JPS6029313Y2 - 極低温ケ−ブル用伸縮ジヨイント装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本案は温度変化にもとづくケーブルの伸縮を電気的特性
の変化を招くことなく確実に吸収して、ケーブル導体相
互の接続を確実に行えるようにした極低温抵抗性ケーブ
ル超電導ケーブルなどの極低温ケーブル用伸縮ジヨイン
ト装置に関するものである。

電力需用の増大と市街地における地中送電ルートの確保
の困難などは、輸送電力の大きいケーブルを要求してお
り、その方法の一つとして冷却媒体例えば液体窒素によ
りケーブル導体を冷却することにより、導体損、誘電体
損、パイプ損などにもとづく発熱を効果的に奪取して送
電容量の向上を図る、所謂極低温抵抗性ケーブルの研究
が広く行われている。

この方法によれば輸送電力を従来のＯＦケーブルなどに
比べて５倍程度に増大することができるが、その実施に
当っての問題点の一つとして、冷却時におけるケーブル
導体の収縮にとづくケーブル相互の接続の困難がある。

即ち冷却時におけるケーブル導体の収縮量は最大０．３
％程度、即ちケーブル長１００ｍ１こおいて０．３ｍ程
度にモ達し、ケーブルの接続部においては０．６ｙｒＬ
の収縮となって働く。

従って収縮に応じて伸縮するジヨイント部を設けること
が不可欠であって、従来から種々の研究が行われており
、その代表的なものとして例えば第１図ａ、 ｂに示す
断面図の如きものが提案されている。

この伸縮ジヨイントハ接続すべきケーブル導体ａ、ｂの
中空冷媒通路ａ／。

ｂ′内に、摺動しうるように両端が挿しこまれた冷媒通
路形成用の中空接続パイプＣと、その中間に設けられた
スペーサｄ１その静電遮蔽円筒ｅ１およびケーブル導体
ａ、ｂと、スペーサ６間にそれぞれ電流通路を作るよう
に接続された、伸縮吸収用導体Ｌ ｇとよりなるもので
あって、次のようにして作動してケーブル相互の電気的
接続を損うことなくケーブルの収縮を吸収するものであ
る。

即ち常温においてはケーブル導体ａ、ｂにより導体Ｌ
ｇが第１図ａのように折曲げられるようにし、また冷却
後においてはケーブル導体の収縮により第１図すのよう
に導体Ｌ ｇが伸びるように構成して、ケーブル導体の
伸縮にも拘らず良好な接続状態を維持できるようにした
ものである。

しかしこのような伸縮吸収用導体を用いたものでは、保
守点検などのための送電の停止などにより生ずる常温と
低温の温度サイクルにより屈曲力が繰返し与えられると
、収縮吸収用導体Ｌ ｇが折損して電気的接続が阻害さ
れるおそれがある。

またこれを防ごうとして導体Ｌ ｇの断面積を小とする
と、電流容量も小さくなるので、ケーブルの冷却により
送電容量を増大しようとしても、収縮吸収用導体Ｌ ｇ
の発熱に制限されて送電容量の向上の度合は低くなる。

またこのような折曲げ式の導体Ｌ ｇによるケーブル導
体の収縮の吸収長は伸縮吸収用導体長の１７２程度であ
り、しかも導体ｆ９ｇの折曲り動作を安定とするためそ
の長さを長くできにくいことから、長い吸収長を得るこ
とができない。

その結果短さいケーブル間隔、例えば１００ｍ、間隔毎
に伸縮ジヨイントを設けることが必要となり、設備費や
保守費が高くなる欠点がある。

本案はケーブルの伸縮の吸収長が長く、しかも電気的に
も機械的にも安定した動作を行いうる極低温抵抗性ケー
ブル用伸縮ジヨイントの提供を目的とするもので、次に
図面を用いてその詳細を説明する。

第２図ａ、 ｂは常温時（ケーブル導体の伸長時）と、
冷却時（ケーブル導体の収縮時）における本案の一実施
例を示す縦断面図および部分縦断面図である。

図において１，２はケーブル導体、１’、２’はその中
空冷媒路、３，４は絶縁体、３’、４’はケーブルシー
スである。

５，６は圧着スリーブで、ケーブル導体１，２の両端を
嵌めこんで圧着しうるように形成される。

７は内部冷却管で、径の異なる第１、第２の管部７ａ、
７ｂから形成され、７ａの一方の端部内に７ｂの一方の
端部が隙間少なく挿込まれて摺動部８を形成し、またそ
れぞれの他端部は圧着スリーブ５，６に固着される。

そしてケーブル導体１，２の冷媒路１’、２’間に冷媒
通路を形成すると同時に、摺動部８によりケーブル導体
１，２の伸縮に対応して長さを変えうるように形成され
る。

９は伸縮主電流通路体で、柔軟な可撓線例えば細線を撚
合せて作られた、ケーブル導体１，２と同一断面積をも
つ太さの軟銅撚線を内部冷却管７の周囲に巻いて形成さ
れ、その両端は圧着スリーブ５，６に固着されて、圧着
スリーブがケーブル導体１，２に圧着されたとき主電流
通路を形成する。

