(57)【要約】【課題】ヒートサイクルを受けてもワイヤシールド層を構成する線材が外部半導電層に食い込むおそれが少なく、また、ケーブルが曲げられたときにワイヤシールド層を構成する線材の片寄りや座屈が発生し難く、かつ、線材と外部半導電層との良好な電気的接触状態を保つことのできる電力ケーブルを提供する。【解決手段】外部半導電層４上に、多数の導電性線材を周方向に隙間をあけてらせん巻きしてなるワイヤシールド層５を有する電力ケーブルにおいて、導電性線材として平角線５ｂを用い、平角線で構成されるワイヤシールド５層上に、周方向に間隔をあけてテープ８を縦添えし、その上に樹脂シース７を押出被覆して、ワイヤシールド層５のテープ８で覆われていない部分の平角線５ｂの間に樹脂シースを食い込ませた。【選択図】図１
2015076157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部半導電層上に、多数の導電性線材を周方向に隙間をあけて巻いたワイヤシールド層を有する電力ケーブルにおいて、
前記導電性線材として平角線を用い、平角線で構成されるワイヤシールド層上に、周方向に間隔をあけてテープを縦添えし又は巻いて、その上に樹脂シースを押出被覆して、ワイヤシールド層のテープで覆われていない部分の平角線の間に樹脂シースを食い込ませたことを特徴とする電力ケーブル。
【請求項２】
平角線が、厚さ0.6mm以上1.2mm以下、幅3mm以上7mm以下であることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル。
【請求項３】
ワイヤシールド層の外周長のうちテープで覆われていない部分の割合をテープ開口率と定義したとき、テープ開口率が30〜80％であることを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤシールド層を有する電力ケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４にワイヤシールド層を有する従来の一般的な電力ケーブルを示す。この電力ケーブルは、中心の導体１の外周に内部半導電層２、架橋ポリエチレン等からなる絶縁層３、外部半導電層４を順次設け、その上に多数の銅丸線５ａを周方向に隙間をあけてらせん巻きしてワイヤシールド層５を形成し、さらに押さえテープ巻き６を施した上で、樹脂シース７を押出被覆したものである（特許文献１の図１、特許文献２の図１）。導体１から外部半導電層４までが電力ケーブルのケーブルコアである。
【０００３】
このタイプの電力ケーブルは、ワイヤシールド層５を構成する銅丸線５ａを押さえテープ巻き６により外部半導電層４に押し付けて、銅丸線５ａと外部半導電層４の電気的接触状態を保っているが、隣り合う銅丸線５ａ間には隙間があるため、ケーブルが曲げられたときに銅丸線５ａの片寄りや座屈などが発生しやすいという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するものとしては、図５に示すように、ワイヤシールド層５上に押さえテープ巻きを施すことなく樹脂シース７を直接押出被覆することにより、ワイヤシールド層５の銅丸線５ａ間に樹脂シース７の内層部を食い込ませた電力ケーブルが提案されている（特許文献１の図２）。このようにすれば、銅丸線５ａの周方向への移動を阻止できるため、ケーブルが曲げられたときの銅丸線５ａの片寄りや座屈などを防止できる。
【０００５】
しかし、このタイプの電力ケーブルには次のような問題がある。すなわち、銅丸線５ａの間に樹脂シース７の内層部を食い込ませるためには、樹脂を加圧押出する必要があるが、加圧押出により樹脂が銅丸線５ａの周りに完全に回り込む状態（特許文献１の図２（Ｃ）の状態）になると、銅丸線５ａと外部半導電層４の良好な電気的接触状態が保てなくなるため、充電電流や事故時の電流がケーブルコアからワイヤシールド層へ流れなくなり、シールドとしての機能が果たせなくなる。
【０００６】
