ケーブル接続部
【課題】トリプルジャンクションによる絶縁破壊を防ぎ、高い定格電圧に適用しても、安定した絶縁性能を実現すること。
【解決手段】ブッシング１００の後端側で開口する受容口１４０に、ケーブル端末２００が挿嵌されたストレスコーン３２０が装着され、ストレスコーン３２０は、押圧装置３５０によって、ブッシング１００の先端側に向けて押圧される。受容口１４０の内面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて順次、第１内面部１４１、第２内面部１４２、第３内面部１４３を有する。ブッシング１００の断面は、第１内面部１４１では先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状であり、第３内面部１４３では先端側から後端側に向けて拡径する形状であり、第２内面部１４２は、第１内面部１４１と第３内面部１４３を繋ぎ、且つ、先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状である。
【解決手段】ブッシング１００の後端側で開口する受容口１４０に、ケーブル端末２００が挿嵌されたストレスコーン３２０が装着され、ストレスコーン３２０は、押圧装置３５０によって、ブッシング１００の先端側に向けて押圧される。受容口１４０の内面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて順次、第１内面部１４１、第２内面部１４２、第３内面部１４３を有する。ブッシング１００の断面は、第１内面部１４１では先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状であり、第３内面部１４３では先端側から後端側に向けて拡径する形状であり、第２内面部１４２は、第１内面部１４１と第３内面部１４３を繋ぎ、且つ、先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器や開閉器等の電気機器等に電力ケーブルを接続するためのケーブル接続部に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＶケーブル（架橋ポリエチレンケーブル）等の電力ケーブルの終端接続部では、エポキシ樹脂製のブッシングの受容口に、ケーブル絶縁体上に設けられるストレスコーンを挿入し、このストレスコーンを押圧装置で押し込む構成（所謂、プレハブ型接続部）が知られている（特許文献１参照）。この押圧装置の押圧によって、エポキシ樹脂製のブッシングとゴム製の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面圧が付与され、ケーブル終端接続部における電気的な絶縁耐力を高めている。
【０００３】
図１に示すように、ブッシング１の受容口２は、ブッシング１においてフランジ３が形成された後端部１ａ側（図１では下側）で開口し、先端部を円錐形状としたストレスコーンと整合する形状に形成されている。受容口２は、ブッシング１の先端側（図１では上側）に向かって直線的に縮径し、且つ、密着するストレスコーン形状に対応するテーパ状の先端側内面２ａと、先端側内面２ａの後端から、受容口の後端に向かって同一内径の後端側内面２ｂとにより形成されている。受容口２内に挿入したストレスコーン（図示省略）を押圧装置（図示省略）で押し込むことによって、ストレスコーンは受容口２の先端側内面２ａに密着し、先端側内面２ａとで先端側に向かって縮径する断面が直線のテーパ状の界面を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９１０３３号公報
【特許文献２】特開２００９−２７３３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エポキシ樹脂製のブッシングにゴム製のストレスコーンを押圧する従来のケーブル接続部の受容口２において、先端側内面２ａの断面は直線のテーパ状であり、後端側内面２ｂの断面はブッシング１の軸方向と平行な直線である。
【０００６】
よって、同一の構造のケーブル接続部をより高い定格電圧に適用する場合、構造上、ブッシング１の受容口２の先端側内面２ａとストレスコーンとの界面の長さを長くする必要があり、界面の長さを長くすることで直線状の先端側内面２ａと後端側内面２ｂとの交点（直線状の内面同士の交点）５に空隙が残りやすくなる。空隙が残る場合、ゴム製のストレスコーンの絶縁部−エポキシ樹脂製のブッシング−空気（空隙）が接するトリプルジャンクションが形成されることになり、その部分に電界が集中し、部分放電が発生する虞があった。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ストレスコーン−ブッシング−空気が接するトリプルジャンクションによる絶縁破壊を防ぐことができ、高い定格電圧に適用する場合でも、安定した絶縁性能を実現できるケーブル接続部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】
【０００８】
本発明のケーブル接続部の一つの態様は、硬質の絶縁体からなるブッシングと、前記ブッシングの後端側で開口する受容口に装着される筒状のストレスコーンと、前記ストレスコーンに挿嵌されるケーブル端末と、前記ストレスコーンを前記ブッシングの先端側に向けて押圧する押圧装置と、を備えるケーブル接続部であって、前記受容口の内面は、前記ブッシングの先端側から後端側に向けて順次、第１内面部、第２内面部、第３内面部を有し、前記第１内面部の断面は先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状であり、前記第３内面部の断面は先端側から後端側に向けて拡径する形状であり、前記第２内面部は、前記第１内面部と前記第３内面部を繋ぎ、且つ、断面が先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状である構成を採る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ストレスコーン−ブッシング−空気が接するトリプルジャンクションによる絶縁破壊を防ぐことができ、高い定格電圧に適用する場合でも、安定した絶縁性能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のケーブル接続部におけるブッシングの受容口を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態に係るケーブル接続部を示す部分断面図
