解する温度に加熱すればよく、こ
れによって絶縁ブロックとケーブル絶縁体との界面を比
較的低い温度と短い時間で接着することが可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

【００１７】実施例１ 275KV 1400mm² （絶縁体外径103 mm、外部半導電層外径
105 mm、内部半導電層外径49mm）の架橋ポリエチレン絶
縁電力ケーブルを接続するため、次のようにして接続用
の絶縁ブロックを製作した。

【００１８】まず上記電力ケーブルと同じ仕様の電力ケ
ーブルを製造した。このケーブルの絶縁体の架橋剤はジ
クミルパーオキサイド（ＤＣＰ）である。絶縁体の押出
温度は、ＤＣＰの分解温度117 ℃（10時間半減期で表
現、以下同様）を考慮し、押出中に架橋剤が分解しない
温度として120 ℃が選定され、押出時の樹脂温度は130
℃であった。製造したケーブルは所定の電気試験を行っ
て絶縁体および半導電層に突起、異物、ボイド等の内部
欠陥がないことを確認した。

【００１９】次にこのケーブルを600 mmの長さに切断
し、内部の導体を引き抜いたものを図１のようなケーブ
ル接続に適する形に成形加工した。図１において、11は
ケーブル絶縁体から得られた架橋ポリエチレンブロッ
ク、13は内部半導電層、15は外部半導電層である。

【００２０】次にこのブロックを130 ℃に加熱した後、
その中にマンドレルを圧入して内径を110 mmに拡径し、
そのまま徐冷して、マンドレルを引き抜くことにより、
図２のような形の、熱収縮性を付与された内外半導電層
付き架橋ポリエチレンブロック11を得た。次にこのブロ
ックを、50℃に暖められた架橋剤溶液中に６時間浸漬し
て、架橋剤を含浸させた。架橋剤はｎ−ブチル４、４ビ
ス（ｔ−ブチルパーオキサイド）バレレート（商品名：
パーヘキサＶ、日本油脂製）で、分解温度は105 ℃であ
る。

【００２１】以上のようにして、架橋ポリエチレンブロ
ック11に、ケーブル絶縁体の架橋剤より分解温度の低い
未反応の架橋剤を含浸させた図２のような絶縁ブロック
17を製作した。

【００２２】次に、この絶縁ブロック17を用いた架橋ポ
リエチレン絶縁電力ケーブルの接続方法を図３を参照し
て説明する。図３は接続後の状態を示しているが、接続
にあたってはケーブル導体を接続する前に、ケーブル21
の端部を所定の長さ、形状に段剥ぎした後、上記絶縁ブ
ロック17、架橋用ガスバリアー層などの必要な部品類を
ケーブルに挿通し、しかるのち導体23を溶接により接続
する。31は導体接続部である。

【００２３】導体接続後、予め挿通しておいた絶縁ブロ
ック17を引き戻して、接続部の中央に配置し、その外側
に二つ割りの加熱装置（図示せず）をセットする。次に
この加熱装置で絶縁ブロック17を加熱し、絶縁ブロック
17を拡径前の図１の状態まで収縮させる。絶縁ブロック
17には内部半導電層13が付いているので、収縮するとそ
の内部半導電層13がケーブルの内部半導電層27に接続さ
れる。

【００２４】絶縁ブロック17を収縮させた後は、予めケ
ーブルに挿通しておいた半導電性熱収縮チューブ33を絶
縁ブロック17の外部半導電層15とケーブル21の外部半導
電層29に跨がるように被せ、さらに接続部全体に架橋用
ガスバリアー層を被せ、加熱加圧管を被せて、絶縁ブロ
ック17を加熱加圧する。この加熱加圧工程で、半導電性
熱収縮チューブ33が収縮し、絶縁ブロック17の外部半導
電層15とケーブルの外部半導電層29とを接続すると共
に、架橋ポリエチレンブロック11に含浸させてあった架
橋剤が分解して、架橋ポリエチレンブロック11とケーブ
ル絶縁体25の界面が接着する。

【００２５】界面が接着するには、界面付近のポリマー
が融点を超えて溶融流動し、界面の空隙やボイドを排除
すると共に、界面付近の架橋剤が分解して架橋ポリエチ
レンブロック11とケーブル絶縁体25の界面に跨がる分子
間結合を生じさせる必要がある。この接続方法では、架
橋ポリエチレンブロック11に含浸させてある架橋剤の分
解温度が105 ℃であるから、絶縁ブロック17およびケー
ブル絶縁体25のポリマーの融点である例えば103 ℃を超
えたあたりの温度から架橋反応が開始され、界面の接着
が進行するため、ＤＣＰを含浸させた場合より比較的低
い温度での加熱により界面を強固に接着することができ
る。

【００２６】界面の接着に必要な時間は一般に界面の温
度履歴によって表され、ＤＣＰの場合は 140℃×２時間
必要なのに対し、本実施例で使用した架橋剤では 120℃
×２時間で済むため、接続部の加熱条件はＤＣＰの場合
200℃×６時間であるところ、本実施例の場合 180℃×
３時間で済み、大幅な時間短縮が図れる。

