(57)【要約】【課題】簡便な構造により伸び出しを抑制することができる電力ケーブルを提供する。【解決手段】第１ケーブル部と、軸方向に沿って第１ケーブル部に接続される第２ケーブル部と、を備える。第１ケーブル部は、第１導電部を有し、第２ケーブル部は、第１導電部と同一の材料から構成される第２導電部と、第２導電部内に軸方向に沿って設けられ第２導電部を構成する材料よりヤング率が大きく線膨張係数が小さい材料から構成される線材と、を有する。【選択図】図１
2015141829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ケーブル部と、
軸方向に沿って前記第１ケーブル部に接続される第２ケーブル部と、
を備え、
前記第１ケーブル部は、第１導電部を有し、
前記第２ケーブル部は、
前記第１導電部と同一の材料から構成される第２導電部と、
前記第２導電部内に軸方向に沿って設けられ、前記第２導電部を構成する材料よりヤング率が大きく線膨張係数が小さい材料から構成される線材と、
を有する
ことを特徴とする電力ケーブル。
【請求項２】
管路長をＬ、前記第１ケーブル部のヤング率をＥ、前記第１ケーブル部の前記第１導電部の面積をＡ、前記第１ケーブル部の線膨張係数をα１、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さをＬ２、前記第２ケーブル部の線膨張係数をα２、摩擦係数をμ、前記第１ケーブルの単位重量をＷ、温度変化幅をｔとし、前記線材を含まない電力ケーブルの伸び出し長に対する伸び出し長の比率が所定比率ｒ０（％）以下であるとしたとき、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２は、下記の式（１）を満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の電力ケーブル。
【数１】
2015141829.tif 000012
【請求項３】
管路長をＬ、前記第１ケーブル部の線膨張係数をα１、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さをＬ２、前記第２ケーブル部の線膨張係数をα２とし、前記線材を含まない電力ケーブルの伸び出し長に対する伸び出し長の比率が所定比率ｒ０（％）以下であるとしたとき、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２は、下記の式（２）を満たす
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力ケーブル。
【数２】
2015141829.tif 000013
【請求項４】
前記所定比率ｒ０が９６％である
ことを特徴とする請求項２または３に記載の電力ケーブル。
【請求項５】
管路長を３００ｍ、前記第１ケーブル部の線膨張係数が２０×１０−６／℃であり、前記第２ケーブル部の線膨張係数が１２×１０−６／℃のとき、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さは、２４ｍ以上である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力ケーブル。
【請求項６】
前記第２ケーブル部は、前記第２導電部の中心部に設けられ前記第２導電部の軸方向に延びる中空部を有し、
前記線材は、前記中空部内に挿入される
ことを特徴とする請求項１〜５に記載の電力ケーブル。
【請求項７】
前記線材の外表面の少なくとも一部は、前記第２導電部と接する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力ケーブル。
【請求項８】
前記第２ケーブル部は、管路の両端側に前記第１ケーブル部を挟んで配置される
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力ケーブル。
【請求項９】
前記第２導電部の少なくとも一部は、前記第１導電部および前記第２導電部への通電時に蛇行した状態となる
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力ケーブル。
【請求項１０】
前記第１導電部および前記第２導電部は、銅導体であり、
前記線材は、インバ線である
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに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、電力ケーブルに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ケーブルは、例えば導電部と、導電部の外周を覆う絶縁層と、絶縁層の外周を覆う被覆層とを備える。係る電力ケーブルは、例えば高圧電力の地中送電線として用いられ、管路内等の制限された空間内に布設される。導電部への通電時には、熱伸縮により電力ケーブルの軸方向への伸び出しが発生する。管路内の制限空間内で吸収しきれない伸び出しは、人孔内に設けられた電力ケーブルの曲がり変形部分（オフセット部）により吸収される。
【０００３】
また、管路内に傾斜等があるときは、この熱伸縮により、電力ケーブルの滑落が生じてしまう場合がある。このような滑落は、電力ケーブルの質量、長さ、温度変化のみならず、線膨張係数に大きく影響される。温度の変化幅が大きくなって熱伸縮が発生しない領域、すなわち、不動域が消失すると電力ケーブルが滑落してしまう。このため、バネや錘を利用して電力ケーブルを引きとめる滑落防止装置等を電力ケーブルに取り付ける場合がある。
【０００４】
ここで、電力ケーブルの伸び出し長（伸び出し量）は、従来から使用されてきた油浸紙絶縁電力ケーブル（ＯＦケーブル：Oil Filled Cable）に比べ、昨今主流となっている架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル（Crosslinked polyethylene insulated PVC sheathed cable：ＣＶケーブル）の方が長い。
【０００５】
