(57)【要約】【課題】製造時には絶縁油を含浸させやすく、使用時には絶縁油の移動が抑制されるようにしたソリッドケーブルを提供する。【解決手段】導体1の外周に絶縁層3を具え、該絶縁層3内に絶縁油を含浸させてなるソリッドケーブルにあって、絶縁層3には、絶縁油の粘度を高めるための増粘層(増粘部)3aが形成される。従って、粘度の低い絶縁油を用いても、使用時には、絶縁層3に含浸された絶縁油が増粘層3aによって粘度を高められた状態で導体1の周りを包囲する。これにより、負荷変動時等にソリッドケーブルの内外で急激に温度が変化しても、絶縁油の径方向、軸方向への移動が抑制され、ボイドの連鎖的なつながりが抑制され絶縁破壊等のトラブルを回避することができる。【選択図】図１
2009026612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外周に絶縁層を具え、該絶縁層内に絶縁油を含浸させてなるソリッドケーブルであって、
前記絶縁層に、絶縁油の粘度を高めるための増粘部を配設したことを特徴とするソリッドケーブル。
【請求項２】
前記増粘部のＳＰ値（溶解度係数）が、絶縁油のＳＰ値に近似してい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。
【請求項３】
前記増粘部を形成する材料が、ゴム系素材であ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。
【請求項４】
前記増粘部が、樹脂フィルムにクラフト紙をラミネートして形成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のソリッドケーブル。
【請求項５】
導体の外周に絶縁テープを巻回して絶縁層を形成する工程と、その絶縁層に絶縁油を含浸させる工程とを有するソリッドケーブルの製造方法であって、
前記絶縁テープを巻回する工程中に、絶縁油の粘度を高めるテープ状の材料を絶縁テープ間に介在させるように巻回する工程を含ませることにより、絶縁層中に増粘部を形成することを特徴とするソリッドケーブルの製造方法。
【請求項６】
導体の外周に絶縁テープを巻回して絶縁層を形成する工程と、その絶縁層に絶縁油を含浸させる工程とを有するソリッドケーブルの製造方法であって、
前記絶縁テープを巻回する工程中に、絶縁油の粘度を高める粉末状の材料を絶縁テープ間に介在させるように巻回する工程を含ませることにより、絶縁層中に増粘部を形成することを特徴とするソリッドケーブルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長距離大容量の電力輸送に好適なソリッド電力ケーブル(以下、ソリッドケーブルという)とその製造方法に関する。特に、導体の外側に形成される絶縁層にボイドを発生させにくくするための増粘部を有するソリッドケーブルとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
送電用として従来から用いられているソリッドケーブルは、例えば次のような工程で製造される。まず、導体の外周に絶縁テープ（絶縁紙）を巻回して絶縁層を形成した後、タンク内に巻き取り、絶縁層中の水分を除去するために加熱乾燥する。次いで、タンク内に高粘度の絶縁油を導入して絶縁層に含浸させる。そして、絶縁層の上に形成された金属遮蔽層の外側にケーブルシースを被せる。尚、金属遮蔽層は、絶縁層を形成する工程で同時に形成される。その構成は例えば図3に示される。図示の例では、中心から順に、導体1、内部半導電層2、油浸絶縁層3、外部半導電層4、金属遮蔽層5、ケーブルシース6等で構成される。
【０００３】
このような構成のソリッドケーブルは、0Fケーブルとは異なり、外部からケーブル内への絶縁油の補給がないため、絶縁層に含浸されている絶縁油の粘度が充分でないと、ルートプロフィールによる高低差や負荷遮断時等の温度変化による絶縁油の膨張、収縮に伴い、絶縁油が移動し、連鎖的に大きくつながったボイドが生じやすい。従って、絶縁油を含浸させるために、含浸温度時（約100℃）での粘度を下げる必要があり、運用時には、粘度を充分な状態に保つために、運用温度を制限する必要があり、通常、約数十℃が限界となっていた。
