(57)【要約】【課題】互いに電気的に接続する接続導体の少なくともいずれか一方がアルミニウム導体である電力ケーブルの導体接続部において、アルミニウム導体の表面の酸化を防止しつつ、良好な通電特性を得る。【解決手段】電力ケーブルの導体接続部は、固定端子２０の円筒部２１の内周面と導体引出棒１０の接続部１１の外周面との接続界面、及び固定端子２０の平板状接続部２３の一面と接続導体板３０の一面との接続界面に、基油、増ちょう剤、添加剤及び粒径が１００μｍ以下の金属粒子からなるコンパウンドＣが充填され、接続されている。ボルト４１の締結力によって、円筒部の内周面と導体引出棒の接続部の外周面とが圧着接続される。ボルト４２の締結力によって、平板状接続部の一面と接続導体板の一面とが圧着接続される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力ケーブルを電気的に接続するために互いに電気的に接続する２つの接続導体の少なくともいずれか一方がアルミニウム導体である導体接続部において、接続界面に、基油、増ちょう剤、添加剤及び粒径が１００μｍ以下の金属粒子からなるコンパウンドが充填され、接続されていることを特徴とする電力ケーブルの導体接続部。
【請求項２】
前記２つの接続導体の双方がアルミニウム導体であることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブルの導体接続部。
【請求項３】
前記２つの接続導体は、電力ケーブルの終端接続部の導体引出棒とそれに接続される固定端子であり、該導体引出棒はアルミニウム導体である請求項１又は請求項２に記載の電力ケーブルの導体接続部。
【請求項４】
ボルトの締結力により前記２つの接続導体同士が圧着接続された請求項１から請求項３のうちいずれかに記載の電力ケーブルの導体接続部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ケーブルの導体接続部に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムは大気と接触すると直ちに酸化し、表面に酸化アルミニウム被膜を形成する。その酸化被膜は導体接続部において大きな接触抵抗を生むため、アルミニウム導体の接続部には、通常接続前に導体の研磨及びコンパウンド塗布作業が行われる。特許文献１，２にはアルミニウム導体の接続部に導体研磨やコンパウンド塗布作業を行うことが記載されている。
特許文献２にはコンパウンドとして、基油（石油系潤滑油）、増ちょう剤（Ａｌセッケン）、カーボンランダム粒（炭化ケイ素）、添加剤（スルフォン酸塩）が用いられていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１６１８９０号公報
【特許文献２】特開１１−２３２９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者の研究によれば、特許文献２に記載のコンパウンドを、ボルト締付接続部（ボルトの締結力によって接続する箇所）に適用すると、通電特性が不十分なものが見られた。電力ケーブルにおけるボルト締付接続部は、気中終端接続部におけるアルミ導体引出棒先端部と架線を接続するための固定端子との接続部や、その固定端子と架線側の端子等とを接続する平板形状の接続部に構成されており、これらの接続部について特許文献２に記載のコンパウンドを適用した結果である。
特許文献２に記載のコンパウンドに含まれる炭化ケイ素はダイヤモンドや炭化ホウ素に次ぐ硬度を持ち、圧縮接続部に適用した際には、アルミの母材が変形する程の圧縮力によってアルミ撚り線の隙間に食い込む。それにより接続部の摩擦を増大させる効果を生む。しかし、ボルト締付接続部に適用すると、炭化ケイ素が隙間に点在し、電気伝導に最も重要となる金属同士の接触が取れていないと考えられた。
