(57)【要約】【課題】導体同士を接続し、固体絶縁体で絶縁する接続構造の絶縁耐力の低下を防止できる接続方法及び接続装置を提供する。【解決手段】第１電力ケーブル１と第２電力ケーブル２とを容器２０内に配置し、第１高電圧導体３と第２高電圧導体４とを電気的に接続し、容器２０内を真空にした後、第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６とを密着させ、その後、容器２０内を大気圧に戻しながら第１固体絶縁体５に第２固体絶縁体６を押圧する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１高電圧導体及び該第１高電圧導体を被覆する第１固体絶縁体を有する第１接続体と、第２高電圧導体及び該第２高電圧導体を被覆する第２固体絶縁体を有する第２接続体とを接続する接続方法であって、
前記第１接続体と前記第２接続体とを容器内に配置し、
前記第１高電圧導体と前記第２高電圧導体とを電気的に接続し、
前記容器内を真空にした後、前記第１固体絶縁体と前記第２固体絶縁体とを密着させることを特徴とする接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載する接続方法において、
前記第１固体絶縁体と前記第２固体絶縁体とを密着させた後、前記第１固体絶縁体に前記第２固体絶縁体を押圧することを特徴とする接続方法。
【請求項３】
請求項２に記載する接続方法において、
前記容器内を真空状態から大気圧に戻しながら前記第１固体絶縁体に前記第２固体絶縁体を押圧することを特徴とする接続方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する接続方法において、
互いに密着する前記第１固体絶縁体及び前記第２固体絶縁体の表面に絶縁油を塗布した後これらを密着させることを特徴とする接続方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載する接続方法において、
密着する前記第１固体絶縁体と前記第２固体絶縁体との界面が、前記第１及び前記第２高電圧導体の軸方向に対して０度より大きく９０度未満となる傾斜面と、前記傾斜面を前記第１及び前記第２高電圧導体の軸方向について逆方向に曲折させる折り返し部とを有するように形成されていることを特徴とする接続方法。
【請求項６】
第１高電圧導体及び該第１高電圧導体を被覆する第１固体絶縁体を有する第１接続体と、第２高電圧導体及び該第２高電圧導体を被覆する第２固体絶縁体を有する第２接続体とを接続する接続装置であって、
前記第１接続体と前記第２接続体とを収納する容器と、
前記第１接続体及び前記第２接続体を、前記第１高電圧導体及び前記第２高電圧導体の軸方向に移動自在に支持する支持手段と、
前記容器内の気圧を設定する調圧手段と備え、
前記容器内に配設された前記第１接続体と前記第２接続体とを接続する際に、前記調圧手段により前記容器内を真空にし、前記第１固体絶縁体と前記第２固体絶縁体とを密着させ得るように構成したことを特徴とする接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接続方法及び接続装置に関し、特に、電力を供給するケーブル同士を接続する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力流通設備は高電圧化と大電流化、長距離広域化と高密度化あるいは系統連係強化が進められる一方、電力流通設備や変圧、保護、制御を司る変電所には、電力需要の増大や高密度化への対応とともに、コスト低減、信頼性の維持、環境・防災への一層の配慮が求められている。
【０００３】
電力の流通においては、高電圧・大電流の送電路として、主に管路気中送電線やＣＶケーブルが用いられている。管路気中送電線は、管路と、管路内に配置される導体と、管路内に加圧充填される絶縁体としてのＳＦ６（６フッ化硫黄）ガスとを有して構成されている。このような管路気中送電線は、温暖化係数の高いＳＦ６ガスを使用するものであるので、前述した環境等への配慮の観点から、ＳＦ６に替えて固体絶縁体を用いることが検討されている。
【０００４】
このような固体絶縁体の利用例としては、導体とこの導体を被覆するエポキシ等の固体絶縁体とからなるＣＶケーブル同士を、導体同士が電気的に接続され、固体絶縁体同士が機械的に接触するように、接続した接続構造がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に係る接続構造は、ＳＦ６ガスを不要とすることで、温暖化の緩和に貢献することができる。また、固体絶縁体同士の界面の形状を、導体の軸方向の断面形状が波形状（界面が導体の軸方向に対して傾斜した傾斜面と折り返し面とを有する構成）となるようにすることで、必要な絶縁耐力を得るための界面の面積を確保するとともに、コンパクトな専有面積を実現して電力流通設備の高密度化の要請に応えることができる。
