(57)【要約】  本発明は、送電ケーブル（１０；２０）と、導体（１；２１）および絶縁システム（２；２２）を含む送電ケーブル（１０；２０）の生産のためのプロセスとに関する。絶縁システム（２；２２）は、導体（１；２１）を半径方向に取り囲む半導電性材料を含む第１の半導電性被覆（４；２４）と、第１の半導電性被覆（４；２４）を半径方向外側に取り囲む絶縁材料を含む絶縁被覆（５；２５）と、絶縁被覆（５；２５）を半径方向外側に取り囲む半導電性材料を含む第２の半導電性被覆（６；２６）と、を含む。半導電性材料および絶縁材料は、ベースフィルム（３１；３１’）を形成するように構成された第１のポリマー材料、および絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料を含む。第１のポリマー材料および第２のポリマー材料は異なる物理的および／または化学的性質を有する。従って、マス含浸ケーブルの利点を提供する非含浸ケーブルが提供される。【選択図】図１ａ
2019512845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体（１；２１）および絶縁システム（２；２２）を含む送電ケーブル（１０；２０）であって、前記絶縁システム（２；２２）は
前記導体（１；２１）を半径方向に取り囲む半導電性材料の層を含む第１の半導電性被覆（４；２４）と、
前記第１の半導電性被覆（４；２４）を半径方向外側に取り囲む絶縁材料の層を含む絶縁被覆（５；２５）と、
前記絶縁被覆（５；２５）を半径方向外側に取り囲む半導電性材料の層を含む第２の半導電性被覆（６；２６）と、を含む送電ケーブル（１０；２０）において、
前記半導電性材料および前記絶縁材料は、ベースフィルム（３１；３１’）を形成するように構成された第１のポリマー材料、および前記絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料を含み、
前記第１のポリマー材料および前記第２のポリマー材料は異なる物理的および／または化学的性質を有し、
少なくとも、前記半導電性材料の前記ベースフィルム（３１；３１’）、および前記絶縁材料を形成する前記第１のポリマー材料は、前記導体（１；２１）、または前記導体（１；２１）および少なくとも前記第１の半導電性被覆（４；２４）を含むケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする、送電ケーブル。
【請求項２】
前記半導電性材料は電気的導電性粒子を含む、請求項１に記載の送電ケーブル。
【請求項３】
前記絶縁被覆は少なくとも２層の絶縁材料を含み、前記第１の半導電性被覆および前記第２の半導電性被覆は少なくとも２層の半導電性材料を含む、請求項１または２に記載の送電ケーブル。
【請求項４】
前記ベースフィルム（３１；３１’）としての前記第１のポリマー材料はテープとして提供され、前記第２のポリマー材料は液体または半固体として提供される、請求項１から３のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項５】
前記ベースフィルム（３１；３１’）としての前記第１のポリマー材料、および／または前記第２のポリマー材料はテープとして提供される、請求項１から４のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項６】
前記テープ（３０；３０’）は、前記ベースフィルム（３１；３１’）としての前記第１のポリマー材料、および前記ベースフィルム（３１；３１’）に接着するコーティング層（３２；３２’）としての前記第２のポリマー材料を含む、請求項５に記載の送電ケーブル。
【請求項７】
前記テープ（３０；３０’）は、前記ベースフィルム（３１；３１’）の両面上で前記ベースフィルム（３１；３１’）に接着するコーティング層（３２；３２’）として前記第２のポリマー材料を含む、請求項６に記載の送電ケーブル。
【請求項８】
前記第２のポリマー材料の厚さが１〜３００μｍである、請求項５から７のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項９】
前記ベースフィルムの厚さが１〜３００μｍである、請求項１から８のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項１０】
前記半導電性材料および前記絶縁材料は重なり合う形態で巻き付けられ、対応する前記被覆の総厚が２μｍ〜５０ｍｍである、請求項１から９のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項１１】
前記ベースフィルムを形成する前記第１のポリマー材料は、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン、または、ポリエチレン、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンもしくは架橋ポリエチレン、もしくはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、または、スルホン化プラスチック、例えばポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）およびポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリアラミド、または、それらの任意の混合物、を含むか、またはそれらから構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項１２】
コーティング材料は接着剤および／またはホットメルト材料を含む、請求項１１に記載の送電ケーブル。
【請求項１３】
前記絶縁システムは、前記送電ケーブルのケーブル継手内に追加的に含まれる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項１４】
導体（１；２１）と、前記導体（１；２１）を取り囲む絶縁システム（２；２２）とを含む送電ケーブル（１０；２０）の生産のためのプロセスであって、
Ｉ．前記送電ケーブル（１０；２０）用の導体（１；２１）を準備するステップと、
ＩＩ．ベースフィルム（３１；３１’）を形成するように構成された第１のポリマー材料と、前記絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料とを含む半導電性材料を準備し、前記半導電性材料の少なくとも前記ベースフィルム（３１；３１’）を、前記導体（１；２１）を半径方向に取り囲むように螺旋状に巻き付けること、ならびに前記第２のポリマー材料を空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、前記半導電性材料を前記導体上に適用し、よって第１の半導電性被覆（４；２４）と、前記導体（１；２１）および前記第１の半導電性被覆（４；２４）を含むケーブル本体とを提供するステップと、
ＩＩＩ．ベースフィルム（３１；３１’）を形成するように構成された第１のポリマー材料と、前記絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料とを含む絶縁材料を準備し、前記絶縁材料の少なくとも前記ベースフィルム（３１；３１’）を、前記ケーブル本体を半径方向外側に向かって取り囲むように螺旋状に巻き付けること、ならびに前記第２のポリマー材料を空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、前記絶縁材料を適用し、よって絶縁被覆（５；２５）を更に含むケーブル本体を提供するステップと、
ＩＶ．前記半導電性材料の少なくとも前記ベースフィルム（３１；３１’）を、前記絶縁被覆（５；２５）を取り囲むように螺旋状に巻き付け、前記第２のポリマー材料を空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、第２の半導電性被覆（６；２６）を更に含む絶縁システム（２；２２）をケーブル本体上に提供するステップと、
Ｖ．任意選択的に、外装材および／または保護シースなどの前記絶縁システム（２；２２）を被覆する保護材料を準備するステップと、を含み、
前記第１のポリマー材料および前記第２のポリマー材料は異なる物理的および／または化学的性質を有する、プロセス。
【請求項１５】
