JP4609821B2

JP4609821B2 - 電力ケーブル接続部

Info

Publication number: JP4609821B2
Application number: JP2001014099A
Authority: JP
Inventors: 悟田中
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2021-01-23
Also published as: JP2002218641A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーブル絶縁層の外径が異なるゴム・プラスチック絶縁電力ケーブルの直線接続部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ワンピースのゴムモールド成形体からなる補強絶縁筒を用いたゴム・プラスチック絶縁電力ケーブルの直線接続部は、補強絶縁筒の内面がケーブル絶縁層に密着し、該補強絶縁筒の収縮力により、ある一定以上の面圧が補強絶縁筒とケーブル絶縁層との界面に加わることにより、長期間にわたる安定した電気絶縁性能を実現させている。
【０００３】
この収縮力は補強絶縁筒の素管状態（製造後でケーブルに装着前の状態）の内径αとケーブル絶縁層の外径βとの比率によって変化する。収縮力によりこの界面に面圧を加えるためには、α＜βでなくてはならない。この場合、補強絶縁筒の内径αがケーブル絶縁層外径βまで拡げられることにより、補強絶縁筒内部に元の素管状態の内径αまで収縮しようとする収縮力が働くのである。仮にα＝βとすると、補強絶縁筒とケーブル絶縁層はちょうど密着するが、面圧は０になる。また、α＞βとすると、補強絶縁筒とケーブル絶縁層との間にα−βの空隙が生じてしまい、補強絶縁筒をケーブル絶縁層上に組み立てることができない。
【０００４】
ところで、図４（ａ）に示すように、補強絶縁筒１の内径αが全長にわたり一様である場合、この補強絶縁筒１を図４（ｃ）に示すようなケーブル絶縁層２ａ、２ｂの外径が異なる異径の電力ケーブル接続部に適用すると、以下のような問題があった。即ち、細径側のケーブル絶縁層２ａで十分な面圧を確保しようとすると、補強絶縁筒１の素管内径をケーブル絶縁層２ａの外径β₁ よりも十分小さくする必要があるが、そうすると、その内径を太径側のケーブル絶縁層２ｂの外径β₂ まで拡げることができず、太径側の組立ができないという問題があった。
また、太径側のケーブル絶縁層２ｂまで拡げて組み立てができるように、補強絶縁筒１の素管内径αを比較的大きくすると、今度は細径側のケーブル絶縁層２ａで、上記α≧β₁ のような状態になったり、α＜β₁ になったとしてもβ₁ −αの外径差が小さすぎて、細径側のケーブル絶縁層２ａで必要十分な面圧が得られないという問題があった。
このような理由により、補強絶縁筒１の内径が全長にわたり一様であると、ケーブル絶縁層外径差（β₂ −β₁ ）がある一定以上の値（例えば１０ｍｍ以上）である場合には、異径の電力ケーブル接続部に適用するには問題があった。
【０００５】
また、異径の電力ケーブル接続部では、導体接続部３において外径が長手方向に変化するため、素管内径が一様の補強絶縁筒１を用いると、補強絶縁筒１から加わる面圧は、ケーブル中心軸方向に向くだけでなく、径変化による傾きにより、ケーブルの長手方向にも生じる。この面圧の長手方向成分は補強絶縁筒１を太径側（ケーブル絶縁層２ｂ）から細径側（ケーブル絶縁層２ａ）へずり落とす力となり、この力により補強絶縁筒１の位置がずれ、最悪の場合には、電気絶縁破壊が生じるという問題があった。
なお、図４（ｃ）において、３ａは接続管、３ｂは半導電テープ巻き層、４ａ、４ｂはケーブル導体、５ａ、５ｂはケーブル外導層である。
【０００６】