【０００６】
しかしながら、ＣＶケーブル同士を接続する際に、ＣＶケーブルの絶縁体の界面に空気層が形成され、これが絶縁性能を低下させる要因となる可能性がある。特に、前記したように、固体絶縁体同士の界面の形状が波形状になっている場合、波の谷や頂上部分には、空気が溜まり易く、絶縁破壊が生じやすいという問題がある。
【０００７】
このような問題は、ＣＶケーブルの接続に限らず、導体同士を接続し、固体絶縁体で絶縁する接続構造について一般的に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−４０９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術に鑑み、導体同士を接続し、固体絶縁体で絶縁する接続構造の絶縁耐力の低下を防止できる接続方法及び接続装置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】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、第１高電圧導体及び該第１高電圧導体を被覆する第１固体絶縁体を有する第１接続体と、第２高電圧導体及び該第２高電圧導体を被覆する第２固体絶縁体を有する第２接続体とを接続する接続方法であって、前記第１接続体と前記第２接続体とを容器内に配置し、前記第１高電圧導体と前記第２高電圧導体とを電気的に接続し、前記容器内を真空にした後、前記第１固体絶縁体と前記第２固体絶縁体とを密着させることを特徴とする接続方法にある。
【００１１】
かかる第１の態様では、第１接続体と第２接続体とを接続するに際し、真空状態において、第１固体絶縁体と第２固体絶縁体とを密着させるので、これらの界面に空気が入り込むことによる絶縁耐力の低下を防止することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する接続方法において、前記第１固体絶縁体と前記第２固体絶縁体とを密着させた後、前記第１固体絶縁体に前記第２固体絶縁体を押圧することを特徴とする接続方法にある。
【００１３】
かかる第２の態様では、万が一、界面に空気が進入したとしても、押圧により界面の外にその空気を排除することができる。
【００１４】
本発明の第３の態様は、第２の態様に記載する接続方法において、前記容器内を真空状態から大気圧に戻しながら前記第１固体絶縁体に前記第２固体絶縁体を押圧することを特徴とする接続方法にある。
【００１５】
かかる第３の態様では、完全に大気圧に戻してから押圧すると界面に空気が入り込む可能性が高くなるので、これを避けることができる。また、第１固体絶縁体に第２固体絶縁体の界面に絶縁油が塗布してある場合、真空状態を維持し続けることにより、絶縁油が界面の外に飛散し、その飛散に伴い界面に空気層が形成されてしまうことを防止できる。
【００１６】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか一つの態様に記載する接続方法において、互いに密着する前記第１固体絶縁体及び前記第２固体絶縁体の表面に絶縁油を塗布した後これらを密着させることを特徴とする接続方法にある。
【００１７】
かかる第４の態様では、第１固体絶縁体及び第２固体絶縁体の界面に空気が入り込むことをより確実に防止することができる。
【００１８】
本発明の第５の態様は、第１〜第４の何れか一つの態様に記載する接続方法において、密着する前記第１固体絶縁体と前記第２固体絶縁体との界面が、前記第１及び前記第２高電圧導体の軸方向に対して０度より大きく９０度未満となる傾斜面と、前記傾斜面を前記第１及び前記第２高電圧導体の軸方向について逆方向に曲折させる折り返し部とを有するように形成されていることを特徴とする接続方法にある。
【００１９】
かかる第５の態様では、第１固体絶縁体と第２固体絶縁体との界面の折り返し部に空気層が形成されることを防止できる。
【００２０】
本発明の第６の態様は、第１高電圧導体及び該第１高電圧導体を被覆する第１固体絶縁体を有する第１接続体と、第２高電圧導体及び該第２高電圧導体を被覆する第２固体絶縁体を有する第２接続体とを接続する接続装置であって、前記第１接続体と前記第２接続体とを収納する容器と、前記第１接続体及び前記第２接続体を、前記第１高電圧導体及び前記第２高電圧導体の軸方向に移動自在に支持する支持手段と、前記容器内の気圧を設定する調圧手段と備え、前記容器内に配設された前記第１接続体と前記第２接続体とを接続する際に、前記調圧手段により前記容器内を真空にし、前記第１固体絶縁体と前記第２固体絶縁体とを密着させ得るように構成したことを特徴とする接続装置にある。
【００２１】
