JP2011217475A - 電力ケーブル接続部 - Google Patents

Abstract

【課題】地絡事故時に電力ケーブル接続部を固定する固定金具が破断するおそれの少ない電力ケーブル接続部を提供する。
【解決手段】電力ケーブル接続部本体１３を覆う保護ケース１４ａ、１４ｂが固定金具４で把持され、保護ケースの周方向の一部に、保護ケースの内圧上昇時に保護ケースが裂ける周方向の位置を制御する裂け位置制御溝３１が保護ケースの軸線方向に形成された電力ケーブル接続部において、保護ケース１４ａ、１４ｂは、軸線方向における電力ケーブルの外部半導電層１ｃの端部位置Ｓより軸線方向の外側の位置で固定金具４により把持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力ケーブル接続部に関するものであり、特に接続部で地絡事故が発生した場合における接続部周囲の他のケーブル等の損傷防止対策が講じられた電力ケーブル接続部に関するものである。

電力ケーブル接続部で地絡事故が発生した場合、接続部内の圧力が急上昇して、保護ケースが破裂し、接続部の構成部材が周囲に飛散することがある。電力ケーブルが共同溝や洞道などに布設されている場合には、接続部の構成部材が周囲に飛散すると、電力ケーブル接続部の周囲に配置されている他のケーブルや設備に損傷を与えるおそれがある。これを防止するため、保護ケースが破裂した時に接続部の構成部材が飛散する方向を所望する方向へ限定できるようにした電力ケーブル接続部が提案されている（特許文献１参照）。

従来の電力ケーブル接続部を図４に示す（特許文献１の図１参照）。
図４において、１は電力ケーブル、１０は電力ケーブル１，１を接続する電力ケーブル接続部、２は電力ケーブル１が布設された共同溝や洞道などの壁、３は壁２（又は床）に固定された電力ケーブル接続部１０の支持金具、４は電力ケーブル接続部１０を接続部の中央部で支持金具３に固定する固定金具である。電力ケーブル接続部１０は、導体接続部１１と接続部絶縁体１２とからなる接続部本体１３、接続部本体１３を覆う保護ケース１４（通常は銅管）、接続部本体１３と保護ケース１４の間に充填された防水コンパウンド１５等から構成されている。

この電力ケーブル接続部１０は、保護ケース１４の周方向の一部に、保護ケース１４を裂け易くするための裂け位置制御溝３１（特許文献１の図１ではスリット１０）が軸線方向（長手方向、以下同じ）に連続して形成されており、裂け位置制御溝３１を壁２側に向けて固定金具４により固定されている。

このような構成にすると、地絡事故により接続部１０内の圧力が急上昇した場合、保護ケース１４が裂け位置制御溝３１に沿って裂けるため、接続部の構成部材は壁２に向かって飛散するようになり、接続部１０の上部等に配置された他のケーブルや設備の損傷を与えるおそれがないとされている。

特開２００１−１５７３５３号公報

しかしながら、図４のような従来の電力ケーブル接続部について地絡試験を実施した結果、次のような問題があることが判明した。すなわち、保護ケース１４に裂け位置制御溝３１を設けることにより地絡時における接続部の構成部材の飛散方向を制御することはできるが、保護ケース１４が裂ける時の力で保護ケース１４を固定していた固定金具４が破断し、固定金具４の一部が意図した飛散方向とは全く異なる方向へ飛散してしまうという現象が生じた。つまり、接続部を固定する固定金具の飛散方向は制御することができず、周囲のケーブルや設備等を損傷させる危険性があることが分かった。

また、引用文献１には溝を十字状に形成することも記載されているが、溝を十字状にしただけでは上記危険性を回避することは困難である。

上記の問題を解決する手法としては、固定金具を厚肉にして剛性を高めることが考えられるが、巨大な地絡エネルギーに耐えうる構造とするためには、接続部を固定するという本来の目的から外れて固定金具を過度に剛性の高い構造にしなければならず、重量増加により作業性が悪化すること及びコストが大幅にアップしてしまうという問題が生じる。

