JP6429828B2 - 電力ケーブルの接続構造及び接続方法 - Google Patents

Description

本発明は電力ケーブルの接続構造及び接続方法に関し、特に、２つの電力ケーブルの接続部分に絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層を形成する電力ケーブルの接続構造及び接続方法に関する。

従来から種々の電力ケーブルの接続構造が提案されている。

例えば、特許文献１には、２つの電力ケーブルの接続部分に絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層を形成することで所望の電気絶縁性能を確保する接続構造が提案されている（以下、この技術を従来例１という）。

また、特許文献２及び特許文献３には、電力ケーブルのプレハブ方式の接続部分に使用されるストレスコーンが提案されている（以下、この技術を従来例２という）。

近年、ケーブル製造技術の向上に伴い、従来よりも絶縁厚を低減したＣＶケーブル（架橋ポリエチレン絶縁ケーブル）が実現できるようになった。その絶縁厚低減ＣＶケーブルにおいては、従来の絶縁厚さのケーブルと比較して絶縁厚さが薄くなった分ケーブル絶縁体に加わる電界が高くなる。そのため、電力ケーブル自身の絶縁性能には問題がなくても、その接続部分に対して従来以上の性能が要求されることになる。具体的には、電力ケーブルの外導処理端部付近における補強絶縁層の立ち上がり部の電界が高くなるため、それに対応した設計構造が必要となる。

従来例１のように絶縁テープを巻き付けるテープ巻き式の接続構造においては、絶縁厚低減ＣＶケーブルに適用した場合、前述した外導処理端部付近における補強絶縁層の立ち上がり部の電界に対する性能が不十分となる。

そこで、例えば特許文献４には、接続部分に絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層を形成するとともに、弾性エラストマーからなるストレスコーンを併用した接続構造が提案されている（以下、この技術を従来例３という）。

特開昭６３−１９８２６９号公報 実開平５−３３６３５号公報 実開平２−１７４５０９号公報 特許第５８３２０３５号公報

従来例４の接続構造では、弾性エラストマーからなるストレスコーンをケーブルの外導処理端部に配置し、絶縁テープを巻き付けて補助絶縁層を形成する構造であるので、理想的な組立寸法の状態である限りは所望の絶縁性能を確保できる。

図４は従来の電力ケーブルの接続構造に用いられるストレスコーンを示す側面断面図である。

図４に示すように、従来のストレスコーン２０では、挿入治具２１を使用して電力ケーブル２２にストレスコーン２０を矢印方向に挿入させやすくするために、ストレスコーン２０の端部に挿入治具２１の面と接触するための絶壁部２０ａが形成されている。そのため、ストレスコーン２０の絶壁部２０ａ側と、絶縁部２０ａの反対側とに、それぞれ巻き付けた絶縁テープから生じるケーブル軸線方向の圧力が不均衡になる。その結果、巻き付けた絶縁テープからの圧力により組立時あるいは長時間の使用中にストレスコーン２０がケーブル軸線方向に移動する可能性があり、理想的な組立寸法の状態から逸脱し、所望の絶縁性能を確保することが困難になるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ストレスコーンに巻き付けた絶縁テープから生じるケーブル軸線方向の圧力の均衡化を図り、組立時あるいは長時間の使用中においてもストレスコーンを所望の位置に定着させることが可能な電力ケーブルの接続構造及び接続方法を提供することを目的とする。

本発明の電力ケーブルの接続構造は、
２つの電力ケーブルの導体部同士を接続し、少なくとも一方の前記電力ケーブルの表面にストレスコーンを配置した後に絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層を形成する電力ケーブルの接続構造であって、
前記ストレスコーンは、胴体部と、前記胴体部から前記一方の電力ケーブルの軸線方向に向けて前記導体部側に傾斜した第１の傾斜部と、前記導体部側とは反対側に傾斜した第２の傾斜部とを有し、前記第１の傾斜部及び第２の傾斜部は、それぞれ前記一方の電力ケーブルの表面と接する部分まで傾斜して形成され、
前記第１の傾斜部側と前記第２の傾斜部側との形状に対称性を持たせ、
前記ストレスコーンの両側に前記絶縁テープが巻き付けられている、
ことを特徴とするものである。

前記第１の傾斜部及び第２の傾斜部は、側面視略直線状に傾斜して形成されていてもよい。

前記一方の電力ケーブルの軸線に対する前記第１の傾斜部及び第２の傾斜部の傾斜角度は、略同一の角度であってもよい。

前記ストレスコーンの第２の傾斜部に絶縁テープを巻き付けた前記補強絶縁層の外径が、前記ストレスコーンの第１の傾斜部に絶縁テープを巻き付けた前記補強絶縁層の外径と同じ又はそれ以上の外径であってもよい。