【図３】従来のケーブル接続部の構造におけるストレスコーンとブッシングの界面の電界強度分布図
【図４】同ケーブル接続部におけるストレスコーンとブッシングとの界面の面圧分布図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
本実施の形態のケーブル接続部は、ここでは、ガス中終端接続部として説明する。なお、以下の説明において、ブッシング、内部導体及び押圧装置の「先端部」、「先端側」とは、それぞれ図中上方向をいい、また、ブッシング、内部導体及び押圧装置の「後端部」、「後端側」とは、先端とは反対側をいい、図中では下方向に相当するものとして説明する。
【００１３】
図１に示すガス中終端接続部１０は、開閉器や変圧器等の電力用機器（図示省略）を収容する機器ケース２０の開口部２０ａに気密に装着されるブッシング１００と、ブッシング１００の受容口１４０に装着されるストレスコーン３２０と、ストレスコーン３２０に挿嵌されるケーブル端末２００と、ストレスコーン３２０をブッシング１００の先端側に向けて押圧する押圧装置３５０とを備える。なお、ブッシング１００、ケーブル端末２００、ストレスコーン３２０の中心軸は同一軸Ｓとする。
【００１４】
ブッシング１００は、例えばエポキシ樹脂のような硬質の絶縁体から成り、円筒状の頭部１１２の中心に位置する内部導体１２０とともに一体的にモールドされている。
【００１５】
ブッシング１００は、先端部に設けられた頭部１１２と、後端部側に径方向外方に向けて突出するように設けられた固定フランジ部１１４と、頭部１１２の後端部側に設けられた湾曲凸面形状の中央部１１６と、中央部１１６と固定フランジ部１１４との間に介設された電界緩和部１１８とを備える。電界緩和部１１８の先端側はベルマウス状の凹部をなしている。電界緩和部の表面には、凹部から機器ケース２０との当接面に跨って導電塗料（図示省略）が設けられており、ブッシング１００の遮蔽層を形成している。
【００１６】
ブッシング１００は、固定フランジ部１１４を介して機器ケース２０に、頭部１１２が機器ケース２０内に位置した状態で、固定されている。固定フランジ部１１４は、機器ケース２０の開口部２０ａの周縁部近傍における機器ケース２０に当接しており、固定ボルト１３０を介して機器ケース２０に固定されている。
【００１７】
また、固定フランジ部１１４が当接する機器ケース２０の表面には、固定フランジ部１１４の中心と同中心で円形状のシール溝２１が形成され、このシール溝２１にシール部材２２が配置されている。シール部材２２としては、Ｏリングやパッキン等が使用される。なお、シール溝２１およびシール部材２２は、所望により、固定フランジ部１１４の当接面に設けることも可能である。これによりブッシング１００の固定フランジ部１１４は、機器ケース２０の開口部２０ａの周縁部に開口部２０ａを閉塞するように気密に取り付けられる。すなわち、ブッシング１００が機器ケース２０に気密に取り付けられ、ガス中終端接続部１０において機器内（図１では機器ケース２０より上部）のＳＦ６ガス等の絶縁ガスが機器の外へ漏れないようになっている。
【００１８】
また、ブッシング１００には、後端側で開口する受容口１４０がブッシング１００と同心状に設けられている。なお、受容口１４０は内部導体１２０の導体挿入孔１１９と連通しており、ブッシング１００の先端側から後端部に向かって拡径している。受容口１４０についての詳細は後述する。
【００１９】
内部導体１２０は、頭部１１２の頂部１１２ａから突出される導体引出部１２１と、導体引出部１２１の後端側に連続して形成され、ブッシング１００の頭部１１２内にブッシング１００と同心状に埋設される円筒状部１２２とを備える。円筒状部１２２の内周はブッシング１００の頭部１１２の内部で露出している。
【００２０】
円筒状部１２２内には円筒状部１２２の後端部から導体引出部１２１近傍に跨って横断面視円形の導体挿入孔１１９が設けられている。また、円筒状部１２２の内部において先端側の中心部に設けられたボス部１２３には、後述するケーブル側接続端子３０１がリング状の接触子（チューリップコンタクト）１２４を介して着脱自在に電気的に接続されている。
【００２１】
ケーブル端末２００は、電力ケーブル２００ａを先端側から段剥ぎすることにより露出したケーブル導体２０１、ケーブル絶縁体２０２、ケーブル外部半導電層２０３を有する。ケーブル絶縁体２０２の外周には、ケーブル外部半導電層２０３に跨って紡錘形状のストレスコーン３２０が装着されている。
【００２２】
ストレスコーン３２０は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）、シリコーンゴム等からなり、ゴム状弾性を有する。ストレスコーン３２０は、絶縁部３２２と、絶縁部３２２の後端側に設けられ絶縁部３２２と一体的にモールドされた半導電部３２４とからなる。半導電部３２４では、先端側の絶縁部３２２との連設部がベルマウス状に湾曲している。絶縁部３２２の外周の先端側では、受容口１４０の内面と対応して先細りの曲面形状となっている。
【００２３】