このため、例えばＯＦケーブルが使用されていた既設線路の系統変更や、事故対応あるいは経年廃棄等の更新理由が生じた際、人孔寸法等にＣＶケーブルの伸び出し長を吸収するだけの余裕がない場合がある。係る場合には、従来通りＯＦケーブルにより更新せざるを得ないのが実態であった。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１では、電力ケーブル本体の周上に線状体をスパイラル状に巻き付け、線状体の巻き付けに沿ってスネーク状の変形を助成した電力ケーブルが開示されている。特許文献１には、係るスネーク形状への変形によって軸方向への伸び出しが抑制され、管路から人孔への伸び出しが抑制されると記載されている。
【０００７】
また、例えば特許文献２では、銅導体を構成するセグメントまたは撚り線の一部を、銅導体とは異なる曲げ剛性を持つ他の導体、例えばアルミニウム等と組み合わせた電力ケーブルが開示されている。特許文献２には、係る電力ケーブルでは、通電による温度上昇に伴って導体が螺旋状に変形することで軸方向への伸び出しが抑制され、管路から人孔内への伸び出しが抑制されると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０３−１０２７１３号公報
【特許文献２】特開平０２−１３９８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、例えば特許文献１のように、電力ケーブル本体に線状体を巻き付けただけでは容易にスネーク形状とはならない可能性がある。このため、線状体に張力を付加したり、長さ方向に太い部分と細い部分とを周期的に有するよう線状体を形成したりといった複雑な付加的措置が必要となりうる。また、外形の一部がスパイラル状となって、電力ケーブルの断面が円形とならないことから、ケーブル加工や布設が困難となる可能性がある。
【００１０】
また、例えば特許文献２のように、セグメントまたは撚り線の一部に銅導体とは電気抵抗の異なるアルミニウム等の材料を使用すると、全体としての電気抵抗が高くなってしまう可能性がある。
【００１１】
また、管路内の傾斜等による電力ケーブルの滑落を抑制するため、上述のように、バネや錘を利用した滑落防止装置等を電力ケーブルに取り付けると、人孔寸法が大きくなってしまう可能性がある。
【００１２】
本発明の目的は、簡便な構造により伸び出しを抑制することができる電力ケーブルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、
第１ケーブル部と、
軸方向に沿って前記第１ケーブル部に接続される第２ケーブル部と、
を備え、
前記第１ケーブル部は、第１導電部を有し、
前記第２ケーブル部は、
前記第１導電部と同一の材料から構成される第２導電部と、
前記第２導電部内に軸方向に沿って設けられ、前記第２導電部を構成する材料よりヤング率が大きく線膨張係数が小さい材料から構成される線材と、
を有する
電力ケーブルが提供される。
【００１４】
本発明の第２の態様によれば、
管路長をＬ、前記第１ケーブル部のヤング率をＥ、前記第１ケーブル部の前記第１導電部の面積をＡ、前記第１ケーブル部の線膨張係数をα１、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さをＬ２、前記第２ケーブル部の線膨張係数をα２、摩擦係数をμ、前記第１ケーブルの単位重量をＷ、温度変化幅をｔとし、前記線材を含まない電力ケーブルの伸び出し長に対する伸び出し長の比率が所定比率ｒ０（％）以下であるとしたとき、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２は、下記の式（１）を満たす
第１の態様に記載の電力ケーブルが提供される。
【００１５】
【数１】
2015141829.tif 000003
【００１６】
本発明の第３の態様によれば、
管路長をＬ、前記第１ケーブル部の線膨張係数をα１、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さをＬ２、前記第２ケーブル部の線膨張係数をα２とし、前記線材を含まない電力ケーブルの伸び出し長に対する伸び出し長の比率が所定比率ｒ０（％）以下であるとしたとき、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２は、下記の式（２）を満たす
第１または第２の態様に記載の電力ケーブルが提供される。
【００１７】
【数２】
2015141829.tif 000004
【００１８】
本発明の第４の態様によれば、
前記所定比率ｒ０が９６％である
第２または第３の態様に記載の電力ケーブルが提供される。
【００１９】
本発明の第５の態様によれば、
管路長を３００ｍ、前記第１ケーブル部の線膨張係数が２０×１０−６／℃であり、前記第２ケーブル部の線膨張係数が１２×１０−６／℃のとき、前記管路内に布設される前記第２ケーブル部の軸方向の長さは、２４ｍ以上である
第１〜第４の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
【００２０】
本発明の第６の態様によれば、
前記第２ケーブル部は、前記第２導電部の中心部に設けられ前記第２導電部の軸方向に延びる中空部を有し、
前記線材は、前記中空部内に挿入される
第１〜第５の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
【００２１】
本発明の第７の態様によれば、
前記線材の外表面の少なくとも一部は、前記第２導電部と接する
第１〜第６の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
【００２２】
本発明の第８の態様によれば、
前記第２ケーブル部は、管路の両端側に前記第１ケーブル部を挟んで配置される
第１〜第７の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
【００２３】
本発明の第９の態様によれば、
前記第２導電部の少なくとも一部は、前記第１導電部および前記第２導電部への通電時に蛇行した状態となる
第１〜第８の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
【００２４】
本発明の第１０の態様によれば、
前記第１導電部および前記第２導電部は、銅導体であり、
前記線材は、インバ線である
