66/77kV CV ケーブル用ダイレクトモールド気中終端接続部の開発 5 66/77kV CV ケーブル用ダイレクトモールド気中終端接続部の開発 Development of direct molded outdoor sealing end for 66/77kV XLPE cable 敦＊田中 Norbert MIKLI ＊＊ Dr. Matthias BERTH ＊＊ Atsushi TANAKA 辺見清＊＊＊ Kiyoshi HENMI 足立和久 Kazuhisa ADACHI 瀬間信幸 Nobuyuki SEMA エポキシブッシング表面にシリコーンゴムを直接モールドした完全乾式構造（ソリッドコンポジットタイプ）の 66/77kV ダイレクトモールド気中終端接続部を開発，実用化した。本終端接続部はプラグイン構造を適用しており，本体材料は予め工場内で出荷試験を実施して現地に搬入されるため，信頼性が向上し，現地での組立時間が短縮できる。また，従来の磁器がい管を適用した接続部と比較して大幅に軽量化し，絶縁油やガスを使用しないことから現地作業の省力化が可能である。 We have developed and made the practical use of 66/77kV direct molded outdoor sealing end as a dry type (solid composite type products). This product uses plug-in technology which can be time saving on the installation at sites and high reliability because it has been made the product test in the factory. Extra features are light weight comparing with the conventional porcelain technology, and oil free and gas free products. 1．はじめに従来の 66/77kV CV ケーブル用気中終端接続部は重量物 2．構 2.1 造完全乾式化である磁器製がい管を用い，内部にはシリコーン油等の絶ダイレクトモールド気中終端接続部はエポキシブッシン縁油を注入していた。これらすべての組立を現地で行ってグの表面にシリコーンゴムを直接モールドした完全乾式のいたため，工期短縮と工事の省力化が望まれていた（図 1）。接続部である（図 2）。そこで，ポリマーがい管メーカーであるタイコエレクトがい管部のスリム化，アルミ合金の適用により従来品のロニクスアキシコムのシリコーンモールド技術を導入し， 1/2 以下に軽量化することで，重機を使用せずに組立が可エポキシブッシング表面にシリコーンゴムを直接モールド能となり，作業性が大幅に向上した（表 1）。した完全乾式構造（ソリッドコンポジットタイプ）の内部に絶縁油やガスを使用しないことから，特別な設備 66/77kV ダイレクトモールド気中終端接続部を開発，実用を使用しなくても，水平，斜め，逆さ取付け等，自由な設化した。本終端接続部はプラグイン構造を適用しており，置形態が可能である（図 3）。本体材料は予め工場内で出荷試験を実施して現地に搬入されるため，信頼性が向上し，現地での組立時間が短縮でき 2.2 プラグイン化る。また，従来の磁器がい管を適用した接続部と比較してダイレクトモールド気中終端接続部はプラグイン構造に大幅に軽量化し，絶縁油やガスを使用しないことから現地より本体材料と接続材料に分かれる。ケーブル側の接続材作業の省力化が可能である 1）。料は縮小形 Y 分岐，プレハブジョイントと互換性を有するため，緊急時の対応が容易となっている。また，本体は予 * 東京電力株式会社 ** Tycoelectronics Axicom *** 株式会社エクシムめ工場内で全数電気試験を実施して出荷するため，信頼性が高い（図 4）。昭和電線レビュー 6 Vol. 54, No. 1 (2004) １．磁器がい管を適用２．シリコーン油等を注入３．がい管長にあわせてケーブルを処理４．がい管内部で電界緩和図 3 自由な設置形態５．接続はすべて現場組立図 1 従来の気中終端接続部縮小形Y分岐現地組立工場内組立 1．エポキシ表面に直接シリコ−ンゴムをモールド２．完全乾式の固体絶縁構造３．遮蔽金具の一体化４．アルミ合金の採用全数電気試験を実施し、出荷する縮小形プレハブジョイント図 4 縮小形 Y 分岐、プレハブジョイントとの互換性 3．組立工程の簡略化ダイレクトモールド気中終端接続部はプラグイン構造を採用しており，本体は工場内で加工され，現地に搬入され５．