前記絶縁被覆は少なくとも２層の絶縁材料を含み、前記第１の半導電性被覆および前記第２の半導電性被覆は少なくとも２層の半導電性材料を含む、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記ステップＩＩ）から前記ステップＩＶ）の間に、前記送電ケーブル本体は温度上昇、放射、または圧力上昇のステップにさらされて、前記第２のポリマー材料が活性化され、それにより前記第２のポリマー材料が前記絶縁システム内の前記空間および前記隙間を充填する、請求項１４または１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
更に、前記ステップＶの前に前記ケーブル本体を硬化させることを含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１８】
更に、前記ステップＶの前に前記ケーブル本体のコロナ表面処理を含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記半導電性材料および／または前記絶縁材料はテープ（３０；３０’）の形態である、請求項１４から１８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記ベースフィルム（３１；３１’）を形成する前記第１のポリマー材料はテープ（３０；３０’）の形態で提供され、前記テープは、前記導体（１；２１）、または、前記導体（１；２１）と、前記第１の半導電性被覆（４；２４）と、任意選択的に前記絶縁被覆（５；２５）と、任意選択的に前記第２の半導電性被覆（６；２６）とを含む前記ケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられており、前記第２のポリマー材料は巻き付けの間に液状で適用される、請求項１４から１９のいずれか一項に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、添付の特許請求の範囲に定義されている通り、絶縁システムを含む送電ケーブル、および送電ケーブルの生産のためのプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書では送電ケーブルと称する、高電圧送電ケーブルは中電圧または高電圧の送電のために使用される。そのような送電ケーブルは地中に埋められ陸上ケーブルと呼ばれる場合があり、または送電ケーブルは海底に埋められる場合があり、または海水中の２つの固定点の間に延びるように配置される場合がある。海洋用途で使用されるケーブルは海底電力ケーブル、海水電力ケーブルまたは水中電力ケーブルと呼ばれる。
【０００３】
送電ケーブルは一般に、絶縁システムおよび保護被覆によって覆われた導体を含む。絶縁システムは普通、少なくとも１つの内部半導電性層、絶縁層および外部半導電性層を含む。加えて、保護システムを適用して、絶縁システムを例えば水分浸透に対して保護し、すなわち水が絶縁材に浸透することを阻止し、更に例えば生産および設置中の、機械的摩耗または機械的な力に対する保護を提供し得る。
【０００４】
絶縁システムは、紙ベース材料の複数層を含むかまたはそれらから構成することができ、絶縁システムの半導電性層および絶縁層を形成することは、当該技術分野において既知である。その場合、半導電性層は典型的には、紙材料を半導電性にする、カーボンブラックなどの半導電性充填材粒子を含む紙を含む。紙は金属化することもでき、紙材料を半導電性にする導電性材料からなる層を含み得る。導体の周りに半導電性の紙の層と絶縁層の層を巻いて、またはラップして絶縁システムが形成される。
【０００５】
ケーブルに紙ベースの層が適用された後、誘電性流体であり得る含浸液を用いてケーブルの含浸が実施される。高粘度油などの誘電性流体は、絶縁システムを吸湿から保護し、絶縁システム内のすべての細孔および隙間または他の隙間を充填するために使用される。含浸後、絶縁システムには普通、水分バリヤが設けられて、油を絶縁システム内に留め、かつ絶縁システムを外部環境からの水分および空気から保護する。普通、水分バリヤは、押出し鉛被の形態で提供される。押出しは、ケーブルが含浸油から引き上げられた後に直接実施される。紙ベース絶縁システムを有する送電ケーブル、いわゆるマス含浸（ＭＩ）ケーブルの生産プロセスは、例えば、「Ｓｕｂｍａｒｉｎｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃａｂｌｅｓ：Ｄｅｓｉｇｎ，Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ，Ｒｅｐａｉｒ，Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ａｓｐｅｃｔｓ」、Ｔｈｏｍａｓ  Ｗｏｒｚｙｋ、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ  Ｂｅｒｌｉｎ  Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ、２００９、ＩＳＢＮ９７８−３−６４２−０１２６９−３、１２６〜１３０ページ、にて更に詳細に説明されている。そのようなＭＩケーブルはこれまで、押出し高電圧ケーブルよりも、送電ケーブルにおいて、より高い電圧レベルを可能にしてきた。しかしＭＩケーブルの動作温度は含浸油によって制限される。
【０００６】
海底ケーブルを改善するための試みは米国特許第４２７１２２６号に示され、２００ミクロン未満の厚さ、極めて高い結晶秩序、高引張り強度、高弾性率、およびそれ自体で保持する能力を有する、軸方向に配向したポリマーのフィルムから作製されたテープが、電気絶縁材料として使用されている。テープは、連続するテープ層が互いに重なり合うように、ケーブル本体にラップされ、または巻き付けられる。しかし、各テープ層の外側縁部に存在する螺旋状の非常に小さな空間内に空気が不可避的にトラップされたときに、テープ巻き動作中に問題が発生する。米国特許第４２７１２２６号によると、この問題は、テープ巻き動作中に、またはテープ巻き動作に引き続いて、各テープ層の外側縁部に誘電性ガスを導入することにより回避され、解決策はガス圧ケーブルの適用に区分される。しかし、これにより製造プロセスは複雑になる。
【０００７】
従って、ラップされた絶縁システムを含む送電ケーブルの製造プロセスにおいて、依然として改善の必要性がある。ラップされた絶縁システムを含む電力ケーブルの電気的性質を改善する必要もある。
【発明の概要】
【０００８】
従って、上述の問題を考慮すると、ラップされた絶縁システムを含む送電ケーブルの絶縁材料および製造プロセスを改善する必要がある。更に、ポリマー絶縁材料の複数のラップされた層を含む絶縁システムを有する送電ケーブルの、電気的および機械的性質を改善する必要がある。
【０００９】
従って本発明の目的は、送電ケーブルにポリマー絶縁材料を含む絶縁システムを提供することであり、ポリマー絶縁材料は既存の設備に容易に適用でき、送電ケーブルに対して電気的および機械的に安定な絶縁システムを形成する。特に、各テープ層の外側縁部に存在する非常に小さな螺旋状の空間内に閉じ込められた空気の量を排除すること、または少なくとも最小限に抑えることが本発明の目的であり、すなわち絶縁システム内の隙間を回避することが目的である。
【００１０】
絶縁材料内の隙間を回避するための、多くの時間を要する絶縁システムの含浸を必要とすることなく、より簡便でより迅速な製造プロセスを提供する、送電用の高電圧ケーブルの製造のためのプロセスを提供することが、本発明の更なる目的である。使用時のより高い温度を許容し従って送電ケーブルで伝送することができる最大電力レベルを増加させる絶縁システムを、送電ケーブルに提供するプロセスを提供することが、更なる目的である。
【００１１】
本発明によると、上記の目的は添付の特許請求の範囲に記載したような送電ケーブルを用いて達成される。送電ケーブルは導体および絶縁システムを含む。絶縁システムは、
−  導体を半径方向に取り囲む半導電性材料の層を含む第１の半導電性被覆と、
−  第１の半導電性被覆を半径方向外側に取り囲む絶縁材料の層を含む絶縁被覆と、
−  絶縁被覆を半径方向外側に取り囲む半導電性材料の層を含む第２の半導電性被覆と、を含み、
半導電性材料および絶縁材料は、ベースフィルムを形成するように構成された第１のポリマー材料、および絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料を含み、
第１のポリマー材料および第２のポリマー材料は異なる物理的および／または化学的性質を有し、
少なくとも、半導電性材料のベースフィルム、および絶縁材料を形成する第１のポリマー材料は、導体、または導体および少なくとも第１の半導電性被覆を含むケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられている。もちろんケーブル本体も加えて、絶縁層を含んでいてもよい。ケーブル本体が第２の半導電性被覆を含んでいることも可能である。