また軟銅撚線を常温時（ケーブル導体伸長時）例えば第
２図ａのように、内部冷却管７の外径より内径が大であ
って線と線の間隔がなく、しかも巻付角θがθ〉４５°
となるように所要の長さ及び本数だけ巻く。

そして軟銅撚線の両端がケーブル導体１，２の収縮によ
って左右外方に引かれたとき、第２図すに示すように線
と線の間隔を広げながら内径が最初の値から内部冷却管
７の外径まで小となって伸長が行われ、ケーブル導体１
，２の収縮を良好な接続状態を保ったまま吸収できるよ
うにする。

１０は導体電位用円筒であって、一方の端部が他方の端
部内に隙間少なく挿込まれて摺動部１１を形成する第１
、第２の管部１０ａ、１０ｂから形成され、それぞれの
テーパをもった端部は圧着スリーブ５，６の周面に同心
的に固着される。

そしてその径は常温時における伸縮主電流通路体９の外
径に対応して選定される。

１２はシース電位用円筒で次の各部から形成される。

即ち一端にケーブルシース３′が隙間少なく入る円筒部
１３ａ′をもちパツキン１３ａ“によりシース３′と気
密を保つロート状の第１円筒１３ａと第２円筒１３ｂ即
ち一端に第１円筒１３ａとパツキンなどを介して気密に
接続される接続部１３ｂ′と、中間部の周面に設けた冷
媒入口１３ｂ″と、他端に設けたケーブル支持円筒１３
ｂ ”’をもつ第２円筒１３ｂと、第３円筒１３ｃ即
ち一端が第２円筒１３ｂの内周面と摺動し、かつ第３図
のように例えばオーリング１３Ｃ′により気密状態が保
たれるようにした円筒部１３Ｃ″をもつロート状の第３
円筒１３ｃ１および補強用円筒１３ｄ即ち上記ケーブル
支持円筒１３ ｂ ”’内を隙間少なく摺動しうるよう
に挿込れて、第３円筒１３ｃと接続されるケーブル補強
用円筒１３ｄとからなる。

そしてその径は冷媒例えば液体窒素により導体電位用円
筒１０との間を絶縁するに充分な間隔が得られるように
選定される。

１４．１５は絶縁テープ層、１６，１７はシース電位用
巻線、１８は絶縁用冷媒例えば液体窒素で、以上からな
る伸縮ジヨイント装置は次の要領でケーブル相互を接続
する。

先づ内部冷却管７と伸縮主電流通路体９および導体電位
用円筒１０がそれぞれ固着接続された圧着スリーブ５，
６を絶縁体３，４にテーパをもたせたケーブル導体１，
２の端部に嵌めこんで圧着する。

次に絶縁体３，４と導体電位用円筒１０に跨って両側に
テーパをもつように絶縁テープを所要の絶縁強度をもつ
ように巻回して絶縁テープ層１４．１５を形成して、そ
の相手ケーブル側のテーパを残して周面にシース電位用
巻線１６．１７を巻回す。

次いで一方のケーブルシース３′上に嵌めこんでおいた
、シース用円筒１２の第１円筒１３ａを絶縁テープ層１
４上に位置させ、また他方のケーブルシース４′上に嵌
めこんでおいた、ケーブル補強用円筒１３ｄと接続され
た第３円筒１３ｃが、絶縁テープ層１５上に位置するよ
うに、第２円筒１３ｂをかぶせて第１円筒１３ａと接続
して接続部を包囲する。

そして最後に第２円筒１３ｂに設けた冷媒送入口１３ｂ
″から、導体電位用円筒１０とシース電位用円筒１２間
の空間内に絶縁用の液体窒素１７を送入して接続を完了
する。

このように軟銅撚線などの柔軟な可撓性を有するもので
作られたコイル状の伸縮主電流通路体９を、圧着スリー
ブ５，６によりケーブル導体１゜２を接続してケーブル
の収縮を吸収するようにすれば、従来の伸縮吸収用導体
のように伸縮の繰返しによって折損したりするおそれを
なくして長寿命とすることができ、長期間安定した送電
を行うことができる。

また折曲性をもたせるために断面積を制限されることが
なく、伸縮主電流通路体９に所望の電流容量を得る断面
積をもたせることができるので、冷却によって大容量の
ケーブル系の実現が可能である。

また伸縮主電流通路体９の巻回すなわち長さを犬とすれ
ばする程ケーブル収縮時の伸びを大きくでき、従来のよ
うに折曲性などの点から長さが制限されるものに比べて
吸収長を長くできる。

