JPS605127B2 - 電力ケ−ブルのシ−ルド接地方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電力ケーブルのシールドが切断した場合にそ
の切断個所における発熱を抑制して火災等の事故を未然
に防止するシールド接地方式に関する。

一般に、電力ケーブルにおいては、その内部を外界から
しやへし、するために銅、アルミニウム、鉛などの金属
シールドを設け、その一端を接地しているが、金属シー
ルドにはこれとケーブル導体との間の静電容量により充
電電流が流れるため、ケーブル事故によって金属シール
ドが切断された場合にはその切断個所にジュール熱が発
生する。

一方、シールド材としてはケーブルの径を大きくしない
ために金属テープを用いることが多いが、金属テープは
機械的強度が小さく、ケーブルに外力が加えられた場合
には切断しやすいものである。このような金属シールド
の切断による発熱は、シールド‘こ流れる充電電流およ
び切断個所の抵抗値が小さい場合にはケーブルの許容熱
量より低く規制されるが、大電力ケーブルのように充電
電流が大きく、或はシールド切断個所の抵抗値が大きい
場合には、ケーブルの絶縁破壊をもたらし、更にはケー
ブル火災をひき起こすことになる。

そのため、シールドをいくつかに分割して夫々のシール
ドを接地することによりシールドーこ流れる充電電流を
少なくして切断時の発熱量を少なくする方式、或は保護
継続器を設けてケーブルの絶縁破壊による短絡を検出す
る方式が対応策として考えられるが、前者の方式ではケ
ーブル配設工事に手間がかかって費用が高くつくという
問題があり、一方、後者の方式ではシールド切断は検出
できず、絶縁破壊が生じて初めて保蓬継電器が作動する
ため、シールド切断時の対応策としては満足できるもの
ではない。なお、シールドの切断時に切断個所を流れる
充電電流は、シールドの両端を接地することにより回避
できるが、両端を接地した場合にはケーブル導体を流れ
る電流によりシ−ルバこ電磁誘導電圧が誘起されて循環
電流が流れるという問題が生じ、また、大軍力ケーブル
においてシールドの開放端に単に任意の抵抗を接続する
。

方式では、絶縁破壊や異常電圧の発生は防止できてもシ
ールド切断に起因して発生するジュール熱によるシール
ド火災防止には役立たないため、これらによる両端接地
方式は一般には採用されていなかった。本発明は上記に
鑑みてなされたものであり、特に電力ケーブルにおいて
シールド切断時にその切断個所を流れる電流によって生
ずる発熱を最小にし、ケーブルの絶縁破壊や火災等の事
故を未然に防止することを目的とする。しかして、本発
明はシールドの両端を接地する方式を採用して、シール
ド切断個所を流れる充電電流を減少させる一方、一端を
接地したシールドの他端を適宜の抵抗を介して接地する
ことにより、シールド切断個所における発熱を最小にす
るものである。

以下、本発明による電力ケーブルのシールド接地方式を
添付図面に基づいて説明する。

第１図は、導体１と静電容量Ｃの絶縁体２と一端を接地
したシールド３とを有する電力ケーブルにおいてシール
ド３が切断した場合の等価回路図であるが、本発明によ
れば、シールド３の他端（開放端）は抵抗Ｒｓを介して
接地される。

従って、シールド３は両端を接地され、シールド３には
前述のように電磁誘導電圧が誘起されて循環電流が流れ
るが、この場合抵抗Ｒｓの値を次のように設定すること
により、シールド３の切断個所に発生するジュール熱を
最小にすることができる。すなわち、第１図に示すよう
にシールド３の切断個所の抵抗をＲｘとし、Ｒｘに流れ
る電流をｌｘとすれば、ジュール熱Ｗｘは次式で表わさ
れる。Ｗｘ＝ｌｘ２ＲＸ…・・…・・・…【１’ｌｘ＝
１十ｌｃ（フェールセーフの考えより１とｌｃ‘ま同相
とする）・・・・・・・・・・・・…■ここで１は電磁
譲導による循環電流で、誘導起電力をｅとすれば、，
ｅ １＝藤打雨…・・・…・・・・・・‘３’と表わされる
。

ただし、シールド抵抗および接地抵抗を無視する。また
、ｌｃは静電容量による充電電流の分流分で、全充電電
流をｌｃｏとすれば、シールド３の切断がＲｓの接続側
と反対の接地端近傍で生じた場合には、Ｒｓ ｌｃ＝ｌｃｏＸＲ恵汀雨……………｛４）と表わされる
。

なお、シールド３の切断がシールド３の中間部ないしＲ
ｓの接続側近傍で生じた場合には、充電電流は殆ど反対
側に流れるのでｌｃ〒０とすることができる。更に、上
記（２｝式において循環電流１と充電電流の分流分ｌｃ
とを同相としたのは、本来これら循環電流１と充電電流
の分流ｌｃの発生源とは独立であるが、切断個所に発生
するジュール熱Ｗｘが最大となるのは、該切断個所の抵
抗Ｒｘに流れる電流ｌｘが最大となるときであり、即ち
上記循環電流１と充電電流の分流分ｌｃとが同相と仮定
した時に最大になるからである。｛１１式に脚および【
４｝を代入すると、ＷＸ＝（１十に）２ＲＸ＝（富合雨
十轟学憲）２ＲＸ…………”■となりＷｘはＲｘ：Ｒｓ
のときに最大となる。