【００１２】
本発明に従って、ベースフィルムを形成するように構成された第１のポリマー材料、および絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料を含む、半導電性材料および絶縁材料を使用することにより、マス含浸（ＭＩ）ケーブルに関連するような電力および電圧レベルに関して、同様の利点を得ることが可能である。すなわち、高電圧押出しケーブルよりも高い利得および電圧レベルを得ることが可能である。また、ケーブル用の絶縁システムとしては、フィルム材料を用いて導体／ケーブル本体の周りにラップされる場合は、バルクプラスチック材料内にあって押し出される場合よりも、絶縁システムにおける故障のリスクはより小さい。更に、ＭＩケーブルに関連するような含浸油を使用する不利な点を回避することができ、それによりケーブルはＭＩケーブルほど動作温度に制限されることがない。本発明により、非含浸ケーブルを作製することができる。含浸は非常に時間を要するため、これは非常に大きな利点である。ケーブルはドライである。すなわちケーブルの温度が上昇したときに、絶縁システム内で含浸油が動くことがない。含油によるＭＩケーブルは通常、約５５℃の最大動作温度を有する。含浸油または他の液体が使われていないので、動作温度はもっと高く、すなわち本発明によるケーブルでは最大で約８０℃であり、これは驚くべき増加である。従って、本発明によって、ＭＩケーブル用途と押出ケーブル用途との両方からの利点を組み合わせることが可能である。少なくとも、半導電性材料のベースフィルム、および絶縁材料を形成する第１のポリマー材料は、導体、または導体および少なくとも第１の半導電性被覆を含むケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられているので、紙ベースのラップされた絶縁システムを有する従来のＭＩケーブルの製造におけるような、ケーブルの周りにフィルムをラップするための同じ装置を利用することが可能になる。従って、少なくとも第１の半導電性層内のベースフィルムは導体の周りに螺旋状に巻き付けられ、少なくとも絶縁層内のベースフィルムは第１の半導電性層の周りに螺旋状に巻き付けられ、少なくとも第２の半導電性層内のベースフィルムは絶縁層の周りに螺旋状に巻き付けられる。
【００１３】
半導電性材料は導電性粒子を含むことが好適である。半導電性材料および絶縁材料内の、それぞれ第１および第２のポリマー材料は、半導電性材料が導電性粒子を含むことを除いて、それ以外には同一であり得る。このようにして、材料は互換性を有するようになり、例えば絶縁システムを安定化することが容易となり、製造プロセスを制御することが容易となる。
【００１４】
好ましくは、絶縁被覆は多層構造であり、従って少なくとも２層の絶縁材料を含む。代替としてまたは加えて、第１および第２の半導電性被覆は多層構造であり、少なくとも２層の半導電性材料を含む。従って、好ましくは、絶縁被覆は少なくとも２層の絶縁材料を含み、第１および第２の半導電性被覆は少なくとも２層の半導電性材料を含む。多層構造により、ケーブルの電気的性質を更に改善することが可能である。特に、例えば押出しプラスチック絶縁システムを有するケーブルと比較して、ケーブルの絶縁耐力を増加させることができる。
【００１５】
一実施形態によると、ベースフィルムとしての第１のポリマー材料はテープとして提供され、第２のポリマー材料は液体または半固体として提供される。このようにして、第２のポリマー材料は他の手段によって、例えばラッピング装置ではなく別個の液体供給構成を用いて絶縁システムに適用することができ、絶縁システムにおける隙間、空間および隙間の充填を更に改善することができる。
【００１６】
別の変形形態によると、ベースフィルムとしての第１のポリマー材料、および／または第２のポリマー材料がテープとして提供される。このようにして、紙絶縁システム用に通常使用される、既存のラッピング設備を使用することができ、これはプロセスの観点から利点である。テープは好ましくは、ベースフィルムとしての第１のポリマー材料、およびベースフィルムに接着するコーティング層としての第２のポリマー材料を含む。ベースフィルムは、ベースフィルムの一面上または両面上で第２のポリマー材料で被覆されていてもよい。これは、テープが、ベースフィルムの両面上のベースフィルムに接着するコーティング層として第２のポリマー材料を含み得ることを意味する。このようにして、両方の材料が導体またはケーブル本体に同時に適用され得るので、より迅速な生産プロセスを得ることができる。
【００１７】
第２のポリマー材料の厚さは１〜３００μｍであり得る。ベースフィルムの厚さは１〜３００μｍであり得る。例えば、そのような厚さを有するテープを容易に適用することができ、既存の設備を使用することができる。好適には、少なくとも２層の半導電性材料および絶縁材料は重なり合う形で巻き付けられ、それぞれの被覆の総厚は層数に応じて２μｍ〜５０ｍｍである。層の量はいかなる特定の量にも制限されないが、それぞれの被覆の所望の厚さに依存して、例えば５〜７００層であり得る。それぞれの被覆の厚さは、例えば２μｍ〜５０ｍｍの間で変動し得るが、この範囲に限定されない。半導電性被覆の各々の厚さは絶縁被覆の厚さよりも薄い場合がある。このようにして、絶縁システムは更に改善された電気的性質をもたらし得る。
【００１８】
ベースフィルムを形成する第１のポリマー材料は、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン、または、ポリエチレン、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンもしくは架橋ポリエチレン、またはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、またはスルホン化プラスチック、例えばポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）およびポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリアラミド、または、それらの任意の混合物、を含むか、またはそれらから構成され得る。そのようなフィルム材料は十分な機械的強度を有しており、送電ケーブル用途に使用することができる。
【００１９】
好ましくは、第２のポリマー材料は接着材料および／またはホットメルト材料を含むか、またはそれから構成される。そのような材料は感圧性とすることができ、好適には高粘度の液体として、または半固体として提供することができ、乾燥または硬化させて固体とすることができる。従って、この材料は製造プロセスにおいて高柔軟性をもたらし、一方で送電ケーブルでの使用に適用可能である。
【００２０】
絶縁システムは、送電ケーブルのケーブル継手内に追加的に含まれてもよい。従って、ケーブル全体が同じ種類の絶縁システムを含んでもよい。
【００２１】
上記の目的および利点は、本発明による送電ケーブルの生産用のプロセスによっても達成される。ケーブルは導体と、導体を取り囲む絶縁システムを含み、そのプロセスは、
Ｉ．送電ケーブル用の導体を準備するステップと、
ＩＩ．ベースフィルムを形成するように構成された第１のポリマー材料と、絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料とを含む半導電性材料を準備し、半導電性材料の少なくともベースフィルムを、導体を半径方向に取り囲むように螺旋状に巻き付けること、ならびに第２のポリマー材料を空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、半導電性材料を導体上に適用し、よって第１の半導電性被覆と、導体および第１の半導電性被覆を含むケーブル本体とを提供するステップと、
ＩＩＩ．ベースフィルムを形成するように構成された第１のポリマー材料と、絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料とを含む絶縁材料を準備し、絶縁材料の少なくともベースフィルムを、ケーブル本体を半径方向外側に向かって取り囲むように螺旋状に巻き付けること、ならびに第２のポリマー材料を空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、絶縁材料を適用し、よって絶縁被覆を更に含むケーブル本体を提供するステップと、
ＩＶ．半導電性材料の少なくともベースフィルムを、絶縁被覆を取り囲むように螺旋状に巻き付け、第２のポリマー材料を空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、第２の導電性被覆を含む絶縁システムをケーブル本体上に提供するステップと、