かかる第６の態様では、真空状態において、第１固体絶縁体と第２固体絶縁体とを密着させるので、絶縁耐力の低下を防止した第１接続体と第２接続体との接続構造を製造することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、導体同士を接続し、固体絶縁体で絶縁する接続構造の絶縁耐力の低下を防止できる接続方法及び接続装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１に係る電力ケーブルの断面図を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る電力ケーブルを接続する手順を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る電力ケーブルの断面図を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る電力ケーブルと比較例に係る電力ケーブルとを示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
〈実施形態１〉
本発明の本実施形態に係る接続方法では、第１接続体及び第２接続体として、高電圧（例えば６６ｋＶ〜２７５ｋＶ程度）・大電流（例えば１０００Ａ以上）が流れる第１電力ケーブル１と第２電力ケーブル２とを接続する場合について説明する。まず、当該接続方法により接続された電力ケーブルの接続構造について説明する。
【００２５】
図１に示すように、第１電力ケーブル１（第１接続体）は、第１高電圧導体３と第１高電圧導体３を被覆する第１固体絶縁体５とを有している。また、第２電力ケーブル２（第２接続体）は、第２高電圧導体４と第２高電圧導体４を被覆する第２固体絶縁体６とを有している。対向する第１高電圧導体３と第２高電圧導体４とは、電気的に接続されており、且つ対向する第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６とは、機械的に接続されている。
【００２６】
第１高電圧導体３及び第２高電圧導体４は、断面形状が円形であり、第１固体絶縁体５及び第２固体絶縁体６は、第１高電圧導体３及び第２高電圧導体４のそれぞれを中心として同軸状に配置されている。第１高電圧導体３の先端部と第２高電圧導体４との先端部は、電気的に良好に接続できるように、互いに嵌合するように形成されている。また、第１固体絶縁体５及び第２固体絶縁体６のそれぞれの外周面には、銅テープやワイヤーシールド等の接地電極１１が設けられている。
【００２７】
接触する第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６との界面７が、第１高電圧導体３及び第２高電圧導体４の軸方向に対して０度より大きく９０度未満となる傾斜面８と、この傾斜面８を第１高電圧導体３及び第２高電圧導体４の軸方向について逆方向に曲折させる少なくとも１つの折り返し部９とを有するように形成されている。
【００２８】
なお、本実施形態における第１高電圧導体３及び第２高電圧導体４の軸方向とは、界面７の近傍において、第１高電圧導体３の横断面の中心と、第２高電圧導体４の横断面の中心とを結ぶ線が成す方向を指すものとし、以下、単に軸方向と呼ぶ。
【００２９】
界面７に形成される折り返し部９は、半径方向に向かって山または谷を形成するように設けられる。また、折り返すことで形成される頂部を丸めて、折り返し部９を曲面状とすることが好ましい。折り返し部９を曲面状とすることで、折り返し部９において電界の集中度を低減できるからである。この折り返し部９は、図１に示すように１つ以上あっても良く、１つだけでも良い。界面７の面積を大きくする観点からは、折り返し部９は１つ以上であることが好ましい。例えば本実施形態では、第１固体絶縁体５及び第２固体絶縁体６の接続部分を肉厚とし、第１高電圧導体３及び第２高電圧導体４から第１固体絶縁体５及び第２固体絶縁体６外側に向かって、５つの折り返し部９を形成するようにしている。また、本実施形態における傾斜面８及び折り返し部９は、軸方向について対称となるように形成している。
【００３０】
また、本実施形態では、折り返し部９の近傍に導電材１０を配置するようにしている。この導電材１０は、折り返し部９における電界集中を緩和して、界面７における電界分布をより均一とする役割を果たす。本実施形態では、軸方向について対称に設けた折り返し部９の頂点に対向する位置に、銅製のリングを導電材１０として配置するようにしている。
【００３１】
ここで、図２を用いて、第１電力ケーブル１と第２電力ケーブル２とを接続する接続装置により、これらの電力ケーブルを接続する工程について説明する。
【００３２】
図２（ａ）に示すように、接続装置は、第１電力ケーブル１と第２電力ケーブル２とを収納する容器２０を有している。本実施形態では、容器２０は、第１容器部２１とこれに着脱自在に構成された第２容器部２２とから構成され、第１容器部２１と第２容器部２２とが係合したときその内部に収納部２５が形成されるようになっている。
【００３３】