本発明の電力ケーブルの接続方法は、
２つの電力ケーブルの導体部同士を接続する工程と、
少なくとも一方の前記電力ケーブルの表面に、胴体部と、前記胴体部から前記一方の電力ケーブルの軸線方向に向けて前記導体部側に傾斜した第１の傾斜部と、前記導体部側とは反対側に傾斜した第２の傾斜部とを有し、前記第１の傾斜部及び第２の傾斜部は、それぞれ前記一方の電力ケーブルの表面と接する部分まで傾斜して形成されているストレスコーンを配置する工程と、
前記ストレスコーンの胴体部に締付治具で締め付けた状態で、前記ストレスコーンの第１の傾斜部及び第２の傾斜部にそれぞれ絶縁テープを巻き付ける工程と、
前記締付治具を取り外し、前記ストレスコーンの胴体部に絶縁テープを巻き付ける工程と、
を有することを特徴とするものである。

本発明に係る電力ケーブルの接続構造によれば、第１の傾斜部側と第２の傾斜部側との形状に対称性を持たせることができ、それによって、当該ストレスコーンの両側に巻き付けた絶縁テープからの圧力により生じるケーブル軸線方向への力を均衡させることができるので、組立時あるいは長時間の使用中のストレスコーンのケーブル軸線方向の移動をなくすことができる。その結果、安定した性能を保持し続ける電力ケーブルの接続構造を提供することができる。

本発明に係る電力ケーブルの接続方法によれば、ストレスコーンの胴体部に締付治具で締め付けた状態で、ストレスコーンの第１の傾斜部及び第２の傾斜部にそれぞれ絶縁テープを巻き付けるので、施工時におけるストレスコーンの移動をなくすことができる。その結果、安定した性能を保持した電力ケーブルの接続方法を提供することができる。

本発明の実施形態例に係る電力ケーブルの接続構造を示す側面断面図である。 ストレスコーンに巻き付けたテープからの圧力を説明するための説明図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態例に係る電力ケーブルの接続方法を説明するための側面断面図である。 従来の電力ケーブルの接続構造に用いられるストレスコーンを示す側面断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施形態例に係る電力ケーブルの接続構造を示す側面断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態例に係る接続構造は、例えば、従来の絶縁厚を有するＣＶケーブルである第１の電力ケーブル１と、絶縁厚低減ＣＶケーブルからなる第２の電力ケーブル２とを接続するものであり、第１の電力ケーブル１の導体部１ａと第２の電力ケーブル２の導体部２ａ同士を接続し、第２の電力ケーブル２の表面にストレスコーン３を配置した後に絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層４が形成されている。

ストレスコーン３は、絶縁ゴム製の絶縁筒部３ａと半導電ゴム製の半導電筒部３ｂとを一体にモールド成形したものであり、第２の電力ケーブル２の外導処理端部付近における補強絶縁層４の立ち上がり部の電界集中を抑制するために用いられる。また、ストレスコーン３を使用することによって接続部分の第２の電力ケーブル２側に空気・ボイドが含まれるおそれがなくなるので、第２の電力ケーブル２側の絶縁性能を向上させることができる。

ストレスコーン３は、胴体部３ｃと、胴体部３ｃから第２の電力ケーブル２の軸線方向に向けて導体部２ａ側に傾斜した第１の傾斜部３ｄと、導体部２ａ側とは反対側に傾斜した第２の傾斜部３ｅとを有し、第１の傾斜部３ｄ及び第２の傾斜部３ｅは、それぞれ第２の電力ケーブル２の表面と接する部分まで傾斜して形成されている。

図２はストレスコーン３に巻き付けたテープからの圧力を説明するための説明図である。

本発明の実施形態例に係る接続構造によれば、上記のような形状のストレスコーン３を用いることにより、第１の傾斜部３ｄ側と第２の傾斜部３ｅ側との形状に対称性を持たせることができ、それによって、当該ストレスコーン３の両側に巻き付けた絶縁テープからの圧力により生じるケーブル軸線方向の力を均衡させることができるので、組立時あるいは長時間の使用中のストレスコーン３のケーブル軸線方向の移動をなくすことができる。その結果、安定した性能を保持し続ける電力ケーブルの接続構造を提供することができる。

