JP6097728B2 - 電力ケーブル接続装置及び電力ケーブル接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力ケーブル接続装置及び電力ケーブル接続方法に関する。

従来、電力ケーブルの接続部として、電力ケーブルの端部を段剥ぎして露出させたケーブル導体同士を接続し、その導体接続部に絶縁筒体を装着した構造が知られている。
電力ケーブルの導体は施工現場にて接続されるが、これには電力ケーブル接続用筒体を圧縮する手法が最も多く使われている。例えば特許文献１に示されるように、常温収縮型の絶縁筒体（シリコーンゴムやＥＰゴムの成形品）を拡径支持筒で拡径支持してなる拡径支持筒付絶縁筒体が用いられる。
その施工手順としては、拡径支持筒付絶縁筒体に電力ケーブルを挿通し、電力ケーブル同士の導体を接続後、導体接続部が拡径支持筒付絶縁筒体の中央に配置されるように拡径支持筒付絶縁筒体を移動し、拡径支持筒を抜去することで絶縁筒体を縮径させて導体接続部を含んだ電力ケーブルの外周に密着固定する。
以上のような絶縁筒体を装着した後に、金属層による電気的遮蔽処理、機械強度強化用の保護管組立、さらに保護管からの接地線引出処理が行われていた。

特開２００１−３７０６５号公報

しかし、従来技術にあっては次のような問題がある。
まず、電力ケーブル同士の導体接続部に装着される絶縁筒体は、施工現場での組立時に電力ケーブルを当該絶縁筒体の中空部に挿通して電力ケーブルに沿って移動できるように、その内径がおおむね２倍以上になるまで拡径される。その外径は、拡径保持時と、縮径装着時とでおおむね１．５倍以上の変化が発生する。
このため、電気的遮蔽処理や保護管組立は、絶縁筒体が電力ケーブルに装着された後にしか行えず、これらの作業を行うための現場施工時間を要した。
また、絶縁筒体の装着、電気的遮蔽処理、保護管組立の順で施工すると、電気的遮蔽層と保護管内面との間にはどうしても隙間が残ってしまう。この隙間は電力ケーブル運転時の温度上昇度に大きく寄与するため、隙間を残さないことが好ましい。そのため、保護管組立後にその隙間に防水コンパウンド等を注入するという作業をも要した。
さらに、電力ケーブルの導体接続部に絶縁筒体を現場で装着するので、施工時の組立誤差(装着寸法のずれ)を考慮して、各部寸法を設定しておく必要があり、絶縁筒体長も理想設計寸法よりも長くなっている。

本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、電力ケーブル同士の接続施工現場における作業量、作業時間を削減することができるとともに、電力ケーブル接続部の生産性、信頼性を向上することができる電力ケーブル接続装置及び電力ケーブル接続方法を提供することを課題とする。

以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、電力ケーブルの導体同士を接続した導体接続部に装着される絶縁筒体と、
前記絶縁筒体の外周側に施された電気的遮蔽層と、
前記電気的遮蔽層の外周側に施された保護管とを備え、
前記絶縁筒体は、前記絶縁筒体の中空部の一端開口から挿入される一の電力ケーブルの接続端部を受け容れ、他端開口から挿入される他の電力ケーブルの接続端部を受け容れて、当該一の電力ケーブルと他の電力ケーブルの導体同士を前記絶縁筒体の中空部内で接続可能に構成され、
挿入治具が付設され、当該挿入治具の先端部が前記中空部に形成される前記接続端部を受け容れる受容部に挿入され、電力ケーブル接続時の前記接続端部の前記受容部への挿入のために前記挿入治具が前記受容部から抜去可能に保持された電力ケーブル接続装置である。

請求項２記載の発明は、二つの接続部を有し、電力ケーブルの導体同士を接続する電気接続導体が前記絶縁筒体の中空部に設置され、当該電気接続導体の一の接続部は、前記一の電力ケーブルの接続端部の導体先端部に装着される接続端子と接続可能で、かつ前記絶縁筒体の中空部の一端開口に向けて配置され、他の接続部は、前記他の電力ケーブルの接続端部の導体先端部に装着される接続端子と接続可能で、かつ前記絶縁筒体の中空部の他端開口に向けて配置された請求項１に記載の電力ケーブル接続装置である。

