(57)【要約】【課題】絶縁油の含浸特性を簡便に確認でき、この結果を設計、製造、管理に利用するソリッドケーブルの設計製造管理方法、及び複合紙層を具えるソリッドケーブルを提供する。【解決手段】支持部材10の外周に、クラフト紙と樹脂とが積層一体化された一連の複合紙30を渦巻き状に巻回して、巻回層の両端面を封止部71で封止した紙巻試験部材70を作製する。紙巻試験部材70を真空乾燥後、その外側に絶縁油を充填し、所定の圧力及び温度で所定の時間保持して、巻回層に絶縁油を含浸する。所定の時間経過後、巻回層を巻き戻し、複合紙30における絶縁油が含浸された含浸長さを測定する。絶縁油の種類及び含浸条件と、複合紙30の仕様と、含浸長さとの相関データをソリッドケーブルの設計や製造、品質管理に用いる。紙巻試験部材70を利用することで、含浸の可否を容易に確認でき、かつ上記相関データを容易にかつ短時間で得られる。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材の外周に、一連の絶縁紙を渦巻き状に巻回した巻回層を形成し、巻回層の両端面を封止した紙巻試験部材を作製する工程と、
前記紙巻試験部材を真空乾燥する工程と、
乾燥した前記紙巻試験部材の外側に絶縁油を充填し、所定の温度及び所定の圧力で所定の時間、前記巻回層に絶縁油を含浸する工程と、
前記所定の時間経過後、前記紙巻試験部材に具える前記巻回層を巻き戻し、前記絶縁紙における絶縁油が含浸された含浸長さを測定する工程とを具え、
前記巻回層は、前記絶縁紙として、クラフト紙と樹脂とが積層一体化された一連の複合紙を巻回した複合紙層を含み、
前記絶縁油の種類及び含浸条件と、前記絶縁紙の仕様と、前記含浸長さとの相関データを、油浸絶縁層の少なくとも一部に複合紙が巻回されてなる複合紙層を具えるソリッドケーブルの設計、製造、及び品質管理の少なくとも一つに用いることを特徴とするソリッドケーブルの設計製造管理方法。
【請求項２】
前記相関データに基づいて、前記ソリッドケーブルに用いる絶縁油の種類を選定することを特徴とする請求項1に記載のソリッドケーブルの設計製造管理方法。
【請求項３】
前記相関データに基づいて、前記ソリッドケーブルに用いる絶縁油の含浸条件を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載のソリッドケーブルの設計製造管理方法。
【請求項４】
前記相関データに基づいて、前記ソリッドケーブルに用いる複合紙の品質管理を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のソリッドケーブルの設計製造管理方法。
【請求項５】
前記複合紙は、クラフト紙とポリオレフィン系樹脂とが積層一体化されたラミネート材であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のソリッドケーブルの設計製造管理方法。
【請求項６】
前記複合紙は、ポリプロピレン層の両面にクラフト紙が積層一体化されたラミネート材であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のソリッドケーブルの設計製造管理方法。
【請求項７】
導体の外周に絶縁紙が巻回されてなる絶縁紙層に絶縁油が含浸された油浸絶縁層を具えるソリッドケーブルであって、
前記絶縁紙層の少なくとも一部に、クラフト紙と樹脂とが積層一体化された複合紙が巻回されてなる複合紙層を有し、
請求項1〜6のいずれか1項のソリッドケーブルの設計製造管理方法を利用して製造されたことを特徴とするソリッドケーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導体の外周に複合紙(半合成絶縁紙)からなる複合紙層を含む油浸絶縁層を具えるソリッドケーブル、及びその設計製造管理方法に関する。特に、長距離で大容量の海底電力線路を構築する直流用ケーブルに好適なソリッドケーブル、及びその設計製造管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長距離の海底電力線路を構成する電力ケーブルとして、導体の外周に絶縁紙が巻回され、この絶縁紙層に絶縁油が含浸された油浸絶縁層を具える直流用ソリッドケーブルがある。絶縁紙には、従来、クラフト紙が利用されている。特許文献1では、絶縁紙として、クラフト紙とポリオレフィン系樹脂とを複合した複合紙(半合成絶縁紙)、例えば、PPLP(住友電気工業株式会社の登録商標)を利用することを提案している。
