JP5675677B2 - 電力ケーブル気中終端接続部 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＶケーブル等の電力ケーブルに用いる気中終端接続部に関し、特に、電界緩和層であるゴムストレスコーン、がい管、及びオイル或いはゲルの絶縁材で構成される電力ケーブル気中終端接続部に関する。

近年、工場にて成形でき、現地で紙を巻く作業が不要であるため簡易施工可能であり、かつそれ自身で面圧が得られるゴムストレスコーンで電界緩和層を形成した気中終端接続部が普及している。このゴムストレスコーンを、耐寒性等に優れたシリコーンゴムで製作することが検討されているが、絶縁材に耐寒性等に優れたシリコーン系のオイルやゲルを用いると、これをゴムストレスコーンが吸収し膨潤してしまうため、シリコーンゴム製ストレスコーンは機械特性や電気特性が劣化してしまう。例えば、ストレスコーンの内部半導電層の部分においては機械特性の変化だけでなく体積抵抗率が上昇し、設計通りの電界緩和ができなくなる。また、絶縁層の部分においては機械特性が変化して面圧が下がることにより、ケーブルとの密着性が低下する等の問題点がある。

この間題点を解消するために、シリコーンゴム製のストレスコーンの外周面にフッ系素樹脂（例えばフロロシリコーンゴム）で保護膜を形成し、シリコーンオイル等からなる絶縁材によるシリコーンゴム製ストレスコーンの膨潤を防ぐなどの対策が提案されている（特許文献１及び２）。

特開平４−３４７５１９号公報 特開２００６−４２４２１号公報

しかしながら、上記従来の技術では、組立て時にシリコーンゴム製ストレスコーンを電力ケーブル上で滑らせて所定位置に取り付けるため、電力ケーブル／ストレスコーン界面の摩擦により保護層が剥がれてしまうことを回避するべく、ストレスコーン内面には保護層が形成されていない。このため、電力ケーブルとストレスコーンの間にシリコーン成分が侵入し、シリコーンゴム製ストレスコーンが内面から膨潤する可能性があるという懸念がある。

本発明の目的は、シリコーンゴム製ストレスコーンが内面から膨潤するのを防止して安定した絶縁性能を発揮することができ、加えてスキルレスでコストを抑制することができる電力ケーブル気中終端接続部を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明に係る電力ケーブル気中終端接続部は、電力ケーブルの端部ががい管に収容され、前記がい管内に絶縁材が充填されてなる電力ケーブル気中終端接続部である。そして、前記がい管内で電力ケーブル上に配置され、電界制御を行うためのシリコーンゴム製ストレスコーンと、前記ストレスコーンの上端において、前記ストレスコーンと前記電力ケーブルとの界面を封止する、フッ素系オイル又は一液硬化型もしくは二液硬化型のフッ素系樹脂製の封止部とを有することを特徴とする。

上記構成によれば、ストレスコーンの上端に、該ストレスコーンと電力ケーブルとの界面を封止するフッ素系オイル又は一液硬化型もしくは二液硬化型のフッ素系樹脂製の封止部が設けられる。すなわち電力ケーブル／ストレスコーン界面をフッ素オイル又は一液硬化型もしくは二液硬化型のフッ素系樹脂で封止することにより、ストレスコーン内側からの絶縁材による膨潤を防止することができる。したがって、ストレスコーンの面圧特性や抵抗率に影響を及ぼすことなく、安定した絶縁性能を発揮することができる。また、ストレスコーンの上端にフッ素系オイル又は一液硬化型もしくは二液硬化型のフッ素系樹脂からなる封止部を設けるだけの簡易な構成であるため、スキルレスで且つコストを抑制することができる。

また、前記封止部は、前記電力ケーブルの軸を中心とする環状体であり、前記環状体は、前記電力ケーブルの外表面に接する第１当接面と、前記ストレスコーンに接する第２当接面と、前記絶縁材に接する第３当接面とで画定されるものであってもよい。

