JP5054208B2

JP5054208B2 - 電力ケーブルの接続部

Info

Publication number: JP5054208B2
Application number: JP2011002904A
Authority: JP
Inventors: 鋒李; 信幸瀬間
Original assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Current assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: JP2011103768A

Description

この発明は、電力ケーブルの接続部に係わり、特に、プラグイン接続部において、引留機能および通電機能を有する電力ケーブルの接続部に関する。

一般に、この種のプラグイン接続部としては、（イ）チューリップコンタクト方式によるもの、（ロ）マルチラムバンドの接触方式によるもの、（ハ）くさび締付方式によるものなどが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

ここで、（イ）のチューリップコンタクト方式は、ケーブル導体に固定した接続端子を、円形に配列した複数個のフィンガー接触子をガータースプリングで束ねて成るリング状接触子へ挿入し係止することで導体接続され、また、（ロ）のマルチラムバンドの接触方式は、ケーブル導体に固定した接続端子の外周に環状の凹溝を設け、当該凹溝に導電性のばね状接触子（例えばマルチラムバンド）を円周方向に沿って嵌着することで導体接続され、さらに、（ハ）のくさび締付方式は、ケ−ブル導体をくさびを介して導体挿入孔へ挿入し、くさびの後端部に配置したくさび締付金具を締め付けることで導体接続されるように構成されている。

しかしながら、（イ）のチューリップコンタクト方式においては、プラグイン接続部における引留部がフレキシビリティに富むことから、電力ケーブルに曲げの応力がかかっても容易に対応することができるものの、構造上、通電に対しては雄側である接続端子と雌側であるフィンガー接触子が点接触になることから２２０ｋＶクラスの電力ケーブルの短絡電流（例えば６０ｋＡ、３秒程度）には対応できず、このため、雄側と雌側の点接触の箇所を増やすとチューリップコンタクトが大径化し、ひいては内部導体が大径化しブッシングが大径化するという難点がある。また、（ロ）のマルチラムバンドの接触方式においては、通電機能に優れているものの、引留機能がない上、大サイズケーブルにおいては接続端子の圧縮によって接続端子の先端部が曲がり、ひいてはストレスコーンとブッシングとの界面における絶縁特性に影響を及ぼすおそれがあり、また、一般に多用されているマルチラムバンド、すなわち、図４に示すように、薄厚のベリリユーム銅板から打ち抜きとプレス成形によって形成されたマルチラムバンドによる接触方式では、通電部におけるフレキシビリティに劣るという難点があった。さらに、（ハ）のくさび締付方式は、ケーブル導体とくさび締付金具間の接触面積が小さくなり電気抵抗が高くなるため大電流を流すことができない上、リジット構造となるため、フレキシビリティに劣るという難点があり、また、導体接続にくさびを使用しているため、次のようにプラグイン接続部を小径化することができないという難点がある。すなわち、くさび締付金具をねじ込んでくさびを締付ける際には、取付工具の挿入や作業空間の確保のため、ストレスコーンを大きく後退させておく必要があるため、それだけケーブルシースなどの剥取り距離も長くせざるを得ず、しかも、導体接続にくさびを使用する方式では、くさび締付金具をねじ込んでくさびを締付ける際に、切り子が発生するおそれがあるところ、このような切り子がブッシングの受容口とストレスコーンとの界面に付着すると絶縁性能が低下し、絶縁破壊を招来する懸念がある。

このため、図５に示すようないわゆるボールロック方式のプラグイン接続部が案出されている。このボールロック方式のプラグイン接続部は、例えば、特許文献３の図１に示すように、電力ケーブル１００の導体１００ａの先端部に圧縮によって固定した内プラグ２００と、この内プラグ２００の外周に嵌挿され、ブッシング内に位置する内部導体３００と内プラグ２００との間を導通する外プラグ４００とを有しており、外プラグ４００の内側下方には、外プラグ４００の軸線方向に可動的に配置された環状の押圧金具５００と、この押圧金具５００によって押圧され、内部導体３００の位置決め溝５００ａ内に突出して外プラグ４００と内部導体３００との間をロックする金属製のボール６００とが配置され、外プラグ４００と押圧金具５００との間にはコイルスプリング７００が設けられている。