【０００３】
PPLP(登録商標)といった複合紙は、従来、OFケーブル用の絶縁紙として開発されたものである。OFケーブルは、複合紙を巻回してなる複合紙層に低粘度の絶縁油が常温で含浸され、運転時に当該絶縁油が加圧状態で使用されるため、安定した絶縁性能を得ることができる。
【０００４】
一方、従来のソリッドケーブルは、クラフト紙を巻回してなるクラフト紙層に高粘度の絶縁油が含浸され、運転時に当該絶縁油が加圧されない。そのため、運転時の温度変化に伴う絶縁油の体積変化に起因して温度の低下時に負圧状態となり、ボイドといった絶縁油の欠乏空間が生じて絶縁性能が低下し得る。そこで、上記ボイドなどが生じても所望の絶縁性能を維持可能な電界(ストレス)を設定すると共に、運転時の温度上昇に伴って絶縁油の粘度が低下して絶縁油が動き易くなることで生じ得る「絶縁油の移動による大きな欠陥」を抑制するために絶縁油が所定の高粘度状態を維持できるように、従来のクラフト紙ソリッドケーブルは、最高使用温度を規定している。このことから従来のクラフト紙ソリッドケーブルでは、電界がOFケーブルよりも小さく、運転温度も低い。
【０００５】
他方、直流用ソリッドケーブルの絶縁紙に複合紙を適用すると、(1)樹脂の絶縁抵抗がクラフト紙や絶縁油に比較して非常に大きいため、直流電圧のほとんどを樹脂部分で分担することから、複合紙中の樹脂(例えば、PP)の存在によって、絶縁油におけるDC電界(ストレス)を低減できる、(2)クラフト紙層では、絶縁油は、クラフト紙間の隙間を流動すると共にクラフト紙を貫通して、当該クラフト紙層のラジアル方向(クラフト紙の厚さ方向)に移動するため、絶縁油の移動による欠陥(脱油の影響)が生じないように絶縁油の温度を制限して絶縁油の粘度を確保しているのに対して、複合紙層では、樹脂の存在によってラジアル方向の絶縁油の移動を抑制でき、脱油の影響を低減できる。そのため、絶縁紙層が主として複合紙で構成される複合紙ソリッドケーブルでは、運転時の電界や運転温度をOFケーブルと同等程度にまで高めることができ、送電容量の向上を図ることができると期待される。また、このような複合紙ソリッドケーブルは、既存のクラフト紙ソリッドケーブルに比較して、海底電力線路の小型化にも寄与すると期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平11-224546号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ソリッドケーブルの油浸絶縁層に複合紙を用いると、上述のように絶縁油の移動を抑制する効果が得られる。しかし、複合紙ソリッドケーブルの製造にあたり、複合紙層に絶縁油を含浸すると、絶縁油が樹脂を透過しないことから、絶縁油の含浸が難しくなる。従って、複合紙層に絶縁油が問題なく含浸可能なことを簡便に確認する手法の開発が望まれる。
【０００８】
例えば、実際に複合紙ソリッドケーブルを試作して含浸状態を確認することが考えられる。しかし、この手法は、材料、設備、期間などが多大に必要である。かつ、この手法は、含浸の可否を判別できるものの、絶縁油の含浸のばらつきなどの尤度を評価することには適さない。また、海底電力線路の構築に利用される直流用ケーブルは、長尺であることから製造時間が非常に長くかかる上に、含浸不良となった場合のリスクが非常に大きい。従って、上記手法は非効率、かつ不経済である。
【０００９】
更に、直流用複合紙ソリッドケーブルに使用する絶縁油には、製造時に含浸し易く、運転時に移動し難いことが望まれることから、含浸可能なものの中で極力粘度が高い絶縁油を適用することが望ましい。しかし、高粘度の絶縁油は、複合紙層に含浸し難く、一般に含浸所要期間が長い。図5に示すようにテープ状の複合紙30を巻回して、複合紙30がラジアル方向に積層されて構成された複合紙層では、複合紙30の巻回時に複合紙30間に隙間g(絶縁油の含浸によって絶縁油が充填されるオイルギャップ部)が形成される。この隙間gと、複合紙30を構成するクラフト紙3bとで絶縁油の含浸経路が構成される。具体的な含浸経路は、図5に示すように複合紙30間の隙間g⇒この隙間gよりも内周側に位置する複合紙30のクラフト紙3b⇒更に内周側に位置する隙間g、…である。このように隙間gとクラフト紙3bとを利用して、最終的に、上記複合紙層のラジアル方向及び周方向に絶縁油が含浸され、複合紙30を構成する樹脂3aは、絶縁油の流路を分断する。この流路の分断が上述の絶縁油の移動の抑制に寄与するものの、この点から含浸所要期間が長くなる。なお、図5に示す黒破線矢印は、絶縁油の含浸方向を示す。