一方、銅丸線間へのシース樹脂の食い込みが十分でないと、銅丸線の拘束が不十分となり、ケーブルが曲げられたときに銅丸線の片寄りや座屈などが発生するおそれが残ることになる。このようなことから、図５のタイプの電力ケーブルは樹脂シースの押出圧力の調整が難しく、安定な品質を得ることが難しいという問題がある。
【０００７】
加えて、従来の電力ケーブルは、ワイヤシールド層を構成する導電性線材として銅丸線を使用しているため、ヒートサイクルを受けてケーブルコアが膨張、軟化した場合に、銅丸線５ａが外部半導電層４に食い込んで、絶縁層３と外部半導電層４間の界面不整が生じやすく、絶縁性能が劣化するおそれがある。
【０００８】
また、ワイヤシールド層を構成する線材が外部半導電層へ食い込むのを防止することが目的ではないが、ワイヤシールド層を構成する線材として銅平角線を用いた電力ケーブルも提案されている（特許文献２の図２）。ワイヤシールド層を構成する線材が銅平角線であれば、ヒートサイクルを受けてもそれが外部半導電層に食い込むのを防止できると考えられる。
【０００９】
しかし、特許文献２の図２に記載された電力ケーブルは、前述の図４に示した電力ケーブルと同様、銅平角線がその上に巻かれた押さえテープによって外部半導電層上に押し付けられているだけであり、隣り合う銅平角線間には隙間が存在する。このため、ケーブルが曲げられたときに銅平角線の片寄りが発生しやすいという問題は残るうえに、銅平角線は銅丸線より座屈し易い不安がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】実開昭６１−１４７１１２号公報
【特許文献２】実開昭６１−１４１７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、ワイヤシールド層を構成する導電性線材間に隙間があると、ケーブルが曲げられたときに線材の片寄りや座屈が発生しやすく、また、シースの加圧押出により線材間の隙間にシース樹脂を食い込ませて線材の移動を拘束すると、シース樹脂が線材の下側に回り込んで、線材と外部半導電層との良好な電気的接触状態が損なわれ、安定した遮蔽性能が確保できないという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、ヒートサイクルを受けてもワイヤシールド層を構成する線材が外部半導電層に食い込むおそれが少なく、また、ケーブルが曲げられたときにワイヤシールド層を構成する線材の片寄りや座屈が発生し難く、かつ、線材と外部半導電層との良好な電気的接触状態を保つことのできる電力ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため本発明は、外部半導電層上に、多数の導電性線材を周方向に隙間をあけて巻いたワイヤシールド層を有する電力ケーブルにおいて、
前記導電性線材として平角線を用い、平角線で構成されるワイヤシールド層上に、周方向に間隔をあけてテープを縦添えし又は巻いて、その上に樹脂シースを押出被覆して、ワイヤシールド層のテープで覆われていない部分の平角線の間に樹脂シースを食い込ませたことを特徴とするものである。
導電性線材、テープの巻き方としては、らせん巻き、反転らせん巻き、縦添えがある。
【００１４】
本発明において、平角線は、厚さ0.6mm以上1.2mm以下、幅3mm以上7mm以下であることが好ましい。
【００１５】
また本発明において、ワイヤシールド層の外周長のうちテープで覆われていない部分の割合をテープ開口率と定義したとき、テープ開口率は30〜80％であるこが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ワイヤシールド層を構成する導電性線材として平角線を用いているため、ヒートサイクルを受けてもそれが外部半導電層に食い込むおそれが少なく、絶縁性能の劣化を抑制できる。