JP7489433B2 - ブッシング及びケーブル終端接続部 - Google Patents

Description

本発明は、ブッシング及びケーブル終端接続部に関し、特に、機器直結型の終端接続部の用途に好適な技術に関する。

従来、ガス中終端接続部、油中終端接続部、気中終端接続部などのケーブル終端接続部が知られている（例えば、特許文献１参照）。一般的には、ケーブル終端接続部は、内部導体及び内部導体の外周に配置される硬質の絶縁筒を有する本体材料（以下、「ブッシング」と称する）に、接続材料が取り付けられたケーブル端末部を接続することで形成される。特に、開閉装置等の電力用機器との接続に使用される機器直結型の終端接続部は、機器接続部、課電部及びケーブル接続部を有するＴ字型（又はＬ字型）のブッシングを備えている。

Ｔ字型の機器直結型終端接続部用のブッシングにおいて、課電部及びケーブル接続部の端部は、ケーブル端末部を固定するための固定金具やゴム絶縁栓を取り付け可能な構造を有している。例えば、特許文献１に開示のブッシングにおけるケーブル接続部の端部では、エポキシ樹脂製の絶縁筒（３）に埋設された埋込金具に、ケーブル端末部側においてスプリングの応力がかかる固定金具（ストレスコーンを軸方向に押圧する押圧装置６の一部である押し金具フランジ６２）が直接ボルト締結により固定される。

特許第４２８３６５９号公報

上述したように、従来のブッシングでは、スプリングの応力がかかる固定金具（ゴム絶縁栓を取り付ける場合はゴム絶縁栓用の蓋）が、ブッシングに埋設された埋込金具に、直接ボルト締結により固定される構造となっている。そのため、ケーブル端末部及びゴム絶縁栓をブッシングに取り付ける際、又はブッシングから取り外す際に、ボルトの着脱が偏って行われると、絶縁筒に局所的な応力が集中して、クラックが発生する虞がある。

本発明の目的は、ケーブル終端接続部を組立て又は解体する際にブッシングの絶縁筒が損傷するのを防止できる、信頼性の高いブッシング及びケーブル終端接続部を提供することである。

本発明に係るブッシングは、
電力用機器に電力ケーブルを接続するための機器直結型終端接続部用のブッシングであって、
内部導体と、
前記内部導体の外周に配置される絶縁筒と、
先端側が前記絶縁筒の開口端にボルト締結により固定され、後端側にケーブル端末部のうちスプリングの応力がかかる固定部材を取り付け可能な中間接続部材と、を備え、
前記中間接続部材は、前記絶縁筒よりも強度の高い材料で形成されている。

本発明に係るケーブル終端接続部は、
上記のブッシングと、
前記ブッシングに装着される前記ケーブル端末部と、を備え、
前記ケーブル端末部は、前記電力ケーブルの先端部に、少なくとも導体接続端子、ストレスコーン、圧縮装置及び保護金具を備え、
前記圧縮装置は、押し金具、押し金具フランジ、前記スプリング、及び座金を有し、
前記固定部材は、前記押し金具フランジで構成されている。

本発明によれば、ケーブル終端接続部を組立て又は解体する際にブッシングの絶縁筒が損傷するのを防止できる。

図１は、実施の形態に係るブッシングを適用したケーブル終端接続部の内部構造を示す断面図である。 図２は、実施の形態に係るブッシングを適用したケーブル終端接続部の分解図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、実施の形態に係るブッシング１０を適用したケーブル終端接続部１の内部構造を示す断面図である。図２は、ブッシング１０を適用したケーブル終端接続部１の分解図である。ケーブル終端接続部１は、例えば、開閉装置や変圧器等の気密性を要求される電力用機器用の機器直結型終端接続部である。以下の説明において、第１ブッシング部１０Ａにおいては、図面中、左側を「先端側」、右側を「後端側」と称し、第２ブッシング部１０Ｂにおいては、図面中、上方を「先端側」、下方を「後端側」と称する。すなわち、部材を取り付ける方向の側を「先端側」、その反対側を「後端側」と称する。また、先端側の端面を「先端面」、後端側の端面を「後端面」と称することがある。