このような構成のプラグイン接続部においては、ストレスコーン８００を先端部側に向けて押圧し前進させることによって、図５に示すように、内部導体３００と外プラグ４００とがロックされ、ケーブル１００の引き抜けが防止される。また、図６に示すように、ストレスコーン８００を後退させることによって、内部導体３００と外プラグ４００とのロック状態が解除され、ケーブル１００の引き抜きが可能となる。

従って、このような構成のプラグイン接続部によれば、ケーブルの引き抜けを確実に防止できる（引留機能を有する）ものの、外プラグ４００が内プラグ２００の外側に配置されることから、プラグイン接続部の外径が大径化するという難点がある。

特開平７−１６３０４１号公報（図１、図３）特開平７−２１２９５３号公報（図１）特開平１０―１２６９４６号公報（図１）

本発明は、上述の難点を解決するためになされたもので、プラグイン接続部において、フレキシビリティに優れた引留部および通電部を有する電力ケーブルの接続部を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様である電力ケーブルの接続部は、円筒状の導体挿入孔を有する内部導体と、内部導体と一体の絶縁体から成るブッシングと、導体挿入孔にプラグイン接続されるケーブル導体接続端部とを備え、ケーブル導体接続端部は、ケーブル導体の先端部に固定される接続端子を備え、接続端子は、ケーブル導体の軸方向に沿って通電部および圧縮部を備え、通電部は、接続端子の外周に設けられた環状の凹溝と、凹溝に円周方向に沿って嵌着され、それ自身が導体挿入孔の内周壁に電気的に接触可能な導電性のばね状接触子とを備え、ブッシングは，導体挿入孔と連通するテーパ状の受容口を備え、導体挿入孔は、通電部が挿入される第１の導体挿入孔と、第１の導体挿入孔の後端側に連通し、その内径が第１の導体挿入孔よりも大径で、かつ、受容口の先端の内径よりも小径である第２の導体挿入孔とを備え、第１の導体挿入孔に引留部が設けられ、引留部は、チューリップコンタクトの一端部側が、接続端子の先端部に設けられた円柱状の引出部に係止され、チューリップコンタクトの他端部側が、内部導体の中心部に引出部と対向するように第１の導体挿入孔と同心状に突設された円柱状のボスに係止されることにより形成されるものである。

本発明の第２の態様は、第１の態様である電力ケーブルの接続部において、ばね状接触子は、ばね状接触子の幅方向と相互に平行して配置され、それ自身が導体挿入孔の径方向に伸縮可能な複数の接触片を備え、各接触片は接触片の伸縮領域においてＶ字状を呈しているものである。

本発明の電力ケーブルの接続部によれば、次のような効果がある。

第１に、ケーブル導体に固定された接続端子の先端部に、チューリップコンタクトとしてのリング状接触子の一端部側に挿入し、引き留めるための円柱状の引出部が設けられていることから、フレキシビリティに優れた引留部を形成することができ、ひいては、ケーブルに曲げなどが付与されても適正な引留機能を有するプラグイン接続部を提供することができる。

第２に、接続端子の後端部にケーブル導体の軸方向に沿って通電部を備えることから、当該通電部に電流通電性能に優れたばね状接触子、例えばマルチラムバンドを配設することで、当該マルチラムバンドを介して大電流を流すことができ、ひいては大サイズ・大電流に対応可能な電力ケーブルの接続部として好適する電力ケーブルの接続部を提供することができる。

