(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外周に内部半導電層、絶縁層、外部半導電層が順次配設された電力ケーブルであって、
絶縁層及び内部半導電層、外部半導電層が架橋されている架橋ケーブル部と、絶縁層及び内部半導電層、外部半導電層が架橋されていない非架橋ケーブル部とからなり、前記非架橋ケーブル部の両末端に、前記架橋ケーブル部を有し、架橋ケーブル部と非架橋ケーブル部とが繋ぎ目なく連続しており、
前記電力ケーブルの、非架橋ケーブル部の全部及び架橋ケーブル部の少なくとも一部は、水中に敷設するものとされている、電力ケーブル。
【請求項２】
前記非架橋ケーブル部の中間部分がジョイントにより結合されている、請求項１記載の電力ケーブル。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電力ケーブルの、非架橋ケーブル部の全部及び架橋ケーブル部の少なくとも一部を、水中に敷設することを特徴とする電力ケーブルの敷設方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力ケーブル、特に海底ケーブルなどに好適な直流ケーブル及びその敷設方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直流ケーブルの絶縁層としては、油浸紙絶縁タイプのものと、プラスチック絶縁タイプのものとが知られているが、このプラスチック絶縁タイプのケーブルの絶縁層に使われる代表的な樹脂としては、ポリエチレンがある。ポリエチレンを絶縁層に使用したケーブルには、絶縁層を架橋しないものと、当該絶縁層を架橋することによりその耐熱性を改良させたものとがある。
【０００３】
しかしながらこの架橋タイプのケーブルの製造時には、絶縁層等に使用される材料の、押出機内における滞留によるスコーチが問題となるため、架橋タイプのケーブルは長尺化することが難しい。一般に、直流ケーブルは、その敷設距離が数十ｋｍ以上に及ぶため、極めて長尺のものが望まれる。従って、現状では長距離の直流ケーブル用として、架橋タイプのケーブルを製造することは困難である。
【０００４】
一方、従来の非架橋タイプのケーブルでは、長尺のものを製造することには特に問題はないが、耐熱性が架橋品に比べ、若干劣るために高容量の送電に使用することができないという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、長距離の高容量送電用の電力ケーブル、特に海底ケーブルに適した直流ケーブル、及びその敷設方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題は、導体の外周に内部半導電層、絶縁層、外部半導電層が順次配設された電力ケーブルであって、絶縁層及び内部半導電層、外部半導電層が架橋されている架橋ケーブル部と、絶縁層及び内部半導電層、外部半導電層が架橋されていない非架橋ケーブル部とからなり、前記非架橋ケーブル部の両末端に、前記架橋ケーブル部を有し、架橋ケーブル部と非架橋ケーブル部とが繋ぎ目なく連続しており、前記電力ケーブルの、非架橋ケーブル部の全部及び架橋ケーブル部の少なくとも一部は、水中に敷設することによって解決される。また、本発明の電力ケーブルは、非架橋ケーブル部の中間部分がジョイントにより結合されていることが好ましい。
また、本発明の電力ケーブルの敷設方法は、上記電力ケーブルの、非架橋ケーブル部の全部及び架橋ケーブル部の少なくとも一部を、水中に敷設するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一態様である海底直流ケーブルとその敷設方法を一例として挙げ、以下において図を参照しつつ詳しく説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。従って、以下の説明は特に言及しない限り、電力ケーブル一般に言えることである。
【０００８】
図１は、本発明の電力ケーブルについての一構成例を示すものである。このケーブルの両末端部は、その絶縁層及び半導電層の材料として、架橋された樹脂を用いた架橋ケーブル部１であり、一方、架橋ケーブル部１に挟まれた中間部は、その絶縁層及び半導電層の材料として、架橋されていない樹脂を用いた非架橋ケーブル部２である。
【０００９】
