JP2013235722A - 電力ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】通電及び通電停止等によるヒートサイクルによる絶縁体の熱膨張及び収縮が繰り返されても、外部半導電層における発熱や放電現象が発生することが防止された電力ケーブルを提供する。
【解決手段】中心より外周側に向けて、中心導体１、内部半導電層３、絶縁体５、外部半導電層７、金属遮蔽層９が積層され、外周がシース５により被覆されており、金属遮蔽層の９外周には、金属層及び樹脂保護層が一体化された金属ラミネートテープからなる金属ラミネートテープ層１１が設けられており、金属遮蔽層９と金属ラミネートテープ層１１の金属層とは、互いに接触し導通を有する状態となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属遮蔽層を有する電力ケーブルに関する。

従来、一般的に使用される電力ケーブルは、図８に示すように、中心導体１０１の外層に、内部半導電層１０２、絶縁体１０３及び外部半導電層１０４が順次形成されて構成されている。

外部半導電層１０４の外層には、充電電流及び地絡時の事故電流の通路として、銅テープ等による金属遮蔽層１０５が設けられている。

金属遮蔽層１０５の外層には、布テープ１０６（図８において実線で示されている）が巻かれ、さらに、ビニルシース１０７によって被覆されている。

特許文献１、特許文献２及び特許文献３には、このような電力ケーブルが記載されている。

特開平６−３０９９４８号公報 特開２０００−２９４０４９号公報 特開２００１−０２３４５３号公報

ところで、前述のような電力ケーブルにおいては、通電及び通電停止等によるヒートサイクルにより、絶縁体１０３が径方向に熱膨張及び収縮を繰り返す。このとき、金属遮蔽層１０５は、ケーブルの軸方向に向かって螺旋状に巻かれた銅テープ等からなるため、絶縁体１０３の熱膨張及び収縮に追従して外部半導電層１０４上をずれ動くことが出来る。従って金属遮蔽層１０５は、このような移動が出来る限り、絶縁体１０３の径方向での熱膨張及び収縮の影響を受けない。

しかし、ケーブルクリートなどの拘束部においては、金属遮蔽層１０５自体の挙動が制約されているため、絶縁体１０３が熱膨張及び収縮すると、金属遮蔽層１０５にしわが発生する。さらに、金属遮蔽層１０５の応力集中部にヒートサイクルが加わることにより、繰り返し曲げが加わり、最終的には、金属遮蔽層１０５の破断に至る。

金属遮蔽層１０５が破断すると、電流通路は、高抵抗の外部半導電層１０４のみとなってしまうため、外部半導電層１０４において発熱や放電現象が発生する虞がある。

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、通電及び通電停止等によるヒートサイクルによる絶縁体の熱膨張及び収縮が繰り返されても、外部半導電層における発熱や放電現象が発生することが防止された電力ケーブルを提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る電力ケーブルは、以下の構成を有するものである。

〔構成１〕
中心より外周側に向けて、中心導体、内部半導電層、絶縁体、外部半導電層及び金属遮蔽層が積層され、最外周がシースにより被覆された電力ケーブルであって、金属遮蔽層の外周には、金属層及び樹脂保護層が一体化された金属ラミネートテープからなる金属ラミネートテープ層が設けられており、金属遮蔽層と金属ラミネートテープの金属層とは、互いに接触し導通を有する状態となっていることを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有する電力ケーブルにおいて、金属ラミネートテープの金属層は、銅箔、アルミ箔、または、これらの合金箔からなり、厚さが、３μｍ乃至２５μｍであることを特徴とするものである。

〔構成３〕
構成１を有する電力ケーブルにおいて、金属遮蔽層は、外部半導電層上に金属箔テープが螺旋状に巻回されて形成されており、金属ラミネートテープ層をなす金属ラミネートテープは、金属遮蔽層をなす金属箔テープと、同一方向の螺旋状に巻回されていることを特徴とするものである。

〔構成４〕
構成１を有する電力ケーブルにおいて、金属遮蔽層は、外部半導電層上に金属箔テープが螺旋状に巻回されて形成されており、金属ラミネートテープ層をなす金属ラミネートテープは、金属遮蔽層をなす金属箔テープに対して、逆方向の螺旋状に巻回されていることを特徴とするものである。

〔構成５〕
構成１を有する電力ケーブルにおいて、金属ラミネートテープ層をなす金属ラミネートテープは、ケーブルの軸方向に沿って、縦添えされていることを特徴とするものである。

