特許 6283047 ケーブル接続部

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6283047

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】ケーブル接続部

(51)【国際特許分類】

   H02G 15/064 20060101AFI20180208BHJP

【ＦＩ】

   H02G15/064

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2016-64134(P2016-64134)

(22)【出願日】2016年3月28日

(65)【公開番号】特開2017-184322(P2017-184322A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2016年9月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】306013120

【氏名又は名称】昭和電線ケーブルシステム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105050

【弁理士】

【氏名又は名称】鷲田 公一

(72)【発明者】

【氏名】稲庭 康之

【審査官】 久保 正典

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０７３４２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｇ １５／００−１５／１９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内側から順に、ケーブル導体、内部半導電層、ケーブル絶縁体、外部半導電層、遮へい層及びケーブルシースを有する電力ケーブルのケーブル接続部であって、
前記電力ケーブルの各層が段剥ぎによって露出したケーブル端末部と、
前記ケーブル端末部を覆う収縮型の端末本体と、を備え、
前記端末本体は、常温収縮チューブ又は熱収縮チューブで形成され、弾性の異なる２つの部分を有しない後端側の裾部が前記ケーブルシース上に装着され、
当該ケーブル端末部は、前記ケーブルシースと前記裾部との界面における当該ケーブル接続部の組立時の初期面圧ｐに、組み立ててから３０年後に想定される前記端末本体の残留応力の割合を乗じて求められる、組み立ててから３０年後の前記界面における想定面圧をＰ、前記端末本体と前記ケーブルシース上の装着面積をＳ、ケーブルシースのシュリンクバック力をＦとしたとき、Ｆ≦Ｐ×Ｓを満たすように設計されていることを特徴とするケーブル接続部。

【請求項2】

前記初期面圧ｐは、下式（１）を用いて算出されることを特徴とする請求項１に記載のケーブル接続部。

【数1】

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、収縮型の端末本体を用いたケーブル接続部に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的な電力ケーブルは、内側から順に、ケーブル導体、内部半導電層、ケーブル絶縁体、外部半導電層、遮へい層（銅テープ）及びケーブルシースを有している。ケーブルシースがポリエチレンや塩化ビニル等で形成される場合、製造時の残留応力が、日射や通電等によるヒートサイクルによって解放され、ケーブルシースが経時的に収縮する現象（シュリンクバック）が発生する。ケーブルシースのシュリンクバックが生じると、これに伴い遮へい銅テープが引っ張られて破断し、絶縁破壊に至ることもある。そこで、このような電力ケーブルのケーブル接続部においては、ケーブルシースのシュリンクバックを防止するための対策が講じられる（例えば特許文献１〜４）。

【0003】

特許文献１、２には、端末本体の端部からケーブルシースにわたって収縮チューブを配置し、収縮チューブの接着力によってケーブルシースのシュリンクバックを防止することが開示されている。特許文献３には、外部半導電層からケーブルシースにわたって把持カバーを被せることにより、ケーブルシースのシュリンクバックを防止することが開示されている。また、特許文献４には、収縮型の端末本体（弾性管状部材）を用いて、端末本体の締付力によってケーブルシースのシュリンクバックを防止することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−１７２３１３号公報

【特許文献2】特開２００７−１７４７７３号公報

【特許文献3】特開２０１５−１４２４８６号公報

【特許文献4】特開２０１５−７３４２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１〜３に開示されている工法は、シュリンクバックを防止する専用の部材（収縮チューブ、把持カバー）を用いるため、ケーブル接続部の構造が複雑になり、組立作業も繁雑になる。一方、特許文献４に開示されている工法は、収縮型の端末本体の収縮力を利用するため、特許文献１〜３のような課題は生じない。しかしながら、一般的な収縮型の端末本体ではなく、弾性の異なる２つの部分を有する特別な端末本体が必要となるため、コストが増大する。また、従来の工法では、ケーブル接続部の組立時において、ケーブルシースのシュリンクバック力より接着力、把持力又は締付力が大きくなるように設計されているため、ケーブル接続部の信頼性が経時的に低下する虞がある。

