説明

がい管ユニット、気中終端接続部及びがい管ユニットの組立方法

【課題】、高電圧の電力ケーブルの気中終端接続部に用いて、現場で好適に気中終端接続部を組み立てること。
【解決手段】がい管110は、外周面に複数の襞部が長手方向に離間して形成される。ケーブル120は、がい管110の略軸心上に配置され、一端部120aをがい管110の基端部110a側から外部に導出させ、且つ、がい管110内で他端部側からケーブル導体121、ケーブル絶縁体123、外部半導電層125を露出させている。ケーブル絶縁体123及び外部半導電層125との境界部分にストレスコーン130が外嵌される。がい管110とケーブル120及びストレスコーン130との間にはジェル状の固体絶縁物を充填してジェル状固体絶縁体140が設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、発電所、変電所などに配置される電力機器や架空送電線と電力ケーブルとを接続する気中終端接続部に用いられるがい管ユニットに関し、特に、がい管ユニット、気中終端接続部及びがい管ユニットの組立方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、CV(架橋ポリエチレン絶縁)ケーブル等の電力ケーブルには、絶縁体内の電界ストレスを緩和するため、絶縁体上に遮蔽層(外部半導電層)が設けられている。このような電力ケーブルの終端接続部を組み立てる場合、ただ単に遮蔽層を取り除くのみでは、遮蔽層端部に電界が集中し、絶縁体である架橋ポリエチレンの破壊を引き起こすおそれがある。そのため、特に高電圧用の電力ケーブルの終端接続部では、電界ストレスが集中しないよう、様々な工夫が施されている。
【0003】
大気中で使用される終端接続部としての気中終端接続部としては、プレモールドのゴム製のストレスコーン(電界緩和絶縁補強層)を用いたプレハブ式(特許文献1参照)のものや、油浸絶縁紙内に配置された薄い金属箔電極間の静電容量を適当に分布させてなるコンデンサコーンを用いた油浸式(特許文献2参照)のものなどがある。
【0004】
例えば、プレハブ式の気中終端接続部では、磁器製又はポリマー製のがい管内において、電力ケーブルの導体の端部に導体引出棒が圧縮接続され、段剥ぎして露出した絶縁体上に紡錘状のストレスコーンを被嵌している。
【0005】
このストレスコーンは、圧縮装置を介して、がい管内の下方に挿入固定されたエポキシ座に押圧固定されている。なお、この圧縮装置のスプリング力によりエポキシ座とストレスコーンとの界面及びストレスコーンとケーブル絶縁体との界面に適切な圧力を与え絶縁耐力を確保する。また、がい管の上部には導体引出棒およびがい管を固定するための上部金具が固定され、これらを覆うように上部覆いが被されている。また、電力ケーブルは、がい管内において外部遮蔽層は接地されている。
【0006】
そして、このがい管内には、絶縁コンパウンドとして、絶縁油等の絶縁流体やSF(六フッ化硫黄)ガス等の絶縁ガスが充填される。
【0007】
また、油浸式の気中終端接続部では、磁器製又はポリマー製のがい管内に挿入される電力ケーブルの導体端部にコンデンサコーンを主絶縁要素として用い、がい管内に、絶縁コンパウンドとして、絶縁油等の絶縁流体が充填される。
【0008】
これら気中終端接続部は、特に高電圧仕様においては、がい管内に絶縁油等の絶縁流体やSF(六フッ化硫黄)ガス等の絶縁ガスを充填する構成である。このため、従来の気中終端接続部は、現場において、敷設された電力ケーブル端末の絶縁層をがい管の長さに合わせて剥ぐとともに、ストレスコーン等の構成部品をケーブル端末の所定位置に全て取り付け、更にがい管を被せた後、がい管内に絶縁流体や絶縁ガスを充填することによって組み立てられている。
【特許文献1】特開2000−261948号公報
【特許文献2】特開2003−189454号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
