JP6880536B2 - 電力ケーブルの端末構造 - Google Patents
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Description
ケーブル導体、前記ケーブル導体の外周に形成されたケーブル絶縁層、及び前記ケーブル絶縁層の外周に形成されたケーブル外部半導電層を有する電力ケーブルの端末構造であって、
前記ケーブル導体、前記ケーブル絶縁層、及び前記ケーブル外部半導電層の各々が露出されたケーブル端部と、
前記ケーブル端部の外周に装着され、前記ケーブル絶縁層に密着する絶縁部と、前記ケーブル外部半導電層に密着する半導電部とを有するストレスコーンと、
前記ケーブル端部及び前記ストレスコーンを収容し、前記ケーブル導体の先端部に接続される内部電極と、前記ケーブル端部を挿入する挿入開口部とが設けられたブッシングと、を備え、
前記ブッシングは、前記挿入開口部側に位置する円筒状の第1領域と、前記第1領域から前記内部電極側に向かって先細りする円錐台筒状の第2領域とを有し、
前記ストレスコーンは、前記ブッシングの前記第1領域と前記第2領域とに跨るように収容され、前記第1領域の内周面に沿った円筒外周面と前記第2領域の内周面に沿った円錐台外周面とを有し、
前記絶縁部と前記半導電部とは、前記ストレスコーンの軸方向に連続して一体に設けられ、前記絶縁部が前記第2領域側に配置されると共に前記半導電部が前記第1領域側に配置されており、
前記半導電部における最も前記内部電極側に配置される先端部が前記第1領域と前記第2領域との境界よりも前記内部電極側に位置する。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
ケーブル導体、前記ケーブル導体の外周に形成されたケーブル絶縁層、及び前記ケーブル絶縁層の外周に形成されたケーブル外部半導電層を有する電力ケーブルの端末構造であって、
前記ケーブル導体、前記ケーブル絶縁層、及び前記ケーブル外部半導電層の各々が露出されたケーブル端部と、
前記ケーブル端部の外周に装着され、前記ケーブル絶縁層に密着する絶縁部と、前記ケーブル外部半導電層に密着する半導電部とを有するストレスコーンと、
前記ケーブル端部及び前記ストレスコーンを収容し、前記ケーブル導体の先端部に接続される内部電極と、前記ケーブル端部を挿入する挿入開口部とが設けられたブッシングと、を備え、
前記ブッシングは、前記挿入開口部側に位置する円筒状の第1領域と、前記第1領域から前記内部電極側に向かって先細りする円錐台筒状の第2領域とを有し、
前記ストレスコーンは、前記ブッシングの前記第1領域と前記第2領域とに跨るように収容され、前記第1領域の内周面に沿った円筒外周面と前記第2領域の内周面に沿った円錐台外周面とを有し、
前記絶縁部と前記半導電部とは、前記ストレスコーンの軸方向に連続して一体に設けられ、前記絶縁部が前記第2領域側に配置されると共に前記半導電部が前記第1領域側に配置されており、
前記半導電部における最も前記内部電極側に配置される先端部が前記第1領域と前記第2領域との境界よりも前記内部電極側に位置する。
前記ストレスコーンの軸方向に沿った断面において、
前記半導電部は、その先端部が曲面部を有すると共に、前記ストレスコーンの内周面上における前記半導電部と前記絶縁部との境界点から前記先端部に向かって傾斜して前記曲面部の一端につながる傾斜面部を有し、
前記ストレスコーンの外周面上における前記半導電部と前記絶縁部との境界点が前記円錐台外周面上に位置して、前記円錐台外周面の一部が前記半導電部の外周面で形成されている。
本発明の実施形態に係る電力ケーブルの端末構造の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。図中の同一符号は、同一名称物を示す。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、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。
