JP6097772B2

JP6097772B2 - 電力ケーブルの修理用ジョイント

Info

Publication number: JP6097772B2
Application number: JP2015017979A
Authority: JP
Inventors: 大地古田島
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Fujikura Ltd
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.; Fujikura Ltd
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2035-01-30
Also published as: JP2016144293A

Description

本発明は、電力ケーブルの修理用ジョイントに関し、特に、海底に布設される光複合電力ケーブル等の電力ケーブルを修理する際の接続部分に用いられる電力ケーブルの修理用ジョイントに関する。

近年、海底に布設される電力ケーブルには光複合電力ケーブルを用いることが多くなっている。光複合電力ケーブルを用いることで、電力送電線路の建設と同時に通信回線を確保することができ、光ケーブルの布設コストを低減することができる。

光複合電力ケーブルは、例えば、３相交流送電のための３相の電力ケーブルが撚り合わされ、撚り込まれた電力ケーブルによって形成される空間に光ケーブルが配置される。このように、電力ケーブル同士の空き空間を利用することで、ケーブル全体の外径を大きくすることなく、電力ケーブルと光ケーブルとを複合化することができる。

このような電力ケーブルが海底に布設された後に、例えば錨が引っかけられる（錨害）等により電力ケーブルの絶縁破壊等の事故が発生した場合、事故点上の作業船に海底から電力ケーブルを引き揚げ、事故点を除去してケーブルの接続をやり直した後に再度海底に布設される修理作業が行われる。この修理作業においては、接続しようとする健全な電力ケーブルの両端部分と元の海底に布設されていた電力ケーブルとの間の２箇所が接続されるが、その接続部分に修理用ジョイント（修理接続箱あるいはリペアジョイントともいう）が用いられる。

従来の電力ケーブルの修理用ジョイントとしては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。

図７は従来の修理用ジョイントを示す一部を省略した片側側面断面図である。

図７に示す電力ケーブルの修理用ジョイント５０は、光ケーブル入りの電力ケーブルの修理に用いられ、電力ケーブル５１ａ，５１ｂ同士を接続する電力ケーブル接続箱５２a,５２ｂ（気密ケース）と、所定の間隔を隔てて配置された２組の鉄線引留め装置５３ａ，５３ｂと、鉄線引留め装置５３ａ，５３ｂの間を連結して一体化するテンションボルト５４と、光ケーブル５５ａ，５５ｂ同士を接続する光ケーブル接続箱５６（クロージャ）とを有し、電力ケーブル接続箱５２a,５２ｂと光ケーブル接続箱５６とが外傷防止用の中空の保護ケース５７内に収納されている。

光ケーブル接続箱５６はスペーサ５８によって固定されている。

鉄線引留め装置５３ａ，５３ｂは、フランジ板からなり、電力ケーブル接続箱５２a，５２ｂの長手方向両側に配置され、その部分でケーブル鎧装の鉄線５１ｃを折り返して挟みこむことで海底の電力ケーブル布設時に鉄線５１ｃに加わる張力を引留め、電力ケーブルに加わる張力を受け持つことが可能となる。

２つの鉄線引留め装置５３ａ，５３ｂの間には電力ケーブル接続箱５２a,５２ｂ及び光ケーブル接続箱５６を収納するためのスペースが設けられており、その間は張力を受け持つ複数本のテンションボルト５４によって接続されている。テンションボルト５４は鉄線引留め装置５３ａ，５３ｂのフランジ板に等間隔の角度となるように、かつ円筒形状を構成するように配置され、その中に電力ケーブル５１ａ，５１ｂや光ケーブル５５ａ，５５ｂとその接続箱５２a，５２ｂ，５６が収納される。

