JP2016054116A - Power cable - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力ケーブルに関し、特に高圧電力の地中送電線として用いられる電力ケーブルに関する。 The present invention relates to a power cable, and more particularly to a power cable used as an underground transmission line for high-voltage power.
電力ケーブルは、例えば導電部と、導電部の外周を覆う絶縁層と、絶縁層の外周を覆う被覆層とを備える。係る電力ケーブルは、例えば高圧電力の地中送電線として用いられ、管路内等の制限された空間内に布設される。導電部への通電時には、熱伸縮により電力ケーブルの軸方向への伸び出しが発生する。管路内の制限空間内で吸収しきれない伸び出し量については、管路の途中に設けられた人孔内に伸び出した電力ケーブルの曲がり変形により吸収している。 The power cable includes, for example, a conductive portion, an insulating layer that covers the outer periphery of the conductive portion, and a coating layer that covers the outer periphery of the insulating layer. Such a power cable is used as, for example, an underground transmission line for high-voltage power, and is laid in a limited space such as in a pipeline. When power is supplied to the conductive portion, the power cable extends in the axial direction due to thermal expansion and contraction. The amount of extension that cannot be absorbed in the restricted space in the pipeline is absorbed by the bending deformation of the power cable that extends into the manhole provided in the middle of the pipeline.
また、管路内に傾斜等があるときは、この熱伸縮により、電力ケーブルの滑落が生じてしまう場合がある。このような滑落は、電力ケーブルの質量、長さ、温度変化のみならず、線膨張係数に大きく影響される。つまり、温度の変化幅が大きくなって熱伸縮が発生しない領域、つまり、不動域が消失すると電力ケーブルが滑落してしまう。このため、バネや錘を利用して電力ケーブルを引きとめる滑落防止装置等を電力ケーブルに取り付ける場合がある。 Further, when there is an inclination or the like in the pipeline, the power cable may slide down due to this thermal expansion and contraction. Such slipping is greatly influenced not only by the mass, length, and temperature change of the power cable, but also by the linear expansion coefficient. That is, the power cable slides when the region where the temperature change width is large and the thermal expansion / contraction does not occur, that is, the immovable region disappears. For this reason, an anti-skid device or the like that holds the power cable using a spring or weight may be attached to the power cable.
昨今主流となっている架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル(Crosslinked polyethylene insulated PVC sheathed cable:CVケーブル)の伸び出し量は、従来から使用されてきた油浸紙絶縁電力ケーブル(OFケーブル:Oil Filled Cable)の伸び出し量以上である。 The amount of cross-linked polyethylene insulated PVC sheathed cable (CV cable) that has become mainstream in recent years is the same as that of oil-filled paper insulated power cables (OF cable: Oil Filled Cable). It is more than the amount to be put out.
このため、例えばOFケーブルが使用されていた既設線路の系統変更や、事故対応あるいは経年廃棄等の更新理由が生じた際、人孔寸法等にCVケーブルの伸び出し量を吸収するだけの余裕がない場合がある。係る場合には、従来通りOFケーブルにより更新せざるを得ないのが実態であった。 For this reason, for example, when there is a reason for renewal such as a system change of an existing line where an OF cable has been used, an accident response or aged disposal, etc., there is room to absorb the amount of extension of the CV cable in the manhole size etc. There may not be. In such a case, the actual situation is that it has to be updated with an OF cable as before.
そこで、例えば特許文献1では、電力ケーブル本体の周上に線状体をスパイラル状に巻き付け、線状体の巻き付けに沿ってスネーク状の変形を助成している。係るスネーク形状への変形によって軸方向への伸び出しを抑制し、管路から人孔への伸び出し量を低減させる。
Therefore, in
しかしながら、例えば特許文献1のように、電力ケーブル本体に線状体を巻き付けただけでは容易にスネーク形状とはならない。よって、線状体に張力を付加したり、長さ方向に太い部分と細い部分とを周期的に有するよう線状体を形成したりといった複雑な付加的措置が必要となってしまう。また、外形の一部がスパイラル状となって、電力ケーブルの断面が円形とならないことから、ケーブル加工や布設が困難である。
However, as in
また、管路内の傾斜等による電力ケーブルの滑落を抑制するため、上述のように、バネや錘を利用した滑落防止装置等を電力ケーブルに取り付けると、人孔寸法が大きくなってしまう。 Moreover, in order to suppress the slipping of the power cable due to an inclination in the pipe line or the like, if a slipping prevention device using a spring or a weight is attached to the power cable as described above, the size of the human hole becomes large.
本発明の目的は、簡便な構造により伸び出し量を低減することができる電力ケーブルを提供することである。 An object of the present invention is to provide a power cable that can reduce the amount of extension with a simple structure.