図1、図2を参照して、実施形態1に係る電力ケーブルの端末構造1を説明する。図1は、電力ケーブル2の中心を通り軸方向に平行な平面で切断した端末構造1の縦断面図を示している。以下の説明では、電力ケーブルの端末構造1の各要素において、電力ケーブル2の先端部、ここでは段剥ぎされて露出されたケーブル導体21の先端部に近い側(内部電極5側)を先端側、その反対側(挿入開口部40側)を後端側と呼ぶことがある。図1では、紙面上側が先端側、紙面下側が後端側である。
図1に示す実施形態1の電力ケーブルの端末構造1は、代表的には、電力ケーブル2を、例えばGIS(ガスインシュレーテッドスイッチギア)などの接続対象(図示せず)と接続する箇所に設けられる。詳しくは、電力ケーブルの端末構造1は、図1に示すように、ケーブル端部20と、絶縁部32と半導電部31とを有するストレスコーン3と、ケーブル導体21の先端部に接続される内部電極5が設けられたブッシング4とを備える。ブッシング4の後端側には、ケーブル端部20を挿入する挿入開口部40が設けられている。ブッシング4は、円筒状の第1領域41と、第1領域41に連続する円錐台筒状の第2領域42とを有する。ストレスコーン3は、ブッシング4の第1領域41と第2領域42とを跨るように収容され、絶縁部32が第2領域42側に配置されると共に半導電部31が第1領域41側に配置されている。端末構造1の特徴の1つは、半導電部31における先端部311が第1領域41と第2領域42との境界Bよりも内部電極5側(先端側)に位置する点にある。以下、各要素について詳細に説明する。
電力ケーブル2は、図1に示すように、中心から順にケーブル導体21、ケーブル導体21の外周に形成されたケーブル絶縁層22、及びケーブル絶縁層22の外周に形成されたケーブル外部半導電層23を有し、シース(図示せず)で被覆されている。また、ここでは、図示していないが、ケーブル絶縁層22の内側にケーブル内部半導電層が形成され、ケーブル外部半導電層23の外周に遮蔽層を有している。電力ケーブル2としては、例えばCVケーブル(架橋ポリエチレン絶縁シースケーブル)などが挙げられる。この例では、送電電圧が66kVから500kVといった高圧用途のCVケーブルであり、導体サイズ(ケーブル導体21の断面積)が、例えば200mm2以上3000mm2以下である。電力ケーブル2の端部は段剥ぎされ、先端側から順にケーブル導体21、ケーブル絶縁層22、及びケーブル外部半導電層23の各々が露出されたケーブル端部20が形成されている。
ブッシング4は、ケーブル端部20及びストレスコーン3を収容し、ケーブル導体21の先端部に接続される内部電極5と、ケーブル端部20を挿入する挿入開口部40とが設けられている。この例では、内部電極5がブッシング4と一体成形されている。ブッシング4は、筒状であり、挿入開口部40側(後端側)に位置する円筒状の第1領域41と、第1領域41から内部電極5側(先端側)に向かって先細りする円錐台筒状の第2領域42とを有する。ブッシング4は、エポキシ樹脂などの絶縁材料からなる。
内部電極5は、棒状であり、一端側(図示せず、図1では紙面上側)を接続対象との接続箇所とし、他端側(紙面下側)をケーブル導体21との接続箇所とする。この例では、内部電極5の他端側に、接続スリーブ51が圧縮接続されたケーブル導体21の先端部を挿入する挿入穴50が形成されており、挿入穴50の内側には接触子(図示せず)が設けられている。この挿入穴50に接続スリーブ51が嵌め込まれることで、内部電極5とケーブル導体21とが接続スリーブ51を介して電気的に接続されている。接触子の具体例としては、多点接触式のコンタクト部材が挙げられる。内部電極5及び接続スリーブ51は、例えば、銅や銅合金などの導電材料からなる。
ストレスコーン3は、ケーブル端部20の外周に装着され、ケーブル絶縁層22に密着する絶縁部32と、ケーブル外部半導電層23に密着する半導電部31とを有する。ストレスコーン3は、ブッシング4の第1領域41と第2領域42とに跨るように収容され、半導電部31が第1領域41側に配置され、絶縁部32が第2領域42側に配置されている。ストレスコーン3は、ブッシング4の内周面に対応した形状に形成されており、第1領域41の内周面に沿った円筒外周面3bと第2領域42の内周面に沿った円錐台外周面3cとを有する。絶縁部32と半導電部31とは、ストレスコーン3の軸方向に連続して一体に設けられている。