請求項３記載の発明は、前記電気的遮蔽層と前記保護管との間に緩衝材が設置されてなる請求項１又は請求項２に記載の電力ケーブル接続装置である。

請求項４記載の発明は、前記保護管の外周側に防食層が施された請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の電力ケーブル接続装置である。

請求項５記載の発明は、電力ケーブルの導体同士を接続した導体接続部に装着される絶縁筒体と、
前記絶縁筒体の外周側に施された電気的遮蔽層と、
前記電気的遮蔽層の外周側に施された保護管とを備える電力ケーブル接続装置を用いて、電力ケーブル同士を接続する電力ケーブル接続方法であって、
前記絶縁筒体に前記電気的遮蔽層及び前記保護管が施された状態とした後、
前記絶縁筒体の中空部の一端開口から一の電力ケーブルの接続端部を挿入し、他端開口から他の電力ケーブルの接続端部を挿入して、当該一の電力ケーブルと他の電力ケーブルの導体同士を前記絶縁筒体の中空部内で接続する電力ケーブル接続方法である。

本発明によれば、電力ケーブル同士の接続前において絶縁筒体に対し電気的遮蔽層、保護管等が既設であるので、これらの部分を工場生産することができ、従って電力ケーブル同士の接続施工現場における作業量、作業時間を削減することができる。
また、工場生産により生産性の向上、品質の向上及び均一化を図ることができるとともに、絶縁筒体内で導体接続を行うから絶縁筒体に対する導体接続位置の規制が容易であって理想設計が追求可能であり、さらに従来の電力ケーブルを挿通するための絶縁筒体の大幅な拡径支持もないので当該絶縁筒体の弾性特性の劣化も少ない。
以上の工場生産と電力ケーブル同士の接続施工現場における作業を通して、電力ケーブル接続部の生産性、信頼性を向上することができる。

本発明の一実施形態における電力ケーブル接続部の軸方向断面図である。 本発明の一実施形態に係る電力ケーブル接続装置の軸方向断面図である。 本発明の一実施形態に係る電力ケーブル接続装置の絶縁筒体及び保護管が配置される部分を枠で示した図である。 図３に示す枠内に相当する部分につき両端が内フランジ構造の保護管を適用した構造の概略を示す。 電力ケーブルの接続端部を含む部位の側面図である。 図５に示す構成に対しスリップオン接続端子を設けた状態を示す。

以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

本発明の一実施形態における電力ケーブル接続部の軸方向断面図を図１に示す。また、本発明の一実施形態に係る電力ケーブル接続装置の軸方向断面図を図２に示す。すなわち、図１は電力ケーブル同士の接続施工現場における電力ケーブル接続部の完成形態を示すものであり、図２は工場生産された電力ケーブル接続装置１の形態を示す。図２に示す電力ケーブル接続装置１が接続施工現場に供給され適用されることで図１に示す電力ケーブル接続部が構成される。
図１に示すように電力ケーブル３０，３０同士を接続する。

（１）まず、工場での生産過程に沿いながら説明する。
（ａ）まず従来と同様に、ゴムブロック絶縁筒体１０を成形加工する。
（ｂ）次に、ゴムブロック絶縁筒体１０の中空部内の軸方向中央部にマルチコンタクト用のメス型の接続部１１ａ, １１ｂを両端に有した電気接続導体１１を設置する。この電気接続導体１１が、ゴムブロック絶縁筒体１０に挿入される電力ケーブル３０，３０の導体同士を電気的に接続する。
（ｃ)次に、ゴムブロック絶縁筒体１０の外周側に、従来施工現場で行っているのと同様の電気的遮蔽層１２を施す。この電気的遮蔽層１２には、電力ケーブル３０の電気的遮蔽層３１と同等の電流容量にて接続すること（遮蔽ボンド）が求められ、具体的には電力ケーブル３０の電気的遮蔽層３１と同一断面積以上の銅編組線が適用される。この電気的遮蔽層１２の端部には圧着端子１３が取り付けられており、施工現場では、電力ケーブル３０の電気的遮蔽層３１と短時間で接続できるようになっている。