近年では、ソリッドケーブルの大容量・高電圧・大電流の長距離送電が望まれるが、そのためには、運用温度を高くすることで、ケーブルの条数を減じ、建設費を低減することが好ましく、0Fケーブルと同等の高温使用が可能なソリッドケーブルが求められるようになり、連鎖的に大きくつながるボイドの発生が問題視されるようになった。
【０００４】
絶縁油の移動は、絶縁テープ間のギャップ(ケーブルの曲げに絶縁層が追従できるように設けてある)で生じ、導体の外周に複数層に巻回される絶縁テープの層変わりの箇所に生じる隙間（絶縁テープの巻き方向が変更される箇所に径方向に連通する隙間）でギャップが交差し重なるため、最も生じやすい。また、ソリッドケーブルの径方向の部位では、負荷変動時等に特に温度変化が急激になる導体直上の部分は電位が高いので、ボイドが大きくなり、連鎖的に生長すると放電の開始点となり絶縁破壊の原因になる。
【０００５】
そこで、このような大きなボイドが形成されにくいソリッドケーブルの製造方法が提案されている。例えば、絶縁層中の水分を除去するためにタンク内で加熱乾燥する時の温度よりも高い温度に絶縁油を加熱して粘度を低下させてから、タンク内に導入するようにした製造方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
【０００６】
【特許文献１】特開2000-268652号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来例のように、製造時に絶縁油を高い温度に加熱する方法では、絶縁層を構成するPPLP(登録商標，Polypropylene Laminated Paper)の耐熱温度によって加熱温度が制約され、PPLP含浸時の油の通り道が、PPフィルムの存在によって狭くなるため、絶縁油の粘度を充分に低下させることが難しかった。即ち、絶縁層中の水分を除去する際の温度は120℃程度、PPLPの耐熱温度は140℃であり、この範囲内に加熱温度が制約されるため、適用する絶縁油の粘度を、従来のソリッドケーブル用絶縁油よりも下げる必要があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされ、製造時には絶縁油を含浸させやすく、使用時には絶縁油の移動が抑制されるようにしたソリッドケーブル及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のソリッドケーブルは、導体の外周に絶縁層を具え、該絶縁層内に絶縁油を含浸させてなるソリッドケーブルにあって、
前記絶縁層に、絶縁油の粘度を高めるための増粘部を配設したことを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、絶縁層中に該絶縁油の粘度を高めるための増粘部が存在するので、粘度の低い絶縁油を用いても、使用時には、導体を取り囲む絶縁層に含浸された絶縁油が増粘部によって粘度が高められた状態となる。従って、負荷変動時等にソリッドケーブル内の絶縁層で急激に温度が変化しても、絶縁油の移動が抑制される。即ち、課通電時における絶縁油の径外方への移動及び通電遮断時の絶縁油の径内方への移動が抑制され、それに伴って生じる軸方向への移動も抑制される。これにより、ボイドの連鎖性が抑制され絶縁破壊等のトラブルを回避することができる。一方、製造段階では、上述のような粘度の低い絶縁油を絶縁層に含浸させるので、含浸時間を短くすることができる。
【００１１】
このような増粘部を形成するための材料としては、例えばワックス、合成ゴム系ラテックス接着剤、天然ゴム、合成ゴム、粘着性付与樹脂、膨潤性鉱物等が挙げられる。尚、増粘部は、これらの材料がテープ状、フィルム状、顆粒状、粉末状等種々の形態からなるもの、或いはこれらの材料をフィルム材や紙材等に担持させて形成されてもよい。その増粘部は、導体の周りを包囲するように絶縁層内に層状に形成されるのが好ましいが、絶縁テープの層変わりの箇所に生じる隙間等の特定箇所(一部)に重点的に形成されてもよい。また、粘度の低い絶縁油としては、例えば粘度が10cst〜500cstのいわゆる中粘度絶縁油が好ましい。かかる中粘度絶縁油は、例えばポリエステル系絶縁油、ポリブテン系絶縁油、鉱油系絶縁油、アルキルベンゼン系絶縁油あるいはその一種である重質アルキレート等の1種以上の混合絶縁油を用いて粘度調整して作製するのが好ましい。
