JP5850813B2 - き電用同軸ケーブル接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、電車の同軸ケーブル交流き電システムにおいてき電線として使用されるき電用同軸ケーブルに２本の単心電力ケーブルを接続するためのき電用同軸ケーブル接続部に関する。

従来、交流式電気鉄道のき電システムとして、内部導体と外部導体の二重構造を有する同軸ケーブルを用いたケーブルき電方式が実用化されている。ケーブルき電方式のシステム概略を図１に示す。

図１に示すように、同軸ケーブル交流き電システム１では、電鉄変電所２から出力されたき電電流が、き電用同軸ケーブル１０の内部導体１１及びトロリー線３を介して電車５に供給される。そして、帰線電流は、レール４から吸い上げられ、き電用同軸ケーブル１０の外部導体１３を通って電鉄変電所２に帰還される。
電鉄変電所２では、発電所から送電されてきた三相交流が、き電システムに適した電圧（例えば３０ｋＶ）に降圧されるとともに、単相交流に変換され、単相２線式で電力が供給される。同軸ケーブル交流き電システム１によれば、き電用同軸ケーブル１０の内部導体１１と外部導体１３には逆向きの電流が流れ、それぞれの電流による磁力が相殺されるため、通信誘導障害の発生を抑制することができる。

また、同軸ケーブル交流き電システム１において、き電用同軸ケーブル１０の端末部には、き電用同軸ケーブル１０の内部導体１１と外部導体１３のそれぞれに単心の電力ケーブル２０、３０を接続するためのき電用同軸ケーブル接続装置Ｃが設けられる。電鉄変電所２に設置されているき電用変圧器（図示略）とき電用同軸ケーブル１０は、電力ケーブル２０、３０を介して電気的に接続される。

従来のき電用同軸ケーブル接続装置Ｃ２は、図２に示すように、それぞれのケーブル１０〜３０の端末に磁器碍管タイプの気中終端接続部４１〜４３が施工され、導体引出部同士が架空線４４、４５（ジャンパー線）で接続される構成となっている。具体的には、気中終端接続部４１の碍管内で導体引出部４１１とき電用同軸ケーブル１０の内部導体１１とが電気的に接続され、導体引出部４１２とき電用同軸ケーブル１０の外部導体１３とが電気的に接続されている。また、気中終端接続部４２の碍管内で導体引出部４２１と、第１の単心電力ケーブル２０のケーブル導体２１とが電気的に接続され、気中終端接続部４３の碍管内で導体引出部４３１と第２の単心電力ケーブル３０のケーブル導体３１とが電気的に接続されている。そして、導体引出部４１１と導体引出部４２１とを架空線（ジャンパー線）４４で接続することにより、き電用同軸ケーブル１０の内部導体１１と第１の単心電力ケーブル２０のケーブル導体２１とが電気的に接続される。また、導体引出部４１２と導体引出部４３１とを架空線（ジャンパー線）４５で接続することにより、き電用同軸ケーブル１０の外部導体１３と第２の単心電力ケーブル３０のケーブル導体３１とが電気的に接続される。

なお、複数の電力ケーブルを接続する技術、又は電力ケーブルの終端接続部に関する技術としては、以下の特許文献に開示されているものがある。
例えば、特許文献１、２には同軸ケーブル同士の接続技術について開示されており、特許文献３には単心の電力ケーブル同士の接続技術について開示されている。また、特許文献４には、Ｙ分岐型のケーブル接続部が開示されている。特許文献５には、同軸ケーブル用の終端接続部が開示されている。

特開２００７−３２５４４２号公報 特開２００１−１１２１３９号公報 特開２００９−２４００２０号公報 特開平１０−１３６５４９号公報 特開２００８−３１２３０３号公報

しかしながら、従来のき電用同軸ケーブル接続装置Ｃ２は、磁器碍管タイプの気中終端接続部４１〜４３を利用しているため、以下のような課題がある。
すなわち、高圧部・充電部が露出しているため、接触により人災（感電）や火災が生じるおそれがある。また、接触による人災や火災を防止するためには離隔距離が必要となるので、設置スペースを広く確保しなければならない。また、大気中の塩分や塵埃により碍子が汚損されると、漏洩電流が流れやすくなり地絡事故等を引き起こすおそれがあるため、定期的な清掃メンテナンスが必要となる。また、磁器碍管や架台等の重量が重く、運搬作業が煩雑である上、気中終端接続部を構成するのにケーブル処理長を長くとる必要があるため、施工時間が長大化する。