電力ケーブルの修理用ジョイントの布設の際、修理用ジョイントの両端に接続されている電力ケーブルは自重によって曲げが生じる。一方、従来の修理用ジョイント５０の保護ケース５７は剛体で作られているため、布設時には修理用ジョイント５０の両端のすぐ横にある電力ケーブル５１ａ，５１ｂには曲げが集中しやすくなるが、電力ケーブルおよび光ケーブルの性能を保持するためには許容半径以下で曲がるような、いわゆる「ケーブルの極度曲げ」を防止することが必要である。もしケーブルが許容半径以下の曲がりを受けた場合は、電力ケーブルでは絶縁破壊、光ケーブルではファイバの断線といった不具合が発生してしまうことになる。

図８（Ａ）及び（Ｂ）は電力ケーブルの極度曲げを防ぐ従来例の方法を説明するための説明図である。

図８（Ａ）に示す方法は、修理用ジョイント５０の両端部に接続する電力ケーブル５１ａ，５１ｂの接続部に曲げを抑制する部品として、例えばベンドリストリクタ５９を取り付ける方法である（以下、この技術を従来例１という）。

図９（Ａ）はベンドリストリクタを示す斜視図、（Ｂ）はベンドリストリクタを構成する短管の構造を示す斜視図である。

図９（Ａ）に示すように、ベンドリストリクタ５９の構造は図９（Ｂ）に示す樹脂製の短管５９ａが複数個嵌め合う形で接続して取り付けられている。ベンドリストリクタ５９は短管５９ａ同士の嵌め合い部が動くことで可撓性を持つ構造になっており、かつ嵌め合い部の可動域が制限されていることで、これが取り付けられた電力ケーブルの曲げに適切な制限を持たせるように設計されている。

図８（Ｂ）に示す方法は、修理用ジョイント５０だけでなく、修理用ジョイント５０に接続される電力ケーブル５１ａ，５１ｂにも、例えばロープ等の吊り具６１を取り付けて吊り上げる方法である（以下、この技術を従来例２という）。

従来例２の方法では、例えば鋼鉄棒のような剛体棒６０を用意し、この剛体棒６０から耐張力を持つ複数のロープ等の吊り具６１で修理用ジョイント５０の保護ケース５７に加えて電力ケーブル５１ａ，５１ｂについても複数点で吊る。その際、吊り具６１の長さを調節することにより、修理用ジョイント５０に接続される電力ケーブル５１ａ，５１ｂに極度曲げが発生することを防止している。

また、海底ケーブルを布設する際においては、ケーブルは例えばキャタピラ構造を持つ送り出し装置で把持されながら船より海底に向かって布設される。送り出し装置は、１対のキャタピラ構造を持ち、海底ケーブルを挟み込むことでケーブル把持力を得る構造になっており、ケーブル布設時に所要のブレーキ力または送り出し力を加えることが可能である。

図１０（Ａ）〜（Ｅ）は従来の修理用ジョイントを布設する際の送り出し装置の使用方法を説明するための説明図である。

従来の修理用ジョイント５０を布設する際には、所定間隔を隔てて配置された１以上の送り出し装置（図１０の例では第１の送り出し装置６２ａ及び第２の送り出し装置６２ｂ）を用いて電力ケーブル５１ａ，５１ｂを送り出していた。

電力ケーブル５１ａ，５１ｂは左側に配置された第１の送り出し装置６２ａによって挟持された状態で左側（矢印方向）に送り出されている（図１０（Ａ）参照）。

しかし、従来の修理用ジョイント５０は右側に配置された第２の送り出し装置６２ｂを通過できないため、一旦クレーン等で修理用ジョイント５０を吊り上げて第２の送り出し装置６２ｂを回避し（図１０（Ｂ）参照）、その後、元の送り出し位置に戻す（図１０（Ｃ）参照）。

また、従来の修理用ジョイント５０は第１の送り出し装置６２ａを通過できないため、一旦クレーン等で修理用ジョイント５０を吊り上げて第１の送り出し装置６２ａを回避し（図１０（Ｄ）参照）、その後、元の送り出し位置に戻す（図１０（Ｅ）参照）。以下、この技術を従来例３という。
特開平８−２２３７６５号公報特開平８−２２３７６６号公報