ストレスコーン３２０では、絶縁部３２２と半導電部３２４とが連続する外面は曲線形状である。ここでは、ストレスコーン３２０は、押圧装置３５０により受容口１４０の内面に押圧される。よって、ストレスコーン３２０において、受容口１４０の内面に密着する部分における、絶縁部３２２の先端側の外周の断面は、ブッシングの先端側に向かって凸状の曲線形状となっている。ストレスコーン３２０は、ストレスコーン３２０の先端に取り付けられる環状のストッパ３３０により、先端側にゴムが弾性変形して押し出されないように固定されている。なお、ストッパ３３０の先端部は内部導体１２０の内部に当接するように固定される。
【００２４】
押圧装置３５０は、環状の押し金具３５１と、押し金具３５１の外周に配設される環状の押し金具フランジ３５２とを備える。
【００２５】
押し金具３５１は、ストレスコーン３２０における半導電部３２４のコーン状の外周面に当接されるラッパ状の開口部３５１ａを有する。押し金具３５１の後端部側には円周方向に沿ってスプリング挿入孔３５１ｂが複数個等配されている。これらスプリング挿入孔３５１ｂにはそれぞれコイル状のスプリング３５３が装着されている。
【００２６】
押し金具フランジ３５２は、円筒部材３５２ａと円筒部材３５２ａの後端部側に径方向内方に突設された環状の押え部材３５２ｂとを備えている。
【００２７】
押し金具フランジ３５２は、ボルト３０８で固定フランジ部１１４の後端面に取り付けられている。これにより押圧装置３５０自体が、ブッシング１００に固定保持されている。
【００２８】
ここで、押し金具３５１の外径は、固定フランジ部１１４の下面で開口する受容口１４０の開口径より若干小径とされ、また、環状の押え部材３５２ｂの内径はケーブルコアとしてのケーブル外部半導電層２０３の外径より若干大径とされている。なお、このような構成の押し金具３５１、押し金具フランジ３５２およびスプリング３５３は予め図に示すように押圧装置３５０として一体に組み立てられている。なお、押し金具フランジ３５２の円筒部材３５２ａの後端面には、ボルト３０６を介して保護金具３０７が取り付けられている。
【００２９】
この構成により押圧装置３５０では、押し金具フランジ３５２の押え部材３５２ｂにより後端側を押さえられたスプリング３５３は押し金具３５１を先端側に付勢する。付勢された押し金具３５１は、開口部３５１ａの内面でストレスコーン３２０を先端側に押圧する。これにより、ストレスコーン３２０は先端側に向かって軸方向に押圧されて、受容口１４０の内面に押し付けられ、弾性変形して当該内面に密着している。
【００３０】
ブッシング１００において、受容口１４０の内面は、先端側から後端側に向けて順次、第１内面部１４１、第２内面部１４２、第３内面部１４３を有する。
【００３１】
第１内面部１４１における断面は、先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状となっている。ここでは、第１内面部１４１における断面は、先端側に向かって凸状となっている。この第１内面部１４１は、密着するストレスコーン３２０における絶縁部３２２の先端側の凸状の形状に対応した形状に形成されている。
【００３２】
第２内面部１４２は、第１内面部１４１と第３内面部１４３を繋いでいる。第２内面部１４２における断面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状となっている。第２内面部１４２には、ストレスコーン３２０の絶縁部３２２が押圧されて密着する。
【００３３】
第３内面部１４３は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する形状となっている。ここでは、第３内面部１４３における断面が直線のテーパ状で拡径している。第３内面部１４３の先端部には、ストレスコーン３２０の絶縁部３２２の外周における後端側が押圧されて密着している。
【００３４】
この構成により、ブッシング１００における受容口１４０の内面には、従来と異なり、直線状の内面同士の交点が存在しない、つまり、内面が折れ曲がることで形成される角部が存在しない。
【００３５】
これにより、受容口１４０の内面において、押圧装置３５０によってストレスコーン３２０が押し付けられた際に、ストレスコーン３２０の絶縁部３２２の先端側との界面は曲線形状となり、隙間ができない。すなわち、ゴム製のストレスコーンの絶縁部−エポキシ樹脂製のブッシング−空気（空隙）が接するトリプルジャンクションが、電界が高い部分（電気特性に影響する部分）に形成されない。
【００３６】
よって、この構成のケーブル接続部によれば、高い定格電圧に適用する場合でも、安定した絶縁性能を発揮できる。
【００３７】
ところで、ブッシング１００の受容口１４０の内面に、ケーブル端末２００が挿嵌され、且つ、先端側に向かって縮径するストレスコーン３２０を押し付ける構造では、ブッシング１００とストレスコーン３２０の絶縁部３２２との界面の電界強度は、内部導体１２０の円筒状部１２２の後端部近傍で最大となる。つまり、ブッシング１００とストレスコーン３２０の先端部近傍との界面の電界強度が最大となる。これは、高電圧側となる内部導体１２０の後端部（ここでは円筒状部１２２の後端部）が、ストレスコーン３２０の先端部近傍を覆うように形成されるため、内部導体１２０に近い位置にあるストレスコーン３２０の先端部近傍の電界強度が高くなるからである。図３に示す従来のケーブル接続部の構造におけるストレスコーンとブッシングの界面の電界強度分布図からも明らかである。従来のケーブル接続部では、ブッシングの受容口においてストレスコーンが密着する断面が直線であるため、ブッシングとストレスコーンの絶縁部との界面の面圧分布はほぼ一定となる。一般にエポキシ樹脂製のブッシングとゴム製のストレスコーンの絶縁部との界面の破壊電界強度（絶縁破壊する電界強度）は、界面面圧に依存するため、断面が直線の界面における破壊電界強度分布もほぼ一定となっている。一方、界面における電界分布は図３のとおり一定ではないため、電界強度が低い箇所では必要以上の面圧が加わっていることになる。すなわち、面圧分布を電界強度分布に可及的に合致させることが理想的な面圧設計とされる（特許文献２参照）。なお、図３および図４において、「上部」は「先端側」を、「下部」は「後端側」を意味する。
【００３８】