従って伸縮吸収用導体を用いる場合に比べて伸縮ジヨイ
ント装置の設置間隔を長くすることができ、例えば従来
の５倍の５００ｍ間隔で設置することも可能となるので
、設置費、保守費等を低順とすることができる。

またこれに加えて本案では伸縮重電流通体９などを、圧
着スリーブ５．６によってケーブル導体１，２に圧着接
続でき、また伸縮主電流通路体９は柔軟性を有する材料
で作られているので、強い力で伸縮吸収用導体を折曲げ
て接続しなければならないものに比べて接続が簡単であ
る。

また伸縮主電流通路体９、内部冷却管７、導体電位用円
筒１０などを、圧着スリーブ５，６に予め接続したもの
を工場内において製作できるので、品質の安定性が高く
、接続を一定の特性の下に行うことができる。

またケーブル導体１，２に接続された導体電位用円筒１
０により、伸縮主電流通路体９を被覆して同電位となる
ようにしている。

従って伸縮主電流通路体の周面に凹凸があっても、また
伸縮により表面の凹凸状態が変っても、これにより電界
が乱されることがないので、安定した絶縁を確保できる
。

また導体電位用円筒１０とシース電位用円筒１２の間の
絶縁は両端部のみを絶縁テープ１４．１５により行って
おり、その中間部は液状の冷媒により行っている。

従ってシース電位用円筒１２の安定な伸縮を可能とする
と同時に、伸縮によって電界が乱されることがなく、シ
かも絶縁テープ層１４，１５から液体窒素層１７への移
行にストレスコーン構造を採用できるので、安定な絶縁
を確保できる。

また本案では接続部はシース電位用円筒１２によって被
覆されており、これを支持することによって接続部を安
定に固定できるので、振動などによる影響を受けること
が少ない。

以上本案を一実施例を挙げて説明したが、圧着スリーブ
５，６の代りに、これと同じような作用を行う公知の手
段を用いることができる。

また以上の例では内部冷却管７を２本の冷却管を嵌め合
せて摺動部を作って伸縮するようにしたが、例えば１本
の内部冷媒路１’、２’内に摺動しうるように嵌めこむ
方法をとることもできるなど任意公知の伸縮方法を用い
ることができる。

また本案はケーブル導体として常伝導性材と用いた極低
温抵抗性ケーブルについて説明したが、ケーブル導体を
ニオブなどの超伝導体を用いた超伝導ケーブルにも適用
できる。

また以上ではケーブル導体内に冷媒をして冷却するよう
にした形式のケーブルに本案を適用した例を示したが、
外部から冷却するものについても適用できる。

この場合には前記実施例における内部冷却管７は伸縮主
電流通路体の巻回用としてのみ使用される。

以上の説明から明らかなように、本案によれば冷却時に
おけるケーブルの収縮を電気的にも機械的にも安定した
状態で吸収しうる極低温抵抗性ケ−プル用伸縮ジヨイン
ト装置を提供しうるもので、ケーブルの大電力輸送の実
現に大きな貢献をなすものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、 ｂは従来の伸縮ジヨイント装置の伸縮状態
における断面図、第２図ａ、 ｂは伸縮状態における本
案の一実施例を示す縦断面図および部分縦断面図、第３
図は第３円筒と第２円筒の挿込み構造を示す部分縦断面
図である。 １．２・・・・・・ケーブル導体、１’、２’・・・・
・・中空冷媒路、３，４・・・・・・絶縁体、３’、４
’・・・・・・ケーブルシース、５，６・・・・・・圧
着スリーブ、７・・・・・・内部冷却管、訃・・・・・
その摺動部、９・・・・・・伸縮主電流通路体、１０・
・・・・・導体電位用円筒、１１・・・・・・摺動部、
１２・・・・・・シース電位用円筒、１３ａ・・・・・
・第１円筒、１３ｂ・・・・・・第２円筒、１３ｃ・・
・・・・第３円筒、１３ｄ・・・・・・ケーブル保護用
円筒、１４，１５・・・・・・絶縁テープ、１６．１７
・・・・・・シース電位用巻線、１８・・・・・・液体
窒素絶縁層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 伸縮部を有する管の周囲に、コイル状に巻かれた柔軟性
   を有する伸縮主電流通路体と、その外周を包囲するよう
   に設けられた伸縮部を有する導体電位用円筒の両端のそ
   れぞれを第１、第２接続具に接続してなるケーブル導体
   の伸縮ジヨイント部、および上記導体電位用円筒の外周
   面との間に絶縁用空隙を作るようにケーブル接続部を包
   囲する伸縮部を有するシース電位用円筒とを備え、上記
   第１、第２被接続ケーブルの両端部に接続したのち、両
   端のケーブルシースと導体電位用円筒間にまたがって絶
   縁層を設けたのち、上記導体電位用円筒とシース電位用
   円筒間の空隙に液体冷媒を充填して接続するようにした
   極低温ケーブル用伸縮ジヨイント装置。