【0006】

本発明の目的は、従来と同様の収縮型の端末本体によってケーブルシースのシュリンクバックを防止でき、長期間に亘って高い信頼性を有するケーブル接続部を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係るケーブル接続部は、
内側から順に、ケーブル導体、内部半導電層、ケーブル絶縁体、外部半導電層、遮へい層及びケーブルシースを有する電力ケーブルのケーブル接続部であって、
前記電力ケーブルの各層が段剥ぎによって露出したケーブル端末部と、
前記ケーブル端末部を覆う収縮型の端末本体と、を備え、
前記端末本体は、常温収縮チューブ又は熱収縮チューブで形成され、弾性の異なる２つの部分を有しない後端側の裾部が前記ケーブルシース上に装着され、
当該ケーブル端末部は、前記ケーブルシースと前記裾部との界面における当該ケーブル接続部の組立時の初期面圧ｐに、組み立ててから３０年後に想定される前記端末本体の残留応力の割合を乗じて求められる、組み立ててから３０年後の前記界面における想定面圧をＰ、前記端末本体と前記ケーブルシース上の装着面積をＳ、ケーブルシースのシュリンクバック力をＦとしたとき、Ｆ≦Ｐ×Ｓを満たすように設計されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、従来と同様の収縮型の端末本体によってケーブルシースのシュリンクバックを防止でき、組立後３０年という長期間に亘って高い信頼性を有するケーブル接続部が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施の形態に係るケーブル接続部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

図１は、本発明の一実施の形態に係るケーブル接続部１を示す図である。図１のケーブル接続部１は、電力ケーブル２０のケーブル端末部２０ａ及びケーブル端末部２０ａに装着されるケーブル接続材料１０を備える。

【0012】

電力ケーブル２０は、ゴム又はプラスチックで絶縁された例えば６．６ｋＶ級の電力ケーブルである。電力ケーブル２０は、中心から順に、ケーブル導体２１、ケーブル内部半導電層（図示略）、ケーブル絶縁体２２、ケーブル外部半導電層２３、ケーブル遮へい層２４及びケーブルシース２５等を有する。電力ケーブル２０は、例えば、ケーブル遮へい層２４が銅テープで形成され、ケーブルシース２５が塩化ビニルで形成されたＣＶケーブルである。ケーブル端末部２０ａにおいては、電力ケーブル２０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。

【0013】

ケーブル接続材料１０は、端末本体１１、圧縮端子１２、電界緩和層１３、及び接地金具１４等を備える。

【0014】

端末本体１１は、例えばシリコーンゴム製又はエチレンプロピレンゴム製の収縮チューブである。端末本体１１は、常温で収縮性を有する常温収縮チューブであってもよいし、加熱により収縮性を発揮する熱収縮チューブであってもよい。また、端末本体１１は、工場拡径方式の収縮チューブであってもよいし、差込方式の収縮チューブであってもよい。工場拡径方式とは、工場において予め拡径支持部材（スパイラルコア）によって端末本体１１を拡径状態としておき、組立現場でケーブル端末部２０ａを挿入した後、拡径支持部材を除去して装着する方式である。また、差込方式とは、端末本体１１を拡径支持部材で拡径することなく、組立現場でケーブル端末部２０ａを圧入する方式である。ここでは、端末本体１１として、工場拡径方式の常温収縮チューブを適用した場合について説明する。

【0015】

圧縮端子１２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、ケーブル導体２１に圧縮により接続される。電界緩和層１３は、高誘電率テープ又は高誘電率チューブで形成され、ケーブル絶縁体２２からケーブル外部半導電層２３にわたって形成される。接地金具１４は、ケーブル遮へい層２４に取り付けられる。ケーブル遮へい層２４は、接地金具１４及び接地線１５を介して接地される。

【0016】

ケーブル接続部１は、圧縮端子１２、電界緩和層１３及び接地金具１４を取り付けたケーブル端末部２０ａに対して端末本体１１を所定の位置に固定し、端末本体１１の拡径状態を解除して収縮させることにより簡単に組み立てられる。

【0017】

本実施の形態では、端末本体１１を圧縮端子１２の後端部からケーブルシース２５にわたって装着することにより、端末本体１１の後端側の裾部１１ａにおける締付力を利用して、ケーブルシース２５のシュリンクバックを抑制する。

【0018】

このとき、端末本体１１の裾部１１ａとケーブルシース２５との界面における初期面圧ｐは、例えば下式（１）を用いて算出される。また、ケーブルシース２５上の端末本体１１の装着面積をＳとすると、端末本体１１の締付力は、ｐ×Ｓで表される。

【0019】

【数1】

【0020】

ケーブル接続部１は、ケーブルシース２５のシュリンクバック力をＦとしたとき、３０年後において、下式（２）を満たすように設計される。具体的には、式（２）を満たすように、端末本体１１の裾部１１ａにおける装着後の外半径、拡径解除時の内径、材質、全長、及びケーブル端末部２０ａの段剥ぎ長等が設計される。なお、式（２）における「Ｐ」は、想定される３０年後の面圧（想定面圧）である。
Ｆ≦Ｐ×Ｓ ・・・（２）

