JP5963174B2 - 電力ケーブル接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、断面略円形電力ケーブルと、断面非円形電力ケーブルの接続構造に関するものである。

従来、トリプレックス型（ＣＶＴ）のケーブルが用いられる場合がある。トリプレックス型ケーブルは、３本の電力ケーブルが独立して絶縁・保護されているため、単なる３芯の被覆電線よりも許容電流が高い。

一般に、電力ケーブルの断面は円形である。しかし、断面が円形の電力ケーブルを３本撚り合わせると、撚り合わせられた電力ケーブルの外接円の外径が大きくなる。このため、電力ケーブルの導体断面積が大きくなり、規定の管路内に収まりきれなくなる恐れがある。

一方、これに対して、断面が非円形である略扇形の電力ケーブルが用いられる場合がある。略扇形の電力ケーブルを組み合わせることで、ＣＶＴケーブルを小型化することができる（例えば特許文献１）。

特開平１１−３２９１００号公報

図２は、トリプレックスケーブル１０ａを示す断面図である。トリプレックスケーブル１０ａは、３本の断面非円形電力ケーブル３ａが撚り合わさって構成される。断面非円形電力ケーブル３ａは、略扇形の導体２９ａの外周に、略扇形となる被覆部３０ａが設けられる。なお、被覆部３０ａは、内側から順に、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層、遮蔽層、外部シース等から構成される。３本の略扇形の断面非円形電力ケーブル３ａを組み合わせることで、導体２９ａの断面積に対して、トリプレックスケーブル１０ａの断面積が必要以上に大きくなることがない。

これに対し、近年、被覆部の厚みを薄くすることで、断面が略円形の電力ケーブルであっても、外径の小さなトリプレックスケーブルが開発されている。図３は、トリプレックスケーブル１０ｂを示す断面図である。トリプレックスケーブル１０ｂは、３本の断面略円形電力ケーブル３ｂが撚り合わさって構成される。電力ケーブル３ｂは、略円形の導体２９ｂの外周に、略円形となる被覆部３０ｂが設けられる。なお、被覆部３０ｂは、内側から順に、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層、遮蔽層、外部シース等から構成される。

このようなトリプレックスケーブル１０ａ、１０ｂを用いる場合、これらを接続する必要がある。すなわち、断面が非円形（略扇形）の電力ケーブル３ａと、断面が略円形の電力ケーブル３ｂとを接続する必要がある。

図４は、断面非円形電力ケーブル３ａ、断面略円形電力ケーブル３ｂが接続された電力ケーブル接続構造１００を示す図である。断面非円形電力ケーブル３ａの端部には、外部シース１９ａから順に、遮蔽層２１ａ、外部半導電層２３ａ、絶縁層２５ａ、内部半導電層２７ａ、導体２９ａが露出する。また、電力ケーブル３ｂも同様に、外部シース１９ｂから順に、遮蔽層２１ｂ、外部半導電層２３ｂ、絶縁層２５ｂ、導体２９ｂが露出する。

導体２９ａ、２９ｂは、金属製のスリーブ５によって接続される。また、スリーブ５の外周には、導電テープ１１１が巻き付けられる。断面非円形電力ケーブル３ａ、断面略円形電力ケーブル３ｂの接続部の外周部には、絶縁テープ１０９が巻き付けられる。また、絶縁テープ１０９の外周には、図示を省略した半導電性テープによる半導電層と、金属メッシュによる遮蔽層が形成される。

ここで、断面が扇形の電力ケーブル３ａは、ケーブル断面形状が非円形であるため、従来使用されているような、弾性体エラストマーからなる円筒形絶縁ユニットを用いることが困難である。円筒形絶縁ユニットを断面非円形電力ケーブル３ａの外周面に均一な面圧を加えることができないためである。このため、電力ケーブル接続構造１００では、前述したように、断面非円形電力ケーブル３ａ、断面略円形電力ケーブル３ｂの接続部の外周部に絶縁テープ１０９が巻き付けられて、接続部の絶縁性が確保されている。

しかし、断面略円形電力ケーブル３ｂでは、例えば、最大外径との関係から絶縁厚を厚くできないなどの理由によって、外部半導電層２３ｂの端部近傍における電界強度が高くなる傾向がある。すなわち、電界立ち上がり部の電気的ストレス（Ｅｍｉｎ）が大きくなる。特に、絶縁テープ１０９を巻き付ける際には、空気層やボイドの発生が避けられない。このため、絶縁テープ１０９による絶縁体では、十分な絶縁性能を得ることができず、絶縁破壊を起こす恐れがある。