このような力の均衡化の観点から、第１の傾斜部３ｄ及び第２の傾斜部３ｅは、側面視略直線状に傾斜して形成されているのが好ましい。例えば、傾斜面の断面形状が凹状（弓なり）に形成されていると、ストレスコーン３の両先端部における肉厚の薄い領域が多くなり電力ケーブルへの挿入性が悪化するばかりか、先端部が座屈するような変形の可能性も大きくなる。逆に傾斜面の断面形状が凸状（山なり）に形成されていると、ストレスコーン３上に巻き付ける絶縁テープの巻き崩れが生じやすくなる。

また、第２の電力ケーブル２の軸線に対する第１の傾斜部３ｄ及び第２の傾斜部３ｅの傾斜角度θ１，θ２は、略同一の角度であるのが好ましい。傾斜角度が異なる場合でも本発明を適用することは可能ではあるが、製造時に設計ミスが生じやすくなり、長期的な熱挙動を考慮しての角度の設計が困難になるからである。

傾斜角度θ１，θ２としては、製造面、接続部分全体のサイズの制約、テープの巻き崩れの観点から７°乃至４５°までの角度が好ましい。

また、図２の点線で示した主な補助絶縁層４ｆの絶縁テープからの圧力も働くため、第１の傾斜部３ｄ側の絶縁テープからの圧力Ｐ１の方が、第２の傾斜部３ｅ側の絶縁テープからの圧力Ｐ２よりも大きくなりやすいので、ストレスコーン３の第２の傾斜部３ｅに絶縁テープを巻き付けた補強絶縁層４の外径は、ストレスコーン３の第１の傾斜部３ｄに絶縁テープを巻き付けた補強絶縁層４の外径と同じ又はそれ以上の外径であるのが好ましい。

図３（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態例に係る電力ケーブルの接続方法を説明するための側面断面図である。

まず、第１の電力ケーブル１の端部を段剥ぎして、導体部１ａ、内部半導電層１ｂ、ケーブル絶縁体１ｃ、外部半導電層１ｄ、遮蔽層１ｅを順次露出させる。同様に、第２の電力ケーブル２の端部を段剥ぎして、導体部２ａ、内部半導電層２ｂ、ケーブル絶縁体２ｃ、外部半導電層２ｄ、遮蔽層２ｅを順次露出させる（図１参照）。

次いで、第２の電力ケーブル２の外周のみにストレスコーン３を挿入して所定の位置に配置する。その際、第１の電力ケーブル１側にはストレスコーン３を配置しない。

次いで、第１の電力ケーブル１の導体部１ａと第２の電力ケーブル２の導体部２ａとを導体接続管５に所定位置まで挿入し、その導体接続管５を圧縮装置（図示せず）により圧縮して導体部１ａ，２ａ同士を接続して導体接続部６を形成する。

次いで、導体接続部６およびその両側に露出した状態の導体部１ａ，２ａを覆うように半導電テープ７を巻きつけた後、絶縁テープを所定の形状になるまで巻き付けて補助絶縁層４を形成する。

その際、ストレスコーン３の周囲に絶縁テープを巻き付ける手順も重要となる。すなわち、絶縁テープは、絶縁テープを引き伸ばしながら所定の張力を加えながら巻き付けるため、ストレスコーン３の第１の傾斜部３ｄ又は第２の傾斜部３ｅの片側のみに集中して巻き付けを行うと、その段階でストレスコーン３の位置がずれる可能性がある。

そのためストレスコーン３の周囲に絶縁テープを巻きつける際には、まず、図３（Ａ）に示すように、ストレスコーン３の胴体部３ｃに一時的に締付冶具８（例えばホースバンドのような締め付け部品や仮の押さえテープ巻きを使用する）を巻き付けて圧力を加えて位置を固定する。

次いで、絶縁テープを巻き付ける順序として、ストレスコーン３の第２の傾斜部３ｅから絶縁テープを巻き付けて、ストレスコーン３の胴体部３ｃと同等の高さになるまで巻き付けて第１の補助絶縁層４ａを形成する。

次いで、第２の傾斜部３ｅと同様に、反対側の第１の傾斜部３ｄを胴体部３ｃと同等の高さになるまで絶縁テープを巻き付けて第２の補助絶縁層４ｂを形成する。

なお、第２の補助絶縁層４ｂを形成した後に、第１の補助絶縁層４ａを形成してもよい。

次いで、第２の傾斜部３ｅ側に再び絶縁テープを所定の厚さまで巻き足して第３の補助絶縁層４ｃを形成する。その後に第１の傾斜部３ｄ側も再び絶縁テープを所定の厚さまで巻き足して第４の補助絶縁層４ｄを形成する。

