JP5622241B2 - 電力ケーブル気中終端接続部及び電力ケーブル気中終端接続部の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、碍管内に電力ケーブルの端部を収容し、この碍管に低温特性に優れた絶縁充填物を充填してなる電力ケーブル気中終端接続部及びその製造方法に関する。

一般に、電力ケーブル気中終端接続部（以下、終端接続部）として、エポキシ製の碍管内に電力ケーブルの端部を収容し、この碍管内に油を充填した油浸式の終端接続部が知られているが、油浸式の終端接続部では、破壊時に油漏れや、飛散による周囲の環境を汚すおそれがあることから、油を使用しない完全乾式の終端接続部が望まれている。

さらに最近では完全乾式の終端接続部の中でも自立可能な終端接続部が求められている。一例として油の代わりにシリコーンゲルを利用したタイプがある（例えば特許文献１）。特許文献１に記載の終端接続部の場合、油の代わりに硬化前のシリコーンゲルの原料を碍管内に注入し、その後硬化させてゲル化するだけでよく、油浸式と同様の構造（例えば碍管やストレスコーン等）を使用できる。

実開平６−８０３３８号公報

ところで、終端接続部において、碍管内をシリコーンゲル等からなる絶縁充填物で充填する場合、絶縁充填物と電力ケーブル、碍管、又はゴムストレスコーンなどの各種部品との間に隙間を生じないことが最も重要となる。また、終端接続部は屋外で使用されるため、様々な環境下に置かれても状態変化の小さい材料が求められる。しかしながら、特許文献１のように絶縁充填物として一般的なシリコーンゲルを用いた場合、−40℃以下の極低温環境下ではゲルが凝固して絶縁充填物と電力ケーブル等との界面が部分的に剥離して隙間が生じたり、絶縁充填物自体に割れが生じたりする恐れがある。
そこで、低温特性に優れたシリコーンゲルの原料を碍管内に注入し、その後硬化させてゲル化させて絶縁充填物として使用する方法も考えられるが、市販のシリコーンゲルの場合、硬さや硬化時間の調節がしにくく、脱泡するための装置を必要とするうえ、コストも嵩む。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、極低温環境下においても優れた耐久性・信頼性を有するとともに、製造コストの低減を図ることができる乾式の電力ケーブル気中終端接続部及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、電力ケーブルの端部が碍管内に収容され、この碍管内に絶縁充填物が充填されてなる電力ケーブル気中終端接続部であって、
前記絶縁充填物が、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムを混合したもの、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゲルを混合したもの又はジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムとシリコーンゲルを混合したものの何れかで形成されており、前記ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が、質量比で１．５：１〜１８：１の範囲であることを特徴とする。
上記発明は、(1)ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムを混合したもの、(2)ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゲルを混合したもの、(3)ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムとシリコーンゲルを混合したもの、のいずれかを絶縁充填物としている。
そして、本発明における発明者の考察によれば、これらの混合物からなる絶縁充填物は全体として一体の物になっており、シリコーンゴム又はシリコーンゲルの粗い架橋体がマトリックスとなりその中にオイルが分散した状態で保持された構造になっているものと考えられる。
この構造により、シリコーンゴム、シリコーンゲル又はこれらの混合物と電力ケーブル、碍管、又はゴムストレスコーンなどの各種部品との間に隙間を生じた場合に、シリコーンゴム又はシリコーンゲルの粗い架橋体からなるマトリックスからシリコーンオイルが滲出し、隙間を充填することが可能となるため、電力ケーブル、碍管、又はゴムストレスコーンなどの各種部品と絶縁充填物との間での隙間の発生を抑止することが可能である。
さらに、この電力ケーブル気中終端接続部の碍管内に充填された絶縁充填物は、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとを混合することにより優れた低温特性を有するとともに、前述の剥離や割れが生じにくい柔軟さを持つので、この終端接続部は極低温下から高温下で使用されて絶縁充填物が熱膨張・熱収縮を繰り返したときでも、絶縁充填物と電力ケーブル等との界面に隙間が生じ難いものになる。
また、前記絶縁充填物は原料を混合した後の脱泡性が良いため、注入前に脱泡する工程を省くことができる。この発明により、極低温下でも耐久性・信頼性に優れた乾式の終端接続部が実現される。また、この発明の絶縁充填物は、硬化前は流動性を有するので、従来の油浸式の終端接続部と同等の構成を利用することができ、安価に製造することができる。