また、ワイヤシールド層上には周方向に間隔をあけてテープを縦添えし又は巻いたため、その外周に押出被覆した樹脂シースは、ワイヤシールド層がテープで覆われていない部分では平角線間に食い込むが、テープで覆われている部分では平角線間に食い込むことがない。このため、らせん巻きされた個々の平角線は、らせん方向に、シース樹脂の食い込みで周方向の移動が拘束される区間と、シース樹脂の食い込みがなくテープを介して外部半導電層に押し付けられる区間とが交互に存在する状態となる。その結果、ケーブル全体としては、ケーブルが曲げられたときにワイヤシールド層を構成する線材の片寄りや座屈が発生し難く、かつ、線材と外部半導電層との良好な電気的接触状態を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る電力ケーブルの一実施例を示す、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は段剥ぎ状態の側面図。
【図２】本発明に係る電力ケーブルの他の実施例を示す、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は段剥ぎ状態の側面図。
【図３】本発明に係る電力ケーブルのさらに他の実施例を示す段剥ぎ状態の側面図。
【図４】従来のワイヤシールド層を有する電力ケーブルの断面図。
【図５】従来提案されているワイヤシールド層を有する電力ケーブルの断面図。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
＜実施例１＞  図１は本発明に係る電力ケーブルの一実施例を示す。図において、１は導体、２は内部半導電層、３は絶縁層、４は外部半導電層、５はワイヤシールド層、７は樹脂シースである。
【００１９】
この電力ケーブルの特徴は、外部半導電層４上に、多数の銅平角線５ｂを周方向に隙間をあけてらせん巻きすることによりワイヤシールド層５を構成し、このワイヤシールド層５上に２枚（枚数は任意）のテープ８を周方向に間隔をあけて縦添えし、その上に樹脂シース７を押出被覆して、ワイヤシールド層５のテープ８で覆われていない部分の平角線５ｂの間に樹脂シース７を食い込ませたことである。
【００２０】
この電力ケーブルは、ワイヤシールド層５を構成する導電性線材が銅平角線５ｂであるため、ヒートサイクルを受けてもワイヤシールド層の線材が外部半導電層４に食い込むおそれが少なく絶縁性能の劣化を抑制できる。また、ワイヤシールド層５上には周方向に間隔をあけてテープ８が縦添えされているため、その外周に押出被覆された樹脂シース７は、ワイヤシールド層５がテープ８で覆われていない部分では平角線５ｂ間に食い込むが、テープで覆われている部分では平角線間に食い込むことがない。このため、らせん巻きされた個々の平角線５ｂは、らせん方向でみると、シース樹脂７の食い込みで周方向の移動が拘束される区間と、シース樹脂の食い込みがなくテープ８を介して外部半導電層４に押し付けられる区間とが交互に存在する状態となる。その結果、ケーブル全体としては、ケーブルが曲げられたときにワイヤシールド層を構成する線材の片寄りや座屈が発生し難く、かつ、線材と外部半導電層との良好な電気的接触状態を保つことができる。
【００２１】
実施例１の構成で、22kV、600mm2電力ケーブルを試作した例をあげると次のとおりである。
〔試作例１〕
導体１：円形圧縮形軟銅より線  外径約30mm
内部半導電層２：半導電性ポリオレフィン混和物  厚さ1mm
絶縁層３：架橋ポリエチレン  厚さ6mm
外部半導電層４：半導電性ポリオレフィン混和物  厚さ1mm
ワイヤシールド層５：軟銅平角線0.6mm×5mm×20本横巻き（右巻き）外周長148mm
テープ８：不織布  厚さ2mm・幅37mm  2枚縦添え
樹脂シース７：ポリ塩化ビニル  厚さ3.2mm  ケーブル外径55mm
〔試作例２〕
導体１：円形圧縮形軟銅より線  外径約30mm
内部半導電層２：半導電性ポリオレフィン混和物  厚さ1mm
絶縁層３：架橋ポリエチレン  厚さ6mm
外部半導電層４：半導電性ポリオレフィン混和物  厚さ1mm