本発明に係る電力ケーブルにおいては、構成１を有することより、金属遮蔽層の外周には、金属層及び樹脂保護層が一体化された金属ラミネートテープからなる金属ラミネートテープ層が設けられており、金属遮蔽層と金属ラミネートテープの金属層とは、互いに接触し導通を有する状態となっている。従って、金属遮蔽層と金属ラミネートテープ層の金属層との２層により、充電電流及び地絡電流の経路が確保され、金属遮蔽層に破断が発生したとしても、その外層にある金属層が電流通路を補間することにより、外部半導電層における発熱や放電現象が防止される。また、金属ラミネートテープ層の金属層が破断したとしても、樹脂保護層は破断しないため、金属層がその位置に保持され、金属層の破断面同士、及び、金属層と金属遮蔽層との接触状態が保持され、金属遮蔽層の破断箇所を金属ラミネートテープ層の金属層が補間し、電流通路が確保される。

また、本発明に係る電力ケーブルにおいて、金属ラミネートテープの金属層を、銅箔、アルミ箔、または、これらの合金箔から形成し、厚さを、３μｍ乃至２５μｍとした場合には、金属遮蔽層に対し、曲げによる外周部の歪を約１／５以下に軽減することができ、金属ラミネートテープの金属層の破断が生じにくくなる。

すなわち、本発明は、通電及び通電停止等によるヒートサイクルによる絶縁体の熱膨張及び収縮が繰り返されても、外部半導電層における発熱や放電現象が発生することが防止された電力ケーブルを提供することができるものである。

本発明の実施の形態における電力ケーブルの構成を示す横断面図である。 本発明の実施の形態における電力ケーブルの構成を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態における電力ケーブルにおける金属ラミネートテープの構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態における電力ケーブルにおいて、金属遮蔽層が破断したときの金属ラミネートテープ層による電流経路の補間を示す側面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。 金属ラミネートテープ層の金属層の厚さと、電流による温度上昇との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態における電力ケーブルの構成の他の例を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態における電力ケーブルの構成のさらに他の例を示す横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。 従来の電力ケーブルの構成を示す横断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態における電力ケーブルの構成を示す横断面図である。

本発明の実施の形態における電力ケーブルは、図１に示すように、中心導体１の外層に、内部半導電層３、絶縁体５及び外部半導電層７が順次形成されて構成されている。

外部半導電層７の外層には、充電電流及び地絡時の事故電流の通路として、銅テープ等の金属箔テープからなる金属遮蔽層９が設けられている。金属遮蔽層９は、銅テープ等が外部半導電層７の外層上に螺旋状に巻回されて形成されている。金属遮蔽層９の外層には、金属ラミネートテープ層１１（図１において灰色部分）が設けられている。

金属ラミネートテープ層１１の外層には、布テープ１３が巻かれ、さらに、ビニルシース１５によって被覆されている。

図２は、本発明の実施の形態における電力ケーブルの構成を示す縦断面図である。

金属ラミネートテープ層１１は、図２に示すように、金属ラミネートテープが金属遮蔽層９上に螺旋状に巻回されて形成されている。この実施の形態の圧電力ケーブルにおいては、金属ラミネートテープ層１１をなす金属ラミネートテープは、金属遮蔽層９をなす銅テープ等の金属箔テープと、同一方向の螺旋状に巻回されている。

図３は、本発明の実施の形態における金属ラミネートテープ層１１を構成する金属ラミネートテープの構造を示す断面図である。

図３に示すように、金属ラミネートテープ層１１をなす金属ラミネートテープ１２は、銅箔などの金属層２１を、ＰＥＴ（Polyethyleneterephthalate）等の樹脂保護層２３で補強したものである。金属層２１の厚さは、例えば、３μｍ乃至１００μｍ程度である。樹脂保護層２３の厚さは、例えば、５０μｍ乃至１００μｍ程度である。

金属ラミネートテープ１２は、金属層２１を内側とし、樹脂保護層２３を外側として、金属遮蔽層９上に螺旋状に巻回されて、金属ラミネートテープ層１１を形成する。

なお、金属ラミネートテープ層１１は、金属遮蔽層９よりも薄肉の金属層２１を使用しており、また、樹脂保護層２３による補強により、金属遮蔽層９に対して、寿命差を有している。

図４は、本発明の実施の形態における電力ケーブルにおいて、金属遮蔽層９が破断したときの金属ラミネートテープ層による電流経路の補間を示す側面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

この電力ケーブルにおいては、図４中の（ａ）（ｂ）に示すように、金属遮蔽層９と、金属ラミネートテープ層１１の金属層２１との２層により、充電電流及び地絡電流の経路が確保される。したがって、金属遮蔽層９に破断（破断箇所Ａ）が発生したとしても、その外層にある金属層２１が電流通路Ｂを補間することにより、外部半導電層７における発熱や放電現象が防止される。