このように従来の気中終端接続部の構造では、現場において、ケーブル端部に対する段剥ぎ等のケーブル加工処理、ケーブルの加工した部位への構成部品の取り付け処理、ケーブル端部にがい管を被せる処理及び、絶縁油或いは絶縁ガスを充填する処理といった煩雑な作業が必要となる。よって、現場における組み立て作業を一層簡略化したいという要望がある。
【0010】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高電圧の電力ケーブルの気中終端接続部に用いて、現場で好適に気中終端接続部を組み立てることができるがい管ユニット、気中終端接続部及びがい管ユニットの組立方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のがい管ユニットは、筒状をなし、外周面に複数の襞部が長手方向に離間して形成された磁器またはポリマーからなるがい管と、前記がい管の略軸心上に配置され、一端部が前記がい管の基端部側から外部に導出し、且つ、前記がい管内で他端部側からケーブル導体、ケーブル絶縁体、外部半導電層が露出するケーブルと、前記がい管内に配置され、前記ケーブルにおいて前記ケーブル絶縁体及び外部半導電層との境界部分に外嵌される筒状のストレスコーンと、前記がい管と前記ケーブル及びストレスコーンとの間にジェル状の固体絶縁物を充填してなり、前記がい管の内壁面と前記ケーブル及びストレスコーンの外面と密着して配置されるジェル状固体絶縁体とを有する構成を採る。
【0012】
本発明の気中終端接続部は、上記構成のがい管ユニットにおいてがい管の基端部から導出されるケーブルの端部と、電力ケーブルとを突き合わせ、この突き合わせ部分に筒状の絶縁ゴムブロックを被覆することで接続してなる構成を採る。
【0013】
本発明のがい管ユニットの組立方法は、上記構成のがい管ユニットの組立方法であって、外周面に複数の襞部が長手方向に離間して形成された磁器またはポリマーからなるがい管内に、前記がい管の略軸心上に、一端部を前記がい管の基端部側から外部に導出させ、且つ、前記がい管内で、他端部側からケーブル導体、ケーブル絶縁体、外部半導電層を露出させたケーブルを配置するステップと、前記ケーブルにおいて前記ケーブル絶縁体及び外部半導電層との境界部分にストレスコーンを外嵌するステップと、前記がい管と前記ケーブル及びストレスコーンとの間にジェル状の固体絶縁物を充填して、前記がい管の内壁面と前記ケーブル及びストレスコーンの外周と密着して配置されるジェル状固体絶縁体を形成するステップとを有するようにした。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、高電圧の電力ケーブルの気中終端接続部に用いて、現場で好適に気中終端接続部を組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
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。なお、ここで、がい管ユニットは、電力ケーブルの終端部を、例えば、トランス、架空線、変電所の母線等に接続する気中終端接続部に用いられる。
【0016】
図1は、本発明の一実施の形態に係るがい管ユニット100の構成を示す断面図である。
【0017】
図1に示す気中終端接続部用がい管ユニット100は、がい管110と、がい管110内に当該がい管110と同心に配置されたケーブル120と、ケーブル120のケーブル絶縁体123および外部半導電層125との間の周囲を覆うように取り付けられるストレスコーン130と、がい管110内に配置され、ケーブル120及びストレスコーン130を被覆する筒状のジェル状固体絶縁体140とを有する。
【0018】
がい管110は、外被となる絶縁外被部114で被覆された筒状をなすがい管本体部112の先端部110b側を導体引出棒128が挿通された上部シールド116で閉塞して構成されている。
【0019】
がい管本体部112は、機械的強度の高い材料、例えば、エポキシ樹脂やFRP(Fiber Reinforced Plastics)などの硬質プラスチック樹脂等で形成され、ここでは、FRP製の筒状のがい管本体部112を絶縁外被部114としてのポリマー被覆材で被覆してがい管110を構成している。
【0020】