その最大値Ｗｍは、上式でＲｘ＝Ｒｓとおくと、ｗｍ＝
（交＋学）２ＲＳ＝（ｅ＋ＩＣＯＲ孝・・・・・・・・
・山ＲＳＲｓについて解くと、 となるが、Ｒｓが実数であるためには ＷｍとｅＩＣ〇，，…，．，，……｛８｝でなければな
らない。

すなわち、Ｗｍの最小値はｅＩＣｏであり、その場合の
Ｒｓはとなる。

従って、シールド３の切断個所における発熱量の最大値
Ｗｍを最小にするためにはＲｓ＝ｅ／ｌｃｏとすればよ
いが、ｅの値は導体１を流れる電流（ケーブルへの通電
電流）に応じて変化するので、導体１を流れる電流が変
化する場合の電磁誘導電圧の最大値をｅｍａｘとし、（
６１式においてＲｓ＝ｅｍａｘ／ｌｃｏとおくとｗｍ＝
ｅ竺三三三（ｅ点交＋１）２≦ｅｍ柵ＩＣび‐・……．
・・．・側となり、Ｗｍがｅｍａ幻ｃｏを越えることは
ない。

従って、シールド３の開放端に接続すべき抵抗Ｒｓの値
は、電磁誘導による最大粉道電圧ｅｍａｘ．．，．．，
．．．ｏｏＲＳ＝ 静電容量による全充電電流ＩＣｏに
設定される。

本発明は、以上のようにシールド３の一端を接地し池端
を抵抗Ｒｓを介して接地することによりシールド切断個
所の発熱を最小にするものであるが、ケーブルが同相多
条布設の場合には、第２図に示すように同相電流が流れ
る導体ｌａおよびｌｂ、ｌｃおよびｌｄ、ｌｅおよびｌ
ｆのシールド３ａおよび３ｂ、３ｃおよび３ｄ、３ｅお
よび３ｆの開放端を抵抗Ｒｓ，，Ｒｓ２，Ｒｓ３によっ
て接続し、また、ケーブルが一相一条布設の場合には、
第３図に示すようにシールド３の接地端から新たに接地
線（Ｎ線等）４をケーブルに沿って布設してその接地線
４の開放端をシ−ルド３の開放端と抵抗Ｒｓで接続する
と、いずれの場合においても、シールド‘こあらわれる
電磁誘導電圧は他の同相シールド（第２図の場合）また
は新たに布設した接地線（第３図の場合）にあらわれる
電磁譲導電圧と相殺され、抵抗Ｒｓの両端子間にはわず
かな不平衡による電圧があらわれるのみである。

従って、前記‘５１〜胤式において電磁誘導電圧ｅの小
ごし、回路を形成することができ、シールド切断個所の
発熱量Ｗｘを更に減少させることができる。上記のとお
り、本発明によれば、シールド３の一端を接地した電力
ケーブルにおいてシールド３の他端を抵抗Ｒｓを介して
接地することにより、通常状態においてはサージが侵入
しても危険な異常電圧を抑制することができると共に、
絶縁破壊による事故を防止することができる。一方、電
力ケーブルに何らかの原因で外力が加わった場合のシー
ルド３の切断時にその切断個所（抵抗Ｒｘ）を流れる充
電電流にが減少し、また、静電議導電流とシールド３の
両端を接地したことによって生ずる循環電流とによるシ
ールド切断個所の発熱は、抵抗Ｒｓの値を適宜選定する
ことにより最小に抑制されるので、シールド３が切断し
てもケーブルの絶縁破壊や火災を防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電力ケーブルのシールドが切断した場合の等
価回路を示す。 第２図は、同相多条布設ケーブルに本発明を適用した場
合の実施例を示す。第３図は、一相一条布設ケーブルに
本発明を適用した場合の実施例を示す。１・・・・・・
シールド導体、２・・・…絶縁体、３・・・・・・シー
ルド、４・…・・接地線。第１図 第２図 繁３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力ケーブルの導体１を流れる電流の変化によりシ
   ールド３に誘起される最大誘導電圧ｅｍａｘと、絶縁体
   ２の静電容量により前記シールド３に流れる全充電電流
   Ｉｃｏとを求め、前記シールド３の一端を接地すると共
   に他端に（最大誘導電圧ｅｍａｘ）／（静電容量による
   全充電電流Ｉｃｏ）の抵抗Ｒｓを介して接地することを
   特徴とする電力ケーブルのシールド接地方式。 ２ 同相多条布設ケーブルにおいて同相の電流が流れる
   複数本の導体の一端接地シールドの他端を抵抗Ｒｓを介
   して接続することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の電力ケーブルのシールド接地方式。 ３ 一相一条布設ケーブルにおいてシールドの接地端か
   ら該ケーブルに沿って接地線を布設し、その接地線の開
   放端を上記シールドの開放端と抵抗Ｒｓを介して接続す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電力ケ
   ーブルのシールド接地方式。