JP7479417B2

JP7479417B2 - 三芯電力ケーブルの課通電試験方法

Info

Publication number: JP7479417B2
Application number: JP2022061386A
Authority: JP
Inventors: 諒介桑原
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2042-03-31
Also published as: JP2023151649A

Description

本開示は、三芯電力ケーブルの課通電試験方法に関する。

電力ケーブルの課通電試験では、供試ケーブルに高電圧が印加されているため、ケーブル導体の温度を直接測定することは一般的にできない。そのため、例えば特許文献１に記載されるように、高電圧を課電する供試ケーブルとは別にダミーケーブルを設け、供試ケーブルおよびダミーケーブルに電流を流し、ダミーケーブルの温度を測定することによって、電力ケーブルを試験している。

このように、単芯の電力ケーブルを用いて課通電試験が行われている。しかしながら、近年では、単芯の電力ケーブルのみならず、多芯の電力ケーブルについても、課通電試験が求められている。

特開２０１０－１２２０２９号公報

本開示の目的は、三芯電力ケーブルに対して課通電試験を実施できる方法を提供することである。

［１］３本の電力線を備える三芯電力ケーブルの課通電試験方法であって、前記３本の電力線のうちの１本または２本の電力線を課電用電力線とし、かつ残りの電力線のうちの少なくとも１本の電力線を温度測定用電力線とし、前記３本の電力線に対して連続的に交流電流を流し、前記課電用電力線の両端部に接続している終端接続部の端部に対して変圧器から高電圧を課電し、前記温度測定用電力線を構成する導体部に組み込まれている熱電対によって、前記温度測定用電力線の温度を測定する、三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
［２］前記課電用電力線の両端部は、前記終端接続部を介して連結されている、上記［１］に記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
［３］前記課電用電力線の途中に、中間接続部およびガス中終端接続部の少なくとも一方が接続されている、上記［１］または［２］に記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
［４］前記３本の電力線の端部はそれぞれ同相同士で短絡され、前記３本の電力線は同相同士で閉回路を形成している、上記［１］～［３］のいずれか１つに記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
［５］前記３本の電力線には、位相が互いに１２０度ずれている交流電流を流す、上記［１］～［４］のいずれか１つに記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
［６］前記三芯電力ケーブルは海底ケーブルである、上記［１］～［５］のいずれか１つに記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。

本開示によれば、三芯電力ケーブルに対して課通電試験を実施できる方法を提供することができる。

図１は、実施形態の三芯電力ケーブルの課通電試験方法の一例を示す概略図である。図２は、中間接続部の一例を示す半分切開側面図である。図３は、ガス中終端接続部の一例を示す概略図である。図４は、課電用電力線の両端部に設けられる終端接続部の一例を示す概略図である。図５は、実施形態の三芯電力ケーブルの課通電試験方法で用いられる海底ケーブルの一例を示す横断面図である。

以下、実施形態に基づき詳細に説明する。

本発明者は、多芯電力ケーブルである三芯電力ケーブルに対する課通電試験方法を検討し、従来の単芯電力ケーブルに対する課通電試験方法を基に三芯電力ケーブルの課通電試験方法を行った。この課通電試験方法では、３本の各電力線の両端に終端接続部を設け、全ての電力線に課電するための変圧器が必要となる。終端接続部は、組み立てに長時間を要する。そのため、従来の単芯電力ケーブルの課通電試験方法を参考にした三芯電力ケーブルの課通電試験方法では、試験設備の負担が非常に大きいことがわかった。そして、本発明者は、このような知見から、試験設備の負担を軽減することを検討し、全ての電力線に課電しなくても課通電試験が可能な方法を見出した。本開示は、このような知見に基づくものである。

実施形態の三芯電力ケーブルの課通電試験方法は、３本の電力線を備える三芯電力ケーブルの課通電試験方法であって、３本の電力線のうちの１本または２本の電力線を課電用電力線とし、かつ残りの電力線のうちの少なくとも１本の電力線を温度測定用電力線とし、３本の電力線に対して連続的に交流電流を流し、課電用電力線の両端部に接続している終端接続部の端部に対して変圧器から高電圧を課電し、温度測定用電力線を構成する導体部に組み込まれている熱電対によって、温度測定用電力線の温度を測定する。