また、本発明は、電力ケーブルの端部が碍管内に収容され、この碍管内に絶縁充填物が充填されてなる電力ケーブル気中終端接続部の製造方法であって、
当該電力ケーブル気中終端接続部を施工するときに、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムの原料の混合作業、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゲルの原料の混合作業又はジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムの原料とシリコーンゲルの原料の混合作業のいずれかを行い、この混合作業で得られた混合物を前記碍管内に充填することを特徴とする。
この発明によれば、電力ケーブル気中終端接続部の発明と同様に、低温特性に優れ、剥離や割れが生じにくい柔軟さを持つとともに、脱泡性が良いため施工時に特殊な装置を使用しなくてもボイドを生じない絶縁充填物を形成できる。この結果、この終端接続部は、−４０℃等の極低温環境下で使用される場合でも、ゲルが凍結することなく絶縁充填物と電力ケーブル等との界面に隙間が生じにくいものになる。したがって、この発明により、極低温下でも耐久性・信頼性に優れた乾式の終端接続部が実現される。また、この発明の絶縁充填物はシリコーンオイルの含有比率を大きくすることにより、絶縁充填物以外の構造は従来の油浸式の終端接続部と同等のものを利用することができ、安価に製造することができる。
さらに、前記ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものの混合比率を質量比で１．５：１から１８：１の範囲とする。
これにより、絶縁充填物の低温特性が向上するので、極低温環境下でも高い耐久性・信頼性を有する終端接続部が実現される。
また、フェニル基含有シリコーンオイルは低温特性の向上に寄与するが、ジメチルシリコーンオイルに比べて高価である。従って、上記のようにジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率の適正範囲が設定されることにより、低温特性を特に要求される極低温下での終端接続部の使用が想定される場合にはフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を大きくし、要求が少ない場合にはフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を小さくするなど、用途とコストの調整を図ることが可能となる。
またジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルは比重差により分離する傾向があるが、ある程度までは分離しない。このような分離しない配合比の範囲でジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとを混ぜ、さらに“シリコーンゴム”、“シリコーンゲル”又は“シリコーンゴム及びシリコーンゲル”の原料と混合し、これを硬化させることが望ましい。
一方、上述したジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率の範囲は、概ね分離しない範囲であるが一部分離を生じ得る範囲を含んでいる。
しかしながら、シリコーンの架橋体の中にオイルが分散した状態になるので、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを混ぜたとき少量分離していても、絶縁充填物としては問題なく機能するものになる。

なお、シリコーンゴム又はシリコーンゲルには、二液タイプ、一液タイプの何れも用いることができる。本願において「原料」という用語は、シリコーンゴム又はシリコーンゲルが二液タイプのものであれば主剤と硬化剤を意味し、シリコーンゴム又はシリコーンゲルが一液タイプのものであるときは硬化する前の液状のシリコーンゴム又はシリコーンゲルを意味する。

また、電力ケーブル気中終端接続部の製造方法の発明は、シリコーンゴムの原料、シリコーンゲルの原料又はシリコーンゴムの原料及びシリコーンゲルの原料のいずれかと、ジメチルシリコーンオイル及びフェニル基含有シリコーンオイルとを別々の容器に入れて当該電力ケーブル気中終端接続部の施工現場に持ち込み、これらを施工現場で混合した後、前記碍管内に充填することが望ましい。
この発明によれば、特殊な装置を必要とせず、シリコーンゴム又はシリコーンゲルの原料及びシリコーンオイルを、適度に混合した状態で碍管内に注入できるので、所望の絶縁充填物を簡易に形成することができる。
また、工場のような攪拌設備のない施工現場で混合することにより、シリコーンゴムの原料、シリコーンゲルの原料又はシリコーンゴムの原料及びシリコーンゲルの原料と、ジメチルシリコーンオイル及びフェニル基含有シリコーンオイルとを厳格に均一に混ぜることが困難となるが、シリコーンゴム又はシリコーンゲルの粗い架橋体のマトリックス中にシリコーンオイルが偏って分散されている場合の方が、各種部品と絶縁充填物との間に隙間を生じた場合にシリコーンオイルが容易に滲出し、隙間の発生をより効果的に防止することが可能となる。

さらに、電力ケーブル気中終端接続部の製造方法の発明は、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムの原料を混合する場合に、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゴムの原料の混合比率を、質量比で９：１から２０：１の範囲とすることが望ましい。
この発明によれば、絶縁充填物の低温特性と界面密着性が好適化され、さらに脱泡性に優れるので、極低温環境下高い耐久性・信頼性を有する終端接続部が実現される。

さらに、電力ケーブル気中終端接続部の製造方法の発明は、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゲルの原料を混合する場合に、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゲルの混合比率を、質量比で２：８から７：３の範囲とすることが望ましい。
この発明によれば、絶縁充填物の低温特性と界面密着性が好適化され、さらに脱泡性に優れるので、極低温環境下でも高い耐久性・信頼性を有する終端接続部が実現される。

さらに、電力ケーブル気中終端接続部の製造方法の発明は、前記ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたシリコーンオイルの粘度を、２０００ｃｓｔから３００００ｃｓｔの範囲とすることが望ましい。
この発明によれば、絶縁充填物の低温特性と界面密着性等が最適化されるので、さらに高い耐久性・信頼性を有する終端接続部が実現される。また、シリコーンオイルの粘性は絶縁充填物の稠度に影響を与える傾向にあり、シリコーンオイルが適度な粘性を有することにより、絶縁充填物の界面密着性を向上する。

