JP5813714B2 - 電力ケーブルの終端接続部 - Google Patents

Description

本発明は、エポキシ碍管内に電力ケーブルの端末部を収容してなる電力ケーブルの終端接続部に関し、特に、非貫通型（密閉型）の終端接続部に関する。

従来、ＯＦケーブル（油浸紙絶縁ケーブル）等の電力ケーブルの終端接続部として、「貫通型」の終端接続部が知られている（非特許文献１）。貫通型の終端接続部においては、ケーブル導体に接続される導体接続端子が、エポキシ碍管の先端の開口部に挿通され外部に引き出される。そのため、エポキシ碍管の先端の開口部（導体接続端子の貫通部）を介して外部へ絶縁油が漏出したり、エポキシ碍管内に機器内のガス（例えば、ＳＦ_６ガス等）が侵入したりしないように、エポキシ碍管の先端の開口部はＯリング等のシール部材によって密閉される。具体的には、エポキシ碍管の先端の開口部を貫通する導体接続端子の外周にシール部材を設けることによって、当該開口部の内周との間で密閉される。

特許第４６６７４７２号公報

山下行雄他著、「シンガポール４００ｋＶ半合成紙絶縁ＯＦケーブルプロジェクトの完成」、三菱電線工業時報、２００２年７月、第９９号、第６１〜６８ページ

上述した貫通型の終端接続部において、シール部材の経年劣化は不可避である。特に、ＯＦケーブルの終端接続部では、シール部材の劣化によって絶縁油の漏出が危惧される。そこで近年では、エポキシ碍管の先端側に埋設され、先端側が密閉された内部導体に、導体接続端子が接続される「非貫通型（密閉型）」の終端接続部が要求されている。従来の非貫通型の終端接続部は、ＣＶケーブルの終端接続部として、例えばチューリップ型の接触子（いわゆるチューリップコンタクト）によって、導体接続端子と内部導体とが接続される構成となっている（例えば特許文献１）。

本発明の目的は、組立作業が容易で、組立後の電力ケーブルの抜脱を確実に防止できる信頼性の高い非貫通型（密閉型）の終端接続部を提供することである。

本発明に係る電力ケーブルの終端接続部は、段剥ぎによりケーブル導体が露出した電力ケーブルの端末部と、
前記ケーブル導体の先端に接続される導体接続端子と、
前記電力ケーブルの端末部を収容するエポキシ樹脂製の絶縁筒と、前記導体接続端子に接続される埋込導体とが一体的に形成されたエポキシ碍管と、
前記導体接続端子と前記埋込導体との間に介在し、両者を電気的に接続する接触子と、
前記導体接続端子から径方向に対称的に突出するケーブル引留部と、
前記エポキシ碍管内に配置され、前記導体接続端子とともに前記ケーブル引留部を挿入可能で、かつ挿入後に前記導体接続端子及び前記ケーブル引留部を軸周りに回転させることにより抜脱不能となる貫通孔を有する固定部材と、
前記貫通孔に近接して配置され、前記導体接続端子及び前記ケーブル引留部を回転不能に保持する回転防止部と、を有することを特徴とする。

本発明に係る電力ケーブルの終端接続部によれば、電力ケーブルの端末部をエポキシ碍管に挿入した後回転させるだけで、ケーブル引留部が固定部材及び回転防止部によって保持される。したがって、組立作業が極めて容易になるとともに、組立後の電力ケーブルの脱抜を確実に防止できる信頼性の高い電力ケーブルの終端接続部が提供される。

本発明の実施の形態に係る電力ケーブルの終端接続部の全体構成を示す図である。 電力ケーブルの終端接続部の先端部（電力ケーブルの固定部分）を拡大して示す図である。 電力ケーブルとエポキシ碍管とを分解して示す組立前の図である。 固定部を先端側から見た平面図である。 エポキシ碍管に電力ケーブルの端末部を挿入するときの断面図である。 エポキシ碍管に電力ケーブルの端末部を挿入するときの導体接続部と固定金具の位置関係を示す図である。 エポキシ碍管に電力ケーブルの端末部を挿入した後の導体接続部と固定金具の位置関係を示す図である。