これについて、本実施の形態では、ブッシング１００の第１内面部１４１の断面を、先端側に向かって凸状の曲線形状とし、ストレスコーン３２０の先端側の絶縁部３２２との界面を、先端側に向かって凸状の曲線形状とすることで対応している。本実施の形態においてもブッシング１００とストレスコーン３２０の先端部近傍との界面の電界強度が最大となる。よって、電界分布も図３と同様になる。
【００３９】
図４に、本実施の形態のケーブル接続部におけるストレスコーン３２０とブッシング１００との界面の面圧分布を示す。
【００４０】
図４に示すように、受容口１４０内でストレスコーン３２０をブッシング１００の後端側から先端側に向けて押圧し、受容口１４０の内面に押し付ける際に、電界強度が大きくなるストレスコーン３２０（絶縁部３２２）の先端部（図４に示す界面上部に相当）に効率よく面圧を加えることができる。すなわち、面圧分布を電界強度分布に可及的に合致させることで、効率よく面圧を加えることができる。
【００４１】
このように面圧印加を効率的にすることによって、押圧装置３５０によるトータルの押圧力を少なくすることができ、押圧装置３５０自体を簡素化できる。
【００４２】
一般にケーブル絶縁体にストレスコーンを挿入する場合、ケーブル絶縁体とストレスコーンとの界面で破壊しないように、ケーブル絶縁体の外径よりもストレスコーンの内径の方が小さく形成される。この場合、ケーブル絶縁体に挿嵌後のストレスコーンの外径は、径差のため、挿嵌前のストレスコーンの外径よりも大きくなる。ブッシングの受容口の後端側が従来の同一内径の内面（図１では後端側内面２ｂ）の場合、ケーブル絶縁体に挿嵌後の外径が大きくなったストレスコーン付きのケーブルをブッシングの受容口に挿入できなくなり、ケーブル絶縁体の外径とストレスコーンの内径の最大径差が制限されていた。
【００４３】
しかし、本実施の形態では、受容口１４０の内面では、第２内面部１４２における断面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状であり、第２内面部１４２に連続する第３内面部１４３における断面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する直線のテーパ状となっている。
【００４４】
これにより、ケーブル絶縁体２０２への挿入によるストレスコーン３２０の外径変動に対する適用幅が広がることとなり、１種類のストレスコーン３２０で対応可能なケーブル絶縁体２０２のサイズ範囲が広がることとなる。
【００４５】
本実施の形態のガス中終端接続部１０では、第３内面部１４３における、ブッシング１００の断面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する直線のテーパ状としたが、これに限らず、先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状としてもよい。すなわち、受容口１４０全体における、ブッシング１００の断面が、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する曲線状となってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、押圧装置３５０は押し金具フランジ３５２でスプリング３５３の後端側を押さえられる構成としたが、これに限定されず、スプリングをシャフトに挿入するシャフト付きタイプの押圧装置でもよい。
【００４７】
また、本実施の形態ではガス中終端接続部として説明したが、油中終端接続部または気中終端接続部に適用されても良い。
【００４８】
また、本発明のケーブル接続部は、終端接続部に限らず、例えば、中間接続部に適用されてもよい。本実施の形態のケーブル接続部は、ゴム製のストレスコーンをケーブル絶縁体上に挿入し、エポキシ製のブッシング及びケーブル絶縁体に押圧装置で押しつけることにより形成される接続部、所謂、プレハブ型接続部に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係るケーブル接続部は、ストレスコーンの絶縁部−ブッシング−空気が接するトリプルジャンクションによる絶縁破壊を防ぐことができ、高い定格電圧に適用しても、安定した絶縁性能を実現できる効果を有し、プレハブ型のケーブル接続部として有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ ガス中終端接続部
２０ 機器ケース
２０ａ 開口部
１００ ブッシング
１２０ 内部導体
１２２ 円筒状部
１４０ 受容口
１４１ 第１内面部
１４２ 第２内面部
１４３ 第３内面部
２００ ケーブル端末
２００ａ 電力ケーブル
２０１ ケーブル導体
２０２ ケーブル絶縁体
２０３ ケーブル外部半導電層
３２０ ストレスコーン
３２２ 絶縁部
３２４ 半導電部
３５０ 押圧装置
３５１ 押し金具
３５１ａ 開口部
３５１ｂ スプリング挿入孔
３５２ 押し金具フランジ
３５２ａ 円筒部材
３５２ｂ 押え部材
３５３ スプリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変圧器や開閉器等の電気機器等に電力ケーブルを接続するためのケーブル接続部に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＶケーブル（架橋ポリエチレンケーブル）等の電力ケーブルの終端接続部では、エポキシ樹脂製のブッシングの受容口に、ケーブル絶縁体上に設けられるストレスコーンを挿入し、このストレスコーンを押圧装置で押し込む構成（所謂、プレハブ型接続部）が知られている（特許文献１参照）。この押圧装置の押圧によって、エポキシ樹脂製のブッシングとゴム製の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面圧が付与され、ケーブル終端接続部における電気的な絶縁耐力を高めている。
【０００３】