Ｖ．任意選択的に、外装材および／または保護シースなどの絶縁システムを被覆する保護材料を準備するステップと、を含み、
第１のポリマー材料および第２のポリマー材料は異なる物理的および／または化学的性質を有する。
【００２２】
好ましくは、絶縁システム用の多層構造が提供される。従って、絶縁被覆は少なくとも２層の絶縁材料を含み、第１および第２の半導電性被覆は少なくとも２層の半導電性材料を含む。好適には、ベースフィルムは重なり合った形で、巻き付けられる、または巻かれる。このようにしてフィルム縁部の間の隙間を最小化することができる。しかし、フィルムは代替として、縁部と縁部が揃う形態で、または２つの縁部の間に突合せ隙間空間が存在する形態で巻き付けることができる。
【００２３】
好適には、ステップＩＩ）からＩＶ）の間に、送電ケーブル本体は温度上昇、放射、または圧力上昇のステップにさらされて、第２のポリマー材料が活性化され、それにより絶縁システム内の空間および隙間が充填される。第２のポリマー材料が液体または半固体として準備される場合には、活性化ステップは必要ない場合があるが、第２のポリマー材料の粘度を低下させる必要がある場合には、使用される場合がある。第２のポリマー材料が液状の場合、プロセスはステップＶの前にケーブル本体を硬化させることを更に含み得る。
【００２４】
それぞれの被覆内の層の接着性を改善するために、プロセスはステップＶの前にケーブル本体のコロナ表面処理を更に含み得る。
【００２５】
上で既に述べたように、半導電性材料および／または絶縁材料は製造プロセスを促進するためにテープの形態であることが好ましい。従って、半導電性材料および／または絶縁材料はラッピングヘッドの列を用いてケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けることができる。
【００２６】
別の変形形態によると、ベースフィルムを形成する第１のポリマー材料は、導体またはケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられたテープの形態で提供され、ケーブル本体は、導体および第１の半導電性被覆、ならびに任意選択的に絶縁被覆および第２の半導電性被覆を含み、第２のポリマー材料は巻き付けの間に液状で適用される。液体は液体供給装置、ダイまたは任意の他の好適な手段を用いて加えることができる。このようにして、絶縁システム内の空間、隙間または隙間は更に充填することができ、従って空間、隙間または隙間を絶縁システムから排除することができる。
【００２７】
本発明の更なる特徴、目的および利点を、添付図面を参照して以下の（発明を実施するための形態）において説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１ａ】本発明による絶縁システムを含むケーブルの、部分的な側面のカット図である。
【図１ｂ】本発明による絶縁システムを含むケーブルの径方向断面図である。
【図２】本発明による絶縁システムを有するケーブルを含むＨＶＡＣケーブルの径方向断面図である。
【図３ａ】本発明による第１および第２のポリマー材料を含むテープを概略的に示す。
【図３ｂ】本発明による第１および第２のポリマー材料を含むテープの２つの層を概略的に示す。
【図３ｃ】本発明による第１および第２のポリマー材料を含むテープの３つの層を概略的に示す。
【図４】本発明によるケーブルを生産するためのプロセスのステップを示すフローチャートである。
【図５】平坦なサンプルでのＤＣ破壊試験の実験結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の送電ケーブルは一般に、金属導体、絶縁システム、および任意選択的に絶縁システムおよびケーブルを機械的な力および／または水分から保護するように構成された保護システムを含む。
【００３０】
本発明の絶縁システムは、導体の周りに巻き付けた、および／またはラップされた非含浸絶縁システムである。このことは、絶縁材料を含浸し、よって絶縁材料における、または絶縁システムのラップされた構造における、空いた空間または隙間を充填するために、油または他の含浸液を使用しないことを意味する。本出願において、「巻かれた」は「巻き付けられた」と同様の定義で使用される。「ラップされた」とは、被覆内の材料が螺旋状に巻き付けられて重なり合った形態、または巻き付けられた材料の縁部と縁部が揃うように配置された形態、または巻き付けられた材料の２つの縁部の間に突合せ隙間空間が存在する形態で、螺旋状に巻き付けられた絶縁システムを意味する。ラップされた構造はテープを使用することにより得ることができる。テープは例えば、異なる性質を有する２つの異なるポリマー材料を含み得る。本発明の絶縁材料は、ケーブル継手に対しても使用することができる。
【００３１】
導体は普通、銅またはアルミニウムなどの金属によって主に構成される。導体は、一体または撚り合わせであってもよい。通常、導体は略円形の断面を有するが、代替の形状も考えることができる。導体は導電性であり、従って電気を伝送することができる。導電性材料の導電率は２０℃で約１０６Ｓ／ｍよりも大きいことが適切である。基本的に上限はないが、実用的な溶液においては上限は２０℃で約１０８Ｓ／ｍである。
【００３２】
導体は絶縁システムによって取り囲まれている。絶縁システムは、導体の外周形状に対応する外周形状、通常は略円形の外周、を有する断面を有してもよい。導体は直接的にまたは間接的に絶縁システムによって取り囲まれてもよく、すなわち電力ケーブルは導体と絶縁システムとの間に少なくとも１つの材料層、例えば半導電性テープを含んでもよい。
【００３３】
電気絶縁システムは、導体を半径方向に取り囲む半導電性材料の層を、好ましくは複数層を含む、第１の、内側の半導電性被覆を含む。半導電性材料は、例えば導電性の充填材粒子を使用することにより得ることができる半導電性性質を有する。充填剤粒子類は、例えば約１０００Ｓ／ｍの導電率を有するカーボンブラックであってもよい。粒子は第１のおよび／または第２のポリマー材料に分散させ、または予め添加させていてもよい。半導電性性質の材料とは、導体の電気導電率よりも低い電気導電率を有するが絶縁体ではない材料を意味する。半導電性材料の導電率は典型的には、２０℃で１０−５Ｓ／ｍより大きく、例えば最大で約１０または１０２Ｓ／ｍであってもよい。典型的には、導電率は２０℃で１０３Ｓ／ｍ未満、好ましくは１０−３Ｓ／ｍ以上である。
【００３４】
多層構造とは、それぞれの被覆内にそれぞれの材料が複数層、すなわち少なくとも２層存在することを意味する。多層構造内の層数は広範にわたって変更することができ、例えば２〜７００であり得るが、この区間に限定されない。例えば、層数は半導電性被覆に対しては２〜５０層であり、絶縁被覆に対しては２〜７００層であり得る。
【００３５】
第１の、内側の半導電性被覆は、絶縁材料の層、好ましくは複数層を含む絶縁被覆によって取り囲まれている。絶縁材料は絶縁特性を有し、すなわち導電性がない、または導電性は非常に小さい。材料の絶縁特性とは材料が電気に抵抗することを意味する。絶縁材料の導電率は、電界強度および／または温度に依存して、例えば２０℃で約１×１０−８から約１×１０−２２Ｓ／ｍ、典型的には１×１０−９から１×１０−１８であり得る。
【００３６】
次いで絶縁被覆は普通は、上述したように、および以下に更に記載されるように、半導電性材料の層、好ましくは複数層を含む、第２の、外側の半導電性被覆によって取り囲まれる。
【００３７】
本発明による半導電性材料および絶縁材料は、ベースフィルムを形成するように構成された第１のポリマー材料と、絶縁システム内の突合せ隙間空間などの空間、および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料とを含む。第１のポリマー材料および第２のポリマー材料は異なる性質、すなわち物理的性質および／または化学的性質を有し、第１のポリマー材料および第２のポリマー材料は好ましくは異なるポリマー組成を含む。第１のポリマー材料および第２のポリマー材料は使用された添加剤に依存して、絶縁特性または半導電性性質を有し得る複合材料を形成する。
【００３８】