絶縁部32は、エチレンプロピレンゴムやシリコーンゴムなどの絶縁材料からなる。絶縁部32の内周面はケーブル絶縁層22に密着しており、絶縁部32の外周面はブッシング4(第2領域42)の内周面に密着している。これにより、ケーブル端部20の絶縁性を確保している。
半導電部31は、エチレンプロピレンゴムやシリコーンゴムなどにカーボンブラックなどを配合して導電性を付与した半導電材料からなる。半導電部31は、絶縁部32よりも挿入開口部40側(後端側)に設けられており、半導電部31の内周面はケーブル外部半導電層23に密着している。半導電部31は、ケーブル外部半導電層23の周囲における電界を緩和するように構成されている。
実施形態1の電力ケーブルの端末構造1は、次の効果を奏する。
試験例1では、実施形態1で説明した構成の電力ケーブルの端末構造について、ストレスコーンにおける電界解析を行い、電界分布を求めた。電界解析には、公知のFEM(Finite Element Method)電界解析ソフトを用いた。
距離L1:ストレスコーン全長の13%
距離L2:ストレスコーン全長の6%
参考例では、試験例1とは異なる構成の電力ケーブルの端末構造について、ストレスコーンにおける電界解析を行い、試験例1と同様に電界分布を求めた。参考例1では、図4に示すように、ブッシング4に下部電極45が埋設されており、ストレスコーン3における半導電部31の先端部311がブッシング4の第1領域41と第2領域42との境界に位置する点が試験例1と大きく異なる(図1、図2も併せて参照)。参考例1での解析結果の等電位線図を図4に示す。
2 電力ケーブル
20 ケーブル端部
21 ケーブル導体
22 ケーブル絶縁層
23 ケーブル外部半導電層
3 ストレスコーン
3c 円錐台外周面
3b 円筒外周面
31 半導電部
311 先端部
31a 曲面部
31b ブッシング側曲面部
31c ケーブル側曲面部
31d 傾斜面部
32 絶縁部
4 ブッシング
40 挿入開口部
41 第1領域
42 第2領域
45 下部電極
5 内部電極
50 挿入穴
51 接続スリーブ
6 押し金具
61 スプリング
100 機器ケース
Claims (2)
- ケーブル導体、前記ケーブル導体の外周に形成されたケーブル絶縁層、及び前記ケーブル絶縁層の外周に形成されたケーブル外部半導電層を有する電力ケーブルの端末構造であって、
前記ケーブル導体、前記ケーブル絶縁層、及び前記ケーブル外部半導電層の各々が露出されたケーブル端部と、
前記ケーブル端部の外周に装着され、前記ケーブル絶縁層に密着する絶縁部と、前記ケーブル外部半導電層に密着する半導電部とを有するストレスコーンと、
前記ケーブル端部及び前記ストレスコーンを収容し、前記ケーブル導体の先端部に接続される内部電極と、前記ケーブル端部を挿入する挿入開口部とが設けられたブッシングと、を備え、
前記ブッシングは、前記挿入開口部側に位置する円筒状の第1領域と、前記第1領域から前記内部電極側に向かって先細りする円錐台筒状の第2領域とを有し、
前記ストレスコーンは、前記ブッシングの前記第1領域と前記第2領域とに跨るように収容され、前記第1領域の内周面に沿った円筒外周面と前記第2領域の内周面に沿った円錐台外周面とを有し、
前記絶縁部と前記半導電部とは、前記ストレスコーンの軸方向に連続して一体に設けられ、前記絶縁部が前記第2領域側に配置されると共に前記半導電部が前記第1領域側に配置されており、
前記半導電部における最も前記内部電極側に配置される先端部が前記第1領域と前記第2領域との境界よりも前記内部電極側に位置する電力ケーブルの端末構造。 - 前記ストレスコーンの軸方向に沿った断面において、
前記半導電部は、その先端部が曲面部を有すると共に、前記ストレスコーンの内周面上における前記半導電部と前記絶縁部との境界点から前記先端部に向かって傾斜して前記曲面部の一端につながる傾斜面部を有し、
前記ストレスコーンの外周面上における前記半導電部と前記絶縁部との境界点が前記円錐台外周面上に位置して、前記円錐台外周面の一部が前記半導電部の外周面で形成されている請求項1に記載の電力ケーブルの端末構造。
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