本発明の目的は、安全性に優れるとともに、省スペース化を図ることができ、さらにはメンテナンス性、作業性を格段に改善できるき電用同軸ケーブル接続装置を提供することである。

本発明に係るき電用同軸ケーブル接続装置は、き電用同軸ケーブルの内部導体と第１の単心電力ケーブルのケーブル導体を接続する第１の埋込電極と、
前記き電用同軸ケーブルの外部導体と第２の単心電力ケーブルのケーブル導体を接続する第２の埋込電極と、
前記第１の埋込電極及び前記第２の埋込電極の外周面を包囲するとともに、前記き電用同軸ケーブル、前記第１の単心電力ケーブル、及び前記第２の単心電力ケーブルを装着するためのケーブル端末受容部を有する硬質の絶縁材料からなる絶縁部と、が一体的に形成され、さらに前記絶縁部の外表面に遮へい層が形成された絶縁ユニットを備え、
前記絶縁ユニット内において、前記き電用同軸ケーブルの内部導体と前記第１の単心電力ケーブルのケーブル導体が前記第１の埋込電極を介して電気的に接続されるとともに、前記き電用同軸ケーブルの外部導体と前記第２の単心電力ケーブルのケーブル導体が前記第２の埋込電極を介して電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、安全性に優れるとともに、省スペース化を図ることができ、さらにはメンテナンス性、作業性を格段に改善できるき電用同軸ケーブル接続装置を実現することができる。

同軸ケーブル交流き電システムの概略を示す図である。 従来のき電用同軸ケーブル接続装置を示す図である。 実施の形態に係るき電用同軸ケーブル接続装置を模式的に示す図である。 実施の形態に係るき電用同軸ケーブル接続装置を詳細に示す図である。

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３は、実施の形態に係るき電用同軸ケーブル接続装置を模式的に示す図である。図４は、実施の形態に係るき電用同軸ケーブル接続装置を詳細に示す図である。図３、４に示すき電用同軸ケーブル接続装置Ｃ１は、例えば図１に示す同軸ケーブル交流き電システム１において、き電用同軸ケーブル１０をき電系統に接続する箇所（図１の符号Ｃ１の箇所）に設けられる。

図３、４に示すように、き電用同軸ケーブル接続装置Ｃ１では、き電用同軸ケーブル１０に対して、第１の単心電力ケーブル２０と第２の単心電力ケーブル３０を接続するのに、絶縁ユニット５０を用いる。

図３では簡略化して示しているが、き電用同軸ケーブル１０は、中心から順に、内部導体１１、内部絶縁用内部半導電層（図示略）、内部絶縁層１２、内部絶縁用外部半導電層（図示略）、外部導体１３、外部絶縁用内部半導電層（図示略）、外部絶縁層１４、外部絶縁用外部半導電層（図示略）、遮へい層（図示略）、押さえテープ（図示略）、ビニルシース（図示略）等を含んで構成される。
き電用同軸ケーブル１０は、内部絶縁層１２及び外部絶縁層１４が架橋ポリエチレンで構成された、いわゆる高圧同軸ケーブルである。同軸ケーブル交流き電システム１においては、内部導体１１には第１の電圧（例えば対地３０ｋＶ）によるき電電流が流れて電力が送電され、外部導体１３には第２の電圧（例えば６．６ｋＶ）による帰線電流が流れて電力が送電される。内部導体１１にかかる第１の電圧は、外部導体１３にかかる第２の電圧よりも高い電圧である。また、遮へい層は接地となる。

第１の単心電力ケーブル２０は、中心から順に、ケーブル導体２１、内部半導電層（図示略）、絶縁層２２、外部半導電層（図示略）、遮へい層（図示略）、押さえテープ（図示略）、シース（図示略）等を含んで構成される。第１の単心電力ケーブル２０は、絶縁層２２が架橋ポリエチレンで構成された、例えば対地３０ｋＶに対応可能な６６ｋＶ用のＣＶケーブルである。第１の単心電力ケーブル２０は、例えば電鉄変電所２に設置される電力機器の６６ｋＶ側に接続される。