また、絶縁テープ１０９を巻き付ける際、絶縁テープ１０９の巻き崩れ防止および電界緩和の目的で、絶縁テープ１０９の両側のテーパ角度を小さくする必要がある。したがって、絶縁テープ１０９の巻き付け範囲の全長を長くする必要がある。この結果、電力ケーブル接続構造１００が大型化する。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、断面略円形電力ケーブルと断面非円形電力ケーブルとの接続構造であって、絶縁性能に優れコンパクトな電力ケーブル接続構造を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明は、断面非円形の第１電力ケーブルと、断面略円形の第２電力ケーブルとの接続構造であって、前記第２電力ケーブルの外周側に設けられる絶縁ユニットと、前記第１電力ケーブルの外周および前記絶縁ユニットの外周に巻き付けられる絶縁テープと、を少なくとも具備し、前記絶縁ユニットは、絶縁部と、内導電極と、電界緩和層が一体に連接するように形成され、前記内導電極と前記電界緩和層は、互いに離間して半導電性部材で形成され、前記内導電極は、前記第１電力ケーブルと前記第２電力ケーブルの導体同士の接続部の外周に配置され、前記電界緩和層は、前記第２電力ケーブルの外部半導電層と絶縁層との境界部を覆うように配置されることを特徴とする電力ケーブル接続構造である。

前記内導電極と前記電界緩和層は、エラストマーからなり、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマーのどちらでも良いが、エチレンプロプロピレンゴムまたはシリコーンゴムからなることが好ましい。

前記絶縁ユニットの前記内導電極側の端部近傍の外周面の一部には、断面において、電力ケーブルの接続方向に対して平行な直線部が形成され、前記直線部の外周に前記絶縁テープが巻き付けられることが望ましい。

本発明によれば、断面略円形の第２電力ケーブルの外周部であって、電界の立ち上がり部に、絶縁テープに代えて絶縁ユニットが配置されるため、テープ巻に起因する空気層やボイドの発生を防止することができる。このため、テープ巻と比較して、絶縁性能を向上させることができる。したがって、絶縁層の薄い円形電力ケーブルを用いても、絶縁性能を確保することができる。

また、本発明では、内導電極が絶縁ユニットに一体で構成される。このため、導電テープのみによって内導電極を形成する場合と比較して、テープ巻によるボイドの発生がなく、取り付けも容易である。

また、電界の立ち上がり部には電界緩和層が絶縁ユニットに一体で構成される。したがって、別途導電テープ等を巻き付ける必要がないため、空気層やボイドの発生がない。このため、電界の立ち上がり部の電界ストレスを緩和することができる。

また、絶縁ユニットが設けられるため、従来のように全てを絶縁テープで構成する場合と比較して、絶縁ユニット側のテープ巻のテーパ角度を大きくすることができる。この結果、接続構造全体の全長を短くすることができる。

また、内導電極と電界緩和層が、エチレンプロプロピレンゴムまたはシリコーンゴムからなるため、電力ケーブルの各部に確実に密着させることができる。

また、絶縁ユニットの内部電極側の端部近傍の外周面の一部に、平坦部を形成することで、絶縁ユニットの外周に絶縁テープを巻き付けた際、絶縁テープの巻き崩れや、絶縁テープの巻き付けによる絶縁ユニットの軸方向へのずれを防止することができる。

本発明の製造方法によれば、断面略円形電力ケーブルと断面非円形電力ケーブルとの接続構造であって、絶縁性能に優れコンパクトな電力ケーブル接続構造を提供することができる。

電力ケーブル接続構造１を示す断面図。 トリプレックスケーブル１０ａを示す断面図。 トリプレックスケーブル１０ｂを示す断面図。 従来の電力ケーブル接続構造１００を示す断面図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、電力ケーブル接続構造１を示す断面図である。電力ケーブル接続構造１は、断面非円形電力ケーブル３ａ、断面略円形電力ケーブル３ｂの接続構造である。第１電力ケーブルである断面非円形電力ケーブル３ａは、図２に示したように、断面が略扇形（非円形）である。第２電力ケーブルである断面略円形電力ケーブル３ｂは、図３に示したように、断面が略円形である。

断面略円形電力ケーブル３ｂの被覆部３０ｂの厚みは、断面非円形電力ケーブル３ａの被覆部３０ａの厚みよりも薄くすることができる。断面略円形電力ケーブル３ｂの被覆部の厚みを薄くすることで、断面が略円形の電力ケーブルであっても、外径の小さなトリプレックスケーブルを得ることができる。なお、断面非円形電力ケーブル３ａ、断面略円形電力ケーブル３ｂの構成は前述した通りであり、重複する説明を省略する。

