JP2005527962A - シールドストリップを備えたケーブル - Google Patents

Abstract

この図は内部伝導層（２）と絶縁（３）と外部伝導層（４）夫々によって囲まれた金属伝導体をもった電気ケーブルを示している。電気伝導層をもつ湿気バリア（１１）がその伝導体を囲んでいる。少なくとも部分的には伝導材であるシールドストリップ（５）が、外部伝導層（４）と湿気バリア（１１）との間の領域に位置している。電気的には伝導体のシールドワイヤ（６）がシールドストリップに沿って走っており、湿気バリア（１１）の電気伝導層と電気的に接触してストリップを通って配置されている。そのシールドストリップは内側から湿気バリアを支えており、その湿気バリアがそれが使用されるときに単純な方法で耐水性をもつようにしている。シールドストリップ（５）、湿気バリア（１１）、シールドワイヤ（６）は共になってケーブルに対する効果的な電気シールドを構成する。ケーブルへの電気的伝導物体の侵入は、ケーブル印加電圧が取り除かれるようにして、容易に示される漏電を起こす結果となる。

Description

本発明は、径方向に耐水性をもたせるための金属ホイルのシールドをもち、そのシールドの外側には被覆材を備えた絶縁電気ケーブルに関するものである。

高電圧（＞３ｋＶ）用の絶縁電気ケーブルは通常、その中心から、少なくとも１つの伝導体と、少なくとも１つの内部伝導層と、絶縁と、少なくとも１つの外部伝導層と、シールドと、そして外側には被覆材とからなるように構成されている。前述の種類のケーブルは通常、“三重押し出し加工（triple extrusion）”として知られるものにより製造される。その三重押し出し加工において、３つの内部層全ては１つのプロセスで伝導体の上へと押し出される。そのシールドと被覆材とはその後に、次の工程で適用される。最も一般的な絶縁物質は架橋されたポリエチレン（ＰＥＸ）である。

シールドの役割は、生じるかもしれない容量性の渦電流を伝導させることにより外部伝導層を電気的に接地電位に維持することを保証することと、短絡を生じさせるダメージがあった場合にはその電流に対して十分に低いオーム抵抗の回帰経路を提供することであり、これにより適切な人的な安全を保障し、現存する保護で供給電圧を切断するように十分な短絡電流を保証している。

被覆材（ジャケット）の役割は、シールドをその周辺から電気的に絶縁することのみならず、その周辺からの機械的また化学的な保護を提供することである。

“耐水トリー”として知られる現象が絶縁で生じえることが明らかになってきた。その現象は絶縁を低下させ、おそらくは漏電（フラッシュオーバ）につながる。耐水トリーは原理的には、絶縁が湿度７０％を超えるところに露出されることと電圧がＡＣで３ｋＶを超えることとが合わさったケーブルで発生する。このため、それ故に、水に対する湿気バリアがあるケーブルに対しては導入されることが必要となる。このバリアは金属材料で構成されるべきである。

３ｋＶを超える電圧に対するケーブル設計でも、ＸＰＬＥの絶縁をすることが利用可能になっている。これらのケーブルのシールドは、外部伝導層に巻きつけられた縦に長いアルミニウムの厚いテープでできている。この種のケーブルはしばしば、ワーヤシールドのケーブルより剛性があるが、同時にケーブルの終端部や結合部ではアルミニウムのテープ或いはホイルと接触することが難しいかもしれない。

ケーブルが縦に長いホイルで径方向にシールされることになっているとき、基本となる構造は正に円いことが要求される。このことは、しばしば多芯ケーブルに対してはホイルが用いられる前に基本となる構造の上へと押し出された基礎となる充填物質により解決される。

人の保護と短絡からの保護のためにシールドを必要とするケーブルを用いるとき、そのシールドは通常は、銅のワイヤから構成されるか、或いは銅のワイヤのシールドが用いられ、またおそらく、その外側にはアルミニウムホイルが適用される。銅とアルミニウムとが互いに接触するとき、電気的要素が生じるかもしれない。従って、解決策はこの効果を最小化する銅のシールドとアルミニウムのホイルとをもつケーブルに対して利用可能である。これにもかかわらず、被覆材に穴が開いたとき、腐食のともなう大きな問題がしばしば生じ、そして、これらの問題は頻繁に大きなプレッシャ、従って、外部伝導層と基本となる絶縁の劣化につながる。この結果は、ケーブルの完全な破損と、それに続く電気供給の中断という危険である。

生じえる別の問題は、異なるシールド物質間での接触の悪さが、過度な電圧の一時的な印加がある場合、これらの物質間での電位差を生じさせ、このことが外部伝導層と基本となる絶縁を劣化させることになったり、或いは被覆材に穴を開け、その結果、ケーブルの破損と電気供給の中断という危険につながるかもしれない。