【０００５】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、互いに電気的に接続する接続導体の少なくともいずれか一方がアルミニウム導体である電力ケーブルの導体接続部において、アルミニウム導体の表面の酸化を防止しつつ、良好な通電特性を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、電力ケーブルを電気的に接続するために互いに電気的に接続する２つの接続導体の少なくともいずれか一方がアルミニウム導体である導体接続部において、接続界面に、基油、増ちょう剤、添加剤及び粒径が１００μｍ以下の金属粒子からなるコンパウンドが充填され、接続されていることを特徴とする電力ケーブルの導体接続部である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記２つの接続導体の双方がアルミニウム導体であることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブルの導体接続部である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記２つの接続導体は、電力ケーブルの終端接続部の導体引出棒とそれに接続される固定端子であり、該導体引出棒はアルミニウム導体である請求項１又は請求項２に記載の電力ケーブルの導体接続部である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、ボルトの締結力により前記２つの接続導体同士が圧着接続された請求項１から請求項３のうちいずれかに記載の電力ケーブルの導体接続部である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、少なくともいずれか一方がアルミニウム導体である接続界面に、基油、増ちょう剤、添加剤及び粒径が１００μｍ以下の金属粒子からなるコンパウンドが充填されるので、酸素との接触を遮断してアルミニウム導体の表面の酸化被膜形成を防止しつつ、金属粒子が電気伝導を媒介し良好な通電特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力ケーブルの導体接続部を構成する固定端子とこれに挿入された導体引出棒の平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電力ケーブルの導体接続部を構成する導体引出棒と固定端子と接続導体板の接続状態平面図である。
【図３】比較例に係るアルミニウム導体引出棒の接続部の解体状況図で、コンパウンド付着表面の様子を実写画像で示すものである。
【図４】比較例に係るアルミニウム導体製の固定端子の平板状接続部の解体状況図で、コンパウンド付着表面の様子を実写画像で示すものである。
【図５】圧縮接続の場合の接続部の断面模式図(a)と、ボルト締付接続の場合の接続部の断面模式図(b)である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００１３】
まず、コンパウンドＣの組成につき説明する。
基油は、鉱油からなり、接続部への外気遮断、酸化防止の作用がある。
増ちょう剤は、金属（アルミ）石鹸、有機ベントナイト等を適用する。増ちょう剤は、油分を半固体の状態に維持する作用がある。
添加剤は、スルホン酸塩等を適用する。添加剤は、グリース成分の酸化防止作用がある。
金属粒子は、亜鉛粒子が好ましい。金属粒子は、接続部の接触抵抗を低減する作用がある。金属粒子の粒径は１００μｍ以下であり、１０μｍ以下であることがさらに好ましい。１０μｍ以下の細かな亜鉛粒子を添加しているコンパウンドではさらに良好な特性を示す。
導体引出棒と接続端子間の電気的な接触を金属粒子が橋渡しするため、金属粒子の粒径が小さい方がたくさんの金属粒子がその橋渡しに寄与できるが、金属粒子の粒径が１００μｍを超えると、最大粒径未満の粒径の金属粒子の上記橋渡し効果を阻害してしまって、結果的に導電性を悪くしてしまう。
また、特に限定するものではないが、１μｍ以上が好ましい。１μｍ未満だと充填した範囲の電気伝導に寄与しにくくなる場合がある。
なお、炭化ケイ素は用いない。炭化ケイ素は接続部の機械強度を向上させるものだが、金属同士の接触を阻害し、導通の橋渡し効果もないからである。
【００１４】
次に、本実施形態の電力ケーブルの導体接続部の構成につき説明する。
