(57)【要約】【課題】絶縁油の移動抑制の効果が高いソリッドケーブルを提供する。【解決手段】ソリッドケーブル1は、導体10の外周に主絶縁層12mを具える。主絶縁層12mは、クラフト紙とプラスチックフィルムとからなる複合テープを巻回してなり、複合テープの厚さに対するプラスチック部分の厚さの割合kが異なる複数のテープからなる。割合kが同じテープを巻回してなる纏まりを同一k値部とするとき、主絶縁層12mは、割合kが高いテープからなる同一k値部(油移動抑制部12mp)と、抑制部12mpを構成するテープよりも割合kが小さいテープからなり、抑制部12mpに隣接する二つの同一k値部(内側k値部12mi及び外側k値部12mo)とで構成される。抑制部12mpは、両部12mi,12moより薄い。抑制部12mpは、絶縁油を通過させるクラフト紙部分が少ないため、絶縁層12の外周側に絶縁油が移動することを抑制できる。【選択図】図１
2009016215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体の外周に絶縁材を巻回してなる絶縁層を具えるソリッドケーブルであって、
前記絶縁層は、
絶縁紙とプラスチックフィルムとからなる複合テープを巻回してなる部分を含んでおり、複合テープの厚さに対するプラスチック部分の厚さの割合kが同じ複合テープを巻回してなる纏まりを同一k値部とするとき、割合kが異なる複数の同一k値部を具え、
前記複数の同一k値部のうち、以下の同一k値部からなる油移動抑制部を具えることを特徴とするソリッドケーブル。
前記油移動抑制部を構成する同一k値部は、この同一k値部に隣り合う内周側の同一k値部及び外周側の同一k値部よりも割合kが高く、かつ隣り合う内周側の同一k値部及び外周側の同一k値部の少なくとも一方よりも厚さが薄い。
【請求項２】
前記絶縁層は、
絶縁材を一様な巻き方向に所定数枚巻回してなる纏まりを一方向巻回層とするとき、複数の一方向巻回層を具え、
前記複数の一方向巻回層のうち、前記油移動抑制部に隣接する二つの一方向巻回層は、絶縁材の巻き方向が互いに異な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】
絶縁層中に油移動抑制部が複数存在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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁油が含浸された絶縁層を有するソリッドケーブルに関する。特に、ケーブルの径方向に絶縁油が移動することを効果的に抑制できるソリッドケーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
長距離大容量の電力ケーブルとして、比較的高粘度の絶縁油が含浸された絶縁層を具えるソリッドケーブルが利用されている。絶縁層は、クラフト紙といった絶縁紙や、ポリプロピレンといったプラスチックフィルムと絶縁紙とからなる複合テープといった絶縁材を巻回して構成される(例えば、特許文献1〜3参照)。
【０００３】
ソリッドケーブルに通電を開始すると、導体の温度がまず上がり、導体の温度上昇に伴って、絶縁層の内周側(導体側)が外周側(シース側)より先に温度が上昇する。温度上昇に伴い絶縁油は、膨張し、かつ粘度が低下する。温度上昇に伴い膨張した絶縁油は、絶縁層中の油圧が一様になるように絶縁層の内周側から外周側に向かってケーブルの径方向に移動する。この状態から負荷電流が遮断或いは低減されると、絶縁層の外周側よりも高温である導体は、温度が最初に低下する。その後、放熱によって絶縁層の内周側、外周側がそれぞれ徐々に温度が低下する。この温度の低下により絶縁油が収縮する。この収縮により絶縁油は絶縁層の外周側から内周側に戻ろうとするが、絶縁層の外周側は、温度が低くて絶縁油の粘度が高いため、絶縁油が内周側に戻り難い部分が生じる場合がある。また、上記絶縁層の内周側から外周側への絶縁油の移動は、絶縁油の通路(クラフト紙を構成する繊維中の孔や突き合わされた複合テープ間にできる隙間(油ギャップ))を広げる方向に圧力が働くが、外周側から内周側への絶縁油の移動は、同通路を狭める方向に圧力が働くため、絶縁油が移動し難い。この結果、絶縁層において特に導体直上近傍の油圧が負圧となり、この部分に油枯渇状態(例えば、ボイドなど)が生じることがある。特に、ケーブルの径方向や長手方向に連続して絶縁油が枯渇した状態となると、放電により電気破壊を招く恐れがある。
【０００４】
