高電圧ケーブルプラグ端子の分類と選定

1) 110～220kVプラグケーブル端子

GIS複合機器の応用においては、変圧器またはGISから従来のブッシングではなく、高電圧ケーブルで直接引き出される場合がある。高電圧ケーブル機器端子には多くの種類があり、適切なGIS、変圧器、ケーブルの設置、テスト、および将来の運用と保守の選択は非常に重要である。

1.1 デバイス端末の種類

高電圧機器のケーブルフィーダーは、ケーブルフィーダーの機械的固定と、変圧器またはGIS複合機器本体との電気的接続に使用されます。ケーブル端子のエポキシスリーブは、絶縁油またはSF6ガスがケーブル本体に浸透するのを効果的に防ぎます。エポキシ樹脂ケーシングキャビティ内のケーブル端子の電気絶縁問題を解決するために、従来の解決策は、ケーシングキャビティに油またはSF6ガスを充填することです。この種の高電圧ケーブルの機器端子は、油充填型（または膨張型）と呼ばれ、湿式とも呼ばれます。その充填方法はあまり使用されず、一般的には油が充填されます。

油充填湿式機器の端末は、現場でケーブル入口倉庫との電気的および機械的な接続と設置を完了する必要があります。現場での試験および設置作業では、高圧機器メーカーの担当者が協力してケーブル入口倉庫の空気（油）の充填と排出、その他の作業を完了する必要がありますが、作業手順は非常に面倒です。一部の油充填端末には呼吸器（変圧器のようなオイルピロー機能付き）が付属しています。また、エポキシ樹脂ケーシングへの油注入を実現するために真空方式を使用する必要があるものもあり、非常に不便です。下の図は、GIS統合機器に組み立てられる油充填110kVケーブル端末を示しています。

もう一つのタイプの高電圧ケーブル端子は、構造設計を最適化することで、応力コーンとケーブル端子ヘッドのエポキシ樹脂がケーシングの内面に隙間なく接触し、電力線が理想的に均一に分布するようにし、ケーシングにエポキシ樹脂を充填することなく、電気絶縁スリーブの空洞の問題をうまく解決しています。この種の端子はドライ端子装置と呼ばれます。
乾燥式高電圧ケーブル端子は、オイルフリーで完全密閉型であるため、ケーブル端子の位置に制限がなく、現場のニーズに応じて、ケーブルとGIS複合機器または変圧器との接続をさまざまな方向に柔軟に実現できます。
次の図は、変圧器側面に設置されたケーブル入口容器の下部から組み立てられた乾式ケーブル端子を示しています。

乾式高電圧ケーブル端子の組み立て特性に基づいて、それらは3つのカテゴリに分類できます。
第一のタイプは従来型で、エポキシ樹脂製のケーシングとケーブル、応力コーン一体型の設置と試験を行うものです。
現場での設置手順は、ケーシングに油（ガス）を充填しない点を除けば、ウェットターミナルとほぼ同じです。
現場での試験および設置作業においては、高電圧機器メーカーの担当者が現場と協力してケーブル入口倉庫の充電および放電（油）作業を完了する必要があり、設置全体の作業手順および相互作業は非常に煩雑である。
2つ目のタイプはプラグインタイプで、ケーブル端子のエポキシ樹脂スリーブをケーブルや応力コーンとは別に設置できますが、別々に試験することはできません。
ケーブル芯に圧着された導電棒には、バネ式ロック装置が取り付けられています。ケーブル端を所定のエポキシスリーブに挿入すると、バネ式ロック装置が自動的に飛び出し、ケーブル端をエポキシスリーブに固定して、ケーブルが抜け落ちないようにします。
このタイプのケーブルは、一度挿入するとケーブルの端を再び引き抜くことはできません。
プラグイン式ケーブル端子の設置手順は、基本的に第一種と同様です。例えば、GIS複合機器の場合、エポキシ樹脂スリーブを工場出荷時にGISのケーブル入口ビンに取り付けておくことができます。エポキシ樹脂スリーブは、ケーブル入口ビン内のSF6ガスを外部から完全に遮断するため、メーカーの現場での作業負担を軽減できます。
しかし、ケーブル試験中に問題が発生し、対処が必要になった場合は、ケーブル内のガスをケーブルビンに充填および排出する必要がある。
さらに、変圧器にプラグイン式ケーブル端子を使用する場合、その設置および試験作業は、クラス1の従来型ケーブル端子と同様である。
次の図は、GIS機器に接続されたプラグインケーブル端子を示しています。

