JP2545830B2 - ゴム・プラスチツク絶縁交流電力ケ−ブル - Google Patents

ゴム・プラスチツク絶縁交流電力ケ−ブル

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JP2545830B2
JP2545830B2 JP62040678A JP4067887A JP2545830B2 JP 2545830 B2 JP2545830 B2 JP 2545830B2 JP 62040678 A JP62040678 A JP 62040678A JP 4067887 A JP4067887 A JP 4067887A JP 2545830 B2 JP2545830 B2 JP 2545830B2
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【発明の詳細な説明】 本発明はゴム・プラスチック絶縁交流電力ケーブルの
改良に関するものである。
従来のこの種電力ケーブルは、概ね第5図に示す如
く、ケーブル導体1の周上に順次内部半導電層2、ゴム
・プラスチック絶縁層3、押出外部半導電層4、金属製
外部遮蔽層5および保護シース6を設けた形で構成され
ている。
そして、上記内部半導電層2および外部半導電層4
は、導電製カーボン粉入りのゴム・プラスチックよりな
り、その固有抵抗は概ね105Ω−cm以下、通常は102Ω−
cm程度で構成されている。一方、上記電力ケーブルの端
末(あるいは接続)処理は、第6図に示す如く絶縁層3
上における保護シース6、外部遮蔽層5および外部半導
電層4をケーブル端部より或る長さに亘って順次段剥ぎ
し、こうして露出させた絶縁層3上に、絶縁テープの纒
巻あるいは絶縁材料のモールド成型によって作られる電
界緩和ストレスコントロールコーン7を設けることで行
われている。
しかるに、ここに一つの問題があった。
それは、上記絶縁テープの纒巻によってこれを作るに
は、相当高度の技術を要し、そのため所定のストレスコ
ントロールコーンを作ることができるようになるまで
は、作業は相当の訓練を要すると言うことであり、また
モールド成型によってこれを作るには相当の設備を要す
ると云うことである。
そこで、これらの難点を解消すると言う目的で、最近
第6図のストレスコントロールコーン7に代えて、第7
図に示す如く高抵抗のストレスコントロールチューブ
(或はストレスコントロール層)8を設けることが提案
されている。これは、ストレスコントロールチューブ8
の持つ分圧効果をうまく利用するものであって、この手
段によれば、前記したような難点は解消される。
しかしながら、第6図に示す端末或は接続処理におい
てはもとより、第7図に示す端末あるいは接続処理にお
いても未だ難点があった。
それは、押出外部半導電層4の除去である。通常この
外部半導電層4は絶縁層3に対して密着させた形で設け
られているために、これを絶縁層3に損傷を与えないで
うまく取り除くには相当の時間とかなりの熟練を要する
のである。
本発明の目的は、前記従来技術の難点を解消し、端末
あるいは接続処理を簡単にしかも短時間で行なえるゴム
・プラスチック絶縁交流電力ケーブルを提供することに
ある。
すなわち、本発明の要旨は、ケーブルのゴム・プラス
チック絶縁層の周上に、次の条件を満足する部材でなる
高抵抗層を介して半導電性テープ巻き層、外部遮蔽層及
び保護シースを設けた点にある。
但し、ρは固有抵抗(Ω−cm)、εは比誘電率で
ある。
すなわち、本発明の主な狙いは、特定の高抵抗層を、
予じめケーブルと絶縁層上に設けておくことにより、従
来のケーブル端末あるいは接続処理時における外部半導
電層の剥離作業を一切省略してしまうか、乃至はその作
業を容易ならしめることにある。
なお、上記高抵抗層として特に、 の条件を満足する部材を用いる理由は次の通りである。
すなわち、第7図(及び後述の第2図)のケーブル端
末部を電気的等価回路で表わすと第3図のようになる。