この電食は、特に、ホイルに穴が生じたり、水の浸入が発生したりする場合に、現存のケーブル設計についての現在の問題である。たとえ基幹となる構造が縦方向に水に対してシールされていたとしても、電食はケーブルのシールドで局部的な破損を生じさせる。

このことは、シールドワイヤと外部ホイルについては類似の金属物質を用いたり、或いは、シールドワイヤとホイルについて異なる物質が用いられるときには、異なる金属物質間での直接的な接触を、例えば、シールドワイヤを腐食から保護する充填物質内へと焼き固めることで防止することにより解決される。

それ故に、上述のケーブルの損傷の危険性を防止するために、本発明のアルミニウムワイヤのシールドが外部に適用されるアルミニウムホイルと接触するように構成され、それ故に、容量性の渦電流を伝導させるときに問題が生じないようにしている。その電流は交流電圧やパルス状の直流電圧がケーブルに印加されるときに、ケーブルの外部伝導層に生じる。このことは、異なる金属物質間のガルバノ電位差は上述の問題が生じないように回避されることを意味している。

異なる金属物質からなるケーブルのリサイクルももう１つの問題である。物質をリサイクルするために、伝導体とシールドとがアルミニウムでできている１つの好適な実施例では、異なる金属物質からできている構成のものより、かなり利点がある。さらに、環境上、銅と重金属の拡散がアルミニウムを使用することで回避できる。

シールド物質としてアルミニウムを使用することのさらなる利点は、そのシールド構造において同じ抵抗が得られるのであるなら、アルミニウムシールドの重量は銅製シールドのそれより半分だけである。

アルミニウムホイルの密封層が必要とされるケーブル設計の全てに関して生じる１つの問題点は、暖かい被覆材がケーブルに対して圧力をかけ、ホイル層を加熱するとき、自分自身と外部で適用される被覆物に反発して抵抗するホイルの下での圧力の存在である。

これは、含まれる絶縁されたケーブルの伝導体間／ケーブル構造のパーツ間に形成される空間に異形材を挿入することにより現在の設計で解決されてきた。これらの異形材／ストリップも従って、腐食を防止する充填材で構成される。ここで、シールドワイヤは充填材の中に焼き固められ、さらに、そのシールドが穴のような、基幹となるシールドワイヤに対する腐敗の原因となるホイルへの損傷があった場合にも破壊されないことを保証している。

その構造を縦の長い方向に耐水性のものとするために、ケーブリングの過程で、好適には空洞が膨張性のパウダ／膨張性のテープで充填される。もし、異形材が正しい設計であるなら、静電荷パウダが配置される特別に設計されたチャンバに膨張パウダを適用することは通常では十分である。パウダの静電的な印加の主な利点はダスト形成をうまく低減することである。第２の利点は全ての構成要素、それがある程度まで伝導するなら、たとえ、パウダ印加の場所に相対的にそれらの場所がはっきりしなくとも、それらも静電的に荷電したパウダ粒子を引き付けるので、パウダをそれら自身に引き付ける。このことは、この構造の全ての構成要素のパーツがパウダでカバーされるようになることを保証し、このようにして、その構造に水の浸入がある場合にも縦方向の耐水性のある密閉は保証される。

縦の長い方向に巻きつけられたテープとともに存在する別の問題は、加熱において生じる直径の変化がホイルの接合部にすぐに歪を生じさせることである。この歪を最小にするために、ソフトテープ、ミリング、或いはその同等物のような要素がしばしばその構成に挿入され、熱膨張の一部を手当てしている。その代わりに、或いは、付加的に、プラスティックの被覆材はまた、架橋されたポリエチレン（ＰＥＸ）のような高温でも高強度のプラスティックの物質でも良い。

本発明では、金属ホイルのテープがケーブリング過程でテープとして適用されるので、このことは多芯ケーブルについては解決される。このことは接合部が熱膨張の全てを吸収する必要はなく、その熱膨張はホイルの周囲に、そして、外部の被覆材でより均等に分散されることを意味する。これ１つのようなコンパクトな設計で生じる別の問題は、その終端部や接合部でそのケーブルを開ける能力である。このことは本発明では、１つかそれ以上のいくつかのティアストリップが金属ホイルの外部テープの下に、或いは、たぶん少なくとも１つのシールドストリップに配置されるので解決される。

