JP5337770B2

JP5337770B2 - 電力ケーブル接続部

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Publication number: JP5337770B2
Application number: JP2010188526A
Authority: JP
Inventors: 晋今西
Original assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Current assignee: SWCC Showa Cable Systems Co Ltd
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2030-08-25
Also published as: JP2012050203A

Description

本発明は、変圧器や開閉器等の電気機器に電力ケーブルを直接接続するための電力ケーブル接続部に関する。

従来、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）等のような開閉機器と電力ケーブルとの接続には、機器に直接取り付けられる機器直結型のケーブル接続部が使用されている（例えば、特許文献１の図４参照）。

この特許文献１に示す従来の電力ケーブル接続部は、下端の開口部から電力ケーブルの端部が挿入される本体筒部と、この本体筒部の上部で水平に二つに分岐して先端部で開口する絶縁性を有する分岐筒部とでＴ型に形成されたコネクタ本体を有する。

このコネクタ本体における一方の分岐筒部には、機器側のブッシングが内嵌されている。他方の分岐筒部には、絶縁栓が取り付けられている。

コネクタ本体内では、一方の分岐筒部内に配設されたブッシングから突出する内部導体が、本体筒部の下端側から挿入された電力ケーブルにおけるケーブル導体に接続された圧縮端子に固定されている。

図１は、上述した従来の電力ケーブル接続部の下端部近傍を示す図である。なお、図１に示すａは電力ケーブルへの課電時における等電位線を示す。この等電位線ａは、上端、下端とも一定の範囲のみの表示としている。

電力ケーブル接続部１において、コネクタ本体の本体筒部３は、ケーブル導体と圧縮端子との接続部分を覆う内部半導電層３ａと、内部半導電層３ａを覆う絶縁層３ｂと、絶縁層３ｂを覆う外部半導電層３ｃとを有する。これらは、エチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）やシリコーンゴム等のゴム材料によって形成され、金型成形により一体的に形成されている。

本体筒部３の下端部３ｄには開口部１ａが形成されている。この開口部１ａを介して本体筒部３内には、電力ケーブル２０が、ケーブル絶縁体２４の外周面をアダプター（スペーサ）で被覆した状態で挿入されている。

なお、下端部３ｄは、筒状の外部半導電層３ｃによって形成されている。この下端部３ｄの外径は、本体筒部３の上部の外径よりも小さくなっている。言い換えれば、外部半導電層３ｃは、アダプター５の外周面に外嵌する下端部３ｄから内部半導電層３ａの下端近傍に対応する外周まで上端に向かって外径が大きくなるように傾斜する形状、すなわち、下端部３ｄから立ち上がる形状を有している。

アダプター５により被覆された電力ケーブル２０の端部は、電力ケーブルの先端側からケーブル導体（図示省略）、ケーブル絶縁体２４、ケーブル外部半導電層が露出するように段剥ぎされている。

アダプター５は、電力ケーブル２０をコネクタ本体の本体筒部３に挿入した状態において、ケーブル絶縁体２４の外周に、ケーブル外部半導電層の外周に跨って配設されている。アダプター５は、外部半導電層３ｃからなる下端部３ｄ内側に配置され、上端側をベルマウス状に形成してなる半導電層５ａと、この半導電層５ａに連設して半導電層５ａの上端側に形成される絶縁層５ｂとから構成されている。この半導電層５ａはケーブル外部半導電層に接触するように、ケーブル外部半導電層の外周およびケーブル絶縁体２４の外周に跨って配設され、ケーブル絶縁体２４の外周面から立ち上がり、半導電層５ａの内径が先端側に向かって拡径するように形成されている。この構成によって、電力ケーブル接続部１では、ケーブル外部半導電層の先端における電界の集中を緩和して、電力ケーブル接続部１における絶縁耐力が維持されている。