ポリマー被覆材(絶縁外被部)114は、電気絶縁性能に優れる材料、ここでは、シリコーンポリマーなどの高分子材料により形成され、がい管本体部112に一体的に設けられている。
【0021】
また、絶縁外被部114は、がい管本体部112の外周部分に長手方向に所定間隔を空けて配置された複数の襞部114aを有しており、この襞部114aによりがい管110の一端部(基端部)110a側と他端部(先端部)110b側とが雨水などにより電気的に短絡することを防止する。なお、がい管110は、外周面に、先端部110b側から基端部110a側に向かって漸次ひろがるようにテーパが付けられた構成としてもよい。
【0022】
このように形成されたがい管110内には、がい管110の軸心と同一軸心或いは略同一軸心上に、一端部(電力ケーブル接続部)120a側をがい管110の基端部110aから導出させ、他端部(先端部)120b側を導体引出棒128に接続されたケーブル120が設けられている。ケーブル120の先端部120b側は、上部シールド116を貫通した導体引出棒128を介して外部に導通可能に配置され、架空線等に電気的に接続される。
【0023】
ケーブル120は、気中終端接続部200(図2参照)を形成する電力ケーブル300(図2参照)と同様に形成されたものであり、ケーブル導体121の周囲を内側から順に少なくも内部半導電層(図示せず)、ケーブル絶縁体123、外部半導電層125等で被覆して構成されている。
【0024】
このケーブル120は、がい管110内部で、先端部110b側から順にそれぞれ所定の長さでケーブル導体121、ケーブル絶縁体123、および外部半導電層125が露出するように形成されている。露出する外部半導電層125において底部金具118から外部に導出する部位は、段剥ぎされることよってケーブル120の一端に向かって順に露出したケーブル絶縁体123、ケーブル導体121とともに電力ケーブル接続部(ケーブル120の一端部)120aを構成している。
【0025】
このケーブル120の電力ケーブル接続部120aは、常温収縮型ゴムブロック絶縁体を主絶縁に用いたゴムブロック接続絶縁型接続部(Rubber Block Joint:「RBJ」という)により接続される端部として形成されている。このように外部に露出する電力ケーブル接続部120aは、RBJを介して電力ケーブル300に(図2参照)接続される。
【0026】
また、ケーブル120において、ケーブル絶縁体123の外周面123aと外部半導電層125の外周面125aとの間には、ストレスコーン130が外嵌されている。
【0027】
ストレスコーン130は筒状の弾性体であり、ここでは、引っ張り伸び率の大きいシリコーンゴムを主体として、その内径を、自然状態において、ケーブル絶縁体123の外径よりも小さくなるように成形されている。このストレスコーン130は、所謂、常温収縮型シリコーンゴム製終端接続部用ストレスコーンである。
【0028】
ストレスコーン130は、低電界部の導電性ベルマウス状体のストレスリリーフコーン(以下、「リリーフコーン」という)131と、ケーブル120の終端に生じる高電界部とリリーフコーン131との間において、リリーフコーン131表面から沿層方向の電界ストレスを緩和する絶縁体132とを有する。
【0029】
リリーフコーン131では、内周面は、がい管110の基端部110a側から先端部110b側に向かって軸心から離間するように配置されている。リリーフコーン131は、基端部側でケーブル120の外部半導電層125の周囲に密着している。
【0030】
このように、ケーブル絶縁体123及び外部半導電層125の境界部分をストレスコーン130により被覆されたケーブル120は、がい管110内において、ジェル状の固体絶縁物を充填してなるジェル状固体絶縁体140により被覆されている。
【0031】
具体的には、ケーブル120の表面(ケーブル絶縁体123の表面及び外部半導電層125の表面)及びストレスコーン130の外周面と、がい管110の内周面との間に、双方に密着してジェル状のジェル状固体絶縁体140が隙間なく配置されている。すなわち、ジェル状固体絶縁体140は、がい管110の内壁面とケーブル120及びストレスコーン130の外面と密着して配置されている。