本構成によれば、絶縁材がストレスコーンの上端と電力ケーブルとの界面から侵入するのを防止することができる。

また好ましくは、前記ストレスコーンの上端に、前記電力ケーブルの軸を中心とする環状凹部が形成されており、前記封止部が前記環状凹部に収容されてもよい。

本構成によれば、封止部がストレスコーンの上端に安定的に保持されるので、絶縁材がストレスコーン上端と電力ケーブルとの界面に入るのを長期的に防止することができる。

また、前記ストレスコーンに下方に延出する環状延出部が設けられ、前記環状延出部と前記電力ケーブルとの間に内部空間が形成されることで、前記絶縁材が前記ストレスコーンの下端における内周面と接しないように構成されてもよい。

本構成によれば、絶縁材がストレスコーンの下端と電力ケーブルとの界面に侵入するのを防止することができる。

また、前記環状延出部は、前記ストレスコーンの下端に前記電力ケーブルの軸を中心とする環状溝部を設け、管状の取付具の一端を前記環状溝部に固定し、他端を前記がい管の下端に配されたフランジ部に固定することにより構成してもよい。

本構成によれば、絶縁材がストレスコーンの下端と電力ケーブルとの界面を入るのを防止することができる。

本発明によれば、シリコーンゴム製ストレスコーンが内面から膨潤するのを防止して安定した絶縁性能を発揮することができ、且つ、スキルレスでコストを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る電力ケーブル気中終端接続部の構成を概略的に示す部分断面図である。 図１におけるシリコーンゴム製ストレスコーンの構成を示す図である。 図２のシリコーンゴム製ストレスコーンの上端の構成を示す斜視図である。 図２のストレスコーンの上端の変形例を示す斜視図である。 図２のシリコーンゴム製ストレスコーンの下端の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１及び図２において、電力ケーブル１１は、ゴム又はプラスチック絶縁が施された電力ケーブルであり、例えばＣＶケーブルである。この電力ケーブル１１は、導体１１１と、導体１１１の外周に形成された絶縁層１１２と、絶縁層１１２の外周に形成された外部半導電層１１３と、外部半導電層１１３の外周に形成された不図示の遮蔽層と、シース１１４とを有している。この電力ケーブルを所定長で段剥ぎすることで、導体１１１、絶縁層１１２、外部半導電層１１３及びシース１１４が順に露出している。また、導体１１１の端部には、導電性を有する導体引出棒１３が接続されている。

がい管１２は、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製の中空筒体１２１と、中空筒体１２１の外周を被覆するゴム又はプラスチック製の外套１２２とを有する。外套１２２の外表面には、複数の襞部１２２ａが形成されている。

がい管１２の上端１２ａには上部金具１５が、下端１２ｂには下部フランジ１６がそれぞれ取り付けられている。上部金具１５及び下部フランジ１６によって中空筒体１２１の上下開口が閉塞されることにより、がい管１２内に電力ケーブル１１の端部を収容する小室Ａが形成される。導体引出棒１３は、導体１１１に圧縮接続されており、上部金具１５を貫通して外部に突出している。

下部フランジ１６の下面中央には、電力ケーブル１１が挿通される円筒状のケーブル保護金具１７が設けられている。ケーブル保護金具１７の下端には、絶縁材１０の漏出を防止するシール材１８が巻き付けられている。また、下部フランジ１６の下面において、該下部フランジの径方向外側には気中終端接続部１を絶縁支持する複数の支持碍子１９が取り付けられている。また、下部フランジ１６の下面には電力ケーブル１１と略平行にボンドケーブル２０が配置されている。

また、がい管１２の小室Ａにおいて、電力ケーブル１１の外周面には常温収縮型のストレスコーン１４が装着されている。このストレスコーン１４は、絶縁層１１２と外部半導電層１１３の境界線を覆うように取り付けられている。ストレスコーン１４本体は、例えばシリコーンゴムからなる。