第３に、通電部の外周に設けられた環状の凹溝に、伸縮高さの大きい接触片を有する導電性のばね状接触子、例えば、ばね状接触子の幅方向と相互に平行して配置され、それ自身が導体挿入孔の径方向に伸縮可能な複数の接触片を備え、各接触片が接触片の伸縮領域においてＶ字状を呈している導電性のばね状接触子を円周方向に沿って嵌着した場合には、フレキシビリティに優れた通電部を形成することができ、ひいては、圧縮による接続導体先端部の曲がりがある場合やケーブルの曲げ力などが付与される場合でも、挿入を容易に行なうことができ、適正な通電機能を有するプラグイン接続部を提供することができ、さらに、大サイズ・大電流に対応可能な電力ケーブルの接続部を提供することができる。また、内部導体の外径やブッシングの外径を小径化することができ、ひいては、ブッシングの軽量化・機器のコンパクト化を図ることができる。

第４に、通電部と圧縮部との連設部に環状の凹陥部を設けた場合には、ケーブル導体に接続端子を圧縮接続する際の接続端子の伸びや変形を当該凹陥部で吸収することができ、ひいては通電部におけるばね状接触子と内部導体との有効な電気的接触を図ることができる。

以下、本発明の電力ケーブルの接続部を適用した好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、ブッシング、内部導体、および接続端子（引出部、通電部、圧縮部）の「先端部」とは、それぞれ図中上方向をいい、また、ブッシング、内部導体、および接続端子（引出部、通電部、圧縮部）の「後端部」は、先端部と反対側の端部をいい、図中では下方向に相当する。

図１は、本発明の電力ケーブルの接続部を適用した２２０ｋＶ級大サイズ（例えば２０００ｍｍ^２）ＣＶケーブルのガス中終端接続部の一部断面図、図２は同ガス中終端接続部におけるプラグイン接続部の拡大断面図、図３は同プラグイン接続部における接続端子の拡大断面図を示している。

図１において、本発明におけるガス中終端接続部は、開閉器や変圧器等の電力用機器（不図示）を気密に収容する機器ケ−ス１と、先端部が機器ケ−ス１内に位置し、後端部が機器ケ−ス１の開口部１１の周縁部に開口部１１を閉塞するように気密に取り付けられるブッシング２と、ブッシング２内に装着されるケーブル端末３と、ケーブル端末３に嵌挿されるストレスコーン４をブッシング２の先端部側に向けて軸方向に押圧する環状の押圧装置５とを備えている。

ブッシング２は、先端部に設けられた円筒状の頭部２１と、頭部２１の後端部側に電界緩和部２２を介して連設されたフランジ部２３とを備えており、ブッシング２の後端部側にはフランジ部２３から頭部２１に向かって順次縮径するテーパ状の受容口２４が後述する内部導体６の導体挿入孔６４と同心状にかつ導体挿入孔６４と連通するように設けられている。なお、符号２４ａは受容口２４の先端を示している。

ここで、ブッシング２はエポキシ樹脂等の絶縁体から成り、内部導体６と共に一体にモールドされている。また、ブッシング２のフランジ部２３の外径は機器ケース１の開口部１１の口径より大径とされている。なお、電界緩和部２２の外表面には導電塗料が塗布されている。

内部導体６は、ブッシング２の頭部２１の頂部２１ａから突出される導体引出部６１と、導体引出部６１の後端部側に首部６２を介して連接されブッシング２の頭部２１内にブッシング２と同心状に埋設される円筒状部６３とを備えており、円筒状部６３内には円筒状部６３の下端部から首部６２近傍に跨って横断面視円形の導体挿入孔６４が設けられている。

導体挿入孔６４は、後述する接続端子７の引出部７１、通電部７２および圧縮部７３を挿入するための横断面視円形の導体挿入孔（以下「第１の導体挿入孔」という）６４ａと、第１の導体挿入孔６４ａの後端部側に設けられ、その内径が第１の導体挿入孔６４ａの内径よりも大径とされた横断面視円形の導体挿入孔（以下「第２の導体挿入孔」という）６４ｂとを備えており、これらの第１、第２の導体挿入孔６４ａ、６４ｂは受容口２４と同心状にかつ受容口２４と連通するように設けられている。また、円筒状部６３の先端部と首部６２との連設部分（以下「閉鎖部」という。）６５の導体挿入孔６４側の中心部には接続端子７の引出部７１と対向するように円柱状のボス６６が導体挿入孔６４と同心状に突設され、当該ボス６６の外周には環状の凹溝（以下「内部導体側凹溝」という。）６６ａが設けられている。なお、内部導体６は、銅若しくは銅合金、またはアルミニウム若しくはアルミニウム合金等の通電に適した金属製の棒体で形成されている。