がい管側は工場で組立，プラグイン構造を採用る。このため，現地組立部品点数は大幅に減少している（図 5）。さらに，ケーブル処理長が大幅に縮小していること，絶縁油の注入が不要なことから現地での組立工程が簡略化できる（図 6）。図 2 ダイレクトモールド気中終端接続部表 1 気中終端接続部の比較項目従来品開発品磁器がい管（B-854）（ダイレクトモールド）質量約 180kg 約 80kg 平均直径 265mm 195mm がい管部全長 1322mm 1297mm 漏洩距離 2600mm 3973mm 従来型気中終端ダイレクトモールドＣＨ図 5 現地組立部品の比較 66/77kV CV ケーブル用ダイレクトモールド気中終端接続部の開発ケーブル処理がい管エポキシ座組立 160 ケーブル組込･圧縮金具組立上部金具組立ケーブル挿入防食処理プラグイン絶縁油防食処理注入大幅な圧縮従来品ダイレクトモールド同等処理ソリッド構造のため，絶縁油注入行程無し汚損試験実測値 0.33 mg/cm2： 124.4 kV 140 汚損耐電圧（kV）ケーブル処理 7 120 100 77kV級線路最高電圧 80.5kV 80 60 ダイレクトモールドEB-A B-1454（超重汚損用） B-1054（重汚損用） B-854（軽汚損用） 40 プラグイン方式を採用したため，組立が簡略化予め工場でがい管側を組立てるため、現地での作業は無いケーブル処理長が大幅に縮小，作業の省力化 20 0 0.01 0.1 1 塩分付着密度（mg/cm2）図 6 現地組立工程の簡略化図 8 耐汚損特性比較 4．耐汚損性能 4.1 B-85（軽汚損タイプ）耐汚損設計ダイレクトモールド気中終端接続部の耐汚損性能は従来の磁器がい管と同様，電気協同研究第 35 巻第 3 号に基磁器がい管タイプ B-1054（重汚損タイプ）づいて決定している。がい管は平均直径を小さくすることで，短い漏洩距離で対応可能となる 2）。従来の気中終端接続部は電界緩和のためのストレスコーン，エポキシ座等が B-1454（超重汚損タイプ）がい管内部にあるため，平均直径の太いがい管が必要となる。一方，ダイレクトモールド気中終端接続部の電界緩和ダイレクトモールドタイプダイレクトモールドEB-A のためのストレスコーン部はがい管の外部に配置させて（軽〜超重汚損共用タイプ）いる。このため，がい管の平均直径を小さくでき，軽汚図 9 気中終端接続部の比較損用がい管「B-854」と同等の全長で，超重汚損用がい管「B-1454」と同等以上の耐汚損性能を得ることが可能となった（図 8）。従来は軽，重，超重の汚損区分により，適切ながい管を選択していたが，ダイレクトモールド気中終端接続部は耐汚損性能に優れるため，軽汚損から超重汚損まで 1 種類の接続部で対応可能である（図 9）。 4.2 耐汚損性能確認耐汚損性能を確認するため，等価霧中閃絡試験を実施した。超重汚損地域となる 0.33mg/cm2 の汚損状態において， 5%閃絡電圧は 124.4kV となった。この閃絡電圧は超重汚損用がい管「B-1454」の性能を大きく上回り，優れた耐汚損性能を有することを確認した。図 7 がいし・がい管の設計基準曲線（154kV 以下）（引用:電気協同研究第 35 巻 3 号）図 10 等価霧中 5% 閃絡試験状況昭和電線レビュー 8 Vol. 54, No. 1 (2004) 5．電気性能 5.1 初期，長期性能試験 JEC-3408 に基づき初期および長期性能試験を実施し， 66/77kV 気中終端接続部として十分な性能を有することを確認した。表 2 初期性能試験結果項目特性結果商用周波耐電圧試験 150kV 1 時間良 ± 550kV 3 回良 195kV 1 時間良雷インパルス耐電圧試験直流耐電圧試験図 12 乾燥 AC 閃絡試験状況表 3 長期性能試験結果項目特性結果 65kV 連続課電 8h on ／ 16h off 長期課通電試験良商用周波耐電圧試験エポキシブッシング単体閃絡試験 90 ℃ 152 サイクルシリコーンゴムが無い状態においても送電支障が生じな 105 ℃ 32 サイクルいことを確認するため，シリコーンゴムをモールドしない雷インパルス耐電圧試験 5.3 ± 550kV 3 回良状態で商用周波，雷インパルス閃絡試験を実施した。結果 90kV 10 分良を表 5 に示す。商用周波閃絡電圧が 138kV となり，運転電圧（66/√─ 3 ）に対して十分な裕度のあることを確認した。雷インパルス閃絡電圧は 373kV となり，66kV 系統機器の雷インパルス耐電圧である 350kV よりも高い性能を有することを確認した 3）。