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、本発明の実施の形態に係る電力ケーブルの終端接続部１の全体構成を示す図である。図２は、電力ケーブルの終端接続部１の先端部（電力ケーブル１０の固定部分）を拡大して示す図である。図３は、電力ケーブル１０とエポキシ碍管２０とを分解して示す組立前の図である。図１〜図３において、図中下側を後端側又は後端方向、図中上側を先端側又は先端方向と呼ぶ。

図１〜図３に示すように、電力ケーブルの終端接続部１は、電力ケーブル１０の端末部、エポキシ碍管２０、導体接続部３０、及び固定部４０等を備える。電力ケーブルの終端接続部１は、開閉器や変圧器等の電力用機器（図示略）に電力ケーブル１０を接続する際に使用される非貫通型（密閉型）の終端接続部である。本実施の形態では、電力ケーブル１０としてＯＦケーブルを適用したガス中終端接続部の例について説明する。

電力ケーブル１０は、ＯＦケーブルの場合、中心から順に、油通路（図示略）、ケーブル導体１１、ケーブル絶縁層１２、金属シース１３、防食層（図示略）等を有し、電力ケーブル１０内には絶縁油が充填される。
油通路（図示略）は、電力ケーブル１０内に充填される絶縁油の通路である。電力ケーブル１０の端末部に導体接続端子３１を圧縮接続するときに油通路が潰れないように、油通路の先端には補強鋼管（図示略）が挿入される。ケーブル導体１１は、例えば銅撚線又はアルミ撚線で構成される。絶縁層１２は、ケーブル導体１１の周面に巻き付けられる油浸紙であり、例えばクラフト紙及び半合成紙で構成される。金属シース１３は、例えば鉛又はアルミニウムで構成される。防食層（図示略）は、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥ（ポリエチレン）、又はナイロンで構成される。

電力ケーブル１０の端末部には段剥ぎ処理が施され、ケーブル導体１１及び絶縁層１２が露出する。絶縁層１２の外周面には、補強絶縁紙１４２とエポキシベルマウス１４１からなる電界緩和用の電界緩和部１４が形成される。ＯＦケーブルの場合、電力ケーブル１０の端末部をエポキシ碍管２０に挿入する前に電界緩和部１４が形成される。また、電力ケーブル１０の端末部の先端（ケーブル導体１１の先端）には、導体接続端子３１が圧縮接続される。

導体接続部３０は、導体接続端子３１及びケーブル引留棒３２等を有する。
導体接続端子３１は、ケーブル導体１１の先端に接続される金属製の部材である。導体接続端子３１は、先端側の小径部３１１、小径部３１１の後端側に連設される大径部３１２、及び大径部３１２の後端側に連設される圧縮接続部３１３を有する。

小径部３１１は、ケーブル引留棒３２を挿入するための水平方向の引留棒用貫通孔（図示略）を有する。また、小径部３１１には、ケーブル引留棒３２を導体接続端子３１（小径部３１１）に固定するピン（図示略）を挿入するための、より小径のピン用貫通孔（図示略）が、引留棒用貫通孔と垂直に交差するように、水平方向に設けられる。小径部３１１の先端には樹脂製の保護キャップ３５が配置される。保護キャップ３５は、円柱状に形成される。保護キャップ３５の外径は、小径部３１１の外径と略同一である。

ケーブル引留棒３２は、全長が導体接続端子３１の小径部３１１の外径より大きく、かつ、後述する内部導体２２の先端収容部２２２の内径よりも小さい。ケーブル引留棒３２は、金属製で、円柱形状を有し、長手方向の中央には小径部３１１に設けられたピン用貫通孔と同径のピン用貫通孔（図示略）が設けられる。ケーブル引留棒３２は、小径部３１１に設けられた引留棒用貫通孔（図示略）に挿入され、ケーブル引留棒３２に設けられたピン用貫通孔と、導体接続端子３１の小径部３１１に設けられたピン用貫通孔との位置を合わせた状態で、当該ピン用貫通孔に例えばピンを挿通することによって導体接続端子３１（小径部３１１）に固定される。ケーブル引留棒３２は、導体接続端子３１から径方向（水平方向）に対称的に突出することになる。