図２は、図１のケーブルの断面を示す。このケーブルにおいては、符号３は導体であり、符号４，５、６はそれぞれ導体３の外周に順次配設された内部半導電層、絶縁層、外部半導電層であり、これらは遮蔽層７によって被覆されている。この遮蔽層７は、その外周面においてシース８により被覆されている。
【００１０】
図３は、本発明のケーブルについての別の態様を示すもので、このケーブルは、図１に例示したケーブルの非架橋ケーブル部２の中間部分がジョイント９により結合された形態のものである。このジョイントには、同径及び準同径のプレハブ形接続部（ＰＪ）、テープ巻接続部（ＴＪ）、モールド形接続部（ＴＭＪ、ＥＭＪ）などを利用することができる。
【００１１】
図４は、本発明の敷設方法による、電力ケーブルの敷設状態の一例を示す図である。この例においてはケーブルの両末端部分は架橋ケーブル部１であり、当該ケーブルの両端にある架橋ケーブル部１のそれぞれにおいて、架橋ケーブル部の少なくとも一部が水面下に敷設されている。一方、二つの架橋ケーブル部１に挟まれた非架橋ケーブル部２は、その全部が水面下にあり、常にその表面が水と接しているように敷設されている。そのため、非架橋ケーブル部２においては、常に水により当該ケ−ブル部が冷却されることになる。このような電力ケーブルの敷設によれば、非架橋ケーブル部を有するケーブルを利用した、高容量での長距離送電が可能になる。
【００１２】
電力ケーブルの絶縁層に使用する材料としては、従来より用いられる種々の樹脂等を用いることができる。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体、シリコーンゴム、フッ素樹脂などがあるが、なかでもポリエチレンが代表的であり、よってケーブルに使用する好ましい樹脂としてはポリエチレンが挙げられる。
【００１３】
ポリエチレンには、低密度、高密度のものがあるが、本発明のケーブルに使用するに当たってはいずれであっても良い。また直流ケーブルでは、無水マレイン酸をグラフト化したポリエチレンや、カーボン、または酸化マグネシウム若しくは酸化カルシウム等の酸化物を配合したポリエチレンを使用することができる。
【００１４】
電力ケーブルの絶縁層の架橋化には、種々の架橋剤を用いることができるが、絶縁層加工時の温度、及び架橋筒の温度、並びに、架橋時に生成する物質の空間電荷への影響を考慮して選択することが好ましい。本発明のケーブルの絶縁層の架橋化に使用することができる架橋剤の例としては、DCP（ジクミルパ−オキサイド）、APO（2、5ジメチル-2、5-ジ（t-ブチルペルオキシ）ヘキサン）、YPO（2、5ジメチル-2、5-ジ-（t-ブチルペルオキシ）ヘキシン-3）などがある。
【００１５】
また、架橋には、シラン架橋を行ってもよい。肉厚のケーブルでは、水分浸透による架橋度が上がりにくいので、この場合には、押出加工時にグラフト化する樹脂よりも、予めシラングラフト化した樹脂を用いることが好ましい。またはシランカップリング剤と少量の有機過酸化物（ＤＣＰ等）を添加した樹脂を使用しても良い。
【００１６】
シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシランや、ビニルトリエトキシシランなどを使用することが可能である。
【００１７】
電力ケーブルの半導電層に使用される樹脂は、特に限定されるものではないが、例としては、エチレン-酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンエチルアクリレ−ト（ＥＥＡ）、エチレンブチルアクリレ−ト（ＥＢＡ）、ポリエチレン、及びこれらの混合物にカ−ボンブラックなどの導電性粉末や無機充填剤を配合したものなどがある。また、架橋タイプにはＴＡＣ、ＴＡＩＣ等の架橋助剤を添加してもよい。
【００１８】
また、半導電層の架橋に使用する架橋剤としては、上記の絶縁層の架橋と基本的には同じであり、ケーブルの使用目的や製法に応じて選択することが好ましい。
【００１９】
上記の、絶縁層及び半導電層以外の層に関しては、特に限定されるものではなく、使用目的等に応じたものとすればよい。また、絶縁層及び半電動層以外の層において、耐熱性が要求される場合には、絶縁層等と同様に架橋処理を行い、その耐熱性等を向上させればよい。
【００２０】