第１〜第９の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、簡便な構造により伸び出し量を低減することができる電力ケーブルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力ケーブルの布設の状態を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る電力ケーブルの第１ケーブル部の軸方向と直交する断面図であり、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る電力ケーブルの第２ケーブル部の軸方向と直交する断面図である。
【図３】電力ケーブルが第１ケーブル部のみで構成される場合における応力−距離分布図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電力ケーブルにおける応力−距離分布図である。
【図５】第２ケーブル部の軸方向の長さに対する伸び出し長比率を示す図である。
【図６】伸び出し長比率が９６％となるときの第２ケーブル部の線膨張係数に対する第２ケーブル部の軸方向の長さを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜本発明の一実施形態＞
（１）電力ケーブルの構造
本発明の一実施形態に係る電力ケーブルについて、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る電力ケーブル１の軸方向と直交する断面図である。図２（ａ）は、本実施形態に係る電力ケーブルの第１ケーブル部の軸方向と直交する断面図であり、図２（ｂ）は、本実施形態に係る電力ケーブルの第２ケーブル部の軸方向と直交する断面図である。
【００２８】
本実施形態の電力ケーブル１は、第１ケーブル部１０と、軸方向に沿って第１ケーブル部１０に接続され線膨張係数が第１ケーブル部１０の線膨張係数よりも小さい第２ケーブル部２０と、を備える。以下、詳細を説明する。
【００２９】
（全体構成）
図１に示されているように、電力ケーブル１は、地中送電用の電力ケーブルであり、例えば地中の管路９２０内に布設される。軸方向に隣接する電力ケーブル１は人孔（マンホール）９４０に設けられたケーブル接続部（接続箱）３０によって接続される。ケーブル接続部３０は、例えばワンピース型のゴムユニットである。
【００３０】
また、管路９２０の開口からケーブル接続部３０までの間において、電力ケーブル１は、Ｓ字状に屈曲された状態で設置される。この屈曲部分を、「オフセット部４０」と呼ぶ。電力ケーブル１が熱伸縮したとき、このオフセット部４０が変形することによって電力ケーブル１の伸縮が吸収される。なお、電力ケーブル１の伸び出し時に予想される電力ケーブル１の管路９２０からの伸び出し長に基づいてオフセット部４０の曲率半径が設定され、このオフセット部４０の曲率半径に基づいて人孔９４０の軸方向の長さが設定される。
【００３１】
本実施形態に係る電力ケーブル１は、二種類のケーブル部（第１ケーブル部１０および第２ケーブル部２０）から構成される。第１ケーブル部１０および第２ケーブル部２０は、隣接する２つのケーブル接続部３０の間に設けられ、軸方向に沿って互いに接続される。例えば、第２ケーブル部２０は、管路９２０の両端側に第１ケーブル部１０を挟んで対称に配置される。第２ケーブル部２０は、管路９２０から出た部分においてオフセット部４０が形成された状態で、ケーブル接続部３０に接続される。
【００３２】
ここで、第２ケーブル部２０のヤング率は、第１ケーブル部１０のヤング率よりも大きく、第２ケーブル部２０の線膨張係数は、第１ケーブル部１０の線膨張係数よりも小さい。これにより、電力ケーブル１のうち第２ケーブル部２０の伸び出しが抑制される。第１ケーブル部１０および第２ケーブル部２０の配置については、詳細を後述する。
【００３３】
（第１ケーブル部）
図２（ａ）に示されているように、電力ケーブル１の第１ケーブル部１０は、架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル（Crosslinked polyethylene insulated PVC sheathed cable：ＣＶケーブル）として構成される。具体的には、第１ケーブル部１０は、例えば、中心側から外側に向けて、第１導電部１１０、第１バインダ１３０、第１内部半導電層１４０、第１絶縁層１５０、第１外部半導電層１６０、第１遮蔽層１７２、第１押さえテープ１７４、第１遮水層１７６、第１シース（被覆層）１８０を備える。
【００３４】
第１導電部１１０は、例えば純銅（Ｃ）または銅合金等からなり断面形状が台形や扇形等である複数のセグメント１１０ｓを有する。ここでは、例えば、第１導電部１１０は、断面が扇形である６つのセグメント１１０ｓを有する。各々のセグメント１１０ｓは、純銅または銅合金等からなる素線を複数本撚り合わせて構成されていてもよい。また、各々のセグメント１１０ｓは、内側から外側に向けて複数層を有していても良い。
【００３５】
第１導電部１１０の外周には、金属テープとクラフト紙等の絶縁紙とからなる第１バインダ１３０が設けられる。第１バインダ１３０を構成する絶縁紙の一部は、第１導電部１１０の各セグメント１１０ｓ間にも挿入される。
【００３６】
その他、例えば、第１内部半導電層１４０は、エチレン−酢酸ビニル共重合体などと、カーボンブラックなどの導電性付与剤と、を含む半導電性樹脂組成物からなる。第１絶縁層１５０は、架橋ポリエチレンからなる。第１外部半導電層１６０は、第１内部半導電層１４０と同様の半導電性樹脂組成物からなる。第１遮蔽層１７２は、軟銅線を組み合わせて構成される。第１押さえテープ１７４は、遮水層がない場合は不織布テープ、ポリエステルテープなど、遮水層がある場合は半導電性テープなどからなる。遮水層１７６は、アルミニウムラミネートテープなどからなる。また、第１シース１８０は、塩化ビニルからなる。
【００３７】
（第２ケーブル部）
図２（ｂ）に示されているように、電力ケーブル１の第２ケーブル部２０は、線膨張係数が第１ケーブル部１０の線膨張係数よりも小さいＣＶケーブルとして構成される。具体的には、第２ケーブル部２０は、中心側から外側に向けて、例えば、線膨張係数が小さい線材２２０を含む第２導電部２１０、第２バインダ２３０、第２内部半導電層２４０、第２絶縁層２５０、第２外部半導電層２６０、第２遮蔽層２７２、第２押さえテープ２７４、第２遮水層２７６、第２シース（被覆層）２８０を備える。