大径部３１２の外径は、小径部３１１の外径よりも大きく、内部導体２２（後述する中間収容部２２３）の内径より若干小径に設定される。大径部３１２の先端には樹脂製の保護カバー３４が配置される。保護カバー３４は、小径部３１１を貫通させるために円筒状に形成される。保護カバー３４の外径は、大径部３１２の外径と略同一である。

大径部３１２の周面には接触子３３を嵌着するための環状の凹溝が形成され、当該凹溝に、導体接続端子３１と内部導体２２とを電気的に接続する接触子３３が配置される。接触子３３は、径方向に伸縮可能な複数のＶ字状接触片を有し、このＶ字状接触片が導体接続端子３１の周方向に沿って相互に平行な状態で連結されたバネ状接触子（例えば、特許文献１に記載されるような複数のＶ字状接触片を有するマルチラムバンド）であることが好ましい。これにより、柔軟性に優れた通電部を形成することができる。

圧縮接続部３１３は、ケーブル導体１１を収容する導体収容部３１３ａを有する。圧縮接続部３１３は、導体収容部３１３ａにケーブル導体１１を挿入した状態で圧縮され、ケーブル導体１１と導通するとともに、ケーブル導体１１を脱抜不能に保持する。

エポキシ碍管２０は、エポキシ樹脂製の絶縁体２１と内部導体２２とがモールド成形により一体的に形成された構成を有する。絶縁体２１と内部導体２２とは一体的に形成されるので、境界部分にＯリング等のシール部材を配置する必要はない。

絶縁体２１は、後端に開口２１１を有する釣鐘状の部材である。絶縁体２１の内部空間が、電力ケーブル１０の端末部を収容するケーブル端末収容部２１２となる。絶縁体２１は、後端部に、エポキシ碍管２０を電力用機器の機器ケース６０に取り付けるためのフランジ部２１３を有する。エポキシ碍管２０のフランジ部２１３より先端側が機器ケース６０内に位置するように、フランジ部２１３が機器ケース６０に気密に取り付けられる。

内部導体２２は、後端に開口２２１を有し、先端が閉塞された有蓋円筒状の金属部材である。内部導体２２の後端側は、内周面が露出した状態で絶縁体２１の先端部に埋設される。

内部導体２２の内部空間は、先端収容部２２２、中間収容部２２３、及び後端収容部２２４に区画される。
中間収容部２２３には導体接続端子３１の大径部３１２が位置し、接触子３３を介して内部導体２２と導体接続端子３１とが電気的に接続される。
後端収容部２２４には導体接続部３０（導体接続端子３１）の後端部が位置する。内部導体２２の後端は、電界の集中を緩和すべく、後端部が断面円弧状の膨出形状を有する。
先端収容部２２２の後端部には、導体接続部３０を固定するための固定部４０が配置される。先端収容部２２２の後端部内周面には、固定部４０を装着するためのねじ部２２２ａが形成される。

固定部４０は、固定金具４１と止めピン４２を有する。固定部４０を先端側から見た平面図を図４に示す。
固定金具４１は、内部導体２２の先端収容部２２２の後端部の内径と同等の外径を有する円筒状の金属部材である。固定金具４１の外周面には、先端収容部２２２のねじ部（雌ねじ）２２２ａに螺合するねじ部（雄ねじ）４１ａが形成される。

