JP2000299920A - 架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導体接続部１９と、その両側のケーブル絶縁
体５を覆うようにモールド成形により補強絶縁体１５を
形成してなる架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続
部において、絶縁体界面に多少の異物が巻き込まれても
絶縁破壊が起きにくくする。これにより接続部形成時の
異物管理レベルを低くするか、クリーンルームなしで接
続作業を行えるようにして、接続コストを低減する。 【解決手段】 ケーブル絶縁体５の円柱部５ｂと補強絶
縁体１５との間に、誘電率５〜２０の誘電材料からなる
高誘電体層２１を介在させる。高誘電体層２１の厚さを
外端から内端へいくに従い薄くする。これによって電界
を緩和し、異物の影響を少なくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、架橋ポリエチレン
絶縁電力ケーブルの接続部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル（以
下、略記する場合はＣＶケーブルと記す）は、そのすぐ
れた絶縁性と取扱いの容易さによって急速に超高圧化の
道をたどってきており、２７５ｋＶ級では既に長距離線
路が実用化され、さらに５００ｋＶ級の長距離線路が実
用化されようとしている。これらの長距離線路にはケー
ブルの接続部が必要不可欠であり、２７５ｋＶ級以上の
超高圧線路の接続部にはモールド型の接続部が実用化さ
れている。

【０００３】従来のＣＶケーブルのモールド接続部を図
４に示す。図において、１はケーブルシース、３はケー
ブル外部半導電層、５はケーブル絶縁体、７はケーブル
内部半導電層、９はケーブル導体、１１は導体接続スリ
ーブ、１３は接続部の内部半導電層、１５は補強絶縁
体、１７は接続部の外部半導電層である。このモールド
接続部は次のような方法で形成される。

【０００４】 ＣＶケーブル端部のシース１を除去
し、外部半導電層３をガラス削りにより除去して、ケー
ブル絶縁体５を露出させる。 ケーブル絶縁体５と内部半導電層７を段剥ぎして、
導体１を露出させると共に、ケーブル絶縁体５の先端を
テーパー状に切削し、表面をガラス削りにて仕上げる。 ２本のケーブルの導体１をスリーブ１１で接続す
る。 ２本のケーブルの内部半導電層７に跨がるように導
体接続部上に半導電性テープを巻いた後、半導電性テー
プを加熱架橋して、接続部内部半導電層１３を形成す
る。 導体接続部を中心にして押出用金型をセットし、押
出機から金型内に架橋剤配合ポリエチレンを押し出して
補強絶縁体１５を形成する。 補強絶縁体１５の外周に架橋用金型をセットし、補
強絶縁体１５を加熱加圧して架橋する。 ２本のケーブルの外部半導電層３に跨がるように半
導電性熱収縮チューブを被せ、加熱収縮させて、接続部
外部半導電層１７を形成する。

【０００５】このようにして形成された接続部には、ケ
ーブル絶縁体５と補強絶縁体１５の界面が存在する。こ
の絶縁体界面は、物理的には密着した状態になっている
ものの、既に架橋されたケーブル絶縁体の上に補強絶縁
体を形成しているため、物理的な結合力は絶縁体内部に
比べて小さい。また上記の絶縁体界面には塵や埃などの
異物が巻き込まれる確率が高い。このため上記の絶縁体
界面はケーブル接続部の電気特性の最大の弱点となって
いる。そこで従来は接続部を形成する際にクリーンルー
ムを設置し、その中で一連の接続作業を行うようにして
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら長距離線
路の建設においては数十、数百相にも及ぶ接続作業が必
要であり、それぞれの接続作業でクリーンルームを設置
することは、施工時間を著しく増大させ、接続コストの
大幅な上昇を招く。さらにクリーンルームの中で接続作
業を行ったとしても、絶縁体界面の電気特性を低下させ
るのに十分な数百μｍ程度の異物の混入を完全に防ぐこ
とは極めて困難である。

【０００７】このため本発明は、ＣＶケーブル接続部に
おけるケーブル絶縁体と補強絶縁体の界面の電気特性を
向上させ、接続に要する総作業時間の短縮を図ることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、導体接続部と、その両側のケーブル絶縁体の
テーパー部および円柱部とを覆うように補強絶縁体を形
成してなる架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続部
において、前記ケーブル絶縁体の円柱部と補強絶縁体と
の間に誘電率５〜２０の誘電材料からなる高誘電体層を
介在させ、この高誘電体層の厚さをその外端から内端へ
いくに従い薄くしたことを特徴とするものである。

