JP5881067B2 - 電力ケーブルの接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力ケーブルの端部に露出する導体を、導体接続管を用いて接続する電力ケーブルの接続方法に関する。

電力ケーブルの導体を接続する方法には、導体接続管であるスリーブを用いた圧縮接続方法が主に用いられている。従来、圧縮後の電力ケーブルの引き抜き抵抗を大きくするために、スリーブの外形を長手方向中央部で小径に形成するとともに、この小径部の両側を、小径部よりも外径が大きい大径部に形成し、小径部の外径を、導体接続のために大径部をダイスにより圧縮したときに、当該ダイスにより圧縮されない大きさに設定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２７０５８号公報

しかし、従来のものでは、スリーブの小径部の部分では、電力ケーブルの導体との接触を十分に確保することができず、その分、十分な電気伝導パスを形成する接触面積を確保するためには、接続長が長くなってしまう。
特に、電力ケーブルにアルミニウム導体を用いた場合には、アルミニウム導体が銅導体と比べて酸化し易いため、また、クリープし易いため、接続長をより長くしなければならない。
即ち、酸化によりアルミニウム導体の表面に形成される酸化被膜で接触抵抗が増大するため、接続長をより長くしなければならない。
また、スリーブと導体とを強く圧接すると接続抵抗を下げることができるが、単位面積当たりの接触圧が高すぎると、後に導体がクリープを起こし接触圧が低下し、これに伴いスリーブと導体との接触抵抗が増大してしまう。アルミニウムはクリープし易く（低い圧力でもクリープを生じる）、単位面積当たりの接触圧を高くすることができないので、接続長を長くする必要が生じる。
これらのことから、アルミニウム導体の電力ケーブルに、従来の引き抜き抵抗を大きくする圧縮接続方法を用いると、接続長がより長くなってしまう。
接続長が長くなると、当該接続箇所（導体接続部）の外側に装着する絶縁体、保護管等の他部品も長くする必要が生じ、電力ケーブル接続部全体のコストアップにつながってしまう。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、引き抜き抵抗と接触面積とを確保するとともに、電力ケーブルの接続に要する接続長を短縮可能な電力ケーブルの接続方法を提供することを目的としている。

上述した課題を解決するため、本発明は、電力ケーブルの端部に露出する導体を、円筒部材からなる導体接続管の両端から挿入し、前記導体接続管を圧縮してケーブル同士を接続させる電力ケーブルの接続方法において、両端から前記導体が挿入された前記導体接続管を略全長に亘って一定の圧縮率で圧縮して前記導体接続管の内周面全体を前記導体の外周面に接触させる第１圧縮工程と、前記導体接続管の長手方向中央部に対して前記導体接続管の軸線方向に離れた両側部位を更に圧縮して、前記導体のそれぞれに、前記導体接続管に食い込むテーパ面の段差を互いに離間させて形成する第２圧縮工程とを備えたことを特徴とする。

また、上記構成において、前記第１圧縮工程では、前記導体接続管の外形状を角形状に圧縮し、前記第２圧縮工程では、前記導体接続管の外形状を円弧形状に圧縮することを特徴とする。また、上記構成において、前記電力ケーブルの導体がアルミニウム導体であることを特徴とする。