次に、図１に示されるケーブルの製法について説明する。この製法には、好ましくは押出被覆法が用いられる。この製法においては、導体３の周囲に内部半導電層４、絶縁層５、外部半導電層６が順次被覆される。半導電層と絶縁層の密着性を保つために、各層に対応する押出機をタンデムに配置して連続的に押出被覆を行ったり、クロスヘッドダイを用いて各層を同時に導体３上に押出被覆することが好ましい。
【００２１】
そして、まず耐熱性が要求される架橋ケーブル部１に該当する部分を作成する。この架橋ケーブル部１に該当する部分の絶縁層及び半導電層等に用いる樹脂等の材料に対し、上記の架橋剤を適宜配合して押出機へ供給し、架橋ケーブル部１に該当するケーブル部を被覆により調整する。この段階では架橋工程を得ていないので、この架橋ケーブル部１に該当する部分の絶縁層等は架橋されていない状態である。所望の長さのケーブルが得られたところで、絶縁層及び半導電層等用の材料への架橋剤の配合を取りやめ、引き続いて非架橋ケーブル部２の作成を行う。非架橋ケーブル部２の作成においては、架橋剤を配合しないこと以外は、架橋ケーブル部１に該当する部分の作成と同様にして行えばよい。所望の長さの非架橋ケーブル部２が得られたところでもう一度、絶縁層及び半導電層等に用いる樹脂等の材料に対して架橋剤を配合し、上記のごとく架橋ケーブル部１に該当する部分を作成する。このようにして作成されたケーブルは、架橋剤を絶縁層等に含んでいるケーブル部（後に架橋工程を経て架橋ケーブル部１になる部分）が二つと、これに挟まれている非架橋ケーブル部２とからなっている。
【００２２】
このように所望の長さのケーブルが得られた後、引き続いて加熱等によるケーブルの架橋反応を行い、架橋ケーブル部１の絶縁層等の架橋化を完了させる。架橋工程は、通常、高温高圧に維持されている架橋管内へケーブルを移動させながら、ケーブルを連続的に架橋化させる。この架橋工程における架橋反応の条件の設定等は、製造環境や製造されるケーブルの性質等に応じ、当該技術分野で知られる通常の方法に準じて行えばよい。従って、架橋工程で使用する架橋管内の温度は、製造するケーブルのサイズ、架橋筒内の圧力、架橋管内のケーブルの線速、及び使用する架橋剤の半減期等を考慮して決定することになる。例えば、１３０℃における架橋剤ＤＣＰ、ＡＰＯ、及びＹＰＯの半減期はそれぞれ約１.８時間、約５.６時間、及び約８.６時間であるので、必要に応じて架橋筒内の温度、圧力、ケーブルの線速等を調節し、架橋反応が十分に行われるようにする。あるいは、架橋等内の反応条件に応じた架橋剤を選択することも可能である。また架橋反応において生成する物質は、電力ケーブルの空間電荷へ影響を与える場合があるので、かかる影響が少なくなるような架橋剤を選択するか、又は特定の架橋剤を使用する場合には、その架橋剤に応じた反応条件を設定することが好ましい。例えば、架橋剤としてＤＣＰを使用すると、二次分解により水が発生するため、適宜、乾燥を施すことが必要となる。このようにして図１に示される、架橋ケーブル部１と非架橋ケーブル部２とが繋ぎ目なく連続した、本発明のケーブルが得られる。
【００２３】
図１のケーブルの変形例である、図３のケーブルは次のようにして製造することができる。まず、架橋ケーブル部１に該当する部分（絶縁層等に架橋剤を含むが、まだ架橋化されていない部分）と非架橋ケーブル部２とが一つずつからなる所望の長さのケーブルを、図１のケーブル製造時と同様にして押出被覆法等により作成する。架橋工程を経て、非架橋ケーブル部２と架橋ケーブル部１とがそれぞれ一つずつからなるケーブルを製造する。このようなケーブルを二つ製造し、次にそれぞれのケーブルの非架橋ケーブル部２同士をジョイント９で接続する。あるいは、ジョイントで接続されるそれぞれのケーブルは、非架橋ケーブル部２を先に作成した後に、架橋ケーブル部１に該当する部分を作成して架橋工程を経てから、それぞれのケーブルの架橋ケーブル部２同士をジョイント９で接続して製造しても良い。
【００２４】
図１及び図３のケーブルの製造においては、架橋ケーブル部１及び非架橋ケーブル部２の長さは特に限定されるものではなく、使用目的等に応じて作成すればよい。しかしながら、架橋ケーブル部１の作成においては、その押出機内の温度の設定次第では、滞留によるスコーチが生じるために、調製できる長さに制約が生じる場合がある。ケーブルの構造（導体サイズ、絶縁厚）によって調整できる長さが変わるが、通常は１０ｋｍ以上の長さのものを製造するのは困難である。従って、架橋ケーブル部の作成に当たっては、より長いケーブルを作成する場合には、反応温度を低く設定するなど、架橋反応の条件を適宜設定したり、あるいは、上記のようなジョイントを利用して架橋ケーブル部の延長を行っても良い。一方、非架橋ケーブル部の長さは、架橋ケーブルの様な制限は特になく、ケーブルが使用される状況に応じて、その長さを調節すればよく、数十ｋｍ程度の長さのものを作成することは特に問題とはならない。より長尺のケーブルが必要である場合には、図３に示される形態のケーブルを利用することにより対処できるが、必要に応じて、非架橋ケーブル部２同士のジョイントの際に非架橋ケーブルのみからなるケーブルを間に挟むことにより更に長距離用のケーブルとすることも可能である。