ワイヤシールド層５：軟銅平角線1.0mm×7mm×12本横巻き（右巻き）外周長150mm
テープ８：不織布  厚さ2mm・幅38mm  2枚縦添え
樹脂シース７：ポリ塩化ビニル  厚さ3.5mm  ケーブル外径55mm
【００２２】
＜実施例２＞  図２は本発明に係る電力ケーブルの他の実施例を示す。図２において、図１の各部に対応する部分には図１と同一符号を付してある。この実施例が、図１の実施例と異なる点は、ワイヤシールド層５上に２枚（枚数は任意）のテープ８を周方向に間隔をあけて銅平角線５ｂと交差するようにらせん巻きしたことである。このような構成でも、個々の平角線５ｂは、らせん方向でみると、シース樹脂７の食い込みで周方向の移動が拘束される区間と、シース樹脂の食い込みがなくテープ８を介して外部半導電層４に押し付けられる区間とが交互に存在する状態となるので、実施例１と同様な効果が得られる。
【００２３】
実施例２の構成で、22kV、600mm2電力ケーブルを試作した例をあげると次のとおりである。
〔試作例３〕
導体１：円形圧縮形軟銅より線  外径約30mm
内部半導電層２：半導電性ポリオレフィン混和物  厚さ1mm
絶縁層３：架橋ポリエチレン  厚さ6mm
外部半導電層４：半導電性ポリオレフィン混和物  厚さ1mm
ワイヤシールド層５：軟銅平角線0.6mm×5mm×20本横巻き（右巻き）外周長148mm
テープ８：不織布  厚さ2mm・幅37mm  ギャップ巻き（左巻き）
樹脂シース７：ポリ塩化ビニル  厚さ3.2mm  ケーブル外径54mm
【００２４】
＜実施例３＞  図３は本発明に係る電力ケーブルのさらに他の実施例を示す。図３において、図１の各部に対応する部分には図１と同一符号を付してある。この実施例が、図１の実施例と異なる点は、ワイヤシールド層５上に２枚（枚数は任意）のテープ８を周方向に間隔をあけてクロスバインド巻き（らせん方向を異ならせて巻くこと）したことである。このような構成でも、実施例２と同様の理由で、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
実施例３の構成で、22kV、600mm2電力ケーブルを試作した例をあげると次のとおりである。
〔試作例４〕
導体１：円形圧縮形軟銅より線  外径約30mm
内部半導電層２：半導電性ポリオレフィン混和物  厚さ1mm
絶縁層３：架橋ポリエチレン  厚さ6mm
外部半導電層４：半導電性ポリオレフィン混和物  厚さ1mm
ワイヤシールド層５：軟銅平角線0.6mm×5mm×20本横巻き（右巻き）外周長148mm
テープ８：不織布  厚さ2mm・幅37mm  2枚クロスバインド巻き（左巻きと右巻き）
樹脂シース７：ポリ塩化ビニル  厚さ3.2mm  ケーブル外径54mm
【００２６】
次に、本発明の電力ケーブルにおいて、好ましい平角線の厚さや幅、好ましいテープ開口率（ワイヤシールド層の外周長のうちテープで覆われていない部分の割合）を調べるため、平角線の厚さや幅、テープ開口率の異なる種々のケーブルを試作し、試験した結果を説明する。
【００２７】
まず、実施例１の構成で、試作例１、２のように、軟銅平角線の厚さ及び幅の異なる種々のワイヤシールド層を有する電力ケーブルを試作した。
【００２８】
これらのケーブルについて繰り返し曲げ試験とシース樹脂回り込み検査を行った。繰り返し曲げ試験では、ケーブル外径の４倍の径をもつマンドレルに、試作ケーブルを繰り返し10回巻き付けた後のワイヤシールド層の座屈状況を調べた。繰り返し曲げ試験後にワイヤシールド層が著しく急激に曲がっている箇所が認められたものは座屈あり（×）と判定し、ワイヤシールド層に著しく急激に曲がっている箇所が無ければ座屈なし（○）と判定した。
【００２９】
また、シース樹脂回り込み検査では、試作ケーブルを解体し、ワイヤシールド層の平角線と外部半導電層間にシース樹脂があったものを樹脂回り込みあり（×）と判定し、ワイヤシールド層の平角線と外部半導電層間にシース樹脂がなければ樹脂回り込みなし（○）と判定した。その結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2015076157.tif 000003