本発明の第1の態様によれば、
アルミニウムまたはアルミニウム合金により構成される導電部と、
前記導電部の外周を覆う絶縁層と、
前記絶縁層の外周を覆う被覆層と、を備え、
前記導電部内には、
前記導電部を構成する材料よりヤング率が大きく線膨張係数が小さい材料から構成される線材が前記導電部の軸方向に沿って設けられている
電力ケーブルが提供される。
According to a first aspect of the invention,
A conductive portion made of aluminum or an aluminum alloy;
An insulating layer covering the outer periphery of the conductive portion;
A coating layer covering the outer periphery of the insulating layer,
In the conductive part,
A power cable is provided in which a wire made of a material having a Young's modulus and a smaller linear expansion coefficient than the material constituting the conductive portion is provided along the axial direction of the conductive portion.
本発明の第2の態様によれば、
前記導電部の中心部には前記導電部の軸方向に延びる中空部が設けられ、
前記導電部内に設けられる線材は前記中空部内に挿入されている
第1の態様に記載の電力ケーブルが提供される。
According to a second aspect of the invention,
A hollow portion extending in the axial direction of the conductive portion is provided in the central portion of the conductive portion,
The power cable according to the first aspect in which the wire provided in the conductive portion is inserted into the hollow portion is provided.
本発明の第3の態様によれば、
前記導電部は複数のセグメントを組み合わせてなり、
前記導電部内に設けられる線材は前記各セグメント内に配置されている
第1の態様に記載の電力ケーブルが提供される。
According to a third aspect of the invention,
The conductive portion is a combination of a plurality of segments,
The power cable according to the first aspect is provided in which the wire provided in the conductive portion is disposed in each of the segments.
本発明の第4の態様によれば、
前記線材は前記セグメント内で、前記各線材が中心部に位置するよう前記各セグメント内に配置されている
第3の態様に記載の電力ケーブルが提供される。
According to a fourth aspect of the invention,
The electric power cable according to a third aspect is provided in which the wire is disposed in each segment so that the wire is located in the center in the segment.
本発明の第5の態様によれば、
前記線材は前記セグメント内で、前記各線材が外縁部近傍に位置するよう前記各セグメント内に配置されている
第3の態様に記載の電力ケーブルが提供される。
According to a fifth aspect of the present invention,
The electric power cable according to a third aspect is provided in which the wire is disposed in each segment so that each wire is located in the vicinity of an outer edge portion in the segment.
本発明の第6の態様によれば、
前記導電部内に設けられる線材の外表面の少なくとも一部が前記導電部と接している
第1〜第5の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
According to a sixth aspect of the present invention,
The power cable according to any one of the first to fifth aspects is provided in which at least a part of an outer surface of a wire provided in the conductive portion is in contact with the conductive portion.
本発明の第7の態様によれば、
前記導電部への通電時には前記導電部の少なくとも一部が蛇行した状態となる
第1〜第6の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
According to a seventh aspect of the present invention,
The power cable according to any one of the first to sixth aspects is provided in which at least a part of the conductive portion is meandered when the conductive portion is energized.
本発明の第8の態様によれば、
前記導電部内に設けられる線材はインバ線である
第1〜第7の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
According to an eighth aspect of the present invention,
The power cable according to any one of the first to seventh aspects, in which the wire provided in the conductive portion is an invar wire.
本発明の第9の態様によれば、
前記絶縁層は架橋ポリエチレンから構成され、
前記被覆層は塩化ビニルから構成される
第1〜第8の態様のいずれかに記載の電力ケーブルが提供される。
According to a ninth aspect of the present invention,
The insulating layer is composed of cross-linked polyethylene,
The power cable according to any one of the first to eighth aspects, in which the covering layer is made of vinyl chloride.
本発明によれば、簡便な構造により伸び出し量を低減することができる電力ケーブルが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power cable which can reduce the amount of extension with a simple structure is provided.
