(57)【要約】【課題】電力ケーブルの伸縮に対し電力ケーブルの接続部において油漏れを起させない電力ケーブル接続部の補強構造を提供する。【解決手段】電力ケーブル３の金属被３ｃを露出させた部分が銅管５の開口部５ａに挿通されている。その開口部５ａの開口端を覆うように、銅管５の部分から銅管５の外に露出している電力ケーブル３の金属被３ｃの部分にわたって、電力ケーブル３と銅管５とを接着する鉛工部７が形成されている。その鉛工部７を覆うように鉛工部７を補強する補強層９が形成されている。補強層９は、鉛工部７における電力ケーブル３側の鉛工部端部７ａから電力ケーブル３が延びる方向に所定の長さＬにわたって徐々にその厚さが薄くなるように形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給する電力ケーブルと、
前記電力ケーブルの一端側が挿通される開口部を有し、前記開口部に挿通された前記ケーブルの端部と他のケーブルの端部とが内部において接続される所定の管体と
を有する電力ケーブル接続部において、前記電力ケーブルが挿通された前記開口部における開口端の部分を補強するための電力ケーブル接続部の補強構造であって、
前記開口部の前記開口端を覆うように前記管体の部分から前記電力ケーブルの部分にわたって形成されて、前記電力ケーブルと前記管体とをシールするシール部材と、
前記シール部材を覆うように前記管体の部分から前記電力ケーブルの部分にわたって形成されて、前記シール部材を補強する補強層と
を備え、
前記補強層は、前記シール部材における前記電力ケーブル側の端から前記管体が位置する側とは反対の側に向かって厚さが徐々に薄くなるように形成された、電力ケーブル接続部の補強構造。
【請求項２】
前記補強層はエポキシガラスを含む、請求項１記載の電力ケーブル接続部の補強構造。
【請求項３】
前記補強層はコンパウンドを含む、請求項１記載の電力ケーブル接続部の補強構造。
【請求項４】
前記電力ケーブルは、
柱状の導体と、
所定の油を含浸させて前記導体を覆う絶縁紙と、
前記絶縁紙を覆う金属被と
を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の電力ケーブル接続部の補強構造。
【請求項５】
前記シール部材は鉛を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の電力ケーブル接続部の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力ケーブル接続部の補強構造に関し、特に、地中に埋設される電力ケーブルにおける電力ケーブル接続部の補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電所において発電された電力は、所定の電力ケーブルによって変電所へ送られる。特に、変電所が都市部に位置するような場合は、電力ケーブルは地中に埋設される。図１２に示すように、地面３２の下に電力ケーブル１０３を埋設する場合には、所定の径を有する管路２１（配管）に電力ケーブル１０３が敷設されることになる。管路２１に電力ケーブル１０３を敷設する際に、管路２１の長さや経路に依存して電力ケーブル１０３と管路２１との間の摩擦力が大きくなって、管路２１に電力ケーブル１０３を通すことができなくなることがある。
【０００３】
そのため、管路２１としてその長さが長くなり過ぎないように、たとえば約２００〜３００ｍ程度の所定の長さの管路２１が使用される。このような所定の長さの管路を使用して一方の変電所３１から他方の変電所３１へ電力を送るために複数の管路２１が埋設されて、その複数の管路２１のそれぞれに電力ケーブル１０３が敷設される。複数の管路２１のそれぞれの間には接続部が設けられ、その接続部において一方の管路２１に敷設された一方の電力ケーブル１０３と他方の管路２１に敷設された他方の電力ケーブル１０３とが互いに接続されることになる。
【０００４】
次に、そのような接続部において一方の電力ケーブル１０３と他方の電力ケーブル１０３とが接続される電力ケーブル接続部１０１の構造について説明する。図１３に示すように、一方の電力ケーブル１０３の端部と他方の電力ケーブル１０３の端部とはそれぞれ銅管１０５に装着されて、その銅管１０５の内部において、一方の電力ケーブル１０５の導体部分と他方の電力ケーブル１０５の導体部分（いずれも図示せず）とが接続される。