したがって、本発明の目的は、地絡事故時に電力ケーブル接続部を固定する固定金具が破断するおそれの少ない電力ケーブル接続部を提供することにある。

本発明者らは、電力ケーブル接続部での地絡事故は、電力ケーブルの外部半導電層の切断端部かそれより内側で発生することが殆どであるところ、従来の電力ケーブル接続部は保護ケースを固定する固定金具が接続部の中央部に位置していたため、地絡事故による接続部の破裂力を固定金具がもろに受けることになり、固定金具が破断する結果となっていたことを実験により確認し、固定金具の位置を変える構造とすることで上記問題を解決できる本発明に到った。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成事項からなる。
[１]電力ケーブルの接続部本体を覆う保護ケースが固定部材で固定され、前記保護ケースの周方向の一部に、前記保護ケースの内圧上昇時に前記保護ケースが裂ける周方向の位置を制御する裂け位置制御溝が前記保護ケースの軸線方向に形成された電力ケーブル接続部において、前記保護ケースは、前記電力ケーブルの外部半導電層の切断端部よりも軸線方向の外側の位置で前記固定部材により固定されていることを特徴とする電力ケーブル接続部。
[２]前記裂け位置制御溝は、その一端（外端）が前記電力ケーブルの外部半導電層の切断端部と同じ位置か、当該位置より軸線方向の内側に位置するように形成されていることを特徴とする上記[１]記載の電力ケーブル接続部。
[３]前記裂け位置制御溝は、その一端（外端）が前記電力ケーブルの外部半導電層の切断端部の位置より軸線方向の外側で、かつ前記固定部材の位置より軸線方向の内側に位置するように形成されていることを特徴とする上記[１]記載の電力ケーブル接続部。
[４]前記裂け位置制御溝の前記一端（外端）とＴ字状に交わるように前記保護ケースの周方向に、前記保護ケースが裂ける軸線方向の範囲を規制する縁切り溝を形成したことを特徴とする上記[２]に記載の電力ケーブル接続部。
[５]前記縁切り溝は、前記裂け位置制御溝の前記一端（外端）から周方向の両側へそれぞれ中心角で４５度ずつの範囲内で形成されていることを特徴とする上記[４]に記載の電力ケーブル接続部。
[６]前記保護ケースの端部に接続されたフランジと、前記フランジの接続工程において前記保護ケースに形成された保護ケース焼鈍し部とを有し、前記裂け位置制御溝は、その他端（内端）が前記フランジから離隔した位置になるように、かつ前記保護ケース焼鈍し部に位置するように形成されていることを特徴とする上記[１]〜[５]のいずれか１つに記載の電力ケーブル接続部。

本発明によれば、地絡事故時に電力ケーブル接続部を固定する固定金具が破断するおそれの少ない電力ケーブル接続部を提供することができる。

（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る電力ケーブル接続部の側面図であり、（Ｂ）は同接続部の断面図である。 図１及び図３の電力ケーブル接続部における裂け位置制御溝の形を示す断面図である。 （Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る電力ケーブル接続部の側面図であり、（Ｂ）は同接続部の断面図である。 （Ａ）は従来の電力ケーブル接続部の側面図であり、（Ｂ）は同接続部の断面図である。

〔本発明の第１の実施形態〕
図１の（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る電力ケーブル接続部の側面図であり、（Ｂ）は同接続部の断面図である。図１において、先に説明した図４と同一部分には同一符号を付してある。なお、１ａは電力ケーブル１の導体、１ｂは絶縁層、１ｃは外部半導電層、１ｄは半導電テープ巻き層、１ｅは金属シースである。また、１６は接続部絶縁体１２（ゴムユニット）の両端の谷埋め導電テープ巻き層、１７は谷埋め絶縁テープ巻き層１６の外側に巻かれた絶縁テープ巻き層である。電力ケーブル接続部１０は、上記テープ巻き層１６、１７を有し、導体接続部１１と接続部絶縁体１２とからなる接続部本体１３、接続部本体１３を覆う保護ケース１４、接続部本体１３と保護ケース１４の間に充填された防水コンパウンド１５等の構成部材から構成されている。