<本発明の一実施形態>
(1)電力ケーブルの構造
本発明の一実施形態に係る電力ケーブルについて、図1を用いて説明する。図1は、本実施形態に係る電力ケーブル1の軸方向と直交する断面図である。
<One Embodiment of the Present Invention>
(1) Structure of Power Cable A power cable according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the
図1に示されているように、本実施形態に係る電力ケーブル1は、導電部10と、導電部10の外周を覆う絶縁層20と、絶縁層20の外周を覆う被覆層30と、を備える。導電部10内には、導電部10を構成する材料よりヤング率が大きく線膨張係数が小さい材料から構成される線材40が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
このとき、例えば導電部10をアルミニウム導体または銅導体等の金属導体とし、絶縁層20を架橋ポリエチレン製とし、被覆層30を塩化ビニル製とし、線材40をインバ線として、電力ケーブル1を、架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル(Crosslinked polyethylene insulated PVC sheathed cable:CVケーブル)にインバ線が複合された電力ケーブルとして構成することができる。
At this time, for example, the
すなわち、導電部10は、例えば、(純)アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、(純)銅(Cu)または銅合金等の金属からなり台形状や扇形状等の断面形状を持つ複数のセグメント10sを組み合わせてなる、アルミニウム導体または銅導体等の導電性の金属導体である。このとき、各セグメント10sは、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属からなる素線を複数本撚り合わせて構成されていてもよい。また、各セグメント10sは、内層、外層の2層になるよう組み合わされていてもよく、或いは、それ以上の複数層になるよう組み合わされていてもよい。組み合わされた(最内層の)セグメント10sの中央、すなわち、導電部10の中心部には、導電部10の軸方向に延びる中空部10wが設けられている。
That is, the
線材40は、係る中空部10w内に挿入され、導電部10の軸方向に沿って挿通された状態となっている。このとき、線材40は、中空10w内に隙間を開けて挿入されていても良く、または、中空部10w内に隙間なく挿入され、線材40の外表面の少なくとも一部が、中空部10w内壁を構成する導電部10と接していてもよい。またこのとき、線材40は1本のみから構成されていてもよく、或いは、複数本の素線を撚り合わせたり圧縮したりして束ねた状態に構成されていてもよい。また、線材40は、例えば鉄(Fe)に所定量のニッケル(Ni)を加えたステンレス鋼からなるインバ線やカーボンファイバによるカーボンコンポジット線等により構成されている。係る材料は、例えば導電部10を構成するアルミニウム導体や銅導体等の金属導体よりもヤング率が大きく、また、線膨張係数が小さい。
The
このように構成される電力ケーブル1は、例えば地中に設けられた管路内に布設される。管路の所定位置に設けられた人孔内には、例えば電力ケーブル1同士を接続するケーブル接続部が設置される。電力ケーブル1同士は、電力ケーブル1内に設けられた線材40同士を圧縮して接続される。
The
(2)電力ケーブルの作用
本実施形態に係る電力ケーブル1は、以下の作用を有する。
(2) Action of power cable The
すなわち、導電部10に通電されると、温度上昇により導電部10が伸び出す。一方、中空部10wに挿入した線材40は、導電部10よりも伸び出し量が少ない。このため、導電部10は、軸方向に対し所定周期で、或いは不定期の周期で蛇行するように撓むことで、自身の伸び出し量を吸収する。このとき、導電部10の周囲に設けられた絶縁層20や被覆材30等が導電部10に追従するようにスネーク形状をとってもよく、ひいては、電力ケーブル1全体がスネーク形状をとってもよい。
That is, when the
あるいは、電力ケーブル1が、軸方向に対して伸び出し量が少ない導電部10と、軸方向に対して伸び出し量が多い線材40とで均衡がとれるような形をとることにより、電力ケーブル1の伸び出し量が吸収されていてもよい。このように、電力ケーブル1が伸び出し量を吸収するよう均衡した形をとるとき、電力ケーブル1はスネーク形状をとっていなくともよい。
Alternatively, the
また、上述のように、導電部10の構成材よりも線膨張係数の小さい線材40を用い、さらに例えば、上述したように、線材40と導電部10とを接触させた状態とすれば、伸び出し量をさらに低減させることができ、より好ましい。係る構成において伸び出し量が低減されるのは、主に線材40と導電部10との摩擦によると考えられる。また、係る場合、電力ケーブル1の端末における伸び出し力を抑制する効果もあると考えられる。
Further, as described above, if the
上記により吸収しきれなかったケーブル両端の伸び出し量は、ケーブル接続部が設置された人孔内にて、電力ケーブル1が曲がり変形、つまり、オフセット変形をすることで吸収される。電力ケーブル1においては、この人孔内への伸び出し量が低減される。
The amount of extension at both ends of the cable that could not be absorbed by the above is absorbed when the
これにより、人孔内に伸び出した電力ケーブル1の曲がり変形の量、所謂、オフセット変形量を小さくすることができる。通常、外径Dの電力ケーブルにおいては、許容曲げ半径は例えば10D以上とされている。本実施形態の電力ケーブル1においては、オフセット変形量を小さく抑えることができ、寸法の小さい人孔内にて許容曲げ半径以上の変形量(曲げ量)に保つことができる。
Thereby, the amount of bending deformation of the
また、電力ケーブル1においては、電力ケーブル1全体の伸び出し量を低減しており、温度変化幅が増大しても、熱伸縮が発生しない領域、所謂、不動域を充分に確保することができる。これにより、傾斜のある管路内においても、電力ケーブル1の滑落が起こり難くなる。よって、例えば人孔内にてバネや錘等を利用して滑落を抑制する滑落防止装置等を電力ケーブル1に取り付けなくともよく、人孔寸法が小さくとも布設が可能となる。
Moreover, in the
例えば、従来のCVケーブルにおいては、OFケーブル以上の伸び出し量となってしまう。このため、通電時の伸び出しにより人孔内にて許容曲げ半径を下回るオフセット曲げ半径となってしまうことがある。傾斜した管路内での場合、滑落も生じ易い。このように、CVケーブルは、OFケーブル用の既設線路への布設が困難であることが多い。また、CVケーブル用の新規線路を設けるときは、通電時に許容曲げ半径以上となるよう、また、滑落防止装置等を設置できるよう、人孔寸法を拡大しなければならない。 For example, in the conventional CV cable, the amount of extension exceeds that of the OF cable. For this reason, it may become an offset bend radius which falls below an allowable bend radius in the human hole due to extension when energized. In the case of an inclined pipe, sliding is likely to occur. Thus, it is often difficult to lay CV cables on existing lines for OF cables. In addition, when a new line for a CV cable is provided, the size of the manhole must be enlarged so that the bending radius is not less than the allowable bending radius when energized, and a slip prevention device or the like can be installed.