この終端接続部１では、電力ケーブル１１の端部と該電力ケーブルの導体端部とが、がい管１２内の小室Ａに収容され、この小室Ａ内に絶縁材１０が充填されている。絶縁材１０はシリコーン系化合物で形成されており、このシリコーン系化合物として、シリコーン系オイル又はシリコーン系ゲルが使用される。シリコーン系オイルとしては、好ましくは、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイルが使用される。シリコーン系ゲルとしては、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３６０である。また、シリコーンオイルにシリコーンゴムを混合してゲル状にしたものを用いることもできる。

上記がい管１２、導体引出棒１３、ストレスコーン１４、上部金具１５、下部フランジ１６、ケーブル保護金具１７、シール材１８、そして絶縁材１０は、電力ケーブル気中終端接続部１を構成している。

図２（ａ）に示すように、ストレスコーン１４は、その長手方向中央部から上端に向かって縮径する略砲弾型の外形を有しているものであり、絶縁部１４１と、半導電部１４２と、ストレスコーン１４の外表面を被覆する保護層１４３とを有している。

この実施形態では、後述するようにストレスコーン１４の絶縁材１０と接する面が絶縁部１４１の外周面のみなので、保護層１４３を絶縁部１４１の外周面のみ形成してあるが、保護層はストレスコーン１４の外周面全体に形成してもよい。

ストレスコーン１４の径方向中央には、電力ケーブル１１が挿通される貫通孔１４１ａが設けられている（図２（ｂ））。このストレスコーン１４は、電力ケーブル１１が貫通孔１４１ａに挿通されることにより拡径され、この拡径によって生じた弾性力により、ストレスコーン１４の内周面１４１ｂが絶縁層１１２及び外部半導電層１１３の外周面に密着する構成となっている。

ストレスコーン１４の半導電部１４２は、半導電性のシリコーンゴムで形成された略ラッパ状の部材であり、その細径側の端部がストレスコーン１４の貫通孔１４１ａの下側の内周面を形成するように配置されている。ストレスコーン１４の他の部分は、絶縁性のシリコーンゴムで形成された絶縁部１４１となっている。

絶縁部１４１及び半導電部１４２を形成するシリコーンゴムには、メチルシリコーンゴム、ビニルメチルシリコーンゴムあるいはフェニルメチルシリコーンゴムなど、フロロシリコーンゴム以外のシリコーンゴムが用いられる。

保護層１４３は、フロロシリコーンゴムから成り、シリコーンオイル等のシリコーン系化合物からなる絶縁材によるストレスコーン１４の膨潤を防ぐ役割を果たす。保護層１４３は、例えば、フロロシリコーンゴムを含有する塗料を絶縁部１４１の外表面に塗布することにより形成される。なお、この実施形態の保護層１４３はフロロシリコーンゴムから成るが、これに限るものではなく、フロロシリコーンゴム等を主成分とする材料その他、シリコーンオイル等のシリコーン系化合物により膨潤し難い材料で保護層１４３を形成することができる。

また本実施形態では、図３（ａ）に示すように、ストレスコーン１４の上端１４ａにおいて、ストレスコーン１４と電力ケーブル１１との間に、電力ケーブル１１の軸を中心とする環状凹部１４４が形成されている。そして、この環状凹部１４４に、フッ素系オイル又はフッ素系樹脂製の封止部１４５が設けられている（図３（ｂ））。この封止部１４５がストレスコーン１４と電力ケーブル１１との界面に存在することで、当該界面が封止されている。

