(57)【要約】  導体と、導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、を有する電力ケーブルを作製するケーブル作製工程と、電力ケーブルの軸方向の一部における絶縁層を所定の厚さで桂剥きにすることで、検査用シートを形成するシート形成工程と、検査用シートに対して所定の電気特性を測定することで、電力ケーブルを検査する検査工程と、を有する。
2018150717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体と、前記導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、を有する電力ケーブルを作製するケーブル作製工程と、
前記電力ケーブルの軸方向の一部における前記絶縁層を所定の厚さで桂剥きにすることで、検査用シートを形成するシート形成工程と、
前記検査用シートに対して所定の電気特性を測定することで、前記電力ケーブルを検査する検査工程と、
を有する電力ケーブルの製造方法。
【請求項２】
前記シート形成工程では、
前記絶縁層のうちの前記導体側の近傍から得られた前記検査用シートを内層シートとし、
前記絶縁層のうちの前記導体側と外周側との間から得られた前記検査用シートを中層シートとし、
前記絶縁層のうちの前記外周側の近傍から得られた前記検査用シートを外層シートとし、
前記検査工程では、
前記内層シートの電気特性と、前記中層シートの電気特性と、前記外層シートの電気特性とを比較する請求項１に記載の電力ケーブルの製造方法。
【請求項３】
前記検査工程では、
前記内層シートの電気特性、前記中層シートの電気特性および前記外層シートの電気特性のうちの少なくともいずれか１つが所定の判定条件を満たさないときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する請求項２に記載の電力ケーブルの製造方法。
【請求項４】
前記検査工程では、
温度９０℃の条件下で、前記内層シート、前記中層シートおよび前記外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を測定し、
前記内層シートの直流絶縁破壊強度、前記中層シートの直流絶縁破壊強度および前記外層シートの直流絶縁破壊強度のうちの少なくともいずれか１つが２５０ｋＶ／ｍｍ未満であるときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する請求項２又は３に記載の電力ケーブルの製造方法。
【請求項５】
前記検査工程では、
温度９０℃の条件下で、前記内層シート、前記中層シートおよび前記外層シートのそれぞれの体積抵抗率を測定し、
前記内層シートの体積抵抗率、前記中層シートの体積抵抗率および前記外層シートの体積抵抗率のうちの少なくともいずれか１つが１×１０１５Ω・ｃｍ未満であるときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する請求項２〜４のいずれか１つに記載の電力ケーブルの製造方法。
【請求項６】
前記検査工程では、
温度３０℃の条件下で、前記内層シート、前記中層シートおよび前記外層シートのそれぞれの試料について、パルス静電応力法により、以下の式（１）で求められる電界強調係数ＦＥＦを測定し、
前記内層シートのＦＥＦ、前記中層シートのＦＥＦおよび前記外層シートのＦＥＦのうちの少なくともいずれか１つが１．５超であるときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する請求項２〜５のいずれか１つに記載の電力ケーブルの製造方法。
【数１】
2018150717.tif 000006
【請求項７】
導体と、前記導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、を有する電力ケーブルを検査する電力ケーブルの検査方法であって、
前記電力ケーブルの軸方向の一部における前記絶縁層を所定の厚さで桂剥きにすることで、検査用シートを形成するシート形成工程と、
前記検査用シートに対して所定の電気特性を測定することで、前記電力ケーブルを検査する検査工程と、
を有する電力ケーブルの検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力ケーブルの製造方法および電力ケーブルの検査方法に関する。【０００２】
本出願は、2017年2月15日出願の日本出願2017-025892号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１には、高圧送電用のケーブルとして、導体と、導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、を有する電力ケーブルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１２１０５６号公報
【発明の概要】
【０００５】
本開示の一態様によれば、
導体と、前記導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、を有する電力ケーブルを作製するケーブル作製工程と、
前記電力ケーブルの軸方向の一部における前記絶縁層を所定の厚さで桂剥きにすることで、検査用シートを形成するシート形成工程と、
前記検査用シートに対して所定の電気特性を測定することで、前記電力ケーブルを検査する検査工程と、
を有する電力ケーブルの製造方法が提供される。
【０００６】
本開示の他の態様によれば、
導体と、前記導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、を有する電力ケーブルを検査する電力ケーブルの検査方法であって、
前記電力ケーブルの軸方向の一部における前記絶縁層を所定の厚さで桂剥きにすることで、検査用シートを形成するシート形成工程と、