しかしながら、本実施形態に係る電力ケーブル1においては、伸び出し量がOFケーブルと同等以下である。管路内での滑落も生じ難い。また、電力ケーブル1の導電部10の断面積は、例えば油の経路となる中空管を導電部内に有するOFケーブルと略等しくなるよう構成することが可能である。よって、OFケーブルと比較して同程度以上の送電容量を有することができる。
However, in the
このように、本実施形態に係る電力ケーブル1は、OFケーブル用の既設線路への布設が容易である。既設のOFケーブルとの置き換えを行うことで、例えば線路内から給油設備を無くすことができる。また、新規線路を設ける際にも、人孔寸法の拡大等を要しない。このように、本実施形態に係る電力ケーブル1は、線路設計や線路保守などの面で有利である。
Thus, the
ここで、導電部がアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された場合について説明する。 Here, a case where the conductive portion is made of aluminum or an aluminum alloy will be described.
銅の線膨張係数が16.5×10−6(1/℃)であるのに対して、アルミニウムの線膨張係数は23×10−6(1/℃)であり、アルミニウムの線膨張係数は銅の線膨張係数よりも約35%大きい。このため、CVケーブルまたはOFケーブルにおいて導電部がアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された場合では、CVケーブルまたはOFケーブルの線膨張係数が、導電部が銅により構成された場合よりも大きくなり、CVケーブルまたはOFケーブルの伸び出し量が、導電部が銅により構成された場合よりも大きくなり易い。 The linear expansion coefficient of copper is 16.5 × 10 −6 (1 / ° C.), whereas the linear expansion coefficient of aluminum is 23 × 10 −6 (1 / ° C.), and the linear expansion coefficient of aluminum is About 35% larger than the linear expansion coefficient of copper. For this reason, in the case where the conductive part is made of aluminum or an aluminum alloy in the CV cable or OF cable, the linear expansion coefficient of the CV cable or OF cable is larger than that in the case where the conductive part is made of copper. Alternatively, the amount of extension of the OF cable tends to be larger than when the conductive portion is made of copper.
しかしながら、本実施形態に係る電力ケーブル1においては、導電部10が線膨張係数の大きいアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された場合であっても、導電部10内に線膨張係数が小さい材料から構成される線材40を設けることにより、電力ケーブル1の線膨張係数を、CVケーブルまたはOFケーブルの線膨張係数よりも低減することができる。これにより、電力ケーブル1の伸び出し量を抑制することができる。したがって、伸び出し量が大きいことを理由に、導電部がアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成されたCVケーブルまたはOFケーブルを布設することが困難であった線路においても、導電部がアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された電力ケーブル1を容易に布設することができる。
However, in the
導電部10がアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成された場合では、アルミニウムは銅よりも安価な金属であるため、電力ケーブル1のコストを削減することができる。また、アルミニウムの比重が銅の比重よりも小さいため、電力ケーブル1を軽量化することができる。
When the
(3)電力ケーブルの製造方法
本実施形態に係る電力ケーブル1は、以下の製造方法により製造することができる。
(3) Power Cable Manufacturing Method The
すなわち、まずは、インバ線等の素線を準備し、これを線材40とする。或いは、係る素線を複数本撚り合わせた撚り線を線材40として用いる。係る線材40の周囲へ、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属からなるセグメント10sを1層以上撚り合わせることで、中空部10w内に線材40が挿入された導電部10となる。各セグメント10sは、上述のように、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属からなる素線を複数本撚り合わせ、台形状や扇形状等の断面形状となるよう成形しておくことができる。
That is, first, a strand such as an invar wire is prepared, and this is used as the
その後、押出成形等により、導電部10の外周に、例えば架橋ポリエチレン製の絶縁層20および塩化ビニル製の被覆層30を形成する。以上により、本実施形態に係る電力ケーブル1が製造される。
Thereafter, for example, an insulating
(4)本実施形態の変形例
続いて、本実施形態の変形例に係る電力ケーブルについて、図2を用いて説明する。図2は、本発明の一実施形態に係る電力ケーブルの構成例を示す軸方向と直交する断面図である。なお、図2において、図1で説明した構成と実質的に同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(4) Modified Example of Present Embodiment Next, a power cable according to a modified example of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction illustrating a configuration example of a power cable according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, components that are substantially the same as those described in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