【０００５】
電力ケーブル１０３と銅管１０５とが接続される部分には、図１４に示すように、鉛工部１０７が形成されている。鉛工部１０７は、銅管１０５と電力ケーブル１０３の金属被１０３ｃとが接触する部分に溶かした鉛等の金属を塗布することによって形成されている。その鉛は比較的軟らかい金属であるため、鉛工部１０７を補強するために鉛工部１０７を覆うようにＥＧ（Epoxy Glass）層１０９がさらに形成されている。ＥＧ層１０９は、所定のテープ部材にエポキシガラスを含浸させながらそのテープ部材を鉛工部１０７にほぼ同じ厚さになるように巻き付けることによって形成されている。
【０００６】
ところで、電力需要は季節によって大きく変動する。また、１日のうちでも日中と夜間とでは電力需要に違いがある。図１５に示すように、電力需要が上がると電力ケーブル１０３にはより多くの電流が流れて、矢印に示すように電力ケーブル１０３（点線）は発熱して伸びることになる。一方、電力需要が下がると電力ケーブルに流れる電流は減って、電力ケーブル１０３（実線）は縮むことになる。このように電力ケーブル１０３は電力需要に応じて膨張と収縮を繰り返すため、電力ケーブル１０３にはこの伸縮を吸収し得るように接続部１０１の前後において電力ケーブル１０３に弛みをもたせている。従来の電力ケーブル接続部１０１は上記のように構成される。なお、従来の電力ケーブル接続部を開示した文献の一つとして特許文献１がある。
【特許文献１】特許第２６６７６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の電力ケーブル接続部では次のような問題点があった。図１５に示すように、電力需要が少ない場合には電力ケーブル１０３を流れる電流は少なく、電力ケーブル１０３はたとえば実線に示すような比較的なだらかな弛みを呈している。これに対し、電力需要が増えて管路２１内の電力ケーブル１０３が伸びると、点線に示すようにその弛みの形状はより急峻になる。
【０００８】
ところが、ＥＧ層１０９は鉛工部１０７をより強固に補強するため、このような電力ケーブル１０３の伸縮に伴うたるみの変化に追随することができず、特に、ＥＧ層１０９によって覆われた部分とＥＧ層１０９によって覆われていない部分との境界部分（点線の丸枠内）において歪が発生して、電力ケーブル１０３に含まれる絶縁のための油が漏れてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、電力ケーブルの伸縮に対し電力ケーブル接続部において油漏れを起させない電力ケーブル接続部の補強構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電力ケーブル接続部の補強構造は、電力を供給する電力ケーブルと、その電力ケーブルの一端側が挿通される開口部を有し、開口部に挿通されたケーブルの端部と他のケーブルの端部とが内部において接続される所定の管体とを有する電力ケーブル接続部において、電力ケーブルが挿通された開口部における開口端の部分を補強するための電力ケーブル接続部の補強構造である。その電力ケーブル接続部の補強構造は、シール部材と補強層を備えている。シール部材は開口部の開口端を覆うように管体の部分から電力ケーブルの部分にわたって形成されて、電力ケーブルと管体とをシールする。補強層は、シール部材を覆うように管体の部分から電力ケーブルの部分にわたって形成されて、シール部材を補強する。その補強層は、シール部材における電力ケーブル側の端から管体が位置する側とは反対の側に向かって厚さが徐々に薄くなるように形成されている。
【００１１】
この構造によれば、補強層が、シール部材における電力ケーブル側の端から管体が位置する側とは反対の側に向かって厚さが徐々に薄くなるように形成されていることによって、電力ケーブルの弛みに伴う歪がシール部材の端部に局所的に作用するのを抑制することができ、これにより、そのような歪がシール部材の端部に局所的に作用することに伴って、電力ケーブルに含まれている油が電力ケーブルの外部に漏れてしまうのを確実に阻止することができる。
【００１２】
そのような補強層として、補強層がエポキシガラスを含むものが最も好ましいことがわかった。
【００１３】
また、それ以外に、補強層としては、コンパウンドを含むものも好ましいことがわかった。
