JPH1141779A - 架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導体接続部１９と、その両側のケーブル絶縁
体５を覆うようにモールド成形により補強絶縁体１５を
形成してなる架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続
部において、絶縁体界面に多少の異物が巻き込まれても
絶縁破壊が起きにくくする。これにより接続部形成時の
異物管理レベルを低くするか、クリーンルームなしで接
続作業を行えるようにして、接続コストを低減する。 【解決手段】 ケーブル絶縁体５の円柱部５ｂと補強絶
縁体１５との間に、誘電率５〜２０の誘電材料からなる
厚さ０．５〜１．５ｍｍの高誘電体層２１を介在させ
て、電界を緩和する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、架橋ポリエチレン
絶縁電力ケーブルの接続部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル（以
下、略記する場合はＣＶケーブルと記す）は、そのすぐ
れた絶縁性と取扱いの容易さによって急速に超高圧化の
道をたどってきており、２７５ｋＶ級では既に長距離線
路が実用化され、さらに５００ｋＶ級の長距離線路が実
用化されようとしている。これらの長距離線路には接続
部が必要不可欠であり、２７５ｋＶ級以上の超高圧線路
の接続部にはモールド型の接続部が実用化されている。

【０００３】従来のＣＶケーブルのモールド接続部を図
３に示す。図において、１はケーブルシース、３はケー
ブル外部半導電層、５はケーブル絶縁体、７はケーブル
内部半導電層、９はケーブル導体、１１は導体接続スリ
ーブ、１３は接続部の内部半導電層、１５は補強絶縁
体、１７は接続部の外部半導電層である。このモールド
接続部は次のような方法で形成される。

【０００４】 ＣＶケーブル端部のシース１を除去
し、外部半導電層３をガラス削りにより除去して、ケー
ブル絶縁体５を露出させる。 ケーブル絶縁体５と内部半導電層７を段剥ぎして、
導体１を露出させると共に、ケーブル絶縁体５の先端を
テーパー状に切削し、表面をガラス削りにて仕上げる。 ２本のケーブルの導体１をスリーブ１１で接続す
る。 ２本のケーブルの内部半導電層７に跨がるように導
体接続部上に半導電性テープを巻いた後、半導電性テー
プを加熱架橋して、接続部内部半導電層１３を形成す
る。 導体接続部を中心にして押出用金型をセットし、押
出機から金型内に架橋剤配合ポリエチレンを押し出して
補強絶縁体１５を形成する。 補強絶縁体１５の外周に架橋用金型をセットし、補
強絶縁体１５を加熱加圧して架橋する。 ２本のケーブルの外部半導電層３に跨がるように半
導電性熱収縮チューブを被せ、加熱収縮させて、接続部
外部半導電層１７を形成する。

【０００５】このようにして形成された接続部には、ケ
ーブル絶縁体５と補強絶縁体１５の界面が存在する。こ
の絶縁体界面は、物理的には密着した状態になっている
ものの、既に架橋されたケーブル絶縁体の上に補強絶縁
体を形成しているため、物理的な結合力は絶縁体内部に
比べて小さい。また上記の絶縁体界面には塵や埃などの
異物が巻き込まれる確率が高い。このため上記の絶縁体
界面はケーブル接続部の電気特性の最大の弱点となって
いる。そこで従来は接続部を形成する際にクリーンルー
ムを設置し、その中で一連の接続作業を行うようにして
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、クリーンルー
ムの中で接続作業を行ったとしても、絶縁体界面の電気
特性を低下させるのに十分な数百μｍ程度の異物の混入
を完全に防ぐことは困難である。

【０００７】本発明の目的は、絶縁体界面に多少の異物
が巻き込まれたとしても絶縁破壊が起きにくいＣＶケー
ブルの接続部を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、図１に示すように、導体接続部１９と、その
両側のケーブル絶縁体５のテーパー部５ａおよび円柱部
５ｂとを覆うようにモールド成形により補強絶縁体１５
を形成してなる架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接
続部において、前記ケーブル絶縁体５の円柱部５ｂと補
強絶縁体１５との間に、誘電率５〜２０の誘電材料から
なる高誘電体層２１を介在させたことを特徴とするもの
である。前記高誘電体層１９の厚さは０．５〜１．５ｍ
ｍとすることが好ましい。

【０００９】図２（Ａ）に示すように、ケーブル絶縁体
５と補強絶縁体１５との界面に高誘電体層を介在させな
い場合は、補強絶縁体１５の端部付近で最も電界が高く
なる（等電位線の間隔が狭くなる）ので、この部分に異
物が介在すると、そこに電界が集中して絶縁破壊が生じ
やすくなる。これに対し図２（Ｂ）に示すように、ケー
ブル絶縁体５の円柱部５ｂと補強絶縁体１５との間に高
誘電体層２１を介在させると、補強絶縁体１５の端部付
近の電界が緩和される（等電位線の間隔が広くなる）の
で、この部分に異物が存在して電界の集中を招いた場合
でも、元の電界が緩和されているため、絶縁体の耐電圧
値にまで至る確率が低くなる。すなわち、異物に対する
許容サイズが大きくなる。