第２の単心電力ケーブル３０は、第１の単心電力ケーブル２０と同様の構成を有する。第２の単心電力ケーブル３０は、絶縁層３２が架橋ポリエチレンで構成された、例えば６．６ｋＶのＣＶケーブルである。第２の単心電力ケーブル３０は、例えば電鉄変電所２に設置される電力機器の６．６ｋＶ側に接続される。

き電用同軸ケーブル１０、第１の単心電力ケーブル２０、及び第２の単心電力ケーブル３０を絶縁ユニット５０に装着するに際して、それぞれの端末は、先端部から所定長で段剥ぎされ、各層が露出した状態とされる。また、き電用同軸ケーブル１０の内部導体１１、第１の単心電力ケーブル２０のケーブル導体２１、及び第２の単心電力ケーブル３０のケーブル導体３１の先端には、金属材料からなる通電に適した導電性の導体接続スリーブ（図示略）が圧縮により取り付けられる。

絶縁ユニット５０は、第１の埋込電極５１、第２の埋込電極５２、絶縁部５３、遮へい層５４等を備える。
絶縁ユニット５０におけるき電用同軸ケーブル１０の装着部は、スリップオン構造であることが好ましい。スリップオン構造の場合、ケーブル処理長が短く、ケーブルの着脱も容易となるので、施工時間を大幅に短縮できる。

絶縁部５３は、エポキシ樹脂等の硬質の絶縁体で構成された中空状の成形体である。絶縁部５３は、第１の単心電力ケーブル２０の端末を装着するための第１のケーブル端末受容部５３ａ、第２の単心電力ケーブル３０の端末を装着するための第２のケーブル端末受容部５３ｂ、及びき電用同軸ケーブル１０の端末を装着するための第３のケーブル端末受容部５３ｃを有する。ここで、ケーブルの端末とは、接続部品を含むものとする。図４では、第２のケーブル端末受容部５３ｂは第３のケーブル端末受容部５３ｃが形成されている部分から分岐した部分に形成されている。

第１の埋込電極５１は銅合金等の通電に適した金属材料で構成され、第１のケーブル端末受容部５３ａと第３のケーブル端末受容部５３ｃを連結するように配置される。
第２の埋込電極５２は銅合金等の通電に適した金属材料で構成され、第２のケーブル端末受容部５３ｂと第３のケーブル端末受容部５３ｃを連結するように配置される。
第１の埋込電極５１、第２の埋込電極５２、及び絶縁部５３は、エポキシ樹脂のモールド成形により一体的に形成される。

段剥ぎ処理が施された第１の単心電力ケーブル２０の端末は、第１のケーブル端末受容部５３ａに装着される。具体的には、第１の単心電力ケーブル２０の端末には、ストレスコーン６１、圧縮装置６２（ここでは押し金具、スプリング、押し金具フランジ６２１）等を含む接続部品６０が取り付けられる。接続部品６０が取り付けられた第１の単心電力ケーブル２０の端末を第１のケーブル端末受容部５３ａに接続する（図４では挿入する）ことにより、ケーブル導体２１と第１の埋込電極５１が電気的に接続される。また、第１の単心電力ケーブル２０の遮へい層は、ここでは押し金具フランジ６２１を介して接地電位に接続される。第１の単心電力ケーブル２０の端末の構成は既知の接続方式を用いればよく、これに限定されない。

段剥ぎ処理が施された第２の単心電力ケーブル３０の端末は、第２のケーブル端末受容部５３ｂに装着される。これにより、ケーブル導体３１と第２の埋込電極５２が電気的に接続される。図４では、第２の単心電力ケーブル３０の端部に取り付けたＴ形（あるいはＬ形）のコネクタを、第２のケーブル端末受容部５３ｂに被せ、コネクタ外周の遮へい層（図示略）と絶縁ユニット５０の遮へい層５４とを接続している。つまり、コネクタ外周の遮へい層によって充電部が露出しない構造となっている。第２の単心電力ケーブル３０の遮へい層は接地となる。第２の単心電力ケーブルの端末の構成は既知の接続方式を用いればよく、図４の形態に限定されない。