固定金具４１は、導体接続部３０の先端部、すなわち導体接続端子３１の小径部３１１とケーブル引留棒３２を挿入可能な貫通孔４１１を有する。つまり、貫通孔４１１は、導体接続端子３１の小径部３１１とケーブル引留棒３２を先端側からみた平面視形状と同等の形状を有する。貫通孔４１１は、導体接続端子３１の大径部３１２は挿入不能な大きさである。貫通孔４１１は、導体接続端子３１が挿入される第１の部分４１１ａ（円形の部分）と、ケーブル引留棒３２が挿入される第２の部分４１１ｂ（第１の部分４１１ａから径方向外側に膨出する部分）とに区画される。

止めピン４２は、円柱状の金属部材であり、図４では先端が断面円弧状（すなわち図４の場合、止めピン４２の先端は半球状）である。止めピン４２は、固定金具４１の上端面に立設される。図４の場合、固定金具４１の上端面には、止めピン４２を螺合するためのねじ孔が４箇所に設けられる。そして、対応するねじ孔に止めピン４２Ａ〜４２Ｄがそれぞれ螺合され、緩まないように接着剤等で固定される。図４では、貫通孔４１１の第２の部分４１１ｂの一方を挟んで対向する位置に止めピン４２Ａ、４２Ｂが配置され、第２の部分４１１ｂの他方を挟んで対向する位置に止めピン４２Ｃ、４２Ｄが配置されている。これにより、電力ケーブル１０の端末部をエポキシ碍管２０に挿入して組み立てた後、電力ケーブル１０の端末部が回転して、固定金具４１から脱落するのを確実に防止することができる。
なお、止めピン４２の高さは、電力ケーブル１０の端末部に軸周りのトルクが生じたときにケーブル引留棒３２が容易に乗り越えられない程度であればよい。

電力ケーブルの終端接続部１を組み立てる場合、まず、エポキシ碍管２０の先端収容部２２２の後端部に、止めピン４２が立設された固定金具４１を取り付ける。先端収容部２２２の後端部にはねじ部２２２ａが設けられ、ねじ部２２２ａの先端側に段部が設けられている。この段部に固定金具４１の先端面が突き当たるまで、固定金具４１がねじ込まれる。固定金具４１の取付位置は、エポキシ碍管２０に電力ケーブル１０の端末部を挿入して、導体接続部３０の先端が内部導体２２の内側先端面に突き当たったときに、ケーブル引留棒３２が止めピン４２よりも上方となる位置とされる（図５参照）。

本実施の形態では、固定金具４１の取付位置が絶縁体２１の先端部よりも先端側であり、絶縁体２１の開口２１１から深い位置にある。しかも、ＯＦケーブルの場合、ケーブル絶縁層１２にエポキシベルマウス１４１が装着される。そのため、固定金具４１を予め電力ケーブル１０の端末部に挿通しておいて、エポキシ碍管２０に電力ケーブル１０を挿入した後で、エポキシベルマウス１４１を乗り越えて固定金具４１を所定の部位まで挿入して取り付けるのはほぼ不可能である。したがって、本実施の形態では、エポキシ碍管２０に電力ケーブル１０の端末部を挿入する前に、固定金具４１をエポキシ碍管２０（内部導体２２）に取り付けておく必要がある。

一方、電力ケーブル１０の端末部において、ケーブル絶縁層１２の周面に電界緩和部１４を形成する。また、ケーブル導体１１に導体接続部３０を取り付ける。そして、電力ケーブル１０の端末部を支持架台（図示略）によって鉛直に支持する。

次に、ケーブル引留棒３２が固定金具４１の貫通孔４１１に挿入されるように、電力ケーブル１０の端末部とエポキシ碍管２０を位置合わせした状態で、エポキシ碍管２０を降下させて導体接続部３０の先端部を固定金具４１の貫通孔４１１に挿入する（図５、図６参照）。このとき、導体接続部３０の先端が内部導体２２の内側先端面に突き当たるまでエポキシ碍管２０を降下させる。つまり、導体接続部の先端部を内部導体２２に突き当てることで、挿入位置を確認する。図５に示すように、ケーブル引留棒３２は、止めピン４２よりも先端側に位置する。
なお、説明の便宜上、図６では、先端に配置される保護キャップ３５は省略している。図７においても同様である。