（ｄ）次に、電気的遮蔽層１２と保護管１４（１４ａ，１４ｂ）との間に緩衝材１５(コンパウンド,シリコーンゲル,非鉄ウールなど)を設置する。本実施形態では比較的長い保護管１４ａと、比較的短い保護管１４ｂとを軸方向に接続して保護管１４全体が構成される。
緩衝材１５の設置方法は、コンパウンド、シリコーンゲルといった硬化前に液状である緩衝材の場合には、ゴムブロック絶縁筒体１０を保護管１４ａ内に配置してから、保護管１４ｂとの接合部側にある隙間より緩衝材１５を注入し、緩衝材１５の硬化後に保護管１４ｂを保護管１４ａに接合して蓋をする要領で実施する。
コンパウンドは従来から接続部保護管内充填用として使われているブタジエンゴム等で良く、本発明に適用するための特別な要求事項はない。シリコーンゲルは、シリコーン油に硬化剤を配合したもので、「低架橋密度による柔らかく小さい荷重、圧力で容易に変形する」、「低弾性率を有し熱膨張などによる応力を緩和する」、「振動吸収性に優れる」といった特徴を有し、市販品(信越シリコーン社KE-1052A/Bや東レ社3-4118Gel A&Bなど)を入手可能である。
一方で、非鉄ウールといった変形可能な固体の場合は、電気的遮蔽層１２を施したゴムブロック絶縁筒体１０に保護管１４ａの内径より少し大きな外径になるように緩衝材１５を巻きつけて、保護管１４ａ内に挿入することで、ゴムブロック絶縁筒体１０（電気的遮蔽層１２）と、緩衝材１５と、保護管１４ａとの間で十分な機械的および伝熱的な密着を確保することができる。
緩衝材１５の変形により、ケーブル挿入時の僅かなゴムブロック絶縁筒体１０の外形変形(外径が大きくなり、長さは縮む)を吸収し、電力ケーブルの接続施工中に発生するゴムブロック絶縁筒体１０外径の僅かな変動に対応できる。
以上のように緩衝材１５としては、ゴムブロック絶縁筒体１０へのケーブル挿入時及び運転時の機械挙動に耐える変形機能を有するものを適用する。 また、ゴムブロック絶縁筒体１０と保護管１４の間は、空気などの断熱状態に近い状態では、ケーブル導体の発熱を電力ケーブル接続部の外周側に効率的に放熱できなくなり、電力ケーブル接続部の過度な温度上昇要因となる。そのため、緩衝材１５には運転時にゴムブロック絶縁筒体１０と保護管１４の間の熱伝導を十分に行えることが求められる。すなわち、緩衝材１５としては上記変形機能に加え、運転時の熱挙動に耐える熱伝導機能を有するものを適用する。

（ｅ）保護管１４は、長手方向両端部が電力ケーブル３０の外径に近くなるように絞られている。保護管１４は、２分割品(保護管１４ａと保護管１４ｂ)であり、以上のように緩衝材１５の設置とともに保護管１４ａと保護管１４ｂとを接続することで、ゴムブロック絶縁筒体１０と保護管１４とが一体化する。
保護管１４の材質はアルミニウムまたは銅の金属で、保護管１４により電力ケーブル接続部の遮水性能と耐外傷性機械強度を確保する。保護管１４の金属部の断面積が十分確保できている場合には、電気的遮蔽層１２による遮蔽ボンドを省略して保護管１４にこの機能を代替させることもできる。
保護管１４の形状としては、中央部の外径が太い部位から端部の電力ケーブル３０と同等の径に変化するために、図１〜図３に示すようなテーパー形状(絞り形状)ではなく、図４に示すようなフランジ構造等により端部を直角に近い構造とすることもできる。この場合は保護管全長を短くできることや、電力ケーブル接続施工現場での組立時にゴムブロック絶縁筒体１０の端部の様子を目視確認しやすいなどの利点がある。なお、図３に示す枠Ａ内に相当する部分につき両端が内フランジ構造の保護管１４Ｆを適用した構造の概略を図４に示した。