特許文献3に記載のソリッドケーブルは、負荷遮断時などで導体近傍が負圧とならないように中粘度の絶縁油を含浸した構成とし、ボイドの発生低減を図っている。
【０００５】
【特許文献１】特開平11-149831号公報
【特許文献２】特開2001-23449号公報
【特許文献３】特開平11-224546号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
絶縁油の粘度を低下すれば、油枯渇状態を生じ難くすることができる。しかし、粘度を下げ過ぎると、製造中や布設中などでケーブルの端部や損傷箇所から絶縁油が漏洩したり、ケーブル同士を接続するにあたり金属シースを剥いだ際に絶縁油が流出するなどの問題がある。そのため、ボイドなどの油枯渇状態の発生を低減するには、油移動自体を抑制することが効果的である。しかし、従来は、油移動をより効果的に抑制する構成について十分に検討されていない。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、絶縁油の移動抑制の効果が高いソリッドケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
複合テープを構成するクラフト紙部分は、絶縁油を通過させるが、プラスチック部分は、絶縁油をほとんど通過させない。つまり、プラスチック部分を有する複合テープからなる部分を有する絶縁層は、油移動に対する抵抗が大きく、クラフト紙からなる絶縁層に比較して、絶縁油がケーブルの径方向に移動することを抑制する効果が高い。また、複合テープは、クラフト紙に比較して絶縁層の絶縁性能を高くし易い。そこで、本発明者らは、絶縁層の構成材料に複合テープを用いることを検討した。
【０００９】
複合テープの厚さに対するプラスチック部分の厚さの割合kが一様な複合テープを用いて絶縁層全体を形成すると、テープの準備などが簡便であり、形成時の作業性に優れる。そして、複合テープとして、割合kが低い、例えば、割合kが40％程度のもので絶縁層全体を形成した場合、テープが安価であるため製造コストを低減できる反面、割合kが高い場合と比較して油移動抑制効果が小さく、かつ絶縁性能の向上度合いが小さい。一方、複合テープとして、割合kが高い、例えば、割合kが70％程度のもので絶縁層全体を形成した場合、油移動抑制効果が高く、かつ絶縁性能の向上度合いが大きい反面、テープが比較的高価であるため製造コストが高くなる。従って、油移動の抑制及び絶縁性能の向上度合いを考慮すると、割合kが高いテープを用いることが好ましいが、この場合、割合kが一様な単一の複合テープで絶縁層全体を形成すると、製造コストの上昇を招く。
【００１０】
上記知見に基づき、本発明は、絶縁層の一部に割合kが高い複合テープを用いた構成とすることで、上記目的を達成すると共に、低コスト化をも実現する。
【００１１】
本発明ソリッドケーブルは、導体の外周に絶縁材を巻回してなる絶縁層を具える。上記絶縁層は、絶縁紙とプラスチックフィルムとからなる複合テープを巻回してなる部分を含む。この複合テープを巻回してなる部分は、複合テープの厚さに対するプラスチック部分の厚さの割合kが異なる複数の複合テープから構成され、絶縁層は、割合kが異なる複数の同一k値部を具える。同一k値部とは、割合kが同じ複合テープを巻回してなる纏まり、つまり、割合kが同じ複合テープが少なくとも1枚以上ケーブルの径方向に連続的に配されてなる纏まりとする。そして、この絶縁層は、上記複数の同一k値部のうち、以下の同一k値部からなる油移動抑制部を具える。油移動抑制部を構成する同一k値部は、この同一k値部に隣り合う内周側の同一k値部及び外周側の同一k値部よりも割合kが高く、かつ隣り合う内周側の同一k値部及び外周側の同一k値部の少なくとも一方よりも厚さが薄い。
【００１２】
本発明ケーブルは、絶縁層に複合テープからなる部分を有することで、クラフト紙のみで絶縁層を構成した場合と比較して、ケーブルの径方向に絶縁油を移動し難くすることができる。特に、本発明ケーブルの絶縁層は、割合kが高い複合テープからなる油移動抑制部を具える。油移動抑制部は、その両隣に位置する割合kが低い複合テープからなる内周側の同一k値部及び外周側の同一k値部と比較して絶縁油が含浸するクラフト紙部分が少ないことから、油移動の抑制効果が高い。本発明ケーブルは、このような油移動抑制部を絶縁層中に少なくとも一つ具えることで、内周側の同一k値部の絶縁油が油移動抑制部を介してより外周側に移動することを効果的に低減できる。つまり、本発明ケーブルでは、絶縁油が内周側から油移動抑制部までの範囲を主として移動することになる。