JP4260553B2

JP4260553B2 - 電力ケーブル用終端接続部

Info

Publication number: JP4260553B2
Application number: JP2003165502A
Authority: JP
Inventors: 澄男鯉渕; 琢也助川; 茂夫成定; 陽一渡部
Original assignee: J Power Systems Corp
Current assignee: J Power Systems Corp
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2023-06-10
Also published as: JP2005006379A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力ケーブル用終端接続部に係り、特に、高電圧用の電力ケーブルの気中終端接続部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力ケーブルの気中終端接続部として、例えば、特許文献１に示すものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−５１９３８号公報
【０００４】
この気中終端接続部は、ケーブルと、ケーブルの終端を囲繞する碍管と、内部補強絶縁を行う電界遮蔽型内部絶縁体とで構成されている。電界遮蔽型内部絶縁体は、エポキシ座とゴム製のプレモールド絶縁体（一般的には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）絶縁体と半導電層で構成される一体ユニット）を組合わせて構成され、スプリングユニットを用いてプレモールド絶縁体を圧縮することで絶縁性能を確保している。
【０００５】
電界遮蔽型内部絶縁体を用いた別の気中終端接続部の構造例として、図４に示すものがある。図４において、ケーブル２４の終端部（図面の上側）が支持碍子２５により所定箇所に設置された碍管１２に内挿されている。碍管１２は、磁器またはポリマーにより形成されている。碍管１２内では、ケーブル２４の被覆部分が除去されたケーブル導体７が導体引出棒１と圧縮接続されている。碍管１２には碍管上部パッキン５を介して上部蓋が被せられ、その中央部から、導体引出棒１が気密シールパッキン６を介し大気中に引き出され、架空線や他の機器とリード線にて接続される。気密シールパッキン６は、パッキン締付金具４で上部蓋に締め付けられ、導体引出捧１は碍管１２上部で導体固定ロックナット３により固定され、これらが雨覆い２により被覆されている。
【０００６】
この気中終端接続部の電界コントロールは、碍管１２内のケーブル外部遮蔽層２１が除去されたケーブル絶縁体１１上に、差し込み式のユニットゴム絶縁体１３を挿入することによって許容電界強度内に制御される。また、碍管１２内の上部は気体９層が設けてあり、その下側の絶縁油１０の温度による膨張・収縮による圧力変化をこの気体９層で吸収し、碍管１２の許容内圧値以下に保つようになっている。また、ケーブル導体７と導体引出棒１との接続部分には、これらを気密にシールするための上部導体気密シール８が被覆されている。なお、絶縁油１０を使用しないで碍管１２内を全て絶縁ガスとする構造の場合もある。
【０００７】
碍管１２の下部には、碍管１２内の絶縁油１０または気体９が下部ケーブル側に漏れないように油止めまたはガス止め処理が施される。その一般的な構造は図４及び図５（図４のＡ部分の拡大図）に示すように、円筒状の油(またはガス)止金具１５（以下、「油止金具」と記す）がケーブル外部遮蔽層２１に挿通され、この金具１５の上下部がテープ処理等によりシールされて油止金具上部シール１４、油止金具下部シール２０とされる。さらに油止金具１５と取付フランジ１８との間が、パッキン締付金具１６により取付フランジ１８に固定されたパッキン１７でシールされている。また、取付フランジ１８は碍管下部パッキン１９を介して碍管１２と接続されている。更に、終端接続部の下部にはケーブル外部遮蔽層２１を保護するため保護金具２２が取り付けられ、更に下部シール２３が施されて外部と遮断されている。
【０００８】
一般に、図５に示す従来の油止金具１５の構造では、内圧０〜０．３ＭＰａ程度の範囲で常時使用される。これ以上の内圧になると内圧により油止金具１５が鉛直方向（図中の上下方向）に動く可能性があり、この場合は、例えば、図６に示すように、油止金具１５ａにストッパ１５ｂを設けることが必要になる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年、架空送電線鉄塔から直接地中電力ケーブルへ接続する需要が多くなってきているが、その際もっともコスト的に有利になるのは鉄塔上までケーブルを引き上げ、鉄塔上にケーブル気中終端接続部を設けてダイレクトに架空線からジャンパ線により接続する方法である。この場合終端接続部の重量を軽減し鉄塔強度設計上も有利にすることが求められ、重量の軽いポリマー碍管を使用する例が増加している。また鉄塔上設置の場合、高所にあることから万一の地絡事故時の爆発飛散を絶対に防止することが必要である。ポリマー碍管は磁器碍管に比べ軽量であり、また割れ飛散も少ないことからこのような使用条件に対し有利と考えられている。
【００１０】
しかしながら、碍管としてポリマーを用いた場合でも、前記の従来構造では碍管１２内で地絡した場合、碍管１２内の圧力を制御できず、爆発飛散(固体破片および絶縁油飛散、発火)する可能性があった。また、前記の特許文献１における電力ケーブル用終端接続部においても、同様の問題があった。
【００１１】
従って、本発明の目的は、地絡時の内圧上昇による碍管や他の部材の爆発飛散を防止できる電力ケーブル用終端接続部を提供することである。
【００１２】
また、近年、電力ケーブル用終端接続部においては、軽量で、かつ施工（取付、組み立て作業）が容易な簡単な構造が要望されている。
【００１３】
従って、本発明の他の目的は、地絡時に発生する高い内圧に対しても、複雑な装置や構造を用いることなく、少ない部品数で簡易な放圧構造を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の電力ケーブル用終端接続部は、当該電力ケーブルの終端部を内挿する碍管と、当該碍管内の前記電力ケーブルの周囲に満たされた絶縁油または絶縁ガスと、前記電力ケーブルが前記碍管へ内挿される電力ケーブル／碍管境界部分において前記電力ケーブルに挿通して設けられ、前記絶縁油または絶縁ガスが前記碍管の外部に漏洩することを防止する漏洩防止金具と、を有する電力ケーブル用終端接続部において、前記漏洩防止金具にフランジ部を設けられ、該フランジ部と前記碍管に接続された取付フランジとの間がシールされて、前記電力ケーブルと前記碍管とを気密にシールし、かつ前記碍管の前記電力ケーブル側端部外側で前記フランジ部の下側で、前記取付フランジの下側に取付けた台座を介して前記漏洩防止金具用のストッパを設け、該ストッパは１ＭＰａ未満の碍管内圧までは、前記漏洩防止金具が鉛直方向下方に移動することを防止し、前記碍管内部が１ＭＰａ以上の内圧に達すると変形して前記漏洩防止金具を鉛直方向下方に移動させ、前記碍管の内圧を碍管に接続した保護金具内に解放することを特徴とする。