【００１０】
また、絶縁油の含浸の可否や、絶縁油の含浸のばらつきといった絶縁油の含浸の難易性に係わる指標は、複合紙層を具えるソリッドケーブルに用いる絶縁油の種類の選定や複合紙の仕様の選定、製造条件の設定、その他品質管理などにも利用することができると期待される。
【００１１】
そこで、本発明の目的の一つは、長距離海底電力線路を構築する直流用ケーブルに好適な複合紙層を具えるソリッドケーブルを提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記ソリッドケーブルの製造にあたり、絶縁油が確実に含浸できることを簡便に確認できるソリッドケーブルの設計製造管理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複合紙を巻回した試験部材を作製し、この試験部材に絶縁油を含浸させて得られたデータをソリッドケーブルの設計や製造、品質管理に用いることを提案する。
【００１３】
本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法は、導体の外周に絶縁紙が巻回されてなる絶縁紙層に絶縁油が含浸された油浸絶縁層を具えるソリッドケーブルの設計や製造、ソリッドケーブル自体の品質管理に利用される方法に係るものであり、以下の各工程を具える。
準備工程:支持部材の外周に、一連の絶縁紙を渦巻き状に巻回した巻回層を形成し、巻回層の両端面を封止した紙巻試験部材を作製する工程。
乾燥工程:上記紙巻試験部材を真空乾燥する工程。
含浸工程:乾燥した上記紙巻試験部材の外側に絶縁油を充填し、所定の温度及び所定の圧力で所定の時間、上記巻回層に絶縁油を含浸する工程。
測定工程:上記所定の時間経過後、上記紙巻試験部材に具える上記巻回層を巻き戻し、上記絶縁紙における上記絶縁油が含浸された含浸長さを測定する工程。
上記巻回層は、上記絶縁紙として、クラフト紙と樹脂とが積層一体化された一連の複合紙を巻回した複合紙層を含むものとする。そして、本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法では、上記絶縁油の種類及び含浸条件と、上記絶縁紙の仕様と、上記含浸長さとの相関データを、油浸絶縁層の少なくとも一部に複合紙が巻回されてなる複合紙層を含むソリッドケーブルの設計、製造、及び品質管理の少なくとも一つに用いる。
【００１４】
本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法は、上述のようにソリッドケーブルに具える油浸絶縁層に利用するであろう複合紙及び絶縁油を用いた紙巻試験部材を作製して、この紙巻試験部材を用いて含浸の可否や含浸長さなどを評価する。この紙巻試験部材は、比較的短尺でよい上に、実際のケーブルと比較して構成が単純であり、当該紙巻試験部材自体の作製時間が十分に短い。従って、本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法は、実際にケーブルを製造することなく、絶縁油の含浸特性を簡単に精度よく、かつ短時間で確認できる。得られた相関データは、絶縁材料や仕様、絶縁層の形態、絶縁層の乾燥条件や絶縁油の含浸条件などの製造条件の設計や選定、製造管理を含む品質管理などに利用できる。
【００１５】
本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法の一形態として、上記相関データに基づいて、上記ソリッドケーブルに用いる絶縁油の種類を選定する形態が挙げられる。
【００１６】
上記形態では、複数種の絶縁油について上述の相関データを作成する。この相関データを利用することで、上記形態は、所望の特性を満たす絶縁油の選択を簡単にできる。
【００１７】
本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法の一形態として、上記相関データに基づいて、上記ソリッドケーブルに用いる絶縁油の含浸条件を設定する形態が挙げられる。
【００１８】
上記形態では、少なくとも1種の絶縁油について絶縁油ごとに、例えば、含浸温度と含浸長さとの相関データを作成する。この相関データを利用することで、上記形態は、所望の絶縁油の含浸温度などの含浸条件の設定を簡単にできる。