（ｆ）なお、電気接続導体１１を設置した後において、緩衝材１５の設置、保護管１４の組立に際しては、電力ケーブル３０の接続端部３０ａに相当する外形を先端部４０ａに有した挿入治具４０，４０を図２に示すようにゴムブロック絶縁筒体１０内に挿入した状態とし、ゴムブロック絶縁筒体１０が接続部組立最終形態(使用時の形状寸法)となるように矯正する。

（ｇ）さらに保護管１４の外周側に防食層１６ａ，１６ｂを施す。図２に示すように挿入治具４０，４０がゴムブロック絶縁筒体１０内に挿入された状態で、電力ケーブル接続装置１を出荷する。

（２）次に、電力ケーブルの接続施工現場での作業過程に沿いながら説明する
（ａ）まず、電力ケーブル３０の接続端部３０ａに対しては、従来のゴムブロック絶縁筒体を使った接続部と同様の処理を行う。具体的には、図５に示すように電力ケーブル中心層側から、導体,絶縁体,外部半導電層,遮蔽層,遮水層,防食層等の各層を段向き形状に仕上げる。

（ｂ）次に、図６に示すようにマルチコンタクトバンドを有するオス型のスリップオン接続端子３３に電力ケーブル３０の導体３２を挿入し、圧着(油圧ダイスによる圧縮接続など)する。
（ｃ）次に、図２の工場内で組立てられた電力ケーブル接続装置１のゴムブロック絶縁筒体１０から、挿入治具４０の片方(ここでは図２の右側とする)を引抜いて取り去り、そこに（ｂ)で仕上げた電力ケーブル３０の接続端部３０ａを挿入する。
続いて図２の左側でも同様の作業を行い、図１に示すようにゴムブロック絶縁筒体１０の両端部に電力ケーブル３０，３０が装着された状態にする。この工程により電力ケーブル３０の導体３２の先端部に圧着しておいたスリップオン接続端子３３と、ゴムブロック絶縁筒体内中央に設置しておいた電気接続導体１１が所定の寸法で接触して、一の電力ケーブル３０の導体３２と他の電力ケーブル３０の導体３２との間に定格電流通電が可能になる。

以上のように電力ケーブル接続装置１において絶縁筒体１０は、絶縁筒体１０の中空部の一端開口ｍ１から挿入される一の電力ケーブル３０の接続端部３０ａを受け容れ、他端開口ｍ２から挿入される他の電力ケーブル３０の接続端部３０ａを受け容れて、当該一の電力ケーブル３０と他の電力ケーブル３０の導体３２，３２同士を絶縁筒体１０の中空部内で接続可能に構成されたものである。
接続端部３０ａを絶縁筒体１０に挿入する際に、接続端部３０ａの外周面と絶縁筒体１０の内周面との間に摩擦が生じながら挿入され、摩擦嵌め合いにより接続端部３０ａが絶縁筒体１０に固定されることが好ましい。
また、電力ケーブル接続装置１において電気接続導体１１の一の接続部１１ａは、一の電力ケーブル３０の接続端部３０ａの導体先端部に装着される接続端子３３と接続可能で、かつ絶縁筒体１０の中空部の一端開口ｍ１に向けて配置され、他の接続部１１ｂは、他の電力ケーブル３０の接続端部３０ａの導体先端部に装着される接続端子３３と接続可能で、かつ絶縁筒体１０の中空部の他端開口ｍ２に向けて配置されたものである。
また、電力ケーブル接続装置１には、電力ケーブル３０の接続端部３０ａに相当する外形を先端部４０ａに有した挿入治具４０が付設されている。挿入治具４０の先端部４０ａは、電力ケーブル３０の接続端部３０ａのうち少なくとも絶縁筒体１０に挿入される部位に相当する外形を有し、スリップオン接続端子３３に相当する部位をも有していることが好ましい。
また、挿入治具４０の先端部４０ａが絶縁筒体１０の中空部に形成される接続端部３０ａを受け容れる受容部１０ａに挿入され、電力ケーブル接続時の接続端部３０ａの受容部１０ａへの挿入のために挿入治具４０が受容部１０ａから抜去可能に保持されたものである。