そこで、従来技術においても、図４（ｂ）に示すように、補強絶縁筒１の内径を階段状に変化させたものが用いられていた。このように補強絶縁筒１の素管内径を異径にすると、素管内径／ケーブル絶縁層外径の比が左右のケーブル絶縁層２ａ、２ｂで同等となり、組立後にケーブル絶縁層２ａ、２ｂにかかる面圧も左右で同等にすることができ、補強絶縁筒１の位置ずれを防ぐことができる。
しかしながら、このような階段状の変化では、導体接続部３の形状も階段状にする必要があり、そのような階段形状の導体接続部３を形成することは難しく、手間がかかるという問題があった。また、補強絶縁筒１の内径が階段状に変化している部分１ａは、運用中のヒートサイクルの影響で左右から異なる大きさの歪みが加わるため、亀裂が入りやすくなり、長期的信頼性に欠けるという問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、異径の電力ケーブル接続部において、左右のケーブル絶縁層にほぼ同等の面圧を加えることができるとともに、中央の導体接続部では面圧が左右のケーブル絶縁層に加わる面圧よりも小さくなり、ケーブル絶縁層の太径側から細径側へ長手方向に補強絶縁筒をずり落とそうとする力が低減し、かつ補強絶縁筒の一部分に長期的に無理な歪みが加わらないようにすることで、長期的な信頼性の高いゴム・プラスチック絶縁電力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】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、ケーブル導体の外周に少なくともケーブル絶縁層が設けられ、該ケーブル絶縁層の外径が異なる一対のケーブルのケーブル導体相互を接続し、細径ケーブル側から太径ケーブル側に向かって徐々に外径が大きくなるように導体接続部を形成し、該導体接続部両端のケーブル絶縁層端末間に跨がって、前記一方の細径ケーブル絶縁層の端末部を被覆する細径孔と、該細径孔に連通して太径ケーブル絶縁層を被覆する太径孔とを有するゴムモールド成形体からなる補強絶縁筒が被せられてなる電力ケーブル接続部において、前記補強絶縁筒は、細径孔と太径孔とが内径がなだらかに変化する部分で連通されたものであり、該内径がなだらかに変化する部分は、細径ケーブルのケーブル絶縁層の端部と太径ケーブルのケーブル絶縁層の端部との間隔より幅が狭く、かつ直線的に傾斜するように形成されており、該内径がなだらかに変化する部分は前記導体接続部に圧着していると共に、当該なだらかに変化する部分がケーブル導体接続部に与える面圧は、前記細径孔および太径孔が前記ケーブル絶縁層に与える面圧よりも小さくなるように補強絶縁筒の素管内径が設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明は鋭意実験した結果得られたものである。
即ち、上述のように、補強絶縁筒のケーブル導体接続部に被さる部分の内径が階段状ではなく、なだらかに変化すると、運用時のヒートサイクルによるケーブル導体接続部やケーブル絶縁層の膨張・収縮により加わる歪みが一か所に集中することなく、緩和され、補強絶縁筒に亀裂が発生する恐れが少なくなり、信頼性が向上する。
また、補強絶縁筒の内径がなだらかに変化する部分がケーブル導体接続部に与える面圧を、細径孔および太径孔がケーブル絶縁層に与える面圧よりも小さくすると、内径がなだらかに変化する部分から細径孔の方向に力が作用することがなく、補強絶縁筒の位置ずれによる電気絶縁破壊を防ぐことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる電力ケーブル接続部の一実施形態に用いた補強絶縁筒の断面図および該補強絶縁筒を用いた電力ケーブル接続部の部分断面図である。図１（ｂ）は、図４（ｃ）に関して説明した部分と同部分は同符号で指示してある。
図１（ａ）に示すように、補強絶縁筒１１は、内部半導電層、絶縁層および外部半導電層の３層を一体に形成したワンピースのゴムモールド成形体からなり、内径が異なる二つの部分、即ち太径部１１ａ（Ｄよりも右側）と細径部１１ｂ（Ａよりも左側）を有する。本実施形態の補強絶縁筒１１が従来例と異なる特徴的なことは、太径部１１ａと細径部１１ｂの間に内径が長手方向に直線的になだらかに変化する部分１１ｃ（Ａ−Ｄ間）を有することである。