第１のポリマー材料および第２のポリマー材料はどちらも熱可塑性であり、特定の条件において定義された、および特定の標準規格、すなわちＡＳＴＭ  Ｄ１５２５および／またはＩＳＯ  ３０６に従うビカー軟化点を有し得る。代替としてまたは加えて、第１のポリマー材料および第２のポリマー材料は、特定の条件において定義された、および特定の標準規格に従う、それぞれのガラス転移温度、および融点または融解温度を有し得る。一変形形態によると、特定条件における第１のポリマー材料の融点または融解温度は、第２のポリマー材料の同一条件における融点または融解温度よりも高くてもよい。例えば、第１のポリマー材料は少なくとも１１０℃、好ましくは少なくとも１４０℃または１６０℃の融点または融解温度を有してもよく、それによりケーブルの通常動作中の温度ピーク中に融解することはない。その時、第２のポリマー材料はそれに対応して１１０℃未満または１４０℃未満または１６０℃未満の融点または融解温度を有してもよいが、ケーブルの通常動作中に融解することがないように９０℃を超えることが好ましい。半結晶性の熱可塑性材料の結晶性部分のみが融点または融解温度を持ち、非晶質材料および熱硬化性材料は融点または融解温度を持たないことに留意されたい。別の変形形態によると、第１のポリマー材料の融点または融解温度は第２のポリマー材料よりも低いか、または等しいが、製造条件中の第２のポリマー材料の粘度は第１のポリマー材料の粘度よりも低く、製造条件において固体であることが好ましい。それによって、第２のポリマー材料は絶縁システム内の空間および／またはあらゆる隙間を充填することができ、一方でベースフィルムは導体またはケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けることができる。従って、更なる変形形態によると第２のポリマー材料は液体または半固体であり得る。半固体とは、第２のポリマー材料が液体と固体の間の濃い粘稠性を有し、材料はその自重を支持しその形状を保持し得るが、材料は圧力下または加熱時に流動し得ることを意味する。液体または半固体の第２のポリマー材料は、巻き付け条件、すなわち２０℃および大気圧、または他の巻き付け温度においてベースフィルムに接着したままであるように、十分に高い粘度を有することが好適である。
【００３９】
絶縁システムの構造を安定化させる必要がある場合は、第２のポリマー材料に架橋剤を添加することが可能である。従って、絶縁システムが導体上にラップされた後、ケーブルまたはケーブル本体は硬化され得る。第２のポリマー材料は初期的には熱可塑性であってもよく、従って、例えば巻き付け中には、架橋前では一定の初期的な融解温度または融点を有する。しかし、第２のポリマー材料が加熱され架橋されると材料は固体となり、通常は熱硬化しており、もはや熱可塑性ではない。
【００４０】
ベースフィルムを形成する第１のポリマー材料用の好適な材料は、送電ケーブルの通常動作中にケーブルに加わる機械的な力および熱的条件に耐える、機械的性質および熱的性質を有する、任意のプラスチックフィルム材料であり得る。更に、第１のポリマー材料はそれ自体で電気的に絶縁性でなければならないが、導電性の充填材粒子の添加により半導電性性質になり得る。好適な第１のポリマー材料は、ポリプロピレン（ＰＰ）もしくはポリエチレン（ＰＥ）、またはそれらの混合物などの、ポリオレフィンポリマーを含むか、またはそれらから構成される。ポリエチレンフィルムは、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）または架橋ポリエチレン（ＸＬＰＥ）を含むか、またはそれらから構成され得る。好適な第１のポリマー材料の更なる例には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルム、スルホン化プラスチックフィルム、例えばポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）およびポリスルホン（ＰＳＵ）フィルム、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリアラミド、または、それらの任意の混合物、すなわち上述の第１のポリマー材料の全ての任意の混合物、が含まれる。送電ケーブル用途での使用に好適な特性を有する他のプラスチックフィルム材料を使用することができる。
【００４１】
好適な第２のポリマー材料は好ましくは接着材料である。接着材料は感圧性であり得る。代替としてまたは加えて、第２のポリマー材料はホットメルト材料、例えばホットメルトタイプの接着剤である。送電ケーブルでの使用に好適で、絶縁特性を有し、絶縁システム内の空間または隙間を充填することができる、任意のタイプの第２のポリマー材料を使用することができる。そのような材料は当技術分野において既知であり、接着材料は、例えばアクリル接着剤、ゴム系接着剤またはシリコーン系接着剤を含むか、またはそれらで構成され得る。エポキシ系接着剤などの他のタイプを使用することができる。ホットメルトは狭い融点範囲を有するポリマーである。ホットメルトは、巻き付け中のベースフィルムの機械的性質に対応する機械的性質を有する固体であり得る。ホットメルトがベースフィルムに接着され、ベースフィルムとしての第１のポリマー材料、および第２のポリマー材料がテープとして提供される場合、テープは巻き付け中にプラスチック積層物のように見えることになる。しかし、テープが一定温度まで加熱されると、ホットメルトは融解し、よって絶縁システム内の空いた空間および隙間を充填する。第２のポリマー材料が接着剤、例えばアクリル接着剤の場合、第２のポリマー材料は液体または半固体の形態であり得る。しかし、その場合、第２のポリマー材料の粘度は十分に高く、巻き付け条件、例えば２０℃で大気圧、もしくは他の気圧または温度においてベースフィルム上に留まることになる。ベースフィルムとしての第１のポリマー材料をテープとして提供することができ、第２のポリマー材料を液体または半固体として提供することができる。
【００４２】
好ましくは、ベースフィルムとしての第１のポリマー材料、および第２のポリマー材料はテープとして提供される。テープはベースフィルムとしての第１のポリマー材料、およびベースフィルムに接着するコーティング層としての第２のポリマー材料を含み得る。テープは、ベースフィルムの両面上のベースフィルムに接着するコーティング層として第２のポリマー材料を含み得る。
【００４３】
第２のポリマー材料の厚さは１〜３００μｍとすることができ、ベースフィルムの厚さは１〜３００μｍとすることができる。しかし、厚さは特に限定されず、材料層の適用中に適用可能であれば他の厚さを使用してもよい。しかし、例えば、上述の厚さを使用し、少なくとも２層の半導電性材料および絶縁材料を重なり合う形で巻き付けた場合、例えば最大７００層の材料が使われた場合、それぞれの被覆の総厚は例えば２μｍ〜５０ｍｍ、好ましくは半導電性被覆に対しては２μｍと５ｍｍの間、絶縁被覆に対しては２ｍｍと５０ｍｍの間であり得る。
【００４４】
上述したような絶縁システムは、送電ケーブル全体に使用することができ、従って加えて送電ケーブルのケーブル継手内でも使用可能である。
【００４５】
送電ケーブルが製造されるとき、半導電性材料のベースフィルムを形成する少なくとも第１のポリマー材料、および／または絶縁材料は、導体またはケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられる。ケーブル本体とは、導体および少なくとも第１の、内側の半導電性被覆、ならびに任意選択的に絶縁被覆、ならびに任意選択的に第２の半導電性被覆を含む、未完成の送電ケーブルを意味する。ベースフィルムを導体またはケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付ける場合、少なくともベースフィルムの連続する層が重なり合うことが好ましい。それぞれの被覆内の少なくともベースフィルムを螺旋状に巻き付けることにより、絶縁システムのためのラップされた構造が形成され得る。第２のポリマー材料は次いで絶縁システム内の突合せ隙間空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成される。
【００４６】
絶縁システム内には空気または水が実質的に存在しないことが重要である。従って、絶縁体を吸湿から保護するために、いかなる隙間または空間も充填されなければならない。本発明によると、第２のポリマー材料が絶縁システム内の空間または隙間を充填するように構成されるので、含浸を行う必要がない。
【００４７】
ベースフィルムは多孔性ではなく、このことは第１のポリマー材料が、水、空気または他の流体が浸透可能な細孔を持たないベースフィルムを形成することを意味する。従って、材料内には空気または水分が閉じ込められることがない。
【００４８】