上述の実施形態においては、線材40の挿入位置を導電部10の中心部としたが、変形例に係る電力ケーブル1a,1bにおいては、線材41,42の挿入位置が異なる。
In the above-described embodiment, the insertion position of the
すなわち、図2(a)に示されているように、変形例に係るケーブル1aにおいては、導電部11は複数のセグメント11sを組み合わせてなり、各セグメント11sの中心部には線材41がそれぞれ配置されている。
That is, as shown in FIG. 2A, in the cable 1a according to the modified example, the
このように、各線材41が各セグメント11sの中心部に均等に配置されることで、導電部11の蛇行に偏りが生じることを抑制できる。よって、例えば直線状に延びる管路内において、導電部11あるいは電力ケーブル1aは、管路に略沿う形のスネーク形状をとる。
Thus, it can suppress that the meandering of the
電力ケーブル1aは、例えば以下の方法により製造することができる。すなわち、まずは、インバ線等の素線、または素線を複数本撚り合わせた撚り線を線材41として、係る線材41の周囲へ、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属からなる素線を1層以上撚り合わせることで、各セグメント11sが製造される。その後、各セグメント11sを所定数、所定の配置で組み合わせ、絶縁層20および被覆層30を形成後、あるいは形成前に、最外層側から全体を一括圧縮することで、電力ケーブル1aが製造される。
The power cable 1a can be manufactured, for example, by the following method. That is, first, a wire such as an invar wire or a stranded wire obtained by twisting a plurality of strands is used as a
また、図2(b)に示されているように、他の変形例に係るケーブル1bにおいては、導電部12は複数のセグメント12sを組み合わせてなり、各セグメント12sの外縁部近傍には複数の線材42がそれぞれ配置されている。上述の電力ケーブル1aの各セグメント11s同様、電力ケーブル1bの各セグメント12sもまた、例えばインバ線等の素線と、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属からなる素線と、を撚り合わせて構成されるところ、図2(b)に示されている断面における各線材42の配置は、あくまでも一例である。すなわち、各線材42は、セグメント12s内でうねりながら位置を変えている。よって、電力ケーブル1bのどの断面を切り出すかによって、セグメント12s内の、絶縁層20に接する外縁部側、隣接する一方のセグメント12sに接する外縁部側、隣接する他方のセグメント12sに接する外縁部側、と、各線材42の位置が移動してみえる。
Further, as shown in FIG. 2B, in the
このように、各線材42が各セグメント11sの外縁部にその位置を変えながら配置されることで、導電部12が蛇行し易くなる。よって、例えば曲がりくねった管路内において、導電部12あるいは電力ケーブル1bが、管路内の曲がりに沿う形のスネーク形状をとるよう、各線材42の配置により調整することができる。
As described above, the
電力ケーブル1bもまた、電力ケーブル1aと同様の方法により製造することができる。ただし、この場合、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属からなる複数本の素線の束の中に、セグメント12sの外縁部近傍に位置することとなるように線材42を混ぜ合わせ、線材42と、素線と、を共に撚り合わせる。
The
<本発明の他の実施形態>
以上、本発明の実施形態および変形例について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態および変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Other Embodiments of the Present Invention>
As mentioned above, although embodiment and modification of this invention were described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment and modification, and can be variously changed in the range which does not deviate from the summary.
例えば、上述の実施形態および変形例では、線材40,41,42をインバ線により構成することとしたが、線材は、例えば炭素繊維や、デュポン社製のケブラー(登録商標)等のアラミド繊維等から構成されていてもよい。このように、導電部を構成する材量よりヤング率が大きく線膨張係数が小さい材料であれば、線材として用いることができる。
For example, in the above-described embodiment and modification, the
また例えば、上述の実施形態および変形例で説明したセグメントの形状や個数、層数、配置、挿入される線材の個数や配置等はあくまでも例示であって、これらに限定されない。 Further, for example, the shape and number of segments, the number of layers, the arrangement, the number and arrangement of inserted wires described in the above-described embodiments and modifications are merely examples, and are not limited thereto.
また例えば、上述の実施形態および変形例では、CVケーブルにインバ線等の線材40,41,42が複合された電力ケーブル1について説明したが、OFケーブルやその他のケーブルに本構成を適用してもよい。
Further, for example, in the above-described embodiment and modification, the
次に、本発明に係る実施例について比較例と共に説明する。 Next, examples according to the present invention will be described together with comparative examples.