本発明によれば、極低温下でも耐久性・信頼性を有するとともに、製造コストの低減を図ることができる乾式の電力ケーブル気中終端接続部及びその製造方法が提供される。

実施形態に係る終端接続部の概略構成を示す断面図である。 使用されたシリコーンオイルの粘度と製造される絶縁充填物の稠度の関係を示すグラフである。 終端接続部の他の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る終端接続部の概略構成を示す断面図である。
図１において、電力ケーブル１１は、ゴム又はプラスチックで絶縁された電力ケーブル（例えばＣＶケーブル）である。電力ケーブル１１は、導体１１１、導体１１１の外周部に形成された絶縁層１１２、絶縁層１１２の外周に形成された外部半導電層１１３、外部半導電層１１３の外周に形成された遮蔽層（図示略）及びシース１１４等を有し、所定長で段剥ぎすることにより各層が順次露出されている。また、導体１１１の先端には、導電性を有する導体引出棒１３が接続されている。

電力ケーブル１１の外周面には、外部半導電層１１３から絶縁層１１２にかけて、常温収縮型のゴムストレスコーン１４が装着されている。ゴムストレスコーン１４は、電界緩和用の半導電ゴム部１４１と絶縁ゴム部１４２で構成され、電力ケーブル１１によって拡径されることにより発生する収縮力で電力ケーブル１１の外周面に密着している。

碍管１２は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）製の中空筒体の外周を、ゴム又はプラスチックからなる襞付きの外套で被覆した複合碍管である。碍管１２の上面に上部金具１５が取り付けられ、底面に下部金具１６が取り付けられて、碍管１２の上下開口が閉塞されることにより、電力ケーブル１１の端部を収容する小室が形成される。また、下部金具１６には、電力ケーブル１１を保持する下部銅管１７が延設されており、下部銅管１７の一端（図１では下端）側には、絶縁充填物２０の流出を防止するシール１８が施されている。

電力ケーブル１１の導体１１１の先端に接続された導体引出棒１３は上部金具１５を貫通して外部に突出している。碍管１２、上部金具１５、及び下部金具１６で形成された小室内は、絶縁充填物２０で充填されている。すなわち、終端接続部１は、電力ケーブル１１の端部と、この電力ケーブル１１の導体端部に接続された導体引出棒１３とが、碍管１２内に収容され、この碍管１２内に絶縁充填物１０が充填されて構成されている。

本実施形態では、碍管１２内に充填する絶縁充填物１０を、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合物を硬化したもの、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合物を硬化したもの、又はジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムとシリコーンゲルの混合物を硬化したもので構成している。なお、前記混合物には必要に応じて硬化促進剤を配合する。
これら絶縁充填物１０は、後述するように、シリコーンオイルにシリコーンゴム又はシリコーンゲルの原料を混合して硬化させることにより製造されたものである。

シリコーンゴムは、液体の状態で原料が市販されており、この原料を重合反応により硬化させる。一液型と二液型があり、さらに反応のタイプにより付加反応型と縮合反応型とに大別される。縮合型のシリコーンゴムでは空気中の水分と反応することがあるため、好ましくは付加型のシリコーンゴムを使用する。市販されているシリコーンゴムとしては、例えば、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＥ６９１０がある。このシリコーンゴムは、主剤がビニル基含有オルガノポリシロキサンで、硬化剤がハイドロジェンオルガノポリシロキサンである２液タイプのものであり、硬化後のタイプＡデュロメータによる硬度が９である。

シリコーンゲルは、シリコーンゴムと同様、液体の状態で原料が市販されており、この原料を重合反応によりゲル状に硬化させる。一液型と二液型があり、さらに反応のタイプにより付加反応型と縮合反応型とに大別される。縮合型のシリコーンゲルでは空気中の水分と反応することがあるため、好ましくは付加型のシリコーンゲルを使用する。市販されているシリコーンゲルとしては、例えば、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＥ１８８６がある。このシリコーンゲルは、主剤がビニル基含有オルガノポリシロキサンで、硬化剤がハイドロジェンオルガノポリシロキサンである２液タイプのものであり、硬化後の稠度が５０である。

ここで、シリコーンゴムとは、シリコーンオイルを混合しないでその原料を硬化させたときにＪＩＳ Ｋ ６２５３あるいはＩＳＯ７６１９で規定されているタイプＡデュロメータによる硬度を測定可能なシリコーン硬化物であり、シリコーンゲルとは、タイプＡデュロメータによる硬度測定が不能なシリコーン硬化物である。

ジメチルシリコーンオイル（ポリシロキサンの側鎖、末端がすべてメチル基であるもの）、フェニル基含有シリコーンオイル（ポリシロキサンの側鎖、末端の一部がフェニル基であるもののことで、末端の一方がフェニル基、他方がメチル基のものをメチルフェニルシリコーンオイル、末端の両方がフェニル基のものをジフェニルシリコーンオイルという。）は、前記シリコーンゴムやシリコーンゲルのような重合反応性を示さない成分である。市販のジメチルシリコーンオイルとしては、例えば、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＨ２００、フェニルシリコーンオイルとしては、例えば、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＨ５１０がある。