前記検査用シートに対して所定の電気特性を測定することで、前記電力ケーブルを検査する検査工程と、
を有する電力ケーブルの検査方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る電力ケーブルの軸方向に直交する断面図である。
【図２】図２は、本開示の一実施形態に係る電力ケーブルの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、検査用シート形成装置を示す概略構成図である。
【図４】図４は、直流絶縁破壊強度測定の概略図である。
【図５】図５は、体積抵抗率測定の概略図である。
【図６】図６は、空間電荷特性の概略図である。
【図７】図７は、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を示す図である。
【図８】図８は、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの体積抵抗率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［本開示が解決しようとする課題］
本開示の目的は、電力ケーブルの品質を正確に評価し、特異的に絶縁性能が低くなっている電力ケーブルを検出することができる技術を提供することである。
【０００９】
［本開示の効果］
本開示によれば、電力ケーブルの品質を正確に評価し、特異的に絶縁性能が低くなっている電力ケーブルを検出することができる。
【００１０】
＜発明者等が得た知見＞
まず、発明者等が得た知見について説明する。
【００１１】
電力ケーブルにおける絶縁層の電気特性を測定する際には、例えば、絶縁層を押出成形する前の樹脂組成物をプレスしてプレスシートを形成し、当該プレスシートに対して電気特性を測定していた。上述したプレスシートは、絶縁層を構成する材料と同じ材料からなるため、プレスシートで測定した電気特性も、電力ケーブルにおける絶縁層の電気特性と同等となっているものと考えられてきた。
【００１２】
しかしながら、プレスシートと、実製品としての絶縁層とは、架橋条件や乾燥条件等の製造条件が異なるため、樹脂組成物のプレスシートを用いた方法だけでは、電力ケーブルの品質を正確に評価することができなかった。
【００１３】
一方で、電力ケーブルの絶縁層の電気特性の測定方法としては、上述した樹脂組成物のプレスシートを用いた方法のほかに、実製品としての電力ケーブルの状態で電気特性を測定する方法も考えられる。
【００１４】
直流用電力ケーブルの分野では、実製品としての電力ケーブルの状態で直流耐圧試験が実施されることがあった。この方法は、国際的な試験推奨案（ＣＩＧＲＥ  ＴＢ  ４９６）において推奨されている。しかしながら、直流耐圧試験では、絶縁層が絶縁破壊するまでの電界を印加しないため、直流絶縁破壊強度の正確な測定を行うことはできなかった。また、直流耐圧試験だけでは、直流用電力ケーブルの他の電気特性（体積抵抗率や空間電荷特性など）について詳細な測定を行うことができなかった。
【００１５】
また、実製品としての電力ケーブルの状態で、直流絶縁破壊強度、体積抵抗率および空間電荷特性などの電気特性を測定する場合では、以下のような課題が生じていた。
【００１６】
電力ケーブルの状態で上述した各電気特性を測定する場合では、実際の通電状態を想定した高温の条件下で絶縁層に高電界を印加して各電気特性を測定することが求められる。このため、製造後の長尺の電力ケーブルを高温高電界の条件下で測定するには、大規模な装置が必要であり、電力ケーブルの状態で各電気特性を測定することは困難であった。また、例えば、電力ケーブルの状態で直流絶縁破壊強度を測定する場合では、最終的に絶縁層を絶縁破壊させており、出荷前の電力ケーブルを破損させることとなっていた。このため、電力ケーブルの状態での直流絶縁破壊強度の測定は、電力ケーブルの出荷試験としては不合理な試験となっていた。また、電力ケーブルの状態で各電気特性を測定する場合では、各電気特性の厚さ方向依存性を評価することができなかった。
【００１７】
以下の本開示は、本発明者が見出した上記課題に基づくものである。
【００１８】
＜本開示の一実施形態＞
（１）電力ケーブル
本開示の一実施形態に係る電力ケーブル１０について、図１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の軸方向に直交する断面図である。
【００１９】
本実施形態の電力ケーブル１０は、いわゆる固体絶縁直流電力ケーブルとして構成され、例えば、導体１１０と、内部半導電層１２０と、絶縁層１３０と、外部半導電層１４０と、遮蔽層１５０と、シース１６０と、を有している。
【００２０】
（導体）
導体１１０は、例えば、純銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなる複数の導体芯線を撚り合わせることにより構成されている。
【００２１】
（内部半導電層）
内部半導電層１２０は、導体１１０の外周を覆うように設けられている。また、内部半導電層１２０は、半導電性を有し、導体１１０の表面における電界集中を抑制するよう構成されている。内部半導電層１２０は、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体等と、導電性のカーボンブラックと、を含んでいる。
【００２２】
（絶縁層）
絶縁層１３０は、内部半導電層１２０の外周を覆うように設けられている。絶縁層１３０は、所定の樹脂組成物を押出成形し、加熱により架橋させることで形成されている。
【００２３】
絶縁層１３０を構成する樹脂組成物は、例えば、ベース樹脂と、無機充填剤と、滑剤と、架橋剤と、を含んでいる。
【００２４】
ベース樹脂は、樹脂組成物の主成分を構成する樹脂成分のことを意味している。本実施形態でのベース樹脂は、例えば、ポリエチレンを主成分としている。なお、絶縁層中では、ベース樹脂としてのポリエチレンの少なくとも一部は架橋されることとなる。