このように絶縁油の移動範囲を規制することで、本発明ケーブルは、油移動に伴うボイドといった油枯渇状態の発生を抑制することができる。また、ケーブルの径方向への油移動を抑制することで、ケーブルの長手方向への油移動をも低減することが期待できる。更に、油移動抑制部は、割合kが高い複合テープからなることから内周側の同一k値部及び外周側の同一k値部よりも絶縁性能が高い傾向にある。このような油移動抑制部を絶縁層中に一つ以上具えることで、本発明ケーブルは、絶縁性能の向上度合いを大きくし易い。加えて、油移動抑制部は、油移動抑制部を挟むように位置する内周側の同一k値部及び外周側の同一k値部の少なくとも一方よりも薄い。そのため、絶縁層全体を割合kが高い単一の複合テープで形成する場合と比較して、本発明ケーブルは、割合kが高い複合テープの使用量を少なくすることができ、製造コストの低減をも図ることができる。
【００１３】
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明ケーブルにおいて導体の外周に具える絶縁層は、複合テープからなる部分を少なくとも具える。従って、絶縁層は、半導電層を除く部分、つまり主絶縁層全体が複合テープからなる構成でもよいが、複合テープよりも抵抗率(ρ)が小さい材料(以下、低ρ材料と呼ぶ)、例えば、クラフト紙からなる部分を主絶縁層に有していてもよい。即ち、主絶縁層は、複合テープと低ρ材料とからなる構成としてもよい。例えば、主絶縁層を主として複合テープで構成し、この複合テープ部分の内周側及び外周側の少なくとも一方に低ρ材料からなる低ρ部を具える構成が挙げられる。主絶縁層全体が複合テープで構成される場合、この主絶縁層の最内側や最外側は、電気的ストレスが高いことで電気破壊を起こす恐れがある。従って、主絶縁層の内周側や外周側に低ρ部を設けることで、主絶縁層においてストレスが高く、導体の影響を受け易い部分が受けるストレスを低減して、絶縁性能に優れるケーブルとすることができる。主絶縁層の内周側及び外周側の双方に低ρ部を設けると、絶縁性能により優れるケーブルとすることができる。或いは、複合テープ間にクラフト紙を適宜配置させた構成が挙げられる。比較的硬い複合テープの間にクラフト紙を配置することで、クラフト紙が緩衝材として機能することが期待できる。クラフト紙は、上述のように油通路となるため、油移動抑制効果の向上を考慮すると、できるだけ少ない方が好ましい。従って、緩衝材とするクラフト紙の巻回枚数は、3枚以下、特に、1〜2枚が好ましい。
【００１４】
複合テープは、例えば、ポリオレフィン系樹脂フィルムの少なくとも一面にクラフト紙を配したものが利用できる。ポリオレフィン系樹脂は、絶縁性能に優れるポリプロピレンが好ましい。複合テープの厚さは、50〜200μmが実用的であり、100〜150μmが好ましい。
【００１５】
本発明ケーブルの絶縁層は、複合テープの厚さに対するプラスチック部分の厚さの割合をkとするとき、割合kが異なる2種類以上のテープからなる部分が存在し、割合kが異なる複数の上記同一k値部を具える。各同一k値部は、互いに隣接していてもよいし、上述した低ρ材料からなる部分を介して隣り合っていてもよい。また、各同一k値部は、割合kが全て異なっていてもよいし、絶縁層中に割合kが同じ同一k値部が複数存在する構成、つまり、ある同一k値部に対して割合kが異なる別の同一k値部や上述した低ρ材料からなる部分を介して割合kが等しい同一k値部が存在する構成でもよい。割合kが等しい複数の同一k値部が上述した低ρ材料からなる比較的薄い部分を介して存在する場合、これら同一k値部は、一つの同一k値部と見なす。
【００１６】
そして、本発明ケーブルは、複数の同一k値部のうち、隣り合う内周側の同一k値部(以下、内側k値部と呼ぶ)及び外周側の同一k値部(以下、外側k値部と呼ぶ)よりも割合kが高く、かつ上記内側k値部及び外側k値部の少なくとも一方よりも厚さが薄い同一k値部を油移動抑制部とする。油移動抑制部は、その両側に位置する内側k値部及び外側k値部よりも割合kが高い複合テープから構成されるため、油移動に対する抵抗が高く、油移動を効果的に抑制できる。なお、上記油移動抑制部に隣り合う内側k値部及び外側k値部となる同一k値部は、油移動抑制部に隣接する同一k値部の他、油移動抑制部に上述した低ρ材料からなる部分が隣接しており、この低ρ材料からなる部分に隣接する同一k値部も含む。
【００１７】