本発明によれば、引き抜き抵抗と接触面積とを確保するとともに、電力ケーブルの接続に要する接続長を短縮可能になる。

本発明の実施形態に係る電力ケーブル接続部を示した図である。 （Ａ）は、第１圧縮行程直前の電力ケーブルの導体の接続部を示した図であり、（Ｂ）は、図２（Ａ）をケーブル軸線に直交する面から見た断面図である。 （Ａ）は、第１圧縮行程後の電力ケーブルの導体の接続部を示した図であり、（Ｂ）は、図３（Ａ）をケーブル軸線に直交する面から見た断面図である。 （Ａ）は、第２圧縮行程直前の電力ケーブルの導体の接続部を示した図であり、（Ｂ）は、図４（Ａ）をケーブル軸線に直交する面から見た断面図である。 （Ａ）は、第２圧縮行程後の電力ケーブルの導体の接続部を示した図であり、（Ｂ）は、図５（Ａ）をケーブル軸線に直交する面から見た断面図である。 変形例の説明に供する図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電力ケーブル接続部を示した図である。
図１に示す電力ケーブル接続部１０は、一対の電力ケーブル１１を、スリーブ（導体接続管）２１を介して接続した構造である。このスリーブ２１には、一対の電力ケーブル１１の導体１２が両端から各々挿入され、このスリーブ２１が径方向外側から圧縮されることによって導体１２同士が機械的および電気的に接続される。
この電力ケーブル接続部１０は、地中送電線用の電力ケーブルの中間接続部に適用され、この電力ケーブル接続部１０の周囲には、周辺の電界分布を制御する補強絶縁層や遮蔽層および遮水層、更にこれらを保護する保護管などの周囲部品が配置される。このため、電力ケーブル接続部１０が軸方向に長くなると、周囲部品も長くなってしまう構造となっている。

電力ケーブル１１には、アルミニウム電線が用いられており、導体１２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金性の素線を撚って束ねた撚り線で構成されている。なお、電力ケーブル１１には、アルミニウム電線に限らず、銅又は銅合金などを用いた電線を適用することも可能である。導体１２の周囲には、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層、遮蔽層などの被覆が施されている。
各電力ケーブル１１端部は、前記被覆を剥ぎ取って導体１２を露出させる端末処理が行われ、露出した各導体１２がスリーブ２１の両端から各々挿入される。なお、スリーブ２１内には導体１２だけが挿入される。

スリーブ２１は、銅などの導電性を有する金属製の筒部材であり、一対の電力ケーブル１１を接続する導体接続管として機能する。このスリーブ２１は、圧縮前は、内径および外径が一定の円筒部材が用いられる。
なお、図１では、圧縮行程後のスリーブ２１を示しているため、スリーブ２１の内径および外径が一定ではない。また、図１に示すように、圧縮によって内径および外径を縮径させるため、図１の形状に圧縮可能な範囲で、スリープ２１の圧縮前の形状は、内径および外径が一定の円筒形状に限らず、他の筒形状であっても良い。

図１に示すように、本実施形態では、圧縮行程後のスリーブ２１には、スリーブ２１の軸線方向中央部２１Ａを圧縮した第１圧縮部２２Ａと、この第１圧縮部２２Ａに対してスリーブ２１の軸線方向側部２１Ｂを圧縮した第２圧縮部２２Ｂとが形成される。この第１圧縮部２２Ａと第２圧縮部２２Ｂとは、いずれも各部位２２Ａ、２２Ｂにおいてスリーブ２１の内周面が導体１２の外周面に接触し、かつ、各部位２２Ａ、２２Ｂのスリーブ２１内周面の境界部（導体１２の外周面の境界部にも相当）に段差２４が形成される。

本実施形態の圧縮工程では、第１圧縮行程と第２圧縮行程とが実行される。
図２（Ａ）は、第１圧縮行程直前の電力ケーブル１１の導体１２の接続部を示した図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）をケーブル軸線（電力ケーブル１１の長手方向に一致）に直交する面から見た断面図である。
図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、電力ケーブル１１は、導体１２が真円断面を有し、スリーブ２１は、この導体１２が挿入可能な貫通孔２５を有している。
図２（Ａ）に示すように、電力ケーブル１１の各導体１２は、スリーブ２１の軸線方向中央部２１Ａ内で略突き当たるまで挿入された後、スリーブ２１を一対のダイス３１、３２によって一定の圧縮率で角形状に圧縮することによって、各導体１２とスリーブ２１とがスリーブ全長に亘って圧縮接続される。