断面非円形電力ケーブル３ａの端部は、外部シース１９ａから順に、遮蔽層２１ａ、外部半導電層２３ａ、絶縁層２５ａ、内部半導電層２７ａ、導体２９ａが露出する。一方の断面略円形電力ケーブル３ｂも同様に、外部シース１９ｂから順に、遮蔽層２１ｂ、外部半導電層２３ｂ、絶縁層２５ｂ、導体２９ｂが露出する。

導体２９ａ、２９ｂは、金属製のスリーブ５によって接続される。内部半導電層２７ａおよび導体２９ａ、２９ｂ（スリーブ５）を覆うように、導電テープ１１が巻き付けられる。導電テープ１１は、例えばモールド用金型を用いて加圧及び加熱してモールド処理が施される。

また、導電テープ１１の外周には、スリーブ５から断面略円形電力ケーブル３ｂ側の外部半導電層２３ｂまでを覆うように、絶縁ユニット７が設けられる。すなわち、絶縁ユニット７の内面と、導体２９ａ、２９ｂ、スリーブ５の外面との間に導電テープ１１が設けられる。

絶縁ユニット７は、絶縁部１５、電界緩和層１３、内導電極１７から構成される。絶縁ユニット７は、全体として略筒状であり、電界緩和層１３と内導電極１７が同軸上に配置される。電界緩和層１３および内導電極１７は、半導電性の樹脂で構成される。例えば、電界緩和層１３および内導電極１７は、エチレンプロプロピレンゴムまたはシリコーンゴムからなる。電界緩和層１３と内導電極１７は、互いに離間して配置され、絶縁部１５によって一体に連接される。

絶縁ユニット７は、全体として弾性を有する材料からなる。また、絶縁ユニット７は、予め、工場等において、図示を省略した拡径部材で拡径された状態で保持される。

このような絶縁ユニット７は、現場で、電力ケーブルの接続部の外周に配置される。ここで、絶縁ユニット７の内径は、装着対象の電力ケーブル（導体接続部）の外径よりも小さく設計されている。したがって、拡径部材を除去することにより、絶縁ユニット７は、当該接続部の外周面に密着する。絶縁ユニット７は、それ自体のゴム弾性により縮径する力を発揮するので、これにより絶縁ユニット７と電力ケーブルの絶縁部との界面における界面絶縁性能を確保することができる。特に、断面略円形電力ケーブル３ｂの断面は略円形であるため、断面略円形電力ケーブル３ｂの外周に均一な面圧で密着させることができる。

内導電極１７は、導体２９ａ、２９ｂの接続部（スリーブ５）を覆うように配置される。内導電極１７の外周面は、絶縁部１５によって覆われる。内導電極１７の内周面は、スリーブ５の外周の導電テープ１１から絶縁部１５の外周面までの範囲に密着する。

また、内導電極１７に対応する絶縁ユニット７の外周面の一部には、断面において、電力ケーブルの接続方向に対して平行な直線部３１が形成される。すなわち、絶縁ユニット７の一方の端部近傍の外周面に段差が形成され、直線部３１が形成される。なお、直線部３１は、電力ケーブル接続構造１の軸方向断面において、電力ケーブルの接続方向に略平行になる面であり、直線部３１は、電力ケーブル接続構造１の周方向断面では略円断面となる。

電界緩和層１３は、断面略円形電力ケーブル３ｂの絶縁層２５ｂと外部半導電層２３ｂとの間にまたがるように配置され、電界緩和層１３の内面が、絶縁層２５ｂと外部半導電層２３ｂに密着する。電界緩和層１３の一部は、絶縁部１５の端部から露出する。

断面非円形電力ケーブル３ａ、断面略円形電力ケーブル３ｂ、絶縁ユニット７の外周には、絶縁テープ９が巻き付けられる。絶縁テープ９は、断面非円形電力ケーブル３ａ、断面略円形電力ケーブル３ｂそれぞれの遮蔽層２１ａ、２１ｂにまたがるように巻き付けられる。ここで、絶縁ユニット７の端部側（断面略円形電力ケーブル３ｂ側）における絶縁テープ９巻き付けテーパ角度を、他方の端部（断面非円形電力ケーブル３ａ側）における絶縁テープ９の巻き付けテーパ角度よりも大きくすることができる。このため、絶縁テープ９の巻き付けられる範囲の全長を短くすることができる。