【００２７】実施例２ 実施例１と同じ架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルを接
続するため、図４のような絶縁ブロック17を製作した。
この絶縁ブロック17は、金型成形により内部にケーブル
導体と同電位になる内部電極19を埋め込んだ図４のよう
な形のポリエチレンブロックを作り、それをγ線架橋し
て架橋ポリエチレンブロック11とし、この架橋ポリエチ
レンブロック11に架橋剤を含浸させたものである。

【００２８】架橋剤の含浸は、50℃に暖められたｔ−ブ
チル・パーオキシ・イソプロピルカーボネート（商品
名：パーブチルＩ、日本油脂製）の溶液中に架橋ポリエ
チレンブロック11を２時間浸漬することにより行った。
この架橋剤の分解温度は98℃である。

【００２９】次にこの絶縁ブロック17の中に両端から接
続すべきケーブルの端部を挿入し、内部電極19内でケー
ブル導体の先端に取り付けたチューリップコンタクトを
差込み接続することにより導体接続を行った。この状態
でケーブル絶縁体のテーパー面が架橋ポリエチレンブロ
ック11の内部のテーパー面にほぼ密接する。

【００３０】次に絶縁ブロック17を加熱し、架橋ポリエ
チレンブロック11に含浸させた架橋剤を分解して、架橋
ポリエチレンブロック11とケーブル絶縁体との界面を接
着した。接着に要する加熱条件は、ＤＣＰの場合 200℃
×６時間であるが、本実施例の場合 170℃×３時間で済
み、大幅な時間短縮と温度低下が図れることが分かっ
た。

【００３１】実施例３ 実施例１と同様にして、架橋ポリエチレンブロックに含
浸させる架橋剤だけを変更して絶縁ブロックを製作し
た。含浸させる架橋剤としては、 1,1ビス（ｔブチルパ
ーオキシ）シクロヘキサン（商品名：パーヘキサＣ、日
本油脂製）を用いた。この架橋剤の分解温度は91℃であ
る。

【００３２】この絶縁ブロックを用いて実施例１と同様
にして架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルを接続した。
上記架橋剤は、ケーブル絶縁体や絶縁ブロックの融点を
わずかに超えたところで高い分解率を示すため、両者の
界面が溶融して密着したところで架橋剤の分解が盛んに
なり、分子間のリンクを効率的に生じさせることができ
る。この場合の必要加熱条件は 150℃×３時間であっ
た。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、絶
縁ブロック用の架橋ポリエチレンブロックに、その架橋
ポリエチレンブロックおよびケーブル絶縁体を架橋した
架橋剤より分解温度の低い未反応の架橋剤を含浸させた
ことにより、比較的低い温度と短い加熱時間でケーブル
絶縁体と絶縁ブロックの界面を接着することができ、接
続に要する時間の短縮が図れる。また加熱温度が低くて
済むため、ケーブル絶縁体および絶縁ブロックの架橋ポ
リエチレン中に含まれる架橋剤残渣の二次分解による水
分の発生を防止でき、寿命特性の良好な架橋ポリエチレ
ン絶縁電力ケーブルの接続部を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例で使用した絶縁ブロックの
製作過程を示す断面図。

【図２】 本発明の一実施例で使用した絶縁ブロックの
断面図。

【図３】 図２の絶縁ブロックを使用した架橋ポリエチ
レン絶縁電力ケーブルの接続部を示す断面図。

【図４】 本発明の他の実施例で使用した絶縁ブロック
の断面図。

【符号の説明】

11：架橋ポリエチレンブロック 13：内部半導電層 15：外部半導電層 17：絶縁ブロック 19：内部電極 21：架橋ポリエチ
レン絶縁電力ケーブル 23：ケーブル導体 25：ケーブル絶縁
体 27：ケーブル内部半導電層 29：ケーブル外部
半導電層 31：導体接続部 33：半導電性熱収
縮チューブ

フロントページの続き (72)発明者 松本 鉄男 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (72)発明者 野田 一 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−142312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−194471（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02G 1/14 H02G 15/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続
   に適する形に成形された架橋ポリエチレンブロックに、
   その架橋ポリエチレンブロックおよびケーブル絶縁体の
   架橋剤より分解温度の低い未反応の架橋剤を含浸させた
   ことを特徴とする架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル接
   続用絶縁ブロック。
2. 【請求項２】架橋ポリエチレンブロックに含浸させた架
   橋剤は、その分解温度が、架橋ポリエチレンブロックお
   よびケーブル絶縁体のポリマーの融点より低いことを特
   徴とする請求項１記載の架橋ポリエチレン絶縁電力ケー
   ブル接続用絶縁ブロック。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の絶縁ブロックを、
   導体が接続された架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの
   接続部に配置した後、その絶縁ブロックを、含浸させた
   架橋剤が分解する温度に加熱して、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
   チレン絶縁電力ケーブルの接続方法。