油移動抑制部の厚さは、テープ1枚の厚さ×巻回枚数に等しく、巻回枚数を調整することで所望の厚さにすることができる。油移動抑制部は、厚いほど油移動抑制効果が高いが、割合kが高いテープの使用量が多くなる。そこで、油移動抑制部は、上述のように内側k値部及び外側k値部の少なくとも一方よりも薄いものとする。内側k値部及び外側k値部の双方よりも油移動抑制部が薄い場合、割合kが高いテープの使用量をより低減できる。具体的には、一つの油移動抑制部は、割合kが高いテープを3枚以下、特に、1〜2枚巻回してなるものが好ましい。なお、特許文献2は、割合kを異ならせた複数のテープを用いてグレーディングを施した主絶縁層を開示している。グレーディングを行う場合、割合kが一様なテープからなる各纏まりはそれぞれ、ほぼ均一的な厚さであり、一部の纏まりの厚さを薄くすることは無い。
【００１８】
割合kが高いほど、油移動抑制効果や複合テープにおける絶縁抵抗が高くなる傾向にある。従って、油移動抑制部は、割合kが60％以上、特に65％以上80％未満の複合テープから構成されることが好ましい。
【００１９】
ここで、主絶縁層は、絶縁材を螺旋状にギャップ巻き(隣接するターンをつくる絶縁材間に隙間を設けて絶縁材を巻回する方法)することで構成することができる。隣接するターンをつくる絶縁材間の隙間は油ギャップになる。複合テープや低ρ材料といった絶縁材の巻き方向は特に問わないが、一方向のみ、即ち右巻きのみ或いは左巻きのみで主絶縁層全体を構成するよりも、二つの巻き方向を組み合わせて主絶縁層を構成することが好ましい。特に、絶縁材を一様な方向に所定数(例えば、五〜十数枚)巻回してなる纏まりを一方向巻回層とするとき、主絶縁層は、複数の一方向巻回層を具えると共に、隣接する巻回層は、絶縁材の巻き方向が互いに異なる構成とすることが好ましい。即ち、所定の間隔で右巻きの一方向巻回層(以下、右巻き層と呼ぶ)と左巻きの一方向巻回層(以下、左巻き層と呼ぶ)とが交互に現れる構成とすると、機械的特性に優れて好ましい。一つの一方向巻回層は、複合テープのみから構成されていてもよいし、複合テープからなる部分と上述した低ρ材料からなる部分とが混在する構成でもよい。また、各同一k値部は、少なくとも一つの一方向巻回層により構成することが好ましい。油移動抑制部は、このような主絶縁層の任意の位置に存在することができる。
【００２０】
特に、主絶縁層が右巻き層と左巻き層とが交互に現れる構成である場合、油移動抑制部は、絶縁材の巻き方向が変わる部分(層変わり部分)、つまり、右巻きから左巻き又は左巻きから右巻きに変わる部分に存在することが好ましい。巻き方向が変わる二つの一方向巻回層が接する層変わり部分では、一方の巻回層の最外側に存在する油ギャップと、他方の巻回層の最内側に存在する油ギャップとが部分的に連通する部分が存在するため、油移動が生じ易い。従って、このような部分に油移動抑制部を設けると、油移動をより効果的に抑制できる。そこで、油移動抑制部に隣接する二つの一方向巻回層は、絶縁材の巻き方向が互いに異なることが好ましい。具体的には、内側k値部及び外側k値部の双方は、少なくとも一つの一方向巻回層から構成され、内側k値部を構成する一方向巻回層(以下、内側巻回層と呼ぶ)及び外側k値部を構成する一方向巻回層(以下、外側巻回層と呼ぶ)のうち、油移動抑制部に隣接する内側巻回層及び外側巻回層の双方は、絶縁材の巻き方向が互いに異なる。内側k値部及び外側k値部はそれぞれ、一つの内側巻回層、外側巻回層からなる構成でもよいし、二つ以上の内側巻回層、外側巻回層からなる構成でもよい。後者の二つ以上の内側巻回層、外側巻回層からなる場合、隣接する一方向巻回層同士は絶縁材の巻き方向が互いに異なる。また、油移動抑制部は、隣接する内側巻回層及び外側巻回層のいずれかと同じ巻き方向である。
【００２１】
上記油移動抑制部は、絶縁層中に一つでもよいが、複数具えると、油移動抑制効果を高められる。複数とする場合、例えば、一つの一方向巻回層に対して、一つの油移動抑制部を設けることが挙げられる。
【００２２】
主絶縁層において上記油移動抑制部を除く部分は、主として油移動抑制部を構成する複合テープよりも割合kが小さいテープで構成することが好ましい。油移動抑制部に隣接する絶縁材は、クラフト紙といった絶縁紙よりも、油移動抑制効果が高い複合テープであることが好ましい。また、油移動抑制部を挟む両隣の内側k値部及び外側k値部は、少なくとも割合kが小さいテープで構成し、かつ少なくとも一方は、油移動抑制部よりも厚くする。上記内側k値部及び外側k値部は、上述のように割合kが同じでも異なっていてもよい。更に、主絶縁層において割合kが小さいテープで構成される領域は、割合kが順次異なる構成、いわゆるρグレーディングが施された構成としてもよい。ρグレーディングを構成する各同一k値部の厚さは、実質的に等しいことが好ましい。例えば、油移動抑制部を除く主絶縁層全体にρグレーディングを施す場合、各同一k値部の厚さは、油移動抑制部を除く主絶縁層の厚さを均等に分割した厚さにする。上記割合kが小さいテープは、割合kが60％未満であると、比較的安価であり、コストを低減できて好ましい。また、割合kが低いテープは、絶縁紙部分が多くなることで絶縁油を含浸させ易く、ケーブルの製造性に優れる。