【００１５】
前記フランジ部の突起は１０ｍｍ以上の寸法であることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電力ケーブル用終端接続部の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
本実施の形態の電力ケーブル用終端接続部においては、全体的な構造は図４に示す従来の電力ケーブル用終端接続部と基本的に変わらないが、破線Ａ部の部分の構造(図５に示す構造)が異なり、図１のように構成されている。
【００１９】
図１においては、油止金具２８のパッキン１７と当接する箇所に、フランジ部２８ａを設け、この部分の油止金具２８の外径を大径化することにより、碍管側（図中上側)からの内圧受圧面積が大きくなるように形成されている。
【００２０】
例えば、ケーブル外部遮蔽層２１の外径をｄ₁、図５に示す従来のフランジ部を有さない油止金具１５の外径をｄ₂、図１に示す本実施の形態の油止金具２８のフランジ部２８ａの外径をｄ₃とし、具体的にｄ₁＝９０ｍｍ、ｄ₂＝１００ｍｍ、ｄ₃＝１３０ｍｍとすると、図５(従来構造)と比較した図１(本実施態様による構造)によるフランジ面の受ける圧力倍数Ｐは下式の通り、
Ｐ＝（ｄ₃ ²−ｄ₁ ²）／（ｄ₂ ²−ｄ₁ ²）
Ｐ＝４．６３
となり、従来構造より４．６３倍内圧受圧感度を大きくできる。
【００２１】
油止金具２８は、非磁性金属により形成することができ、そのフランジ部２８ａによる突起（ｄ₃−ｄ₂）の寸法は、上記の内圧受圧感度の点から１０ｍｍ以上であることが好ましく、特に、終端接続部構造の外径制約上から１０〜５０ｍｍとすることがより好ましい。
【００２２】
更に、取付フランジ１８の図面下側には台座２６を介してストッパ２７が設けられている。このストッパ２７は、非磁性金属又は硬質プラスチックにより形成され、通常の使用条件の碍管側内圧ではストッパ２７は変形せず有効に機能するようにし、地絡により高い内圧が発生すると変形するように強度が設計されている。また、ストッパ２７は、図示のように１箇所だけでなく、複数箇所、例えば４箇所設けることが望ましい。
【００２３】
図２は地絡が発生し高い内圧が瞬時に発生(例えば４ＭＰａ)したときの放圧動作状況を示したものである。地絡による内圧で油止金具２８は図中Ｍ方向の力を受け、ストッパ２７を折り曲げて下方へ移動する。このため、碍管側の絶縁油やガスは破線の矢印Ｆのように下部の空間に噴き出し、碍管内の圧力を碍管の内圧破壊強度以下にすることができ、爆発飛散、着火などの現象を防止できる。
【００２４】
本実施態様の構造においては、通常使用時の碍管内圧力は０〜０．５ＭＰａ程度であるため、ストッパ２７の強度は１ＭＰａ程度とすることが望ましい。碍管内圧力が１ＭＰａ以上になった時、ストッパ２７が変形して油止金具２８を鉛直方向下方に移動させることができる。しかし、終端接続部の構造、地絡電流などの条件によってストッパ変形強度を変え、１ＭＰａ以外の条件を設定することも可能である。また地絡試験時の内圧は１５４ｋＶＸＬＰＥケーブル用終端接続部の場合４ＭＰａ以上に達したが、本実施態様の構造で完全に爆発や飛散を防止できることが試験確認された。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態の電力ケーブル用終端接続部においては、
（イ）油止金具２８用のストッパ２７のみを設けることにより、簡単な構造で地絡時の内圧上昇による碍管や他の部材の爆発飛散を防止できる。
（ロ）油止金具２８は通常の内圧ではシール金具として機能しているが、地絡時は放圧金具として機能するため、一つの部品に多機能を兼用させることにより部品数の増加を防止できる。
（ハ）油止金具２８にフランジ部２８ａを設け、外径を大きくして受圧面積を大きくしたので、碍管１２内の圧力の変化に応じて油止金具２８を鉛直方向下方に動きやすくすることができる。
【００２６】
なお、本発明の電力ケーブル用終端接続部の他の実施態様を図３に示す。このケーブル終端接続部は、フランジ部２９ａを油止金具２９の下方に設け、更に図１に示す油止金具下部シール２０を省略したものである。この実施態様においても、図１に示すケーブル終端接続部と同様の作用により同様の効果を奏することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の電力ケーブル用終端接続部によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）従来構造に比べ追加部品はストッパのみであり、きわめて簡単な構造であるにもかかわらず、地絡時の高内圧による爆発飛散を防止できる。
（２）このため、ケーブル用終端接続部の架空送電線鉄塔上設置が安全にできるようになり、コスト面での計り知れないメリットが生じる。また、従来のように地上設置の場合もさらに安全性がアップする他、人家の近くなど従来設置が懸念された場所でも使用できる。
（３）全ての材質の碍管に採用することができるが、特にポリマー碍管式ケーブル終端接続部の鉄塔上設置に適しており、さらにその有利性が生かせるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力ケーブル用終端接続部の一実施態様を示す部分断面図である。
【図２】本発明の電力ケーブル用終端接続部の一実施態様における地絡事故時の放圧動作状況を示す部分断面図である。
【図３】本発明の電力ケーブル用終端接続部の他の実施態様を示す部分断面図である。
【図４】従来の電力ケーブル用終端接続部を示す断面図である。
【図５】図４の破線で示すＡ部分の拡大断面図である。
【図６】従来の電力ケーブル用終端接続部のＡ部分の他の例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
７ケーブル導体
９気体
１０絶縁油
１１ケーブル絶縁体
１２碍管
１５油止金具（漏洩防止金具）
１７パッキン
１８取付フランジ
２１ケーブル外部遮蔽層
２４ケーブル
２７ストッパ
２８油止金具（漏洩防止金具）
２８ａフランジ部
２９油止金具（漏洩防止金具）
２９ａフランジ部