第１容器部２１及び第２容器部２２のそれぞれには、第１電力ケーブル１及び第２電力ケーブル２を支持する支持部２３が設けられている。支持部２３は、第１電力ケーブル１及び第２電力ケーブル２が挿通する挿通孔２３ａを有しており、第１電力ケーブル１及び第２電力ケーブル２がその軸方向に移動自在になっている。また、支持部２３は、シール構造（特に図示せず）を有しており、第１電力ケーブル１及び第２電力ケーブル２が挿通孔２３ａに挿通されると、収納部２５が気密に保たれるようになっている。シール構造としては、例えば、第１電力ケーブル１及び第２電力ケーブル２の外周面に接触するＯリングを挿通孔２３ａに設けることで構成できる。
【００３４】
容器２０には、その内部の気圧を設定する調圧手段の一例として真空ポンプ２４が接続されている。真空ポンプ２４は、特に限定されないが、容器２０内部を例えば、大気圧〜１Ｐａ程度の圧力に設定できるものであればよい。
【００３５】
このような接続装置を用いて、まず、収納部２５となる側に第１電力ケーブル１の先端側が位置するように、第１容器部２１の支持部２３に第１電力ケーブル１を支持させる。同様に、収納部２５となる側に第２電力ケーブル２の先端側が位置するように、第２容器部２２の支持部２３に第２電力ケーブル２を支持させる。このとき、第１固体絶縁体５及び第２固体絶縁体６の互いに接触する界面７には、シリコーン油などの高粘度の絶縁油を塗布しておく。その後、図２（ａ）に示すように、第１容器部２１と第２容器部２２とを係合させる。この状態では、第１電力ケーブル１及び第２電力ケーブル２とは互いに接触させず、また、収納部２５の気圧は大気圧としておく。
【００３６】
次に、図２（ｂ）に示すように、第１電力ケーブル１及び第２電力ケーブル２とを互いに接近させ、第１高電圧導体３と第２高電圧導体４とを嵌合させる。このとき、第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６とが接触しないようにする。本実施形態では、第１高電圧導体３と第２高電圧導体４とを完全には嵌合させず、後にさらに押し込み嵌合できる程度の余裕を残してある。なお、図２（ａ）に示した状態から第１高電圧導体３と第２高電圧導体４とを嵌合（図２（ｂ））させるまでの間では、収納部２５の圧力は特に限定はなく、大気圧でも真空状態でもよい。
【００３７】
次に、図２（ｃ）に示すように、真空ポンプ２４を稼働させて、収納部２５の圧力を真空にする。収納部２５の圧力が真空になったら、第１電力ケーブル１と第２電力ケーブル２とを互いに押圧して、第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６とを密着させる。
【００３８】
このように、真空状態の下で第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６とを密着させることにより、界面７に空気が取り込まれてしまうことが防止され、その空気により絶縁耐力が低下することを防止できる。また、これらの界面７に絶縁油を塗布したので、空気が入り込む余地をなくすことができるため、より一層、絶縁耐力の低下を防止できる。
【００３９】
特に、本実施形態のように、界面７の形状が、傾斜面８と折り返し部９とからなるような形状のように平面的でない場合、折り返し部９などに空気が溜まりやすい。しかしながら、本実施形態に係る接続方法では、このような平面的でない形状の絶縁体同士を接続する場合であっても、その界面７に空気が進入してしまうことを防止することができる。
【００４０】
さらに、第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６とを密着させた後、第１電力ケーブル１を第２電力ケーブル２に押圧する。このような押圧により、万が一、界面７に空気が進入したとしても、押圧により界面７の外にその空気を排除することができる。
【００４１】
また、密着後における第１電力ケーブル１と第２電力ケーブル２との押圧は、収納部２５の圧力を大気圧にしながら行う。完全に大気圧に戻してから押圧すると界面７に空気が入り込む可能性が高くなるので、これを避けることができ、また、真空状態を維持し続けることにより、絶縁油が界面７の外に飛散し、その飛散に伴い界面７に空気層が形成されてしまうことを防止できる。
【００４２】
その後は、特に図示しないが、容器２０を取り外し、第１ケーブル１と第２ケーブル２とが接合された状態を維持するように、これらの第１ケーブル１と第２ケーブル２とを機械的に固定する。
【００４３】
以上に説明したように、本実施形態１に係る接続方法及び接続装置によれば、真空状態において、第１電力ケーブル１と第２電力ケーブル２の第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６とを密着させるので、これらの界面７に空気が入り込むことによる絶縁耐力の低下を防止した電力ケーブルの接続構造を提供できる。
【００４４】
〈実施形態２〉