【0032】
ジェル状固体絶縁体140は、絶縁性を有し硬化後もジェル状態を形成する材料からなり、ここでは、シリコーンジェル材料により形成される。ジェル状固体絶縁体140の形成材料をシリコーンジェル材料とすることにより、硬化してジェル状固体絶縁体140となる際に、ジェル状固体絶縁体140の収縮に対して内面側および外面側の界面で生じる力にシリコーンジェル材自体が追従でき、硬化後もがい管110の内壁面の界面およびケーブル120、ストレスコーン130の外面との界面の密着が維持できる。さらに、シリコーンジェル材料とすることにより、ジェル状固体絶縁体140との対向面が磁器製またはポリマー製のがい管110であっても、ケーブル120のケーブル絶縁体123および外部半導電層125やシリコーンゴム製のストレスコーン130であっても材質に関係なく密着させることができる。
【0033】
なお、ジェル状固体絶縁体140に代えて低温硬化形や常温硬化形のシリコーンゴム等とした場合、硬化収縮に対してゴム材自体の追従性が低いので、がい管110の内壁面との界面あるいはケーブル120及びストレスコーン130の外面との界面のいずれかで剥離が生じてしまい、境界で隙間が形成されてしまう。この隙間部分が形成される可能性は極力回避しなければならない。これは、高電圧を印加した際に隙間部分、具体的には、がい管110の内壁面、ケーブル120及びストレスコーン130の外面とジェル状固体絶縁体140の隙間部分でスパークが生じ、絶縁破壊する虞れがあるからである。
【0034】
ジェル状固体絶縁体140を内部に有するがい管110は、がい管110内に、がい管110の基端側で、中央にケーブル120が挿通される開口を備える底部金具118によって、ケーブル120を基端部110aから導出させた状態で閉塞されている。
【0035】
がい管ユニット100の組立は、気中終端接続部が組み立てられる現場への搬送前に行われる。まず、がい管110内に、導体引出棒128を先端部110b側に接続させたケーブル120をがい管110の軸心に沿って配置する。そして、がい管110の基端部110a側に、ケーブル120の電力ケーブル接続部120a側から挿通させて底部金具118を取り付け、がい管110の先端部110b側には上部金具119を取り付けた後、上部シールド116にて閉塞させる。がい管110内部には、ジェル状の固体絶縁物(ここではシリコーンジェル)を充填させてジェル状のジェル状固体絶縁体140を形成する。
【0036】
本実施の形態のがい管ユニット100は、ケーブル導体の周囲を内側から順に少なくともケーブル絶縁体および外部半導電層により被覆してなる電力ケーブルの端部と、基端部110a側で接続して気中終端接続部を形成する。がい管ユニット100は、筒状をなし、外周面に複数の襞部114aが長手方向に離間して形成されたがい管110と、がい管110の軸心と同一軸心或いは略軸心上に配置され、一端部(電力ケーブル接続部)120aががい管110の基端部110a側から外部に導出し、且つ、がい管110内で他端部(先端部)110b側からケーブル導体121、ケーブル絶縁体123、外部半導電層125が露出するケーブル120と、がい管110内に配置され、ケーブル120においてケーブル絶縁体123及び外部半導電層125との境界部分に外嵌される筒状のストレスコーン130と、がい管110とケーブル120及びストレスコーン130との間にジェル状の固体絶縁物を充填してなり、がい管110の内壁面とケーブル120及びストレスコーン130の外面と密着して配置されるジェル状固体絶縁体140とを有する。
【0037】
がい管ユニット100によれば、がい管110内において、従来、油やガスを用いて行っていた内部絶縁を、ジェル状のジェル状固体絶縁体140で行う構成としたため、内部絶縁自体が外部に流出することがない。これにより、管理された環境である工場で製造、検査の後、安定した品質を維持させつつ出荷できる。よって、現場での組み立て工程を省略でき、現場作業の工数を削減できる。
【0038】
次に、がい管ユニット100を用いた気中終端接続部200について説明する。
【0039】