【００２５】
本発明の電力ケーブルは、海底などの場所に敷設するのに最も適する。本発明の敷設方法においては、非架橋ケーブル部２の全部が常に水と接するように海底等に敷設される。従って、非架橋ケーブル部２は常に海水等により冷却されるため、地上での通常の環境下ではケーブル自体が高温になりすぎて使用できないような、より高容量での送電が可能となる。尚、本発明の電力ケーブルは、このように海底等での使用に適するが、非架橋ケーブル部２が常に冷却される環境にあるかぎり、その使用環境が海底に限定されるものではない。
【００２６】
本発明の電力ケーブルの利点は、従来のケーブルとの比較によって、より明確になる。即ち、従来の非架橋タイプのケーブルを陸上部及び海底部に敷設すると、陸上部では海底部に比べてケーブルが冷却されにくいので、一定以上の電流を流すことができない。そのため、陸上部でのケーブルの許容電流量によって、ケーブル全体に流すことのできる電流量が決まってしまうことになる。これは、海底部のケーブル部では本来流すことのできる電流量よりも低い量で送電することになり、海底部においてはそのケーブルの送電許容量を下回っていることになる。海底部と陸上部のケーブルの長さを比較すると、長距離の送電では陸上部のケーブル部の長さが海底部のものの長さよりも圧倒的に短いことが通常であるので、その短い方のケーブルの、より劣った性能にあわせて送電量を決定するのは、より長い方のケーブルの性能を十分に発揮させていないことになる。
これに対して本発明の電力ケーブルは、海底部分のケーブルの送電許容量に合わせて送電しても問題がないように、陸上部のケーブル部分を設計しているので、各ケーブル部分の性能を十分に発揮させつつ、製造コストを抑えていることになる。即ち、本発明の電力ケーブルにおいては、その陸上部を架橋タイプのケーブルにしているため、海底部ケーブルの送電許容量では耐熱性の問題が生じない。更に導体サイズを海底部のものに比べて極端に大きくする必要もなく、ケーブルの製造コストの面で優れている。長さの点でも、陸上部に必要なケーブルの長さは数ｋｍ程度であり、この程度の長さのものならばジョイントを利用せずに単体のケーブルで対応できる。もし陸上部を非架橋タイプにするとすれば、導体サイズのみならず、絶縁層などに使用する種々の材料の使用料が増えるため、ケーブル全体の製造コストが上がってしまい、好ましくない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電力ケーブルは、絶縁層及び半導電層が架橋されている架橋ケーブル部と、絶縁層及び半導電層が架橋されていない非架橋ケーブル部とからなる電力ケーブルであるので、当該非架橋ケーブル部の長尺化によって、長距離の送電用に使用することが可能である。またこのケーブルの、非架橋ケーブル部の全部及び架橋ケーブル部の少なくとも一部を、水中に敷設すると、従来よりも高い容量で送電を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力ケーブルの一構成例を示す図である。
【図２】図１に記載の電力ケーブルの断面図である。
【図３】非架橋ケーブル部同士がジョイントで結合されている、本発明の電力ケーブルの一構成例を示す図である。
【図４】本発明の電力ケーブルの敷設方法により敷設された、電力ケーブルの敷設状態の一態様を示す図である。
【符号の説明】
１・・・架橋ケーブル部、２・・・非架橋ケーブル部、３・・・導体、
４・・・内部半導電層、５・・・絶縁層、６・・・外部半導電層、
７・・・遮蔽層、８・・・シース、９・・・ジョイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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