海底に布設される電力ケーブルの修理用ジョイントを組み立てる洋上の布設船では、作業空間が限られるうえ、荒天では作業が困難になることから作業時間についても限られる。さらに船を借り上げての作業になるため、洋上での作業に発生する１日あたりのコストは莫大になる。

しかし、従来例１の方法では、ケーブル入りの電力ケーブルの修理の際に、修理用ジョイント５０とは別に電力ケーブル５１ａ，５１ｂの曲げを抑制するベンドリストリクタ５９等の部品を取り付ける必要があるため、取り付けのための作業時間や作業スペースが増加して作業効率が悪くなり、布設のための必要な部品点数が増え、作業コストが増大するという課題があった。

従来例２の方法では、修理用ジョイント５０だけでなく電力ケーブル５１ａ，５１ｂを剛体棒６０で吊る必要があるため、そのための作業時間や作業スペースが増加して作業効率が悪くなり、布設のために必要な部品点数が増え、作業コストが増大するという課題があった。

従来例３では、第１の送り出し装置６２ａ及び第２の送り出し装置６２ｂを回避するために一旦クレーン等で修理用ジョイント５０を吊り上げる必要があるため、布設作業が複雑化し、作業時間や作業スペースが増加して作業効率が悪くなり、クレーン等の作業設備が増え、作業コストが増大するという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、作業時間や作業スペースを減少させて作業効率を向上させるとともに、布設のために必要な部品点数や作業設備を減少させ作業コストを低減できる電力ケーブルの修理用ジョイントを提供することを目的とする。

本発明の電力ケーブルの修理用ジョイントは、電力ケーブル同士を接続する電力ケーブル接続箱と、光ケーブル同士を接続する光ケーブル接続箱とを有し、前記電力ケーブル接続箱と前記光ケーブル接続箱とが保護ケース内に収納され、前記保護ケースは可撓性及び耐張力性を有し、かつ前記保護ケースの許容曲げ半径は、前記電力ケーブルの許容曲げ半径以上であり、前記保護ケースは、前記保護ケース内に収納され前記電力ケーブル布設時に鉄線に加わる張力を引留める鉄線引留め装置に、前記鉄線引留め装置から張力を伝えることができるように連結されていることを特徴とするものである。

前記保護ケースは耐側圧性を有するのが好ましい。

前記保護ケースはインターロック管が用いられていてもよい。

前記保護ケースは前記電力ケーブルと共に巻き取り可能な外形を有してもよい。

本発明の修理用ジョイントによれば、次のような効果を奏する。

（１）保護ケースが可撓性を有し、かつ保護ケースの許容曲げ半径は、電力ケーブルの許容曲げ半径以上であるので、ケーブル入りの電力ケーブルの修理の際に、修理用ジョイント以外に電力ケーブルの曲げを抑制する部品や電力ケーブルを吊る部品等が不要になる。その結果、作業時間や作業スペースを減少させて作業効率を向上させるとともに、布設のために必要な部品点数や作業設備を減少させ作業コストを低減できる。

（２）保護ケースの許容曲げ半径を制限することにより、保護ケースの変形に制限が加えられ、保護ケースの内部の変形を防止できる。

（３）保護ケースが耐張力性を有するため、テンションボルトが不要になり、修理用ジョイントの外径を縮小化できる。その結果、送り出し装置を回避するために一旦クレーン等で修理用ジョイントを吊り上げる必要がなくなり、布設作業が簡易になり、作業時間や作業スペースが減少して作業効率を向上させ、クレーン等の作業設備が不要となり、作業コストが低減する。