【００３８】
第２導電部２１０は、例えば、第１導電部１１０と同一の材料から構成される。例えば、第２導電部２１０は、断面が扇形または扇方形である複数のセグメント２１０ｓを有する。また、第２導電部２１０は、第１導電部１１０から切れ目なく接続され、第２導電部２１０の直径は、第１導電部１１０の直径と等しい。
【００３９】
また、第２導電部２１０の中央部には、第２導電部２１０の軸方向に延びる中空部２１０ｗが設けられる。第２導電部２１０の中空部２１０ｗ内には、線材２２０が挿入される。線材２２０は、第２導電部２１０の中空部２１０ｗ内に挿入されることにより、第２導電部２１０の軸方向に沿って設けられる。中空部２１０ｗの最も内側の直径は、線材２２０の直径と等しい。これにより、線材２２０は、中空部２１０ｗ内に密な状態で挿入され、線材２２０の外表面の少なくとも一部は、第２導電部２１０の内壁に接する。
【００４０】
線材２２０は、例えば、第２導電部２１０（および第１導電部１１０）を構成する材料よりもヤング率が大きく、線膨張係数が小さい材料から構成される。具体的には、線材２２０は、鉄（Ｆｅ）およびニッケル（Ｎｉ）を所定の割合で含み、例えばインバ線である。線材２２０は、例えば１本のインバ線の素線から構成されるか、または複数本のインバ線の素線を撚り合わせて構成される。なお、第２導電部２１０に用いられる銅のヤング率は３×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２であり、線膨張係数は２０×１０−６／℃であり、一方で、線材２２０に用いられるインバのヤング率は１６．５×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２であり、線膨張係数は、３×１０−６／℃である。なお、インバにおけるＦｅ：Ｎｉの組成比は、６３．５：３６．５である。
【００４１】
その他、第２ケーブル部２０における第２バインダ２３０、第２内部半導電層２４０、第２絶縁層２５０、第２外部半導電層２６０、第２遮蔽層２７２、第２押さえテープ２７４、第２遮水層２７６、および第２シース２８０は、それぞれ第１ケーブル部１０における第１バインダ１３０、第１内部半導電層１４０、第１絶縁層１５０、第１外部半導電層１６０、第１遮蔽層１７２、第１押さえテープ１７４、第１遮水層１７６、および第１シース１８０と同一の材料から構成される。また、第２ケーブル部２０の線材２２０以外の部分は、第１ケーブル部１０から切れ目なく接続される。
【００４２】
（第１ケーブル部および第２ケーブル部の配置）
次に、第１ケーブル部１０および第２ケーブル部２０の軸方向の配置について説明する。
【００４３】
図１に示されているように、管路９２０の軸方向の長さ（管路長）をＬ、第１ケーブル部１０の軸方向の長さをＬ１、第２ケーブル部２０の軸方向の（合計の）長さをＬ２とする。
【００４４】
上述のように、第２ケーブル部２０は、管路９２０の両端側に第１ケーブル部１０を挟んで配置される。これにより、オフセット部４０に近い部分において、電力ケーブル１の伸び出しが抑制される。ここでは、第２ケーブル部２０は、第１ケーブル部１０を挟んで対称に配置されており、第２ケーブル部２０の管路９２０の一端側の長さはＬ２／２である。この第２ケーブル部２０の長さＬ２は、以下のようにして設定される。
【００４５】
ここで、第１ケーブル部１０のヤング率をＥ、第１ケーブル部１０の第１導電部１１０の断面積をＡ、第１ケーブル部１０の線膨張係数をα１とし、また、第２ケーブル部２０のヤング率をＥ２、第１ケーブル部２０の第２導電部２１０の断面積をＡ２、第２ケーブル部２０の線膨張係数をα２とし、第２ケーブル部２０における線材２２０のヤング率をＥｉｎｖ、線材２２０の断面積をＡｉｎｖ、線材２２０の線膨張係数をαｉｎｖとする。
【００４６】
このとき、第２ケーブル部２０の線膨張係数α２は、以下の式（３）で表される。
【００４７】
【数３】
2015141829.tif 000005
【００４８】
第２ケーブル部２０の線膨張係数α２は、上記した式（３）から算出するか、または温度変化幅ｔに対する第２ケーブル部２０の伸び出し長を計測することにより求められる。
【００４９】
具体的には、例えば、第１ケーブル部１０のヤング率Ｅが（第１導電部１１０のヤング率とほぼ等しく）３×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２、第１ケーブル部１０の第１導電部１１０の断面積Ａが２０００ｍｍ２、第１ケーブル部１０の線膨張係数α１がおよそ２０×１０−６／℃、線材２２０がインバからなり、第２ケーブル部２０における線材２２０のヤング率Ｅｉｎｖが上述のように１６．５×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２、線材２２０の断面積Ａｉｎｖが１０２ｍｍ２、線材２２０の線膨張係数αｉｎｖが上述のように３×１０−６／℃であるとき、式（３）により、第２ケーブル部２０の線膨張係数α２は、およそ１６．５×１０−６／℃以下（第２ケーブル部２０を製造して実測した場合１２×１０−６／℃程度）である。
【００５０】
ここで、仮に電力ケーブルが線材を含まず第１ケーブル部のみで構成される場合の電力ケーブルの伸び出し長（ｍ０）について考える。
【００５１】
図３は、電力ケーブルが第１ケーブル部１０のみで構成される場合における応力−距離分布図である。図３において、横軸は距離ｘを示し、縦軸は応力を示している。なお、縦軸の上方向は縮みを、縦軸の下方向は伸びを示している。また、図３において、μは摩擦係数、Ｗは電力ケーブル（第１ケーブル部１０）の単位長さあたりの重量（ｋｇ／ｍ）、ｔは温度変化幅（℃）、Ｓ１は応力−距離分布図の斜線部面積（熱応力面積）である。なお、上述のように、Ｅは第１ケーブル部１０のヤング率、Ａは第１ケーブル部１０の第１導電部１１０の断面積、α１は第１ケーブル部１０の線膨張係数である。
【００５２】
この電力ケーブルが片側に伸び出す伸び出し長をｍ０としたとき、
ｍ０＝Ｓ１／ＥＡ  ・・・（４）
また、Ｓ１は、応力−距離分布図における台形の斜線部の面積として求められ、