また、仮に、ヒートサイクルにより金属ラミネートテープ層１１の金属層２１が破断したとしても、樹脂保護層２３は破断しないため、金属層２１は、その位置に保持される。そのため、金属層２１の破断面同士、及び、金属層２１と下層の金属遮蔽層９との接触状態が保持され、金属遮蔽層９の破断箇所Ａを金属ラミネートテープ層１１の金属層２１が補間することにより、電流通路Ｂが確保される。

また、この電力ケーブルにおいては、金属ラミネートテープ層１１の金属層２１を、金属遮蔽層９に比べ薄肉とすることにより、ケーブル屈曲時の金属層２１の歪を軽減させている。さらに、金属層２１は、樹脂保護層２３と一体成形されて金属ラミネートテープ１２を構成していることにより、金属遮蔽層９が破断する屈曲回数では、破断しない状態を確保するようになっている。

例えば、〔表１〕に示すように、金属層２１が銅箔であって厚さが２５μｍである場合には、厚さ１００μｍの金属遮蔽層９に対し、曲げによる外周部の歪は、約１／５程度に軽減している。

また、〔表２〕に示すように、金属層２１が銅箔であって、厚さを５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍと変えた場合には、一定の曲げ（Ｒ＝０．１１５ｍｍ）に対して、外周部の歪は、金属層２１が薄いほど減少する。

図５は、金属ラミネートテープ層の金属層の厚さと、電流による温度上昇との関係を示すグラフである。

金属ラミネートテープ層１１の金属層２１の厚さは、図５に示すように、常時使用時の電流による温度上昇を１°Ｃ未満に抑えるものとすれば、３μｍ以上とすることが望ましい。図５において、400sq、600sq、800sq、1000sq、1200sqは、中心導体１のサイズ（公称断面積）が４００ｍｍ^２、６００ｍｍ^２，８００ｍｍ^２，１０００ｍｍ^２、１２００ｍｍ^２であることを表す。

以上より、金属遮蔽層９の厚さを１００μｍとした場合に、金属ラミネートテープ層１１金属層２１の厚さは、３μｍ乃至２５μｍであることが望ましい。

図６は、本発明の実施の形態における電力ケーブルの構成の他の例を示す縦断面図である。

この電力ケーブルにおいては、図６に示すように、金属ラミネートテープ層１１をなす金属ラミネートテープは、金属遮蔽層９をなす銅テープ等の金属箔テープに対して、逆方向の螺旋状に巻回してもよい。

図７は、本発明の実施の形態における電力ケーブルの構成のさらに他の例を示す横断面図（ａ）及び縦断面図（ｂ）である。

また、この電力ケーブルにおいては、図７中の（ａ）（ｂ）に示すように、金属ラミネートテープ層１１をなす金属ラミネートテープは、ケーブルの軸方向に沿って、縦添えしてもよい。

本発明は、金属遮蔽層を有する電力ケーブルに適用される。

１ 中心導体
３ 内部半導電層
５ 絶縁体
７ 外部半導電層
９ 金属遮蔽層
１１ 金属ラミネートテープ層
１２ 金属ラミネートテープ
１３ 布テープ
１５ ビニルシース
２１ 金属層
２３ 樹脂保護層

Claims (5)

1. 中心より外周側に向けて、中心導体、内部半導電層、絶縁体、外部半導電層及び金属遮蔽層が積層され、最外周がシースにより被覆された電力ケーブルであって、
   前記金属遮蔽層の外周には、金属層及び樹脂保護層が一体化された金属ラミネートテープからなる金属ラミネートテープ層が設けられており、
   前記金属遮蔽層と前記金属ラミネートテープの前記金属層とは、互いに接触し導通を有する状態となっている
   ことを特徴とする電力ケーブル。
2. 前記金属ラミネートテープの前記金属層は、銅箔、アルミ箔、または、これらの合金箔からなり、厚さが、３μｍ乃至２５μｍである
   ことを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル。
3. 金属遮蔽層は、前記外部半導電層上に金属箔テープが螺旋状に巻回されて形成されており、
   前記金属ラミネートテープ層をなす金属ラミネートテープは、前記金属遮蔽層をなす金属箔テープと、同一方向の螺旋状に巻回されている
   ことを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル。
4. 金属遮蔽層は、前記外部半導電層上に金属箔テープが螺旋状に巻回されて形成されており、
   前記金属ラミネートテープ層をなす金属ラミネートテープは、前記金属遮蔽層をなす金属箔テープに対して、逆方向の螺旋状に巻回されている
   ことを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル。
5. 前記金属ラミネートテープ層をなす金属ラミネートテープは、ケーブルの軸方向に沿って、縦添えされている
   ことを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル。

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