【００１９】
本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法の一形態として、上記相関データに基づいて、上記ソリッドケーブルに用いる複合紙の品質管理を行う形態が挙げられる。
【００２０】
例えば、長距離海底電力線路に利用する直流用複合紙ソリッドケーブルでは、長期に亘って製造された複数の製造ロットの複合紙を利用することになる。上述の紙巻試験部材は、任意の時期に作製可能であることから、例えば、製造ロットごとに複合紙の特性を逐次確認することで、品質管理を行える。従って、上記形態は、上記相関データを利用して、長距離海底電力線路に利用する直流用複合紙ソリッドケーブルなどの品質管理を行うことができ、当該品質管理によって、直流用複合紙ソリッドケーブルの信頼性を高められる。
【００２１】
本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法の一形態として、上記複合紙がクラフト紙とポリオレフィン系樹脂とが積層一体化されたラミネート材である形態が挙げられる。特に、上記複合紙は、ポリプロピレン層の両面にクラフト紙が積層一体化されたラミネート材である形態が挙げられる。
【００２２】
クラフト紙とポリオレフィン系樹脂とのラミネート材、好ましくはPPLP(登録商標)といったポリプロピレン層の両面にクラフト紙が積層一体化されたラミネート材を直流用複合紙ソリッドケーブルの絶縁層に利用すると(好ましくは絶縁層を主として上記ラミネート材からなる層とすると)、(1)絶縁層の厚さを小さくでき、ケーブル径を小さくできる、(2)運転時の最高到達温度を高められ、大容量化が可能である、といった利点を有する。このような特定の複合紙を利用する上記形態は、小型で大容量の直流用複合紙ソリッドケーブルの設計、製造、品質管理に好適に利用することができる。
【００２３】
上述の本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法に基づいて作成した相関データは、絶縁紙を巻回してなる絶縁紙層の少なくとも一部に複合紙層を具えるソリッドケーブルの設計、製造、品質管理に好適に利用することができる。本発明のソリッドケーブルは、導体の外周に絶縁紙が巻回されてなる絶縁紙層に絶縁油が含浸された油浸絶縁層を具えるソリッドケーブルであって、上記絶縁紙層の少なくとも一部にクラフト紙と樹脂とが積層一体化された複合紙が巻回されてなる複合紙層を有し、上記本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法を利用して製造されたものである。
【００２４】
上述の相関データを利用することで、例えば、所望の特性を満たす絶縁油を選択したり、絶縁層の形態(複合紙のみとしたり、複合紙とクラフト紙との混合とするなど)と絶縁油との組み合わせを選択したり、絶縁紙を複合紙のみとする場合、複合紙の仕様(クラフト紙の厚さや密度、気密度、樹脂の種類や厚さ、複合紙中の樹脂の厚さ割合など)と絶縁油との組み合わせを選択したり、選択した絶縁油の含浸温度などを選択したり、この選択に基づいて複合紙層を具えるソリッドケーブルを製造したりすることで、所望の絶縁油を問題なく含浸できるソリッドケーブルが得られる。そして、このようにして得られた本発明のソリッドケーブルは、信頼性が高い。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のソリッドケーブルは、電力線路、特に長距離海底電力線路の構成部材に好適に利用できる。本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法は、複合紙における絶縁油の含浸特性を簡便に把握できる上に、得られた情報を上記本発明のソリッドケーブルの設計、製造、品質管理に好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法に利用する紙巻試験部材の作製手順を示す工程説明図である。
【図２】本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法に利用する紙巻試験部材の概略断面図である。