【０００９】高誘電体層の厚さは、外端部の厚さが内端
部の厚さの２倍以上になるようにすることが好ましく、
高誘電体層の内端部の厚さは０．５ｍｍ以上とすること
が好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態を
示す。図１において、先に説明した図４（従来例）と同
一部分には同一符号を付してある。このＣＶケーブルの
接続部は、導体接続部１９と、その両側のケーブル絶縁
体５のテーパー部５ａおよび円柱部５ｂとを覆うように
補強絶縁体１５を形成したものであるが、ケーブル絶縁
体５の円柱部５ｂと補強絶縁体１５との間に、誘電率５
〜２０の誘電材料からなる高誘電体層２１を介在させ、
この高誘電体層２１の厚さをその外端から内端へいくに
従い薄くした点に特徴を有するものである。

【００１１】電力ケーブルの接続部において、ケーブル
絶縁体と補強絶縁体との間に高誘電体層を設けること
は、例えばレイケム社から市販されている７２／６９ｋ
Ｖ級向け熱収縮型ジョイント、３Ｍ社から市販されてい
る常温収縮型ジョイント、或いは特開昭６０−１６１１
５号公報に示された電力ケーブル接続部などにより公知
である。このような高誘電体層を設けると、補強絶縁体
の端部付近の電界が緩和され、ケーブル絶縁体と補強絶
縁体の界面の電気特性が向上することが知られている。
図２（ａ）はケーブル絶縁体５と補強絶縁体１５の界面
に高誘電体層２１を設けた場合の等電位線の分布を、
（ｂ）はケーブル絶縁体５と補強絶縁体１５の界面に高
誘電体層を設けない場合の等電位線の分布を示してい
る。（ａ）の方が補強絶縁体１５の端部付近の電界が緩
和される。

【００１２】しかし従来の接続部は高誘電体層の誘電率
が高く、厚さが一様である。本発明の接続部は、前述の
ように高誘電体層２１が誘電率５〜２０の誘電材料から
なり、その厚さがその外端から内端へいくに従い薄くな
っている点に特徴がある。

【００１３】市販の接続部に用いられている高誘電体層
の誘電率は、いずれも２０以上である。図３（ａ）はケ
ーブル絶縁体５と補強絶縁体１５の界面に設けた高誘電
体層２１の誘電率ε＝５の場合の等電位線の分布を、
（ｂ）は高誘電体層２１の誘電率ε＝２５の場合の等電
位線の分布を示している。誘電率が２０より高くなると
補強絶縁体１５の端部における電界は緩和されるもの
の、逆に高誘電体層２１の内端付近に電界が集中する傾
向を示すことから、絶縁体界面において所望の電界緩和
効果が得られなくなる。また誘電率が２０を超えると、
誘電体損失が大きくなるため、１５４ｋＶ以上の超高圧
ケーブルの接続部では、高誘電体層の発熱による熱破壊
の原因にもなりやすい。したがって高誘電体層の誘電率
は２０以下とする。

【００１４】また高誘電体層の誘電率は、５未満ではケ
ーブル絶縁体および補強絶縁体の誘電率（２〜３）との
比率が小さすぎて所望の電界緩和効果が得られないの
で、５以上とする。

【００１５】また高誘電体層の厚さを、図１のように高
誘電体層２１の外端から内端へいくに従い薄くすると、
電界のかかる方向に対して高誘電体層２１が分担する電
圧が、外端側では高く、内端側では低くなる。すなわ
ち、高誘電体層が分担する電圧に、高誘電体層の長さ方
向に勾配をもたせることが可能となる。これにより、最
も高い電界にさらされる補強絶縁体端部において高い電
界緩和効果が得られると共に、高誘電体層の内端付近に
電界が集中するのを抑制することが可能となり、絶縁体
界面の耐電圧特性をより高いものとすることができる。

【００１６】さらに高誘電体層の厚さは、最も厚い外端
部の厚さが最も薄い内端部の厚さの２倍以上になるよう
に設定することが好ましい。これは、厚さの勾配が小さ
いと高誘電体層の分担電圧に所望の勾配をもたせること
ができないからである。

【００１７】また高誘電体層の厚さは、最も薄い内端部
で０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。高誘電体層の
厚さが０．５ｍｍ未満となると、高誘電体層をケーブル
絶縁体の周方向に安定した形で形成することが困難にな
る。また高誘電体層の厚さは、最も厚い外端部で１．５
ｍｍ以下とすることが好ましい。厚さが１．５ｍｍを超
えると高誘電体層部分に分担される電圧が高くなり、特
に１５４ｋＶ以上の超高圧ケーブルの接続部において
は、高誘電体層が絶縁破壊の基点となりやすくなる。