【００２３】
主絶縁層において油移動抑制部を除く全ての部分を割合kが小さい複合テープで構成すると、製造コストを最も低減できるが、電気的特性を考慮して、油移動抑制部を構成するテープのように割合kが高いテープで構成される領域を主絶縁層に部分的に別途設けてもよい。例えば、主絶縁層において導体(或いは内部半導電層)直上近傍の内周側領域や、シース(或いは外部半導電層)直下近傍の外周側領域を割合kが高いテープで構成してもよい。内周側領域は常温時(無負荷又は低負荷時)に、外周側領域は高温時(負荷時)に電気的ストレスが高くなる領域であり、これらの領域に絶縁性能に優れる割合kが高いテープからなる高k部を設けると、絶縁層が電気破壊し難くなる。主絶縁層の内周側、中間部、及び外周側に割合kが高いテープからなる部分(油移動抑制部や高k部)を具える構成は、絶縁油の移動抑制及び電気破壊の低減の効果が高い。これら高k部は、電気的特性を考慮して、割合kが高いテープを例えば1〜2枚巻回して構成する。
【００２４】
なお、絶縁性能の向上度合いや油移動抑制効果をより高めたい場合、割合kが高いテープに代えて、或いは割合kが高いテープと組み合わせて、プラスチックフィルムのみからなるプラスチックテープ、例えば、ポリプロピレンテープを利用して油移動抑制部や高k部を形成することが効果的である。プラスチックテープを利用することで、油移動抑制部や高k部におけるプラスチック部分の割合を高められる。
【００２５】
主絶縁層全体をギャップ巻きで形成してもよいが、主絶縁層の一部を別の巻回方法、具体的には、隣接するターンをつくる絶縁材の一部が重なるように絶縁材を巻回する方法、例えば、重ね巻きや共巻きにより形成してもよい。重ね巻きとは、一つの絶縁材を繰り出して順次ターンを形成するにあたり、図4(I)に示すように、あるターン(n)をつくる絶縁材Inの一部に、次のターン(n+1)をつくる絶縁材In+1を重ね合わせて巻回する方法である。共巻きとは、二つの絶縁材を交互に繰り出して交互にターンを形成するにあたり、あるターン(n)をつくる一方の絶縁材Inの一部に、次のターン(n+1)をつくる他方の絶縁材In+1を重ね合わせて巻回する方法である。ギャップ巻きを行った場合における隣接するターン(n,n+1)をつくる絶縁材In,In+1による油ギャップgは、図4(II)に示すように絶縁材の厚さ方向に一直線状の形状である。一方、重ね巻きや共巻きを行った場合、隣接するターンをつくる絶縁材による油ギャップは、二つの油ギャップg1,g2に分断され、油通路が階段状になることで油通路を長くすることができるため、油移動を効果的に抑制できる。このような巻きから構成される部分が主絶縁層中に任意に存在することで、油移動抑制効果を高められる。油移動抑制部と重ね巻きや共巻きから構成される部分とがそれぞれ別個に存在する構成でもよいし、油移動抑制部を重ね巻きや共巻きにて構成してもよい。重ね巻きや共巻きからなる油移動抑制部は、複合テープ自体の油移動に対する抵抗の高さに加えて、構造的にも絶縁油が移動し難くなり、油移動をより効果的に抑制できる。
【００２６】
ギャップ巻きと重ね巻きとの混合構造を形成するには、例えば、重ね巻きに用いる絶縁材の幅をギャップ巻きに用いる絶縁材の幅よりも広くしたり、巻回時の絶縁材のピッチを調整することが挙げられる。例えば、絶縁材を自動的に巻回する巻回装置を利用して絶縁層を形成する場合、巻回装置を調整することで、ピッチなどの調整を行える。巻回装置は、導体の進行方向に沿って複数配置させた巻回機群を具えるものが挙げられる。各巻回機は、走行する導体(或いは内部半導電層)の外周に配される環状のヘッド部と、ヘッド部に保持される複数のパッドとを具えるものが挙げられる。ヘッド部は、その中心部に導体が挿通される貫通孔を具え、この貫通孔の外方に環状に並ぶように複数のパッドを間隔をあけて保持する。各パッドは、巻回された一つの絶縁材を支持しており、貫通孔を通過する導体に対して順次絶縁材を繰り出す。巻回装置は、各巻回機の貫通孔が同軸状に並ぶように巻回機を配置して構成される。これら巻回機間の距離を調整することでピッチを調整することができる。