【図３】本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法に基づいて評価した種々の絶縁油及び複合紙の組み合わせについて、含浸温度と含浸長さとの相関関係を示すグラフである。
【図４】本発明のソリッドケーブルの一例を示す断面図である。
【図５】複合紙が巻回されてラジアル方向に積層された複合紙層において、絶縁油の流路を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施の形態を説明する。まず、図4を参照して複合紙ソリッドケーブルの構成を説明する。
【００２８】
(複合紙ソリッドケーブル)
複合紙ソリッドケーブル100は、基本的構成は従来のクラフト紙ソリッドケーブルと同様であり、代表的には、中心から順に導体1、内部半導電層2、絶縁層3、外部半導電層4を具えるケーブルコアを具え、このケーブルコアが金属シース5に収納されている。金属シース5の外周には、防食層6、更にその外周には鉄線鎧装(図示せず)が形成される。金属シース5上、又は防食層6上にステンレステープなどで構成した補強層(図示せず)を具える形態とすることができる。
【００２９】
絶縁層3は、樹脂3aとクラフト紙3bとが積層一体化された複合紙(半合成絶縁紙)30を巻回してなる複合紙層と、この複合紙層に含浸された絶縁油とから構成される油浸絶縁層である。絶縁層3の内外に複合紙よりも抵抗率:ρが小さい材料、具体的にはクラフト紙を巻回してなる低ρ層(図示せず)を設けると、絶縁層3においてストレスが高く導体1の影響を受け易い部分が受けるストレスを当該低ρ層によって低減でき、絶縁性能を高められる。
【００３０】
なお、絶縁層3の一部にのみ複合紙層を具えるソリッドケーブルとすることもできる。例えば、複合紙とクラフト紙とが交互に巻回された絶縁層や、複合紙層の内周側及び外周側の少なくとも一方にクラフト紙層が配置された絶縁層など、複合紙層とクラフト紙層とから構成される絶縁層を具えるソリッドケーブルとすることができる。
【００３１】
複合紙ソリッドケーブル100は、代表的には、以下のようにして製造する。導体1の外周に、内部半導電層2、絶縁層3、外部半導電層4を順に形成し、ケーブルコアを作製する。絶縁層3は、所望の仕様(材質、複合紙の厚さに対する樹脂3aの割合、複合紙の厚さ・幅など)であってテープ状の複合紙30を所定のピッチで巻回して形成する。得られたケーブルコアをタンク内に巻き取って、コア中の水分や空気などを除去するために真空中で加熱乾燥する。この乾燥後、所望の特性の絶縁油をタンク内に充填して所定の含浸温度にして、複合紙層に加圧含浸する。絶縁油の含浸後に所定の温度に冷却した後、この油浸絶縁層を具えるケーブルコアの上に金属シース5、防食層6、鉄線鎧装などを順に形成する。
【００３２】
[複合紙]
複合紙30において樹脂3aは、ポリオレフィン系樹脂が代表的である。ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン:PP、ポリエチレン:PE、ポリメチルペンテン:PMPなどが挙げられる。クラフト紙3bは、絶縁層に利用されている公知のものを利用できる。
【００３３】
複合紙30の形態は、樹脂3aからなる樹脂層の一面にのみクラフト紙3bが積層一体化された形態、樹脂層の両面にクラフト紙3bが積層一体化された形態が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂を具える複合紙として、ポリプロピレン層の両面にクラフト紙が積層された構造であるPPLP(登録商標)が挙げられる。
【００３４】
複合紙30の厚さは、70μm以上200μm以下が好ましく、80μm〜150μmがより好ましい。複合紙30の厚さ:Ttotalにおける樹脂3aの厚さ:TRの割合:TR/Ttotal(以下、この割合をk値と呼ぶ)は、適宜選択することができるが、0.4〜0.8程度が利用し易い。上述のようにケーブルでは、複合紙30をテープ状にして用いるが、そのテープの幅は、適宜選択することができる。
【００３５】
[絶縁油]
絶縁油は、例えば、60℃における動粘度が500mm2/s(500cst)以上の高粘度油、60℃における動粘度が10mm2/s(10cst)以上500mm2/s(500cst)未満である中粘度油などが挙げられる。具体的には、ナフテン系油(例えば、H＆R社製商品名:T-2015)、ポリスチレン系絶縁油、鉱油、アルキルベンゼンやポリブデン系の合成油、及び重質アルキレートから選択される1種、或いは、これら2種以上の混合油などが挙げられる。絶縁油は、粘度、後述する含浸温度と含浸長さとの相関データや膨潤特性、その他、経済性、供給性などを考慮して選択することができる。