3つ目のタイプはプラグアンドプル式のケーブル端子で、ケーシング、ケーブル、ストレスコーンは別々に設置でき、別々にテストすることもできます。
ケーブルの先端は挿入したり引き抜いたりできます。
その構造は最もシンプルで、設置も最も容易です。
差し込み式ケーブル端子も、再利用可能なものと再利用不可能なものの2種類に分けられます。
ケーブル端子プラグの部品を取り外して再組み立てできるケーブル端子は、再利用可能なプラグ式ケーブル端子と呼ばれ、そうでない場合は、再利用不可能なプラグ式ケーブル端子と呼ばれます。
プラグイン式ケーブル端子の現場設置には、以下の特徴があります。
（１）エポキシ樹脂ケーシングは、事前にGISまたは変圧器に接続して設置することができ、同時にGISまたは変圧器でテストすることができます。
（２）現場でケーブルヘッド部の組み立てを完了する。
（３）ケーブルは、機器メーカーの協力なしに、テストスリーブを使用して個別にテストできます。
（４）試験に合格したら、ケーブルをエポキシ樹脂ケースに挿入し、接地線を取り付けて設置を完了します。
下図は、一般的なプラグイン式端子の概略図を示しています。

プラグイン式のケーブル端子とGISボックスを使用することで、ケーブルの「T型」コネクタを形成できます。
図5は、トンネル内に設置されたケーブルの「T」字型ジョイントを示しており、これによりケーブルを1本出し入れすることが可能になる。
以下の機能を柔軟に実現できます。(1) 旧変電所の改修で送電線を追加する必要がある場合、「T」型接続によりGIS間隔の増加を回避できます。
（２）ケーブルラインの中間部分では、「T」型配線を使用することで、新規ユーザーへの電力供給を容易に行うことができる。
③ 長期のコンセントラインがあるが条件を満たしていない場合、コンセントラインを設置できず、「T」型配線方式を使用してコンセント位置を確保し、専用の絶縁プラグを取り付けてから、主線を稼働させることができます。
④ 変電所から2本のケーブルが長時間並行して敷設される場合、分岐点で単一のケーブル出口を選択し、「T」接続方式で電源を供給する方が経済的です。
さらに、「T」字型コネクタで接続された3本の動作ケーブルのうち1本が故障した場合、故障したケーブルを引き抜き、専用の絶縁プラグを取り付けることで、残りの2本のケーブルを引き続き使用できます。

1.2 高電圧ケーブル機器端子の性能比較と選定原則
各種高電圧ケーブル端子は、電気的性能に関する厳格な試験において、国家規格IEC60859の要件を満たしており、設置、試験、運用および保守、故障処理などの面において、各種ケーブル端子はそれぞれ異なる特性を有しています。
ケーブル端子は、選定するケーブルと同じ電気的性能、動作温度、および耐用年数を備えている必要があります。
ケーブル端子構造は、良好な電界分布を確保し、絶縁収縮を防止する対策を講じる必要がある。
原則として、以下の側面がある。
（１）電気的性能
主な検討事項は、ケーブル付属品の電界分布が適切かどうか、電界分布を改善するための対策が適切かどうか、材料の電気強度、製品の誘電損失および絶縁マージンなどです。
同時に、ケーブル付属品材料の化学的・物理的特性や構造的安定性を含め、電気的特性の安定性も考慮する必要がある。
例えば、応力制御材料の性能が安定しているか、応力コーンが変形しやすいか、ケーブル絶縁体の収縮がケーブル付属品の電界分布に及ぼす影響と予防策、各種材料の適合性、界面特性の安定性など。
さらに、ケーブル付属品の熱性能についても考慮する必要があり、例えば、誘電損失、導体接続部の接触抵抗とその安定性、熱伝導による放熱、各部品の電気的および機械的特性に対する熱膨張と収縮などが挙げられる。
（２）シール性能
密閉性と防湿性能は、ケーブル付属品の電気的性能と耐用年数に直接影響します。
端子部のシール構造は信頼性が高く安定している。