(1)伸び出し量の算出
まずは、実施例および比較例に係る電力ケーブルについて、伸び出し量等の理論値を算出した。図3には、理論値の算出に用いた電力ケーブルの仕様が示されている。
(1) Calculation of extension amount First, theoretical values such as the extension amount were calculated for the power cables according to the example and the comparative example. FIG. 3 shows the specifications of the power cable used for calculating the theoretical value.
すなわち、図3の(a)は、本発明の実施例に係る電力ケーブル2の軸方向と直交する断面図および軸方向の断面図であり、(b)は、比較例に係るCVケーブル3の軸方向と直交する断面図および軸方向の断面図であり、(c)は、他の比較例に係るOFケーブル4の軸方向と直交する断面図および軸方向の断面図である。
3A is a cross-sectional view orthogonal to the axial direction of the
図3(a)に示されているように、実施例に係る電力ケーブル2は、導電部210が中心部に備える中空部210wに線材240が挿入された電力ケーブルとして構成されている。
As shown in FIG. 3A, the
すなわち、電力ケーブル2は、アルミニウムまたは銅により構成された複数のセグメントからなる導電部210と、架橋ポリエチレン製の絶縁層220と、塩化ビニル製の被覆層230とを備える。また、導電部210の中空部には、インバ撚り線から構成される線材240が設けられている。また、導電部210の外周には、半導電性テープからなるバインダ221が設けられている。導電部210の各セグメント間には、絶縁紙が挿入されている。
That is, the
バインダ221と絶縁層220との間には、内部半導電層222が設けられている。また、絶縁層220と被覆層230との間には、絶縁層220側から順に、外部半導電層231、軟銅線を組み合わせてなる遮蔽層232、押さえテープ233、遮水層234が設けられている。
An internal
図3(b)に示されているように、比較例に係る電力ケーブル3は、一般的な架橋ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル(Crosslinked polyethylene insulated PVC sheathed cable:CVケーブル)である(以降、CVケーブル3ともいう)。
As shown in FIG. 3B, the
すなわち、CVケーブル3は、アルミニウムまたは銅により構成された複数のセグメントからなる導電部310と、架橋ポリエチレン製の絶縁層320と、塩化ビニル製の被覆層330とを備える。
That is, the
導電部310と絶縁層320との間には、内部半導電層322が設けられている。また、絶縁層320と被覆層330との間には、絶縁層320側から順に、外部半導電層331、軟銅線を組み合わせてなる遮蔽層332、押さえテープ333、遮水層334が設けられている。
An internal
図3(c)に示されているように、他の比較例に係る電力ケーブル4は、一般的な油浸紙絶縁電力ケーブル(OFケーブル:Oil Filled Cable)である(以降、OFケーブル4ともいう)。
As shown in FIG. 3C, the
すなわち、OFケーブル4は、アルミニウム線または軟銅線からなる導電部410と、油を浸み込ませた絶縁紙からなる絶縁層420と、塩化ビニル(PVC)製の防食層である被覆層430とを備える。また、導電部410の中央には、亜鉛鍍鋼帯スパイラルからなる中空管411が挿入され、絶縁層420に含浸させる油を通す油通路Pが設けられている。また、導電部410の外周には、金属テープとクラフト紙等の絶縁紙とからなるバインダ421が設けられている。バインダ421を構成する絶縁紙の一部は、導電部410の各セグメント間にも挿入されている。
That is, the OF
絶縁層420は、内側と外側とがそれぞれカーボン紙422,431で覆われている。また、外側のカーボン紙431と被覆層430との間には、カーボン紙431側から順に、金属テープとカーボン紙とからなる遮蔽層432、銅線織込布テープ433、防食塗料が外側に塗布された波付アルミ被434が設けられている。 The insulating layer 420 is covered with carbon paper 422 and 431 on the inside and outside, respectively. Further, between the outer carbon paper 431 and the coating layer 430, a shielding layer 432 made of a metal tape and carbon paper, a copper wire woven cloth tape 433, and an anticorrosion paint are applied to the outside in order from the carbon paper 431 side. A corrugated aluminum cover 434 is provided.