【００３６】
(設計製造管理方法)
複合紙ソリッドケーブル100の製造にあたり、例えば、事前に、複合紙30に対する絶縁油の含浸特性を確認することで、設定した製造条件(含浸温度や圧力など)の可否を把握することができる。或いは、所望の絶縁性能を満たす油浸絶縁層を設計、製造するにあたり、複合紙30の材質や形態、厚さ、k値、巻付数など、絶縁油の材質、含浸温度などといった仕様や条件を選定・設定する必要がある。或いは、長尺な複合紙ソリッドケーブル100を製造する場合、逐次生産された製造ロットごとに複合紙30が所定の特性を満たしているかを確認すること(品質確認)が望まれる。或いは、複合紙層とクラフト紙とから構成される絶縁層を具えるソリッドケーブルを製造する場合には、複合紙30の仕様(上述の材質やk値など)、複合紙層とクラフト紙層との割合などを選定・設定する必要がある。このような設計製造管理を行うにあたり、本発明では、図1に示す紙巻試験部材70を利用することを最大の特徴とする。
【００３７】
[紙巻試験部材]
紙巻試験部材70は、棒状の支持部材10と、支持部材10の外周に一連の絶縁紙(ここでは複合紙30)を渦巻き状に巻回してなる巻回層とを主要構成部材とする。
【００３８】
支持部材10は、絶縁紙(ここでは複合紙30)を支持でき、所望の含浸温度及び所望の加圧状態に対する耐性を有する材質のものを利用できる。支持部材10は、複数の素線を撚り合わせた部材よりも、図1(A)に示すようなパイプや中実の棒材が好ましい。特に、パイプは、利用し易い。
【００３９】
支持部材10の外形は、円形であると、絶縁紙(ここでは複合紙30)を巻回し易く、作業性にも優れる。支持部材10の断面積(或いは外径)、及び軸方向の長さは適宜選択できる。但し、支持部材10が大き過ぎたり長過ぎると、(1)巻回作業が行い難い、(2)取り扱い難い、(3)乾燥や含浸を行う容器が大型化する、といった不具合が生じることから、例えば、外径:20mm程度、長さ:200mm〜500mm程度が利用し易い。この寸法は、OFケーブルなどの油浸紙ケーブルの基礎試験に利用されるモデルケーブルの寸法に準ずるものである。
【００４０】
絶縁紙(ここでは複合紙30)は、実際のケーブルの構成材料として適用を検討する仕様、条件(材質、形態、厚さ、k値など)を満たすものを用意する。
【００４１】
[手順]
〔準備工程〕
上述のように支持部材10、及び所望の仕様の絶縁紙を用意し、支持部材10に一連の絶縁紙(ここではシート状の複合紙30)を渦巻き状に巻回する(図1(A)〜図1(B))。
【００４２】
絶縁紙(ここでは複合紙30)を渦巻状に巻回した巻回層において、その軸方向の中央部分を、絶縁油の含浸長さを評価するための測定部とする。巻回層の両端部には、図1(C)に示すように封止部71を形成する。なお、支持部材10の長さは、複合紙30の幅(支持部材10の軸方向に沿った長さ)に加えて、封止部71を設けるために必要な長さをも加味して選択すると、封止部71を形成し易く、作業性に優れて好ましい。封止部71は、巻回層の両端面(絶縁紙の縁が渦巻きを描くように配置されて構成される面)及び支持部材10と巻回層との界面から絶縁油が浸入することを防止すると共に、巻回層の緩みを防止する。封止部71は、絶縁油の浸入を防止可能な適宜な材料を利用するとよい(例えば、ワイヤの密巻きとパテとの併用、など)。ここでは、巻回層の緩み防止のためにワイヤ72も利用している。この工程により、紙巻試験部材70が得られる。
【００４３】
〔乾燥工程〕
作製した紙巻試験部材70を容器(図示せず)に収納して、十分に乾燥する。この乾燥条件は、実際のケーブルで想定される乾燥温度(例えば、100℃〜130℃程度)を適用することが望ましい。真空条件は、真空度:10-1mmHg(13.3Pa)以下が挙げられる。乾燥工程では、紙巻試験部材70を収納可能な容積を有し、上記加熱、及び真空引きが可能な容器を利用するとよい。この容器として、引き続いて絶縁油の含浸を行えるものを利用すると、乾燥工程と含浸工程とを連続できて好ましい。
【００４４】
〔含浸工程〕