【００２５】
無機充填剤は、絶縁層１３０中の空間電荷の蓄積を抑制し、絶縁層１３０の電気特性（直流絶縁破壊強度、体積抵抗率および空間電荷特性等）を向上させるよう作用する。本実施形態の無機充填剤は、例えば、酸化マグネシウムおよびカーボンブラックのうち少なくともいずれかを含んでいる。
【００２６】
滑剤は、無機充填剤の凝集を抑制するとともに、絶縁層１３０の押出成形時の樹脂組成物の流動性を向上させるよう作用する。本実施形態の滑剤は、例えば、脂肪酸アミドや脂肪酸金属塩などである。
【００２７】
架橋剤は、ベース樹脂としてのポリエチレンを架橋させるよう作用し、例えば、有機過酸化物（パーオキサイド）である。
【００２８】
その他、樹脂組成物は、例えば、酸化防止剤や着色剤を含んでいても良い。
【００２９】
（外部半導電層）
外部半導電層１４０は、絶縁層１３０の外周を覆うように設けられている。また、外部半導電層１４０は、半導電性を有し、絶縁層１３０と遮蔽層１５０との間を埋めて部分放電を抑制するよう構成されている。外部半導電層１４０は、例えば、内部半導電層１２０と同様の材料により構成されている。
【００３０】
（遮蔽層）
遮蔽層１５０は、外部半導電層１４０の外周を覆うように設けられている。遮蔽層１５０は、例えば、銅テープを巻回することにより構成されるか、或いは、複数の軟銅線等を巻回したワイヤシールドとして構成されている。
【００３１】
（シース）
シース１６０は、遮蔽層１５０の外周を覆うように設けられている。シース１６０は、例えば、ポリ塩化ビニルまたはポリエチレンにより構成されている。
【００３２】
なお、電力ケーブル１０における具体的な各寸法としては、例えば、導体１１０の直径は５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、内部半導電層１２０の厚さは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。絶縁層１３０の厚さは１０ｍｍ以上３５ｍｍ以下であり、外部半導電層１４０の厚さは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。遮蔽層１５０の厚さは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、シース１６０の厚さは１ｍｍ以上である。本実施形態の電力ケーブル１０に適用される直流電圧は、例えば８０ｋＶ以上６００ｋＶ以下である。
【００３３】
（２）電力ケーブルの製造方法
次に、図２を用い、本実施形態の電力ケーブルの製造方法について説明する。図２は、本実施形態に係る電力ケーブルの製造方法を示すフローチャートである。なお、ステップをＳと略している。
【００３４】
（Ｓ１１０：ケーブル作製工程）
まず、絶縁層を構成する樹脂組成物を形成する。具体的には、ポリエチレンを主成分とするベース樹脂と、酸化マグネシウム等の無機充填剤と、滑剤と、有機過酸化物からなる架橋剤と、酸化防止剤と、をバンバリミキサ、ニーダまたは二軸押出機などの混合機で混練し、押出機で造粒することにより、ペレット状の樹脂組成物を形成する。
【００３５】
また、複数の導体芯線を撚り合わせることにより、導体１１０を形成する。
【００３６】
次に、３層同時押出機のうち、内部半導電層１２０を形成する押出機Ａに、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、導電性のカーボンブラックとが予め混合された半導電性樹脂組成物を投入する。絶縁層１３０を形成する押出機Ｂに、上述したペレット状の樹脂組成物を投入し、加熱して混練する。また、外部半導電層１４０を形成する押出機Ｃに、押出機Ａと同様の材料を投入する。次に、押出機Ａ〜Ｃからのそれぞれの押出物をコモンヘッドに導き、導体１１０の外周に、内側から外側に向けて、内部半導電層１２０、絶縁層１３０および外部半導電層１４０を同時に押出す。その後、窒素ガスなどで加圧された架橋管内で、赤外線ヒータによる輻射により加熱したり、高温の窒素ガスまたはシリコーン油等の熱媒体を通じて熱伝導させたりすることにより、絶縁層１３０を架橋させる。これにより、導体１１０、内部半導電層１２０、絶縁層１３０および外部半導電層１４０により構成されるケーブルコアが形成される。
【００３７】
次に、外部半導電層１４０の外側に、例えば銅テープを巻回することにより遮蔽層１５０を形成する。
【００３８】
次に、押出機に塩化ビニルを投入して押出すことにより、遮蔽層１５０の外周に、シース１６０を形成する。
【００３９】
以上により、固体絶縁直流電力ケーブルとしての電力ケーブル１０が作製される。
【００４０】
（Ｓ１２０：シート形成工程）
次に、図３を用い、シート形成工程Ｓ１２０について説明する。図３は、検査用シート形成装置を示す概略構成図である。
【００４１】
図３に示すように、本実施形態の検査用シート形成装置３０は、いわゆる旋盤として構成され、例えば、ケーブル固定部３２０（３２０ａ，３２０ｂ）と、切削刃３４０と、を有している。ケーブル固定部３２０ａ，３２０ｂは、所定の長さに切断された電力ケーブル１０の両端をそれぞれ固定し、電力ケーブル１０を周方向に回転可能に構成されている。切削刃３４０は、電力ケーブル１０の外周面に対して周方向に沿って所定の押圧で当接し、電力ケーブル１０の絶縁層１３０を切削するように構成されている。
【００４２】
シート形成工程Ｓ１２０では、まず、後述の検査工程Ｓ１３０が行われる電力ケーブル１０の軸方向の一部を切断する。電力ケーブル１０の切断部分は、出荷する電力ケーブル１０に影響しない部分とすることが好ましく、例えば、電力ケーブル１０の末端の一部を切断することが好ましい。電力ケーブル１０の切断後、切断した電力ケーブル１０の軸方向の一部において、シース１６０および遮蔽層１５０を除去し、ケーブルコアを露出させる。
【００４３】