ラップされた絶縁システムを含むケーブル本体には普通、絶縁システムを水分から保護するために水分バリヤが設けられる。水分バリヤは液体への耐性を有する。「耐性」とは、材料が液体、例えば水および任意選択的に空気に対するバリヤをもたらすが、例えば水および／または空気に対して必ずしも完全に不浸透性ではないことを意味する。電気的絶縁システムの固有特性は劣化する場合があり、長期にわたり水分にさらされると、その絶縁効果を失う場合があるので、水分バリヤは必要である。しかし、本発明の絶縁システムはベースフィルムとして第１のポリマー材料を含み、第１のポリマー材料は多孔性ではなく、よって水自体に不浸透性なので、導体に対しての更に改善した水分防止が提供される。
【００４９】
導体、絶縁システムおよび水分バリヤは、ケーブルの保護システム内に含むことのできる材料の更なる層によって囲むことができる。更なる材料および層は、異なるケーブル部品を一緒に保持すること、送電ケーブルに機械的強度を与えること、物理的ならびに化学的な侵食、例えば腐食に対してケーブルを保護することなどの種々の役割を有し得る。そのような材料および層は、当業者には一般に公知である。例えば、そのような更なる材料は、外装材、例えば鋼線、および外側保護シースを含んでいてもよい。
【００５０】
本発明による送電ケーブルは単相、すなわち直流（ＤＣ）のケーブル、または３相、すなわち交流（ＡＣ）の送電ケーブルであり得る。ＤＣケーブルは絶縁システムによって取り囲まれた１つの導体を含む。３相ケーブルは３つの導体を含み、その各々は別個の電気絶縁システムによって取り囲まれている。３相送電ケーブルはまた、上述のように、ケーブルの残部の周りに構成され、かつケーブルの残部を囲む、更なる材料および層を含み得る。そのような更なる材料および層には、上述のように様々なケーブル部品を一緒に保持する役割、およびケーブルに、物理的ならびに化学的な侵食、例えば腐食に対する機械的強度と保護を与える役割などの様々な役割があってもよく、一般に当業者に公知である。
【００５１】
本発明による送電ケーブルは水中電力ケーブルであってもよく、またはケーブルは陸上ケーブルであってもよい。ケーブルは、好ましくは、５０ｋＶ以上の定格電圧を有する送電ケーブルであり、従って高電圧伝送電力ケーブルとして使用するのに好適である。例えば、ケーブルは高電圧直流（ＨＶＤＣ）ケーブル、高電圧交流（ＨＶＡＣ）ケーブル、超高電圧ケーブル（ＥＨＶ）、超超高電圧ケーブル（ＵＨＶ）、中電圧ケーブルおよび低電圧ケーブルであり得る。
【００５２】
図１ａおよび図１ｂは、本発明によるラップされた絶縁システムを含む送電ケーブルの例を示す。図１ａには伝送電力ケーブル１０が部分的な側面のカット図で示され、図１ｂには径方向断面図を示し、参照符号は両図に対して同様である。電力ケーブルは金属導体１を含み、金属導体は、アルミニウムまたは銅などの一体の、または撚り合わせた金属導体であってもよい。ケーブル１０は更に絶縁システム２（図１ａに示す）を含み、絶縁システムは、導体１を半径方向に同軸状に取り囲む複数層の半導電性材料を含む、内側半導電性被覆４を含む。内側半導電性被覆４は導体１と直接接触していてもよく、または例えば導電性テープの層（図示せず）が導体１と内側半導電性被覆４との間に配置されてもよい。内側半導電性被覆４は、ベースフィルムを形成するように構成された第１のポリマー材料と、絶縁システム内の空間および／またはいかかる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料とを含む複数層の複合半導電性材料、ならびにその材料を半導電性にするための充填材として例えばカーボンブラックを含む。もちろん他の導電性充填剤粒子を使用してもよい。
【００５３】
内側半導電性被覆４は絶縁被覆５によって同軸方向および半径方向外側に向かって取り囲まれており、絶縁被覆は、ベースフィルムを形成するように構成された第１のポリマー材料と、絶縁システム内の空間および／またはいかかる隙間をも充填するように構成され、絶縁特性を有する第２のポリマー材料とを含む、本発明の複合絶縁材料の複数層を含む。内側半導電性被覆４および絶縁被覆５用の複合材料はどちらも、好適にはテープの形態で提供され、ラッピングヘッド（図示せず）の列を用いて、導体１の周りに螺旋状に巻かれる。絶縁被覆５は、半導電性性質を有する本発明の複合材料の複数層を含む、第２の、外側の半導電性被覆６によって、同軸状および半径方向外側に取り囲まれている。ケーブル１０は更に水分バリヤ８を含む保護システムを含み、水分バリヤは溶接金属層とすることができ、波状または平滑であり得る。
【００５４】
図２は、絶縁システム２２と水分バリヤ２８を有する３つの導体２１を含む、交流（ＡＣ）電力ケーブル２０の例を示す。導体は全て同一であるが、明確化のために、１つの導体のみが対応する絶縁システムおよび水分バリヤと共に参照符号が付与されている。各導体２１は、複数層の絶縁材料および半導電性材料を含む絶縁システム２２によって、同軸状および半径方向に取り囲まれている。各絶縁システム２２は、内側半導電性被覆２４、絶縁被覆２５および外側半導電性被覆２６を含み、各被覆は本発明の複数層の複合絶縁材料および半導電性材料を含む。次に、絶縁システム２２は更に水分バリヤ２８を含む保護システムによって同軸状および半径方向外側に取り囲まれており、水分バリヤは波状または平滑であり得る金属層とすることができる。３つの導体２１は、３つの導体２１をＡＣケーブル２０内部で一緒に保つ外側シールド２９によって取り囲まれている。設計に基づいて、各ケーブルまたは各導体の形状は他の形状、例えば楕円形または扇形とすることができ、代替として水分バリヤ２８は、３つの絶縁された導体を同時に一緒に被覆するように製造することができ、この場合は水分バリヤシステムは１つだけ必要である。
【００５５】
図３ａ、図３ｂおよび図３ｃ（図３ａ〜図３ｃ）に、第２のポリマー材料がどのようにして絶縁システム内の空間または隙間を充填するかの原理を示す。図３ａに、ベースフィルムを形成する第１のポリマー材料と、コーティングを形成する第２のポリマー材料とを含むテープの２つの変形形態を示す。テープ３０がベースフィルム３１を含み、その片側がコーティング３２を形成する第２のポリマー材料で被覆されている。テープ３０’はベースフィルム３１’を含み、その両側がコーティング３２’を形成する第２のポリマー材料で被覆されている。一緒にプレスすると積層構造が形成される。ベースフィルムは機械的強度をもたらし、コーティングはベースフィルムとテープの第２の層との間の空間、および螺旋状のラッピングプロセス間に、異なるテープ層の間に生じる隙間をも充填するように構成されている。コーティングを形成する第２のポリマー材料は、接着剤、またはホットメルト、すなわち一定温度で急速に融解するポリマーのいずれかであり得る。
【００５６】
一般に、コーティング、すなわち第２のポリマー材料は、ベースフィルム、すなわち第１のポリマー材料よりも低い融解温度または融点を有し得る。このようにして、ベースフィルムが絶縁システムの構造を安定に維持する一方で、第２の材料を融解させ、よって絶縁システム内の隙間、空間および隙間を充填させることが可能である。別の変形形態によると、コーティングの融解温度または融点はベースフィルムの融解温度または融点よりも高いか、または同じであるが、コーティングの粘度は、特定の製造温度においてベースフィルムの粘度よりも低い。それによって、ケーブルの製造中に、コーティングが絶縁システム内の隙間、空間または隙間を充填することが可能である。別の変形形態によると、コーティング３２または第２のポリマー材料は感圧接着剤とすることができ、および／または接着剤は加熱すると流動性が増え空間、隙間または隙間を充填させることができる。絶縁システムがラップされ冷却されると、絶縁システム用の一体構造物が形成される。更なる変形形態によると、第２のポリマー材料は液状の接着剤またはホットメルトであり、ラッピング中に任意の好適な液体適用手段を用いて、空間、隙間または隙間に直接適用することができる。第２のポリマー材料は熱可塑性材料または熱硬化性材料のいずれかであり得る。冷却した時点で、様々な方法で、例えば接着剤の紫外線硬化を用いて、または化学的架橋剤を用いて、架橋させることができる。第２のポリマー材料が架橋されると、絶縁システムの動作温度における、より優れた安定性を得ることができる。
【００５７】
図４には本発明によるプロセスがフローチャートで示される。プロセスの第１のステップＩ）において、送電ケーブル用の導体１が準備される。導体は、上述した種類のいずれかであり得る。
【００５８】
プロセスの第２のステップＩＩ）において、ベースフィルムを形成するように構成された第１のポリマー材料、および絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料を含む、半導電性材料が設けられる。第２のステップはまた、半導電性材料の少なくともベースフィルムを、導体を半径方向に取り囲むように螺旋状に巻き付け、第２のポリマー材料を、空間および／またはいかなる隙間をも充填し、よって導体上に半導電性材料を適用し、よって第１の半導電性被覆と、導体および第１の半導電性被覆を含むケーブル本体とを提供する。