図１は、実施形態の三芯電力ケーブルの課通電試験方法の一例を示す概略図である。図１に示すように、三芯電力ケーブルの課通電試験方法は、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備える三芯電力ケーブル１を用いて行われる。三芯電力ケーブルの課通電試験方法では、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうちの１本または２本の電力線を課電用電力線とし、かつ残りの電力線のうちの少なくとも１本の電力線を温度測定用電力線とする。

ここでは、図１に示すように、１本の電力線１０ａを課電用電力線とし、２本の電力線１０ｂ、１０ｃを温度測定用電力線とする場合を説明する。ただし、課電用電力線は、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうちの１本または２本の電力線であればよく、例えば２本の電力線１０ｂ、１０ｃが課電用電力線であってもよい。同様に、温度測定用電力線は、課電用電力線を除く電力線のうちの少なくとも１本の電力線であればよく、例えば１本の電力線１０ａが温度測定用電力線であってもよい。また、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうち、１本の電力線が課電用電力線かつ１本の電力線が温度測定用電力線である場合、残り１本の電力線には、課電されず、かつ熱電対は組み込まず、後述する通電用変流器３０からの誘導電流が流れる。

また、図１に示すように、三芯電力ケーブルの課通電試験方法では、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃに対して連続的に交流電流を流す。例えば、通電用変流器（ＣＴ）３０による電磁誘導作用によって、所定値の誘導電流が３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流れる。このように、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃ全てに対して通電を行う。

また、電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃの途中に、中間接続部およびガス中終端接続部の少なくとも一方が接続されてもよい。中間接続部およびガス中終端接続部は、後述するように、三芯電力ケーブルが段剥ぎされて露出した電力線の外部半導電層１４、および外部半導電層１４に接するように形成され、導電性ゴムからなるストレスコーン１７を備える。

図２は、中間接続部の一例を示す半分切開側面図である。例えば図２に示すように、中間接続部５０では、外部半導電層１４－１、１４－２を露出するように段剥ぎされた電力線１０－１と電力線１０－２の導体部（中心導体）１１－１、１１－２を金属製の接続部材５１で電気的および機械的に接続するとともに、導体部１１－１、１１－２や接続部材５１、電力線１０－１の絶縁層１３－１、電力線１０－２の絶縁層１３－２などが補強絶縁層であるゴムユニット絶縁体５２で覆われている。

ゴムユニット絶縁体５２の外周面には、外部半導電層５３が形成されている。外部半導電層５３は電力線１０－１の金属遮蔽層１６－１と電力線１０－２の金属遮蔽層１６－２にそれぞれ接続されている。金属遮蔽層１６－１、１６－２は、遮水層をなしており、鉛や鉛被、アルミ薄膜から構成される。ストレスコーン１７－１、１７－２は、導電性ゴムからなり、外部半導電層１４－１、１４－２に接するように設けられる。

また、中間接続部５０では、外部半導電層５３の外側に銅管などの導電性の管部材５４が配置されており、外部半導電層５３と管部材５４の間にはコンパウンド５５が充填されている。そして、導電性の管部材５４は電力線１０－１の金属遮蔽層１６－１と電力線１０－２の金属遮蔽層１６－２にそれぞれ接続されている。

図３は、ガス中終端接続部の一例を示す概略図である。図３に示すガス中終端接続部６０では、外部半導電層１４－３、１４－４を露出するように段剥ぎされた電力線１０－３と電力線１０－４の導体部１１－３、１１－４を金属製の接続部材６１で電気的および機械的に接続する。電力線１０－３、１０－４のストレスコーン１７－３、１７－４は、導電性ゴムからなり、外部半導電層１４－３、１４－４に接するように設けられる。

電力線１０－３、１０－４のフランジ１８－３、１８－４の先端側には、エポキシ樹脂製のブッシング１９－３、１９－４が設けられている。導体部１１－３、１１－４および接続部材６１を覆うように、筒状のケース６２がブッシング１９－３、１９－４に連結されている。ケース６２内の空間Ｓには、絶縁性のガスが充填されている。

また、図１に示すように、温度測定用電力線１０ｂ、１０ｃの両端は、それぞれジャンパー線などの導体部材２を介して接続されてもよい。温度測定用電力線１０ｂ、１０ｃは、それぞれ導体部材２によって同相同士で短絡されているので、温度測定用電力線１０ｂ、１０ｃは、同相同士で閉回路を形成する。