【００１８】高誘電体層の材料としては、ベース樹脂に
カーボンブラック及び／又は高誘電体粒子を配合してな
る高誘電性樹脂組成物を使用することができる。ここで
いう樹脂としては、エチレン−プロピレンゴム、クロロ
プレンゴム等のゴム、ＶＬＤＰＥ、メタロセン触媒を用
いて製造したポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重
合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、エチレン
・アクリル酸メチル共重合体のようなプラスチックが挙
げられ、中でもチューブもしくは熱収縮チューブの形態
に成形しやすく、かつ充填粒子を配合しやすいものが好
ましい。また高誘電性樹脂組成物に含まれる高誘電性粒
子としては、炭化ケイ素、酸化チタン、チタン酸バリウ
ムや、その他の高誘電性セラミックの粉末を使用するこ
とができる。

【００１９】また高誘電体層は、前述のチューブもしく
は熱収縮チューブを被せる方式、テープ巻き方式、ある
いはテープ巻きモールド方式で、ケーブル絶縁体の円柱
部の外周面に形成することができる。

【００２０】さらに補強絶縁体は、前述のようにケーブ
ル接続現場にて押出モールド成形により形成されるが、
これ以外にも予め工場でモールドピースとして成形した
ものを接続現場にて導体接続部およびケーブル絶縁体外
周に被せることにより形成することもできる。この場合
は高誘電体層が補強絶縁体の界面形成部分に予め一体に
成形されていてもよい。

【００２１】図１に示すようにケーブル絶縁体５の円柱
部５ｂと補強絶縁体１５との間に高誘電体層２１を介在
させ、この高誘電体層２１の厚さをその外端から内端へ
いくに従い薄くすることにより、ケーブル絶縁体５の円
柱部５ｂと補強絶縁体１５との界面の電界を均一化する
ことができる。このため前記界面のいずれの位置に異物
が存在した場合でも、異物近傍における電界の集中が緩
和される。これは、ケーブル絶縁体と補強絶縁体の界面
を含むケーブル接続部の絶縁設計において、許容される
異物のサイズが大きくできるということである。

【００２２】このことは、接続作業時の混入異物の管理
レベルを低くできることを意味し、結果として、クリー
ンルーム内の異物管理レベルを低くして接続作業を容易
にかつ迅速に行うことが可能となる。また通常の清浄な
環境下であればクリーンルームなしで接続作業を行うこ
とも可能となる。

【００２３】

【実施例】次に本発明の効果を明らかにするため本発明
の実施例を、比較例、参考例と共に説明する。接続に使
用したケーブルは２７５ｋＶ、２５００ｍｍ² ＣＶケー
ブルである。

【００２４】このケーブルを加熱して直線整形した後、
所定の寸法に段剥ぎし、電動削り機およびガラス削りに
て外部半導電層、ケーブル絶縁体、内部半導電層を順次
除去して、先端に導体を露出させた。実施例、比較例で
は、次に一方のケーブルの外周に外部半導電層・補強絶
縁体一体型熱収縮チューブを素通した後、導体同士を圧
縮スリーブにより接続した。その後、架橋剤配合半導電
性テープを、両ケーブルの内部半導電層に跨がるように
導体および圧縮スリーブの外周に巻きつけ、モールド成
形して内部半導電層を形成した。以上の工程で１４組の
接続仕掛かり品を製作した。

【００２５】一方、表１のNo１〜７の組成物をテープ化
して７種類の高誘電体テープを製造した。

【００２６】〔実施例１〜６〕表１のNo１〜５の高誘電
体テープを、前記接続仕掛かり品のケーブル絶縁体の円
柱部に、外端部の厚さａから内端部の厚さｂまでほぼ一
定勾配で厚さが薄くなるように巻きつけた後、１７０℃
×３０分の加熱モールドを行って、図１に示すような高
誘電体層２１を形成した。形成された高誘電体層の組
成、厚さは表２の実施例１〜６のとおりである。次に予
め素通ししておいた外部半導電層・補強絶縁体一体型熱
収縮チューブを導体接続部が中心に位置するように移動
し、同チューブを周囲から加熱して収縮させることによ
り、補強絶縁体１５および外部半導電層１７を一体に形
成した。以上の接続作業は、ケーブル絶縁体や高誘電体
層の表面に異物が付着しないように通常の注意を払いな
がら、クリーンルームを設置せずに行った。