ここで、首部６２はブッシング２の頂部２１ａと対応する位置に存在し、当該首部６２の外径は円筒状部６３の外径よりも小径とされ、また、導体引出部６１の外径は頭部２１の外径より若干小径とされている。

ケーブル端末３は、ＣＶケーブルの端末を段剥処理して露出させたケーブル絶縁体３１およびケーブル導体３２を備えており、ケーブル絶縁体３１の外周には、ケーブルの外部半導電層（不図示）に跨って紡錘形状のストレスコーン４が装着されている。ここで、ストレスコーン４は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）等のゴム状弾性を有する絶縁部（不図示）と半導電部（不図示）とから成り、絶縁部の外周には受容口２４の内周壁と対応する先細り状のテーパ部が設けられている。

符合７は、ケーブル導体３２の先端部に圧縮により固定された接続端子を示しており、当該接続端子７は、図２に示すように、先端部に後述するチューリップコンタクト８としてのリング状接触子８１の一端部側に挿入して係止するための円柱状の引出部７１を有しており、後端部にケーブル導体３２の軸方向に沿って通電部７２および圧縮部７３を備えている。

引出部７１の頭部（ボス６６と対向する側）７１ａは弾丸状を呈しており、引出部７１の頭部７１ａと通電部７２との連設部分の外周には環状の凹溝（以下「ケーブル導体側凹溝」という。）７１ｂが設けられている。

通電部７２は、導体挿入孔６４の内径より若干小径の外径を有する大径部７２ａを備えており、当該大径部７２ａの外周には後述する導電性のばね状接触子９を嵌着するための環状の凹溝７２ｂ（図３参照）が設けられている。

ばね状接触子９としては、多面接触方式のコンタクトとして知られているマルチラムバンド「Ｍulti-Ｃontact社製Ｌａ−ＣＵＴ／０．２５／０（品番）」が好適する。このマルチラムバンドは、図３に示すように、ばね状接触子９の幅方向Ｙと相互に平行して配置され、それ自身が導体挿入孔６４の径方向Ｘに伸縮可能な複数の接触片９１を備えており、各接触片９１は当該接触片９１の伸縮領域ＺにおいてＶ字状を呈している。

このような構成のマルチラムバンドによれば、薄厚（例えば０.２５ｍｍ）で、ベリリウム銅のスプリング特性を利用し、接触圧力を長期間安定させ、しかも接触抵抗を最小限に抑えることができ、さらに、接触片９１の伸縮高さが大きいことから、フレキシビリティに優れたプラグイン接続部における通電部を形成することができる。

圧縮部７３は、通電部７２の外径よりも小径の外径を有する小径部７３ａを備えており、当該小径部７３ａにはケーブル導体３２を挿入し、圧縮接続するための導体挿入孔７３ｂが設けられている。また、圧縮部７３と通電部７２との連設部には、環状の凹陥部７４が設けられている。

なお、接続端子７は、銅若しくは銅合金、またはアルミニウム若しくはアルミニウム合金等の通電に適した金属製の棒体で形成されている。

符合８は、図２に示すように、内部導体６に接続端子７を引き留めるためのチューリップコンタクトを示しており、当該チューリップコンタクト８は、円形に配列した複数個のフインガー接触子８１ａを有するリング状接触子８１と、リング状接触子８１の上下外周に離間して配設された一対のガータースプリング８２ａ、８２ｂとを備えている。また、リング状接触子８１の一端部側の内周には内部導体側凹溝６６ａに係止させるための環状の凸部（以下「内部導体側環状凸部」という。）８３ａが設けられ、リング状接触子８１の他端部側の内周にはケーブル導体側凹溝７１ｂに係止させるための環状の凸部（以下「接続端子側環状凸部」という。）８３ｂが設けられている。