Claims

電力ケーブルと、当該電力ケーブルの終端部を内挿する碍管と、当該碍管内の前記電力ケーブルの周囲に満たされた絶縁油または絶縁ガスと、前記電力ケーブルが前記碍管へ内挿される電力ケーブル／碍管境界部分において前記電力ケーブルに挿通して設けられ、前記絶縁油または絶縁ガスが前記碍管の外部に漏洩することを防止する漏洩防止金具と、を有する電力ケーブル用終端接続部において、前記漏洩防止金具にフランジ部を設けられ、該フランジ部と前記碍管に接続された取付フランジとの間がシールされて、前記電力ケーブルと前記碍管とを気密にシールし、かつ前記碍管の前記電力ケーブル側端部外側で前記フランジ部の下側で、前記取付フランジの下側に取付けた台座を介して前記漏洩防止金具用のストッパを設け、該ストッパは１ＭＰａ未満の碍管内圧までは、前記漏洩防止金具が鉛直方向下方に移動することを防止し、前記碍管内部が１ＭＰａ以上の内圧に達すると変形して前記漏洩防止金具を鉛直方向下方に移動させ、前記碍管の内圧を碍管に接続した保護金具内に解放することを特徴とする電力ケーブル用終端接続部。
前記フランジ部の突起が１０ｍｍ以上の寸法であることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル用終端接続部。