【００５９】
プロセスの第３のステップＩＩＩ）において、ベースフィルムを形成するように構成された第１のポリマー材料、および絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料を含む、絶縁材料が設けられる。プロセスステップは更に、絶縁材料の少なくともベースフィルムを、ケーブル本体を半径方向外側に向かって取り囲むように螺旋状に巻き付け、第２のポリマー材料が空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、絶縁材料を適用することを含む。
【００６０】
プロセスの第４のステップＩＶ）において、半導電性材料の少なくともベースフィルムが絶縁被覆を取り囲むように螺旋状に巻き付けられ、第２のポリマー材料が空間および／またはいかなる隙間をも充填して、第２の導電性被覆を含む絶縁システムをケーブル本体上に提供するように構成される。
【００６１】
任意選択の、プロセスの第５のステップＶ）において、外装材および／または保護シースなどの絶縁システムを被覆する保護材料が提供される。
【００６２】
方法において、既に上述したように、第１のポリマー材料および第２のポリマー材料は異なる物理的および／または化学的性質を有する。
【００６３】
半導電性材料および絶縁材料は、巻付装置を用いて材料を導体の周りに巻く、またはラップすることにより提供される。そのような機器は当該技術分野において既知の任意のタイプであり得る。好ましくは、少なくとも２層の絶縁材料が絶縁被覆内に適用され、少なくとも２層の半導電性材料が第１および第２の半導電性被覆内に適用される。従って、絶縁被覆は少なくとも２層の絶縁材料を含み、第１および第２の半導電性被覆は少なくとも２層の半導電性材料を含む。すなわち絶縁システムは各被覆内に多層構造を有している。
【００６４】
ステップＩＩ）からＩＶ）の間に、送電ケーブル本体は温度上昇、放射、または圧力上昇のステップにさらされて、コーティング材料が活性化され、それにより絶縁システム内の突合せ隙間空間および隙間が充填される。
【００６５】
本発明の変形形態によると、第２のポリマー材料は、硬化させると、架橋した熱硬化性絶縁システムを得ることができる架橋剤を含む。その場合、プロセスは更に、ステップＶの前にケーブル本体を硬化させることを含む。硬化は上昇させた温度にて、すなわち加熱することにより、または放射、例えばＵＶ放射を用いて実施することができる。
【００６６】
また、プロセスは更に、ステップＶの前に、好適にはステップＩＩ〜ＩＶの各々に関連して、半導電性被覆および／または絶縁被覆のコロナ表面処理を含み得る。コロナ処理は異なるポリマー層の間の接着性を向上させる標準的な方法である。コロナ処理は主に表面を処理する。コロナ表面処理は、例えばフィルムを針／平板電極システム内に置くことにより実施可能である。次いでフィルムの表面は、ＡＣ電圧下で針電極によって生成されたコロナによって処理され得る。
【００６７】
好ましくは、半導電性材料および／または絶縁材料はテープの形態である。好適には、テープは、ベースフィルムとしての第１のポリマー材料、およびコーティングとしての第２のポリマー材料を含む積層体である。
【００６８】
好適には、半導電性材料および／または絶縁材料はラッピングヘッドの列を用いてケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられる。そのようなラッピングヘッドは当該技術分野において周知であり、既知の配置構成を使用することができる。
【００６９】
別の変形形態によると、ベースフィルムを形成する第１のポリマー材料は、導体またはケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられたテープの形態で提供され、ケーブル本体は、導体および第１の半導電性被覆、ならびに任意選択的に絶縁被覆および第２の半導電性被覆を含み、第２のポリマー材料は巻き付けの間に液状で添加され得る。この場合、第２のポリマー材料は、固体絶縁構造を得るために乾燥または硬化させなければならない。
【実施例１】
【００７０】
ラッピングプロセス
概念を証明するために、アルミニウム管上に様々な材料をラッピングすることにより試料を準備した。長いケーブルを作製する必要なく、電気的に評価することができるように管を使用した。試料をラップするために巻上機を使用した。ベースフィルムとしてＰＥＮ、およびコーティングとしてアクリル系感圧接着剤を有する７層のテープを有する試料の一セットを準備し、更に以下で説明する。ベースフィルムとしてＰＰ、およびコーティングとしてアクリル系ＵＶ硬化コーティングを有する、試料の別のセットを用意した。
【００７１】
部分放電（ＰＤ）評価
充填材料が全ての隙間を完全に充填していない場合、隙間が形成され、よって絶縁破壊値を大幅に下回るＰＤ挙動を生じることになる。従ってどんな隙間でも検出するためにＰＤ測定を実施した。
【００７２】
この目的のために、１９ｍｍの幅を有する２５μｍ厚のＰＥＮフィルム（Ｔｅｏｎｅｘ（登録商標））を７層と、５０μｍのアクリル系接着剤を併せて、総厚０．５ｍｍとなる層でラップしたアルミニウム管を準備し、圧力を加えるための最終プロセスステップとして、シュリンクテープを適用しその後に熱処理を行った。このようにして準備した試料は全て、絶縁破壊値に近接したＰＤのみを示した。
【００７３】
ＤＣ絶縁破壊強度
平面試料でのＤＣ破壊試験を行い、ＰＰキャパシタフィルムを、押出グレード、ホットプレスでプレスし平板化したＰＰ混合顆粒と比較した。図５に、ＰＰフィルムおよびＰＰ混合平板の平面試料において、Ｂｉｏｔｅｍｐオイル内で室温にて０．５ｋＶ／ｍｍの増加率を用いて測定したＤＣ絶縁破壊強度のワイブル確率の結果を示す。図示したように、ＰＰフィルムの多層構造は、押出グレードのＰＰ混合の単層よりも高い絶縁破壊値を有する。
【００７４】
本発明の前述の説明および実施例は、例示および説明のために提示されたものである。上記記載は、網羅的であること、または本発明を開示された厳密な実施形態に限定することを意図するものではない。多くの修正形態および変形形態が当業者には明らかとなるであろうことは明白である。実施形態は、本発明の原理およびその実用的応用を最もよく説明し、それによって当業者が本発明を、様々な実施形態に対して、および企図される特定の用途に適した様々な変更を伴って理解できるようにするために、選択され記載されている。上で明記した特徴は、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の構成内で明記した、様々な実施形態の間で組み合わせてもよい。
【図１ａ】
2019512845.tif 000003
【図１ｂ】
2019512845.tif 000004
【図２】
2019512845.tif 000005
【図３ａ】
2019512845.tif 000006
【図３ｂ】
2019512845.tif 000007
【図３ｃ】
2019512845.tif 000008
【図４】
2019512845.tif 000009
【図５】
2019512845.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月17日(2018.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体（１；２１）および絶縁システム（２；２２）を含む送電ケーブル（１０；２０）であって、前記絶縁システム（２；２２）は
前記導体（１；２１）を半径方向に取り囲む半導電性材料の層を含む第１の半導電性被覆（４；２４）と、
前記第１の半導電性被覆（４；２４）を半径方向外側に取り囲む絶縁材料の層を含む絶縁被覆（５；２５）と、
前記絶縁被覆（５；２５）を半径方向外側に取り囲む半導電性材料の層を含む第２の半導電性被覆（６；２６）と、を含む送電ケーブル（１０；２０）において、
前記半導電性材料および前記絶縁材料は、ベースフィルム（３１；３１’）を形成するように構成された第１のポリマー材料、および前記絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料を含み、
前記第１のポリマー材料および前記第２のポリマー材料は異なる物理的および／または化学的性質を有し、
前記第２のポリマー材料は接着剤材料であり、