【００１４】
電力ケーブルの具体的な構造として、柱状の導体と、所定の油を含浸させて導体を覆う絶縁紙と、絶縁紙を覆う金属被とを含む。その電力ケーブルのシール部材は鉛を含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態に係る電力ケーブル接続部の補強構造について説明する。地中に埋設された複数の管路（配管）のそれぞれに敷設された電力ケーブル同士は、図１または図１２に示すように、管路２１と管路２１との間に設けられた電力ケーブル接続部１において接続される。電力ケーブル接続部１は、電力ケーブル３を挿通する所定の径を有する銅管５を備えている。その銅管５内において、一方の管路２１に敷設された電力ケーブル３の端部と他の管路２１に敷設された電力ケーブル３の端部とが接続される。図２に示すように、その電力ケーブル３では、電力を送る導体３ａのまわりに油を含浸させた絶縁紙３ｂが巻かれている。その絶縁紙３ｂを覆うように、たとえばアルミニウムなどの金属の被覆層として金属被３ｃが形成されている。さらに、その金属被３ｃを覆うように防食層３ｄが形成されている。
【００１６】
その電力ケーブル接続部１の構造についてさらに詳しく説明する。図３に示すように、電力ケーブル３の金属被３ｃを露出させた部分が銅管５の開口部５ａに挿通されている。その開口部５ａの開口端を覆うように、銅管５の部分から銅管５の外に露出している電力ケーブル３の金属被３ｃの部分にわたって、電力ケーブル３と銅管５とを接着する鉛工部７が形成されている。鉛工部７は、たとえば、溶かした鉛などの金属を塗布することによって形成される。
【００１７】
そして、その鉛工部７を覆うように鉛工部７を補強する補強層９が形成されている。特に、その補強層９は、鉛工部７における電力ケーブル３側の鉛工部端部７ａから銅管５が位置する側と反対の側に向かって厚さが徐々に薄くなるように形成されている。つまり、鉛工部端部７ａから電力ケーブル３が延びる方向に所定の長さＬにわたって徐々にその厚さが薄くなるように形成されている。さらに、その補強層９を覆うように防食層１０が形成されている。なお、電力ケーブル３の導体３ａは、銅管５内において他の電力ケーブル３の導体３ａと接続される。電力ケーブル接続部１の補強構造は、上記のように構成される。
【００１８】
図４に示すように、電力ケーブル接続部１においては、電力ケーブル３は電力需要に応じて膨張と収縮を繰り返すため、この伸縮を吸収し得るように電力ケーブル接続部１の前後において電力ケーブル３に弛みをもたせている。電力需要が少ない場合には電力ケーブル３を流れる電流は少なく、電力ケーブル３はたとえば実線に示すような比較的なだらかな弛みを呈している。これに対し、電力需要が増えて配管内の電力ケーブル３が伸びる（矢印）と、点線に示すようにその弛みの形状はより急峻になる。
【００１９】
上述した電力ケーブル接続部１の補強構造では、補強層９が鉛工部７における電力ケーブル３側の鉛工部端部７ａから電力ケーブル３が延びる方向に所定の長さＬにわたって、徐々にその厚さが薄くなるように形成されていることで、電力ケーブル３の弛みに伴う歪が接続部の鉛工部端部７ａに局所的に作用するのを抑制することができる。これにより、そのような歪が鉛工部端部７ａに局所的に作用することに伴って、電力ケーブル３の絶縁紙３ｂに含まれている油が電力ケーブル３の外部に漏れてしまうのを確実に阻止することができる。
【００２０】
以下、このことを裏付ける種々の評価について説明する。まず、有限要素法を用いて評価した電力ケーブルの伸縮前後における金属被歪について説明する。図５に示されるグラフは、金属被歪の電力ケーブルの接続部端部（鉛工部端部）からの距離の依存性を評価したグラフであり、横軸は金属被歪の鉛工部端部からの距離を表す。縦軸は伸縮前後における金属被歪を表し、この金属被歪は圧縮歪（長さの変化量／変化前の長さ）として定義される。
【００２１】
本発明に係る電力ケーブル接続部の補強構造として、補強層が鉛工部端部から長さ３００ｍｍにわたって形成されているものを想定した。一方、比較例に係る電力ケーブルの接続部としては、そのような補強層が形成されていないものを想定した。図５に示すように、補強層を形成した電力ケーブル接続部（一点鎖線）では、補強層が形成されていない電力ケーブル接続部（実線）と比べて、特に、鉛工部端部における金属被歪が低減することが実証された。