図１に示すように、ブッシング１の受容口２は、ブッシング１においてフランジ３が形成された後端部１ａ側（図１では下側）で開口し、先端部を円錐形状としたストレスコーンと整合する形状に形成されている。受容口２は、ブッシング１の先端側（図１では上側）に向かって直線的に縮径し、且つ、密着するストレスコーン形状に対応するテーパ状の先端側内面２ａと、先端側内面２ａの後端から、受容口の後端に向かって同一内径の後端側内面２ｂとにより形成されている。受容口２内に挿入したストレスコーン（図示省略）を押圧装置（図示省略）で押し込むことによって、ストレスコーンは受容口２の先端側内面２ａに密着し、先端側内面２ａとで先端側に向かって縮径する断面が直線のテーパ状の界面を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９１０３３号公報
【特許文献２】特開２００９−２７３３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エポキシ樹脂製のブッシングにゴム製のストレスコーンを押圧する従来のケーブル接続部の受容口２において、先端側内面２ａの断面は直線のテーパ状であり、後端側内面２ｂの断面はブッシング１の軸方向と平行な直線である。
【０００６】
よって、同一の構造のケーブル接続部をより高い定格電圧に適用する場合、構造上、ブッシング１の受容口２の先端側内面２ａとストレスコーンとの界面の長さを長くする必要があり、界面の長さを長くすることで直線状の先端側内面２ａと後端側内面２ｂとの交点（直線状の内面同士の交点）５に空隙が残りやすくなる。空隙が残る場合、ゴム製のストレスコーンの絶縁部−エポキシ樹脂製のブッシング−空気（空隙）が接するトリプルジャンクションが形成されることになり、その部分に電界が集中し、部分放電が発生する虞があった。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ストレスコーン−ブッシング−空気が接するトリプルジャンクションによる絶縁破壊を防ぐことができ、高い定格電圧に適用する場合でも、安定した絶縁性能を実現できるケーブル接続部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】
【０００８】
本発明のケーブル接続部の一つの態様は、硬質の絶縁体からなるブッシングと、前記ブッシングの後端側で開口する受容口に装着される筒状のストレスコーンと、前記ストレスコーンに挿嵌されるケーブル端末と、前記ストレスコーンを前記ブッシングの先端側に向けて押圧する押圧装置と、を備えるケーブル接続部であって、前記受容口の内面は、前記ブッシングの先端側から後端側に向けて順次、第１内面部、第２内面部、第３内面部を有し、前記第１内面部の断面は先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状であり、前記第３内面部の断面は先端側から後端側に向けて拡径する形状であり、前記第２内面部は、前記第１内面部と前記第３内面部を繋ぎ、且つ、断面が先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状である構成を採る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ストレスコーン−ブッシング−空気が接するトリプルジャンクションによる絶縁破壊を防ぐことができ、高い定格電圧に適用する場合でも、安定した絶縁性能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来のケーブル接続部におけるブッシングの受容口を示す断面図
【図２】本発明の一実施の形態に係るケーブル接続部を示す部分断面図
【図３】従来のケーブル接続部の構造におけるストレスコーンとブッシングの界面の電界強度分布図
【図４】同ケーブル接続部におけるストレスコーンとブッシングとの界面の面圧分布図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
本実施の形態のケーブル接続部は、ここでは、ガス中終端接続部として説明する。なお、以下の説明において、ブッシング、内部導体及び押圧装置の「先端部」、「先端側」とは、それぞれ図中上方向をいい、また、ブッシング、内部導体及び押圧装置の「後端部」、「後端側」とは、先端とは反対側をいい、図中では下方向に相当するものとして説明する。
【００１３】
図１に示すガス中終端接続部１０は、開閉器や変圧器等の電力用機器（図示省略）を収容する機器ケース２０の開口部２０ａに気密に装着されるブッシング１００と、ブッシング１００の受容口１４０に装着されるストレスコーン３２０と、ストレスコーン３２０に挿嵌されるケーブル端末２００と、ストレスコーン３２０をブッシング１００の先端側に向けて押圧する押圧装置３５０とを備える。なお、ブッシング１００、ケーブル端末２００、ストレスコーン３２０の中心軸は同一軸Ｓとする。
【００１４】
ブッシング１００は、例えばエポキシ樹脂のような硬質の絶縁体から成り、円筒状の頭部１１２の中心に位置する内部導体１２０とともに一体的にモールドされている。
【００１５】
ブッシング１００は、先端部に設けられた頭部１１２と、後端部側に径方向外方に向けて突出するように設けられた固定フランジ部１１４と、頭部１１２の後端部側に設けられた湾曲凸面形状の中央部１１６と、中央部１１６と固定フランジ部１１４との間に介設された電界緩和部１１８とを備える。電界緩和部１１８の先端側はベルマウス状の凹部をなしている。電界緩和部の表面には、凹部から機器ケース２０との当接面に跨って導電塗料（図示省略）が設けられており、ブッシング１００の遮蔽層を形成している。
【００１６】
ブッシング１００は、固定フランジ部１１４を介して機器ケース２０に、頭部１１２が機器ケース２０内に位置した状態で、固定されている。固定フランジ部１１４は、機器ケース２０の開口部２０ａの周縁部近傍における機器ケース２０に当接しており、固定ボルト１３０を介して機器ケース２０に固定されている。