乾燥した紙巻試験部材70に所望の絶縁油を所定の温度及び加圧状態で所定の時間保持して、絶縁紙(ここでは複合紙30)を巻回してなる巻回層に絶縁油を含浸する。含浸温度、圧力、含浸時間は、絶縁油の材質(粘度など)やソリッドケーブルの製造に利用可能な条件などを考慮して、適宜選択することができる。絶縁材料を主とした相関関係を把握する場合には、圧力及び含浸時間を一定に固定することが有効である。ソリッドケーブルに利用されるような比較的粘度が高い絶縁油について調べる場合、含浸温度は、例えば、100℃〜130℃程度、圧力は、2気圧(200kPa)程度が利用し易いと考えられる。
【００４５】
複合紙30を用いた巻回層における絶縁油の流路は、図2に示すように、主としてクラフト紙3b部分であり、当該巻回層の外側に絶縁油を充填して含浸を始めると、絶縁油は、樹脂3a部分によって仕切られる。より詳しくは、絶縁油は、図2に示すように巻回層における隣り合う複合紙30間の隙間(図2の矢印部分)から浸入し、クラフト紙3bを絶縁油の含浸経路として巻回層の外周側から内周側(支持部材10側)に向かって絶縁油の含浸が進む。
【００４６】
〔測定工程〕
上述の含浸状態を所定の時間保持した後、容器から紙巻試験部材70を取り出し、上述の封止部71やワイヤ72を除去して(或いは巻回層の封止部71を切断して)、紙巻試験部材70に具える巻回層を巻き戻す。そして、絶縁紙(ここでは複合紙30)において絶縁油が含浸された含浸長さを測定する。複合紙30において絶縁油の含浸領域は、絶縁油の染み込みによって色が変わっており、目視によって容易に確認できる。
【００４７】
例えば、加圧圧力を一定とし、含浸温度を変動値とすると、紙巻試験部材70に具える巻回層を構成するある仕様の絶縁紙(ここでは複合紙30)と、この巻回層に含浸しているある材質の絶縁油との組み合わせに対して、含浸温度と絶縁距離との相関データを採ることができる。また、例えば、絶縁油の種類を一定として、絶縁紙(複合紙30)の材質ごと、形態ごと、k値ごとに上述の相関データを採ったり、絶縁紙(複合紙30)の仕様を一定として、絶縁油ごとに上述の相関データを採ったりすることで、絶縁油と絶縁紙(複合紙)とにおいて種々の組み合わせの相関データ(絶縁油の種類、含浸温度などの条件、絶縁紙(複合紙)の仕様、及び含浸長さの少なくとも一つを変動パラメータとするデータ)を簡単に取得できる。
【００４８】
(用途)
上述のようにして取得した相関データは、例えば、以下のように利用できる。
【００４９】
(1)  品質管理
例えば、ある複合紙とある絶縁油との組み合わせについて、上述のように相関データを作成することで、各含浸温度における含浸長さを確認できる。この相関データと既存のデータ(実際のケーブルに基づくデータや、過去の製造ロットにおいて作成したデータ)とを比較することで、当該複合紙の品質の是非を確認できる。即ち、複合紙の品質管理を行える。例えば、ある仕様の複合紙を長期に亘って製造する場合、製造ロットによるばらつきを容易に確認でき、品質保証の信頼性を高められる。
【００５０】
(2)  含浸の信頼性の向上
例えば、ある複合紙とある絶縁油との組み合わせについて、上述のように相関データを作成することで、当該組み合わせにおいて、含浸温度や加圧圧力を適宜選択することで、十分な含浸長さが得られることが裏付けられる。従って、この相関データによって、所望の含浸距離を安定して確保できること、つまり信頼性を高められる。
【００５１】
(3)  絶縁油の選定
例えば、ある複合紙に対して複数の絶縁油の組み合わせについてそれぞれ上述のように相関データを作成することで、各組み合わせの含浸特性を容易に把握できる。従って、これらの相関データは、所望の特性を満たす絶縁油の選定に利用できる。
【００５２】
(4)  製造条件の設定
例えば、ある複合紙に対してある絶縁油の組み合わせについて、上述のように相関データを作成することで、例えば、所望の含浸長さを満たすために必要な含浸温度を把握できる。従って、この相関データは、含浸温度などの製造条件の設定に利用できる。なお、所望の含浸長さは、実際のケーブルに基づくデータや、過去の製造ロットにおいて作成したデータなどを参照して設定することができ、油浸可能なボーダーライン以上となる長さを設定する。
【００５３】
(5)  特性の確認
その他、例えば、複合紙30の膨潤特性の確認にも活用できる。樹脂3bの膨潤に伴って含浸の途中で絶縁油の粘度が変化すると、絶縁油の含浸長さが変化する傾向がある。従って、上述の相関データは、複合紙の膨潤特性のトレンド管理にも活用することができる。
【００５４】
(6)  絶縁層の形態の選定