次に、このように構成された本発明におけるガス中終端接続部の組立方法について説明する。

先ず、ブッシング２を構成する内部導体６のボス６６にチューリップコンタクト８を構成するリング状接触子８１の一端部側を挿入することで、内部導体側環状凸部８３ａが内部導体側凹溝６６ａに係止されている。また、ケーブル導体３２は接続端子７を構成する圧縮部７３の導体挿入孔７３ｂに挿入され、圧縮することで、接続端子７がケーブル導体３２に固定されている。さらに、絶縁体３１の外周にはストレスコーン４が事前に（圧縮前に）装着されている。なお、ＣＶケーブルにはストレスコーン４の装着に先だって、図示しないケーブル保護金具やストレスコーン４の押圧装置５が嵌挿されている。

このようにして前処理されたＣＶケーブルの端末部３は、先端部がブッシング２内に向けて装着される。

この場合、ケーブル導体接続端部を構成する導体端子７を内部導体６の導体挿入孔６４内に向けて押し込むことにより、引出部７１の弾丸状の先端部が、チューリップコンタクト８を構成するリング状接触子８１の接続端子側環状凸部８３ｂに当接し、さらに、引出部７１を導体挿入孔６４内へと押し込むことにより、引出部７１がガータスプリング８２ａ、８２ｂのバネ力に抗してリング状接触子８１を径方向外方へと拡開させながら、内部導体６のボス６６に向けて押し込まれる。そして、さらに、引出部７１を導体挿入孔６４内へと押し込むと、チューリップコンタクト８を構成するリング状接触子８１の他端部側環状凸部８３ｂが接続端子７の引出部７１を構成するケーブル導体側凹溝７１ｂに嵌合される。

また、予めケーブル端末３側に嵌挿しておいた押圧装置５でストレスコーン４を先端部側に向けて押圧することで、ストレスコーン４のテーパ状の外周部がブッシング２受容口２４の内壁面に押し付けられ、ひいては、受容口２４の内壁面とストレスコーン４の絶縁部の外周面間における界面の絶縁性能が確保される。

以上のように、本発明の電力ケーブルの接続部によれば、第１に、ケーブル導体３２に固定された接続端子７の先端部に、チューリップコンタクト８としてのリング状接触子８１の一端部側に挿入し、引き留めるための円柱状の引出部７１が設けられていることから、フレキシビリティに優れた引留部を形成することができ、ひいては、ケーブルに曲げなどが付与されても適正な引留機能を有するプラグイン接続部を提供することができる。

第２に、接続端子７の後端部にケーブル導体３２の軸方向に沿って通電部７２を備えることから、当該通電部７２に電流通電性能に優れたばね状接触子９、例えばマルチラムバンドを配設することで、当該マルチラムバンドを介して大電流を流すことができ、ひいては大サイズ・大電流に対応可能な電力ケーブルの接続部として好適する電力ケーブルの接続部を提供することができる。

第３に、通電部７２の外周に設けられた環状の凹溝７２ｂに、伸縮高さの大きい接触片９１を有する導電性のばね状接触子９、例えば、ばね状接触子９の幅方向Ｙと相互に平行して配置され、それ自身が導体挿入孔６４の径方向Ｘに伸縮可能な複数の接触片９１を備え、各接触片９１が接触片９１の伸縮領域ＺにおいてＶ字状を呈している導電性のばね状接触子９を円周方向に沿って嵌着した場合には、フレキシビリティに優れた通電部７２を形成することができ、ひいては、圧縮による接続導体先端部の曲がりがある場合やケーブルの曲げ力などが付与される場合でも、挿入を容易に行なうことができ、適正な通電機能を有するプラグイン接続部を提供することができ、さらに、大サイズ・大電流に対応可能な電力ケーブルの接続部を提供することができる。また、内部導体の外径やブッシングの外径を小径化することができ、ひいては、ブッシングの軽量化・機器のコンパクト化を図ることができる。