実開平２−４９３２０号公報

ところで、図１に示すように従来の電力ケーブル接続部１では、ケーブル絶縁体２４の外周面から立ち上がるアダプター（スペーサ）５の半導電層５ａの先端部５ｃは、アダプター５の外周面から立ち上がる電力ケーブル接続部１の外部半導電層３ｃの立ち上がり基端部（立ち上がり部）４よりも下方に位置している。また、立ち上がり基端部４はコネクタ本体の本体筒部の内周面に位置する。

このため、電力ケーブル接続部１におけるコネクタ本体の外部半導電層３ｃは、アダプター５において半導電層５ａの上方に位置する絶縁層５ｂの外面から立ち上がる構成となる。電力ケーブル接続部１を組み立てる際、電力ケーブル２０に被覆したアダプター（スペーサ）５をコネクタ本体の本体筒部３内に挿入する作業が必要となる。アダプター（スペーサ）５、コネクタ本体いずれもゴム製のため、この作業は、ゴム同士を嵌合する作業、すなわち柔らかいもの同士を嵌合する作業となる。このため、硬いものと柔らかいものとの嵌合（例えば、ケーブル絶縁体２４とアダプター（スペーサ）５との嵌合）に比べ、組み立て後にアダプター５とコネクタ本体との界面、すなわち、アダプター５の外周とコネクタ本体の本体筒部３の内周との界面に微小な空気層が残るおそれがある。この空気層が立ち上がり基端部４の位置に残った場合、コネクタ本体の本体筒部３の外部半導電層３ｃ（ここでは半導電ゴム）、絶縁層３ｂ（ここでは絶縁ゴム）、及び空気層が接するトリプルジャンクション（三重接合点）Ｔが形成される。

このようなトリプルジャンクションＴが形成された状態で、電力ケーブル接続部１の課電を行うと、当該トリプルジャンクションＴに電界が集中し、部分放電が発生するおそれがある。また、作業者のスキル等、組み立て作業のばらつきに起因して、当該空気層が残り、部分放電が発生するおそれがある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電力ケーブルを被覆するスペーサの外周面から立ち上がるコネクタ本体の外部半導電層の立ち上がり部分に電気的ストレスが集中することなく電力ケーブルを安定して機器に接続できる電力ケーブル接続部を提供することを目的とする。

本発明の電力ケーブル接続部の一つの態様は、段剥ぎされて先端側からケーブル導体とケーブル絶縁体とケーブル外部半導電層とを露出させた電力ケーブルの端部と、前記ケーブル絶縁体の外周に前記ケーブル外部半導電層に跨って配設される筒状のスペーサと、前記スペーサとともに前記電力ケーブルの端部を挿入するためのケーブル挿入口を有するゴム製のコネクタ本体とを備え、前記スペーサは、前記ケーブル外部半導電層に接触するように前記ケーブル外部半導電層の外周面及び前記ケーブル絶縁体の外周面に跨って配設され、且つ、ベルマウス状の先端部を有する半導電ゴム部と、前記半導電ゴム部の先端側に連設される絶縁ゴム部とを有し、前記絶縁ゴム部は、前記ケーブル絶縁体の先端面に当接する位置で前記ケーブル導体の基端部及び前記ケーブル絶縁体の外周を覆うように配設され、前記コネクタ本体は、内部半導電部と、前記内部半導電部を被覆する絶縁部と、前記絶縁部の外周面を被覆する外部半導電部とを有し、前記外部半導電部は、前記電力ケーブルの先端側に向かって内径が拡径するように立ち上がる立ち上がり部を有し、前記立ち上がり部は、前記コネクタ本体の内周面に位置し、前記外部半導電部は、前記コネクタ本体の後端部を構成する後端部を有し、その内周面は、前記半導電ゴム部の外周面に密着し、前記コネクタ本体の内周面において、前記外部半導電部の後端部の内周面、前記絶縁部の内周面及び前記内部半導電部の内周面が面一に形成される、電力ケーブル接続部であって、前記立ち上がり部は、前記半導電ゴム部の先端より後端側に位置し、前記半導電ゴム部の外周面は、前記外部半導電部の内周面と前記絶縁部の内周面に跨って配設される、構成を採る。