重ね巻きを行う巻回機とギャップ巻きを行う巻回機とを用意することで、混合構造を形成できる。或いは、一つの巻回機において二つ以上のパッド間隔を調整して、二つ以上の絶縁材のピッチを変えることでも、混合構造を形成できる。この場合、一つの巻回機において、重ね巻きを行うパッドとギャップ巻きを行うパッドが存在する。ギャップ巻きと共巻きとの混合構造を形成するには、一つの絶縁材を繰り出すパッドを具えてギャップ巻きを行う巻回機と、二つの絶縁材を交互に繰り出すパッドを具えて共巻きを行う巻回機とを用意することが挙げられる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明ソリッドケーブルは、絶縁層における油移動を効果的に抑制することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
(実施例1)
図1は、本発明ソリッドケーブルの断面図である。以後の図において同一符号は同一物を示す。ソリッドケーブル1は、中心から順に、導体10、絶縁層12(内部半導電層11、主絶縁層12m、外部半導電層13)、金属シース14を具える。このケーブル1の最も特徴とするところは、主絶縁層12mの構成にある。以下、この点を中心に説明する。
【００２９】
主絶縁層12mは、ポリプロピレン(PP)フィルムの両面にクラフト紙がラミネートされた複合テープ、具体的には、PPLP(住友電気工業株式会社の登録商標)を螺旋状に多層に巻回して構成される(この例ではギャップ巻き)。絶縁層12には、例えば、60℃で10〜500cstの粘度を有する絶縁油が含浸される。
【００３０】
主絶縁層12mは、PPLP(登録商標)の厚さにおけるPP部分の厚さの割合kが異なる2種類のPPLP(登録商標)から構成され、割合kが同じPPLP(登録商標)を巻回してなる纏まりを同一k値部とするとき、三つの同一k値部が存在する構成である。具体的には、主絶縁層12mは、割合kが約70％のPPLP(登録商標)からなる一つの同一k値部と、割合kが約40％のPPLP(登録商標)からなり、上記k＝70％の同一k値部に隣接する二つの同一k値部とから構成される。上記k＝70％の同一k値部を油移動抑制部12mpと呼び、抑制部12mpの内周側の同一k値部を内側k値部12mi、同外周側の同一k値部を外側k値部12moと呼ぶ。用いたPPLP(登録商標)の厚さは、割合kが約70％のものが100μm、割合kが約40％のものが125μmである。
【００３１】
油移動抑制部12mpは、主絶縁層12mの中間部に位置しており、内側k値部12miと外側k値部12moとに挟まれている。即ち、主絶縁層12mは、導体10側から順に、内側k値部12mi、抑制部12mp、外側k値部12moで構成される。抑制部12mpは、k＝70％のPPLP(登録商標)を2枚巻回してなり(径方向の厚さ:100μm×2＝200μm)、内側k値部12mi及び外側k値部12moの双方よりも薄い。なお、図1〜3は、油移動抑制部を誇張して示す。
【００３２】
内側k値部12mi及び外側k値部12moは、主絶縁層12mにおいて油移動抑制部12mpを除く残部を構成する。各部12mi,12moは、抑制部12mpよりもPPLP(登録商標)の使用量が多く厚い。内側k値部12miは、割合kが約40％のPPLP(登録商標)を内部半導電層11上に巻回して構成され、外側k値部12moは、同じく割合kが約40％のPPLP(登録商標)を抑制部12mp上に巻回して構成される。
【００３３】
また、主絶縁層12mは、PPLP(登録商標)を一様な方向に所定数巻回してなる纏まりを一方向巻回層とするとき、複数の一方向巻回層から構成される。即ち、抑制部12mp、内側k値部12mi及び外側k値部12moはいずれも、少なくとも一つの一方向巻回層から構成される。特に、両部12mi,12moはそれぞれ、複数の一方向巻回層からなり、かつ隣接する一方向巻回層の巻き方向が互いに異なるように構成される。そして、抑制部12mpは、両部12mi,12moを構成する複数の一方向巻回層のうち、抑制部12mpに隣接する二つの一方向巻回層の巻き方向が変わる部分(層変わり部分)に配置されている。抑制部12mpを構成するPPLP(登録商標)の巻き方向は、抑制部12mpに隣接する上記二つの一方向巻回層のいずれかと等しい。なお、両部12mi,12moを構成する各一方向巻回層は、PPLP(登録商標)を十数枚巻回してなる。
【００３４】