【００１２】
前記増粘部のSP値（溶解度係数）が、絶縁油のSP値に近似しているのが好ましい。このように増粘部のSP値が絶縁油のSP値に近い場合、増粘部に絶縁油が吸収されやすくなり電気性能(絶縁特性)を向上させることができる。即ち、増粘部を形成する材料のSP値が絶縁油のSP値に近いほど、増粘部が絶縁油を吸収しやすくなり、AC、インパルス、DCの全てにわたって電気性能(絶縁特性)の向上を図れることが確認されている(例えば特開平11-224546号公報の段落〔0106〕〜〔0110〕及び図10等参照)。例えばポリオレフィン系の樹脂フィルムをベースとした増粘部を形成する場合、SP値8の合成油、即ちアルキルベンゼン系絶縁油(例えばドデシルベンゼン系絶縁油:DDB)を用いればよい。
【００１３】
前記増粘部を形成する材料が、ゴム系素材であってもよい。例えばウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム等の合成ゴムは、高い電気的絶縁性を有し、かつ油に混じると膨潤(膨張)し、絶縁油の移動を効果的に抑制する。
【００１４】
前記増粘部が、樹脂フィルムにクラフト紙をラミネートして形成されてもよい。あるいは混使用されてもよい。このようにすれば、クラフト紙は絶縁油を含浸させるため、増粘部内に絶縁油を保持（含浸）させやすくなる。その樹脂フィルムとして、例えば絶縁層を形成する絶縁テープのベースとして使用されるPP(ポリプロピレン)よりも融点が低いPE(ポリエチレン)フィルム等を用いてもよい。このような増粘部を有するソリッドケーブルでは、課通電時に、導体温度の上昇によって絶縁油の粘度が低下するが、導体の周りを包囲している増粘層が含浸した絶縁油と共に昇温することで膨潤乃至は膨張し或いは溶融する。これにより増粘層が絶縁油の径外方向への移動を抑制する抵抗要素として機能し、ボイドの発生が防止される。また、その樹脂フィルムの素材として、例えば粘着性付与樹脂（ロジン誘導体、テルペン樹脂、石油樹脂）等を用いれば、課通電時には絶縁油に粘着性が付与されるため、その移動をより一層効果的に防ぐことができる。
【００１５】
本発明のソリッドケーブルの製造方法は、導体の外周に絶縁テープを巻回して絶縁層を形成する工程と、その絶縁層に絶縁油を含浸させる工程とを有するソリッドケーブルの製造方法にあって、
前記絶縁テープを巻回する工程中に、絶縁油の粘度を高めるテープ状の材料を絶縁テープ間に介在させるように巻回する工程を含ませることにより、絶縁層中に増粘部を形成することを特徴とする。
【００１６】
このような方法によれば、例えば絶縁テープと増粘部を形成するテープ状材料とを所定巻き数毎に交互に巻回することによって、ボイドの発生しやすい絶縁テープの層変わりの箇所や絶縁テープ中の天然繊維の隙間等を覆うように増粘部を層状等に形成することができる。従って、その増粘部によって絶縁油の移動が抑制されるためボイドの発生を効果的に防ぐことができる。尚、テープ状の材料からなる増粘部は、上述のように、絶縁層内に複数層の巻回状に形成されるのが好ましいが、単層状等又はその一部に形成されてもよい。
【００１７】
本発明の異なるソリッドケーブルの製造方法は、導体の外周に絶縁テープを巻回して絶縁層を形成する工程と、その絶縁層に絶縁油を含浸させる工程とを有するソリッドケーブルの製造方法にあって、
前記絶縁テープを巻回する工程中に、絶縁油の粘度を高める粉末状の材料を絶縁テープ間に介在させるように巻回する工程を含ませることにより、絶縁層中に増粘部を形成することを特徴とする。
【００１８】