次に、切断した電力ケーブル１０の両端を、検査用シート形成装置３０のケーブル固定部３２０ａ，３２０ｂによって固定し、電力ケーブル１０のケーブルコアの外周面に対して周方向に沿って所定の押圧で切削刃３４０を当接させる。この状態でケーブル固定部３２０ａ，３２０ｂを回転させることで、電力ケーブル１０を周方向に回転させる。このとき、切削刃３４０を電力ケーブル１０の径方向に絶縁層１３０の外周側から導体１１０側に向かって徐々に押し込んでいくことにより、電力ケーブル１０の絶縁層１３０を所定の厚さで桂剥きにする。ここでいう「桂剥き」とは、絶縁層１３０の外周側から導体側に向かって、絶縁層１３０の周方向に沿って所定の厚さで帯状に切削することを意味している。このように絶縁層１３０を桂剥きにすることで、検査用シート２０が形成される。
【００４４】
次に、検査用シート２０を所定の長さでカットする。このとき、絶縁層１３０のうちの導体１１０側の近傍から得られた検査用シート２０を「内層シート」とし、絶縁層１３０のうちの導体１１０側と外周側（外部半導電層１４０側）との間から得られた検査用シート２０を「中層シート」とする。また、絶縁層１３０のうちの外周側の近傍から得られた検査用シート２０を「外層シート」とする。なお、ケーブルコアの桂剥きの際に外部半導電層１４０のシートも形成されるが、これは検査用シート２０から除外する。
【００４５】
（Ｓ１３０：検査工程）
次に、検査用シート２０に対して所定の電気特性を測定することで、電力ケーブル１０を検査する。ここでいう「電気特性」とは、電力ケーブル１０が直流用電力ケーブルである場合、例えば、直流絶縁破壊強度、体積抵抗率および空間電荷特性などのことを意味している。
【００４６】
検査工程Ｓ１３０では、検査用シート２０のうち、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれについて所定の電気特性を測定し、内層シートの電気特性と、中層シートの電気特性と、外層シートの電気特性とを比較する。内層シートの電気特性、中層シートの電気特性および外層シートの電気特性のうちの少なくともいずれか１つが所定の判定条件を満たさないときに、検査用シート２０を形成した当該電力ケーブル１０を不良品と判定する。
【００４７】
このとき、上記判定条件を、電力ケーブル１０の通電時に絶縁破壊等が生じないことが予め確認されている条件に設定する。これにより、絶縁破壊等が生じてしまう可能性がある不良品の電力ケーブルが出荷されることを未然に防ぐことが可能となる。
【００４８】
以下、検査工程Ｓ１３０において、直流絶縁破壊強度、体積抵抗率および空間電荷特性のそれぞれを測定する場合について詳細を説明する。
【００４９】
（直流絶縁破壊強度）
図４は、直流絶縁破壊強度測定の概略図である。図４に示すように、直流絶縁破壊強度測定装置４０は、例えば、接地電極４２０と、高圧電極４４０と、直流電源４６０と、を有している。中央に突出部を有する略平板状の接地電極４２０の上面は樹脂４２４で覆われ、樹脂４２４の上面からは、接地電極４２０の突出部の平坦面が露出している。また、高圧電極４４０については、接地電極４２０と同様な形状を有する高圧電極４４０の下面は樹脂４４４で覆われ、樹脂４４４の下面からは、高圧電極４４０の突出部の平坦面が露出している。接地電極４２０と高圧電極４４０とは、検査用シート２０を挟むように配置される。直流電源４６０は、接地電極４２０および高圧電極４４０に接続され、接地電極４２０と高圧電極４４０との間に直流電界を印加可能に構成されている。なお、直流電源４６０のうちの接地電極４２０が接続された側は接地されている。
【００５０】
直流絶縁破壊強度の測定では、まず、接地電極４２０と高圧電極４４０との間に検査用シート２０を挟み込む。また、接地電極４２０および高圧電極４４０に直流電源４６０を接続する。各部材の接続が完了したら、検査用シート２０を挟んだ接地電極４２０および高圧電極４４０を、例えばシリコーン油が充填された油槽内に浸漬させる。次いで、シリコーン油を加熱することで、検査用シート２０を所定の測定温度まで加熱する。なお、測定温度は、電力ケーブル１０の実際の通電時の温度を想定し、例えば、９０℃とする。検査用シート２０が所定の測定温度まで加熱されたら、直流電源４６０により、接地電極４２０と高圧電極４４０との間の検査用シート２０に対して、所定の昇圧ステップで直流電界を印加していく。このとき、接地電極４２０および高圧電極４４０のそれぞれの半曲面部分の頂点の間において、検査用シート２０に直流電界が印加される。直流電界の印加後、検査用シート２０が絶縁破壊したときに、直流電源４６０により印加していた電界強度を「直流絶縁破壊強度」として測定する。
【００５１】
本実施形態の検査工程Ｓ１３０では、温度９０℃の条件下で、検査用シート２０のうちの内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を測定し、それらを比較する。
【００５２】
例えば、温度９０℃の条件下で測定した内層シートの直流絶縁破壊強度、中層シートの直流絶縁破壊強度および外層シートの直流絶縁破壊強度のうちの少なくともいずれか１つが２５０ｋＶ／ｍｍ未満であるときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する。これらの層の直流絶縁破壊強度のうちの少なくともいずれか１つが２５０ｋＶ／ｍｍ未満であると、電力ケーブル１０の通電時に、直流絶縁破壊強度が低く測定された層付近において絶縁破壊が生じる可能性がある。そこで、検査用シート２０の直流絶縁破壊強度に基づいて上記判定条件で電力ケーブル１０の品質を判定することにより、直流絶縁破壊強度が低く測定された層付近で絶縁破壊が生じてしまう可能性がある不良品の電力ケーブル１０が出荷されることを未然に防ぐことが可能となる。
【００５３】
（体積抵抗率）