この電力ケーブル接続部１０は、保護ケースが第一の保護ケース１４ａ、第二の保護ケース１４ｂ、第三の保護ケース１４ｃで構成され、第一の保護ケース１４ａと第二の保護ケース１４ｂは接続部２１で接続され、第二の保護ケース１４ｂと第三の保護ケース１４ｃは両側の電力ケーブル１、１の遮蔽層を電気的に縁切りする絶縁筒１８を介して接続されている。

第一の保護ケース１４ａと第二の保護ケース１４ｂは、接続部本体１３を覆っている。第三の保護ケース１４ｃと絶縁筒１８は省略される場合もある。

第一の保護ケース１４ａと第二の保護ケース１４ｂは、電力ケーブル１の外部半導電層１ｃの切断端部（図１中の位置Ｓ）より軸線方向の外側の位置で固定金具４により把持されている。固定金具４に限られず、他の固定部材を使用することもできる。固定金具４の位置は、位置Ｓより軸線方向の外側の位置であれば特に限定されるものではないが、位置Ｓから５〜２５０ｍｍ外側の位置であることが好ましく、１０〜２００ｍｍ外側の位置であることがより好ましい。
なお、本発明の実施の形態の説明において、「軸線方向の外側」とは軸線方向に電力ケーブル接続部中央から離れる側をいい、「軸線方向の内側」とは軸線方向に電力ケーブル接続部中央に近付く側をいう。

第一の保護ケース１４ａと第二の保護ケース１４ｂの周方向の一部の外周面には、保護ケース１４ａ、１４ｂの内圧上昇時に保護ケース１４ａ、１４ｂが裂ける周方向の位置を制御する裂け位置制御溝３１が保護ケース１４ａ、１４ｂの軸線方向に形成されている。保護ケース１４ａ、１４ｂのそれぞれに形成された裂け位置制御溝３１は、軸線方向に一直線上にあることが好ましい。また、裂け位置制御溝３１は、複数本形成してもよく、保護ケース１４ａ、１４ｂの内周面に形成してもよい。

保護ケース１４ａ、１４ｂに形成された裂け位置制御溝３１は、それぞれのその一端（以下、外端という）が電力ケーブル１の外部半導電層１ｃの切断端部（図１中の位置Ｓ）より軸線方向の若干内側に位置するように形成されている。外端が固定金具４の位置まで延びていないこと、すなわち、外端が固定金具４から離れていれば（好ましくは１０ｍｍ以上離れていること）、その位置は特に限定されるものではないが、外端が位置Ｓと同じ位置か、当該位置より軸線方向の内側に位置することが好ましく、位置Ｓと同じ位置か、位置Ｓから１００ｍｍ以内の内側の位置であることがより好ましい。

また、裂け位置制御溝３１の接続部２１側の他端（以下、内端という）を、接続部２１から１５ｍｍ〜２０ｍｍ以上離して形成することが望ましい。接続部２１は、通常、銅管（保護ケース）の端部を拡径して接続することにより構成されるため、保護ケース１４ａ、１４ｂの端部まで溝３１を設けると、端部において地絡事故時に裂け易く、かつ円周方向へ拡がり易くなり、接続部の構成材料の飛散方向を制御する働きが損なわれるおそれがある。

また、上記外端とＴ字状に交わるように保護ケース１４ａ、１４ｂの周方向に、保護ケース１４ａ、１４ｂが裂ける軸線方向の範囲を規制する縁切り溝３２が形成されている。

縁切り溝３２は、裂け位置制御溝３１の上記外端から周方向の両側へそれぞれ中心角で４５度ずつの範囲内で形成されていることが好ましい。縁切り溝３２の周方向の長さが短すぎると、裂け位置制御溝３１に沿う保護ケース１４ａ、１４ｂの裂けが固定金具４側へ進展するのを阻止する働きが弱くなり、また周方向の長さが長すぎると、地絡事故時に接続部の構成部材の飛散方向を制御する働きが損なわれるおそれがある。上記の範囲内に形成すると、保護ケース１４ａ、１４ｂの裂けが固定金具４側へ進展するのを効率的に阻止できると共に、地絡事故時に接続部の構成部材の飛散方向をより確実に制御することができる。