段剥ぎ処理が施されたき電用同軸ケーブル１０の端末は、第１の単心電力ケーブル２０と同様にして、第３のケーブル端末受容部５３ｃにスリップオン式で装着される。内部導体１１と第１の埋込電極５１が電気的に接続される。また、外部導体１３と第２の埋込電極５２が電気的に接続される。き電用同軸ケーブル１０の遮へい層は、フランジ６２２を介して接地電位に接続される。

すなわち、絶縁ユニット５０内の密閉空間において、き電用同軸ケーブル１０の内部導体１１と第１の単心電力ケーブル２０のケーブル導体２１とが、第１の埋込電極５１を介して電気的に接続される。また、き電用同軸ケーブル１０の外部導体１３と第２の単心電力ケーブル３０のケーブル導体３１とが、第２の埋込電極５２を介して電気的に接続される。

き電用同軸ケーブル１０の内部導体１１と第１の単心電力ケーブル２０のケーブル導体２１とが接続される部分（第１の埋込電極５１を含む）は第１の高圧部となり、き電用同軸ケーブル１０の外部導体１３と第２の単心電力ケーブル３０のケーブル導体３１とが接続される部分（第２の埋込電極５２を含む）は第２の高圧部となる。これらの第１の高圧部及び第２の高圧部はすべて絶縁部５３で覆われ、外部と絶縁された状態となる。第１の高圧部には第１の電圧が印加され、第２の高圧部には第２の電圧が印加される。実施の形態では、第１の高圧部には対地３０ｋＶ、第２の高圧部には６．６ｋＶの電圧が印加される。

なお、内部導体１１に取り付けられた導体接続スリーブと第１の埋込電極５１との間、及びケーブル導体２１に取り付けられた導体接続スリーブと第１の埋込電極５１との間に、必要に応じてマルチラムバンド等の導体接触子を介在させるようにしてもよい。

絶縁ユニット５０の遮へい層５４は、絶縁部５３の外表面に形成された導電層である。遮へい層５４が接地されることにより、絶縁ユニット５０の外表面は接地電位に保持される。これにより、絶縁部５３内の電界ストレスが緩和されるとともに、電界の外部漏洩が防止される。
遮へい層５４は、例えば絶縁部５３の外表面に導電塗料を塗布することにより形成される。導電塗料を塗布して遮へい層５４を形成する場合、簡単に遮へい層５４を形成できるので、絶縁部５３の形状の設計自由度が増す。

絶縁ユニット５０の遮へい層５４と、き電用同軸ケーブル１０の遮へい層、第１の単心電力ケーブル２０の遮へい層、又は第２の単心電力ケーブル３０の遮へい層とは、後述する縁切り部を設けることにより縁切りされる。この縁切り部を設けることにより、電力機器の開閉サージや雷サージからケーブルの遮へい層を保護することができる。

縁切り部はエポキシ樹脂製の絶縁筒によって形成してもよいが、図４に示すように、絶縁部５３の端部５３ｄ、５３ｅに遮へい層５４を形成しないことにより、絶縁部５３の一方の端部５３ｄが第１の単心電力ケーブル２０の遮へい層（ここでは押し金具フランジ６２１）と遮へい層５４を縁切りする縁切り部となり、絶縁部５３の他方の端部５３ｅが、き電用同軸ケーブル１０の遮へい層（ここではフランジ６２２）と遮へい層５４を縁切りする縁切り部となる。これにより、縁切りのための絶縁筒が不要となりるため部品点数が低減され、組立て時の作業性が向上するので、より好ましい。