図１に示すように、ケーブル終端接続部１は、ブッシング１０にケーブル端末部２０が装着されることにより構成される。

ブッシング１０は、第１方向（水平方向（図１における左右方向））に延在する第１ブッシング部１０Ａと、第１方向に直交する第２方向（垂直方向（図１における上下方向））に延在する第２ブッシング部１０Ｂを有する。ブッシング１０は、第１ブッシング部１０Ａの軸方向中央部に第２ブッシング部１０Ｂが分岐接続されている、いわゆるＴ字型ブッシングである。なお、ブッシング１０は、第１ブッシング部１０Ａの軸方向端部に第２ブッシング部１０Ｂが接続されている、いわゆるＬ字型ブッシングであってもよい。この場合、後述の内部導体１１がＬ字型となり、後述する課電部１０２、第１の受容口１２１、当該受容口に取り付けられるゴム絶縁栓４０が無い構造となる。

第１ブッシング部１０Ａは、一方（図１における左側）の端部に、電力用機器が接続される機器接続部１０１を有し、他方（図１における右側）の端部に、耐圧試験時に課電用ケーブルが接続される課電部１０２を有する。第２ブッシング部１０Ｂは、開放端部に、ケーブル端末部２０が接続されるケーブル接続部１０３を有する。なお、課電部１０２は、通常使用時にはゴム絶縁栓４０で閉塞される。

ブッシング１０は、内部導体１１、絶縁筒１２、遮へい層１３、機器側固定フランジ１４、課電側固定フランジ１５、及び中間接続部材１６を備える。

内部導体１１及び絶縁筒１２は、例えば、モールド成形により一体的に形成される。遮へい層１３は、絶縁筒１２の外周面に塗布された導電性塗料によって形成される。機器側固定フランジ１４は、第１ブッシング１０Ａの機器接続部１０１を除いた部分の機器接続部１０１側（図１においては左側）の端面に配置され、かつ、機器接続部１０１の後端部の外周に配置される。課電側固定フランジ１５は、課電部１０２における絶縁筒１２の端部に配置される。

中間接続部材１６は、ケーブル接続部１０３における絶縁筒１２の端部に配置される。中間接続部材１６は、後端側にケーブル端末部２０の押し金具フランジ２３２（固定部材）を取り付け可能である。中間接続部材１６は、絶縁筒１２よりも強度の高い材料で形成される。中間接続部材１６の材料には、金属材料が好適である。中間接続部材１６の材料には、例えば、真鍮、ステンレス合金、アルミニウム合金などの導電性を有する材料を用いることができる。

中間接続部１６は、例えば、平面視で円環形状を有する板状部材であり、中央に、ケーブル端末部２０の圧縮装置２３の先端側が挿通される貫通穴が形成されている。中間接続部材１６の内径は、圧縮装置２３の先端側外径よりも大きい。また、中間接続部材１６の外径は、後述する、段部１２３の外径より小さい。なお、中間接続部材１６の先端面及び後端面の縁部は、面取り処理が行われていてもよい。中間接続部材１６の後端面には、電力ケーブル５０の固定部材を取り付けるための貫通しないネジ穴（雌ネジ部）が、周方向に沿って複数形成されている。また、中間接続部材１６には、絶縁筒１２の開口端にボルト締結するための貫通するボルト挿通穴が、周方向に沿って複数形成されている。

中間接続部材１６は、絶縁筒１２の開口端に内嵌される。具体的には、絶縁筒１２の開口端に、後端側から先端側に向かって窪んだ段部１２３が形成されており、この段部１２３に中間接続部材１６が嵌め込まれ、ボルト締結により絶縁筒１２に機械的に固定される。段部１２３の先端側の面１４（以下、「取付面１４」と称する）は、ケーブル端末部２０の軸線と直交する。取付面１２４には、中間接続部材１６をボルト締結するための雌ネジ部を有する複数の埋込金具が埋設されている。中間接続部材１６のボルト挿通穴にボルトを挿通し、埋込金具にボルト締結することで、中間接続部材１６が取付面１２４に固定される。

遮へい層１３は、外部への漏電を防止する遮へい部及びブッシング１０内の電界を緩和する電界緩和部として機能する。遮へい層１３は、第１ブッシング部１０Ａにおいて、機器側固定フランジ１４から課電側固定フランジ１５にわたって絶縁筒１２の外周面全体に形成される。また、遮へい層１３は、第２ブッシング部１０Ｂにおいて、絶縁筒１２の外周面のケーブル接続部１０３側の端部を除く部分に形成される。第２ブッシング部１０Ｂの遮へい層１３が形成されていない部分（図１における遮へい層１３の端部と押し金具フランジ２３２の間の部分）は、機器側の接地構造と、電力ケーブル５０の接地構造を絶縁する縁切り部１７となる。