図５は、体積抵抗率測定の概略図である。図５に示すように、体積抵抗率測定装置５０は、例えば、下部電極５１０と、上部電極５２０と、ガード電極５３０と、直流電源５４０と、電流計５５０と、を有している。下部電極５１０は、例えば、略円盤状の形状を有している。上部電極５２０は、例えば、Ｔ字形の断面形状を有し、Ｔ字形の横画部分は、略円盤状の形状を有している。ガード電極５３０は、略リング状に構成されている。下部電極５１０と上部電極５２０のＴ字形の横画部分とは、検査用シート２０を挟んで互いに対向するように配置される。ガード電極５３０は、上部電極５２０から所定の距離を保ちつつ上部電極５２０の外周を囲むように配置され、上部電極５２０を電気的に遮蔽するようになっている。直流電源５４０は、下部電極５１０に接続され、下部電極５１０と上部電極５２０との間に直流電界を印加可能に構成されている。電流計５５０は、上部電極５２０と接地との間に接続され、下部電極５１０と上部電極５２０との間で検査用シート２０に流れた電流を計測するよう構成されている。なお、ガード電極５３０は、接地されている。
【００５４】
体積抵抗率の測定では、まず、下部電極５１０と上部電極５２０のＴ字形の横画部分との間に検査用シート２０を挟み込む。また、ガード電極５３０を、上部電極５２０から所定の距離を保ちつつ上部電極５２０の外周を囲むように配置させ、その下部を検査用シート２０に接触させる。次に、下部電極５１０を直流電源５４０に接続する。一方で、上部電極５２０を、電流計５５０を介して接地させるとともに、ガード電極５３０を接地させる。各部材の接続が完了したら、検査用シート２０を挟んだ下部電極５１０および上部電極５２０と、ガード電極５３０とを、例えばシリコーン油が充填された油槽内に浸漬させる。次いで、シリコーン油を加熱することで、検査用シート２０を所定の測定温度まで加熱する。なお、測定温度は、直流絶縁破壊強度の測定時と同様に、電力ケーブル１０の実際の通電時の温度を想定し、例えば、９０℃とする。検査用シート２０が所定の測定温度まで加熱されたら、直流電源５４０により、下部電極５１０と上部電極５２０との間の検査用シート２０に対して直流電界を印加する。このとき、電流計５５０により、下部電極５１０と上部電極５２０との間で検査用シート２０の所定体積中に流れた電流を計測する。これにより、検査用シート２０に印加した直流電界強度と、検査用シート２０中に流れた電流値とに基づいて、「体積抵抗率」が求められる。
【００５５】
本実施形態の検査工程Ｓ１３０では、温度９０℃の条件下で、検査用シート２０のうちの内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの体積抵抗率を測定し、それらを比較する。
【００５６】
例えば、温度９０℃の条件下で測定した内層シートの体積抵抗率、中層シートの体積抵抗率および外層シートの体積抵抗率のうちの少なくともいずれか１つが１×１０１５Ω・ｃｍ未満であるときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する。これらの層の体積抵抗率のうちの少なくともいずれか１つが１×１０１５Ω・ｃｍ未満であると、電力ケーブル１０の通電時に、体積抵抗率が低く測定された層付近において漏れ電流が増加し、そのジュール熱によって熱破壊が生じる可能性がある。そこで、検査用シート２０の体積抵抗率に基づいて上記判定条件で電力ケーブル１０の品質を判定することにより、体積抵抗率が低く測定された層付近での漏れ電流を起因として絶縁層の熱破壊が生じてしまう可能性がある不良品の電力ケーブル１０が出荷されることを未然に防ぐことが可能となる。
【００５７】
（空間電荷特性）
図６は、空間電荷特性測定の概略図である。空間電荷特性測定装置６０は、パルス静電応力（ＰＥＡ）法により絶縁体の空間電荷特性を測定するよう構成され、例えば、上部電極６１０と、下部電極６２０と、パルス発生装置６３０と、圧電素子６４０と、オシロスコープ６５０と、を有している。上部電極６１０および下部電極６２０は、それぞれ、略円盤状の形状を有している。上部電極６１０および下部電極６２０は、検査用シート２０を挟んで互いに対向するように配置される。パルス発生装置６３０は、上部電極６１０および下部電極６２０に接続され、上部電極６１０と下部電極６２０との間にパルス電圧を印加可能に構成されている。圧電素子６４０は、例えば、下部電極６２０の下側に密着するように配置され、検査用シート２０からの弾性波（超音波）を電圧信号に変換するよう構成されている。オシロスコープ６５０は、圧電素子６４０の電圧信号を解析可能に構成されている。
【００５８】
空間電荷特性の測定では、まず、恒温槽内に設けられた上部電極６１０と下部電極６２０との間に検査用シート２０を挟み込む。検査用シート２０の配置が完了したら、恒温槽内の検査用シート２０の温度を所定の測定温度に設定する。なお、測定温度は、例えば、常温（３０℃）とする。検査用シート２０の温度が所定の測定温度となったら、パルス発生装置６３０により、上部電極６１０と下部電極６２０との間の検査用シート２０に対してパルス電圧を印加する。このとき、検査用シート２０において空間電荷が存在している部分では、パルス的応力が生じることで弾性波（超音波）が発生する。このようにして発生した弾性波は、下部電極６２０の下側に密着した圧電素子６４０に向かって伝播する。検査用シート２０から圧電素子６４０に伝播した弾性波は、圧電素子６４０によって電圧信号に変換される。圧電素子６４０によって変換された電圧信号を、オシロスコープ６５０によって解析することで、検査用シート２０内の空間電荷分布を測定することができる。また、検査用シート２０内の空間電荷分布に基づいて、試料としての検査用シート２０内部の最大電界強度を求めることができる。これらの結果に基づいて、下記の式（１）により、電界強調係数（ＦＥＦ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆａｃｔｏｒ）を求めることが可能となる。
【００５９】
【数１】
2018150717.tif 000003
【００６０】
本実施形態の検査工程Ｓ１３０では、温度３０℃の条件下で、検査用シート２０のうちの内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれのＦＥＦを測定し、それらを比較する。