一対のダイス３１、３２は、スリーブ２１よりも軸線方向に長い角形圧縮ダイスであり、内面は正六角形を半割した形状の圧縮凹部３１Ａ、３２Ａを形成している。この一対のダイス３１、３２によって、スリーブ２１の全体が、ほぼ正六角形の外形状に圧縮される。なお、このダイス３１、３２は、公知の角形圧縮ダイスを適用可能である。

前記第１圧縮行程後の導体１２、１２の接続部は、図３に示すように、スリーブ２１の外形が六角形になっている。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、第１圧縮行程では、金属製のスリーブ２１の全体を同断面に圧縮するため、スリーブ２１の軸線方向で圧縮率が一定である。このように第１圧縮行程で、スリーブ２１の全体を圧縮変形させて元の径よりも縮径させ、スリーブ２１の内周面全体を導体１２の外周面に略均等に接触させる。言い換えれば、第１圧縮行程では、スリーブ２１の内周面全体が導体１２の外周面に略均等に接触するように圧縮される。

この第１圧縮行程によって、スリーブ２１の両端から離れた軸線方向中央部２１Ａに、導体１２と接触した第１圧縮部２２Ａが形成される。
また、本構成では、図３（Ａ）に示すように、金属製のスリーブ２１と電力ケーブル１１の導体１２との両方を元の径よりも縮径させることによって、スリーブ２１と導体１２とを広く接触させる。このように、接触面積を広く確保して電気伝導パスを確保し易くできる。
なお、第１圧縮行程では、スリーブ２１と導体１２との両方を元の径よりも縮径させて密着させる場合を説明したが、これに限らず、スリーブ２１と導体１２とが密着するように圧縮させれば良く、導体１２の縮径は必須ではない。

次に、第１圧縮行程の後に実施される第２圧縮行程を説明する。
図４は、第２圧縮行程直前の図である。
図４（Ａ）に示すように、第２圧縮行程では、スリーブ２１に対し、第１圧縮行程で圧縮された軸線方向中央部２１Ａを避けた軸線方向側部２１Ｂを、第１圧縮行程での一定の圧縮率よりも高い圧縮率を持って、ダイス３５、３６で圧縮する。なお、この場合における高い圧縮率は、第１圧縮行程で圧縮する前のスリーブ２１の径を基準として規定される。ダイス３５、３６の組は２組準備されており、軸線方向中央部２１Ａの両側に夫々１組ずつ配置されている。

ダイス３５、３６は、スリーブ２１よりも軸線方向に短い丸形圧縮ダイスであり、内面は半円形状の圧縮凹部３５Ａ、３６Ａを形成している。ダイス３５、３６は、第１圧縮行程で圧縮された軸線方向側部２１Ｂを更に圧縮するものであり、軸線方向側部２１Ｂを、ほぼ真円の円弧に沿った丸形状の外形状に圧縮する。
また、２組のダイス３５、３５、ダイス３６、３６は一体に構成しても良いし、別体に構成しても良い。また、一組のダイス３５、３６を移動させて、両側の軸線方向側部２１Ｂを別々に圧縮するように構成しても良い。

図５は、第２圧縮行程後の電力ケーブル１１の導体１２の接続部を示す。
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、第２圧縮行程では、金属製のスリーブ２１の軸線方向側部２１Ｂを各々圧縮するため、スリーブ２１の内周面の一部を更に圧縮変形させて縮径させる。この縮径によって、軸線方向側部２１Ｂの内周面と軸線方向中央部２１Ａの内周面との間の境界部に、導体１２の中央部側が両端部側よりも高くなる（外周側に張り出す）段差２４が形成される。
なお、この境界部は、軸線方向側部２１Ｂと軸線方向中央部２１Ａとに対応する導体１２の外周面の境界部とも言うことができ、この導体１２の外周面に段差２４を形成することと同義である。