例えば、複合紙とクラフト紙とを用いた紙巻試験部材を作製して含浸特性を評価した場合、複合紙及びクラフト紙と絶縁油との組み合わせについての相関データが得られる。この相関データは、複合紙層とクラフト紙層とから構成される絶縁層を具えるソリッドケーブルに対して、絶縁層の形態の選定に利用できる。
【００５５】
上述のように、本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法は、絶縁紙と絶縁油とにおける多様な組み合わせの含浸特性を容易に確認でき、種々の用途に利用できる。
【００５６】
(試験例)
上述の紙巻試験部材を作製し、複数の絶縁油を含浸させて、含浸温度と含浸長さとの相関データを作成した。
【００５７】
ここでは、支持部材には、外径:20mm程度、長さ:300mm程度の銅パイプを用い、絶縁紙には、厚さ:100μm、長さ:6mのPPLP(登録商標)を用いた。絶縁油は、異なる特性を有する3種類のもの:絶縁油A〜Cを用意した。絶縁油Aと絶縁油Bとは粘度が異なり、絶縁油Aの粘度＜絶縁油Bの粘度を満たす材質のものである。絶縁油Cは、絶縁油A,Bに比較して樹脂(ここではPP)が膨潤し易い材質のものである。
【００５８】
用意した上記支持部材の外周に、用意した一連の絶縁紙を渦巻き状に巻回した後、上述のように緩みの防止処理及び両端部の封止処理を施した紙巻試験部材を作製し、真空乾燥する。乾燥後、絶縁油A〜Cのいずれにおいても含浸温度:50℃〜130℃の範囲で選択した温度、加圧圧力:2気圧(0.2MPa)、保持時間:3日として、各紙巻試験部材に対して絶縁油A〜Cを含浸した。保持時間経過後、絶縁油A〜Cを含浸した各紙巻試験部材の絶縁紙をそれぞれ巻き戻して、各絶縁油の含浸長さを測定した。絶縁油A〜Cについて、含浸温度(℃)ごとに測定した含浸長さ(mm)を図3のグラフに示す。ここでは、絶縁油A〜Cのいずれも、n≧5の平均値をグラフ化している。
【００５９】
図3に示す含浸温度と含浸長さとの相関データは、上述のように種々の用途に利用できる。以下に具体的な利用法を例示する。
【００６０】
例えば、できるだけ高粘度の絶縁油を利用して、できるだけ含浸温度を低くして複合紙ソリッドケーブルを製造したい場合、絶縁油A〜Cのうち、絶縁油Bが好ましいといえる。また、このときの含浸温度は、必要な含浸長さに応じて選択するとよく、例えば、必要な含浸長さが2000mm以上である場合、最低温度は80℃となり、尤度を考慮して含浸温度を設定すればよい。このように図3に示すような相関データから、絶縁油の選定及び含浸条件の設定を行える。そして、この選定及び設定条件に則って、複合紙ソリッドケーブルを製造するとよい。
【００６１】
或いは、例えば、複合紙と絶縁油との組み合わせが決まっており、絶縁油の含浸条件を設定する場合を考える。この試験で用いた複合紙と絶縁油Cとの組み合わせについて必要な含浸長さが2500mm以上である場合、含浸温度は、110℃以上にしてはいけないことが分かる。この条件に則って、複合紙ソリッドケーブルを製造するとよい。
【００６２】
なお、実際のケーブルの製造にあたり、絶縁油の含浸期間を短くすることで生産性を高める場合には、上述の試験によって得られた結果から、含浸長さが長くなる材料や条件を(所望の粘度範囲のなかで)選択することが好ましい。
【００６３】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明のソリッドケーブルは、長距離・大容量の電力供給線路、特に海底電力線路の構成部材に好適に利用できる。本発明のソリッドケーブルの設計製造管理方法は、複合紙層に対する絶縁油の含浸性能などを簡便に確認でき、その評価結果を複合紙層を具えるソリッドケーブルの設計、製造、品質管理に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
10  支持部材  70  紙巻試験部材  71  封止部  72  ワイヤ
100  複合紙ソリッドケーブル
1  導体  2  内部半導電層  3  絶縁層  30  複合紙
3a  樹脂  3b  クラフト紙  4  外部半導電層  5  金属シース  6  防食層
g  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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