また、前述したように、絶縁ユニット７の端部近傍の外周面の一部に直線部３１が形成される。このため、絶縁ユニット７の端部側から絶縁テープ９を巻き付けていく際に、直線部３１によって、巻き崩れが生じにくい。また、端部近傍に直線部３１を形成することで、端部側から絶縁テープ９を巻き付けていく際に、絶縁テープ９の巻き付け力によって、絶縁ユニット７が軸方向にずれていくことを抑制することができる。

所定の厚みに絶縁テープ９を巻きつけた後、絶縁テープ９の外周に、半導電性テープを巻き付けて図示を省略した半導電層を形成する。また、半導電層の外周に、金属メッシュテープが巻き付けられて図示を省略した遮蔽層が形成される。なお、半導電層および遮蔽層は、断面非円形電力ケーブル３ａ、断面略円形電力ケーブル３ｂの遮蔽層２１ａ、２１ｂと導通する。また、最外層には、銅管が設けられる。銅管は遮蔽層と導通する。

以上、本実施の形態によれば、内導電極１７と電界緩和層１３と絶縁部１５からなる絶縁ユニット７が用いられるため、絶縁テープ９の巻き付け時にラップ部等に形成される空気層やボイドの発生が防止され、絶縁性能を向上させることができる。このため、絶縁被覆の薄い円形電力ケーブルに適用しても、十分な絶縁性能を確保することができる。特に、通常、外部半導電層２３ｂの端部近傍における電界強度が高くなる傾向があるが、本発明によれば、例えば断面略円形電力ケーブル３ｂの絶縁厚を断面非円形電力ケーブル３ａの絶縁圧よりも薄くしても、十分な絶縁性能を確保することができる。

特に、内導電極１７と電界緩和層１３と絶縁部１５が一体に連接する絶縁ユニット７にすることで、コンパクトな電力ケーブル接続構造を提供することができる。

また、内導電極１７と電界緩和層１３がエチレンプロプロピレンゴムまたはシリコーンゴムなどのエラストマーからなるため、電力ケーブルとの密着性が優れる。

また、絶縁ユニット７の外周から絶縁テープ９が巻き付けられるため、絶縁ユニット７と電力ケーブルとの面圧を向上させることができる。

また、絶縁ユニット７の端部近傍の外周面の一部に直線部３１が形成される。このため、絶縁テープ９の巻き崩れが生じにくい。また、絶縁ユニット７のずれを抑制することができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………電力ケーブル接続構造
３ａ……断面非円形電力ケーブル
３ｂ……断面略円形電力ケーブル
５………スリーブ
７………絶縁ユニット
９………絶縁テープ
１０ａ、１０ｂ………トリプレックスケーブル
１１………導電テープ
１３………電界緩和層
１５………絶縁部
１７………内導電極
１９ａ、１９ｂ………外部シース
２１ａ、２１ｂ………遮蔽層
２３ａ、２３ｂ………外部半導電層
２５ａ、２５ｂ………絶縁層
２７ａ………内部半導電層
２９ａ、２９ｂ………導体
３０ａ、３０ｂ………被覆部
３１………直線部
１００………電力ケーブル接続構造
１０９………絶縁テープ
１１１………導電テープ

Claims (3)

1. 断面非円形の第１電力ケーブルと、断面略円形の第２電力ケーブルとの接続構造であって、
   前記第２電力ケーブルの外周側に設けられる絶縁ユニットと、
   前記第１電力ケーブルの外周および前記絶縁ユニットの外周に巻き付けられる絶縁テープと、
   を少なくとも具備し、
   前記絶縁ユニットは、絶縁部と、内導電極と、電界緩和層が一体に連接するように形成され、
   前記内導電極と前記電界緩和層は、互いに離間して半導電性部材で形成され、
   前記内導電極は、前記第１電力ケーブルと前記第２電力ケーブルの導体同士の接続部の外周に配置され、前記電界緩和層は、前記第２電力ケーブルの外部半導電層と絶縁層との境界部を覆うように配置されることを特徴とする電力ケーブル接続構造。
2. 前記内導電極と前記電界緩和層は、エラストマーからなることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル接続構造。
3. 前記絶縁ユニットの前記内導電極側の端部近傍の外周面の一部には、断面において、電力ケーブルの接続方向に対して平行な直線部が形成され、前記直線部の外周に前記絶縁テープが巻き付けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電力ケーブル接続構造。

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