【００１７】
また、固定フランジ部１１４が当接する機器ケース２０の表面には、固定フランジ部１１４の中心と同中心で円形状のシール溝２１が形成され、このシール溝２１にシール部材２２が配置されている。シール部材２２としては、Ｏリングやパッキン等が使用される。なお、シール溝２１およびシール部材２２は、所望により、固定フランジ部１１４の当接面に設けることも可能である。これによりブッシング１００の固定フランジ部１１４は、機器ケース２０の開口部２０ａの周縁部に開口部２０ａを閉塞するように気密に取り付けられる。すなわち、ブッシング１００が機器ケース２０に気密に取り付けられ、ガス中終端接続部１０において機器内（図１では機器ケース２０より上部）のＳＦ６ガス等の絶縁ガスが機器の外へ漏れないようになっている。
【００１８】
また、ブッシング１００には、後端側で開口する受容口１４０がブッシング１００と同心状に設けられている。なお、受容口１４０は内部導体１２０の導体挿入孔１１９と連通しており、ブッシング１００の先端側から後端部に向かって拡径している。受容口１４０についての詳細は後述する。
【００１９】
内部導体１２０は、頭部１１２の頂部１１２ａから突出される導体引出部１２１と、導体引出部１２１の後端側に連続して形成され、ブッシング１００の頭部１１２内にブッシング１００と同心状に埋設される円筒状部１２２とを備える。円筒状部１２２の内周はブッシング１００の頭部１１２の内部で露出している。
【００２０】
円筒状部１２２内には円筒状部１２２の後端部から導体引出部１２１近傍に跨って横断面視円形の導体挿入孔１１９が設けられている。また、円筒状部１２２の内部において先端側の中心部に設けられたボス部１２３には、後述するケーブル側接続端子３０１がリング状の接触子（チューリップコンタクト）１２４を介して着脱自在に電気的に接続されている。
【００２１】
ケーブル端末２００は、電力ケーブル２００ａを先端側から段剥ぎすることにより露出したケーブル導体２０１、ケーブル絶縁体２０２、ケーブル外部半導電層２０３を有する。ケーブル絶縁体２０２の外周には、ケーブル外部半導電層２０３に跨って紡錘形状のストレスコーン３２０が装着されている。
【００２２】
ストレスコーン３２０は、エチレンプロピレンゴム（ＥＰゴム）、シリコーンゴム等からなり、ゴム状弾性を有する。ストレスコーン３２０は、絶縁部３２２と、絶縁部３２２の後端側に設けられ絶縁部３２２と一体的にモールドされた半導電部３２４とからなる。半導電部３２４では、先端側の絶縁部３２２との連設部がベルマウス状に湾曲している。絶縁部３２２の外周の先端側では、受容口１４０の内面と対応して先細りの曲面形状となっている。
【００２３】
ストレスコーン３２０では、絶縁部３２２と半導電部３２４とが連続する外面は曲線形状である。ここでは、ストレスコーン３２０は、押圧装置３５０により受容口１４０の内面に押圧される。よって、ストレスコーン３２０において、受容口１４０の内面に密着する部分における、絶縁部３２２の先端側の外周の断面は、ブッシングの先端側に向かって凸状の曲線形状となっている。ストレスコーン３２０は、ストレスコーン３２０の先端に取り付けられる環状のストッパ３３０により、先端側にゴムが弾性変形して押し出されないように固定されている。なお、ストッパ３３０の先端部は内部導体１２０の内部に当接するように固定される。
【００２４】
押圧装置３５０は、環状の押し金具３５１と、押し金具３５１の外周に配設される環状の押し金具フランジ３５２とを備える。
【００２５】
押し金具３５１は、ストレスコーン３２０における半導電部３２４のコーン状の外周面に当接されるラッパ状の開口部３５１ａを有する。押し金具３５１の後端部側には円周方向に沿ってスプリング挿入孔３５１ｂが複数個等配されている。これらスプリング挿入孔３５１ｂにはそれぞれコイル状のスプリング３５３が装着されている。
【００２６】
押し金具フランジ３５２は、円筒部材３５２ａと円筒部材３５２ａの後端部側に径方向内方に突設された環状の押え部材３５２ｂとを備えている。
【００２７】
押し金具フランジ３５２は、ボルト３０８で固定フランジ部１１４の後端面に取り付けられている。これにより押圧装置３５０自体が、ブッシング１００に固定保持されている。
【００２８】
ここで、押し金具３５１の外径は、固定フランジ部１１４の下面で開口する受容口１４０の開口径より若干小径とされ、また、環状の押え部材３５２ｂの内径はケーブルコアとしてのケーブル外部半導電層２０３の外径より若干大径とされている。なお、このような構成の押し金具３５１、押し金具フランジ３５２およびスプリング３５３は予め図に示すように押圧装置３５０として一体に組み立てられている。なお、押し金具フランジ３５２の円筒部材３５２ａの後端面には、ボルト３０６を介して保護金具３０７が取り付けられている。
【００２９】
この構成により押圧装置３５０では、押し金具フランジ３５２の押え部材３５２ｂにより後端側を押さえられたスプリング３５３は押し金具３５１を先端側に付勢する。付勢された押し金具３５１は、開口部３５１ａの内面でストレスコーン３２０を先端側に押圧する。これにより、ストレスコーン３２０は先端側に向かって軸方向に押圧されて、受容口１４０の内面に押し付けられ、弾性変形して当該内面に密着している。
【００３０】
ブッシング１００において、受容口１４０の内面は、先端側から後端側に向けて順次、第１内面部１４１、第２内面部１４２、第３内面部１４３を有する。
【００３１】
第１内面部１４１における断面は、先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状となっている。ここでは、第１内面部１４１における断面は、先端側に向かって凸状となっている。この第１内面部１４１は、密着するストレスコーン３２０における絶縁部３２２の先端側の凸状の形状に対応した形状に形成されている。
【００３２】
