JPH11341642A

JPH11341642A - テープ巻き式直線接続部

Info

Publication number: JPH11341642A
Application number: JP10140811A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Matsui; 俊哉松井; Satoru Tanaka; 悟田中; Shunichi Shindo; 俊一進藤
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】テープ巻き式直線接続部においてボイドレベ
ルを大きさ、数ともに画期的に低減し、耐電圧特性の向
上を実現すること。【解決手段】ケーブルの絶縁体をペンシリングし、ケ
ーブル導体を接続し、エチレンプロピレンゴムからなる
半加硫した絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層３を形成
する。ついで、補強絶縁層３の外側または内側から補強
絶縁層３の最高温度が９０〜１５０°Ｃとなるように加
熱する。上記範囲の温度で加熱処理することで、半加硫
した絶縁テープ層間の融着が促進され、補強絶縁層内部
及び界面のボイドの大きさと数をともに大幅に低減する
ことができ、耐電圧特性が飛躍的に向上する。補強絶縁
層を加熱する際に、線ヒーターをコイル上に密巻きにし
たものを用いることにより、補強絶縁体を円周方向、長
手方向ともにより均一に加熱することができる。また、
加熱源として誘導加熱コイルを用いてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゴム・プラスチック
絶縁電力ケーブル用テープ巻き式直線接続部に関し、特
に高い耐電圧性能を有する補強絶縁層を持つ接続部に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴム・プラスチック絶縁電力ケーブル用
直線接続部においては、従来から大別して下記のテープ
巻き式、テープ巻きモールド型、押出しモールド型、プ
レモールド型の各種直線接続部が実用化されている。

【０００３】（１）テープ巻き式はケーブルの絶縁体を
ペンシリングし、導体スリーブを圧縮してケーブルを接
続した後に半導電ゴム、絶縁ゴムのテープを巻き付けて
内部半導電層、補強絶縁層、外部半導電層を形成するも
のである。絶縁ゴムには例えば自己融着性を有する半加
硫したエチレンプロピレンゴムを用いる場合もある。テ
ープ巻き式では絶縁ゴムテープに張力をかけて引き延ば
した状態で巻いていき、それによる半径方向内側への圧
縮力によってテープ層間の耐電圧特性を良好に保持する
とともに、自己融着性を有する場合には時間の経過とと
もにテープ相互が融着することによっても耐電圧特性が
向上する。すなわち、テープ巻き式ではテープ層間にボ
イドが存在し、電圧が印加された時にこのボイド部分で
放電を起こし、さらに電気トリーが発生して絶縁性能の
劣化さらには絶縁破壊に至るところを、上記圧縮力や自
己融着によってボイドを押しつぶし、大きさを小さく
し、ボイドの個数を減らすことによって、耐電圧特性が
向上する。

【０００４】テープ巻き式は他の種々の方式と比較し
て、施工方法が最も簡単であり、かつ施工に要する時間
や労力も最も少ないので、コストも最も安いという長所
を有するが、他の種々の方式と異なり補強絶縁層内部や
補強絶縁層と内・外半導電層との界面に多数の比較的大
きなボイドが存在し、ボイド内で部分放電を開始する電
圧が低いために耐電圧特性の点で劣るという短所を有す
る。こうした特徴から、テープ巻き式は現状では主に６
６〜７７ｋＶ級のゴム・プラスチック絶縁電力ケーブル
の直線接続部に実用化されている。

【０００５】（２）テープ巻きモールド型は上記テープ
巻き式の短所であるボイドのレベルをケーブル絶縁体内
に存在するボイドと同等レベルにまで低減した方式であ
る。補強絶縁体に用いる絶縁テープには未架橋ポリエチ
レンテープあるいは未加硫エチレンプロピレンテープ等
がある。いずれにしてもテープ巻き後にモールド用の金
型で密閉し、金型内に窒素ガス等の不活性の絶縁性の高
いガスを封入し、ガス圧をかけながらヒーターで加熱し
て、テープを架橋あるいは加硫することを特徴とする。

【０００６】テープ巻きモールド型はテープ巻き式に比
べてボイドレベルが低減されるので、より高い電圧レベ
ルに使用でき、現在、１５４ｋＶクラスで実用化されて
いる。しかしながら、未架橋、未加硫のテープは成形が
難しくモールド用金型を使用して架橋、加硫する必要が
あり、また、架橋、加硫する際、１７０°Ｃ程度まで温
度を上昇させる必要がある。以上のように、テープ巻き
モールド型はモールド用金型を現場に持ち込み、現場で
架橋または加硫する必要があるため、テープ巻き式に比
べて施工方法が複雑になり、所要時間も労力も大幅に増
え、コストが高くなっている。