このように、第２圧縮行程によって、軸線方向側部２１Ｂに、導体１２に接触するとともに、軸線方向中央部２１Ａの内周面との境界部に段差２４を有する第２圧縮部２２Ｂが形成される。
この場合、上記段差２４によって、軸線方向中央部２１Ａでは導体１２がスリーブ２１に食い込み、軸線方向側部２１Ｂではスリーブ２１が導体１２に食い込む形態となっている。軸線方向中央部２１Ａでは、導体１２の中央部側が両端部側よりも外周側に張り出す段差２４が形成されているため、この段差２４のテーパ面にくさび効果を発生する。このくさび効果により、電力ケーブル１１の導体１２が、スリーブ２１から抜け難くなり、引き抜き抵抗を向上させることができる。
以上により、一対の電力ケーブル１１を、スリーブ２１を介して接続した電力ケーブル接続部１０が構成される。

上記したように、この電力ケーブル接続部１０によれば、図５（Ａ）に示すように、第１圧縮部２２Ａと第２圧縮部２２Ｂとの間の段差２４ができるので、この段差２４によって、電力ケーブル１１の引き抜き抵抗を向上させることができる。また、第１圧縮部２２Ａおよび第２圧縮部２２Ｂが導体１２に接触するので、スリーブ２１の内周面全体を導体１２に接触させることができ、接触面積を広く確保して電気伝導パスも確保することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、図１および図５に示したように、両端から導体１２が挿入されたスリーブ（導体接続管）２１に対し、スリーブ２１の少なくとも両端から離れた所定部位である軸線方向中央部２１Ａと、軸線方向中央部２１Ａに対してスリーブ２１の軸線方向の両側部位である軸線方向側部２１Ｂとを、各部位２１Ａ、２１Ｂの内周面が導体１２に接触し、かつ、圧縮後に各部位２１Ａ、２１Ｂの内周面の境界部に段差２４が形成されるように圧縮することにより、電力ケーブル１１の引き抜き抵抗を向上させるとともに、スリーブ２１と導体１２との接触面積を広く確保した。
このように接触面積を広く確保したので、電気伝導パスを確保することができるとともに、アルミニウム導体１２とスリーブ２１との単位面積当たり接触圧を低くしても、全体として強い圧接状態を達成でき、両者間の接続抵抗を下げることができる。

また、引き抜き抵抗と接触面積とを確保するために必要な電力ケーブル１１の接続長を短くすることができ、これを実現できる電力ケーブル１１の接続方法および電力ケーブル接続部１０を提供することが可能になる。
しかも、圧縮以外の特別な方法や構造が不要なため、電力ケーブル１１の接続方法は簡易であり、電力ケーブル接続部１０の構造の複雑化も回避することができる。
このように、電力ケーブル１１の接続長を短縮化することができるため、スリーブ２１を短縮化することができ、電力ケーブル接続部１０の周辺部品も短縮化することが可能である。これによって、電力ケーブル接続部１０およびその周辺構造の小型化が容易である。

さらに、本構成では、スリーブ２１の軸線方向中央部２１Ａよりもスリーブ２１の両側部位である軸線方向側部２１Ｂを圧縮させるので、図１および図５（Ａ）に示すように、導体１２Ａがスリーブ２１の軸線方向中央部２１Ａに対応する位置で最も大径となり、これによっても、電力ケーブル１１がスリーブ２１から抜け難くなる。これによって、効率よく引き抜き抵抗を向上させることができる。

また、本構成では、軸線方向中央部２１Ａおよび軸線方向側部２１Ｂを含む領域を圧縮する第１圧縮工程と、軸線方向中央部２１Ａを更に圧縮する第２圧縮行程とを行うので、スリーブ２１の全長に渡って接触面積を確保し易くなる。また、各工程に用いる圧縮ダイスに既存の圧縮ダイスを適用可能である。
また、この第１および第２圧縮行程によれば、軸線方向側部２１Ｂについては二回に分けて圧縮されることになり、一回で圧縮するよりも圧縮量を大きく確保し易く、かつ、圧縮も容易である。