図１及び図２に示すように、電力ケーブルの終端接続部の導体引出棒１０と、固定端子２０とを接続するとともに、固定端子２０と、架線側の端子等の接続導体板３０とを接続する。すなわち、固定端子は、電力ケーブルの終端と相手方（架線等）とを電気的に接続するための通電継手である。
【００１５】
固定端子２０は、円筒部２１と、ボルト締結部２２と、平板状接続部２３とを有する。
円筒部２１は、一方に開口し導体引出棒１０の接続部１１を内部に受け入れる。円筒部２１の両側部にボルト挿通孔２２ａをそれぞれ有したボルト締結部２２が形成されている。円筒部２１及びボルト締結部２２が軸方向の面で分割されており、ボルト挿通孔２２ａに挿通したボルト４１を逆側のナットに螺合して締結することにより、円筒部２１の内部に配置された導体引出棒１０の先端の接続部１１を円筒部２１が締め付ける。ボルト４１の締結力によって、円筒部２１の内周面と導体引出棒１０の接続部１１の外周面とが圧着接続される。
円筒部２１の導体引出棒１０を受け入れる開口の逆側端部に平板状接続部２３が延出するように設けられている。平板状接続部２３にはボルト挿通孔２３ａが形成され、これに対応するボルト挿通孔が接続導体板３０にも設けられており、双方のボルト挿通孔に挿通したボルト４２を逆側のナットに螺合して締結することにより、その締結力によって、平板状接続部２３の一面と接続導体板３０の一面とが圧着接続される。
【００１６】
以上の円筒部２１の内周面と導体引出棒１０の接続部１１の外周面との接続界面、及び平板状接続部２３の一面と接続導体板３０の一面との接続界面に、上述したコンパウンドＣが充填される。
以下に接続作業手順を説明する。
導体引出棒１０に対しては、その接続部１１の外周面を研磨しながらコンパウンドＣを塗布する。研磨作業には金属ブラシ（一般的にステンレス製）が用いられる。
その後、図１に示すように導体引出棒１０の接続部１１を固定端子２０の円筒部２１内に配置し、図２に示すボルト４１を締め付けて、導体引出棒１０と固定端子２０との接続を完了する。
【００１７】
別途、平板状接続部２３の一面と接続導体板３０の一面を同様に研磨し、いずれか一方又は双方にコンパウンドＣを塗布して合わせ、ボルト４２を締め付けて、固定端子２０と接続導体板３０との接続を完了する。
【００１８】
導体引出棒１０及び固定端子２０のうち双方がアルミニウム導体である実施形態、一方がアルミニウム導体である実施形態を実施し得る。
固定端子２０及び接続導体板３０のうち双方がアルミニウム導体である実施形態、一方がアルミニウム導体である実施形態を実施し得る。
導体引出棒１０と固定端子２０との接続、固定端子２０と接続導体板３０との接続のうちいずれか一方に、本コンパウンドＣを適用した接続を実施してもよい。例えば、導体引出棒１０がアルミニウム導体で、固定端子２０及び接続導体板３０がアルミニウム以外の銅等の導体である場合である。
以上の実施形態によれば、少なくともいずれか一方がアルミニウム導体である接続界面に、基油、増ちょう剤、添加剤及び粒径が１００μｍ以下の金属粒子からなるコンパウンドＣが充填されるので、酸素との接触を遮断してアルミニウム導体の表面の酸化被膜形成を防止しつつ、金属粒子が電気伝導を媒介し良好な通電特性を得ることができる。
双方がアルミニウム導体である場合はもちろん、いずれか一方がアルミニウム導体であり、他方がアルミニウム以外（銅等）である接続界面に、基油、増ちょう剤、添加剤及び粒径が１００μｍ以下の金属粒子からなるコンパウンドＣが充填される場合にも、酸素との接触を遮断してアルミニウム導体の表面の酸化被膜形成を防止しつつ、金属粒子が電気伝導を媒介し良好な通電特性を得ることができる。いずれか一方がアルミニウム導体である場合、電解腐食する虞があるので、両者が接触する表面に亜鉛等のめっきをしても良い。
【００１９】
（導通性測定試験）