このような方法によれば、例えば絶縁テープに対して増粘部を形成する粉末状材料を所定巻き数毎に振りかけることによって、ボイドの発生しやすい絶縁テープの層変わりの箇所や絶縁テープ中の天然繊維の隙間等を覆うように増粘部を層状等に形成することができる。従って、その増粘部によって絶縁油の移動が抑制されるためボイドの発生を効果的に防ぐことができる。尚、粉末状の材料からなる増粘部は、絶縁テープ間に複数層の巻回状に形成されるのが好ましいが、単層状等又はその一部に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のソリッドケーブルは、絶縁油の粘度を高めるための増粘部が絶縁層に形成されるので、粘度の低い絶縁油を用いても、使用時には、増粘部によって絶縁油の粘度が高められる。これにより、運転中の負荷変動等によるソリッドケーブル内の絶縁層の圧力や温度の変化、又は、重力の影響等によっても絶縁油の移動が抑制され、ボイドの発生が抑制され絶縁破壊の発生を回避することができる。また、粘度の低い絶縁油を用いるので、絶縁層に絶縁油を含浸させる工程では能率よく作業を行え含浸時間を短くすることができる。
【００２０】
本発明のソリッドケーブルの製造方法は、導体の外周に絶縁テープを巻回する工程中に、前記巻回される絶縁テープ間に、増粘部を形成するためのテープ状の材料を介在させるように巻回する工程を含ませることにより、絶縁層中に増粘部を形成するので、ボイドの発生しやすい絶縁テープの層変わりの箇所や絶縁テープ中の天然繊維の隙間等を覆うように増粘部を層状等に形成することができる。これにより、ボイドの発生を効果的に防ぐことができる。
【００２１】
本発明の異なるソリッドケーブルの製造方法は、導体の外周に絶縁テープを巻回する工程中に、前記巻回される絶縁テープ間に、増粘層を形成するための粉末状の材料を介在させるように振りかける工程を含ませることにより、絶縁層中に増粘部を形成するので、ボイドの発生しやすい絶縁テープの層変わりの箇所や絶縁テープ中の天然繊維の隙間等を覆うように増粘部を層状に形成することができる。これにより、ボイドの発生を効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明の実施の形態にかかるソリッドケーブルとその製造方法について説明する。図１は、ソリッドケーブルの断面を示す。この例では、中心から順に、導体1、内部半導電層2、油浸絶縁層(以下、絶縁層という)3、外部半導電層4、金属遮蔽層5、ケーブルシース6等で構成される。その絶縁層3は、例えばPP（ポリプロピレン）の両側にクラフト紙を張り付けた絶縁テープを巻回することによって形成される。そして、この絶縁層3には、絶縁油の粘度を高めるための増粘部としての増粘層3aが形成されている。例えば絶縁層3の厚さが24mmの場合、増粘層3aは2mm厚以下に形成すればよい。厚みの比率として、増粘層3a/絶縁層3＝0．1以下が好ましい。
【００２３】
その増粘層3aを形成するための材料としては、例えばワックス、天然ゴム、合成ゴム（ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム等）、粘着性付与樹脂（ロジン誘導体、テルペン樹脂、石油樹脂）、及び、絶縁テープのベースとして使用されるPPよりも融点が低いPEフィルム等が挙げられる。また、ベントナイトやスメクタイト等の膨潤性鉱物によっても増粘層3aを形成することができる。
【００２４】
このような増粘層3aを絶縁層3中に形成しておくことによって粘度の低い絶縁油を使用することができる。即ち、例えば粘度が10cst〜500cstのいわゆる中粘度絶縁油を用いることができる。かかる中粘度絶縁油は、例えばポリエステル系絶縁油、ポリブテン系絶縁油、鉱油系絶縁油、アルキルベンゼン系絶縁油あるいはその一種である重質アルキレート等の1種以上の混合絶縁油を用いて粘度調整して作製することができる。このような粘度の低い絶縁油を用いることによって製造時の含浸を容易とし含浸時間を顕著に短縮することができる。そして、使用時には、導体1の周りを包囲するように形成される絶縁層3内の増粘層3aによって絶縁層3に含浸された絶縁油の粘度が高められる。そのため、負荷変動時等にソリッドケーブル内の絶縁層3で急激に温度が変化しても、絶縁油の径方向への移動が抑制される。即ち、課通電時における絶縁油の径外方への移動及び通電遮断時の絶縁油の径内方への移動が抑制され、それに伴う軸方向への移動も抑制される。これにより、ボイドの発生が抑制され絶縁破壊を回避することができる。
【００２５】