また、第１圧縮工程では、スリーブ２１の外形状を角形状に圧縮し、第２圧縮工程では、スリーブ２１の外形状を円弧形状に圧縮したので、同形状で２回圧縮する場合よりも容易に圧縮変形させることができる。
さらに、軸線方向中央部２１Ａの圧縮により、一対の電力ケーブル１１の導体１２の各先端とスリーブ２１とをまとめて接触させることができ、導体１２の各先端とスリーブ２１とを別々に圧縮することが不要である。また、軸線方向中央部２１Ａよりも大きく圧縮させる軸線方向側部２１Ｂについては、第１圧縮行程よりも圧縮面積が狭くなり、小型の圧縮機を利用可能である。

上述の実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。
例えば、上記実施形態とは逆に、スリーブ２１の軸線方向側部２１Ｂよりもスリーブ２１の軸線方向中央部２１Ａを圧縮させる構成にしても良い。この場合でも、スリーブ２１と導体１２との接触面積を広く確保できる。
また、上述の実施形態では、圧縮行程を第１圧縮工程と第２圧縮工程とに分けて行う場合を説明したが、これに限らず、１回の圧縮行程又は３回以上の圧縮行程で行うようにしても良い。要は、スリーブ２１の軸線方向中央部２１Ａと軸線方向側部２１Ｂとを、各部位２１Ａ、２１Ｂの内周面が導体１２に接触し、かつ、圧縮後に各部位２１Ａ、２１Ｂの内周面の境界部に段差２４が形成されるように圧縮する範囲で、任意に圧縮を行えば良い。

また、スリーブ２１の軸線方向中央部２１Ａと軸線方向側部２１Ｂとを圧縮する場合を説明したが、これに限らない。例えば、図６に例示するように、軸線方向中央部２１Ａを中央の圧縮しない領域と、その両側の圧縮する部分２１Ａ１、２１Ａ１として、当該部分２１Ａ１、２１Ａ１を第１圧縮行程により圧縮し、この部分２１Ａ１、２１Ａ１を挟むように軸線方向側部２１Ｂ、２１Ｂを第２圧縮行程により圧縮するようにしても良い。これにより、スリーブ２１の少なくとも両端から離れた所定部位（部分２１Ａ１、２１Ａ１）と、前記所定部位に対してスリーブ２１の軸線方向の両側部位（軸線方向側部２１Ｂ、２１Ｂ）の各内周面が、アルミニウム導体１２に接触した接続部を形成できる。
また、上述の実施形態では、地中ケーブル用の電力ケーブル１１を接続する電力ケーブル接続部１０に本発明を適用する場合を説明したが、地中ケーブル以外の電力ケーブルを接続する電力ケーブル接続部に本発明を適用しても良い。

１０ 電力ケーブル接続部
１１ 電力ケーブル
１２ 導体
２１ スリーブ（導体接続管）
２１Ａ 軸線方向中央部
２１Ｂ 軸線方向側部
２２Ａ 第１圧縮部
２２Ｂ 第２圧縮部

Claims (3)

1. 電力ケーブルの端部に露出する導体を、円筒部材からなる導体接続管の両端から挿入し、前記導体接続管を圧縮してケーブル同士を接続させる電力ケーブルの接続方法において、
   両端から前記導体が挿入された前記導体接続管を略全長に亘って一定の圧縮率で圧縮して前記導体接続管の内周面全体を前記導体の外周面に接触させる第１圧縮工程と、
   前記導体接続管の長手方向中央部に対して前記導体接続管の軸線方向に離れた両側部位を更に圧縮して、前記導体のそれぞれに、前記導体接続管に食い込むテーパ面の段差を互いに離間させて形成する第２圧縮工程とを備えたことを特徴とする電力ケーブルの接続方法。
2. 前記第１圧縮行程では、前記導体接続管の外形状を角形状に圧縮し、
   前記第２圧縮行程では、前記導体接続管の外形状を円弧形状に圧縮することを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブルの接続方法。
3. 前記電力ケーブルの導体がアルミニウム導体であ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接続方法。