また、裂け位置制御溝３１の断面形状は、図２に示すように、四角形にすることが好ましく、例えば、保護ケース１４ａ、１４ｂの厚さＰが３ｍｍの場合、裂け位置制御溝３１の深さＱは１ｍｍ程度（厚さＰの３０％程度）、溝幅Ｒは１．５ｍｍ程度（厚さＰの５０％程度）にすることが好ましい。断面形状を四角形にすることにより、応力集中しやすい角部が２ヶ所形成されるため、裂け位置制御溝３１が速やか、かつ一直線上に裂ける効果が得られやすい。
縁切り溝３２の断面形状についても同様である。

（第１の実施形態の効果）
電力ケーブル接続部での地絡事故は、電力ケーブル１の外部半導電層１ｃの切断端部（図１中の位置Ｓ）かそれより内側で発生するが、この電力ケーブル接続部は、接続部保護ケース１４ａ、１４ｂを把持し固定する固定金具４を、電力ケーブルの外部半導電層１ｃの端部位置Ｓより外側に位置させたため、固定金具４が接続部の破裂力をもろに受けるおそれがなくなる。

したがって、本実施形態によれば、地絡事故時に電力ケーブル接続部を固定する固定金具が破断するおそれの少ない電力ケーブル接続部を提供することができる。

また、軸線方向の裂け位置制御溝３１を、その外端が電力ケーブルの外部半導電層１ｃの切断端部（図１中の位置Ｓ）と同じ位置か、当該位置より軸線方向の内側に位置するように形成すると共に、裂け位置制御溝３１の外端とＴ字状に交わるように周方向に縁切り溝３２を形成したため、保護ケース１４ａ、１４ｂの破裂範囲が縁切り溝３２によって規制され、固定金具４にまで広がり難くなる。

したがって、本実施形態によれば、電力ケーブル接続部１０の構成部材の飛散方向を制御できると共に、接続部の地絡事故による破裂力で固定金具４が破断、飛散するのを抑制して周囲の他のケーブルや設備等の損傷を防ぐことができる電力ケーブル接続部を提供することができる。

〔本発明の第２の実施形態〕
図３の（Ａ）は本発明の第２の実施形態に係る電力ケーブル接続部の側面図であり、（Ｂ）は同接続部の断面図である。図３において、先に説明した図４及び図１と同一部分には同一符号を付してある。なお、１ａは電力ケーブル１の導体、１ｂは絶縁層、１ｃは外部半導電層、１ｄは半導電テープ巻き層、１ｅは金属シースである。また、１６は接続部絶縁体１２（ゴムユニット）の両端の谷埋め導電テープ巻き層、１７は谷埋め絶縁テープ巻き層１６の外側に巻かれた絶縁テープ巻き層である。電力ケーブル接続部１０は、上記テープ巻き層１６、１７を有し、導体接続部１１と接続部絶縁体１２とからなる接続部本体１３、接続部本体１３を覆う保護ケース１４、接続部本体１３と保護ケース１４の間に充填された防水コンパウンド１５等の構成部材から構成されている。

この電力ケーブル接続部１０は、保護ケースが第一の保護ケース１４ａ、第二の保護ケース１４ｂ、第三の保護ケース１４ｃで構成され、第一の保護ケース１４ａと第二の保護ケース１４ｂはフランジ２２ａで接続され、第二の保護ケース１４ｂと第三の保護ケース１４ｃは両側の電力ケーブル１、１の遮蔽層を電気的に縁切りする絶縁筒１８を介して接続されている。