【００６１】
例えば、温度３０℃の条件下で測定した内層シートのＦＥＦ、中層シートのＦＥＦおよび外層シートのＦＥＦのうちの少なくともいずれか１つが１．５超であるときに、当該電力ケーブル１０を不良品と判定する。これらの層のＦＥＦのうちの少なくともいずれか１つが１．５超であると、すなわち、これらの少なくともいずれか１つの層において所定量の空間電荷が蓄積していると、ＦＥＦが低く測定された層（すなわち、所定量の空間電荷が蓄積していると測定された層）付近において、電力ケーブル１０の通電時に絶縁破壊が生じる可能性がある。そこで、検査用シート２０のＦＥＦに基づいて上記判定条件で電力ケーブル１０の品質を判定することにより、ＦＥＦが低く測定された層付近で空間電荷が蓄積して絶縁破壊が生じてしまう可能性がある不良品の電力ケーブル１０が出荷されることを未然に防ぐことが可能となる。
【００６２】
なお、より厳しい判定として、内層シートのＦＥＦ、中層シートのＦＥＦおよび外層シートのＦＥＦのうちの少なくともいずれか１つが１．１５超であるときに、当該電力ケーブル１０を不良品と判定してもよい。これにより、不良品の電力ケーブル１０が出荷されることをより確実に防ぐことが可能となる。
【００６３】
このように、検査用シート２０の電気特性に基づいて所定の判定条件を満たさない電力ケーブル１０を不良品と判定し、出荷する電力ケーブル１０から除外する。一方で、検査用シート２０の電気特性に基づいて所定の判定条件を満たす電力ケーブル１０を良品と判定し、電力ケーブル１０の使用者に向けて出荷する。
【００６４】
以上により、本実施形態の電力ケーブル１０の製造工程を終了する。
【００６５】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００６６】
（ａ）本実施形態では、電力ケーブル１０の軸方向の一部における絶縁層１３０を所定の厚さで桂剥きにすることで検査用シート２０を形成し、当該検査用シート２０に対して所定の電気特性を測定することで電力ケーブル１０を検査する。このように絶縁層１３０を桂剥きにした検査用シート２０に対して所定の電気特性を測定することで、樹脂組成物のプレスシートを用いた測定方法と同様に、検査用シート２０を一対の電極で挟んだ状態で所定の高電界や所定のパルス電圧を容易に印加することができる。また、樹脂組成物のプレスシートを用いた測定方法と同様に、検査用シート２０を小型の加熱装置（油槽等）で所定の温度に容易に加熱することができる。これらにより、所定の測定条件下で検査用シート２０の電気特性を安定的に測定することができ、検査用シート２０の電気特性の測定精度を向上させることができる。その結果、電力ケーブル１０の品質を正確に評価し、特異的に絶縁性能が低くなっている電力ケーブル１０を検出することが可能となる。
【００６７】
（ｂ）シート形成工程Ｓ１２０において、出荷予定の実製品としての電力ケーブル１０に影響のない部分で絶縁層１３０を桂剥きにして検査用シート２０を形成すれば、検査工程Ｓ１３０では、実製品としての電力ケーブル１０に高電界等が印加されることがない。つまり、実製品としての電力ケーブル１０に損傷を与えることなく、電力ケーブル１０を出荷することができる。
【００６８】
（ｃ）検査工程Ｓ１３０では、絶縁層１３０を桂剥きにした検査用シート２０に対して所定の電気特性を測定することで、絶縁層１３０の電気特性の厚さ方向（径方向）依存性を評価することができる。例えば、絶縁層１３０を、内層シート、中層シートおよび外層シートに分けて、それぞれの電気特性を比較して評価することができる。
【００６９】
（ｄ）検査工程Ｓ１３０では、検査用シート２０のうちの内層シートの電気特性と、中層シートの電気特性と、外層シートの電気特性とを比較することで、例えば、絶縁層の厚さ方向の一部に絶縁性能が低い部分が生じている電力ケーブル１０を検出することができる。つまり、樹脂組成物のプレスシートを用いた測定方法だけでは検出することができなかった不良品の電力ケーブル１０を検出することが可能となる。
【００７０】
（ｅ）検査工程Ｓ１３０では、内層シートの電気特性、中層シートの電気特性および外層シートの電気特性のうちの少なくともいずれか１つが所定の判定条件を満たさないときに、当該電力ケーブル１０を不良品と判定する。このとき、当該判定条件を、電力ケーブル１０の通電時に絶縁破壊等が生じないことが予め確認されている条件に設定することにより、通電時に絶縁層の厚さ方向の一部で絶縁破壊等が生じてしまう可能性がある不良品の電力ケーブルが出荷されることを未然に防ぐことが可能となる。
【００７１】
＜本開示の他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、本開示は上述の実施形態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。
【００７２】
上述の実施形態では、上記製造方法を適用する電力ケーブル１０が直流用電力ケーブルである場合について説明したが、上記製造方法を適用する電力ケーブルは交流用電力ケーブルであってもよい。なお、この場合、検査用シートに対して測定する電気特性としては、例えば、交流絶縁破壊強度またはインパルス絶縁破壊強度などが挙げられる。
【００７３】
上述の実施形態では、電力ケーブル１０のシース１６０が形成された後にシート形成工程Ｓ１２０を行う場合について説明したが、少なくとも絶縁層が形成された後であれば、例えば、遮蔽層を形成する前に、シート形成工程Ｓ１２０を行ってもよい。
【００７４】
上述の実施形態では、検査工程Ｓ１３０において、上述した複数の判定条件のうちのいずれか１つを満たさないときに、電力ケーブル１０を不良品と判定する場合について説明したが、これらの判定条件のうちの２つ以上を満たさないときに、電力ケーブルを不良品と判定してもよい。
【実施例】
【００７５】