【０００７】（３）押出しモールド型はさらに高電圧の
２７５ｋＶクラス以上に適用可能な方法として実用化さ
れている。テープ巻きモールド型の短所である接続部の
補強絶縁層およびその界面に混入する異物レベルを飛躍
的に低減するために、施工現場内で絶縁樹脂の押出しを
行うことを特徴としている。そのために押出し機をはじ
めとする押出し用機材をも現場に持ち込む必要があり、
所要時間、労力はさらに増加し、コストも一層高くなっ
ている。

【０００８】（４）プレモールド型はゴムストレスコー
ン、エポキシユニット、ストレスコーン圧縮用スプリン
グ及びその押し金具を主な構成部品とし、いずれも工場
内で製造し、品質を管理できるという他の方式には無い
長所を有している。現場での主な作業は部品を機械的に
組み合わせることだけなので、加熱・冷却等の工程が不
要であり、施工所要時間を押出しモールド型よりも大幅
に低減できる点も長所である。しかしながら、他の種々
の方式と比べて接続部のサイズが大きいという短所があ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ゴム・プラスチック絶
縁電力ケーブル用直線接続部のコスト低減を図る上で
は、以上のように最も安価なものとして上記（１）のテ
ープ巻き式が実用化されているが、テープ巻き式では補
強絶縁層の内部および界面に比較的大きなボイドが存在
し、より高電圧の用途に適用することが困難な状況にあ
った。また、上記（２）の未架橋あるいは未加硫のテー
プ等を巻き付けて加熱するテープ巻きモールド型は、モ
ールド用金型を使用して１７０°Ｃ程度まで温度を上昇
させ、架橋・融着させる必要があり、テープ巻き式に比
べて施工方法が複雑になり、所要時間、労力、コストが
大幅に増えるといった問題があった。

【００１０】さらに、上記（３）押出しモールド型は所
要時間、労力、コストがさらに増加し、上記（４）のプ
レモールド型は接続部のサイズが大型化するという問題
があった。本発明はかかる点に鑑みてなされたものであ
り、テープ巻き式直線接続部においてボイドレベルを大
きさ、数ともに画期的に低減し、部分放電開始電圧を向
上させる等、耐電圧特性の向上を実現し、簡便で安価な
１５４ｋＶクラスさらにはそれ以上の電圧クラスのテー
プ巻き式直線接続部を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】未架橋あるいは未加硫の
テープ等を用いたテープ巻きモールド型は、上記したよ
うにモールド用金型を使用して１７０°Ｃ程度まで温度
を上昇させる必要がある。そこで、本出願人は、先に、
半加硫した絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層を形成
し、補強絶縁層を８０°Ｃ程度で加熱する方法を試み
た。半加硫した絶縁テープは未加硫のテープより成形が
容易であり、また融着させるに必要な温度も未加硫のテ
ープより低いので、モールド用金型を使用することなく
接続部を形成することができ、テープ巻きモールド型と
比べ労力、コストを大幅に低減することができる。しか
しながら、この方法では充分な耐電圧性能を得ることが
できなかった。そこで、本発明者らは種々実験を行い検
討した結果、エチレンプロピレンゴムからなる半加硫し
た絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層を形成したのち、
最高温度が９０〜１５０°Ｃとなるように補強絶縁層を
外側もしくは内側から加熱することにより、所望の耐電
圧性能が得られることを見い出した。

【００１２】上記範囲の温度となるように加熱処理する
ことで、このような加熱処理をしない従来のテープ巻き
式とはまったく異なり、半加硫した絶縁テープ層間の融
着が促進され、テープ巻き後に補強絶縁層内部及び界面
のボイドの大きさと数をともに大幅に低減することがで
き、テープ巻き式接続部の耐電圧特性が飛躍的に向上し
た。ここで、補強絶縁層を外側から加熱する際に、加熱
源として、線ヒーターをコイル上に密巻きにしたものを
用いることにより、補強絶縁体を円周方向、長手方向と
もにより均一に加熱することができる。