上記構成を具えるソリッドケーブル1は、主絶縁層12mをPPLP(登録商標)といった複合テープで形成することで、クラフト紙で主絶縁層を形成した場合と比較して、絶縁性能に優れると共に油移動に対する抵抗が高い。特に、ケーブル1は、割合kが大きい油移動抑制部12mpを主絶縁層12mに具えることで、内側k値部12miから抑制部12mpを介して外側k値部12moに絶縁油が移動することを効果的に抑制できる。更に、ケーブル1は、主絶縁層12mの層変わり部分に抑制部12mpを具えることで、絶縁油の移動をより効果的に抑制できる。従って、導体10の温度上昇により絶縁油が絶縁層12の外周側に移動しようとしても油移動抑制部12mpに規制され、内側k値部12mi中の絶縁油は、導体10から抑制部12mpまでの範囲、即ち、内側k値部12mi中を主として移動することになる。そのため、ケーブル1は、導体10の温度低下により絶縁油が収縮する場合、内周側、特に導体10近傍に絶縁油が戻り易く、導体10近傍にボイドといった油枯渇状態が生じることを低減できる。同様に外側k値部12mo中の絶縁油も外周側層12mo中を主として移動することになる。即ち、ケーブル1は、絶縁油がケーブル1の径方向に移動する距離を小さくすることができる。また、ケーブル1の径方向への油移動を低減することで、長手方向への移動も低減できると期待される。更に、このように絶縁層12中の絶縁油の移動を規制することで、ケーブル1は、油圧の変動を低減できる。
【００３５】
加えて、主絶縁層12mの一部のみを割合kが高い複合テープで構成し、主絶縁層12mの大部分を比較的安価な割合kが低いテープで形成することで、割合kが高いテープの使用量を低減して、製造コストの低減を図ることができる。特に、油移動抑制部12mpを薄くすることで、割合kが高い複合テープの使用量を効果的に低減する。
【００３６】
なお、実施例1は、油移動抑制部を主絶縁層中に一つ具える構成であるが、主絶縁層中に適宜間隔をあけて複数具えてもよい。主絶縁層中に油移動抑制部が多段に存在することで、絶縁油が絶縁層のより外周側に移動することを効果的に抑えられる。複数の油移動抑制部を具える構成の場合、各抑制部を構成する複合テープの割合kは同一でもよいし、異なっていてもよい。この構成は、後述する実施例2,3についても同様に適用できる。
【００３７】
また、実施例1は、内側k値部12mi及び外側k値部12moを構成する複合テープとして、割合kが同じものを使用したが、割合kが異なるものを使用してもよい。更に、割合kが異なる複数種の複合テープを利用して、割合kが異なる複数の同一k値部で油移動抑制部を除く部分を構成してもよい。このとき、割合kをケーブルの径方向に順次異ならせて、主絶縁層12mにρグレーディングを施してもよい。ρグレーディングは、主絶縁層12mの内周側から外周側に向かって抵抗率が高くなるようにしてもよいし、外周側から内周側に向かって、抵抗率が高くなるようにしてもよい。利用する複合テープはいずれも、割合kが60％未満のものとすると、製造コストを低減できる。この構成は、後述する実施例2,3についても同様に適用できる。
【００３８】
(実施例2)
次に、油移動抑制部に加えて、別途割合kが高い複合テープからなる高k部を具える構成を説明する。図2は、主絶縁層に油移動抑制部と二つの高k部とを具える本発明ソリッドケーブルの断面図である。ソリッドケーブル2の基本的構成は、実施例1のソリッドケーブル1と同様であり、中心から順に、導体10、絶縁層22(内部半導電層11、主絶縁層22m、外部半導電層13)、金属シース14を具える。主絶縁層22mは、PPLP(登録商標)により形成され、割合kが約70％のPPLP(登録商標)からなる油移動抑制部22mpと、割合kが約40％のPPLP(登録商標)からなる内側k値部22mi,外側k値部22moとを具える。このケーブル2の最も特徴とするところは、抑制部22mpを構成する割合kが約70％のPPLP(登録商標)と同じPPLP(登録商標)からなる二つの高k部(内側高k部22mhi、外側高k部22mho)を主絶縁層22mに具える点にある。以下、この点を説明し、他の点については実施例1と同様であるため、説明を省略する。
【００３９】
二つの高k部22mhi,22mhoは、内側k値部22mi、油移動抑制部22mp及び外側k値部22moからなる纏まりを挟むように存在する。内側高k部22mhiは、割合kが約70％のPPLP(登録商標)を内部半導電層11上に巻回して構成され、外側高k部22mhoは、同じく割合kが約70％のPPLP(登録商標)を外側k値部22mo上に巻回して構成される。内側高k部22mhi及び外側高k部22mhoはいずれもPPLP(登録商標)を1〜2枚巻回して構成される。なお、図2は、高k部を誇張して示す。