ジメチルシリコーンオイルの粘度は、フェニル基含有シリコーンのオイルとの相溶性、脱泡性、作業性を考えると低粘度であるほうが良いが、密着性を向上させるためには高粘度であるほうが良い。したがって、好ましくは３０００〜３００００ｃｓｔ（測定方法：ＪＩＳ Ｋ ７１１７−２またはＩＳＯ３２１９）がよい。この範囲の粘度のシリコーンオイルを用いることにより、シリコーンゴム又はシリコーンゲルの原料と混合して絶縁充填物１０を生成する際の作業性（取り扱い性）が良く、得られるゲル状硬化物（絶縁充填物１０）の界面密着性も優れたものになる。

フェニル基含有シリコーンオイルの粘度は、特に限定されないが、作業性を考えると低粘度であるほうが良く、好ましくは５０〜３０００ｃｓｔ（測定方法：ＪＩＳ Ｋ ７１１７−２またはＩＳＯ３２１９）がよい。

絶縁充填物１０をジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゴムを混合して製造する場合、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゴム原料の混合比率は、質量比で９：１〜２０：１の範囲が望ましい。混合比率をこのような範囲とすることにより、所望の界面密着性を有する絶縁充填物１０が実現されるので、終端接続部１の温度変化環境に対する耐久性・信頼性が向上する。

また、絶縁充填物１０をジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゲルを混合して製造する場合、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゲルの原料の混合比率を、質量比で２：８〜７：３の範囲とするのが望ましい。混合比率をこのような範囲とすることにより、所望の低温特性と界面密着性を有する絶縁充填物１０が実現されるので、終端接続部１の温度変化環境に対する耐久性・信頼性が向上する。

絶縁充填物１０をジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゴムとシリコーンゲルとを混合して製造する場合のこれらの混合比率は、前述の比率で混ぜたシリコーンオイルとシリコーンゴム原料との混合物に、前述の比率で混ぜたシリコーンオイルとシリコーンゲル原料との混合物を混合したとみなせる比率にすることが望ましい。混合比率をこのような範囲とすることにより、所望の低温特性と界面密着性を有する絶縁充填物１０が実現されるので、終端接続部１の温度変化環境に対する耐久性・信頼性が向上する。

なお、絶縁充填物１０には、本発明の作用・効果を妨げない範囲で任意成分を配合することができる。任意成分としては、反応抑制剤、反応促進剤、無機質充填剤、難燃性付与剤、チクソ性付与剤、顔料、染料等が挙げられる。

図１に示す終端接続部１を施工する場合、シリコーンゴム（又はシリコーンゲル又はシリコーンゴム及びシリコーンゲル）の原料（二液タイプの場合は主剤と硬化剤）、及びシリコーンオイルを、それぞれ別の容器に所定量入れて、施工現場に搬入する。ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルは別容器に入れても良いが、予め混合して同じ容器に入れても良い。
そして、段剥ぎした電力ケーブル１１の端部に、下部銅管１７及び下部金具１６を取り付け、ゴムストレスコーン１４を装着するとともに、導体１１１の端部に導体引出棒１３を接続する。この電力ケーブル１１の端部に碍管１２を被せて、下部金具１６上に液密に固定する。また、電力ケーブル１１と下部銅管１７とをシール１８により密封する。
なお、後述するように絶縁充填物１０を作成したときにストレスコーン１４の表面にジメチルシリコーンオイル、フェニル基含有シリコーンオイル又はこれらを合わせたものを予め塗布してオイル膜１４３を形成しておくと、ストレスコーン１４の表面に生じるボイドをより少なくでき、さらにはストレスコーンの低温特性を向上させることもできる。

次に、液状のシリコーンゴム（又はシリコーンゲル又はシリコーンゴム及びシリコーンゲル）の原料とジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとを一つの容器に入れ、所定の比率で配合した後、常温で均一になるまで混合する。この際、シリコーンゴム（又はシリコーンゲル）が主剤及び硬化剤からなる二液タイプの場合は、硬化剤を最後に混ぜる。シリコーンゴム（又はシリコーンゲル）とシリコーンオイルの混合作業は、例えばハンドミキサーで混ぜることによって行われる。

次に、シリコーンゴム（又はシリコーンゲル又はシリコーンゴム及びシリコーンゲル）の原料とジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルからなる混合物を、碍管１２と下部金具１６とで形成された小室内に所定量だけ流し込み、数時間静置した後、上部金具１５を取り付けて小室を閉塞する。そして、小室内を常温に保持した状態で電力ケーブル１１に通電し、所定時間静置して混合物を硬化させ、絶縁充填物１０を形成する。絶縁充填物１０は、軟らかいゲル状硬化物（ＪＩＳ Ｋ ２２２０（測定端子：標準コーン）で規定される稠度が２２０〜４５０）となる。なお、ＪＩＳ Ｋ ２２２０（測定端子：標準コーン）に対応する試験方法として、ＩＳＯ２１３７ (測定端子：円錐コーン)がある。