【００１０】このため本発明のケーブル接続部は、絶縁
設計の際に、ケーブル絶縁体と補強絶縁体の間に存在す
る異物の許容サイズを従来より大きくすることが可能と
なる。このことは、接続作業時の混入異物の管理レベル
を低くできることを意味し、クリーンルーム内の異物管
理レベルを低くして接続作業を容易にかつ迅速に行うこ
とを可能にする。また通常の清浄な環境下であればクリ
ーンルームなしで接続作業を行うことも可能にする。

【００１１】高誘電体層を構成する誘電材料の誘電率は
５以上、２０以下とする。これは、誘電率が５未満で
は、ケーブル絶縁体の誘電率（２〜３）との比率が小さ
いため、所望の電界緩和効果が得られず、また誘電率が
２０を超えると、高誘電体層の先端部分への電界の集中
を招き、絶縁破壊電圧の低下の原因となるためである。
また誘電率が２０を超えると、誘電体損失が大きくなる
ため、１５４ｋＶ以上の超高圧ケーブルの接続部では、
高誘電体層の発熱による熱破壊の原因にもなりやすい。

【００１２】一方、高誘電体層の厚さは０．５ｍｍ以
上、１．５ｍｍ以下にすることが好ましい。これは、高
誘電体層の厚さが０．５ｍｍ未満では、絶縁体界面にお
ける均一な高誘電体層の形成が困難であり、また厚さが
１．５ｍｍを超えると高誘電体層部分に分担される電圧
が高くなり、特に１５４ｋＶ以上の超高圧ケーブルの接
続部においては、高誘電体層が絶縁破壊の基点となりや
すくなるためである。

【００１３】高誘電体層の材料としては、ベース樹脂に
カーボンブラック及び／又は高誘電体粒子を配合してな
る高誘電性樹脂組成物を使用することができる。ここで
いう樹脂としては、エチレン−プロピレンゴム、クロロ
プレンゴム等のゴム、ＶＬＤＰＥ、メタロセン触媒を用
いて製造したポリエチレン、エチレン・アクリル酸エチ
ル共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体のよ
うなプラスチックが挙げられ、中でもチューブもしくは
熱収縮チューブの形態に成形しやすく、かつ充填粒子を
配合しやすいものが好ましい。また高誘電性樹脂組成物
に含まれる高誘電性粒子としては、炭化ケイ素、酸化チ
タン、チタン酸バリウムや、その他の高誘電性セラミッ
クの粉末を使用することができる。

【００１４】また高誘電体層は、前述のチューブもしく
は熱収縮チューブを被せる方式、テープ巻き方式、ある
いはテープ巻きモールド方式で、ケーブル絶縁体の外周
面に形成することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態を
示す。図１において先に説明した図３（従来例）と同一
部分には同一符号を付してある。このＣＶケーブルの接
続部が従来と異なる点は、ケーブル絶縁体５の円柱部５
ｂと補強絶縁体１５との間に高誘電体層２１を介在させ
たことである。高誘電体層２１は誘電率が５〜２０、厚
さが０．５〜１．５ｍｍ程度のものである。

【００１６】

【実施例】次に本発明の効果を明らかにするため本発明
の実施例を、比較例および従来例と対比して説明する。
２７５ｋＶ、２５００ｍｍ² のＣＶケーブルを加熱して
直線整形した後、所定の寸法に段剥ぎし、電動削り機お
よびガラス削りにて外部半導電層、ケーブル絶縁体、内
部半導電層を順次除去して、先端に導体を露出させた。
次に一方のケーブルの外周に半導電性熱収縮チューブを
挿通した後、導体同士を圧縮スリーブにより接続した。
その後、ケーブルの内部半導電層に跨がるように導体お
よび圧縮スリーブの外周に内部半導電層を形成した。こ
こまでの工程は従来と同じである。同じ工程で同じケー
ブルから１３組の接続仕掛かり品を製作した。

【００１７】〔実施例１〜６〕表１のNo１〜６の組成物
をテープ化して６種類の高誘電体テープを製造した。そ
れぞれのテープを前記接続仕掛かり品のケーブル絶縁体
の円柱部に巻きつけた後、１７０℃×３０分の加熱モー
ルドを行って、図１に示すような高誘電体層２１を形成
した。高誘電体層の組成、厚さは表２の実施例１〜６の
とおりである。次に接続仕掛かり品を導体接続部が中心
に位置するように押出用金型にセットし、金型内に架橋
剤配合低密度ポリエチレンを押し出して図１のような補
強絶縁体１５をモールド成形した。次いで成形された補
強絶縁体を加熱加圧して架橋した。最後に、予め挿通し
ておいた半導電性熱収縮チューブを補強絶縁体の外周に
移動し、加熱収縮させて図１に示すような外部半導電層
１７を形成した。以上の接続作業は、ケーブル絶縁体や
高誘電体層の表面に異物が付着しないように通常の注意
を払いながら、クリーンルームを設置せずに行った。