第一の保護ケース１４ａと第二の保護ケース１４ｂは、接続部本体１３を覆っている。第三の保護ケース１４ｃと絶縁筒１８は省略される場合もある。

第一の保護ケース１４ａと第二の保護ケース１４ｂは、それぞれの内側の端部にフランジ２２ａが接続されており、そのフランジ２２ａの接続工程において高温にさらされ焼鈍し状態となることで形成された強度の弱い保護ケース焼鈍し部２２ｂを有している。保護ケース焼鈍し部２２ｂは、他の保護ケースの部位、例えば固定金具４による固定部位付近に比べ強度が弱く裂けやすい。この為、保護ケース内の圧力上昇時、焼鈍し部が速やかに裂け、接続部内部の圧力を開放することができ、保護ケースが裂ける軸線方向の範囲を規制できる。

固定金具４の位置については、第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。

第一の保護ケース１４ａと第二の保護ケース１４ｂの周方向の一部の外周面には、保護ケース１４ａ、１４ｂの内圧上昇時に保護ケース１４ａ、１４ｂが裂ける周方向の位置を制御する裂け位置制御溝３１が保護ケース１４ａ、１４ｂの軸線方向に形成されている。保護ケース１４ａ、１４ｂのそれぞれに形成された裂け位置制御溝３１は、軸線方向に一直線上にあることが好ましい。また、裂け位置制御溝３１は、複数本形成してもよく、保護ケース１４ａ、１４ｂの内周面に形成してもよい。

保護ケース１４ａ、１４ｂに形成された裂け位置制御溝３１は、それぞれの外端が電力ケーブル１の外部半導電層１ｃの切断端部（図３中の位置Ｓ）位置より軸線方向の外側に位置するとともに、固定金具４の位置より軸線方向の内側に位置するように形成されている。外端が固定金具４の位置まで延びていないこと、すなわち、外端が固定金具４から離れた位置（好ましくは１０ｍｍ以上離れていること）にあることが重要である。

また、裂け位置制御溝３１は、フランジ２２ａ側の内端が保護ケース１４ａ、１４ｂに形成された保護ケース焼鈍し部２２ｂの位置に形成されるが、そのフランジ２２ａの接続箇所から離れた位置に形成されることになる。その離隔距離はフランジ２２ａ側から１０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内で離れるように形成されることが好ましい。裂け位置制御溝３１の内端がフランジ２２ａの接続箇所から離れすぎると、強度が比較的弱い保護ケース焼鈍し部２２ｂの範囲から離れるため、裂け位置制御溝３１に沿う保護ケース１４ａ、１４ｂの裂けが固定金具４側へ進展するのを阻止する働きが弱くなり、また裂け位置制御溝３１の内端がフランジ２２ａの接続箇所の際まで達した場合、接続箇所自体に溝加工を施してしまい気密性を損ねてしまうおそれがある。上記の範囲内で離れるように形成すると、保護ケース１４ａ、１４ｂの裂けが固定金具４側へ進展するのを効率的に阻止できると共に、地絡事故時に接続部の構成部材の飛散方向をより確実に制御することができる。

また、第１の実施形態と同様に縁切り溝３２を設けてもよいが、第２の実施形態においては、保護ケース焼鈍し部２２ｂが存在し、裂け位置制御溝３１をその内端が上記範囲内の位置となるように形成しているため、第１の実施形態の場合に比べてその必要性は低い。

また、裂け位置制御溝３１の断面形状は、第１の実施形態と同様、図２に示すように、四角形にすることが好ましく、例えば、保護ケース１４ａ、１４ｂの厚さＰが３ｍｍの場合、裂け位置制御溝３１の深さＱは１ｍｍ程度（厚さＰの３０％程度）、溝幅Ｒは１．５ｍｍ程度（厚さＰの５０％程度）にすることが好ましい。断面形状を四角形にすることにより、応力集中しやすい角部が２ヶ所形成されるため、裂け位置制御溝３１が速やか、かつ一直線上に裂ける効果が得られやすい。