本実施形態による電力ケーブル接続部においても、電力ケーブル３０の絶縁体表面とゴムブロック絶縁筒体１０の内面の密着は技術的な重要事項のひとつであるが、これは従来のゴムブロック絶縁筒体を用いた接続部と同様に、ゴムブロック絶縁筒体内径を電力ケーブル３０の絶縁体外径より小さくしておくことで、ゴムブロック絶縁筒体１０の収縮力による密着効果を得ることができる。
両者間の径差により界面で得られる密着力(面圧)は左右されるが、本発明においては、ゴムブロック絶縁筒体１０のプレ拡径を行わないために、ゴムブロック絶縁筒体１０を構成するゴム材料の永久変形や応力緩和といった現象があまりおこらないので、両者間の径差を小さくしても高い密着力が得られ、維持される利点がある。

ここで、ゴムブロック絶縁筒体１０の外径に関し、６６ｋＶ級電力ケーブルへの適用事例を開示する。表１は、従来のプレ拡径工法及び本発明の挿し込み工法によるゴムブロック絶縁筒体１０の成形時（Ａ）、工場出荷時（Ｂ）、電力ケーブルへの装着後（Ｃ）の各時点における外径を掲載したものである。本発明に関しては２例を示す。
表１に示すように、従来のプレ拡径工法と本発明の挿し込み工法とで、成形時（Ａ）のゴムブロック絶縁筒体１０の外径はΦ１００ｍｍで共通である。
表１に示すように本発明の挿し込み工法では、従来のプレ拡径工法に比較してゴムブロック絶縁筒体１０の外径の変化量が少なく(特に表１中のＢとＣの差)、上記（１）で述べた工場組立出荷が可能であることがわかる。

（ｄ）さて、電力ケーブル３０をゴムブロック絶縁筒体１０に挿入した後には、電気的遮蔽層１２と、電力ケーブル３０の電気的遮蔽層３１とを圧着端子１３で接続する。
（ｅ）最後に熱収縮チューブ１７や防食テープ１８により保護管１４の端部と電力ケーブル３０の防食層３４との間をつないで遮水性能及び防食性能を確保する(電力ケーブル接続部の端部防食処理)。これには従来の電力ケーブル接続部と同様の技術が適用可能である。

（３）以上の実施形態の電力ケーブル接続装置によれば、次のような作用効果がある。
（ａ） 電力ケーブルの接続施工現場では、一の電力ケーブル３０の接続端部３０ａを一端開口ｍ１からゴムブロック絶縁筒体１０の中央部まで挿入し、他の電力ケーブル３０の接続端部３０ａを他端開口ｍ２からゴムブロック絶縁筒体１０の中央部まで挿入する工法を採用するので、従来のように電力ケーブルを挿通する作業が容易となるようにゴムブロック絶縁筒体１０の内径を拡径する必要がなくなる。電力ケーブル３０への装着前後でゴムブロック絶縁筒体１０の外径に大きな変化は発生せず、電気的遮蔽処理や機械強度強化用の保護管組立を予め工場組立で実施しておくことが可能になる。これにより電力ケーブルの接続施工現場の作業量、作業時間の短縮がもたらされる。
（ｂ） （ａ）で述べたとおり電力ケーブル３０への装着前後でゴムブロック絶縁筒体１０の外径に大きな変化は発生しないので、プレ拡径履歴によるゴムブロック絶縁筒体の永久変形や応力緩和の発生度合いが従来に比べて小さくなるので、完成時のゴムブロック装着率([電力ケーブルに装着した外径（表１のＣ）]の[ゴムブロック絶縁筒体の素管外径（表１のＡ）]に対する比率)を小さくしても、電力ケーブル３０とゴムブロック絶縁筒体１０との間に十分な面圧を確保できる。あるいは、従来程度の装着率を適用した場合には、より安定して高い面圧が得られる。
（ｃ） 電気的遮蔽層１２や保護管１４を工場組立とするので、電力ケーブルの接続施工現場で発生した隙間を埋めるためのコンパウンド注入は不要となる。これによっても電力ケーブルの接続施工現場の作業量、作業時間の短縮がもたらされる。
（ｄ） 電力ケーブル３０の接続端部３０ａの先端位置をゴムブロック絶縁筒体１０内の電気接続導体１１が設置された中央部で位置規制するので、電力ケーブルの接続施工現場での組立誤差(装着寸法のずれ)は、上述した従来工法に比較して小さく抑えられ、電力ケーブル接続装置１の各部の軸方向寸法公差を小さく設定して理想設計を追求可能である。したがって、素材の無駄を省き、電力ケーブル接続部をよりコンパクトに構成できる。