遮へい層１３は、機器側固定フランジ１４及び課電側固定フランジ１５と電気的に接続される。遮へい層１３は、機器側固定フランジ１４を介して電力用機器の機器ケース６０と電気的に接続され、接地される。つまり、機器接続部１０１における遮へい層１３の端部１３１が接地側端であり、課電部１０２及びケーブル接続部１０３における遮へい層１３の端部は非接地側端となっている。機器接続部１０１の接地側端（端部１３１）と課電部１０２の非接地側端（端部１３２）とを結ぶ導通経路における遮へい層１３の抵抗は、例えば、１０Ω以下である。

内部導体１１は、例えば銅、アルミニウム、銅合金又はアルミニウム合金等からなる通電に適した導電性材料で形成される。内部導体１１は、課電部１０２に挿入される課電用のケーブル導体（図示略）と接続する第１導体接続部１１１と、ケーブル接続部１０３に挿入された電力ケーブル５０のケーブル導体５１と接続する第２導体接続部１１２を有する。なお、図１は通常使用時を示しており、課電部１０２には、ゴム絶縁栓４０が取り付けられ、内部導体１１の第１導体接続部１１１には、ゴム絶縁栓４０の先端側の導体が電気的に接続されている。

絶縁筒１２は、機械的強度の高い硬質プラスチック樹脂材料（例えば、エポキシ樹脂や繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）など）で形成される。絶縁筒１２は、課電部１０２側の端部に、課電用ケーブル（図示略）を受け入れる第１受容口１２１を有し、ケーブル接続部１０３側の端部に、ケーブル端末部２０を受け入れる第２受容口１２２を有する。第１受容口１２１は、内部導体１１の第１導体接続部１１１と連通し、第２受容口１２２は、内部導体１１の第２導体接続部１１２と連通する。第２受容口１２２の後端側の内周面に、段部１２３が形成されている。段部１２３は、例えば、絶縁筒１２の後端面と中間接続部材１６の後端面とが面一となるように形成される。ここで、「面一」とは、複数の異なる面が、段差が無いような位置関係にあることをいう。

機器側固定フランジ１４の外径は、機器ケース６０に設けられた固定用開口（符号略）の口径より大きい。機器ケース６０の固定用開口に、ブッシング１０の機器接続部１０１を挿入し、Ｏリング等のシール部材（符号略）を介して機器側固定フランジ１４を機器ケース６０にボルト締結することにより、ブッシング１０は、機器ケース６０に気密に固定される。

ケーブル終端接続部１において、ケーブル端末部２０は、電力ケーブル５０の先端部に、導体接続端子２１、ストレスコーン２２、圧縮装置２３、保護金具２４、及び防食層（図示略）等の接続部材が取り付けられて構成される。

電力ケーブル５０は、図２に示すように、例えば、ゴム又はプラスチックで絶縁された電力ケーブルである。電力ケーブル５０は、中心から順に、ケーブル導体５１、ケーブル絶縁体５２、ケーブル外部半導電層５３、ケーブル遮へい層５４及びケーブルシース（図示略）等を有する。ケーブル端末部２０において、電力ケーブル５０の先端部から所定長で段剥ぎすることにより各層が露出される。

なお、電力ケーブル５０がフリーストリッピングタイプ（フリストタイプとも呼ばれる）の場合は、ケーブル外部半導電層５３の先端部とケーブル絶縁体５２との段差部分を埋めるために、ケーブル外部半導電層５３の先端側に外部半導電処理部２５を設けるのが好ましい。外部半導電処理部２５は、ケーブル外部半導電層５３の段剥ぎされた先端側に、導電性塗料を塗布する、またはポリエチレンなどの半導電性テープを巻き付けてモールド処理することで形成される。

ケーブル導体５１には、例えば、銅、アルミニウム、銅合金又はアルミニウム合金等からなる通電に適した導電性の導体接続端子２１が圧縮により接続される。これにより、ケーブル導体５１と導体接続端子２１とが電気的かつ機械的に接続される。ケーブル絶縁体５２から外部半導電処理部２５の先端部にわたる外周にストレスコーン２２が装着される。また、ストレスコーン２２の後端側には、圧縮装置２３及び保護金具２４が装着される。

ストレスコーン２２は、先端側の絶縁部（符号略）と後端側の半導電部（符号略）が、モールド成型により一体的に形成され、全体として紡錘形状を有するプレモールド絶縁筒である。絶縁部は、例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）又はシリコーンゴム等の絶縁性ゴム材料で形成され、半導電部は、例えば、半導電性のエチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）又はシリコーンゴム等の半導電性ゴム材料で形成されている。