本発明によれば、電力ケーブルを被覆するスペーサの外周面から立ち上がるコネクタ本体の外部半導電層の立ち上がり部分に電気的ストレスが集中することなく電力ケーブルを安定して機器に接続できる。

従来の電力ケーブル接続部の課電時において電力ケーブル接続部における下端部近傍を示す図本発明の一実施の形態に係る電力ケーブル接続部の構成を示す断面図同電力ケーブル接続部の課電時における下端部近傍の等電位線の分布を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図２に、本発明の一実施の形態に係る電力ケーブル接続部１００の要部構成を示す。なお、図２に示す電力ケーブル接続部１００は、変圧器や開閉器等の電気機器、ここではＩＥＥＥ等の規格によって性能、他機器との取り合い形状が規定された電気機器（図示省略）と電力ケーブル２０とを接続するＴ型コネクタの例として説明する。

電力ケーブル接続部１００は、電力ケーブル２０と、開口部１１０、１２０とともに電力ケーブル２０を挿入するケーブル挿入口１３０を有するＴ字状のコネクタ本体１４０とを備える。

電力ケーブル２０の端部は、所定の長さに段剥ぎされることよって、電力ケーブル２０の先端側からケーブル導体２２、ケーブル絶縁体２４、ケーブル外部半導電層２６、ケーブルシース（図示省略）の順で露出されている。

電力ケーブル２０の端部において、露出したケーブル導体２２の基端部、ケーブル絶縁体２４及びケーブル外部半導電層２６の先端部の各外周面は、スペーサ１６０により被覆されている。電力ケーブル２０の端部は、スペーサ１６０とともにコネクタ本体１４０の後端（図２では下端）で開口するケーブル挿入口１３０内に挿入されている。

また、ケーブル導体２２には、銅等の金属を切削加工して形成された導体接続端子１５０が接続されている。

導体接続端子１５０では、ケーブル導体２２が圧縮接続された部位から上方に突出して平坦部１５１が形成されている。この平坦部１５１は、コネクタ本体１４０内において、電力ケーブルの軸方向と直交する方向で開口する開口部１１０、１２０との間に、開口部１１０、１２０の開口方向と直交して配置される。具体的には、平坦部１５１は、分岐筒部１４０ｂ、１４０ｂ間の内部に配置されている。

この平坦部１５１は、分岐筒部１４０ｂの軸方向に貫通する貫通孔（図示省略）を有し、分岐筒部１４０ｂ、１４０ｂの開口部１１０、１２０の一方の内部に機器側のブッシング（図示省略）が挿入された際に、ブッシングにおいてブッシングの軸方向に突出する内部導体（図示省略）を平坦部１５１の貫通孔に通して電力ケーブルが引き抜けないように接合される。これにより、ケーブル導体２２は、コネクタ本体１４０内において電気機器の高圧導体に接続される。

なお、図示しないが開口部１１０、１２０のうち他方の開口部には、絶縁栓が着脱自在に取り付けられる。

スペーサ１６０は、ゴム製の円筒状体であり、半導電ゴム部１６１と、この半導電ゴム部１６１の先端側（「電力ケーブル２０の先端側」に相当）に連設して一体に形成された絶縁ゴム部１６２とからなる。スペーサ１６０は、ケーブル絶縁体２４の外周に、ケーブル外部半導電層２６の外周に跨って配設される。半導電ゴム部１６１は、スペーサ１６０の基端部側（「電力ケーブル２０の後端側」に相当））を構成し、ケーブル外部半導電層２６に接触するように、ケーブル外部半導電層２６の外周面およびケーブル絶縁体２４の外周面に跨って配設される。

半導電ゴム部１６１の先端部は、ベルマウス状に形成され、ケーブル絶縁体２４の外周面から立ち上がり、先端側に向かって半導電ゴム部１６１の内径が拡径するように形成されている。

スペーサ１６０において、絶縁ゴム部１６２は、電力ケーブル２０の外周面において、ケーブル絶縁体２４と、ケーブル絶縁体２４の先端から露出するケーブル導体２２の一部とを覆うように配設される。