Ｓ１＝ＬＥＡαｔ／２−μＷＬ２／４  ・・・（５）
したがって、ｍ０は、式（４）および（５）より、以下の式（６）で表される。
【００５３】
【数４】
2015141829.tif 000006
【００５４】
なお、式（６）は、電力ケーブル技術ハンドブック（電気書院）ｐ６７９において、不動域なしとした式と等しい。
【００５５】
次に、本実施形態に係る電力ケーブル１の伸び出し長（ｍ）について考える。
【００５６】
図４は、本実施形態に係る電力ケーブルにおける応力−距離分布図である。図４において、図３と同様に、横軸は距離ｘを示し、縦軸は応力を示し、縦軸の上方向は縮みを、縦軸の下方向は伸びを示している。また、図４において、Ｗ２は第２ケーブル部２０の単位長さあたりの重量（ｋｇ／ｍ）、Ｓ１’は応力−距離分布図の第１ケーブル部１０の斜線部面積、Ｓ２’は応力−距離分布図の第２ケーブル部２０の斜線部面積である。なお、上述のように、Ａ２は第２ケーブル部２０の第２導電部２１０の断面積、α２は第２ケーブル部１０の線膨張係数である。また、片側の第２ケーブル部２０の長さをＭ（＝Ｌ２／２）とした。また、第２ケーブル部２０の摩擦係数は、第１ケーブル部１０の摩擦係数μと等しく、第２ケーブル部２０のヤング率（Ｅ２）は、第１ケーブル部１０のヤング率Ｅと等しいとした。
【００５７】
本実施形態に係る電力ケーブル１が片側に伸び出す伸び出し長をｍとしたとき、
ｍ＝Ｓ１’／ＥＡ＋Ｓ２’／ＥＡ２  ・・・（７）
また、Ｓ１’、Ｓ２’は、応力−距離分布図の台形の斜線部の面積として求められ、
Ｓ１’＝ＬＥＡα１ｔ／２−μＷＬ２／４−（ＭＥＡα１ｔ＋μＷＭ２−２μＷ２Ｍ２）＋μＷＬＭ−μＷ２ＬＭ  ・・・（８）
Ｓ２’＝ＭＥＡ２α２ｔ−μＷ２Ｍ２  ・・・（９）
したがって、ｍは、式（７）〜（９）より、以下の式（１０）で表される。
【００５８】
【数５】
2015141829.tif 000007
【００５９】
このとき、ＥＡ２＝ＥＡ、μＷ２＝μＷであると近似できることから、またＭ＝Ｌ２／２であることにより、式（１０）は、以下の式（１１）のようになる。
【００６０】
【数６】
2015141829.tif 000008
【００６１】
ここで、線材を含まない電力ケーブルの伸び出し長ｍ０に対する本実施形態に係る電力ケーブル１の伸び出し長ｍの比率として定義される伸び出し長比率ｒ（％）は、以下の式（１２）のように求められる。
ｒ＝ｍ／ｍ０×１００  ・・・（１２）
式（６）および（１１）を式（１２）に代入することにより、伸び出し長比率ｒは、以下の式（１３）のように求められる。
【００６２】
【数７】
2015141829.tif 000009
【００６３】
伸び出し長比率ｒが所定比率ｒ０以下である（ｒ≦ｒ０）ために必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２は、式（１３）により、下記の式（１）のように求められる。
【００６４】
【数８】
2015141829.tif 000010
【００６５】
摩擦力がないと仮定したときに必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さをＬ２’としたとき、Ｌ２’は、式（１）より以下の式（１４）で求められる。
Ｌ２’≧（１００−ｒ０）α１Ｌ／（１００（α１−α２））・・・（１４）
【００６６】
一方で、摩擦力を考慮したときに必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２は、所定の条件において摩擦力がないと仮定したときに必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２’に対しておよそ０．８倍程度となることから（Ｌ２＝０．８Ｌ２’）、摩擦力を考慮したときに必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２は、式（１４）より、以下の式（２）で求められる。
【００６７】
【数９】
2015141829.tif 000011
【００６８】
なお、伸び出し長比率ｒについての所定比率ｒ０は、例えば、１００−ｒ０が人孔９４０内で電力ケーブル１の伸び出し長を測定したときの測定誤差、またはこの測定誤差に所定の比率を乗じた値などになるように設定される。電力ケーブル１の伸び出し長を測定したとき測定誤差が生じるため、その測定誤差以上に電力ケーブル１の伸び出し長の抑制効果がなければ電力ケーブル１の伸び出し長の抑制効果を容易に判別できないからである。具体的には、電力ケーブル１の伸び出し長を測定したときの測定誤差は２％程度であり、伸び出し長比率ｒについての所定比率ｒ０は、１００−ｒ０がこの測定誤差の２倍（４％）となるように、例えば９６％に設定される。
【００６９】
以上のように、管路長Ｌの管路９２０において、第２ケーブル部２０は、例えば軸方向の合計の長さＬ２が上記の式（１）または式（２）を満たすように配置される。なお、第２ケーブル部２０は、管路９２０から出た部分においてオフセット部４０が形成された状態でケーブル接続部３０に接続されているため、オフセット部４０の長さ（屈曲部分を伸ばした時の長さ）をｌＯＳとしたとき、隣接する２つのケーブル接続部３０間において必要な第２ケーブル部２０の軸方向の合計の長さはＬ２＋２ｌＯＳとなる。
【００７０】
具体的には、例えば、管路長Ｌが３００ｍであり、第１ケーブル部１０全体としての線膨張係数α１が２０×１０−６／℃であり、第２ケーブル部２０全体としての線膨張係数α２が１２×１０−６／℃の場合、伸び出し長比率ｒに対する所定比率ｒ０が９６％であるとき、伸び出し長比率ｒが所定比率９６％以下であるために必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２は、摩擦力を考慮した式（１）および式（２）より、２４ｍ以上である（すなわち片側１２ｍ以上）。オフセット部４０の長さｌＯＳは数ｍ程度（３ｍ以上１０ｍ以下）であるため、第２ケーブル部２０の軸方向の合計の長さは３４ｍ以上であればよい。
【００７１】
このようにして、電力ケーブル１の全長にインバからなる線材２２０を複合しなくても、充分に電力ケーブル１の伸び出しを抑制する効果を得ることができる。また、伸び出し長比率ｒが９６％以下となって電力ケーブル１の伸び出し長の測定誤差（２％）の２倍以上に減少することにより、電力ケーブル１の伸び出し長が縮小したことを顕著に把握することができる。