ストレスコーン２２の後端部（半導電部）は、電力ケーブル５０のケーブル外部半導電層５３に電気的に接続される。本実施の形態では、ストレスコーン２２の後端部（半導電部）は、外部半導電処理部２５に接続されており、外部半導電処理部２５を介してケーブル外部半導電層５３に電気的に接続されている。ケーブル外部半導電層５３がボンドタイプの場合は、ケーブル外部半導電層５３の端部をスロープ状に形成して、ストレスコーン２２の後端部（半導電部）に直接接続されるようにしてもよい。ストレスコーン２２の先端側（絶縁部）の外周面は、ブッシング１０の絶縁筒１２の第２受容口１２２に対応する形状を有し、ストレスコーン２２が圧縮装置２３により押圧されることで絶縁筒１２の第２受容口１２２に圧接される。

圧縮装置２３は、押し金具２３１、押し金具フランジ２３２、スプリング２３３、及び座金２３４等を有する。押し金具フランジ２３２は、ケーブル端末部２０をブッシング１０に固定するための固定部材である。押し金具フランジ２３２は、先端側の凹部が押し金具２３１の後端側の外周を覆うように、凹部の後端面（凹部の底面）と押し金具２３１の後端部とが所定長離間した状態で固定され、ケーブル終端接続部１を組み立てた状態において、スプリング２３３の応力がかかる。スプリング２３３は、押し金具フランジ２３２を貫通し、押し金具２３１の後端部に設けられた溝に先端部が収容されるように、押し金具２３１と座金２３４の間に配置される。

電力ケーブル５０の先端部を段剥ぎした後、保護金具２４、圧縮装置２３、ストレスコーン２２を電力ケーブル５０に装着し、ケーブル導体５１に導体接続端子２１を取り付けることにより、ケーブル端末部２０が組み立てられる。ブッシング１０に対して押し金具フランジ２３２をボルト締結により固定することにより、ストレスコーン２２の先端側の絶縁部の外周面が絶縁筒１２の第２受容口１２２の内壁面に押し付けられ、導体接続端子２１は内部導体１１と電気的に接続される。座金２３４の軸方向における位置を調整することで、スプリング２３３による付勢力が調整される。

本実施の形態では、ケーブル端末部２０の押し金具フランジ２３２が、ブッシング１０の絶縁筒１２に直接取り付けられるのではなく、絶縁筒１２に固定された中間接続部材１６に取り付けられるようになっている。ケーブル終端接続部１の組立て又は解体において、ボルトの着脱が偏って行われて、ブッシング１０に局所的に応力が集中しても、絶縁筒１２よりも強度の高い中間接続部材１６で応力を受けることとなるので、ブッシング１０にクラック等の損傷が生じることはない。

また、機器直結型終端接続部用のブッシングでは、径方向の寸法の制約が大きいため、絶縁筒１２の外径を大きくして、絶縁筒１２における押し金具フランジ２３２の取付部分の強度を確保することは困難である。一方で、本実施の形態のブッシング１０を適用した場合、従来と同等の寸法設計で、押し金具フランジ２３２の取付部分の強度を高めることができる。

また、ブッシング１０では、縁切り部１７として所定長を確保する必要がある。一方で、中間接続部材１６を絶縁筒１２の後端面に配置すると、第２ブッシング部１０Ｂの長さが長くなる。本実施の形態では、中間接続部材１６は、絶縁筒１２の開口端に内嵌して配置されているので、中間接続部材１６を設けることによって第２ブッシング部１０Ｂが長大化することなく、縁切り部１７の長さを確保することができる。

このように、本実施の形態に係るブッシング１０は、電力用機器に電力ケーブル５０を接続するための機器直結型終端接続部用のブッシングであって、内部導体１１と、内部導体１１の外周に配置される絶縁筒１２と、絶縁筒１２の開口端に固定され、ケーブル端末部２０の押し金具フランジ２３２（固定部材）を取り付け可能な中間接続部材１６と、を備え、中間接続部材１６は、絶縁筒１２よりも強度の高い材料で形成されている。具体的には、中間接続部材１６は、金属材料で形成されている。
ブッシング１０によれば、ケーブル終端接続部１を組立て又は解体する際に、ブッシング１０の絶縁筒１２が損傷するのを防止でき、ブッシング１０の信頼性が向上する。また、ケーブル端末部２０に不具合が生じてケーブル終端接続部１を解体しても、ブッシング１０に損傷は生じないので、再利用することができる。

また、ブッシング１０において、中間接続部材１６は、絶縁筒１２の開口端に内嵌されている。これにより、ブッシング１０（第２ブッシング部１０Ｂ）の大型化を伴うことなく、中間接続部材１６を設けることができる。