絶縁ゴム部１６２は、半導電ゴム部１６１におけるベルマウス状の先端部１６１ａに連設しており、絶縁ゴム部１６２の基端面は、半導電ゴム部１６１の先端側の開口形状に沿った形状である。半導電ゴム部１６１と絶縁ゴム部１６２とは、エチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）やシリコーンゴム等のゴム材料によって形成され、金型成形により一体的に形成されている。

コネクタ本体１４０は、後端に形成されたケーブル挿入口１３０から電力ケーブル２０の端部が挿入される直線筒状の本体筒部１４０ａと、この直線部の上部で水平に二つに分岐して先端部で開口する絶縁性を有する分岐筒部１４０ｂ、１４０ｂとでＴ型に形成されている。コネクタ本体１４０は、内部半導電部１４２と、内部半導電部１４２を覆う絶縁部１４４と、絶縁部１４４を覆う外部半導電部１４６とを有する。コネクタ本体１４０はエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）やシリコーンゴム等のゴム材料によって形成されるゴム製であり、内部半導電部１４２、絶縁部１４４、外部半導電部１４６は金型成形により一体的に形成されている。なお、内部半導電部１４２および外部半導電部１４６は、図２では、半導電ゴムで形成されているが、半導電の導電率は、電力ケーブル接続部として所定の機能を備えていれば足り、特に規定するものではない。スペーサ１６０の半導電ゴム部１６１についても同様である。

このコネクタ本体１４０は、後端で開口するケーブル挿入口１３０の奥側部分を画成し、電力ケーブル２０と導体接続端子１５０との接続部分を被覆する筒状の内部半導電部１４２と、内部半導電部１４２を被覆する断面Ｔ字状であって筒状の絶縁部１４４と、絶縁部１４４の外周面を被覆する外部半導電部１４６とを有する。

内部半導電部１４２は、コネクタ本体１４０の本体筒部１４０ａにおいて絶縁部１４４の直線状の絶縁本体部１４４ａ内に設けられ、上面から平坦部１５１を突出させた状態で、導体接続端子１５０とケーブル導体２２との接続部分を被覆している。

また、内部半導電部１４２は、絶縁本体部１４４ａの後端から挿入された電力ケーブル２０を覆うスペーサ１６０における絶縁ゴム部１６２の先端部分の外周面に密着している。

絶縁部１４４の絶縁本体部１４４ａは、内部半導電部１４２の外周を覆うとともにスペーサ１６０において内部半導電部１４２に挿入された部分以外の絶縁ゴム部１６２の外周面及び半導電ゴム部１６１の外周の先端部分を被覆している。なお、この絶縁本体部１４４ａの外周は、外部半導電部１４６の形状に対応して下方に向かって狭窄した形状をなしている。

コネクタ本体１４０の本体筒部１４０ａにおいて、絶縁部１４４を被覆する外部半導電部１４６は、その後端部でコネクタ本体１４０の後端部１４０ｃを構成している。コネクタ１４０の本体筒部１４０ａの内周面においては、外部半導電部１４６の後端部の内周面、絶縁本体部１４４ａの後端部の内周面及び内部半導電部１４２の内周面が面一に形成されている。コネクタ本体１４０の後端部１４０ｃ、すなわち外部半導電部１４６の後端部の内周面が、ケーブル挿入口１３０から本体筒部１４０ａ内に挿入されるスペーサ１６０の半導電ゴム部１６１の外周面に密着している。

図２に示すように、コネクタ本体１４０の本体筒部１４０ａにおける外部半導電部１４６は、スペーサ１６０の半導電ゴム部１６１の先端（図２では上端）１６１ａより後端側の位置で、接触する半導電ゴム部１６１の外周面１６１ｂに対して外側へ離間する方向に立ち上がるように形成されている。

すなわち、コネクタ本体１４０の外面を構成する外部半導電部１４６は、コネクタ本体１４０の後端部１４０ｃにおいて、スペーサ１６０における半導電ゴム部１６１の外周面１６１ｂの立ち上がり部１４６ａから、外部半導電部１４６の内径が拡径するように、立ち上がり部１４６ａから電力ケーブル２０の先端側（図２では上側）に向かって立ち上がっている。