次に、本開示に係る実施例を説明する。これらの実施例は本開示の一例であって、本開示はこれらの実施例により限定されない。【００７６】
（１）ケーブル作製工程およびシート形成工程
導体の外周に所定の樹脂組成物を押し出すことにより、電力ケーブルのサンプルを作製した。このとき、製造条件が異なる２つの電力ケーブルのサンプル（電力ケーブルＡ，Ｂ）を作製した。その後、それぞれの電力ケーブルのサンプルにおける絶縁層を、幅５０ｍｍ、厚さ０．２５ｍｍで桂剥きにして、検査用シートＡ，Ｂを形成した。また、検査用シートＡ，Ｂのそれぞれを長さ６０ｍｍごとにカットし、絶縁層の厚さ方向の位置に応じて、それぞれ、内層シート、中層シートおよび外層シートとした。【００７７】
（２）検査工程
検査工程において、上述した検査用シートＡ，Ｂを用いて、以下のように、直流絶縁破壊強度、体積抵抗率および空間電荷特性を測定した。【００７８】
（直流絶縁破壊強度）
上述した検査用シートＡ，Ｂを用いて、シリコーン油中において温度９０℃とした条件下で、エポキシ樹脂で覆った直径１０ｍｍの平板電極により直流絶縁破壊強度を測定した。このとき、開始電圧を＋１５ｋＶとし、１ｋＶ／１５ｓのステップで昇圧した。【００７９】
（体積抵抗率）
上述した検査用シートＡ，Ｂを用いて、シリコーン油中において温度９０℃、直流印加電界−４０，−６０，−８０ｋＶ／ｍｍとした条件下で、直径２５ｍｍの電極により体積抵抗率を測定した。なお、課電後１０分後の値を計測した。【００８０】
（空間電荷特性）
上述した検査用シートＡ，Ｂを用いて、温度３０℃、直流印加電界５０ｋＶ／ｍｍとした条件下で、空間電荷特性を測定し、上述した式（１）により電界強調係数ＦＥＦを求めた。なお、測定時間を６０分とした。【００８１】
（３）検査結果
次に、検査用シートＡ，Ｂの検査結果について説明する。【００８２】
（直流絶縁破壊強度）
図７は、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を示す図である。【００８３】
図７に示すように、検査用シートＡのうちの内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を比較したところ、検査用シートＡのうちの内層シートの直流絶縁破壊強度、中層シートの直流絶縁破壊強度および外層シートの直流絶縁破壊強度は、それぞれ、ほぼ同等であり、いずれも２５０ｋＶ／ｍｍ以上であった。つまり、検査用シートＡの直流絶縁破壊強度は、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を比較したときの判定条件を満たしていることを確認した。【００８４】
一方、検査用シートＢのうちの内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を比較したところ、検査用シートＢのうちの中層シートの直流絶縁破壊強度が、他の層の直流絶縁破壊強度よりも低く、２５０ｋＶ／ｍｍ未満であった。つまり、検査用シートＢは、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を比較したときの判定条件を満たしていないことを確認した。【００８５】
（体積抵抗率）
図８は、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの体積抵抗率を示す図である。【００８６】
図８に示すように、検査用シートＢのうちの内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの体積抵抗率を比較したところ、検査用シートＢのうちの内層シートの体積抵抗率、中層シートの体積抵抗率および外層シートの体積抵抗率は、それぞれ、ほぼ同等であり、いずれも１×１０１５Ω・ｃｍ以上であった。つまり、検査用シートＢの体積抵抗率は、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの体積抵抗率を比較したときの判定条件を満たしていることを確認した。【００８７】
なお、図示されていないが、検査用シートＡの体積抵抗率も、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの体積抵抗率を比較したときの判定条件を満たしていることを確認した。【００８８】
（空間電荷特性）
以下の表１は、検査用シートＢのうちの内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの電界強調係数ＦＥＦを示している。【００８９】
【表１】
2018150717.tif 000004
【００９０】
表１に示すように、検査用シートＢのうちの内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれのＦＥＦを比較したところ、検査用シートＢのうちの内層シートのＦＥＦ、中層シートのＦＥＦおよび外層シートのＦＥＦは、それぞれ、ほぼ同等であり、いずれも１．５以下であった。つまり、検査用シートＢのＦＥＦは、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれのＦＥＦを比較したときの判定条件を満たしていることを確認した。なお、検査用シートＢのＦＥＦは、１．１５を超えないとする厳しい判定条件も満たしていることを確認した。【００９１】
なお、表１には示されていないが、検査用シートＡのＦＥＦも、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれのＦＥＦを比較したときの判定条件を満たしていることを確認した。【００９２】
以上の検査工程により、検査用シートＢは、内層シート、中層シートおよび外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を比較したときの判定条件を満たしていなかったため、検査用シートＢを形成した電力ケーブルＢを不良品と判定した。これに対し、検査用シートＡは、全ての判定条件を満たしていたため、検査用シートＡを形成した電力ケーブルＡを良品と判定した。【００９３】