第４に、通電部７２と圧縮部７３との連設部に環状の凹陥部７４を設けた場合には、ケーブル導体３２に接続端子７を圧縮接続する際の接続端子７の伸びや変形を当該凹陥部７４で吸収することができ、ひいては通電部７２におけるばね状接触子９と内部導体６との有効な電気的接触を得ることができる。

前述の実施例においては、図面に示した特定の実施の形態をもって本発明を説明しているが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、次のように構成してもよい。

第１に、前述の実施例においては、通電部７２を構成する環状の凹溝７２ｂにばね状接触子９を嵌着した場合について述べているが、ばね状接触子９に代えて導電性のコイルスプリングを嵌着してもよい。

第２に、前述の実施例においては、通電部７２を引出部７１と圧縮部７３との間に設けた場合について述べているが、当該通電部７２は圧縮部７３の後端部側に設けてもよい。

第３に、前述の実施例においては、ガス中終端接続部に適用した場合について述べているが、油中終端接続部や気中終端接続部に適用してもよい。

第４に、ブッシング２に装着されるケーブル導体３２のサイズは２０００ｍｍ^２のものに限定されず、２０００ｍｍ^２を越えるもの、または２０００ｍｍ^２未満のものでもよい。

第５に、ブッシング２内に装着されるケーブルは２２０ｋＶの定格電圧に限定されず、２２０ｋＶ未満の定格電圧若しくは２２０ｋＶを越える定格電圧のものに適用してもよい。

本発明の電力ケーブルの接続部の一例を示す一部断面図。図１に示すプラグイン接続部の拡大断面図。図２に示す接続端子の拡大断面図。従来のばね状接触子（マルチラムバンド）の説明図。従来の電力ケーブルの接続部の一部断面図。従来の電力ケーブルの接続部の一部断面図。

２・・・ブッシング
２４・・・受容口
３・・・ケーブル端末
６・・・内部導体
６４・・・導体挿入孔
７・・・接続端子
７１・・・引出部
７２・・・通電部
７２ｂ・・・凹溝
７３・・・圧縮部
７４・・・凹陥部
８・・・チューリップコンタクト
９・・・ばね状接触子
９１・・・接触片

Claims

円筒状の導体挿入孔を有する内部導体と、前記内部導体と一体の絶縁体から成るブッシングと、前記導体挿入孔にプラグイン接続されるケーブル導体接続端部とを備え、
前記ケーブル導体接続端部は、ケーブル導体の先端部に固定される接続端子を備え、
前記接続端子は、前記ケーブル導体の軸方向に沿って通電部および圧縮部を備え、
前記通電部は、前記接続端子の外周に設けられた環状の凹溝と、前記凹溝に円周方向に沿って嵌着され、それ自身が前記導体挿入孔の内周壁に電気的に接触可能な導電性のばね状接触子とを備え、
前記ブッシングは，前記導体挿入孔と連通するテーパ状の受容口を備え、
前記導体挿入孔は、前記通電部が挿入される第１の導体挿入孔と、前記第１の導体挿入孔の後端側に連通し、その内径が前記第１の導体挿入孔よりも大径で、かつ、前記受容口の先端の内径よりも小径である第２の導体挿入孔とを備え、
前記第１の導体挿入孔に引留部が設けられ、
前記引留部は、チューリップコンタクトの一端部側が、前記接続端子の先端部に設けられた円柱状の引出部に係止され、前記チューリップコンタクトの他端部側が、前記内部導体の中心部に前記引出部と対向するように前記第１の導体挿入孔と同心状に突設された円柱状のボスに係止されることにより形成されることを特徴とする電力ケーブルの接続部。
前記ばね状接触子は、前記ばね状接触子の幅方向と相互に平行して配置され、それ自身が前記導体挿入孔の径方向に伸縮可能な複数の接触片を備え、
前記各接触片は前記接触片の伸縮領域においてＶ字状を呈していることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブルの接続部。