本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイントを示す一部を省略した片側側面断面図である。（Ａ）は本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイントの保護ケースを示す側面図、（Ｂ）は（Ａ）のII-II線断面図、（Ｃ）は一部側面断面図である。本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイントを布設する方法の一例を説明するための説明図である。本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイントを電力ケーブルと共に巻き取って保管している状態を示す説明図である。（Ａ）はインターロック管を保護ケースに用いた本発明の第２の実施形態例に係る修理用ジョイントを示す側面図、（Ｂ）はその斜視図、（Ｃ）は保護ケースを示す側面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＳ部分を示す詳細図である。（Ａ）はインターロック管にねじ込むためのねじ込み治具を用いた本発明の第３の実施形態例に係る修理用ジョイントを示す正面図、（Ｂ）はその平面断面図、（Ｃ）はその側面断面図である。従来の修理用ジョイントを示す一部を省略した片側側面断面図である。（Ａ）及び（Ｂ）は電力ケーブルの極度曲げを防ぐ従来例の方法を説明するための説明図である。（Ａ）はベンドリストリクタを示す斜視図、（Ｂ）はベンドリストリクタを構成する短管の構造を示す斜視図である。（Ａ）〜（Ｅ）は従来の修理用ジョイントを布設する際の送り出し装置の使用方法を説明するための説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイントを示す一部を省略した片側側面断面図、図２（Ａ）は本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイントの保護ケースを示す側面図、（Ｂ）は（Ａ）のII-II線断面図、（Ｃ）は一部側面断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイント１は、光ケーブル入りの電力ケーブルの修理に用いられ、電力ケーブル２ａ，２ｂ同士を接続する電力ケーブル接続箱３ａ，３ｂ（気密ケース）と、光ケーブル４ａ，４ｂ同士を接続する光ケーブル接続箱４（クロージャ）とを有し、電力ケーブル接続箱３ａ，３ｂと光ケーブル接続箱４とが外傷防止用の中空の保護ケース５内に収納されている。

電力ケーブル２ａ，２ｂとしてはＯＦケーブル、ＣＶケーブルその他どのような種類の電力ケーブルにも適用される。

保護ケース５内には所定の間隔を隔てて配置され、電力ケーブル２ａ，２ｂの布設時に鉄線５ｃに加わる張力を引留める２組の鉄線引留め装置６ａ，６ｂが収納されている。保護ケース５は、各鉄線引留め装置６ａ，６ｂのフランジ板にネジ等の締結具５ａにより連結されている（図１、図２（Ｃ）参照）。これによって、鉄線引留め装置６ａ，６ｂから保護ケース５に張力を伝えることができる。

鉄線引留め装置６ａ，６ｂは、ボルト等の締結具５ｂによって連結された一対のフランジ板からなり、電力ケーブル接続箱３ａ，３ｂの長手方向両側に配置され、その部分でケーブル鎧装の鉄線５ｃを折り返して挟みこむことで海底の電力ケーブル布設時に鉄線５ｃに加わる張力を引留め、電力ケーブル２ａ，２ｂに加わる張力を受け持つことが可能である。

保護ケース５は従来のものとは異なり、可撓性及び耐張力性を有し、かつ保護ケース５の許容曲げ半径は、電力ケーブル２ａ，２ｂの許容曲げ半径以上である。

例えば、径が１６０ｍｍの電力ケーブル２ａ，２ｂの場合、許容曲げ半径が１６００ｍｍであるので、許容曲げ半径はその径の１０倍の１６００ｍｍかそれよりも若干大きい程度の保護ケース５が用いられる。

なお、通常の保護ケース５は円筒形をしているが、布設時では海底の電力ケーブルの重量等によって変形している。

保護ケース５が曲がり、かつその許容曲げ半径（最小曲げ半径）に制限をつけることによって、修理用ジョイント１の近傍における電力ケーブル２ａ，２ｂの重量による曲がりを吸収しつつ、電力ケーブル２ａ，２ｂの極度曲げを防ぎ、かつ内部の変形を防止することができる。

図３は本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイントを布設する方法の一例を説明するための説明図である。