これにより、立ち上がり部１４６ａは、半導電ゴム部１６１の先端１６１ａより後端側（図２では下側）に位置する。

また、この立ち上がり部１４６ａは、図２においては、絶縁部１４４の後端でもあるため、立ち上がり部１４６ａは、コネクタ本体１４０の絶縁部１４４の下端と、外部半導電部１４６との接合点となる。すなわち、外部半導電部１４６の立ち上がり部１４６ａは、コネクタ本体１４０の内周面に位置する。よって、ケーブル接続部１００において、立ち上がり部１４６ａは、スペーサ１６０の半導電ゴム部１６１の外周に位置する。

電力ケーブル接続部１００を組み立てる際、電力ケーブル２０に被覆したスペーサ１６０をコネクタ本体１４０の本体筒部１４０ａ内に挿入する作業が必要となる。スペーサ１６０、コネクタ本体１４０いずれもゴム製のため、柔らかいもの同士を嵌合する作業となる。組み立て後にスペーサ１６０とコネクタ本体１４０の界面に微小な空気層が残るおそれがある。この空気層が、立ち上がり部１４６ａに残った場合、コネクタ本体１４０の本体筒部１４０ａの外部半導電部１４６（ここでは半導電ゴム）、絶縁部１４４（ここでは絶縁ゴム）、及び空気層が接するトリプルジャンクションが形成される。

このようにトリプルジャンクションとなるおそれがある立ち上がり部１４６ａが、半導電ゴム部１６１の先端１６１ａよりも後端側（図３では下側）に位置しているため、図３に示すように、電力ケーブル接続部１００の課電時において電界集中を防ぐことができる。

図３は、本発明の一実施の形態に係る電力ケーブル接続部の課電時における下端部近傍の等電位線の分布を示す図である。図３におけるａは、電力ケーブル接続部１００を課電したときの等電位線を示す。

図３に示すように、立ち上がり部１４６ａが、半導電ゴム部１６１の先端１６１ａよりも後端側（図３では下側）に位置しているため、立ち上がり部１４６ａに等電位線が回り込むことがなく、立ち上がり部１４６ａにおける電界の集中を防止し、部分放電の発生を防止することができる。

また、図２、図３の実施例では、コネクタ本体１４０の外部半導電部１４６は、スペーサ１６０の半導電ゴム部１６１の外周面に当接している。これにより、電力ケーブル接続部１００の遮蔽層としての外部半導電部１４６と、スペーサ１６０の半導電ゴム部１６１と、ケーブル外部半導電層２６とが電気的に接触し、接地電位を形成する。

また、図２、図３の実施例では、コネクタ本体１４０の外部半導電部１４６の立ち上がり部１４６ａは、コネクタ本体１４０の内周面（図２、図３では本体筒部１４０ａの内周面）に位置する。

例えば、スペーサ１６０の半導電ゴム部１６１の外周と、コネクタ本体１４０の外部半導電部１４６の内周との間に、コネクタ本体１４０の絶縁部１４４が配設されて、外部半導電部１４６が半導電ゴム部１６１の外周面に当接しない構造の場合、すなわち外部半導電部１４６と半導電ゴム部１６１が絶縁されている構造の場合、課電時に等電位線が外部半導電部１４６と半導電ゴム部１６１の間に入り込むおそれがある。このため、図２、図３の実施例のように、外部半導電部１４６は半導電ゴム部１６１の外周面に当接する構造が望ましい。このような構造の場合、図３に示すように、スペーサ１６０の半導電ゴム部１６１と、コネクタ本体１４０の外部半導電部１４６によって、完全に遮蔽され、かつ、コネクタ本体１４０の外部半導電部１４６の立ち上がり部１４６ａがスペーサ１６０の半導電ゴム部１６１の先端１６１ａより後端側に位置するため、立ち上がり部１４６ａに電界が集中することがない。