［実施例１］
実施例１では、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムの原料を混合して混合物とし、これを硬化させたゲル状硬化物について、ＪＩＳ Ｋ ２２２０で規定される稠度、耐寒性（−４０℃下で何日後に凍結しているか確認する）、界面密着性を評価した。ジメチルシリコーンオイルには、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＨ２００シリーズ（粘度の異なるものが販売されている）を用い、フェニル基含有シリコーンオイルには東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＨ５１０シリーズ（粘度の異なるものが販売されている）を用い、シリコーンゴムには、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＥ６９１０（液状タイプ、硬化前の粘度： ７５００ｃｓｔ）を用いた。
ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゴム原料の混合比率は８：１〜２１：１の範囲で、表１に示したように変化させた。
評価結果１に示す。

耐寒試験は終端接続部１を製作して行った。すなわち、電圧６６ｋＶ、導体サイズ５００ｓｑ、絶縁厚１０ｍｍの電力ケーブル１１の端部を、１１０ｋＶ級のポリマー碍管１２（内径２９０ｍｍ、高さ１３５０ｍｍ）に収容し、施工現場でシリコーンオイルとシリコーンゴム原料とを混合し、この混合物３０ｋｇを碍管１２に注入し、硬化させてゲル状硬化物、すなわち絶縁充填物１０とした終端接続部１を作製し、これを用いて-４０℃の大型恒温槽に入れて絶縁充填物１０が凍結するか試験を行った。

界面密着性試験は、シリコーンオイルとシリコーンゴム原料の混合物を２枚のシートの間に入れて硬化させて作成したゲル状硬化物の試験片を用いて行った。具体的には、２０ｍｍ×１００ｍｍ×１ｍｍの２枚のシートにシリコーンオイルとシリコーンゴム原料の混合物を挟み硬化させてから、シートの上から荷重０．５ｋｇをかけた状態で平行にシートをずらした際にどれだけの力（密着力）が生じるか、またゲル状硬化物又は油分がシートの表面に残っているかで評価した。なお、架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）製のシートを用いた場合と、エチレンプロピレンゴム（ＥＰ）製のシートを用いた場合のそれぞれについて界面密着性を評価した。
なお、架橋ポリエチレンは電力ケーブルの絶縁層に用いられる素材であり、エチレンプロピレンゴムは終端接続部内のストレスコーンに用いられる素材である。即ち、終端接続部内において、絶縁充填物が密着性を要求される素材を用いて上記界面密着性試験を行った。
２枚のシートに夫々ゲルが残った場合を“○”、一方のシートにゲル状硬化物、他方に油分が残った場合を“△”、片方のシートにのみゲル状硬化物が残った（他方には油分も残らなかった）場合を“×”で示す。

気泡消滅時間は、１１０ｋＶ級のポリマー碍管１２（内径２９０ｍｍ、高さ１３５０ｍｍ）と同じ大きさの透明アクリルパイプの中に、シリコーンオイルとシリコーンゴム原料の混合物を２０Ｌ入れて５０℃の恒温槽に入れ、脱泡装置を用いなくても気泡が消滅するか確認した。
気泡消滅時間を確認することにより、現場で特殊な装置を使用しなくても絶縁充填物１０に気泡がないことを確認することができる。

[実施例１の試験結果]
表１に示すように、シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１８：１とした実施例１−１（オイル粘度は２０００ｃｓｔ）では、硬化後の稠度が３１０であり、界面密着性が実施例１−２，１−３，１−４よりも低下していたが、耐寒性試験では良好な結果が得られた。なお、気泡消滅時間は８ｈであり、現場で施工の際に大型装置を使用しなくても問題ないと考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１．５：１として、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を他の実施例よりも高く設定した実施例１−３（オイル粘度は２０００ｃｓｔ）と、シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を２０：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が１８：１として、シリコーンゴムに対するシリコーンオイルの混合比率を他の実施例よりも高く設定した実施例１−４（オイル粘度は２０００ｃｓｔ）では、硬化後の稠度がそれぞれ３７５，３９１であり、耐寒試験及び界面密着性試験において良好な結果が得られた。また、気泡消滅時間が長くても９ｈ以下なので、注入後、半日後には課電が可能であり、現場で施工の際に大型装置を使用しなくても良いと考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を８：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が１８：１として、シリコーンゴムに対するシリコーンオイルの混合比率を実施例１の中で最も低く設定した実施例１−５（オイル粘度は２０００ｃｓｔ）では、硬化後の稠度が２３０であり、界面密着性が実施例１−１〜１−４より低下していたが、耐寒性試験では良好な結果が得られた。なお、気泡消滅時間は８ｈであり、現場で施工の際に大型装置を使用しなくても問題ないと考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を２１：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が１８：１として、シリコーンゴムに対するシリコーンオイルの混合比率を実施例１の中で最も高く設定した実施例１−８（オイル粘度は２０００ｃｓｔ）では、硬化後の稠度が４２０であり、耐寒性試験・界面密着性が良好であり、気泡消滅時間も８ｈであったが、２５℃で５日経過しても硬化しておらず、硬化時間が長いため、未硬化時に事故があった場合、油漏れする可能性を生じる。