このような増粘層3aを有するソリッドケーブルを製造する方法では、例えば、上述の増粘層3aを形成するための材料をテープ状に形成する。そして、導体１の外周に形成した内部半導電層2の外周に絶縁層3を形成するために絶縁テープを巻回する工程中に、増粘層3aを形成するためのテープ状の材料を巻回する工程を含ませればよい。即ち、例えば絶縁テープを所定巻き数巻回した後、テープ状の材料を所定巻き数巻回する作業を繰り返すことで、図2に示すように、絶縁層3中に所要厚の増粘層3aを複数層(3層)にわたって形成することができる。この場合にも、厚みの比率として、増粘層3aの厚み合計/絶縁層3の厚み＝0.1以下とするのが好ましい。例えば絶縁層3の厚さ(合計)が24mmの場合、増粘層3aの厚さ(合計)を2mm以下にするのが好ましい。ちなみに、増粘層3aには、電気的なストレスをかけないように工夫(高ε，低ρ)するのが好ましく、絶縁層3の絶縁性能への影響を数％以下にしたい。そのためには、上述のように、トータルでの絶縁層3に対する増粘層3aの厚みの比率を10％以下に抑えるのが好ましい。
【００２６】
また、増粘層3aを形成する材料が、粉末状である場合、導体１の外周に形成した内部半導体層2の外周に絶縁テープを巻回する工程中に、絶縁テープ間に増粘層3aを形成するための粉末状の材料を介在させるように振りかける工程を含ませればよい。即ち、絶縁テープと所定巻き数毎に交互に粉末状の材料を振りかけることによって、絶縁層3中に複数層の増粘層3aを形成することができる(図２参照)。この場合、絶縁テープに静電気を印加すれば、粉末状の材料を脱落させることなく保持させることができる。また、粉末状の材料を接着剤等によってクラフト紙や樹脂フィルムに担持させてこれをテープ状としたものを、前記と同様に、絶縁テープと交互に巻回してもよい。
【００２７】
さらに、合成ゴム系ラテックス接着剤で増粘層3aを形成する場合、テープ状のクラフト紙やPEフィルム等の間に合成ゴム系ラテックス接着剤をサンドイッチ状に挟み込み、そのテープ状の材料を絶縁テープと所定巻き数毎に交互に巻回することによって、絶縁層3中に複数層の増粘層3aを形成することができる(図2参照)。或いは、絶縁テープの外周に所定巻き数毎に合成ゴム系ラテックス接着剤を直接塗布する工程を付加してもよい。このようにすれば、絶縁テープを安定な接着状態に保持させることもできる。
【００２８】
上記何れの方法によっても、ボイドの発生しやすい絶縁テープの層変わりの箇所や絶縁テープ中の天然繊維の隙間等を覆うように、つまり、導体1の全周を閉ループ状に包囲するように、絶縁層3内に単層又は複数層の増粘層3aを形成することができる。このようなソリッドケーブルでは、増粘層3aによって絶縁油の粘度が高められるため、負荷変動時等にソリッドケーブル内の絶縁層3で急激に温度が変化しても、絶縁油の径方向への移動が抑制される。即ち、課通電時における絶縁油の径外方への移動及び通電遮断時の絶縁油の径内方への移動が抑制される。これにより、ボイドの発生が抑制され絶縁破壊を回避することができる。尚、本発明は、実施の形態に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、必要に応じて改良、変更等は自由であり、例えば増粘部を形成するための材料は、複数種を適宜に組み合わせて用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のソリッドケーブルは、増粘部により絶縁油の粘度が高められるので、負荷変動時等にソリッドケーブルの絶縁層内で急激に温度が変化しても、絶縁油の径方向への移動が抑制されるので、ボイドの発生を抑制することができる。従って、長距離大容量の送電に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係るソリッドケーブルの断面図である。
【図２】同複数の増粘層を形成したソリッドケーブルの断面図である。
【図３】従来のソリッドケーブルの断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  導体
２  内部半導電層
３  油浸絶縁層(絶縁層)
３ａ  増粘層
４  外部半導電層
５  金属遮蔽層
６  ケーブルシース
【図１】
2009026612.tif 000003
【図２】
2009026612.tif 000004
【図３】
2009026612.tif 000005