（４）通電試験結果
良品と判定した電力ケーブルＡについて、ＣＩＧＲＥ  ＴＢ  ４９６に準拠したＴＹＰＥ  ＴＥＳＴおよびＰＱ  ＴＥＳＴ（Ｐｒｅｑｕａｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ）を実施した。その結果、電力ケーブルＡに絶縁破壊が生じるなどの問題が生じないことを確認した。【００９４】
以上のように、上述の製造方法および検査方法により、所定の測定条件下で検査用シートの電気特性を安定的に測定することができ、検査用シートの電気特性の測定精度を向上させることができることを確認した。その結果、電力ケーブルの品質を正確に評価し、特異的に絶縁性能が低くなっている電力ケーブルを検出することが可能となることを確認した。【００９５】
＜本開示の好ましい態様＞
以下、本開示の好ましい態様を付記する。【００９６】
（付記１）
導体と、前記導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、を有する電力ケーブルを作製するケーブル作製工程と、
前記電力ケーブルの軸方向の一部における前記絶縁層を所定の厚さで桂剥きにすることで、検査用シートを形成するシート形成工程と、
前記検査用シートに対して所定の電気特性を測定することで、前記電力ケーブルを検査する検査工程と、
を有する電力ケーブルの製造方法。【００９７】
（付記２）
前記シート形成工程では、
前記絶縁層のうちの前記導体側の近傍から得られた前記検査用シートを内層シートとし、
前記絶縁層のうちの前記導体側と外周側との間から得られた前記検査用シートを中層シートとし、
前記絶縁層のうちの前記外周側の近傍から得られた前記検査用シートを外層シートとし、
前記検査工程では、
前記内層シートの電気特性と、前記中層シートの電気特性と、前記外層シートの電気特性とを比較する付記１に記載の電力ケーブルの製造方法。【００９８】
（付記３）
前記検査工程では、
前記内層シートの電気特性、前記中層シートの電気特性および前記外層シートの電気特性のうちの少なくともいずれか１つが所定の判定条件を満たさないときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する付記２に記載の電力ケーブルの製造方法。【００９９】
（付記４）
前記検査工程では、
温度９０℃の条件下で、前記内層シート、前記中層シートおよび前記外層シートのそれぞれの直流絶縁破壊強度を測定し、
前記内層シートの直流絶縁破壊強度、前記中層シートの直流絶縁破壊強度および前記外層シートの直流絶縁破壊強度のうちの少なくともいずれか１つが２５０ｋＶ／ｍｍ未満であるときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する付記２又は３に記載の電力ケーブルの製造方法。【０１００】
（付記５）
前記検査工程では、
温度９０℃の条件下で、前記内層シート、前記中層シートおよび前記外層シートのそれぞれの体積抵抗率を測定し、
前記内層シートの体積抵抗率、前記中層シートの体積抵抗率および前記外層シートの体積抵抗率のうちの少なくともいずれか１つが１×１０１５Ω・ｃｍ未満であるときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する付記２〜４のいずれか１つに記載の電力ケーブルの製造方法。【０１０１】
（付記６）
前記検査工程では、
温度３０℃の条件下で、前記内層シート、前記中層シートおよび前記外層シートのそれぞれの試料について、パルス静電応力法により、以下の式（１）で求められる電界強調係数ＦＥＦを測定し、
前記内層シートのＦＥＦ、前記中層シートのＦＥＦおよび前記外層シートのＦＥＦのうちの少なくともいずれか１つが１．５超であるときに、当該電力ケーブルを不良品と判定する付記２〜５のいずれか１つに記載の電力ケーブルの製造方法。【０１０２】
【数２】
2018150717.tif 000005
【０１０３】
（付記７）
導体と、前記導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、を有する電力ケーブルを検査する電力ケーブルの検査方法であって、
前記電力ケーブルの軸方向の一部における前記絶縁層を所定の厚さで桂剥きにすることで、検査用シートを形成するシート形成工程と、
前記検査用シートに対して所定の電気特性を測定することで、前記電力ケーブルを検査する検査工程と、
を有する電力ケーブルの検査方法。
【符号の説明】
【０１０４】
１０  電力ケーブル
２０  検査用シート
３０  検査用シート形成装置
４０  直流絶縁破壊強度測定装置
５０  体積抵抗率測定装置
６０  空間電荷特性測定装置
１１０  導体
１２０  内部半導電層
１３０  絶縁層
１４０  外部半導電層
１５０  遮蔽層
１６０  シース
３２０，３２０ａ，３２０ｂ  ケーブル固定部
３４０  切削刃
４２０  接地電極
４２４  樹脂
４４０  高圧電極
４４４  樹脂
４６０  直流電源
５１０  下部電極
５２０  上部電極
５３０  ガード電極
５４０  直流電源
５５０  電流計
６１０  上部電極
６２０  下部電極
６３０  パルス発生装置
６４０  圧電素子
６５０  オシロスコープ
【図１】
2018150717.tif 000007
【図２】
2018150717.tif 000008
【図３】
2018150717.tif 000009
【図４】
2018150717.tif 000010
【図５】
2018150717.tif 000011
【図６】
2018150717.tif 000012
【図７】
2018150717.tif 000013
【図８】
2018150717.tif 000014
【国際調査報告】
2018150717.tif 000015
2018150717.tif 000016