上記各試験結果により、シリコーンオイルの混合比率が小さく、硬化後の絶縁充填物１０の稠度が小さくなる（硬くなる）と、界面密着性が低下すると思われる。界面密着性の観点から、シリコーンオイルのシリコーンゴムに対する混合比率は、９：１以上とするのが望ましい。なお、この混合比率以下であるシリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を８：１とした場合であっても、絶縁充填物１０と電力ケーブル１１又は碍管１２との界面には油膜が形成され、隙間は生じないため電気的には問題はなく、実用可能である。

シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が１８：１とし、オイル粘度を他の実施例よりも低い１０００ｃｓｔとした実施例１−６では、硬化後の稠度が２６７であり、界面密着性が実施例１−１〜１−４より低下していたが、耐寒性試験では良好な結果が得られた。なお、気泡消滅時間は５ｈであり、現場で施工の際に大型装置を使用しなくても問題ないと考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１８：１とし、オイル粘度を他の実施例よりも高い３００００ｃｓｔとした実施例１−２と、シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１８：１とし、オイル粘度を実施例１の中で最も高い４００００ｃｓｔとした実施例１−７では、硬化後の稠度がそれぞれ３３８，３５５であった。実施例１−２は耐寒性・界面密着性試験において、良好な結果が得られた。また、気泡消滅時間も１９ｈであり、注入後１日経過すれば気泡は抜けると考えられる。一方、実施例１−７では耐寒試験及び界面密着性試験において、良好な結果が得られた。しかしながら、オイル粘度が大きすぎるため、気泡消滅時間は３２ｈと長く、シリコーンオイルとシリコーンゴムを混合するときに、容器を傾けてもオイルが流れにくい上、シリコーンゴムと混合する際の攪拌作業に労力を要し、終端接続部１の施工に時間かかった。

実施例１−１、実施例１−２、実施例１−６、実施例１−７は、ジメチルシリコーンオイルとフェニルシリコーンオイルの配合比およびシリコーンオイルとシリコーンゴムの比が同じであるが、オイル粘度が異なっており、これによって硬化後の稠度が異なっていた。
ここで、図２にシリコーンオイルとシリコーンゴム原料の混合比率を２０：１とした場合のオイル粘度と硬化後の稠度の関係について示す。不思議なことに、シリコーンオイルの粘度と、得られる絶縁充填物の硬さ（稠度）の関係は、逆の関係になる。すなわち、図２に示すように、シリコーンオイルの粘度が高いほど得られる絶縁充填物は軟らかく（稠度大）、シリコーンオイルの粘度が低いと絶縁充填物が硬くなる（稠度小）。
実施例１−６のように、オイル粘度が１０００ｃｓｔの場合には絶縁充填物１０の稠度は小さくなり（硬くなる）、界面密着性が低下すると思われる。界面密着性の観点から、シリコーンオイルの粘度は２０００以上とすることが好ましい。また、撹拌作業の容易さの観点から３００００以下が望ましいと考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が１：１として、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を実施例１の中で最も高く設定した実施例１−９（オイル粘度は２０００ｃｓｔ）では、耐寒性・界面密着性試験において、良好な結果が得られた。また、気泡消滅時間も９.５ｈであり、注入後半日経過すれば気泡は抜けると考えられる。しかしながら、２５℃で５日経過しても硬化しておらず、硬化時間が長いため、未硬化時に事故があった場合、油漏れする可能性を生じる。

シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が１９：１として、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を実施例１の中で最も低く設定した実施例１−１０（オイル粘度は２０００ｃｓｔ）では、フェニル基含有シリコーンオイルを使用しない比較例１と比較して耐寒性が向上するものの−４０℃、６０日間で絶縁充填物１が凍結した。なお、その他の試験については良好な結果となった。

[比較例１との対比]
また、表１には、上記各実施例１−１〜１−１０との比較を行うための比較例１の試験結果についても記載している。
シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、ジメチルシリコーンオイルのみを使用した比較例１（オイル粘度は２０００ｃｓｔ）では、−４０℃、２１日間で絶縁充填物１が凍結した。また、シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率が同等である比較例１、シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１９：１とした実施例１−１０、シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率を９：１、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１８：１とした実施例１−１では稠度がそれぞれ２５５、２８５、３１０であり、フェニル基含有シリコーンオイルを混合すると稠度が大きくなり、混合比率が大きいほど稠度が大きくなっていた。

これにより、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率がある一定以上である場合には耐寒性が向上し、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が多い場合には稠度が大きくなり、界面密着性も向上すると考えられる。しかしながらシリコーンオイル中のフェニル基含有シリコーンオイルの配合量が多すぎると硬化に時間を要する。したがって、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率１．５：１〜１８：１が望ましい。

［実施例２の試験結果］
実施例２では、シリコーンオイルとシリコーンゲルの原料を混合して硬化させたゲル状硬化物について、実施例１と同様に、ＪＩＳ Ｋ ２２２０で規定される稠度、耐寒性、界面密着性、及び気泡消滅時間を評価した。シリコーンオイルには、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＨ２００、ＳＨ５１０シリーズを用い、シリコーンゲルには、東レ・ダウコーニング株式会社製のＳＥ１８８６（硬化前の粘度：１１２２ｃｓｔ）を用いた。また、シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合比率は１：９〜８：２の範囲で変化させた。評価結果の一例を表２に示す。