また、ブッシング１０において、絶縁筒１２は、中間接続部材１６が嵌着される段部１２３を有する。これにより、絶縁筒１２の寸法設計を変えることなく、中間接続部材１６を設けることができる。

また、ブッシング１０において、中間接続部材１６は、平面視で円環形状を有する板状部材である。これにより、ボルトの着脱が偏って行われたときに生じる応力が分散されるため、大きな応力にも耐えることができ、ブッシング１０の信頼性が一層向上する。

また、ブッシング１０において、中間接続部材１６は、ボルト締結により、絶縁筒１２に埋設された埋込金具に固定されている。これにより、実施の形態のようにケーブル端末部２０が鉛直方向に延在する場合に、ケーブル端末部２０の重量によって、絶縁筒１２から中間接続部材１６が脱落するのを防止することができる。

また、ブッシング１０は、第１方向に延在する第１ブッシング部１０Ａと、第１方向に直交する第２方向に延在する第２ブッシング部１０Ｂと、を有し、第１ブッシング部１０Ａは、一方の端部に設けられる、電力用機器が接続される機器接続部１０１と、他方の開放端部に設けられる、耐圧試験時に課電用ケーブルが接続される課電部１０２と、を有し、第２ブッシング部１０Ｂは、開放端部に、ケーブル端末部２０が接続されるケーブル接続部１０３を有し、第１ブッシング部１０Ａ及び第２ブッシング部１０Ｂは、Ｔ字型を呈するように接続されている。これにより、径方向の寸法の制約が大きい機器直結型終端接続部用のブッシングにおいて、従来と同等の寸法設計で、押し金具フランジ２３２の取付部分の強度を高めることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、実施の形態では、ケーブル接続部１０３側に中間接続部材１６を設けた構成について説明したが、課電部１０２側に設けてもよい。また、その場合に課電部１０２側の絶縁筒１２の開口端に、後端側から先端側に向かって窪んだ段部を設けてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。

１ ケーブル終端接続部
１０ ブッシング
１０Ａ 第１ブッシング部
１０Ｂ 第２ブッシング部
１１ 内部導体
１２ 絶縁筒
１３ 遮へい層
１４ 機器側固定フランジ
１５ 課電側固定フランジ
１６ 中間接続部材
１７ 縁切り部
２０ ケーブル端末部
２３２ 押し金具フランジ
５０ 電力ケーブル

Claims (7)

1. 電力用機器に電力ケーブルを接続するための機器直結型終端接続部用のブッシングであって、
   内部導体と、
   前記内部導体の外周に配置される絶縁筒と、
   先端側が前記絶縁筒の開口端にボルト締結により固定され、後端側にケーブル端末部のうちスプリングの応力がかかる固定部材を取り付け可能な中間接続部材と、を備え、
   前記中間接続部材は、前記絶縁筒よりも強度の高い材料で形成されている、
   ブッシング。
2. 前記中間接続部材は、平面視で円環形状を有する板状部材であり、前記ケーブル端末部を形成する圧縮装置の先端側が挿通される貫通穴を有し、後端側に取り付け可能な前記固定部材は前記圧縮装置の一部を形成する、
   請求項１に記載のブッシング。
3. 前記中間接続部材は、金属材料で形成される、
   請求項１に記載のブッシング。
4. 前記中間接続部材は、前記絶縁筒の前記開口端に内嵌されている、
   請求項１又は２に記載のブッシング。
5. 前記絶縁筒は、前記中間接続部材が嵌着される段部を有する、
   請求項４に記載のブッシング。
6. 第１方向に延在する第１ブッシング部と、
   前記第１方向に直交する第２方向に延在する第２ブッシング部と、を有し、
   前記第１ブッシング部は、一方の端部に設けられる、電力用機器が接続される機器接続部と、他方の開放端部に設けられる、耐圧試験時に課電用ケーブルが接続される課電部と、を有し、
   前記第２ブッシング部は、開放端部に、ケーブル端末部が接続されるケーブル接続部を有し、
   前記第１ブッシング部及び前記第２ブッシング部は、Ｔ字型を呈するように接続されている、
   請求項３に記載のブッシング。
7. 請求項２に記載のブッシングと、
   前記ブッシングに装着される前記ケーブル端末部と、を備え、
   前記ケーブル端末部は、前記電力ケーブルの先端部に、少なくとも導体接続端子、ストレスコーン、圧縮装置及び保護金具を備え、
   前記圧縮装置は、押し金具、押し金具フランジ、前記スプリング、及び座金を有し、
   前記固定部材は、前記押し金具フランジで構成される、
   ケーブル終端接続部。

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