このような構造を備える各ケーブル2〜4について、導電部がアルミニウムにより構成された場合、または導電部が銅により構成された場合のそれぞれにおいて、伸び出し量の理論値を算出した。算出にあたっての検討条件は、各ケーブル2〜4の導体断面積を2000mm2、ケーブル接続部(ジョイント)間の距離(径間長)を500m、各導電部210,310,410における年間の温度変化幅を65℃、管路と各ケーブル2〜4との摩擦係数を0.4、各ケーブル2〜4のオフセット変形に抗う力(オフセット反抗力)を100kgfとした。また、実施例に係る電力ケーブル2のヤング率は、比較例に係るCVケーブルと同様であるものとした。
For each of the
表1および表2に示されているように、実施例に係る電力ケーブル2は、ケーブル全体のヤング率は比較例に係るCVケーブル3と同程度であると考えられるが、線膨張係数は比較例に係るOFケーブル4と同等以下の優れた数値となる。よって、伸び出し量もOFケーブル4と同等以下に抑えることができると予測される。
As shown in Tables 1 and 2, the
(2)布設および滑落についての考察
次に、係る伸び出し量の算出結果から、ケーブル2,3の所定管路内への布設の可否および滑落の可能性について考察する。
(2) Consideration about installation and sliding Next, the possibility of installation and the possibility of sliding down of the
(布設可否)
まずは、模擬的に、ケーブル2,3を、図4に示す線路形態へと布設する場合の可否について考察する。図4は、地中送電線として用いられる電力ケーブルの布設の状態を示す模式図である。
(Laying possibility)
First, the possibility of laying the
図4に示されているように、考察対象の線路形態では、2つの人孔51間を繋ぐ管路52の長さLを300mまたは500m、布設されるケーブル2,3の人孔51内におけるケーブル接続部Jまでの長さ、つまり、オフセット長さdを2800mm、人孔51内におけるオフセット変形の許容幅、つまり、オフセット幅Fを650mmとした。
As shown in FIG. 4, in the line form to be considered, the length L of the
また、布設するケーブル2,3の仕様は、適用電圧が154kV、導電部の個数×導体公称断面積が1×2000mm2、ケーブル外径Dが110mmのCVケーブルを基準とした。
In addition, the specifications of the
なお、ケーブルの伸び出し後のオフセット曲げ半径Rは、以下の式(1)で求められる。 In addition, the offset bending radius R after the cable extends is obtained by the following formula (1).
ここで、θは、以下の式(2)を満たす。 Here, θ satisfies the following formula (2).
ただし、
R:ケーブルの伸び出し後のオフセット曲げ半径(mm)
l1:オフセット長さdのうち、円弧部の長さ(mm)
l2:オフセット長さdのうち、直線部の長さ(mm)
F:オフセット幅(mm)
m:ケーブルの伸び出し量(mm)
である。
However,
R: Offset bend radius after cable extension (mm)
l 1 : Length of the arc portion in the offset length d (mm)
l 2 : Length of the straight portion (mm) out of the offset length d
F: Offset width (mm)
m: Cable extension (mm)
It is.
導電部がアルミニウムにより構成された比較例に係るCVケーブル3をL=300mの線路形態に布設した場合、表1より、年間の温度変化幅が65℃のときの伸び出し量mは、198mmである。この場合、伸び出し量mを人孔51にて吸収した後のオフセット曲げ半径Rは、ケーブル外径Dに対して、9.1Dとなってしまう。また、導電部が銅により構成された比較例に係るCVケーブル3をL=500mの線路形態に布設した場合、表2より、年間の温度変化幅が65℃のときの伸び出し量mは、205mmである。この場合、伸び出し量mを人孔51にて吸収した後のオフセット曲げ半径Rは、ケーブル外径Dに対して、9.0Dとなってしまう。このように上記した比較例の2つの場合では、オフセット曲げ半径Rがケーブルの許容曲げ半径10Dを下回っている。このため、このような線路形態にはCVケーブル3を布設できないか、或いは、線路形態をより大きなものに拡張しなければならない。
When the
一方、導電部がアルミニウムにより構成された実施例に係る電力ケーブル2をL=300mの線路形態に布設した場合、表1より、年間の温度幅が65℃のときの伸び出し量mは、148mmである。この場合、伸び出し量mを人孔51にて吸収した後のオフセット曲げ半径Rは、ケーブル外径Dに対して、10.1Dとなる。また、導電部が銅により構成された実施例に係る電力ケーブル2をL=500mの線路形態に布設した場合、表2より、年間の温度幅が65℃のときの伸び出し量mは、145mmである。この場合、伸び出し量mを人孔51にて吸収した後のオフセット曲げ半径Rは、ケーブル外径Dに対して、10.1Dとなる。このように上記した実施例の2つの場合では、オフセット曲げ半径Rを10D以上とすることができる。このため、従来のCVケーブルの布設が困難な、このような線路形態にも実施例に係る電力ケーブル2を布設することができる。また、線路形態の拡張も要しない。
On the other hand, when the
(滑落可能性)
続いて、模擬的に、それぞれの導電部が銅により構成された、実施例に係る電力ケーブル2と、比較例に係るCVケーブル3とを、人孔間の管路長Lが600m、高低差が10mの線路形態へと布設した場合の滑落の可能性について考察する。
(Sliding possibility)
Subsequently, the
比較例に係るCVケーブル3をこのような線路形態に布設した場合、滑落が発生する年間の温度変化幅は53℃である。また、年間の温度変化幅が上述の65℃では、滑落量は6.1mmとなってしまう。
When the
一方、実施例に係る電力ケーブル2をこのような線路形態に布設した場合には、年間の温度変化幅が68℃になるまで滑落は発生しない。よって、滑落を抑制する拘束装置などの滑落防止装置等が不要となり、線路形態の拡張も不要である。
On the other hand, when the
続いて、模擬的に、それぞれの導電部がアルミニウムにより構成された、実施例に係る電力ケーブル2と、比較例に係るCVケーブル3とを、人孔間の管路長Lが1000m、高低差が5mの線路形態へと布設した場合の滑落の可能性について考察する。
Subsequently, the
比較例に係るCVケーブル3をこのような線路形態に布設した場合、滑落が発生する年間の温度変化幅は43℃である。また、年間の温度変化幅が上述の65℃では、滑落量は6.4mmとなってしまう。
When the
一方、実施例に係る電力ケーブル2をこのような線路形態に布設した場合には、年間の温度変化幅が70℃になるまで滑落は発生しない。よって、滑落を抑制する拘束装置などの滑落防止装置等が不要となり、線路形態の拡張も不要である。
On the other hand, when the
(3)線膨張係数の測定