【００２２】
次に、有限要素法を用いて評価した電力ケーブルの接続部における補強層のヤング率と伸縮前後の金属被歪との関係について説明する。図６に示されるグラフは、金属被歪の電力ケーブルの接続部端部（鉛工部端部）からの距離の依存性をヤング率の異なる補強層について評価したグラフである。グラフＡ（二点鎖線）では補強層のヤング率が５０００ｋｇ／ｍｍ2であり、グラフＢ（一点鎖線）では補強層のヤング率が３００ｋｇ／ｍｍ2であり、グラフＣ（実線）では補強層のヤング率が５０ｋｇ／ｍｍ2である。横軸は金属被歪の鉛工部端部からの距離を表し、縦軸は伸縮前後における金属被歪（圧縮歪）を表す。
【００２３】
図６に示すように、補強層のヤング率が大きくなるほど、鉛工部端部における金属被歪は減少する傾向が認められた。一方、電力ケーブルが地中に埋設された管路の開口部に挿通されるところに相当する部分では、補強層のヤング率が大きくなるほど、電力ケーブルの挙動長が短くなるために、金属被歪が大きくなる傾向が認められた。この評価結果から、補強層のヤング率は約３００ｋｇ／ｍｍ2程度とすることが好ましいことがわかった。
【００２４】
次に、有限要素法を用いて評価した電力ケーブルの伸縮前後における金属被歪と補強層の長さとの関係について説明する。図７に示されるグラフは、鉛工部端部における金属被歪の補強層の長さの依存性を評価したグラフであり、横軸は補強層の長さＬを表し、縦軸は伸縮前後における金属被歪（圧縮歪）を表す。図７に示すように、補強層の長さＬが１００ｍｍ以上では金属被歪の大きさはほぼ一定であり、金属被歪は補強層の長さＬに依存しないことがわかった。この評価結果から、補強層の長さＬとしては、電力ケーブル接続部が配設される状況に応じて１００ｍｍ以上の適切な長さにすればよいことがわかった。
【００２５】
次に、電力ケーブル接続部を実際に作製して実規模レベルの検証を行なった。図８に示すように、まず、電力ケーブル接続部１を所定のパネル（図示せず）に固定するとともに、その接続部１と距離を隔てて電力ケーブルを伸縮させるための伸縮装置１１を配設し、電力ケーブル３の一端部を接続部１に取り付け、他端部を伸縮装置１１に装着した検証装置を作製した。電力ケーブルとして、電圧１５４ｋＶ、導体の本数１本、断面積１５００ｍｍ2（規格Ａ）の電力ケーブルを使用した。
【００２６】
その電力ケーブル３に対して、鉛工部端部Ａ、補強層端部Ｂ、電力ケーブルの円弧状部分の中央部Ｃ（接続部側），円弧状部分の中央部Ｄ（管路口側）および管路口際Ｅの５箇所の測定ポイントを設けて歪ゲージを取り付けた。また、１つの測定ポイントについて、電力ケーブルの円周方向に８つの歪ゲージを取り付けた。
【００２７】
その検証装置を用いて、まず、電力ケーブル接続部１の補強層９として、エポキシガスを含浸させた態様（ＥＧ層９ａ）の補強層を備えた電力ケーブル接続部１について金属被歪の評価を行なった。その結果を図９に示す。図９に示すように、５つの測定ポイントＡ〜Ｅのうち、測定ポイントＢ〜Ｅについては、補強層９を備えた電力ケーブル接続部の場合と補強層を備えない電力ケーブル接続部の場合とで、金属被歪に顕著な違いはあまり認められなかった。一方、測定ポイントＡの鉛工部端部においては、補強層９を備えた電力ケーブル接続部１では、補強層を備えない電力ケーブル接続部の場合と比べて金属被歪が大幅に低減（約９０％の低減）することが実証された。
【００２８】
また、この規格Ａの電力ケーブルの場合、電力ケーブルの曲げ剛性は１．２５×１０10（ｋｇ・ｍｍ2）であり、ＥＧ層のヤング率が約５００ｋｇ／ｍｍ2程度であることから、ＥＧ層の鉛工部端部において電力ケーブルの曲げ剛性と同程度の曲げ剛性が得られるＥＧ層の厚みＴ（図３を参照）は約３５ｍｍと見積もられることがわかった。
【００２９】
次に、電力ケーブル接続部１の補強構造の補強層９として、コンパウンド９ｂの補強層９を備えた電力ケーブル接続１について金属被歪の評価を行なった。なお、コンパウンドとは、主にケーブルの被覆材に使用され、ポリ塩化ビニルを主材料とし、用途に応じて充填剤、可塑剤、着色剤、安定剤等を配合した材料をいう。
【００３０】
その結果を図１０に示す。図１０に示すように、特に、測定ポイントＡの鉛工部端部においては、補強層を備えた電力ケーブル接続部では、補強層を備えない電力ケーブル接続部の場合と比べて金属被歪が低減（約３０％の低減）することが実証された。他の測定ポイントＢ〜Ｅについては、あまり大きな変化は認められなかった。