このように本実施の形態によれば、電力ケーブル２０を被覆するスペーサ１６０の外周面から立ち上がるコネクタ本体１４０の外部半導電部１４６の立ち上がり部１４６ａに、電気的ストレスをかけることなく電力ケーブル２０を安定して電気機器に接続することができる。

更に、本実施の形態によれば、電力ケーブル接続部１００組み立て時に、スペーサ１６０とコネクタ本体１４０との界面で、外部半導電部１４６の立ち上がり部１４６ａに微小な空気層が残った場合でも、トリプルジャンクション（立ち上がり部１４６ａ）に電気的ストレスが集中することがなく、ひいては、組み立て作業のばらつきに起因する部分放電の発生を無くすことができる。よって、電力ケーブルを安定して機器に接続できる。

なお、本実施の形態の電力ケーブル接続部１００は、Ｔ型コネクタとして説明したが、形状はＴ型に限らず、Ｌ型や直型のコネクタであってもよい。すなわちコネクタ本体の形状は限定されない。

本発明に係る電力ケーブル接続部は、電力ケーブルを被覆するスペーサの外周面から立ち上がる外部半導電層の立ち上がり部分に電気的ストレスが集中することなく電力ケーブルを安定して機器に接続できる効果を有し、電気機器と電力ケーブルとの接続に用いられるものとして有用である。

２０電力ケーブル
２２ケーブル導体
２４ケーブル絶縁体
２６ケーブル外部半導電層
１００電力ケーブル接続部
１３０ケーブル挿入口
１４０コネクタ本体
１４０ｃコネクタ本体の後端部
１４２内部半導電部
１４４絶縁部
１４４ａ絶縁本体部
１４６外部半導電部
１４６ａ立ち上がり部
１６０スペーサ
１６１半導電ゴム部
１６１ａ半導電ゴム部の先端
１６２絶縁ゴム部

Claims

段剥ぎされて先端側からケーブル導体とケーブル絶縁体とケーブル外部半導電層とを露出させた電力ケーブルの端部と、前記ケーブル絶縁体の外周に前記ケーブル外部半導電層に跨って配設される筒状のスペーサと、前記スペーサとともに前記電力ケーブルの端部を挿入するためのケーブル挿入口を有するゴム製のコネクタ本体とを備え、
前記スペーサは、前記ケーブル外部半導電層に接触するように前記ケーブル外部半導電層の外周面及び前記ケーブル絶縁体の外周面に跨って配設され、且つ、ベルマウス状の先端部を有する半導電ゴム部と、前記半導電ゴム部の先端側に連設される絶縁ゴム部とを有し、
前記絶縁ゴム部は、前記ケーブル絶縁体の先端面に当接する位置で前記ケーブル導体の基端部及び前記ケーブル絶縁体の外周を覆うように配設され、
前記コネクタ本体は、内部半導電部と、前記内部半導電部を被覆する絶縁部と、前記絶縁部の外周面を被覆する外部半導電部とを有し、
前記外部半導電部は、前記電力ケーブルの先端側に向かって内径が拡径するように立ち上がる立ち上がり部を有し、
前記立ち上がり部は、前記コネクタ本体の内周面に位置し、
前記外部半導電部は、前記コネクタ本体の後端部を構成する後端部を有し、その内周面は、前記半導電ゴム部の外周面に密着し、
前記コネクタ本体の内周面において、前記外部半導電部の後端部の内周面、前記絶縁部の内周面及び前記内部半導電部の内周面が面一に形成される、電力ケーブル接続部であって、
前記立ち上がり部は、前記半導電ゴム部の先端より後端側に位置し、
前記半導電ゴム部の外周面は、前記外部半導電部の内周面と前記絶縁部の内周面に跨って配設される、
電力ケーブル接続部。
前記コネクタ本体の形状は、前記電力ケーブルの端部が挿入される直線筒状の本体筒部と、前記本体筒部の先端側で水平に二つに分岐して先端部が開口する分岐筒部と、で形成されるＴ型である、
請求項１記載の電力ケーブル接続部。