第２内面部１４２は、第１内面部１４１と第３内面部１４３を繋いでいる。第２内面部１４２における断面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状となっている。第２内面部１４２には、ストレスコーン３２０の絶縁部３２２が押圧されて密着する。
【００３３】
第３内面部１４３は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する形状となっている。ここでは、第３内面部１４３における断面が直線のテーパ状で拡径している。第３内面部１４３の先端部には、ストレスコーン３２０の絶縁部３２２の外周における後端側が押圧されて密着している。
【００３４】
この構成により、ブッシング１００における受容口１４０の内面には、従来と異なり、直線状の内面同士の交点が存在しない、つまり、内面が折れ曲がることで形成される角部が存在しない。
【００３５】
これにより、受容口１４０の内面において、押圧装置３５０によってストレスコーン３２０が押し付けられた際に、ストレスコーン３２０の絶縁部３２２の先端側との界面は曲線形状となり、隙間ができない。すなわち、ゴム製のストレスコーンの絶縁部−エポキシ樹脂製のブッシング−空気（空隙）が接するトリプルジャンクションが、電界が高い部分（電気特性に影響する部分）に形成されない。
【００３６】
よって、この構成のケーブル接続部によれば、高い定格電圧に適用する場合でも、安定した絶縁性能を発揮できる。
【００３７】
ところで、ブッシング１００の受容口１４０の内面に、ケーブル端末２００が挿嵌され、且つ、先端側に向かって縮径するストレスコーン３２０を押し付ける構造では、ブッシング１００とストレスコーン３２０の絶縁部３２２との界面の電界強度は、内部導体１２０の円筒状部１２２の後端部近傍で最大となる。つまり、ブッシング１００とストレスコーン３２０の先端部近傍との界面の電界強度が最大となる。これは、高電圧側となる内部導体１２０の後端部（ここでは円筒状部１２２の後端部）が、ストレスコーン３２０の先端部近傍を覆うように形成されるため、内部導体１２０に近い位置にあるストレスコーン３２０の先端部近傍の電界強度が高くなるからである。図３に示す従来のケーブル接続部の構造におけるストレスコーンとブッシングの界面の電界強度分布図からも明らかである。従来のケーブル接続部では、ブッシングの受容口においてストレスコーンが密着する断面が直線であるため、ブッシングとストレスコーンの絶縁部との界面の面圧分布はほぼ一定となる。一般にエポキシ樹脂製のブッシングとゴム製のストレスコーンの絶縁部との界面の破壊電界強度（絶縁破壊する電界強度）は、界面面圧に依存するため、断面が直線の界面における破壊電界強度分布もほぼ一定となっている。一方、界面における電界分布は図３のとおり一定ではないため、電界強度が低い箇所では必要以上の面圧が加わっていることになる。すなわち、面圧分布を電界強度分布に可及的に合致させることが理想的な面圧設計とされる（特許文献２参照）。なお、図３および図４において、「上部」は「先端側」を、「下部」は「後端側」を意味する。
【００３８】
これについて、本実施の形態では、ブッシング１００の第１内面部１４１の断面を、先端側に向かって凸状の曲線形状とし、ストレスコーン３２０の先端側の絶縁部３２２との界面を、先端側に向かって凸状の曲線形状とすることで対応している。本実施の形態においてもブッシング１００とストレスコーン３２０の先端部近傍との界面の電界強度が最大となる。よって、電界分布も図３と同様になる。
【００３９】
図４に、本実施の形態のケーブル接続部におけるストレスコーン３２０とブッシング１００との界面の面圧分布を示す。
【００４０】
図４に示すように、受容口１４０内でストレスコーン３２０をブッシング１００の後端側から先端側に向けて押圧し、受容口１４０の内面に押し付ける際に、電界強度が大きくなるストレスコーン３２０（絶縁部３２２）の先端部（図４に示す界面上部に相当）に効率よく面圧を加えることができる。すなわち、面圧分布を電界強度分布に可及的に合致させることで、効率よく面圧を加えることができる。
【００４１】
このように面圧印加を効率的にすることによって、押圧装置３５０によるトータルの押圧力を少なくすることができ、押圧装置３５０自体を簡素化できる。
【００４２】
一般にケーブル絶縁体にストレスコーンを挿入する場合、ケーブル絶縁体とストレスコーンとの界面で破壊しないように、ケーブル絶縁体の外径よりもストレスコーンの内径の方が小さく形成される。この場合、ケーブル絶縁体に挿嵌後のストレスコーンの外径は、径差のため、挿嵌前のストレスコーンの外径よりも大きくなる。ブッシングの受容口の後端側が従来の同一内径の内面（図１では後端側内面２ｂ）の場合、ケーブル絶縁体に挿嵌後の外径が大きくなったストレスコーン付きのケーブルをブッシングの受容口に挿入できなくなり、ケーブル絶縁体の外径とストレスコーンの内径の最大径差が制限されていた。
【００４３】
しかし、本実施の形態では、受容口１４０の内面では、第２内面部１４２における断面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状であり、第２内面部１４２に連続する第３内面部１４３における断面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する直線のテーパ状となっている。
【００４４】
これにより、ケーブル絶縁体２０２への挿入によるストレスコーン３２０の外径変動に対する適用幅が広がることとなり、１種類のストレスコーン３２０で対応可能なケーブル絶縁体２０２のサイズ範囲が広がることとなる。
【００４５】
本実施の形態のガス中終端接続部１０では、第３内面部１４３における、ブッシング１００の断面は、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する直線のテーパ状としたが、これに限らず、先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状としてもよい。すなわち、受容口１４０全体における、ブッシング１００の断面が、ブッシング１００の先端側から後端側に向けて拡径する曲線状となってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、押圧装置３５０は押し金具フランジ３５２でスプリング３５３の後端側を押さえられる構成としたが、これに限定されず、スプリングをシャフトに挿入するシャフト付きタイプの押圧装置でもよい。