【００７２】
（２）電力ケーブルの製造方法
次に、本実施形態に係る電力ケーブル１の製造方法について説明する。
【００７３】
予め、例えば１本のインバ線の素線からなる線材２２０を準備する。線材２２０は、複数本のインバ線の素線を撚り合わせて構成されていてもよい。このとき、電力ケーブル１を布設する管路９２０の管路長Ｌに応じて、２Ｌ２以上の長さを有する線材２２０を複数形成する。
【００７４】
次に、純銅または銅合金等からなる素線を複数本撚り合せ、断面が扇形である６つのセグメント１１０ｓを形成する。このセグメント１１０ｓを撚り合わせることにより、第１導電部１１０を形成する。このとき、電力ケーブル１を布設する管路９２０の管路長Ｌに応じて、第１導電部１１０の軸方向の長さをＬ１とする。
【００７５】
次に、第１導電部１１０のセグメント１１０ｓから断面形状を変化させ、断面が扇形または扇方形である６つのセグメント２１０ｓを形成し、セグメント２１０ｓの中央に中空部２１０ｗを形成する。このセグメント２１０ｓを撚り合わせる際に、セグメント２１０ｓの中央に形成される中空部２１０ｗ内に予め準備したインバ線からなる線材２２０を挿入する。これにより、第２導電部２１０を形成する。このとき、第２導電部２１０の軸方向の長さを線材２２０の長さと等しくＬ２以上の長さとする。
【００７６】
このように軸方向の長さがＬ１である第１導電部１１０と、軸方向の長さがＬ２以上である第２導電部２１０と、を連続的に交互に形成する。
【００７７】
次に、第１導電部１１０および第２導電部２１０の外周を覆うように、内部半導電層（１４０，２４０）、ポリエチレン系樹脂からなる絶縁層（１５０，２５０）、外部半導電層（１６０，２６０）を、順次、または３層同時に押出成形する。次に、この電力ケーブル１の中間体を所定の架橋温度に加熱した加熱炉に投入し、絶縁層（１５０，２５０）中のポリエチレン系樹脂を熱架橋させる。次に、外部半導電層（１６０，２７０）の外周に軟銅線等を被覆して遮蔽層（１７２，２７２）を形成する。次に、遮蔽層（１７２，２７２）の外周に、押さえテープ（１７４，２７４）を重ね巻きする。次に、押さえテープ（１７４，２７４）の外周に、アルミニウムテープを巻くことにより、遮水層（１７６，２７６）を形成する。次に、遮水層（１７６，２７６）の外周に、例えばポリ塩化ビニル製のシース（１８０，２８０）を更に押出成形する。
【００７８】
以上のようにして、本実施形態に係る電力ケーブル１を製造する。
【００７９】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態やその変形例によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００８０】
（ａ）本実施形態によれば、電力ケーブル１は、第１ケーブル部１０と、線膨張係数が第１ケーブル部１０の線膨張係数よりも小さい第２ケーブル部２０と、を備える。第２ケーブル部２０は、第１導電部１１０と同一の材料から構成される第２導電部２１０と、第２導電部２１０内に軸方向に沿って設けられ、第２導電部２１０を構成する材料よりヤング率が大きく線膨張係数が小さい材料から構成される線材と、を有する。言い換えれば、電力ケーブルの一部に線膨張係数の小さい線材２２０が含まれる。これにより、簡便な構造により伸び出しを抑制することができる。
【００８１】
ここで、電力ケーブル１の第１導電部１１０および第２導電部２１０に通電されたとき、第１導電部１１０および第２導電部２１０の温度が上昇することにより、第１導電部１１０および第２導電部２１０が伸び出す。第１ケーブル部１０は、第１導電部１１０が伸び出すことにより、第１導電部１１０に追従するように全体的に伸び出す。一方で、第２ケーブル部２０は、以下のようにして軸方向に伸び出すことが抑制される。
【００８２】
上述のように、第２導電部２１０内に挿入された線材２２０は、第２導電部２１０を構成する材料よりヤング率が大きく線膨張係数が小さい材料から構成される。これにより、線材２２０の伸び出し長は、第２導電部２１０の伸び出し長よりも短い。
【００８３】
このとき、第２導電部２１０は、軸方向に対して蛇行するように撓む。第２導電部２１０の外周に設けられた第２絶縁層２５０等も第２導電部２１０に追従するように蛇行する。したがって、第２ケーブル部２０の全体が蛇行しうる。これにより、第２導電部２１０による伸び出しが吸収され、第２ケーブル部２０の軸方向への伸び出しが抑制される。
【００８４】
なお、軸方向に対して伸び出し長が長い第２導電部２１０と、軸方向に対して伸び出し長が短い線材２２０と、の間の応力が釣り合うことにより、第２導電部２１０による伸び出しが吸収されることもある。すなわち、第２ケーブル部２０が蛇行しない状態で、第２ケーブル部２０の軸方向への伸び出しが抑制されうる。
【００８５】
このようにして、電力ケーブル１のうち第２ケーブル部２０の伸び出しが抑制される。したがって、第２ケーブル部２０の軸方向の長さに応じて、電力ケーブル１全体としての伸び出し長を調整することができる。
【００８６】
以上のように、本実施形態によれば、簡便な構造により伸び出しを抑制することができる電力ケーブルを提供することができる。
【００８７】
（ｂ）本実施形態によれば、オフセット部４０の曲げ半径を許容曲げ半径以上に保つことができる。
【００８８】
ここで、上記により吸収しきれなかった電力ケーブル１の管路９２０からの伸び出しは、オフセット部４０が変形することによって吸収される。電力ケーブル１の伸び出し長が長いほど、オフセット部４０の曲げ半径は小さくなる。例えば、オフセット部４０の許容曲げ半径は、電力ケーブル１の外径をＤとしたとき、例えば１０Ｄ以上と設定される。
【００８９】
本実施形態によれば、電力ケーブル１が管路９２０から伸び出すことが抑制されることによって、オフセット部４０の曲げ半径を許容曲げ半径以上に保つことができる。
【００９０】
（ｃ）本実施形態によれば、第２ケーブル部２０が設けられることによって、温度変化が生じても熱伸縮が発生しない領域、いわゆる、不動域を充分に確保することができる。これにより、管路９２０が傾斜している場合においても、電力ケーブル１の滑落が起こり難くなる。よって、例えば、人孔９４０内にてバネや錘等を利用して滑落を抑制する滑落防止装置等を電力ケーブル１に取り付けなくてもよく、人孔９４０が小さくても電力ケーブル１を布設することが可能となる。