図３に示すように、本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイント１では、可撓性を有する保護ケース５が用いられているので、電力ケーブル２ａ，２ｂとともに保護ケース５が曲がる構造になっており、さらに保護ケース５の曲げ可能な許容曲げ半径が電力ケーブル２ａ，２ｂの許容曲げ半径以上になるように制限を加えることにより、修理用ジョイント１以外の部品が不要になった。

また、保護ケース５が耐張力性を有するため、従来の修理用ジョイント５０ではテンションボルトが負担していた張力を、保護ケース５自体が負担することによりテンションボルトが不要になる。これによって、修理用ジョイント１の外径縮小化が可能になり、電力ケーブル２ａ，２ｂの部分と同様に修理用ジョイント１についても送り出し装置を通過することができるようになり、クレーン等を用いた複雑な布設工事工程を不要にすることができる。

なお、修理用ジョイント１の保護ケース５が送り出し装置において圧縮方向の圧力を受けることになるため、保護ケース５には耐張力性だけでなく、耐側圧性も有することが好ましい。

耐張力性は、保護ケース５が布設の際の電力ケーブル２ａ，２ｂの張力により変形せずに耐えることが必要となる。この張力は電力ケーブル２ａ，２ｂによって異なるが、通常は十数トンである。一方、保護ケース５の耐側圧性は、布設の際に保護ケース５が海底に接地するとき、下に岩等があってそれにぶつかっても問題のない程度の強度が求められる。

本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイント１によれば、保護ケース５が可撓性を有し、かつ保護ケース５の許容曲げ半径は、電力ケーブル２ａ，２ｂの許容曲げ半径以上であるので、ケーブル入りの電力ケーブル２ａ，２ｂの修理の際に、修理用ジョイント１以外に電力ケーブル２ａ，２ｂの曲げを抑制する部品や電力ケーブル２ａ，２ｂを吊る部品等が不要になる。その結果、作業時間や作業スペースを減少させて作業効率を向上させるとともに、布設のために必要な部品点数や作業設備を減少させ作業コストを低減できる。

また、保護ケース５の許容曲げ半径を制限することにより、保護ケース５の変形に制限が加えられ、保護ケース５の内部の変形を防止できる。

さらに、保護ケース５が耐張力性を有するため、テンションボルトが不要になり、修理用ジョイント１の外径を縮小化できる。その結果、送り出し装置を回避するために一旦クレーン等で修理用ジョイント１を吊り上げる必要がなくなり、布設作業が簡易になり、作業時間や作業スペースが減少して作業効率を向上させ、クレーン等の作業設備が不要となり、作業コストが低減する。

図４は本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイント１を電力ケーブル２ａ，２ｂと共に巻き取って保管している状態を示す説明図である。

本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイント１では、テンションボルトが不要であるので、修理用ジョイント１の外径縮小化が可能である。従って、保護ケース５が電力ケーブル２ａ，２ｂに比べての外径増加をわずかになるように設計でき、かつ可撓性と耐張力性・耐側圧性を有していることから、例えば図４に示すように、電力ケーブル２ａ，２ｂと同じように布設船上に巻き取って保管することも可能になる。その結果、本発明は既設海底ケーブルの事故発生後の修理用としてだけではなく、新設海底ケーブルの布設工事においても利用することが可能である。例えば、工場で製造されたケーブル２条を本発明の修理用ジョイント１を用いて接続してから布設船上に巻き取ることで、より長尺の海底ケーブルを１度に布設することが可能になる。

なお、修理用ジョイント１を電力ケーブル２ａ，２ｂと一緒に巻き取る場合には、保護ケース５は、上部に乗る電力ケーブル２ａ，２ｂの重量に耐えるため、数トンの重さに耐える強度が必要となる。