封止部１４５は、フッ素系オイルを電力ケーブル／シリコーンゴム界面に塗布することにより形成される。フッ素系オイルとしては、例えば、ＦＯＭＢＬＩＮ（登録商標）（Ｍ６０（ＰＦＰＥ、動粘度５５０ｃＳｔ（２０℃））、Ｗ１５０（ＰＦＰＥ、動粘度１５３ｃＳｔ（２０℃））、ＹＲ（ＰＦＰＥ、動粘度１３００ｃＳｔ（２０℃））が使用される。この他、封止部１４５は、フッ素系樹脂を電力ケーブル／シリコーンゴム界面に塗布することにより形成されてもよい。フッ素系樹脂としては、例えば、ハルナ パーフロンペイント（フッ素ゴム塗料）が使用される。塗布するフッ素系樹脂は、一液硬化型のものであっても、主剤と硬化剤とからなる二液性硬化型のものでもよい。

具体的には、封止部１４５は、図３（ｃ）に示すように、電力ケーブル１１の絶縁層１１２の外表面１１２ａに接する当接面１４５ａ（第１当接面）と、ストレスコーン１４の保護層１４３に接する当接面１４５ｂ（第２当接面）と、シリコーンオイル等からなる絶縁材１０に接する当接面１４５ｃ（第３当接面）とで画定される環状体からなる（図３（ｃ））。そしてこの封止部１４５は、環状凹部１４４の内周面１４４ａと、絶縁層１１２の外周面１１２ａとに密着した状態で環状凹部１４４に収容されている。本構成によれば、絶縁材１０が電力ケーブル１１とストレスコーン１４の上端１４ａとの界面から侵入するのを確実に防止することができる。また、環状凹部１４４によって封止部１４５がストレスコーン１４の上端１４ａに安定的に保持されるので、絶縁材１０が電力ケーブル１１とストレスコーン１４との界面に侵入するのを長期的に防止することができる。

なお、本実施形態では、ストレスコーン１４の上端１４ａに形成された環状凹部１４４に封止部１４５が収容されているが、図４に示すように、上端に環状凹部が形成されないストレスコーン１４’を使用し、ストレスコーン１４’の上端１４ａ’に封止部１４５’が形成されてもよい。本構成によっても、ストレスコーン１４’の上端１４ａ’が絶縁材１０によって膨潤するのを防止することが可能である。

また、ストレスコーン１４の保護層１４３に接する当接面１４５ｂ（第２当接面）は、保護層１４３の端部が一部欠けているときは、この欠けた一部では当該当節面１４５ｂがストレスコーン１４の絶縁層１４１に接している。

ストレスコーン１４のさらなる膨潤対策として、該ストレスコーンの下端１４ｂと電力ケーブル１１との界面からシリコーンオイル等の絶縁材が浸入することも防止することが望ましい。

該ストレスコーンの下端１４ｂと電力ケーブル１１との界面から絶縁材が侵入することを防止する構造としては、種々採用できる。例えば、ストレスコーンの上端１４ａの封止部１４５と同様にフッ素系オイルやフッ素系樹脂からなる封止部を配置する構成が考えられる。但し、ストレスコーン１４の下端１４ｂにフッ素系オイルを塗布した場合は、当該フッ素系オイルが重力により下方に流れ落ちる可能性があり、長期的にその位置に留まらない可能性があるため、十分な膨潤対策とは言えない。

本実施形態では、図５に示すように、がい管１２内を仕切って絶縁材１０が入らない内部空間Ｃを形成した。すなわち、ストレスコーン１４の下端１４ｂから下方に延出する環状延出部１５１を設け、この環状延出部１５１と電力ケーブル１１の間に内部空間Ｃが形成されることで、絶縁材１０がストレスコーン１４の下端１４ｂにおける内周面１４１ｂと接しないように構成される。

本実施形態では、環状延出部１５１を次のように形成した。すなわち、ストレスコーン１４の下端１４ｂに設けられたザグリ部１５２（環状溝部）に管状の取付具１５３（環状金属部材）の上端１５３ａを固定し、下端１５３ｂを下部フランジ１６（フランジ部）に固定して、環状延出部１５１を形成した。また、取付具１５３の上端１５３ａの部分の外周面には水密テープ１５４が巻き付けられており、ストレスコーン１４のザグリ部１５２内においては、言い換えると、ストレスコーン１４と取付具１５３が重なり合うラップ部Ｂにおいては、ストレスコーン１４の下端１４ｂと取付具１５３が貼りあわされている。