また、図１に示すように、課電用電力線１０ａの両端部には、高電圧を課電するための終端接続部７０が取り付けられている。例えば、終端接続部７０は、気中終端接続部である。変圧器４０は、導体露出部分に高電圧を課電するように接続されている。三芯電力ケーブルの課通電試験方法では、課電用電力線１０ａの両端部に接続している終端接続部７０の端部に対して変圧器（課電用トランス）４０から高電圧を課電する。終端接続部７０は、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃのうち、課電用電力線のみに設けられる。例えば、６０ｋＶを超える電圧が課電用電力線１０ａに印加される。６０ｋＶを超える高電圧ケーブルに対する本実施形態の課通電試験方法では、本発明の工数低減、および課電設備の容量低減の効果がより大きい。

図４は、課電用電力線１０ａの両端部に設けられる終端接続部の一例を示す概略図であり、課電用電力線１０ａの一端部を示している。図４に示すように、高電圧を課電するための終端接続部７０は、立設設置され、フランジ７２の中央穴から、中空の筒状の筐体７１ａおよびゴムやプラスチックの外套７１ｂを備える碍管７１内に、段剥きされ外部半導電層１４から先が露出した課電用電力線１０ａの先端部が挿入されている。フランジ７２は、金属カバー７２ａと一体でもよい。金属カバー７２ａを含むフランジ７２、ケーブルシース２５、外部半導電層１４は、防食層２６で封止されている。なお、筐体７１ａ内は、絶縁油など絶縁性を有する流体が充填されている。

また、課電用電力線１０ａのストレスコーン１７は終端接続部７０に含まれ、半導電部１７ａと絶縁部１７ｂを有する。ストレスコーン１７の半導電部１７ａが課電用電力線１０ａの外部半導電層１４に接触している。ストレスコーン１７の絶縁部１７ｂは、筒状の絶縁材料であり、少なくとも半導電部１７ａの外面から絶縁層１３の外面までの部分に密着して被覆する。課電用電力線１０ａの導体部１１には導体引出棒１００が取り付けられ、導体引出棒１００は筐体７１ａの外に引き出されている。導体引出棒１００は、導体部材２に電気的に接続している。そして、変圧器４０から課電用電力線１０ａに高電圧が課電される。

また、図１に示すように、課電用電力線１０ａの両端部は、終端接続部７０を介して導体部材２で接続されているので、閉回路を形成する。このように、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃの端部はそれぞれ同相同士で短絡され、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃは同相同士で閉回路を形成している。

また、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃには、互いに位相が１２０度ずれている交流電流を流すことが好ましい。３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流す電流の位相が互いに１２０度ずれている、換言すると３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃに流す電流が三相交流であると、三芯電力ケーブルの課通電試験方法の試験精度が向上する。

また、三芯電力ケーブルの課通電試験方法では、温度測定用電力線１０ｂ、１０ｃを構成する導体部１１に組み込まれている不図示の熱電対によって、温度測定用電力線１０ｂ、１０ｃの温度を測定する。温度測定用電力線の温度が課電用電力線と同程度の温度であることを利用し、温度測定用電力線の導体部中に設けられている熱電対を用いて温度測定を行うことで、課電用電力線の温度を推定することができる。

このように、実施形態の三芯電力ケーブルの課通電試験方法では、３本の電力線全てに対して課電を行うのではなく、課電用電力線１０ａのみに課電を行う。この方法によれば、３本の電力線全てに対して課電を行う課通電試験方法と同等の試験を行うことができる。そのため、３本の電力線全てに対して課電を行う場合に比べて、終端接続部７０の設置数を削減することで、終端接続部７０の組み立て工数などの負担を大幅に軽減し、また、変圧器４０などの課電設備を低容量化しつつ、全てに課電を行う従来の試験と同等の試験を行うことができる。

さらに、実施形態の三芯電力ケーブルの課通電試験方法では、三芯電力ケーブルに備えられている電力線を使用しており、従来の課通電試験方法で用いられているダミーケーブルやダミーループを使用しない。そのため、ダミーケーブルなどを設置する作業が不要になり、作業性が向上する。