最後に、図３（Ｂ）に示すように、ストレスコーン３の胴体部３ｃに施した締付冶具８を取り外し、その胴体部３ｃに絶縁テープを巻き付けて第５の補助絶縁層４ｅを形成する。

本発明の実施形態例に係る接続方法によれば、ストレスコーン３の胴体部３ｃに締付治具で締め付けた状態で、ストレスコーン３の第１の傾斜部３ｄ及び第２の傾斜部３ｅにそれぞれ絶縁テープを巻き付けるので、施工時におけるストレスコーン３の移動をなくすことができる。その結果、安定した性能を保持した電力ケーブルの接続方法を提供することができる。

その後、補助絶縁層４の外周には遮蔽層９を設ける。なお、ストレスコーン３の外端側から第２の電力ケーブル２上にかけての外周には押さえテープ巻き層１０を形成する。これによって、ストレスコーン３の軸線方向の移動を確実に阻止することができる。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施形態例では、ＣＶケーブルと、絶縁厚低減ＣＶケーブルとの接続構造について説明したが、本発明は、絶縁テープだけでは立ち上がり電界を制御できない場合の接続構造に適用されるので、例えば、絶縁厚低減ＣＶケーブル同士の接続構造に適用することも可能である。

本発明の電力ケーブルの接続構造及び接続方法は、例えば２つの電力ケーブルを接続する際に絶縁厚低減ＣＶケーブルのように絶縁テープだけでは立ち上がり電界を制御できない場合に利用される。

１：第１の電力ケーブル
１ａ：導体部
２：第２の電力ケーブル
２ａ：導体部
３：ストレスコーン
３ａ：絶縁筒部
３ｂ：半導電筒部
３ｃ：胴体部
３ｄ：第１の傾斜部
３ｅ：第２の傾斜部
４：補強絶縁層
５：導体接続管
６：導体接続部
７：半導電テープ
８：締付冶具
９：遮蔽層
１０：押さえテープ巻き層
θ１，θ２：傾斜角度

Claims (5)

1. ２つの電力ケーブルの導体部同士を接続し、少なくとも一方の前記電力ケーブルの表面にストレスコーンを配置した後に絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層を形成する電力ケーブルの接続構造であって、
   前記ストレスコーンは、胴体部と、前記胴体部から前記一方の電力ケーブルの軸線方向に向けて前記導体部側に傾斜した第１の傾斜部と、前記導体部側とは反対側に傾斜した第２の傾斜部とを有し、前記第１の傾斜部及び第２の傾斜部は、それぞれ前記一方の電力ケーブルの表面と接する部分まで傾斜して形成され、
   前記第１の傾斜部側と前記第２の傾斜部側との形状に対称性を持たせ、
   前記ストレスコーンの両側に前記絶縁テープが巻き付けられている、
   ことを特徴とする電力ケーブルの接続構造。
2. 前記第１の傾斜部及び第２の傾斜部は、側面視略直線状に傾斜して形成されてい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構造。
3. 前記一方の電力ケーブルの軸線に対する前記第１の傾斜部及び第２の傾斜部の傾斜角度は、略同一の角度であることを特徴とする請求項２に記載の電力ケーブルの接続構造。
4. 前記ストレスコーンの第２の傾斜部に絶縁テープを巻き付けた前記補強絶縁層の外径が、前記ストレスコーンの第１の傾斜部に絶縁テープを巻き付けた前記補強絶縁層の外径と同じ又はそれ以上の外径であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載の電力ケーブルの接続構造。
5. ２つの電力ケーブルの導体部同士を接続する工程と、
   少なくとも一方の前記電力ケーブルの表面に、胴体部と、前記胴体部から前記一方の電力ケーブルの軸線方向に向けて前記導体部側に傾斜した第１の傾斜部と、前記導体部側とは反対側に傾斜した第２の傾斜部とを有し、前記第１の傾斜部及び第２の傾斜部は、それぞれ前記一方の電力ケーブルの表面と接する部分まで傾斜して形成されているストレスコーンを配置する工程と、
   前記ストレスコーンの胴体部に締付治具で締め付けた状態で、前記ストレスコーンの第１の傾斜部及び第２の傾斜部にそれぞれ絶縁テープを巻き付ける工程と、
   前記締付治具を取り外し、前記ストレスコーンの胴体部に絶縁テープを巻き付ける工程と、
   を有することを特徴とする電力ケーブルの接続方法。

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