【0021】

一例として、公称断面積が４００ｍｍ^２である６．６ｋＶ級の電力ケーブル２０のケーブル端末部２０ａに、装着後の外半径ｒ_１が２．２４［ｃｍ］、拡径解除時の内径が１．７４［ｃｍ］である常温収縮型シリコーンゴム製の端末本体１１を装着する場合について説明する。この電力ケーブル２０の場合、ケーブルシース２５の外半径ｒ_２は２．０５［ｃｍ］であり、シュリンクバック力Ｆは５２［Ｎ］と想定される。

【0022】

この場合、式（１）におけるδは、４．１［ｃｍ］−１．７４［ｃｍ］＝２．３６［ｃｍ］となる。また、式（１）において、装着時におけるシリコーンゴム物性値であるヤング率Ｅ＝１．３４［ＭＰａ］、ポアソン比ν＝０．５［１／ｍ］を用いると、組立時の初期面圧ｐは、０．０６６［ＭＰａ］となる。

【0023】

ここで適用しているシリコーンゴムの場合、４００ｍｍ^２の電力ケーブルに装着してから３０年後において想定される端末本体１１の残留応力は８９％となる特性を持っていることから、３０年後の想定面圧Ｐは、０．０６６［ＭＰａ］×０．８９＝０．０５８［ＭＰａ］となる。

【0024】

これより、ケーブルシース２５に装着される端末本体１１の裾部１１ａの必要長さをＬ［ｃｍ］とすると、式（２）より、
５２［Ｎ］≦０．０５８［ＭＰａ］×２π×２．０５［ｃｍ］×Ｌ［ｃｍ］
を満たせばよいので、Ｌ≧１．４［ｃｍ］となる。

【0025】

なお、内圧上昇分を考慮する場合は、算出した面圧Ｐから内圧上昇分を差し引いた値で、必要長さＬを算出すればよく、例えば、内圧上昇分を０．０４８［ＭＰａ］と仮定した場合は、
５２［Ｎ］≦（０．０５８［ＭＰａ］−０．０４８［ＭＰａ］）×２π×２．０５［ｃｍ］×Ｌ［ｃｍ］
を満たせばよいので、Ｌ≧８．０［ｃｍ］となる。

【0026】

このように、ケーブル接続部１は、内側から順に、ケーブル導体２１、内部半導電層（図示略）、ケーブル絶縁体２２、ケーブル外部半導電層２３、ケーブル遮へい層２４及びケーブルシース２５を有する電力ケーブル２０のケーブル接続部１であって、電力ケーブル２０の各層が段剥ぎによって露出したケーブル端末部２０ａと、ケーブル端末部２０ａを覆う収縮型の端末本体１１と、を備える。端末本体１１は、一部がケーブルシース２５上に装着され、当該ケーブル接続部１は、ケーブルシース２５と端末本体１１の界面における当該ケーブル接続部１を組み立ててから３０年後の想定面圧をＰ、端末本体１１とケーブルシース２５上の装着面積をＳ、ケーブルシース２５のシュリンクバック力をＦとしたとき、Ｆ≦Ｐ×Ｓを満たすように設計されている。

【0027】

これにより、端末本体１１の設計を特許文献４のように大幅に変更することなく、従来と同様の収縮型の端末本体１１によってケーブルシース２５のシュリンクバックを防止でき、組立後３０年という長期間に亘って高い信頼性が保持される。また、ケーブル接続部１は、ケーブルシース２５のシュリンクバックを防止するための専用の部材（把持カバーなど）が不要であるので、構造が複雑になる虞もない。

【0028】

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。

【0029】

例えば、本発明のケーブル接続部は、実施の形態で説明した気中終端接続部だけでなく、ガス中終端接続部、油中終端接続部、及び直線接続部や分岐接続部などの中間接続部などに広く適用することができる。

【0030】

また例えば、実施の形態においては、端末本体１１の裾部１１ａとケーブルシース２５との界面における初期面圧ｐを、式（１）を用いて算出したが、Ｒｏａｒｋの式を用いて初期面圧ｐを算出してもよい。面圧の算出式は特に限定されず、公知の算出方法を用いることができる。

【0031】

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。

【符号の説明】

【0032】

１ ケーブル接続部
１０ ケーブル接続材料
１１ 端末本体
１２ 圧縮端子
１３ 電界緩和層
１４ 接地金具
１５ 接地線
２０ 電力ケーブル
２０ａ ケーブル端末部
２１ ケーブル導体
２２ ケーブル絶縁体
２３ ケーブル外部半導電層
２４ ケーブル遮へい層
２５ ケーブルシース

【図1】