【００３１】
表１より、平角線の厚さが0.6mm以上、1.2mm以下の場合は座屈を生じず、繰り返し曲げ試験の評価は良品となることがわかる。平角線の厚さが0.5mm以下の場合は、シース樹脂による埋め込みが浅くなることで、平角線と樹脂間に隙間が生じやすくなり、座屈が生じたとものと考えられる。また、平角線の厚さが1.5mm以上の場合は、平角線有無の差によってケーブル円周方向での外径差が大きいため、平角線のシース樹脂への食い込みが不十分になることで、平角線と樹脂間に隙間が生じやすくなり、座屈が生じたものと考えられる。
【００３２】
また、平角線の幅が3mm以上、7mm以下の場合は、解体検査の評価は良品となる。平角線の幅が2mm以下の場合は、外部半導電層との接触面積が小さく不安定なため、樹脂被覆時の圧力によって樹脂の回り込みが生じると考えられる。平角線の幅が10mm以上の場合は、平角線と外部半導電層表面の曲率とのなじみが悪くなり、これにより生じた空隙に樹脂の回り込みが生じたものと考えられる。
【００３３】
以上の結果から、ワイヤシールド層を構成する平角線は、厚さ0.6mm以上1.2mm以下、幅3mm以上7mm以下とすることが好ましい。
【００３４】
また、実施例２の構成で、軟銅平角線の厚さ及び幅の異なる種々のワイヤシールド層を有する電力ケーブルを試作し、繰り返し曲げ試験とシース樹脂回り込み検査を行った場合でも、同様な結果が得られた。
【００３５】
次に、実施例１の試作例１の構成で、ワイヤシールド層上に縦添えされるテープの幅を変えることによって、テープ開口率の異なる種々の電力ケーブルを試作した。ワイヤシールド層全周がテープで覆われている場合はテープ開口率０％、テープ無しの場合はテープ開口率100％である。
【００３６】
テープ開口率０％から100％までの種々のケーブルについて、ワイヤシールド層と外部半導電層間の抵抗値を測定し、テープ開口率０％のときの抵抗値を基準（1.0）として、それに対するその他のテープ開口率のときの抵抗値の比率（抵抗比）を求めた。電力ケーブル性能を保つためには抵抗比はテープ開口率０％のときの２倍までと考えられるので、抵抗比2.0以下を良品（○）、2.0より大きいものを不良（×）と判定した。
【００３７】
また、ケーブル外径の４倍の径をもつマンドレルに、試作ケーブルを繰り返し10回巻き付けた（繰り返し曲げ試験）後の、ワイヤシールド層の座屈状況を調べた。繰り返し曲げ試験後にワイヤシールド層が著しく急激に曲がっている箇所が認められたものは座屈あり（×）と判定し、ワイヤシールド層に著しく急激に曲がっている箇所が無ければ座屈なし（○）と判定した。その結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
2015076157.tif 000004
【００３９】
表２より、テープ開口率が80％以下であれば抵抗比が2.0以下となり、抵抗比による評価は良品となることがわかる。また繰り返し曲げ試験では、テープ開口率30％以上であれば座屈が認められない。
以上の結果から、ワイヤシールド層のテープ開口率は30〜80％とすることが好ましい。
【００４０】
また、実施例１の試作例２及び実施例２の試作例３の構成で、テープ開口率の異なる種々の電力ケーブルを試作し、抵抗測定、繰り返し曲げ試験を行った場合でも、同様な結果が得られた。
【符号の説明】
【００４１】
１：導体
２：内部半導電層
３：絶縁層
４：外部半導電層
５：ワイヤシールド層
５ｂ：軟銅平角線
７：樹脂シース
８：テープ
【図１】
2015076157.tif 000005
【図２】
2015076157.tif 000006
【図３】
2015076157.tif 000007
【図４】
2015076157.tif 000008
【図５】
2015076157.tif 000009