図2は、本発明に係る気中終端接続部用がい管ユニット100を用いた気中終端接続部200の部分断面図である。
【0040】
図2に示すがい管ユニット100では、底部金具118のフランジ部分が、支持碍子202を介して支持架台204に取り付けられており、電力ケーブル接続部120aが、電力ケーブル300の端末(以下、「ケーブル端末」という)310にRBJ170を介して接続されている。
【0041】
このがい管ユニット100を用いた気中終端接続部200の組み立て方法としては、先ず、がい管ユニット100を、底部金具118の下面に配設した支持碍子202を介して支持架台204に取り付ける。
【0042】
また、RBJ170を、電力ケーブル300に外装させる。また、ケーブル端末310は、末端から段剥処理して先端からケーブル導体311、ケーブル絶縁体312、外部半導電層313を露出させることで形成されている。
【0043】
このようにケーブル導体311、ケーブル絶縁体312、外部半導電層313が露出したケーブル端末310と、がい管ユニット100の電力ケーブル接続部120aとを突き合わせ、この突き合わせ部分にRBJ170を外嵌してRBJ接続されている。
【0044】
RBJ170は、シリコーンゴム等のゴム状弾性を有するゴムブロック絶縁体173などから成る。具体的に、RBJ170は、ケーブル導体121とケーブル導体311との突き合わせ部分を覆う導体接続管172を有し、この導体接続管172を覆うようにゴムブロック絶縁体173が設けられている。このゴムブロック絶縁体173は、両ケーブル120、300のケーブル絶縁体123、312と外部半導電層125、313との境界部分の外周を被覆するストレスコーン部174a、174bと、導体接続管172及びストレスコーン部174a、174bを覆うゴム絶縁筒176とを有する。
【0045】
このように構成されたRBJ170により、電力ケーブル300とがい管ユニット100の接続部分の絶縁性能を確保する。
【0046】
本実施の形態によれば、がい管110内の内部絶縁体としてジェル状のジェル状固体絶縁体140を有するとともに、敷設された電力ケーブルに接続される部位は、がい管110内から導出され、RBJ接続できる電力ケーブル接続部120aである。このため、気中終端接続部用のがい管ユニット100として工場などにおいて、電気試験後に出荷でき、現場で、RBJを用いて電力ケーブルの終端部にRBJを用いて容易に接続して組み立てることでき、気中終端接続部における品質の信頼性の向上を図ることができる。
【0047】
また、現場における組立の際に、がい管ユニット100自体の設置を、設置方向が限定されることなく自由に行える。
【0048】
このように気中終端接続部200を組み立てる場合、現地での作業としては、ケーブル処理を含むRBJ接続作業だけとなる。よって、従来の複合碍管適用油絶縁式の気中終端接続部の構造と異なり、がい管内部に、内部絶縁体としての絶縁油やSF等の絶縁ガスを充填する作業を行う必要がなく、気中終端接続部を容易に組み立てることができる。
【0049】
特に、気中終端接続部200は、高電圧(例えば、154kV)の電力ケーブルを用いて気中終端接続部を組み立てる際にも、絶縁油又は絶縁ガスを現場で充填する作業を必要としないため、気中終端接続部用がい管ユニットは扱いやすくなり、気中終端接続部を組み立てる際の作業効率の向上を図ることができる。
【0050】
また、がい管ユニット100では、内部絶縁体としてシリコーンジェルにより形成されるジェル状のジェル状固体絶縁体140を備えるため、がい管ユニットを設置する際の傾きが規制されることなく、自由な方向で設置することができる。
【0051】
また、ジェル状固体絶縁体140は、従来、用いられていた油やガスと異なり、ジェル状であるため、地絡時の飛散物として、ジェル状固体絶縁体140自体が飛散することがない。
【0052】
加えて、がい管内に充填される絶縁油又は絶縁ガス等を絶縁コンパウンドとして用いた従来の気中終端接続部と異なり、地震などの外的な負荷や経年によって絶縁コンパウンドの外部への流出防止のためのメンテナンスを必要としない。
【0053】