導体接続端子３１の小径部３１１の先端には保護キャップ３５が配置され、大径部３１２の先端には保護カバー３４が配置されているので、導体接続部３０の先端がエポキシ碍管２０（内部導体２２）に突き当たっても、エポキシ碍管２０及び導体接続部３０に損傷は生じない。すなわち、エポキシ碍管２０内で金属部材同士が接触して金属粉が発生するのを防止することができる。

次に、ケーブル引留棒３２の一端部が止めピン４２Ａ、４２Ｃの間に位置し、他端部が止めピン４２Ｂ、４２Ｄの間に位置するように、エポキシ碍管２０を軸周りに約９０°回転させた後、エポキシ碍管２０を上昇させる。固定金具４１の貫通孔４１１の一方の第２の部分４１１ｂから他方の第２の部分４１１ｂまでの長さは、ケーブル引留棒３２の全長より若干長い。また、固定金具４１の貫通孔４１１の第１の部分４１１ａ（円形の部分）の内径は、ケーブル引留棒３２の全長より小さい。したがって、ケーブル引留棒３２が固定金具４１の貫通孔４１１の周縁部に引っ掛かり、電力ケーブル１０の端末部は脱抜不能となる（図７参照）。エポキシ碍管２０を機器ケース６０（図１参照）に固定した状態で電力ケーブル１０側を回転させてもよいが、エポキシ碍管２０側を回転させる方が、作業性が良いため好ましい。
また、導体接続端子３１の大径部３１２は内部導体２２の中間収容部２２３に位置し、接触子３３によって導体接続端子３１と内部導体２２は良好に導通する。

なお、エポキシ碍管２０の後端には下部金具５１が気密に取り付けられる。また、下部金具５１と金属シース１３との境界部分には、溶融した半田を盛り付けることにより、半田部５２が形成され、下部金具５１と金属シース１３とが接合される。半田部５２の周囲にはエポキシ樹脂等による補強層５３が形成される。さらに補強層５３の周囲には、自己融着性ゴムテープ、粘着ＰＶＣテープ等による防水処理５４が施される。エポキシ碍管２０内には、電力ケーブル１０から流出する絶縁油が供給される。

このように、本実施の形態に係る電力ケーブルの終端接続部１は、段剥ぎによりケーブル導体１１が露出した電力ケーブル１０の端末部と、ケーブル導体１１の先端に接続される導体接続端子３１と、電力ケーブル１０の端末部を収容するエポキシ樹脂製の絶縁体２１と、導体接続端子３１に接続される内部導体２２とが一体的に形成されたエポキシ碍管２０と、導体接続端子３１と内部導体２２との間に介在し、両者を電気的に接続する接触子３３と、導体接続端子３１から径方向に対称的に突出するケーブル引留棒３２（ケーブル引留部）と、エポキシ碍管２０内に配置され、導体接続端子３１とともにケーブル引留棒３２を挿入可能で、かつ挿入後に導体接続端子３１及びケーブル引留棒３２を軸周りに回転させることにより抜脱不能となる貫通孔４１１を有する固定金具４１（固定部材）と、貫通孔４１１に近接して配置され、導体接続端子３１及びケーブル引留棒３２（ケーブル引留部）を回転不能に保持する止めピン４２（回転防止部）と、を有する。