ストレスコーン１４の下部外周面から取付具１５３の上部外周面に亘る部分には、さらに粘着テープ１５５が巻き付けられている。すなわち、ストレスコーン１４の半導電部１４２となっている下部の外周面から前記水密テープ１５４が露出している部分を中心とし、その上下両方向に拡大された範囲に粘着テープ１５５が巻かれている。上方向においては、粘着テープ１５５は前記保護層１４３の下部に重ねて巻かれている。

この巻かれた粘着テープ１５５により前記絶縁材１０の侵入が遮断されるので、絶縁材１０によりストレスコーン１４の下部が膨潤することが防止される。また、絶縁材１０が環状延出部１５１から内部空間Ｃに漏出するのを防止できる。その結果、絶縁材１０がストレスコーン１４の下端１４ｂと電力ケーブル１１との界面に入ることもない。

この実施形態では、以上のようにして、ストレスコーン１４の下端１４ｂが絶縁材１０によって膨潤するのを防止することができる。

図１に示す終端接続部１を施工する場合には、先ず、段剥ぎした電力ケーブル１１の端部に、ケーブル保護金具１７及び下部フランジ１６を取り付け、その後、導体１１１の端部に導体引出棒１３を接続する。その後、取付具１５３とストレスコーン１４とを装着する。このとき、電力ケーブル１１の外表面にフッ素系オイルを塗布し、ストレスコーン１４の貫通孔に電力ケーブル１１を挿通する。そして、取付具１５３の下端１５３ｂを下部フランジ１６に固定すると共に、その上端１５３ａにストレスコーン１４のザグリ部１５２に挿入される位置まで、電力ケーブル１１上でストレスコーン１４を滑動させる。取付具１５３の上部には、予め水密テープ１５４を巻いておく。

次に、取付具１５３の上端１５３ａがザグリ部１５２の最奥部に当接する位置にて、取付具１５３の上部からストレスコーン１４の下部に亘る範囲に粘着テープ１５５を巻き付ける。この電力ケーブル１１の端部にがい管１２を被せた後、がい管１２の下端１２ｂを下部フランジ１６上に封止固定する。また、電力ケーブル１１とケーブル保護金具１７とをシール材１８にてシールする。

次いで、絶縁材を小室Ａ内に所定量流し込み、小室Ａの容積の８０〜９０％に絶縁材を充填する。その後、上部金具１５をがい管１２に取り付けて、上記がい管の上端１２ａを閉塞する。上記のように施工することで終端接続部１が完成する。

上述したように、本実施形態によれば、ストレスコーン１４の上端１４ａに、該ストレスコーンと電力ケーブル１１との界面を封止するフッ素系オイル又はフッ素系樹脂製の封止部１４５が設けられる。すなわち電力ケーブル／ストレスコーン界面をフッ素オイル又はフッ素系樹脂で封止することにより、ストレスコーンが内側から絶縁材により膨潤するのを防止することができる。したがって、ストレスコーン１４の面圧特性や抵抗率に影響を及ぼすことなく、安定した絶縁性能を発揮することが可能となる。また、ストレスコーン１４の上端１４ａに配されるフッ素系オイル又はフッ素系樹脂は、シリコーンオイルに溶けない性質を持つため、絶縁材１０に成分が拡散することはない。また、電力ケーブル／ストレスコーン界面にストレスコーン１４自体による電力ケーブル１１に対する面圧が加わっているため、フッ素系樹脂等がストレスコーン１４の内周面１４１ｂを伝って入ることもなく、長期的に安定した膨潤対策となる。

加えて、本実施形態では、ストレスコーン１４の上端１４ａにフッ素系オイル又はフッ素系樹脂からなる封止部を設けるだけの簡易な構成であるため、スキルレスで且つコストを抑制することが可能である。