また、実施形態の三芯電力ケーブルの課通電試験方法で用いられる三芯電力ケーブルとしては、海底ケーブルであることが好ましい。図５は、三芯電力ケーブルとして用いられる海底ケーブルの一例を示す横断面図である。図５に示すように、海底ケーブル２０は、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび鎧装２３を備える。例えば、海底ケーブル２０は、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、介在部２１を介して３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃを内包する座床層２２、座床層２２の外側に設けられ、座床層２２の外周において周方向に亘って設けられる複数の抗張力線２３ａから構成されている鎧装２３、鎧装２３の外側に設けられている最外層２４などを備える。

３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、互いに接するように撚り合わされている。各電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、中心に導体部１１を備え、導体部１１から外側に向かって、内部半導電層１２、絶縁層１３、外部半導電層１４などが被覆されている。また、介在部２１には、光ファイバケーブルなどの電力保安通信線２５が設けられてもよい。

また、実施形態の三芯電力ケーブルの課通電試験方法で用いられる三芯電力ケーブルとして、海底ケーブル２０以外には、地中ケーブルであってもよい。地中ケーブルは、例えば海底ケーブル２０から介在部２１および鎧装２３を除いた構成である。また、地中ケーブルは、３本の電力線１０ａ、１０ｂ、１０ｃを撚り合わせた構成であってもよい。

以上説明した実施形態によれば、三芯電力ケーブルを構成する３本の電力線全てに対する課電をせずに、１本または２本の電力線に対して課電を行い、残りの電力線のうちの少なくとも１本の電力線を温度測定用電力線とすることで、三芯電力ケーブルを構成する３本の電力線全てに対して課電を行った場合と同等の試験結果を得られた。そのため、上記三芯電力ケーブルの課通電試験方法は、試験設備の負担を大幅に軽減できると共に、３本の電力線全てに対して課電を行った場合と同等の試験精度を得ることができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の概念および特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含み、本開示の範囲内で種々に改変することができる。

１三芯電力ケーブル
２導体部材
１０ａ電力線（課電用電力線）
１０ｂ、１０ｃ電力線（温度測定用電力線）
１０－１、１０－２、１０－３、１０－４電力線
１１、１１－１、１１－２、１１－３、１１－４導体部
１２内部半導電層
１３、１３－１、１３－２、１３－３、１３－４絶縁層
１４、１４－１、１４－２、１４－３、１４－４外部半導電層
１５、１５－１、１５－２、１５－３、１５－４半導電テープ層
１６、１６－１、１６－２、１６－３、１６－４金属遮蔽層
１７、１７－１、１７－２、１７－３、１７－４ストレスコーン
１７ａ半導電部
１７ｂ絶縁部
１８－３、１８－４フランジ
１９－３、１９－４ブッシング
２０海底ケーブル
２１介在部
２２座床層
２３鎧装
２３ａ抗張力線
２４最外層
２５ケーブルシース
２６防食層
３０通電用変流器
４０変圧器
５０中間接続部
５１接続部材
５２ゴムユニット絶縁体
５３外部半導電層
５４管部材
５５コンパウンド
６０ガス中終端接続部
６１接続部材
６２ケース
７０終端接続部
７１碍管
７１ａ筐体
７１ｂ外套
７２フランジ
７２ａ金属カバー
１００導体引出棒
Ｓ空間

Claims

３本の電力線を備える三芯電力ケーブルの課通電試験方法であって、
前記３本の電力線のうちの１本または２本の電力線を課電用電力線とし、かつ残りの電力線のうちの少なくとも１本の電力線を温度測定用電力線とし、
前記３本の電力線に対して連続的に交流電流を流し、
前記課電用電力線の両端部に接続している終端接続部の端部に対して変圧器から高電圧を課電し、
前記温度測定用電力線を構成する導体部に組み込まれている熱電対によって、前記温度測定用電力線の温度を測定する、
三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
前記課電用電力線の両端部は、前記終端接続部を介して連結されている、請求項１に記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
前記課電用電力線の途中に、中間接続部およびガス中終端接続部の少なくとも一方が接続されている、請求項１または２に記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
前記３本の電力線の端部はそれぞれ同相同士で短絡され、前記３本の電力線は同相同士で閉回路を形成している、請求項１～３のいずれか１項に記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
前記３本の電力線には、位相が互いに１２０度ずれている交流電流を流す、請求項１～４のいずれか１項に記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。
前記三芯電力ケーブルは海底ケーブルである、請求項１～５のいずれか１項に記載の三芯電力ケーブルの課通電試験方法。