【００３１】
次に、電力ケーブル接続部の補強層について作業性を含めた総合評価を行なった。その結果を図１１に示す。図１１に示すように、補強層９をＥＧ層９ａとしたＥＧ補強方式と補強層９をコンパウンド９ｂとしたコンパウンド方式とでは、双方とも金属被歪の低減に効果があることがわかった。特に、ＥＧ補強方式では金属被歪は、補強層を備えない場合と比べて約９０％程度の低減効果があることが実証された。また、電力ケーブル接続部を現地において作製する作業として、１回線分（６箇所）と２回線分（１２箇所）とについてその作業時間を評価したところ、ＥＧ補強方式でＥＧ層の長さを１００ｍｍとする場合の作業時間が最も短くなることが確認された。以上の金属被歪の低減効果と作業性を総合的に判断すると、補強層として鉛工部端部からの長さを１００ｍｍとしたＥＧ層とした電力ケーブルの接続部が最も優れていることがわかった。
【００３２】
なお、ＥＧ補強方式の電力ケーブル接続部の補強構造は以下のように施工される。まず、鉛工部の表面を適当なブラシでブラッシングすることにより、鉛工部の表面に凹凸をつける。次に、所定のテープにエポキシガラスを含浸させながら、凹凸がつけられた鉛工部の表面にそのテープを巻き付ける。テープの巻き付けが完了した後、テープを巻き付けた部分の寸法を確認する。次に、巻き付けられたテープに、保護ラップと防護テープを順次巻き付けることによって電力ケーブル接続部の補強構造が完成する。
【００３３】
また、コンパウンド方式の電力ケーブル接続部の補強構造は以下のように施工される。まず、鉛工部に型枠を取り付ける。その型枠にたとえばウレタン樹脂を注入する。その後、型枠を取外す。次に、ウレタン樹脂を補強し、さらに防護テープを巻き付けることによって電力ケーブル接続部の補強構造が完成する。
【００３４】
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力ケーブル接続部の補強構造を示す側面図である。
【図２】同実施の形態において、電力ケーブルの構造を示す部分分解斜視図である。
【図３】同実施の形態において、電力ケーブル接続部の補強構造を示す部分拡大断面図である。
【図４】同実施の形態において、電力ケーブルの伸縮の様子を示す部分側面図である。
【図５】同実施の形態において、有限要素法による金属被歪と接続部端部からの距離との関係を示す第１のグラフである。
【図６】同実施の形態において、有限要素法による金属被歪と接続部端部からの距離との関係を示す第２のグラフである。
【図７】同実施の形態において、有限要素法による金属被歪と補強層の長さとの関係を示すグラフである。
【図８】同実施の形態において、電力ケーブル接続部の補強構造を評価するための検証装置を示す側面図である。
【図９】同実施の形態において、図８に示す検証装置を用いて行なった金属被歪と電力ケーブルの位置との関係を示す第１のグラフである。
【図１０】同実施の形態において、図８に示す検証装置を用いて行なった金属被歪と電力ケーブルの位置との関係を示す第２のグラフである。
【図１１】同実施の形態において、電力ケーブル接続部の補強構造の総合評価を示す図である。
【図１２】地中に敷設される電力ケーブルと、その電力ケーブル接続部を示す部分分解斜視図である。
【図１３】従来の電力ケーブル接続部を示す側面図である。
【図１４】図１３に示す電力ケーブル接続部を示す部分拡大断面図である。
【図１５】図１３に示す電力ケーブルの伸縮の様子を示す部分側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  電力ケーブル接続部、３  電力ケーブル、３ａ  導体、３ｂ  絶縁紙、３ｃ  金属被、３ｄ  防食層、５  銅管、５ａ  開口部、７  鉛工部、７ａ  鉛工部端部、９  補強層、９ａ  ＥＧ層、９ｂ  コンパウンド、１１  伸縮機、２１  管路、３１  変電所、３２  地面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2008067507.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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