表 5 エポキシブッシング単体の閃絡試験結果項目試験結果乾燥 AC 閃絡試験図 11 長期課通電試験状況 5.2 乾燥 Imp 閃絡試験 138kV （10 回閃絡平均値） 373kV （40 回閃絡平均値）繰り返し閃絡試験閃絡性能を確認するため，商用周波（乾燥・注水），および雷インパルスの繰り返し閃絡試験を実施した。結果を 6．機械性能表 4 に示す。閃絡電圧は耐電圧値に対して十分な裕度のあることを確認した。 6.1 表 4 閃絡試験結果項目注水 AC 閃絡試験試験結果 229kV （10 回閃絡平均値）注水 Imp 閃絡試験 612kV （負極）（40 回閃絡 50%値）注水 Imp 閃絡試験 686kV （正極）（30 回閃絡 50%値）乾燥 AC 閃絡試験 239kV （5 回閃絡平均値）曲げ荷重性能試験ダイレクトモールド気中終端接続部に風圧荷重，地震荷重，短絡電磁力の複合荷重が加わった場合を考慮し，複合荷重の 2 倍以上である 2940N（300kgf）を試験荷重とした。試験荷重の内訳を表 6 に示す。曲げ耐荷重試験を実施後，電気性能確認として160kVまで電圧を印加しても部分放電の発生しないことを確認した。 66/77kV CV ケーブル用ダイレクトモールド気中終端接続部の開発表 6 曲げ荷重検討 7．ま 9 とめダイレクトモールド備考気中終端の表面にシリコーンゴムを直接モールドしたダイレクトモ接続部風速 40m 風圧荷重 388 気圧 760mmHg 気温 15 ℃ モーメント加速度 0.3G 地震荷重 249 リード線 5m （硬銅より線 1000mm2）短絡電流 I=31.5kA （N・m）電磁力 639 相間 1.1m リード線 5m 合計 1.1 想定荷重（N） 1160 安全率本接続部は次の特長を有する。漓エポキシブッシングの表面にシリコーンゴムを直接モールドした完全乾式気中終端接続部である。滷内部に絶縁油やガスを使用しないことから，特別な設備を使用しなくても，水平，斜め，逆さ取付け等，自由な設置形態が可能である。澆従来の磁器がい管の 1/2 以下に軽量化したため，重上した。モーメント合計／試料長さ 2.5 試験荷重（N) ールド気中終端接続部を開発した。機を使用せずに作業可能となり，作業性が大幅に向 1276 試料長さ（m）軽量化，組立時間の短縮を目指し，エポキシブッシング 2940（300kgf）想定荷重×安全率潺本体は予め工場内で全数電気試験を実施するため，信頼性が高い。潸電力会社で採用されている縮小形 Y 分岐，プレハブジョイントの接続材料と互換性があるため，緊急時の部品供給のための対応が容易になっている。澁部品点数が少なく，プラグイン構造を採用しているため，工期の大幅な短縮が可能である。澀がい管をスリム化したため，耐汚損性能に優れ，現行の軽汚損用「B-854」と同じ全長で超重汚損用「B-1454」としての適用を可能とした。潯電気，機械性能については 66/77kV 級接続部として十分な性能を有している。省力化および工事の短縮が望まれている電力設備にダイレクトモールド気中終端接続部を適用することで，大きな効果が得られると確信する。参考文献図 13 曲げ耐荷重試験状況 1）戸谷，田中他，平成 16 年電気学会全国大会 7-138 66/77kV ダイレクトモールド気中終端接続部の開発 2）電気協同研究第 35 巻第 3 号変電設備の耐塩設計 6.2 耐震性能ダイレクトモールド気中終端接続部の耐震性能を確認するため，打撃法により固有振動数を測定した。変電所等における電気設備の耐震設計指針において，地震の周波数は 0.5 〜 10Hz と規定されている 4）。本接続部の固有振動数はこの領域よりも高いため，耐震性に優れた接続部であることが確認された。 3）JEC-0102 4）JEAG 5003 試験電圧標準（電気学会）変電所等における電気設備の耐震設計指針（日本電気協会）昭和電線レビュー 10 田中敦（たなかあつし）東京電力株式会社工務部地中送電グループ主任 Norbert Mikli Tycoelectronics Axicom General Manager Technical & Sales, Axicom AG Dr.Matthias Berth Tycoelectronics Axicom Area Sales Manager Technical & Sales, Axicom AG 辺見清（へんみきよし）株式会社エクシム電力機器部相模原品質保証課係長電力用機器の品質保証に従事足立和久（あだちかずひさ）電機システム機器部主任電力用機器の開発に従事瀬間信幸（せまのぶゆき）電機システム機器部課長電力用機器の開発に従事 Vol. 54, No. 1 (2004)