【００４０】
上記構成を具えるソリッドケーブル2は、油移動抑制部22mpを具えることで、実施例1と同様に油移動を抑制できる。加えて、ケーブル2は、主絶縁層22mの内周側及び外周側の双方に絶縁性能に優れる高k部22mhi,22mhoを具えることで、常温時にも高温時にも電気破壊が生じ難い。また、高k部22mhi,22mhoは、抑制部22mpと同様に油移動の抑制効果も奏することができる。
【００４１】
(実施例3)
次に、絶縁層が油移動抑制部と低ρ部とを具える構成を説明する。図3は、油移動抑制部と低ρ部とを具える絶縁層を有する本発明ソリッドケーブルの断面図である。ソリッドケーブル3の基本的構成は、実施例1のソリッドケーブル1と同様であり、中心から順に、導体10、絶縁層32(内部半導電層11、主絶縁層32m、外部半導電層13)、金属シース14を具える。このケーブル3の最も特徴とするところは、主絶縁層32mが、PPLP(登録商標)からなる複合テープ部32cと、クラフト紙からなる低ρ部(内側低ρ部32i,外側低ρ部32o)とから構成される点にある。以下、低ρ部を中心に説明し、他の点については実施例1と同様であるため、説明を省略する。
【００４２】
複合テープ部32cは、割合kが約70％のPPLP(登録商標)からなる油移動抑制部32mpと、割合kが約40％のPPLP(登録商標)からなる内側k値部32mi,外側k値部32moとから構成される。
【００４３】
低ρ部は、主絶縁層32mよりも内周側、及び外周側に設けられており、クラフト紙を巻回して構成される。内側低ρ部32iは内部半導電層11上に、外側低ρ部32oは主絶縁層32mの外側k値部32mo上に配置されている。なお、内側低ρ部32i上に複合テープ部32cの内側k値部32miが配置されている。内側低ρ部32i及び外側低ρ部32oの厚さはそれぞれ、絶縁層32の厚さの5％であり、主絶縁層32mの厚さは、絶縁層32の厚さの90％である。なお、図3は、低ρ部を誇張して示す。
【００４４】
上記構成を具えるソリッドケーブル3は、油移動抑制部32mpを具えることで、実施例1と同様に油移動を抑制できる。加えて、ケーブル3は、複合テープから構成される複合テープ部32cよりも内周側及び外周側に低ρの低ρ部32i,32oを具えることで、主絶縁層32mにおいて特に電気的ストレスが高くなる箇所のストレスを低減して電気破壊を生じ難くすることができる。従って、ケーブル3は、絶縁性能に優れる。
【００４５】
実施例3は、実施例1に示した主絶縁層12mの内周側及び外周側に低ρ部を具える構成としたが、実施例2に示した主絶縁層22mの内周側及び外周側に低ρ部を具える構成としてもよい。高k部に加えて低ρ部を具えることで、このケーブルは、絶縁性能により優れる。
【００４６】
なお、上述した実施例は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、油移動抑制部は、複合テープを1枚巻回して構成してもよい。また、油移動抑制部は、重ね巻きにより形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明ソリッドケーブルは、電力供給、特に、長距離大容量の電力供給に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】主絶縁層に油移動抑制部を一つ具える本発明ソリッドケーブルの断面図である。
【図２】主絶縁層に油移動抑制部と高k部とを具える本発明ソリッドケーブルの断面図である。
【図３】主絶縁層に油移動抑制部と低ρ部とを具える本発明ソリッドケーブルの断面図である。
【図４】絶縁材を巻回した状態を説明する断面模式図であり、(I)は、重ね巻き又は共巻き、(II)は、ギャップ巻きを示す。
【符号の説明】
【００４９】
1,2,3  ソリッドケーブル  10  導体  11  内部半導電層  12,22,32  絶縁層
12m,22m,32m  主絶縁層  12mi,22mi,32mi  内側k値部
12mo,22mo,32mo  外側k値部  12mp,22mp,32mp  油移動抑制部
13  外部半導電層  14  金属シース  22mhi  内側高k部  22mho  外側高k部
32c  複合テープ部  32i  内側低ρ部  32o  外側低ρ部
In,In+1  絶縁材
【図１】
2009016215.tif 000003
【図２】
2009016215.tif 000004
【図３】
2009016215.tif 000005
【図４】
2009016215.tif 000006