【００１８】〔実施例７、８〕表１のNo１、No６の組成
の高誘電体テープを用いて、高誘電体層２１を有するケ
ーブル接続部を形成した。接続部の形成方法は実施形態
１〜６とほぼ同じであるが、この２つの実施例では、局
部的な電界集中に対する電界緩和効果を確認する目的
で、高誘電体層２１上の、高誘電体層２１の外端から３
０ｍｍの所に粒径５００μｍの銅粉を付着させた後に、
補強絶縁体を形成した。また銅粉以外の異物が付着しな
いようにクリーンルーム内で接続作業を行った。

【００１９】〔比較例１〜３〕表１のNo１、No５、No７
の組成の高誘電体テープを用いて、高誘電体層２１を有
するケーブル接続部を形成した。接続部の形成方法は実
施形態１〜６と同じである。表２に示すように比較例
１、２は高誘電体層の厚さが本発明の好ましい範囲外で
あり、比較例３は高誘電体層の誘電率が本発明の範囲外
のものである。

【００２０】〔従来例１、２〕前記接続仕掛かり品を用
いて高誘電体層のない従来のケーブル接続部を形成し
た。従来例１の接続部はクリーンルーム内で、絶縁体界
面に異物を混入させないで形成したものである。従来例
２の接続部は、クリーンルーム内で接続を行い、ケーブ
ル絶縁体と補強絶縁体の界面に５００μｍの銅粉を介在
させたものである。

【００２１】以上のようにして製作した１３種類のＣＶ
ケーブル接続部について、交流電圧絶縁破壊試験を実施
した。試験条件は、初期電圧：４００ｋＶ、昇圧ステッ
プ：５０ｋＶ／ステップ、保持時間：３０分である。試
験結果を表２に示す。

【００２２】

【表１】 ＥＰゴム ：三井ＥＰＴ ♯１０４５（三井石油化学） ＴｉＯ₂ ：ＲＬＸ−Ａ（古河機械金属） 平均粒径３．９μｍ ＳｉＣ ：ＧＭＦ−８Ｈ（太平洋ランダム） 平均粒径１μｍ以下 ＢａＴｉＯ₃ ：ＢＴ−２０６（富士チタン工業） 平均粒径２．５μｍ ＤＣＰ ：Dicumyl Per-Oxide （三井石油化学） 老化防止剤 ：ノクラック３００（大内新興）

【００２３】

【表２】

【００２４】実施例１〜３によれば、クリーンルームを
設置しなくても、クリーンルームを設置した場合（従来
例１）と同等の十分な絶縁耐力が得られることが分か
る。また実施例７、８と従来例２の比較によると、電界
集中を引き起こす異物が混入している場合でも、本発明
の方が絶縁耐力が大幅に向上することが分かる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、絶
縁体界面に多少の異物が巻き込まれたとしても絶縁破壊
が起きにくいＣＶケーブルの接続部を得ることができ
る。したがって接続部形成時の異物管理レベルを低くし
て或いはクリーンルームなしで、接続作業を容易にかつ
迅速に行うことが可能となり、接続コストを大幅に低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＣＶケーブル接続部の一実施形
態を示す断面図。

【図２】 （Ａ）は従来の接続部における、（Ｂ）は本
発明の接続部における等電位線の分布を示す説明図。

【図３】 従来のＣＶケーブル接続部を示す断面図。

【符号の説明】

３：ケーブル外部半導電層 ５：ケーブル絶縁体 ５ａ：テーパー部 ５ｂ：円柱部 ７：ケーブル内部半導電層 ９：ケーブル導体 １１：導体接続スリーブ １３：接続部の内部半導電層 １５：補強絶縁体 １７：接続部の外部半導電層 １９：導体接続部 ２１：高誘電体層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体接続部と、その両側のケーブル絶縁体
   のテーパー部および円柱部とを覆うようにモールド成形
   により補強絶縁体を形成してなる架橋ポリエチレン絶縁
   電力ケーブルの接続部において、前記ケーブル絶縁体の
   円柱部と補強絶縁体との間に、誘電率５〜２０の誘電材
   料からなる高誘電体層を介在させたことを特徴とする架
   橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続部。
2. 【請求項２】高誘電体層の厚さが０．５〜１．５ｍｍで
   あることを特徴とする請求項１記載の架橋ポリエチレン
   絶縁電力ケーブルの接続部。