少なくとも、前記半導電性材料の前記ベースフィルム（３１；３１’）、および前記絶縁材料を形成する前記第１のポリマー材料は、前記導体（１；２１）、または前記導体（１；２１）および少なくとも前記第１の半導電性被覆（４；２４）を含むケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられていることを特徴とする、送電ケーブル。
【請求項２】
前記半導電性材料は電気的導電性粒子を含む、請求項１に記載の送電ケーブル。
【請求項３】
前記絶縁被覆は少なくとも２層の絶縁材料を含み、前記第１の半導電性被覆および前記第２の半導電性被覆は少なくとも２層の半導電性材料を含む、請求項１または２に記載の送電ケーブル。
【請求項４】
前記ベースフィルム（３１；３１’）としての前記第１のポリマー材料はテープとして提供され、前記第２のポリマー材料は液体または半固体として提供される、請求項１から３のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項５】
前記ベースフィルム（３１；３１’）としての前記第１のポリマー材料、および／または前記第２のポリマー材料はテープとして提供される、請求項１から４のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項６】
前記テープ（３０；３０’）は、前記ベースフィルム（３１；３１’）としての前記第１のポリマー材料、および前記ベースフィルム（３１；３１’）に接着するコーティング層（３２；３２’）としての前記第２のポリマー材料を含む、請求項５に記載の送電ケーブル。
【請求項７】
前記テープ（３０；３０’）は、前記ベースフィルム（３１；３１’）の両面上で前記ベースフィルム（３１；３１’）に接着するコーティング層（３２；３２’）として前記第２のポリマー材料を含む、請求項６に記載の送電ケーブル。
【請求項８】
前記第２のポリマー材料の厚さが１〜３００μｍである、請求項５から７のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項９】
前記ベースフィルムの厚さが１〜３００μｍである、請求項１から８のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項１０】
前記半導電性材料および前記絶縁材料は重なり合う形態で巻き付けられ、対応する前記被覆の総厚が２μｍ〜５０ｍｍである、請求項１から９のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項１１】
前記ベースフィルムを形成する前記第１のポリマー材料は、ポリオレフィン、例えば、ポリプロピレン、または、ポリエチレン、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレンもしくは架橋ポリエチレン、もしくはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、または、スルホン化プラスチック、例えばポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）およびポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリカーボネート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリアラミド、または、それらの任意の混合物、を含むか、またはそれらから構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項１２】
前記ベースフィルム（３１；３１’）としての前記第１のポリマー材料と、前記第２のポリマー材料とがテープとして準備され、前記テープ（３０；３０’）は、前記ベースフィルム（３１；３１’）としての前記第１のポリマー材料と、前記ベースフィルム（３１；３１’）に接着されたコーティング層（３２；３２’）としての前記第２のポリマー材料とを含み、前記第２のポリマー材料はホットメルト材料である、請求項１１に記載の送電ケーブル。
【請求項１３】
前記絶縁システムは、前記送電ケーブルのケーブル継手内に追加的に含まれる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の送電ケーブル。
【請求項１４】
導体（１；２１）と、前記導体（１；２１）を取り囲む絶縁システム（２；２２）とを含む送電ケーブル（１０；２０）の生産のためのプロセスであって、
Ｉ．前記送電ケーブル（１０；２０）用の導体（１；２１）を準備するステップと、
ＩＩ．ベースフィルム（３１；３１’）を形成するように構成された第１のポリマー材料と、前記絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料とを含む半導電性材料を準備し、前記半導電性材料の少なくとも前記ベースフィルム（３１；３１’）を、前記導体（１；２１）を半径方向に取り囲むように螺旋状に巻き付けること、ならびに前記第２のポリマー材料を空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、前記半導電性材料を前記導体上に適用し、よって第１の半導電性被覆（４；２４）と、前記導体（１；２１）および前記第１の半導電性被覆（４；２４）を含むケーブル本体とを提供するステップと、
ＩＩＩ．ベースフィルム（３１；３１’）を形成するように構成された第１のポリマー材料と、前記絶縁システム内の空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成された第２のポリマー材料とを含む絶縁材料を準備し、前記絶縁材料の少なくとも前記ベースフィルム（３１；３１’）を、前記ケーブル本体を半径方向外側に向かって取り囲むように螺旋状に巻き付けること、ならびに前記第２のポリマー材料を空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、前記絶縁材料を適用し、よって絶縁被覆（５；２５）を更に含むケーブル本体を提供するステップと、
ＩＶ．前記半導電性材料の少なくとも前記ベースフィルム（３１；３１’）を、前記絶縁被覆（５；２５）を取り囲むように螺旋状に巻き付け、前記第２のポリマー材料を空間および／またはいかなる隙間をも充填するように構成することにより、第２の半導電性被覆（６；２６）を更に含む絶縁システム（２；２２）をケーブル本体上に提供するステップと、
Ｖ．任意選択的に、外装材および／または保護シースなどの前記絶縁システム（２；２２）を被覆する保護材料を準備するステップと、を含み、
前記第１のポリマー材料および前記第２のポリマー材料は異なる物理的および／または化学的性質を有し、前記第２のポリマー材料は接着剤材料である、プロセス。
【請求項１５】
前記絶縁被覆は少なくとも２層の絶縁材料を含み、前記第１の半導電性被覆および前記第２の半導電性被覆は少なくとも２層の半導電性材料を含む、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記ステップＩＩ）から前記ステップＩＶ）の間に、前記送電ケーブル本体は温度上昇、放射、または圧力上昇のステップにさらされて、前記第２のポリマー材料が活性化され、それにより前記第２のポリマー材料が前記絶縁システム内の前記空間および前記隙間を充填する、請求項１４または１５に記載のプロセス。
【請求項１７】
ステップＶを実施することを含み、更に、前記ステップＶの前に前記ケーブル本体を硬化させることを含む、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１８】
ステップＶを実施することを含み、更に、前記ステップＶの前に前記ケーブル本体のコロナ表面処理を含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記半導電性材料および／または前記絶縁材料はテープ（３０；３０’）の形態である、請求項１４から１８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記ベースフィルム（３１；３１’）を形成する前記第１のポリマー材料はテープ（３０；３０’）の形態で提供され、前記テープは、前記導体（１；２１）、または、前記導体（１；２１）と、前記第１の半導電性被覆（４；２４）と、任意選択的に前記絶縁被覆（５；２５）と、任意選択的に前記第２の半導電性被覆（６；２６）とを含む前記ケーブル本体の周りに螺旋状に巻き付けられており、前記第２のポリマー材料は巻き付けの間に液状で適用される、請求項１４から１９のいずれか一項に記載のプロセス。
【国際調査報告】
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