【００２７】〔実施例７、８〕表１のNo４、No５の高誘
電体テープを用いて、高誘電体層２１を有するケーブル
接続部を形成した。接続部の形成方法は実施形態１〜６
とほぼ同じであるが、この２つの実施例では、局部的な
電界集中に対する電界緩和効果を確認する目的で、高誘
電体層２１上の、内端から３０ｍｍの所に粒径５００μ
ｍの銅粉を付着させた後に、補強絶縁体１５および外部
半導電層１７を形成した。接続作業は、ケーブル絶縁体
や高誘電体層の表面に銅粉以外の異物が付着しないよう
に通常の注意を払いながら、クリーンルームを設置せず
に行った。

【００２８】〔比較例１〜５〕表１のNo１、No４〜７の
高誘電体テープを用いて、高誘電体層２１を有するケー
ブル接続部を形成した。接続部の形成方法は実施形態１
〜６とほぼ同じであるが、実施例７、８と同様に銅粉を
付着させた。表２に示すように比較例１、２は高誘電体
層の厚さが均一な場合、比較例３は高誘電体層の厚さが
薄すぎる場合、比較例４、５は高誘電体層の誘電率が低
すぎる場合と高すぎる場合である。

【００２９】〔参考例〕ケーブルを加熱して直線整形し
た後、所定の寸法に段剥ぎし、電動削り機およびガラス
削りにて外部半導電層、ケーブル絶縁体、内部半導電層
を順次除去して、先端に導体を露出させた。次に導体同
士を圧縮スリーブにより接続した。その後、架橋剤配合
半導電性テープを、両ケーブルの内部半導電層に跨がる
ように導体および圧縮スリーブの外周に巻きつけ、モー
ルド成形して内部半導電層を形成した。次にこの接続仕
掛かり品を導体接続部が中心に位置するように押出用金
型にセットし、架橋剤配合低密度ポリエチレンを押出成
形して、補強絶縁体を形成した。その後、補強絶縁体の
寸法出しをガラス削りにて実施した後、予め素通しして
おいた半導電性熱収縮チューブを補強絶縁体の外周に移
動し、加熱収縮させて外部半導電層を形成した。次に、
この部分に金型を被せ、窒素雰囲気中で一定の圧力をか
けて加熱することにより、接続部全体を架橋成形した。
以上の接続作業はクリーンルーム内で行った。

【００３０】以上のようにして製作した１５種類のＣＶ
ケーブル接続部について、交流電圧絶縁破壊試験を実施
した。試験条件は、初期電圧：４００ｋＶ、昇圧ステッ
プ：５０ｋＶ／ステップ、保持時間：３０分である。試
験結果を表３に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、絶
縁体界面に多少の異物が巻き込まれたとしても絶縁破壊
が起きにくいＣＶケーブルの接続部を得ることができ
る。したがって接続部形成時の異物管理レベルを低くし
て或いはクリーンルームなしで、接続作業を容易にかつ
迅速に行うことが可能となり、接続コストを大幅に低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るＣＶケーブル接続部の一実施形
態を示す断面図。

【図２】 （ａ）、（ｂ）は高誘電体層がある場合と、
ない場合の接続部における等電位線の分布を示す説明
図。

【図３】 （ａ）、（ｂ）は高誘電体層の誘電率が低い
場合と、高い場合の接続部における等電位線の分布を示
す説明図。

【図４】 従来のＣＶケーブル接続部を示す断面図。

【符号の説明】

３：ケーブル外部半導電層 ５：ケーブル絶縁体 ５ａ：テーパー部 ５ｂ：円柱部 ７：ケーブル内部半導電層 ９：ケーブル導体 １１：導体接続スリーブ １３：接続部の内部半導電層 １５：補強絶縁体 １７：接続部の外部半導電層 １９：導体接続部 ２１：高誘電体層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導体接続部と、その両側のケーブル絶縁体
   のテーパー部および円柱部とを覆うように補強絶縁体を
   形成してなる架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続
   部において、前記ケーブル絶縁体の円柱部と補強絶縁体
   との間に誘電率５〜２０の誘電材料からなる高誘電体層
   を介在させ、この高誘電体層の厚さをその外端から内端
   へいくに従い薄くしたことを特徴とする架橋ポリエチレ
   ン絶縁電力ケーブルの接続部。
2. 【請求項２】高誘電体層の外端部の厚さが内端部の厚さ
   の２倍以上であることを特徴とする請求項１記載の架橋
   ポリエチレン絶縁電力ケーブルの接続部。
3. 【請求項３】高誘電体層の内端部の厚さが０．５ｍｍ以
   上であることを特徴とする請求項２記載の架橋ポリエチ
   レン絶縁電力ケーブルの接続部。