【００９１】
（ｄ）本実施形態によれば、電力ケーブル１を既設のＯＦケーブルと容易に置き換えることができる。
【００９２】
ここで、従来のＣＶケーブルの伸び出し長は、ＯＦケーブルの伸び出し長よりも長い。このため、従来のＣＶケーブルを既設のＯＦケーブルと置き換える場合、通電時の伸び出しにより、オフセット部の曲げ半径が既設の線路で設定された許容曲げ半径より小さくなってしまう可能性がある。また、傾斜した管路内での滑落も生じやすくなる可能性がある。したがって、従来のＣＶケーブルを線路に布設する際には、通電時のオフセット部の曲げ半径が許容曲げ半径以上となるように、また滑落防止装置等を設置できるように、人孔を拡大しなければならない。このように、従来のＣＶケーブルは、ＯＦケーブルが既設された線路への布設が困難である可能性がある。
【００９３】
これに対して、本実施形態によれば、通電時における電力ケーブル１の伸び出し長を、ＯＦケーブルの伸び出し長と同等以下とすることができる。これにより、本実施形態に係る電力ケーブル１を既設のＯＦケーブルと置き換えた場合、オフセット部の曲げ半径が既設の線路で設定された許容曲げ半径以上に保たれる。傾斜した管路内での滑落が抑制される。また、人孔を拡大する必要がない。したがって、本実施形態に係る電力ケーブル１を既設のＯＦケーブルと容易に置き換えることができる。
【００９４】
さらに、本実施形態では、電力ケーブル１の導電部（１１０，２１０）の断面積を、例えばＯＦケーブルにおける油の経路となる中空管の断面積と等しくなるように拡大することができる。これにより、本実施形態に係る電力ケーブル１の送電容量を、ＯＦケーブルの送電容量よりも大きくすることができる。また、本実施形態に係る電力ケーブル１を既設のＯＦケーブルと置き換えることにより、線路内からＯＦケーブルに付随していた給油設備を無くすことができる。
【００９５】
（ｅ）本実施形態によれば、管路９２０内に布設される第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２は、上記の式（１）または式（２）を満たす。これにより、線材を含まない電力ケーブルの伸び出し長ｍ０に対する本実施形態に係る電力ケーブル１の伸び出し長ｍの比率として定義される伸び出し長比率ｒを所定比率ｒ０以下とすることができる。すなわち、第２ケーブル２０の軸方向の長さＬ２を式（１）または式（２）を満たすようにすることにより、線材を含まない電力ケーブルよりも顕著に把握できる程度に電力ケーブルの伸び出しを抑制することが可能となる。
【００９６】
（ｆ）本実施形態によれば、線材２２０の外表面の少なくとも一部は、第２導電部２１０の内壁に接している。第２導電部２１０が伸び出す際、線材２２０と第２導電部２１０との間で摩擦力が生じる。これにより、線材２２０に対する第２導電部２１０の伸び出しが抑制され、第２ケーブル部２０が全体的に伸び出すことが抑制される。
【００９７】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態および変形例について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００９８】
上述の実施形態では、線材２２０をインバ線により構成することとしたが、線材は、例えば炭素繊維や、デュポン社製のケブラー（登録商標）等のアラミド繊維等から構成されていてもよい。
【００９９】
また、上述の実施形態および変形例で説明したセグメントの形状や個数、層数、配置、挿入される線材の個数や配置等はあくまでも例示であって、これらに限定されない。
【０１００】
また、上述の実施形態では、ＣＶケーブルにインバ線等の線材２２０が複合された電力ケーブル１について説明したが、ＯＦケーブルやその他のケーブルに本構成を適用してもよい。
【０１０１】
また、上述の実施形態では、第２ケーブル部２０が管路９２０の両端側に第１ケーブル部１０を挟んで配置される場合について説明したが、第２ケーブル部は、管路内に布設される電力ケーブルの軸方向の少なくとも一部に設けられていればよい。例えば、第２ケーブル部は、電力ケーブルの軸方向に分散して配置されていてもよい。
【０１０２】
また、上述の実施形態では、第１ケーブル部１０および第２ケーブル部２０が連続的に形成される場合について説明したが、第１ケーブル部および第２ケーブル部はゴムユニット等のケーブル接続部によって接続されていてもよい。
【実施例】
【０１０３】
次に、本発明に係る実施例について比較例と対比しながら説明する。
【０１０４】
（１）実施例および比較例
本発明の実施例として、以下のように、公称電圧が１５４ｋＶとなるように、第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２および線材の断面積Ａｉｎｖがそれぞれ異なる電力ケーブルを複数作製した。
（電力ケーブル）
長さ（管路長）Ｌ  ３００ｍ
（第１ケーブル部）
第１導電部の公称断面積Ａ  ２０００ｍｍ２
第１絶縁層の厚さ  １７ｍｍ
第１シースの厚さ  ５．５ｍｍ
第１ケーブル部のヤング率Ｅ  ３×１０３ｋｇｆ／ｍｍ２
第１ケーブル部の線膨張係数α１  ２０×１０−６／℃
第１ケーブル部の摩擦係数μ  ０．４
第１ケーブル部の単位長さあたりの重量Ｗ  ２６ｋｇ／ｍ
（第２ケーブル部）
第２導電部の公称断面積Ａ２  ２０００ｍｍ２
線材（インバ）の断面積Ａｉｎｖ  ２２ｍｍ２以上１３８ｍｍ２以下
第２絶縁層の厚さ  １７ｍｍ
第２シースの厚さ  ５．５ｍｍ
第２ケーブル部のヤング率Ｅ２  第１ケーブル部のＥと等しいとした
第２ケーブル部の摩擦係数  第１ケーブル部のμと等しいとした
第２ケーブル部の単位長さあたりの重量Ｗ２  第１ケーブル部のＷ１と等しいとした
第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２  ２ｍ以上６０ｍ以下
【０１０５】
また、比較例として、線材を含まない電力ケーブルを作製した。すなわち、比較例の電力ケーブルは、実施例の第１ケーブル部のみの構成と同様に構成される。なお、比較例の電力ケーブルの長さ（管路長）Ｌを３００ｍとした。