実施例に係る電力ケーブル2の線膨張係数の実測を行った。
(3) Measurement of linear expansion coefficient The linear expansion coefficient of the
実測の結果、導電部が銅により構成された場合では、実施例に係る電力ケーブル2の線膨張係数は、12×10−6(1/℃)であった。よって、比較例に係るCVケーブル3の理論値20×10−6(1/℃)と比べて約40%低減できることがわかった。また、他の比較例に係るOFケーブル4の理論値16.5×10−6(1/℃)と比べても約25%低減できることがわかった。
As a result of actual measurement, when the conductive portion is made of copper, the linear expansion coefficient of the
また、実測の結果、導電部がアルミニウムにより構成された場合では、実施例に係る電力ケーブル2の線膨張係数は、14×10−6(1/℃)であった。よって、比較例に係るCVケーブル3の理論値23×10−6(1/℃)と比べて約40%低減できることがわかった。また、他の比較例に係るOFケーブル4の理論値23×10−6(1/℃)と比べても約40%低減できることがわかった。このように、導電部が線膨張係数の大きいアルミニウムにより構成された場合であっても、導電部内に所定の線材を設けることにより、電力ケーブル2の線膨張係数を低減できることがわかった。
Moreover, as a result of actual measurement, when the conductive portion was made of aluminum, the linear expansion coefficient of the
1,1a,1b 電力ケーブル
10,11,12 導電部
10s,11s,12s セグメント
10w 中空部
20 絶縁層
30 被覆層
40,41,42 線材
1, 1a,
Claims (9)
前記導電部の外周を覆う絶縁層と、
前記絶縁層の外周を覆う被覆層と、を備え、
前記導電部内には、
前記導電部を構成する材料よりヤング率が大きく線膨張係数が小さい材料から構成される線材が前記導電部の軸方向に沿って設けられている
ことを特徴とする電力ケーブル。 A conductive portion made of aluminum or an aluminum alloy;
An insulating layer covering the outer periphery of the conductive portion;
A coating layer covering the outer periphery of the insulating layer,
In the conductive part,
A power cable comprising a wire made of a material having a Young's modulus and a smaller linear expansion coefficient than a material constituting the conductive portion, along an axial direction of the conductive portion.
前記導電部内に設けられる線材は前記中空部内に挿入されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電力ケーブル。 A hollow portion extending in the axial direction of the conductive portion is provided in the central portion of the conductive portion,
The power cable according to claim 1, wherein the wire provided in the conductive portion is inserted into the hollow portion.
前記導電部内に設けられる線材は前記各セグメント内に配置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の電力ケーブル。 The conductive portion is a combination of a plurality of segments,
The power cable according to claim 1, wherein the wire provided in the conductive portion is disposed in each segment.
ことを特徴とする請求項3に記載の電力ケーブル。 The power cable according to claim 3, wherein the wire is disposed in each segment so that each wire is located in a central portion in the segment.
ことを特徴とする請求項3に記載の電力ケーブル。 The power cable according to claim 3, wherein the wire is disposed in each segment so that each wire is positioned in the vicinity of an outer edge portion in the segment.
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の電力ケーブル。 The power cable according to any one of claims 1 to 5, wherein at least a part of an outer surface of a wire rod provided in the conductive portion is in contact with the conductive portion.
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電力ケーブル。 The power cable according to claim 1, wherein at least a part of the conductive portion is meandered when the conductive portion is energized.
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電力ケーブル。 The electric power cable according to claim 1, wherein the wire provided in the conductive portion is an invar wire.
前記被覆層は塩化ビニルから構成される
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の電力ケーブル。 The insulating layer is composed of cross-linked polyethylene,
The power cable according to claim 1, wherein the covering layer is made of vinyl chloride.
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