表２に示すように、シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合比率を２：８、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１８：１とした実施例２−１、シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合比率を７：３、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が１８：１として、シリコーンゲルに対するシリコーンオイルの混合比率を他の実施例よりも高く設定した実施例２−２では、硬化後の稠度がそれぞれ２９４，４０３であり、耐寒性試験及び界面密着性試験において良好な結果が得られた。また、気泡消滅時間が９ｈ以下なので、シリコーンオイルとシリコーンゲル注入後、半日後には課電可能であると考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合比率を１：９、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１８：１として、シリコーンゲルに対するシリコーンオイルの混合比率を他の実施例よりも低く設定した実施例２−４では、硬化後の稠度が２７０で実施例２−１，２−２より低く（硬く）、界面密着性も実施例２−１，２−２より劣っていた。また、耐寒性は良好であり、気泡消滅時間も７．５ｈであるため、シリコーンオイルとシリコーンゲル注入後、半日後には課電可能であると考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合比率を８：２として、シリコーンゲルに対するシリコーンオイルの混合比率を実施例２の中で最も高く設定した実施例２−５では、硬化後の稠度が４５０で実施例２−１，２−２より大きく（軟らかく）なった。また、耐寒試験において、良好な結果が得られた。気泡消滅時間は８ｈであり、実施例２−１，２−２と同等であった。しかしながら、２５℃における硬化時間は長くなったため、未硬化時に事故があった場合、油漏れが生じる恐れがある。

これより、絶縁充填物１０をシリコーンオイルとシリコーンゲルを混合して作製する場合においても、シリコーンオイルの混合比率が小さく、硬化後の絶縁充填物１０の稠度が小さくなる（硬くなる）と、界面密着性が低下する。以上より界面密着性の観点から、シリコーンオイルのシリコーンゲルに対する混合比率は、２：８以上とするのが望ましい。
さらに、リコーンオイルとシリコーンゲル原料の混合物の硬化時間が長い場合、これらがシール１８を高度にしないと碍管１２から流出する虞がある。したがって、シリコーンオイルのシリコーンゲルに対する配合比率は、８：２よりも小さくするのが望ましい。

シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合比率を２：８、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１．５：１として、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を他の実施例よりも高く設定した実施例２−３では、硬化後の稠度が３０５であり、耐寒性試験及び界面密着性試験において良好な結果が得られた。また、気泡消滅時間が９ｈ以下なので、シリコーンオイルとシリコーンゲル注入後、半日後には課電可能であると考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合比率を２：８、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１９：１として、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を実施例２の中で最も低く設定した実施例２−７では、硬化後の稠度が２７９であり、界面密着性試験において実施例２−４と同等の結果が得られた。しかし、耐寒性の試験においては６０日でゲルが凍結した。なお、気泡消滅時間については８ｈなので、シリコーンオイルとシリコーンゲル注入後、半日後には課電可能であると考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合比率を２：８、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を１：１として、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率を実施例２の中で最も高く設定した実施例２−６（オイル粘度は２０００ｃｓｔ）では、硬化後の稠度が４３５であり、耐寒性の試験，界面密着性試験は良好であった。また、気泡消滅時間については８．５ｈであり、シリコーンオイルとシリコーンゲル注入後、半日後には課電可能であると考えられる。
しかしながら、２５℃，５日で硬化しないため、未硬化時に事故があった場合、油漏れが生じる恐れがある。

［比較例２との対比］
また、表２には、上記各実施例２−１〜２−７との比較を行うための比較例２の試験結果についても記載している。
シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合比率を２：８、ジメチルシリコーンオイルのみを使用した比較例２では、硬化後の稠度が２６５であり、耐寒性の試験においては２１日でゲルが凍結した。また、界面密着性試験は実施例２−４と同等であった。なお、気泡消滅時間については８．５ｈであり、シリコーンオイルとシリコーンゲル注入後、半日後には課電可能であると考えられる。

シリコーンオイルとシリコーンゲルの混合比率を２：８であるが、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が１００：０である比較例２と、混合比率が１９：１である実施例２−７と、混合比率が１８：１である実施例２−１と、混合比率が１．５：１である実施例２−３と、混合比率が１：１である実施例２−６は、硬化後の稠度がそれぞれ２６５，２７９，２９４，３０５，４３５であり、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が多いほど、稠度が大きくなっている。

これにより、シリコーンオイルとシリコーンゴムの混合物と同様に、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率がある一定以上である場合には耐寒性が向上し、フェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が多い場合には稠度が大きくなり、界面密着性も向上すると考えられる。しかしながらシリコーンオイル中のフェニル基含有シリコーンオイルの配合量が多すぎると硬化に時間を要する。したがって、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率は１．５：１〜１８：１の範囲が望ましい。
なお、この実施例２ではオイル粘度を２０００ｃｓｔに固定して試験を行ったが、オイル粘度の変化による影響は、シリコーンゲルを用いた場合もシリコーンゴムを用いた場合と同様であると、本発明者は予想している。