【００１１】
電力ケーブル接続部に被せた状態では、図１（ｂ）に示すように、補強絶縁筒１１のＡ点およびＣ点はそれぞれケーブル絶縁層２ａ、２ｂの端部に位置し、Ｂ点は導体接続部３の中央部に位置する（Ａ−Ｃ間の中央点）。言い換えると、補強絶縁筒１１の細径部１１ｂ（Ａより左側）はケーブル絶縁層２ａに接し、太径部１１ａ（Ｃより右側）はケーブル絶縁層２ｂに接し、直線的になだらかに変化する部分１１ｃ（Ａ−Ｄ間）と太径部１１ａの一部（Ｄ−Ｃ間）が導体接続部３に接する。
【００１２】
本実施形態においては、補強絶縁筒１１のケーブル絶縁層２ａ、２ｂに圧着する部分（内径が一様な太径部１１ａと細径部１１ｂ）の面圧よりも、導体接続部３に圧着する部分の面圧が低くなる。以下にその理由を説明する。
ここで、補強絶縁筒１１と電力ケーブル接続部の圧着する部分について、電力ケーブル接続部の外径の補強絶縁筒１１の素管内径に対する比をＫと定義する。したがって、Ｋが大きいことは圧着部分の面圧が大きいことを示す。
【００１３】
ケーブル絶縁層２ａ、２ｂに関しては、Ｋ＝（ケーブル絶縁層外径）÷（補強絶縁筒１１の素管内径）となる。そして、両ケーブル絶縁層２ａ、２ｂにおいて、Ｋが等しく、かつ所定の値になるように、補強絶縁筒１１の太径部１１ａと細径部１１ｂの内径を設定する。
また、補強絶縁筒１１の内径がなだらかに変化する部分１１ｃに関しては、Ｋ＝（導体接続部３の外径）÷（内径がなだらかに変化する部分１１ｃの素管内径）となる。そうすると、補強絶縁筒１１のＡ−Ｄ間では、補強絶縁筒１１の素管内径および半導電テープ巻き層３ｂの外径がともにＡからＤに直線的に増加し、かつ、補強絶縁筒１１の素管内径の増加傾斜が半導電テープ巻き層３ｂの外径の増加傾斜よりも大きいため、図１（ｃ）に示すように、Ｋ値はＡからＤに直線的に減少する。また、補強絶縁筒１１のＤ−Ｃ間では、補強絶縁筒１１の素管内径は一定であり、半導電テープ巻き層３ｂの外径はＤからＣに直線的に増加するので、Ｋ値はＤからＣに直線的に増加する。このように、Ｋ値はＤ点で最小になり、この最小値はＤ点の位置により決まり、Ｄ点がＡ点側に寄ると、この最小値は小さくなる。したがって、Ｋ値の最小値が所定の値になるように、Ｄ点の位置を設定する。
【００１４】
具体的には、内径がなだらかに変化する部分１１ｃでは、Ｋ値は1.０５〜１. ３程度が望ましい。Ｋ値が1.０５よりも小さくなると、良好な圧着が得られない。また、太径部１１ａと細径部１１ｂのＫ値は、内径がなだらかに変化する部分１１ｃのＫ値よりも大きく、かつ、補強絶縁筒１１の装着性を考慮すると、Ｋ＝１. １５〜１. ９程度の範囲で設定するのが望ましい。
【００１５】
図２（ａ）は補強絶縁筒１１の他の実施形態の断面図である。本実施形態では、素管内径のなだらかに変化する部分１１ｃ（Ａ−Ｃ）は、細径部１１ｂの端部（Ａ点）から中央部Ｂにかけて内径が凹むように急激に曲線状に拡大し、ＢからＣへはゆるやかに傾斜している。この内径のなだらかに変化する部分１１ｃは導体接続部に圧着する。
そして、Ｋ値は、図２（ｂ）に示すように、補強絶縁筒１１の素管内径が急拡大するＡ−Ｂ間で最小になるように変化する。
【００１６】
図３（ａ）は補強絶縁筒１１のさらなる他の実施形態の断面図である。本実施形態では、素管内径がなだらかに変化する部分１１ｃは、内径が二つの凹部と一つの凸部を有する波状に拡大し、その中央部Ｂ点が凸状になっている。
そして、Ｋ値は、図３（ｂ）に示すように、Ｂ点付近で極大になるように変化する。
【００１７】
なお、補強絶縁筒１１の内径がなだらかに変化する部分１１ｃの形状は、Ｋ値が太径部１１ａおよび細径部１１ｂの値よりも小さくなり、かつＫ＞１であれば、上記実施形態に限定されることはない。
【００１８】
（実施例）