（第２の実施形態の効果）
電力ケーブル接続部での地絡事故は、電力ケーブル１の外部半導電層１ｃの切断端部（図３中の位置Ｓ）かそれより内側で発生するが、この電力ケーブル接続部は、接続部保護ケース１４ａ、１４ｂを把持し固定する固定金具４を、電力ケーブルの外部半導電層１ｃの端部位置Ｓより外側に位置させたため、固定金具４が接続部の破裂力をもろに受けるおそれがなくなる。

したがって、本実施形態によれば、地絡事故時に電力ケーブル接続部を固定する固定金具が破断するおそれの少ない電力ケーブル接続部を提供することができる。

また、軸線方向の裂け位置制御溝３１を、それぞれの外端が電力ケーブル１の外部半導電層１ｃの切断端部（図３中の位置Ｓ）位置より軸線方向の外側に位置するとともに、固定金具４の位置より軸線方向の内側に位置するように形成し、かつそれぞれの内端が保護ケース１４ａ、１４ｂに接続しているフランジ２２ａの接続箇所から離れた位置になるように、かつ保護ケース１４ａ、１４ｂの保護ケース焼鈍し部２２ｂに位置するように形成したことにより、接続部内の圧力上昇時、強度の弱い保護ケース焼鈍し部２２ｂが速やかに破裂し圧力を放出することで、保護ケース１４ａ、１４ｂの破裂範囲を規制し、固定金具４にまで広がり難くなる。

したがって、本実施形態によれば、電力ケーブル接続部１０の構成部材の飛散方向を制御できると共に、接続部の地絡事故による破裂力で固定金具４が破断、飛散するのを抑制して周囲の他のケーブルや設備等の損傷を防ぐことができる電力ケーブル接続部を提供することができる。

１：電力ケーブル、１ａ：導体、１ｂ：絶縁層、１ｃ：外部半導電層、１ｄ：半導電テープ巻き層、１ｅ：金属シース
２：壁、３：支持金具、４：固定金具
１０：電力ケーブル接続部
１１：導体接続部、１２：接続部絶縁体、１３：接続部本体
１４，１４ａ〜１４ｃ：保護ケース、１５：防水コンパウンド
１６：谷埋め導電テープ巻き層、１７：絶縁テープ巻き層、１８：絶縁筒
２１：接続部、２２ａ：フランジ、２２ｂ：保護ケース焼鈍し部
３１：裂け位置制御溝、３２：縁切り溝

Claims (6)

1. 電力ケーブルの接続部本体を覆う保護ケースが固定部材で固定され、前記保護ケースの周方向の一部に、前記保護ケースの内圧上昇時に前記保護ケースが裂ける周方向の位置を制御する裂け位置制御溝が前記保護ケースの軸線方向に形成された電力ケーブル接続部において、
   前記保護ケースは、前記電力ケーブルの外部半導電層の切断端部よりも軸線方向の外側の位置で前記固定部材により固定されていることを特徴とする電力ケーブル接続部。
2. 前記裂け位置制御溝は、その一端（外端）が前記電力ケーブルの外部半導電層の切断端部と同じ位置か、当該位置より軸線方向の内側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル接続部。
3. 前記裂け位置制御溝は、その一端（外端）が前記電力ケーブルの外部半導電層の切断端部の位置より軸線方向の外側で、かつ前記固定部材の位置より軸線方向の内側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル接続部。
4. 前記裂け位置制御溝の前記一端（外端）とＴ字状に交わるように前記保護ケースの周方向に、前記保護ケースが裂ける軸線方向の範囲を規制する縁切り溝を形成したことを特徴とする請求項２に記載の電力ケーブル接続部。
5. 前記縁切り溝は、前記裂け位置制御溝の前記一端（外端）から周方向の両側へそれぞれ中心角で４５度ずつの範囲内で形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電力ケーブル接続部。
6. 前記保護ケースの端部に接続されたフランジと、前記フランジの接続工程において前記保護ケースに形成された保護ケース焼鈍し部とを有し、前記裂け位置制御溝は、その他端（内端）が前記フランジから離隔した位置になるように、かつ前記保護ケース焼鈍し部に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力ケーブル接続部。

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