【０１０６】
（２）電力ケーブルの評価
（線膨張係数の測定）
線材の断面積Ａｉｎｖが異なることにより、第２ケーブル部の線膨張係数α２が異なる。このため、実施例のそれぞれの第２ケーブル部のみを切り出したケーブルに対して線膨張係数α２の測定を行った。その結果、実施例の電力ケーブルにおける第２ケーブル部の線膨張係数α２は、１１．５×１０−６／℃以上１６．５×１０−６／℃以下であった。
【０１０７】
（伸び出し長比率）
温度変化幅ｔを６５℃としたとき、上記の式（１３）に、上記した実施例および比較例の条件、および第２ケーブル部の線膨張係数α２を代入することにより、線材を含まない比較例の電力ケーブルの伸び出し長ｍ０に対する実施例の電力ケーブルの伸び出し長ｍの比率として定義される伸び出し長比率ｒを算出した。
【０１０８】
（３）結果
図５は、第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２に対する伸び出し長比率ｒを示す図である。図５に示されているように、実施例に係る電力ケーブルにおいて、管路長Ｌ内に第２ケーブル部２０を設けることにより電力ケーブルの伸び出しが抑制され、伸び出し長比率ｒは、第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２に対して単調減少する。第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２を調整することにより、電力ケーブル全体としての伸び出し長ｍを調整可能であり、伸び出し長比率ｒを調整できることが分かる。
【０１０９】
また、第２ケーブル部の線膨張係数α２が小さくなるにつれて、ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２に対する伸び出し長比率ｒの傾きが急峻になる。第２ケーブル部の線膨張係数α２が小さいほど、短い第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２で、伸び出し長比率ｒを大きく減少させることができることが分かる。
【０１１０】
ここで、図６は、伸び出し長比率ｒが９６％となるときの第２ケーブル部の線膨張係数α２に対する第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２を示す図である。図６における実線の曲線は、摩擦力を考慮した式（１）にｒ０＝９６（％）を代入したときの、線膨張係数α２に対する第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２の関数である。また、図６における破線の曲線は、摩擦力が無いと仮定したときの式（１４）にｒ０＝９６（％）を代入したときの、線膨張係数α２に対する第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２’の関数である。なお、伸び出し長比率ｒが９６％以下であるとは、伸び出し長比率ｒが人孔内でのケーブルの伸び出し長の測定誤差（２％）の２倍以上に減少することを意味する。
【０１１１】
図６の横軸である第２ケーブル部の線膨張係数α２は、例えば線材の断面積に応じて変化する。このため、第２ケーブル部の線膨張係数α２に応じて、伸び出し長比率ｒが所定の比率ｒ０（９６％）以下であるために必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２も変化する。
【０１１２】
図６の実線に示されているように、第２ケーブル部の線膨張係数α２に対して、伸び出し長比率ｒが所定の比率ｒ０（９６％）以下であるために必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２は単調増加することが分かる。言い換えれば、第２ケーブル部の線膨張係数α２が小さいほど、伸び出し長比率ｒが所定の比率ｒ０（９６％）以下であるために必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２は短くなる。また、図中の曲線よりも第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２が大きい領域にあるとき、伸び出し長比率ｒを所定の比率ｒ０（９６％）以下とすることができる。
【０１１３】
また、図６において、上記した条件にて、摩擦力を考慮した第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２の関数（実線の曲線）は、摩擦力が無いと仮定したときの第２ケーブル部の軸方向の長さＬ２’の関数（破線の曲線）に対して、約０．８倍となる（Ｌ２＝０．８Ｌ２’）。したがって、摩擦力を考慮したときに、伸び出し長比率ｒを所定の比率ｒ０（９６％）以下とするために必要な第２ケーブル部２０の軸方向の長さＬ２は、上記した式（２）により求めることができる。
【０１１４】
以上のように、実施例によれば、簡便な構造により伸び出しを抑制することができる電力ケーブルを提供することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１    電力ケーブル
１０  第１ケーブル部
２０  第２ケーブル部
３０  ケーブル接続部
４０  オフセット部
１１０  第１導電部
１１０ｓ  セグメント
１３０  第１バインダ
１４０  第１内部半導電層
１５０  第１絶縁層
１６０  第１外部半導電層
１７２  第１遮蔽層
１７４  第１押さえテープ
１７６  第１遮水層
１８０  第１シース
２１０  第２導電部
２１０ｓ  セグメント
２１０ｗ  中空部
２２０  線材
２３０  第２バインダ
２４０  第２内部半導電層
２５０  第２絶縁層
２６０  第２外部半導電層
２７２  第２遮蔽層
２７４  第２押さえテープ
２７６  第２遮水層
２８０  第２シース
９２０  管路
９４０  人孔
【図１】
2015141829.tif 000014
【図２】
2015141829.tif 000015
【図３】
2015141829.tif 000016
【図４】
2015141829.tif 000017
【図５】
2015141829.tif 000018
【図６】
2015141829.tif 000019