実施形態１では、第１固体絶縁体と第２固体絶縁体との界面が曲面状であったが、平面的な界面であってもよい。また、それらを直接的に密着させる場合について説明したが、他の絶縁体を介して密着させても良い。
【００４５】
図３は、実施形態２に係る電力ケーブルの断面図を示す図である。接続されるべき第１及び第２電力ケーブル１０１のケーブル導体先端部１０２は、対向配置され、導体接続管１１１に嵌入後、導体接続管１１１を圧縮することにより電気的に接続される。導体接続管１１１の周囲には、絶縁体としての円筒状のエポキシユニット１１２が配置されている。このエポキシユニット１１２の両端部には、円錐台状のプレモールド絶縁体１１３ａ、１１３ｂ（第１固体絶縁体、第２固体絶縁体）が配置されている。プレモールド絶縁体１１３ａ、１１３ｂは、ばねを用いて構成される圧縮装置１１４により、エポキシユニット１１２、第１及び第２電力ケーブル１０１に密着するように押圧されている。
【００４６】
このように、プレモールド絶縁体１１３ａ及び１１３ｂは、エポキシユニット１１２を介して接続されている。本発明に係る接続方法によれば、例えば、容器２０内にエポキシユニット１１２を固定し、容器２０の収納部２５を真空にした後、各プレモールド絶縁体１１３ａ及び１１３ｂをエポキシユニット１１２に密着させることで、これらの界面１１５に空気が進入することを防止することができる。
【００４７】
〈実施例〉
図４は、本発明の実施例に係る電力ケーブルと比較例に係る電力ケーブルとを示す写真である。
【００４８】
図示するように、電力ケーブルＡは、本発明に係る接続方法により形成したものであり、電力ケーブルＢは、従来の接続方法、すなわち、大気圧下で形成したものである。電力ケーブルＡは、シリコーンゴム部（第１固体絶縁体）と、エポキシ樹脂部（第２固体絶縁体）との界面部分には、空気層は形成されていない。一方、電力ケーブルＢの界面部分には、三日月状に空気層が形成されている。このように、従来の接続方法では、目視でも十分に認識できるほどの空気層が形成されてしまうものの、本発明の接続方法では、このような空気層の形成が防止されている。
【００４９】
〈他の実施形態〉
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００５０】
本発明に係る第１接続体または第２接続体とは、電力ケーブル同士の接続に限られるものではなく、高電圧導体と当該高電圧導体を被覆する固体絶縁物とを少なくとも有して構成される物であり、特にその形態が限定されるものではない。第１接続体または第２被接続体としては、例えば変電設備に用いられる電力ケーブルや電力機器（例えば遮断器や断路器等）が該当する。従って、本発明に係る接続方法は、電力ケーブルと電力機器との接続、或いは電力機器同士の接続に適用することが可能である。
【００５１】
また、実施形態１では、第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６に絶縁油を塗布したが、必須ではない。また、収納部２５を真空にした後、第１固体絶縁体５と第２固体絶縁体６とを密着したが、その後に、押圧することや大気圧にしながら押圧することは必ずしも行う必要はなく、単に真空下で密着させて固定しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、電力ケーブルや電力機器を接続することを要する産業分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ            電力ケーブル
Ｂ            電力ケーブル
１            第１電力ケーブル
２            第２電力ケーブル
３            第１高電圧導体
４            第２高電圧導体
５            第１固体絶縁体
６            第２固体絶縁体
７、１１５    界面
８            傾斜面
９            折り返し部
１０          導電材
１１          接地電極
２０          容器
２１          第１容器部
２２          第２容器部
２３          支持部
２３ａ        挿通孔
２４          真空ポンプ
２５          収納部
１０１        第１電力ケーブル
１０１        第２電力ケーブル
１０２        ケーブル導体先端部
１１１        導体接続管
１１２        エポキシユニット
１１３ａ、１１３ｂ          プレモールド絶縁体
１１４        圧縮装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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