【００４７】
また、本実施の形態ではガス中終端接続部として説明したが、油中終端接続部または気中終端接続部に適用されても良い。
【００４８】
また、本発明のケーブル接続部は、終端接続部に限らず、例えば、中間接続部に適用されてもよい。本実施の形態のケーブル接続部は、ゴム製のストレスコーンをケーブル絶縁体上に挿入し、エポキシ製のブッシング及びケーブル絶縁体に押圧装置で押しつけることにより形成される接続部、所謂、プレハブ型接続部に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係るケーブル接続部は、ストレスコーンの絶縁部−ブッシング−空気が接するトリプルジャンクションによる絶縁破壊を防ぐことができ、高い定格電圧に適用しても、安定した絶縁性能を実現できる効果を有し、プレハブ型のケーブル接続部として有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１０ ガス中終端接続部
２０ 機器ケース
２０ａ 開口部
１００ ブッシング
１２０ 内部導体
１２２ 円筒状部
１４０ 受容口
１４１ 第１内面部
１４２ 第２内面部
１４３ 第３内面部
２００ ケーブル端末
２００ａ 電力ケーブル
２０１ ケーブル導体
２０２ ケーブル絶縁体
２０３ ケーブル外部半導電層
３２０ ストレスコーン
３２２ 絶縁部
３２４ 半導電部
３５０ 押圧装置
３５１ 押し金具
３５１ａ 開口部
３５１ｂ スプリング挿入孔
３５２ 押し金具フランジ
３５２ａ 円筒部材
３５２ｂ 押え部材
３５３ スプリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質の絶縁体からなるブッシングと、
前記ブッシングの後端側で開口する受容口に装着される筒状のストレスコーンと、
前記ストレスコーンに挿嵌されるケーブル端末と、
前記ストレスコーンを前記ブッシングの先端側に向けて押圧する押圧装置と、を備えるケーブル接続部であって、
前記受容口の内面は、前記ブッシングの先端側から後端側に向けて順次、第１内面部、第２内面部、第３内面部を有し、
前記第１内面部の断面は先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状であり、前記第３内面部の断面は先端側から後端側に向けて拡径する形状であり、前記第２内面部は、前記第１内面部と前記第３内面部を繋ぎ、且つ、断面が先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状である、
ケーブル接続部。
【請求項２】
前記第１内面部の断面は、前記ブッシングの先端側に向かって凸状の曲線形状である、
請求項１記載のケーブル接続部。
【請求項３】
前記第３内面部の断面は、直線のテーパ、又は、曲線形状である、
請求項１または２記載のケーブル接続部。
【請求項４】
前記ストレスコーンは、絶縁部と、前記絶縁部の後端側に一体的に形成された半導電部と、を有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のケーブル接続部。
【請求項５】
前記第１内面部には前記絶縁部の先端側が押圧される、
請求項４記載のケーブル接続部。
【請求項１】
硬質の絶縁体からなるブッシングと、
前記ブッシングの後端側で開口する受容口に装着される筒状のストレスコーンと、
前記ストレスコーンに挿嵌されるケーブル端末と、
前記ストレスコーンを前記ブッシングの先端側に向けて押圧する押圧装置と、を備えるケーブル接続部であって、
前記受容口の内面は、前記ブッシングの先端側から後端側に向けて順次、第１内面部、第２内面部、第３内面部を有し、
前記第１内面部の断面は先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状であり、前記第３内面部の断面は先端側から後端側に向けて拡径する形状であり、前記第２内面部は、前記第１内面部と前記第３内面部を繋ぎ、且つ、断面が先端側から後端側に向けて拡径する曲線形状である、
ケーブル接続部。
【請求項２】
前記第１内面部の断面は、前記ブッシングの先端側に向かって凸状の曲線形状である、
請求項１記載のケーブル接続部。
【請求項３】
前記第３内面部の断面は、直線のテーパ、又は、曲線形状である、
請求項１または２記載のケーブル接続部。
【請求項４】
前記ストレスコーンは、絶縁部と、前記絶縁部の後端側に一体的に形成された半導電部と、を有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のケーブル接続部。
【請求項５】
前記第１内面部には前記絶縁部の先端側が押圧される、
請求項４記載のケーブル接続部。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−９０３６７（Ｐ２０１２−９０３６７Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３２５３９（Ｐ２０１０−２３２５３９）
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（３０６０１３１２０）昭和電線ケーブルシステム株式会社 (218)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（３０６０１３１２０）昭和電線ケーブルシステム株式会社 (218)
【Ｆターム（参考）】
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