１ 電力ケーブル接続装置
１０ ゴムブロック絶縁筒体
１１ 電気接続導体
１１ａ 接続部
１１ｂ 接続部
１２ 電気的遮蔽層
１３ 圧着端子
１４ 保護管
１５ 緩衝材
１６ａ，１６ｂ防食層
１７ 熱収縮チューブ
１８ 防食テープ
３０ 電力ケーブル
３０ａ 接続端部
３２ 導体
３３ スリップオン接続端子
３４ 防食層
４０ 挿入治具
４０ａ 先端部
ｍ１ 一端開口
ｍ２ 他端開口

Claims (5)

1. 電力ケーブルの導体同士を接続した導体接続部に装着される絶縁筒体と、
   前記絶縁筒体の外周側に施された電気的遮蔽層と、
   前記電気的遮蔽層の外周側に施された保護管とを備え、
   前記絶縁筒体は、前記絶縁筒体の中空部の一端開口から挿入される一の電力ケーブルの接続端部を受け容れ、他端開口から挿入される他の電力ケーブルの接続端部を受け容れて、当該一の電力ケーブルと他の電力ケーブルの導体同士を前記絶縁筒体の中空部内で接続可能に構成され、
   挿入治具が付設され、当該挿入治具の先端部が前記中空部に形成される前記接続端部を受け容れる受容部に挿入され、電力ケーブル接続時の前記接続端部の前記受容部への挿入のために前記挿入治具が前記受容部から抜去可能に保持された電力ケーブル接続装置。
2. 二つの接続部を有し、電力ケーブルの導体同士を接続する電気接続導体が前記絶縁筒体の中空部に設置され、当該電気接続導体の一の接続部は、前記一の電力ケーブルの接続端部の導体先端部に装着される接続端子と接続可能で、かつ前記絶縁筒体の中空部の一端開口に向けて配置され、他の接続部は、前記他の電力ケーブルの接続端部の導体先端部に装着される接続端子と接続可能で、かつ前記絶縁筒体の中空部の他端開口に向けて配置された請求項１に記載の電力ケーブル接続装置。
3. 前記電気的遮蔽層と前記保護管との間に緩衝材が設置されてなる請求項１又は請求項２に記載の電力ケーブル接続装置。
4. 前記保護管の外周側に防食層が施された請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の電力ケーブル接続装置。
5. 電力ケーブルの導体同士を接続した導体接続部に装着される絶縁筒体と、
   前記絶縁筒体の外周側に施された電気的遮蔽層と、
   前記電気的遮蔽層の外周側に施された保護管とを備える電力ケーブル接続装置を用いて、電力ケーブル同士を接続する電力ケーブル接続方法であって、
   前記絶縁筒体に前記電気的遮蔽層及び前記保護管が施された状態とした後、
   前記絶縁筒体の中空部の一端開口から一の電力ケーブルの接続端部を挿入し、他端開口から他の電力ケーブルの接続端部を挿入して、当該一の電力ケーブルと他の電力ケーブルの導体同士を前記絶縁筒体の中空部内で接続する電力ケーブル接続方法。

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