電力ケーブルの終端接続部１によれば、電力ケーブル１０の端末部をエポキシ碍管２０に挿入した後に回転させるだけで、ケーブル引留棒３２が固定金具４１及び止めピン４２によって保持される。具体的には、ケーブル引留棒３２が固定金具４１の貫通孔４１１の第２の部分４１１ｂからずれた位置（挿入位置から約９０°回転した位置）に配置され、しかも、ケーブル引留棒３２の両端部がそれぞれ２つの止めピン４２の間に配置される。したがって、電力ケーブル１０の脱抜を確実に防止することができる。
また、導体接続端子３１と内部導体２２との間にマルチラムバンド等の接触子３３が介在することにより、大電流を流すことが可能となる。
さらには、電力ケーブルの終端接続部１は、チューリップコンタクトを用いる場合に比較して、組立作業が極めて容易である。
このように、電力ケーブルの終端接続部１は、組立作業が容易であり、組立後の電力ケーブル１０の脱抜を確実に防止でき、高い信頼性を有する。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の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、ケーブル引留部は、実施の形態のケーブル引留棒３２のように導体接続端子３１と別体で構成し、電力ケーブルの終端接続部１を組み立てる際に導体接続端子３１と一体化するのが簡単であるが、もともと導体接続端子３１と一体的に形成されていてもよい。
また、固定金具４１に配置される止めピン４２は、電力ケーブル１０の端末部が固定金具４１から脱抜できる位置に回転するのを阻止できればよく、配置態様及び個数は特に制限されない。
また、本発明は、ＯＦケーブル用の終端接続部だけでなく、ＣＶケーブル（架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル）用の終端接続部に適用することもできる。
また、実施の形態では、ガス中終端接続部に適用した例について説明したが、油中終端接続部に適用してもよい。
また、実施の形態では、図１に示すようにフランジ部２１３を機器の外側に固定する構成となっているが、非特許文献１の図７のように、フランジ部２１３を機器の内側に固定する構成でもよい。

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 電力ケーブルの終端接続部
１０ 電力ケーブル
１１ ケーブル導体
１２ ケーブル絶縁層
１３ 金属シース
１４ 電界緩和部
１４１ エポキシベルマウス
１４２ 補強絶縁紙
２０ エポキシ碍管
２１ 絶縁体
２２ 内部導体
３０ 導体接続部
３１ 導体接続端子
３２ ケーブル引留棒（ケーブル引留部）
３３ 接触子
３４ 保護カバー
３５ 保護キャップ
４０ 固定部
４１ 固定金具（固定部材）
４２ 止めピン（回転防止部）

Claims (5)

1. 段剥ぎによりケーブル導体が露出した電力ケーブルの端末部と、
   前記ケーブル導体の先端に接続される導体接続端子と、
   前記電力ケーブルの端末部を収容するエポキシ樹脂製の絶縁体と、前記導体接続端子に接続される内部導体とが一体的に形成されたエポキシ碍管と、
   前記導体接続端子と前記内部導体との間に介在し、両者を電気的に接続する接触子と、
   前記導体接続端子から径方向に対称的に突出するケーブル引留部と、
   前記エポキシ碍管内に配置され、前記導体接続端子とともに前記ケーブル引留部を挿入可能で、かつ挿入後に前記導体接続端子及び前記ケーブル引留部を軸周りに回転させることにより抜脱不能となる貫通孔を有する固定部材と、
   前記貫通孔に近接して配置され、前記導体接続端子及び前記ケーブル引留部を回転不能に保持する回転防止部と、を有することを特徴とする電力ケーブルの終端接続部。
2. 前記貫通孔は、前記導体接続端子が挿入される第１の部分と、前記第１の部分から径方向両側に膨出し前記ケーブル引留部が挿入される第２の部分とに区画され、
   前記回転防止部は、前記第２の部分を挟んで対向する位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブルの終端接続部。
3. 前記導体接続端子は、前記貫通孔に挿入可能な小径部と、前記貫通孔に挿入不能な大径部とを有し、
   前記小径部の先端及び前記大径部の先端のそれぞれに樹脂製の保護部材が配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力ケーブルの終端接続部。
4. 前記接触子は、径方向に伸縮可能な複数のＶ字状接触片が、前記導体接続端子の周方向に沿って相互に平行な状態で連結されたバネ状接触子であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力ケーブルの終端接続部。
5. 前記電力ケーブルが、中心から順に、少なくとも油通路、ケーブル導体、及びケーブル絶縁層を有するＯＦケーブルで構成され、
   前記ケーブル絶縁層の周面には、エポキシベルマウスを含む電界緩和部が装着されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電力ケーブルの終端接続部。

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