図５（Ａ）はインターロック管を保護ケースに用いた本発明の第２の実施形態例に係る修理用ジョイントを示す側面図、（Ｂ）はその斜視図、（Ｃ）は保護ケースを示す側面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＳ部分を示す詳細図である。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本発明の第２の実施形態例に係る修理用ジョイント１０では、保護ケース１１として可撓性・耐張力性・耐側圧性を有するインターロック管が用いられている。図５（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、インターロック管からなる保護ケース１１は、薄肉の板を螺旋状に丸めて、パッキン１１ａを入れてインターロックした螺旋管である。

保護ケース１１としてインターロック管を用いることにより、曲げることが可能であると同時に、適切に設計することで許容曲げ半径（最小曲げ半径）に制限を加えることも可能である。

図６（Ａ）はインターロック管にねじ込むためのねじ込み治具を用いた本発明の第３の実施形態例に係る修理用ジョイントを示す正面図、（Ｂ）はその平面断面図、（Ｃ）はその側面断面図である。

図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の第３の実施形態例に係る修理用ジョイント２０では、保護ケース１１としてインターロック管が用いられるとともに、インターロック管にねじ込むためのねじ込み治具２１が用いられている。

ねじ込み治具２１は、鉄線引留め装置６ａ，６ｂとその外側に設けられたフランジ部２２との間にボルト等の締結具２３により連結される。

本発明の第１の実施形態例に係る修理用ジョイント１では、保護ケース５が各鉄線引留め装置６ａ，６ｂにネジ等の締結具５ａ等により連結されているが、布設の際に電力ケーブル２ａ，２ｂに加わる張力が締結具５ａに対して横向きに受けるため、締結具５ａが折れて保護ケース５と各鉄線引留め装置６ａ，６ｂとが外れることが考えられる。

そこで、ねじ込み治具２１を用いることにより、布設の際に電力ケーブル２ａ，２ｂに加わる張力を十分に吸収し、その張力を保護ケース１１に伝えることにより、張力に対して十分強度のある構造を提供することが可能となる。

本発明は、上記実施の形態に限定されることはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内において、種々の変更が可能である。

例えば、保護ケース５として、インターロック管をポリエチレンやピリ塩化ビニル（PVC）等樹脂で被覆したものを用いてもよい。

また、保護ケース５として、樹脂性のパイプに編組線を組み合わせて耐張力性をもたせたワイヤーブレードチューブを用いてもよい。ワイヤーブレードチューブはインターロック管よりも薄い構造のため、外径をより小さくすることができる。

本発明の電力ケーブルの修理用ジョイントは、海底に布設される光複合電力ケーブル等の電力ケーブルを修理する際の接続部分に用いられる。

１：修理用ジョイント
２ａ，２ｂ：電力ケーブル
３ａ，３ｂ：電力ケーブル接続箱
４：光ケーブル接続箱
４ａ，４ｂ：光ケーブル
５：保護ケース
６ａ，６ｂ：鉄線引留め装置
１０：修理用ジョイント
１１：保護ケース
２０：修理用ジョイント
２１：ねじ込み治具
２２：フランジ部
２３：締結具

Claims

電力ケーブル同士を接続する電力ケーブル接続箱と、光ケーブル同士を接続する光ケーブル接続箱とを有し、前記電力ケーブル接続箱と前記光ケーブル接続箱とが保護ケース内に収納されている電力ケーブルの修理用ジョイントにおいて、
前記保護ケースは可撓性及び耐張力性を有し、かつ前記保護ケースの許容曲げ半径は、前記電力ケーブルの許容曲げ半径以上であり、
前記保護ケースは、前記保護ケース内に収納され前記電力ケーブル布設時に鉄線に加わる張力を引留める鉄線引留め装置に、前記鉄線引留め装置から張力を伝えることができるように連結されている、
ことを特徴とする電力ケーブルの修理用ジョイント。
前記保護ケースは耐側圧性を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブルの修理用ジョイント。
前記保護ケースはインターロック管が用いられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力ケーブルの修理用ジョイント。
前記保護ケースは前記電力ケーブルと共に巻き取り可能な外形を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載の電力ケーブルの修理用ジョイント。