導通性の測定試験を行ったのでこれを開示する。表１に示すように本発明の実施例１，２、比較例１，２，３につき試験した。すべて上記実施形態に従い、さらに導体引出棒１０、固定端子２０及び接続導体板３０がアルミニウム導体である場合である。但し、表１に示すように、実施例１，２にあっては、基油、増ちょう剤、添加剤及び粒径が１００μｍ以下の亜鉛粒子からなるコンパウンドを接続界面に充填し、比較例１にあっては基油、増ちょう剤、添加剤及び粒径が１００μｍを超える亜鉛粒子からなるコンパウンドを接続界面に充填し、比較例２にあっては基油、増ちょう剤、添加剤、粒径が１００μｍ以下の亜鉛粒子及び炭化ケイ素粒子からなるコンパウンドを接続界面に充填し、比較例３にあっては基油、増ちょう剤、添加剤及び炭化ケイ素粒子からなるコンパウンドを接続界面に充填した。各粒径の詳細は表１に記載の通りである。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
粒径測定は以下のように行った。
すなわち、コンパウンドの油分と充填材を溶媒（トルエン）で分離後、レーザー光回折散乱装置（Microtrac社製  粒度分析計）にて粒度分布を測定した。また、粒度分布のピーク値を粒径値として採用した。
【００２２】
通電特性評価方法は以下による。
評価した項目は、直流四端子法による抵抗測定と、大電流通電（電流値は電力ケーブル運転時の許容電流に一定の裕度を掛け算した値）した際の温度上昇値である。
まず、抵抗測定については、図２に示すように試料を含む試験線路（区間Ａ）に一定値の電流を通電し、Ｖ１,Ｖ２で示す区間の電圧を測定して評価した。
また、温度上昇値については図２に示す箇所で熱電対５０を試料に張り付けた状態で大電流通電し、温度の推移を評価した。
直流導体抵抗（初期値）及び通電導体抵抗は試料に接続される電力ケーブル導体の単位長さあたりの抵抗である1.912×10^(-8)[Ω/mm]以下を良として評価したところ、表１に記載するとおりの結果となった。試験したコンパウンドのうち、良好な特性を示したのは実施例１，２であり、そのコンパウンドの特徴は、充填材が１００μｍ以下の細かな亜鉛粒子のみのものであったことに共通した。
比較例２，３の結果との比較から、コンパウンドに炭化ケイ素粒子を含めないこと、比較例１の結果との比較から、亜鉛粒子のみとしてもその粒径を１００μｍ以下とすべきことが分かった。
【００２３】
特性が不十分であった比較例２の炭化ケイ素を含有したコンパウンドを塗布した試料を解体してみると、図３，図４に示すようにアルミニウムの表面に硬質粒子が点在している状態であることが確認できた。図３に、炭化ケイ素を含有したコンパウンドを塗布していたアルミニウム導体製の導体引出棒１０の接続部１１の解体状況を示す。図４に、炭化ケイ素を含有したコンパウンドを塗布していたアルミニウム導体製の固定端子２０の平板状接続部２３の解体状況を示す。
【００２４】
図３，図４に示される様相から、推定されるボルト締付接続部での異常の要因は、硬質粒子がアルミニウム棒（１０）と固定端子（２０）の隙間に介在し、金属同士の接触を阻害していることと考えられる。
油圧工具による圧縮接続部に用いられる際には、油圧工具による圧縮で接続部のアルミニウム導体を変形させて接続しているため、図５(a)に示すようにその圧縮力によって硬質粒子１０３の隙間を抜けて十分な２つの接続導体１０１，１０２同士の接触面積が確保される。
しかし、図５(b)に示すようにボルト締付接続部にはアルミニウム導体１０１，１０２が変形する程の荷重が加えられていないため、２つの接続導体１０１，１０２同士の接触面積が十分確保出来ていないと見られる。
そのためアルミニウム棒（１０）と固定端子（２０）の接触面積が十分確保出来ていないと見られる。固定端子（２０）と、接続導体板（３０）との接続もまた然りである。
以上の試験結果のとおり、一般的に圧縮接続部に適用されているコンパウンドをボルト締付接続部に適用すると十分な通電特性が得られないおそれがあるものの、１００μｍ以下、特に１０μｍ以下の細かな亜鉛粒子を添加しているコンパウンドでは良好な特性を示すというデータが得られた。
【符号の説明】
【００２５】
Ｃ     コンパウンド
１０   導体引出棒
１１   接続部
２０   固定端子
２１   円筒部
２２   ボルト締結部
２２ａ ボルト挿通孔
２３   平板状接続部
２３ａ ボルト挿通孔
３０   接続導体板
４１   ボルト
４２   ボルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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