図１（ｂ）において、ケーブル絶縁層２ａ、２ｂの外径をそれぞれ、６０ｍｍおよび８６ｍｍとした。
図１（ａ）において、補強絶縁筒１１は、太径部１１ａおよび細径部１１ｂの素管内径をそれぞれ、４２ｍｍおよび６０. ２ｍｍとした。したがって、太径部１１ａおよび細径部１１ｂにおいて、Ｋ値はいずれも約１. ４３である。
また、補強絶縁筒１１の内径がなだらかに変化する部分１１ｃの中央部Ｂにおける素管内径とＫ値は、図１では５９ｍｍ、Ｋ＝約１．２４、図２では６０．２ｍｍ、Ｋ＝約１．２１、図３では５７ｍｍ、Ｋ＝約１．２８とした。
これらの実施例では、ケーブル絶縁層２ａ、２ｂの外径差が大きく、２６ｍｍであるにもかかわらず、運用時のヒートサイクルを加えても、補強絶縁筒１１に亀裂は発生せず、また、補強絶縁筒１１は長手方向、太径のケーブル絶縁層２ｂ側から細径のケーブル絶縁層２ａ側への位置ずれを生じることはなかった。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、運用時のヒートサイクルにより補強絶縁筒に亀裂が発生することがなく、また、補強絶縁筒の位置ずれによる電気絶縁破壊を防ぐことができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、本発明に係る電力ケーブル接続部の一実施形態に用いた補強絶縁筒の断面図、該補強絶縁筒を用いた電力ケーブル接続部の断面図および該電力ケーブル接続部におけるＫ値の長手方向の変化を示す図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、他の実施形態に用いた補強絶縁筒の断面図および該補強絶縁筒を用いた電力ケーブル接続部におけるＫ値の長手方向の変化を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、さらなる他の実施形態に用いた補強絶縁筒の断面図および該補強絶縁筒を用いた電力ケーブル接続部におけるＫ値の長手方向の変化を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、従来の電力ケーブル接続部に用いた補強絶縁筒の断面図、（ｃ）は電力ケーブル接続部の説明図である。
【符号の説明】
１、１１補強絶縁筒
２ａ、２ｂケーブル絶縁層
３導体接続部
３ａ接続管
３ｂ半導電テープ巻き層
４ａ、４ｂケーブル導体
５ａ、５ｂケーブル外導層
１１ａ太径部
１１ｂ細径部
１１ｃなだらかに変化する部分

Claims

ケーブル導体の外周に少なくともケーブル絶縁層が設けられ、該ケーブル絶縁層の外径が異なる一対のケーブルのケーブル導体相互を接続し、細径ケーブル側から太径ケーブル側に向かって徐々に外径が大きくなるように導体接続部を形成し、該導体接続部両端のケーブル絶縁層端末間に跨がって、前記一方の細径ケーブル絶縁層の端末部を被覆する細径孔と、該細径孔に連通して太径ケーブル絶縁層を被覆する太径孔とを有するゴムモールド成形体からなる補強絶縁筒が被せられてなる電力ケーブル接続部において、
前記補強絶縁筒は、細径孔と太径孔とが内径がなだらかに変化する部分で連通されたものであり、
該内径がなだらかに変化する部分は、細径ケーブルのケーブル絶縁層の端部と太径ケーブルのケーブル絶縁層の端部との間隔より幅が狭く、かつ直線的に傾斜するように形成されており、
該内径がなだらかに変化する部分は前記導体接続部に圧着していると共に、当該なだらかに変化する部分がケーブル導体接続部に与える面圧は、前記細径孔および太径孔が前記ケーブル絶縁層に与える面圧よりも小さくなるように補強絶縁筒の素管内径が設定されていることを特徴とする電力ケーブル接続部。
前記補強絶縁筒の素管内径は、前記内径がなだらかに変化する部分の内径の、前記導体接続部の外径に対する比（Ｋ値）が、前記細径孔および太径孔の内径の、前記ケーブル絶縁層の外径に対する比よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブル接続部。