【００１３】また、補強絶縁層を内側から加熱する際
に、加熱源として、誘導加熱コイルを用い、接続部の導
体に誘導電流を流してこれを加熱させることで、外部か
ら加熱する方式と比べて、補強絶縁層の内部側、すなわ
ち導体接続部に近い部分を短時間で加熱処理することが
できる。上記の線ヒーター等を用いた外部からの加熱と
このような内部からの加熱を同時に併用すると、加熱処
理の均一性の一層の向上や加熱処理に要する時間の短縮
を図ることが可能となる。補強絶縁層、外部半導電層、
遮蔽層、押え巻き層をすべて巻き終えた後に、上記の加
熱処理を行うと、補強絶縁層まで巻き付けた時点で加熱
処理を実施する場合に発生する可能性がある補強絶縁体
への外傷を皆無とすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明のテ
ープ巻き式接続部の一実施例を示す断面図である。同図
において、１は導体接続部、２はケーブル絶縁体のペン
シリング部を示す。３はエチレンプロピレンゴムからな
る絶縁テープを巻き付け、９０〜１５０°Ｃに達する温
度で加熱処理した補強絶縁層を示す。４はこれも絶縁テ
ープからなる押え巻き層を示す。

【００１５】本発明のテープ巻き式接続部の外観は、従
来技術のテープ巻き式接続部の外観とまったく変わらな
い。したがって、図１を見る限りでは、図１を従来技術
のテープ巻き式接続部と見ることもできる。本発明が従
来技術と異なる点は、補強絶縁層の内部及び界面に存在
するボイドが大きさ、数ともに大幅に低減されている点
にある。両者のボイドレベルの比較をそれぞれ模式図で
図２と図３に示す。

【００１６】図２は補強絶縁層中におけるテープ巻き後
の絶縁テープの積層の状況とボイドの存在状態を模式的
に表したものである。従来技術ではこのような状況のま
ま、地中送電線路において使用されてきた。ボイドの形
状はテープ横断面では図２のように三角形をしているの
で、テープ巻き式接続部の補強絶縁層の内部及び界面に
存在するボイドはしばしば「三角ボイド」と呼ばれてい
る。ただし、このボイドはテープ長手方向では螺旋状に
長さ数ｍの一連続のトンネルのように続いている。典型
的な絶縁テープのサイズは０．５ｍｍ厚×２５ｍｍ幅で
あるが、張力をかけて引っ張られた状態で巻き付けられ
るので、図２の状態におけるテープ厚さは約０．３ｍｍ
である。ボイドは図２のようにテープ層間毎に存在して
おり、強絶縁層全体のポリューム中に占めるボイドのボ
リュームは非常に大きい。ボイドの数はテープ横断面の
断面積１平方ｃｍ中に約３０個である。

【００１７】一方、図３は本発明のテープ巻き式接続部
の補強絶縁層の図２と同じテープ横断面の模式図であ
る。本発明では、図２のような巻き付け後の状態から、
最高温度が９０〜１５０°Ｃとなる範囲で加熱処理する
ことによって、図３のような状態を実現している。この
ような加熱処理により、テープ相互の融着が促進され、
ボイドの大きさは最大でも約０．１ｍｍの球形状または
長径が約０．１ｍｍの楕円形状にまで小さくなってい
る。また、テープ長手方向も一連続ではなくなり、融着
したテープで断続的に塞がれて、ボイドの長さも最大で
１ｃｍ程度まで短くなっている。ボイドの個数はテープ
断面の断面積１ｃｍ²中に約３個しかない。このように
本発明においては補強絶縁層の内部及び界面に存在する
ボイドが大きさ、数ともに大幅に低減されている。

【００１８】ところで、本発明では加熱処理の最高温度
を９０〜１５０°Ｃと限定している理由は次のようなも
のである。９０°Ｃ未満では融着がある程度進行するも
のの、三角ボイドの形状がそのまま残ってしまい、ボイ
ドの大きさや数のレベルを上記のように大幅に低減する
ことができない。他方、１５０°Ｃを越えると絶縁テー
プの劣化の進展が急激に早くなり、補強絶縁層の耐電圧
性能の長期的信頼性を確保することが困難になってく
る。融着の進行の良好さと劣化の進展の抑制の両方から
最適な加熱時の温度領域は１３０°Ｃ±１０°Ｃ程度で
ある。