本発明を好適な実施例の助けを借りて、また、添付図面を参照しながらより詳細に説明する。

図１には、本発明に従って設計された絶縁電気ケーブルの径方向の断面図が示されている。そのケーブルは３つの絶縁伝導体１で構成されており、内部伝導層２、絶縁３、外部伝導層４が各伝導体の周囲に配置されている。いくつかの扇型のシールドストリップ５が、外部伝導層とアルミニウムのような金属の外部ホイルとの間の空間に存在し、それらの中には１本或いは数本の縦に長いシールドワイヤが焼き固められている。そのストリップは金属シールドとして機能するために配置されている。これらのアルミニウムのワイヤはシールドワイヤ充填材１０として知られる腐食を防止する充填物質の中に焼き固められて置かれるのが好ましい。その充填材は完全に導電性があっても良いし、或いは部分的に導電性があっても良い。そして、水と接触するときには膨張特性を示すと良い。これにより、その１つ以上のテープがその部品のケーブリングに追従するのが好ましい。さらに、シールドストリップの外側に、それらと接して、部分的に或いは全体的にアルミニウムホイルから構成されても良いテープが、アルミニウムシールドワイヤと直接電気的に接触して、或いは、部分的或いは完全に伝導性のあるシールドワイヤ材を介してシールドワイヤと接触して配置される。また、スライディングテープがシールドストリップと外部の金属ホイルとの間の空間に挿入されて、ケーブルの柔軟性を強化し、シールドと外部ホイルとの間の柔軟性とダンピングとを与えるようにしても良い。また、浸水がある場合には、スライディングテープは膨張特性をもっても良い。或いは、要求と外部環境との少なくともいずれかに依存して、シールドストリップに焼き固められた銅のワイヤを、そして、外部にアルミニウムホイルを用いることも可能であるし、或いはシールドストリップに銅のワイヤを、そして、外部に銅のホイルを用いることも可能である。

その構造が縦方向に長く耐水性なものであるために、ケーブリング工程の間で、アルミニウムホイルの下の空洞は好適には膨張性のパウダ／膨張性のストリップで充填されると良い。ストリップの正しく設計された異形材が与えられると、その膨張パウダが特別に設計されたチャンバーに適用されることが通常では十分である。そのチャンバーには静電荷パウダが用いられる。静電印加のパウダを用いることの主要な利点は、ダスト形成を大幅に低減することである。第２の利点は、全ての構成要素、それらがある程度まで伝導するなら、それらは静電荷パウダの粒子を引き付けるので、たとえパウダ適用の位置に相対してそれらの位置があいまいであっても、それら自身にパウダを引き付ける点である。このことは、その構造の全ての構成パーツがパウダでカバーされるようになり、このようにしてその構造に浸水があった場合には縦方向に長い耐水性のある密封が保証される。

そのシールドを、組み込まれた伝導物質の伝導体をもつ数多くの扇型に分割することにより、そして、その伝導体と接触する金属ホイルでこれら扇型のシールドを取り囲むことにより、そのケーブルに障害が発生しても、含まれ、そして互いに電気的に接触している全てのパーツを通って伝導するプラズマを創成するアークが得られる。障害位置における光のアーク或いはプラズマは妨げを受けることはなく、或いは、その接点が部分的に伝導性のプラステッィックとゴム製の材料、或いは、焼成された炭素の紙或いは不織テープのような他の伝導性材料から構成されているなら遅延する。このことはシールド構成がシールドワイヤに対して満足のいく電流輸送を提供することを意味している。シールドワイヤはその時、電気的保護を開放して、電気的ネットワークからケーブルを切断できる。

ケーブルの回りをテーピングするためのテープとして用いられるアルミニウムホイルは圧延されることが好ましい。製造工程におけるより高い柔軟性はアルミニウムコーティングされたプラスティックテープを圧延することにより得られる。また、圧延は、ケーブルが曲げられたとき、例えば、製造工程における次の段階に輸送するためにケーブルのドラムをつくるときに、そのテープにギャップが生じる危険性を低減する。また、圧延は、ギャップが生じる危険を低減することにより、オーバラップする部分でより安全で、よりしっかりとした密封接合部を提供する。圧延はまた、角度方向の偏位に対してより良い耐性を備える。それは、ケーブルのテーピング動作に関し、いくらか広いテープを使用することを可能にする。好適に用いられるテープは、共重合体（融解した接着剤）でポリエステルホイルにアルミニウムホイルを接着したものから構成され、それはホイルのオーバラップと周囲の被覆物に容易に接着される。

好適にはポリエチレンのようなポリマー物質の被覆物はシールド構造５の外側にある。３０００Ｖ未満の低電圧が用いられるとき、項目２−４は均質の絶縁材で置換される。

図２Ａ〜図２Ｂはシールドストリップ５を示しており、それらのストリップは腐食を防止する充填材１０内に１本或いは数本の焼き固められたアルミニウム６を備えた伝導性のストリップのシールドに関して実質的には三角形の断面をもち、充填材は完全に伝導性があっても良いし、或いは部分的に伝導性があっても良く、そして、水と接触すると膨張する特性を示すと良い。ここで、その１つ以上のストリップは好ましくは、ケーブリングのパーツに従って配置されると良い。その後、テープがそのシールドストリップの外側にシールドストリップと接触して用いられる。そのテープは、直接的に、或いは、完全な或いは半伝導的なシールドワイヤ充填材を介して、そのアルミニウムシールドワイヤと電気的に完全に或いは部分的に接触するアルミニウムホイルから構成されると良い。そのテープは、被覆材が適用されたとき取り囲むホイルが適切な圧力を得るように異なる方法で設計されても良い。異なる実施例の代替的な設計が次に示す図面に示されている。