（３）機械的性質
端子は十分な曲げ耐性と衝撃耐性を備えている必要がある。
（４）プロセス性能
プロセス性能は、ケーブル付属品の設計および選定において重要な条件です。設置プロセスは可能な限り簡便で、現場での施工が容易であり、工期も短いことが望ましいです。
高品質な製品は、設置場所の環境条件や設置作業員の技術レベルに左右されない。
設置品質の管理が容易で、品質が信頼できるなど。
ケーブル端子の設置は、変圧器やGISメーカーの油や空気の排出調整を必要とせずに単独で完了でき、設置品質を容易に保証できる。
（５）プロジェクトの要件に適している。
ケーブルアクセサリには様々な種類があり、それぞれに特徴があります。ケーブルアクセサリの選択は、実際の使用要件に基づいて決定する必要があります。
（６）製造業者の品質保証システム
プレハブ式のケーブル付属品が工場から出荷される際、メーカーはゴム製のプレハブ部品、プレハブ式の応力コーン、磁器製のスリーブ、シェル、含浸材などの部品や材料を提供し、これらは現場での設置時に一体型の端子やジョイントに組み立てられます。
各部品の製造品質と設置プロセスは、ケーブル付属品の品質に直接影響します。
この品質保証プログラムには、少なくとも以下の項目を含める必要があります。①工場試験は、主要部品（ゴム製応力コーン、GISエポキシ樹脂スリーブ、含浸剤など）に対して厳密に実施する必要があります。
試験・測定機器の信頼性、試験方法の有効性、試験担当者の十分な訓練、試験記録の完全性などを慎重に確認する。
（２）製造業者から派遣された設置および建設担当者が厳格な訓練を受けており、十分な建設経験を有しているか。
（３）製造業者の各部門間の連携が良好かどうか。
（４）過去の売上および営業実績
ケーブル端子の選定においては、ケーブル組立後の試験・保守、およびケーブル故障時の試験・保守を十分に考慮する必要がある。ケーブル、変圧器、GISの試験・保守が互いに干渉することなく容易に実施できるものでなければならない。
もちろん、ケーブル端子の互換性、再利用性、メンテナンスフリー、コンパクトな構造、そして製品価格も、選定において考慮すべき重要な要素です。

10～35kVプラグケーブル端子2個
2.1 デバイス端末の種類
ケーブルプラグには多くの種類があり、一般的にアメリカ型とヨーロッパ型に分けられます。
ケーブルプラグの主な機能は、単相または三相ケーブルをスイッチキャビネット、変圧器、リングネットワークキャビネット、ケーブルタップボックス、その他の電気機器に接続することです。
少なくとも１つのプラグの前後のプラグを構成し、プラグの前後のプラグをT管構造に組み込み、T管に垂直な水平穴と垂直穴を設け、プラグ、プラグの前後のプラグの前後の水平シーケンスを接続、Tの垂直穴ケーシングにワイヤ端子を設け、ラインの押し込み端子の上部に圧力を印加する。
前面プラグと背面プラグの水平貫通穴には接続装置が配置されており、接続装置はワイヤ圧着ポートに接続され、ワイヤ圧着端子はケーブルに接続される。
コネクタと前面および背面プラグは工場で事前に製造されており、入出力ラインが柔軟で、小型でコンパクトな構造、簡単な設置プロセス、高い安全性を備え、スイッチキャビネットやケーブル分岐線などの場所で使用でき、屋内または屋外への設置に適しています。

ケーブルプラグの頭部には、エルボジョイント、Tジョイント、分離型ケーブル端子など、さまざまなニックネームがあります。
一般的に、電圧等級は10kVと35kVに集中しており、適用モデルは通常、欧米型に分けられます。
アメリカとヨーロッパのバスバーとケーブルヘッドの配置の主な違いは、アメリカでは水平配置、ヨーロッパでは垂直配置である点です。
下の図はヨーロッパのものです。

ヨーロッパのケーブルプラグヘッドは、シールドボルト式で接続されています。
リングスイッチキャビネット、ケーブル配電ボックス、ボックス型変電所（架橋電力ケーブル）の入出力端子、および二重貫通絶縁パイプねじ接続に適しています。
外側の層には遮蔽効果のある半導体層があり、触れても安全が確保される。
独自の応力コーン構造により、電界応力を効果的に分散し、ケーブルのシールド層の切断問題を解決します。
電界応力問題；
拡張性、柔軟な分解・組み立てが可能で、「T」型ケーブル接続を完了できます。
完全気密、完全断熱、完全保護、メンテナンスフリー、浸水防止、汚染防止。