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、本実施形態では、取付具１５は金属材料にて構成されるが、これに限らず、取付具１５と同様の機能を有するものであれば、如何なる材料で構成されてもよい。また、取付具１５をストレスコーン１４と同一の材料で構成し、ストレスコーン１４と一体成形してもよい。

また、取付具１５は、必ずしも、下部フランジ１６に固定する必要はない。取付具１５をがい管１２の内面に密着させることにより、絶縁材１０を充填する小室Ａと絶縁材を侵入させない内部空間Ｃを仕切ることもできる。

さらに、ストレスコーンの下端１４ｂと電力ケーブル１１との界面からシリコーンオイル等の絶縁材が浸入することも防止するためには、ストレスコーン１４の下端部から電力ケーブル１１に亘りテープを巻いても良い。この場合、ストレスコーン１４の下端部内周側を小径に形成すると良い。

また、上記実施形態は全ての点で例示であり、制限的なものではないと考えられるべきである。また、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定解釈されず、特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきである。また、特許請求の範囲に記載された構成と均等なものとして解される範囲を含むことが意図される。

１ 終端接続部
１０ 絶縁材
１１ 電力ケーブル
１２ がい管
１２ａ 上端
１２ｂ 下端
１３ 導体引出棒
１４ ストレスコーン
１４ａ 上端
１４ｂ 下端
１５ 上部金具
１６ 下部フランジ
１７ ケーブル保護金具
１８ シール材
１９ 支持碍子
２０ ボンドケーブル
１１１ 導体
１１２ 絶縁層
１１２ａ 外周面
１１３ 外部半導電層
１１４ シース
１２１ 中空筒体
１２２ 外套
１２２ａ 襞部
１４１ 絶縁部
１４１ａ 貫通孔
１４１ｂ 内周面
１４２ 半導電部
１４３ 保護層
１４４ 環状凹部
１４４ａ 内周面
１４５ 封止部
１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃ 当接面
１５１ 環状延出部
１５２ ザグリ部
１５３ 取付具
１５３ａ 上端
１５３ｂ 下端
１５４ 水密テープ
１５５ 粘着テープ

Claims (6)

1. 電力ケーブルの端部ががい管に収容され、前記がい管内に絶縁材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、
   前記がい管内で電力ケーブル上に配置され、電界制御を行うためのシリコーンゴム製ストレスコーンと、
   前記ストレスコーンの上端において、前記ストレスコーンと前記電力ケーブルとの界面を封止する、フッ素系オイル又は一液硬化型もしくは二液硬化型のフッ素系樹脂製の封止部とを有することを特徴とする、電力ケーブル気中終端接続部。
2. 前記封止部は、前記電力ケーブルの軸を中心とする環状体であり、
   前記環状体は、前記電力ケーブルの外表面に接する第１当接面と、前記ストレスコーンに接する第２当接面と、前記絶縁材に接する第３当接面とで画定されることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル気中終端接続部。
3. 前記ストレスコーンの上端に、前記電力ケーブルの軸を中心とする環状凹部が形成されており、
   前記封止部が前記環状凹部に収容されてなることを特徴とする、請求項１又は２記載の電力ケーブル気中終端接続部。
4. 前記ストレスコーンに下方に延出する環状延出部が設けられ、
   前記環状延出部と前記電力ケーブルとの間に内部空間が形成されることで、前記絶縁材が前記ストレスコーンの下端における内周面と接しないように構成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電力ケーブル気中終端接続部。
5. 前記ストレスコーンの下端に、前記電力ケーブルの軸を中心とする環状溝部が設けられ、
   前記環状延出部は、管状の取付具の一端を前記環状溝部に固定し、他端を前記がい管の下端に配されたフランジ部に固定することにより構成されていることを特徴とする、請求項４記載の電力ケーブル気中終端接続部。
6. 前記絶縁材が、シリコーン系オイル又はシリコーン系ゲルからなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電力ケーブル気中終端接続部。

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