本発明に係る気中終端接続部用がい管ユニット及び気中終端接続部は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、本発明の実施の形態では硬質プラスチック樹脂やポリマー製とした、がい管110の絶縁外被部114及びがい管本体部112の少なくとも一つを磁器製としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0054】
本発明に係るがい管ユニット、気中終端接続部及びがい管ユニットの組立方法は、高電圧の電力ケーブルの気中終端接続部に用いて、現場で好適に気中終端接続部を組み立てることができる効果を有し、気中終端接続部として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0055】
【図1】本発明の一実施の形態に係るがい管ユニットの構成を示す断面図
【図2】本発明に係る気中終端接続部の部分断面図
【符号の説明】
【0056】
100 がい管ユニット
110 がい管
110a がい管の基端部
112 がい管本体部
114a 襞部
120 ケーブル
120a 電力ケーブル接続部
128 導体引出棒
130 ストレスコーン
140 ジェル状固体絶縁体
200 気中終端接続部
300 電力ケーブル
310 ケーブル端末

【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状をなし、外周面に複数の襞部が長手方向に離間して形成された磁器またはポリマーからなるがい管と、
前記がい管の略軸心上に配置され、一端部が前記がい管の基端部側から外部に導出し、且つ、前記がい管内で他端部側からケーブル導体、ケーブル絶縁体、外部半導電層が露出するケーブルと、
前記がい管内に配置され、前記ケーブルにおいて前記ケーブル絶縁体及び外部半導電層との境界部分に外嵌される筒状のストレスコーンと、
前記がい管と前記ケーブル及びストレスコーンとの間にジェル状の固体絶縁物を充填してなり、前記がい管の内壁面と前記ケーブル及びストレスコーンの外面と密着して配置されるジェル状固体絶縁体と、
を有するがい管ユニット。
【請求項2】
前記ケーブルにおいて前記がい管の基端部から導出された一端部は、先端から順にケーブル導体、ケーブル絶縁体及び外部半導電層を露出させてなり、電力ケーブルとゴムブロック接続されるゴムブロック用接続端部であることを特徴とする請求項1記載のがい管ユニット。
【請求項3】
前記ジェル状固体絶縁体は、シリコーンジェルからなる請求項1記載のがい管ユニット。
【請求項4】
請求項1記載のがい管ユニットにおいてがい管の基端部から導出されるケーブルの端部と、前記電力ケーブルとを突き合わせ、この突き合わせ部分に筒状の絶縁ゴムブロックを被覆することで接続してなる気中終端接続部。
【請求項5】
請求項1記載のがい管ユニットの組立方法であって、
筒状をなし、外周面に複数の襞部が長手方向に離間して形成された磁器またはポリマーからなるがい管内に、前記がい管の略軸心上に、一端部を前記がい管の基端部側から外部に導出させ、且つ、前記がい管内で、他端部側からケーブル導体、ケーブル絶縁体、外部半導電層を露出させたケーブルを配置するステップと、
前記ケーブルにおいて前記ケーブル絶縁体及び外部半導電層との境界部分にストレスコーンを外嵌するステップと、
前記がい管と前記ケーブル及びストレスコーンとの間にジェル状の固体絶縁物を充填して、前記がい管の内壁面と前記ケーブル及びストレスコーンの外周と密着して配置されるジェル状固体絶縁体を形成するステップとを有するがい管ユニットの組立方法。


【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−16986(P2010−16986A)
【公開日】平成22年1月21日(2010.1.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−174753(P2008−174753)
【出願日】平成20年7月3日(2008.7.3)
【出願人】(502122521)株式会社エクシム (25)
【Fターム(参考)】