上述したように、実施形態の終端接続部１においては、絶縁充填物１０が、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムを混合したもの、又はジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゲルを混合したもので形成されている。
これにより、碍管１２内に充填された絶縁充填物１０が、低温下でも凍結することなく、優れた界面密着性を有する。したがって、低温下でも高い耐久性・信頼性を有する完全乾式の終端接続部が実現される。また、終端接続部１は、絶縁充填物１０の構成が異なるだけで、その他の構造は従来の油浸式の終端接続部と同等であるので、安価に製造することができる。他方、油浸式の終端接続部のような漏油の危険性は解消される。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、碍管内に充填する絶縁充填物としては、シリコーンゴムとシリコーンオイルの混合物（例えば実施例１−１）に、シリコーンゲルとシリコーンオイルの混合物（例えば実施例２−１）を混ぜた混合物を硬化させたものを使用することもできる。具体的には、実施例１−１〜１−１０で用いた混合物のいずれかと実施例２−１〜２−７で用いた混合物のいずれかとを任意に組み合わせた混合物を用いることができる。

また例えば、実施形態とは異なる構造の終端接続部に本発明を適用することもできる。図３は、本発明を適用した終端接続部の他の一例を示す図である。図３に示す終端接続部２は、内部に電力ケーブル２１を通す碍管２２と、電力ケーブル２１の外部半導電層２１３から絶縁層２１２にかけてエポキシ座２９と圧縮装置３０とにより圧着されるゴム製のストレスコーン２４とを備え、碍管２２の上部において電力ケーブル１１の導体１１１に接続された導体引出棒２３が引き出され、碍管２２の下部において下部金具２６に形成された下部銅管２７から電力ケーブル２１が挿入されている。電力ケーブル２１と下部銅管２７とはシール２８により密閉されている。
すなわち、この終端接続部２も実施形態の終端接続部１と同様に、電力ケーブル２１の端部と、この電力ケーブル２１の導体２１１端部に接続された導体引出棒２３とが、碍管２２内に収容され、この碍管２２内にシリコーンゲル及び／又はシリコーンゴムとシリコーンオイルとからなる絶縁充填物１０と同じ絶縁充填物２０が充填されて構成されている。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２ 電力ケーブル終端接続部
１０，２０ 絶縁充填物
１１，２１ 電力ケーブル
１１１，２１２ 導体
１１２，２１２ 絶縁層
１１３，２１３ 外部半導電層
１２，２２ 碍管
１３，２３ 導体引出棒
１４，２４ ゴムストレスコーン
１４１ 半導電ゴム部
１４２ 絶縁ゴム部
１４３ オイル膜
１５，２５ 上部金具
１６，２６ 下部金具
１７，２７ 下部銅管
１８，２８ シール

Claims (6)

1. 電力ケーブルの端部が碍管内に収容され、この碍管内に絶縁充填物が充填されてなる電力ケーブル気中終端接続部であって、
   前記絶縁充填物が、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムを混合したもの、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゲルを混合したもの又はジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムとシリコーンゲルを混合したものの何れかで形成されており、
   前記ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が、質量比で１．５：１〜１８：１の範囲であることを特徴とする電力ケーブル気中終端接続部。
2. 電力ケーブルの端部と、この電力ケーブルの導体端部と接続された導体引出棒とが、碍管内に収容され、この碍管内に絶縁充填物が充填されてなる電力ケーブル気中終端接続部の製造方法であって、
   当該電力ケーブル気中終端接続部を施工するときに、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムの原料の混合作業、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゲルの原料の混合作業又はジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムの原料とシリコーンゲルの原料の混合作業のいずれかを行い、この混合作業で得られた混合物を前記碍管内に充填し、
   前記ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルの混合比率が、質量比で１．５：１〜１８：１の範囲であることを特徴とする電力ケーブル気中終端接続部の製造方法。
3. シリコーンゴムの原料、シリコーンゲルの原料又はシリコーンゴムの原料及びシリコーンゲルの原料のいずれかと、ジメチルシリコーンオイル及びフェニル基含有シリコーンオイルとを別々の容器に入れて当該電力ケーブル気中終端接続部の施工現場に持ち込み、これらを施工現場で混合した後、前記碍管内に充填することを特徴とする請求項２に記載の電力ケーブル気中終端接続部の製造方法。
4. ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゴムの原料を混合する場合に、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゴムの原料の混合比率が、質量比で９：１から２０：１の範囲であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電力ケーブル気中終端接続部の製造方法。
5. ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとシリコーンゲルの原料を混合する場合に、ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルを合わせたものとシリコーンゲルの原料の混合比率が、質量比で２：８から７：３の範囲であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電力ケーブル気中終端接続部の製造方法。
6. 前記ジメチルシリコーンオイルとフェニル基含有シリコーンオイルとを混合したシリコーンオイルの粘度が、２０００ｃｓｔから３００００ｃｓｔの範囲であることを特徴とする請求項２から５の何れか一項に記載の電力ケーブル気中終端接続部の製造方法。

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