【００１９】加熱の際には外部からの加熱のみ、内部か
らの加熱のみ、内・外部加熱同時併用のいずれの場合に
おいても、補強絶縁層内に温度勾配が生じるため、実際
の加熱処理では補強絶縁層各部の最高温度が９０〜１５
０°Ｃの範囲内に収まるように加熱する必要がある（好
ましくは、１００〜１５０°Ｃ）。なお、加熱所要時間
は補強絶縁層のボリュームにも依存するが、導体接続部
上補強絶縁層内径５６ｍｍ、補強絶縁層厚さ３０ｍｍの
場合、外部加熱のみの場合を例に取ると外部ヒーター直
下の温度が１３０°Ｃに到達してから３時間の加熱、そ
の後自然放冷したもので、図３の模式図のようなボイド
レベルが得られている。

【００２０】本発明により、耐電圧性能がどの程度向上
したかを示したのが表１である。このデータは導体接続
部上補強絶縁層内径２３ｍｍ、補強絶縁層厚さ１０ｍｍ
の試料で得られたものであり、補強絶縁層の加熱源とし
て線ヒーターを用い、補強絶縁層の最高温度を９０〜１
５０°Ｃの範囲内に保って約４時間半加熱した場合の結
果を示している（補強絶縁層の温度が上昇するまで約３
０分を要するので、全加熱時間は約５時間）。

【００２１】

【表１】

【００２２】耐電圧性能は、部分放電開始電圧または交
流破壊電圧（ｋＶ）÷補強絶縁層厚さ（１０ｍｍ）＝平
均電界（kV／mm）で表示している。表１より、本発明に
より、部分放電特性は１２６％向上、交流破壊特性は７
８％向上し、いずれも飛躍的な特性向上が図れている。
また、加熱源として、誘導加熱コイルを用い、接続部の
導体に誘導電流を流して加熱する場合には、補強絶縁層
の内部側、すなわち導体接続部に近い部分を短時間で加
熱処理することができるので、線ヒーターを用いるより
短時間の加熱で同等の耐電圧性能を得ることができる。
ちなみに、誘導加熱コイルを用いた場合、約３時間程度
の加熱処理で上記表１に示した耐電圧性能の同等の耐電
圧性能を得ることができた。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したごとく本発明のテープ巻き
式接続部は、エチレンプロピレンゴムからなる半加硫し
た絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層を形成した後、補
強絶縁層の外側または内側から補強絶縁層の最高温度が
９０°Ｃ〜１５０°Ｃとなるように加熱することで、こ
のような加熱処理をしない従来の技術とはまったく異な
り、補強絶縁層内部及び界面のボイドの大きさと数をと
もに大幅に低減することができる。このような作用によ
り、テープ巻き式接続部の耐電圧特性が飛躍的に向上す
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のテープ巻き式接続部の一実施例を示す
断面図である。

【図２】従来のテープ巻き式接続部における絶縁テープ
層間のボイドの模式図である。

【図３】本発明のテープ巻き式接続部の補強絶縁層の図
２と同じテープ横断面の模式図である。

【符号の説明】

１導体接続部２ペンシリング部３補強絶縁層４押え巻き層５絶縁テープ６三角ボイド７融著してボイドが消滅したテープ層間８加熱処理後のボイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者進藤俊一東京都千代田区丸の内二丁目６番１号古河電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ゴム・プラスチック絶縁電力ケーブル用
直線接続部であって、エチレンプロピレンゴムからなる
半加硫した絶縁テープを巻き付けて補強絶縁層を形成し
た後、補強絶縁層の外側または内側から補強絶縁層の最
高温度が９０〜１５０°Ｃとなるように加熱したことを
特徴とするテープ巻き接続部。
【請求項２】補強絶縁層を外側から加熱する際に、加
熱源として、線ヒーターをコイル上に密巻きにしたもの
を用いることを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブ
ル用テープ巻き接続部。
【請求項３】補強絶縁層を内側から加熱する際に、加
熱源として、誘導加熱コイルを用い、接続部の導体に誘
導電流を流してこれを加熱させることを特徴とする請求
項１に記載の電力ケーブル用テープ巻き接続部。
【請求項４】補強絶縁層、外部半導電層、遮蔽層、押
え巻き層をすべて巻き終えた後に、上記の加熱処理を行
うことを特徴とする請求項１，２または請求項３に記載
の電力ケーブル用テープ巻き接続部。