このように、実施の形態に係るき電用同軸ケーブル接続装置Ｃ１は、き電用同軸ケーブル１０の内部導体１１と第１の単心電力ケーブル２０のケーブル導体２１を接続する第１の埋込電極５１と、き電用同軸ケーブル１０の外部導体１３と第２の単心電力ケーブル３０のケーブル導体３１を接続する第２の埋込電極５２と、第１の埋込電極５１及び第２の埋込電極５２の外周面を包囲するとともに、き電用同軸ケーブル１０、第１の単心電力ケーブル２０、及び第２の単心電力ケーブル３０を装着するためのケーブル端末受容部５３ａ〜５３ｃを有するエポキシ樹脂等の硬質の絶縁材料からなる絶縁部５３と、が一体的に形成され、さらに絶縁部５３の外表面に遮へい層５４が形成された絶縁ユニット５０を備える。
そして、絶縁ユニット５０内の密閉空間において、き電用同軸ケーブル１０の内部導体１１と第１の単心電力ケーブル２０のケーブル導体２１が第１の埋込電極５１を介して電気的に接続される。また、き電用同軸ケーブル１０の外部導体１３と第２の単心電力ケーブル３０のケーブル導体３１が第２の埋込電極５２を介して電気的に接続される。

き電用同軸ケーブル接続装置Ｃ１によれば、高圧部・充電部が遮へい層５４で覆われて、露出しない完全密閉構造が実現されるため、接触による人災（感電）や火災を効果的に防止でき、安全性に優れる。
また、一つの絶縁ユニット５０により、き電用同軸ケーブル１０、第１の単心電力ケーブル２０、第２の単心電力ケーブル３０を接続できる上、従来の気中終端接続部を設置する場合のような離隔距離を確保する必要がなくなるため、従来のき電用同軸ケーブル接続装置Ｃ２（図２参照）に比較して、大幅に省スペース化を図ることができる。
また、碍管タイプではない絶縁ユニット５０を用いるため、碍子汚損が生じることはなく、定期的な清掃メンテナンスが不要となる。さらには、絶縁ユニット５０は、磁器碍管に比較して軽量であるため、運搬作業も簡素化される。つまり、メンテナンス性、作業性が格段に改善される。

したがって、き電用同軸ケーブル接続装置Ｃ１は、同軸ケーブル交流き電システム１のき電系統に設けられるケーブル接続装置として好適である。

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。

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。

１０ き電用同軸ケーブル
１１ 内部導体
１２ 内部絶縁層
１３ 外部導体
１４ 外部絶縁層
２０ 第１の単心電力ケーブル
２１ ケーブル導体
２２ 絶縁層
３０ 第２の単心電力ケーブル
３１ ケーブル導体
３２ 絶縁層
５０ 絶縁ユニット
５１ 第１の埋込電極
５２ 第２の埋込電極
５３ 絶縁部
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ ケーブル端末受容部
５４ 遮へい層
６０ 接続部品
６１ ストレスコーン
６２ 圧縮装置
６２１ 押し金具フランジ
６２２ フランジ
Ｃ、Ｃ１ き電用同軸ケーブル接続装置

Claims (3)

1. き電用同軸ケーブルの内部導体と第１の単心電力ケーブルのケーブル導体を接続する第１の埋込電極と、
   前記き電用同軸ケーブルの外部導体と第２の単心電力ケーブルのケーブル導体を接続する第２の埋込電極と、
   前記第１の埋込電極及び前記第２の埋込電極の外周面を包囲するとともに、前記き電用同軸ケーブル、前記第１の単心電力ケーブル、及び前記第２の単心電力ケーブルを装着するためのケーブル端末受容部を有する硬質の絶縁材料からなる絶縁部と、が一体的に形成され、さらに前記絶縁部の外表面に遮へい層が形成された絶縁ユニットを備え、
   前記絶縁ユニット内において、前記き電用同軸ケーブルの内部導体と前記第１の単心電力ケーブルのケーブル導体が前記第１の埋込電極を介して電気的に接続されるとともに、前記き電用同軸ケーブルの外部導体と前記第２の単心電力ケーブルのケーブル導体が前記第２の埋込電極を介して電気的に接続されていることを特徴とするき電用同軸ケーブル接続装置。
2. 前記絶縁部が、エポキシ樹脂で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のき電用同軸ケーブル接続装置。
3. 前記遮へい層と、前記き電用同軸ケーブルの遮へい層、及び／又は前記第１の単心電力ケーブルの遮へい層とを縁切りする縁切り部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のき電用同軸ケーブル接続装置。

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