図２Ｃは代替的な設計を示し、その図からは、シールドストリップ５の断面において、伝導体６に加えて、１つか或いは幾つかの光ファイバーのためのチューブ８が存在していることが明らかである。

図２Ｄ〜２Ｅは、三角形の断面をもった１つの伝導体９を備えたシールドストリップ５のさらなる変形例を示している。その断面では、伝導体の尖った形はシールドストリップの周辺表面の外側に突き出しているようになっている。基幹となるパーツに損傷を与える必要なく、ケーブルを開口するために、その伝導体が切断ワイヤとして用いられるとき、取り囲む金属ホイルと被覆材とを介した改善された切断機能は、その尖頭形で得られる。その尖頭形が外側に向くように置かれ、図２Ｅに示すように、いくらかシールドストリップから突き出るようにすることにより、直接的な電気的接触が、ケーブル構造におけるシールドワイヤと回りの金属ホイルとの間で得られる。この場合、その伝導体の回りの材料は伝導性である必要はない。

図３はいくらか異なるシールドストリップの断面をもった１つ或いはいくつかの光ケーブルのための伝導体６とチューブ８とを備えたシールドストリップ１２の別の例を示している。この場合のシールドストリップはウィング１３が備えられ、それは、いくつかのシールドがケーブル構造において伝導体の周囲に配置されるとき、そのケーブル周辺部において、その端部において互いに対して向かい合うようにすべきであることが意図されている。

当然のことであるが、本発明は、上述の実施例また図面で示されたことに限定されるものではなく、添付の請求の範囲のフレームワークの中では変形がなされても良い。

パーツとアルミニウムテープとの間の空間に充填するためのプロファイルとして形成された腐食防止の充填物質中へと焼き固められたワイヤからなるシールドを備え、これにより充填物質が伝導性であるためにホイルとシールドとの間での接触がなされる、本発明に従う絶縁多芯ケーブルの径方向の断面図である。 、 、 、 、 本発明に従って構成された多芯ケーブルのためのシールドテープの種々の放射状の断面図である。 本発明に従って構成されたシールドテープの代替実施例による断面図である。

Claims (11)

1. 各々が電気絶縁層（３）によって囲まれた、金属の少なくとも２つの電気伝導体（１）と、
   前記絶縁層（３）の外側で前記伝導体（１）を取り囲む電気シールド（５、６、１１）と、
   前記電気シールドを取り囲む湿気バリア（１１）とを
   含む絶縁電気ケーブルであって、
   前記電気伝導体（１）と前記湿気バリア（１１）との間の領域に配置され、前記領域を少なくとも部分的には充填する、少なくとも部分的には電気的伝導物質である、前記電気シールドの少なくとも２つのシールドストリップ（５）と、
   前記シールドストリップ（５）内に配置され、前記シールドストリップと電気的に接触する金属のシールドワイヤ（６）とを有し、
   前記湿気バリア（１１）は、少なくとも前記シールドストリップ（５）を介して、前記シールドワイヤ（６）と電気的に接触する電気的伝導物質の層を含んでいることを特徴とする絶縁電気ケーブル。
2. 前記湿気バリア（１１）は前記ケーブルに沿って伸張する接合部を有し、
   前記接合部はその長さの少なくとも一部分に沿って前記シールドストリップ（５）と接触し、このようにして、前記接合部が固く耐久性のあるものとなるようにプレスされることを特徴とする請求項１に記載の絶縁電気ケーブル。
3. 前記シールドワイヤ（６）はアルミニウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電気ケーブル。
4. 前記シールドワイヤ（６）は銅であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電気ケーブル。
5. 前記シールドストリップ（５）は腐食を防止し、水との接触時には膨張特性ももつ充填物質（１０）であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電気ケーブル。
6. 前記湿気バリア（１１）の伝導層はアルミニウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電気ケーブル。
7. 前記湿気バリア（１１）の伝導層は銅であることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電気ケーブル。
8. 前記湿気バリア（１１）は溝が作られることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電気ケーブル。
9. 水との接触時に膨張する前記湿気バリア（１１）の下側に１つの層が存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電気ケーブル。
10. 前記シールドワイヤ（６）は前記湿気バリア（１１）の前記伝導層と直接的な電気的接触をもつように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電気ケーブル。
11. 前記シールドワイヤ（９）は、前記ケーブルの構造の開口を容易にするために、尖った形の断面をもつことを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁電気ケーブル。
    

Images