図中、Yaは、ケーブル絶縁層の単位長当りの静電容量
(Ca)によるアミドタンス(jωCa)、Z1は、ストレス
コントロールチューブ(或は層)の単位長当りのインピ
ーダンスにして、これは次式で表われさる。
但し、Aはストレスコントロールチューブの断面積(cm
2)、 εは真空中の誘電率、 εはストレスコントロールチューブの比誘電率、 ρはストレスコントロールチューブの固有抵抗(Ω−
cm)、 である。
ここで、ストレスコントロールチューブの接地側、つ
まり外部遮蔽層側(イ)の電位はV=0となるが、スト
レスコントロールチューブの導体側(ロ)の電位をV=
Vaとし、更に上記(イ)点から(ロ)点に向ってyの距
離の所のストレスコントロールチューブの電位をV=V
(y)とすると、V(y)は次式(1)で与えられる。
ここで、γは次式(2)で与えられるものである。
従って、(イ)側のストレスコントロールチューブの
長さ方向の電界は次式(3)で与えられる。
また、ストレスコントロールチューブを流れる電流に
よる発熱Q(w)は、当該チューブの(イ)側端部が最
も大きく、これは単位長さ当り、次式(4)で与えられ
る。
一方、この種端末処理においては、 (1)ストレスコントロールチューブのインピーダンス
Z1を小として、(3)式で与えられる電界がコロナ発生
開始電圧より低くすることが必要である(以下条件1と
言う。) (2)インピーダンスZ1が小さすぎて、電流による発熱
が過大とならぬようにする必要がある(以下条件2と言
う。) が、上記条件1を満足するためには、ストレスコントロ
ールチューブの長さ方向の電界が20kv/cm以下であれば
コロナは発生しないことが分っている。
これは、本発明者らの過去の経験から分っていること
である。更に、本発明のケーブルが適用可能である6.6K
v級のケーブルの端末部においては、通常7.2Kvの電圧印
加でコロナが発生してはならないとされている。
従って、前記(1)及び(3)式のVaとして7.2Kvを
とり、(3)式の値が20Kv/cm以下であるγを計算する
と、 |γ|<2.78cm-1 となる。
ところで、γはインピーダンスZ1の定義と、γの定義
(2)式より分かる通り、ストレスコントロールチュー
ブの、固有抵抗ρ、比誘電率ε、断面積Aおよびケ
ーブルの静電容量Caで決定される。
このうち、ストレスコントロールチューブの断面積
は、その厚さが通常1〜2mm程度であることからすれ
ば、ケーブルの外径で決まり、またケーブルの静電容量
Caもケーブル外径で決まる。
今、6.6Kv架橋化ポリエチレン絶縁ビニルシースケー
ブルの例をとってγの値を固有抵抗ρ、比誘電率ε
の関数として表わすと、第8図が得られる。
一方、前記(3)式と条件1からコロナの発生しない
εsの領域は次式で与えられる。
また、前記条件2を満足するためには、その発生熱量
が最も大きい(イ)側端部でのストレスコントロールチ
ューブにおける発生熱量が、0.1W/cm以下であることが
必要である。これも、本発明者らの過去の経験から分っ
ている。
そこで、今また6.6Kv架橋化ポリエチレン絶縁ビニル
シースケーブルの例で(4)式を上記の条件の下に計算
すると、ストレスコントロールチューブの固有抵抗ρ
は106Ω−cm以上でなければならない。
一方、ケーブルはそれ自体の誘電損失が実使用に耐え
得る範囲になければならない。次に、この点について考
察する。
ところで、第1図に示す本発明のケーブルの電気的等
価回路は第9図の通りとなる。
ここで、(ハ)はケーブルの高抵抗層部分、 (ニ)はケーブルの絶縁層部分、 Rsはケーブル単位長当りの高抵抗層の厚さ方向(半径方
向)の抵抗、 Csはケーブル単位長当りの高抵抗層の厚さ方向(半径方
向)の静電容量、 C0はケーブル単位長当りの絶縁層の厚さ方向(半径方
向)の静電容量、 である。
そして、Rs及びCsはそれぞれ次式で表わされる。
但し、ρは高抵抗層の固有抵抗、 tは高抵抗層の厚さ、 dは高抵抗層の平均外径、 εは高抵抗層の比誘電率、 εは真空の誘電率、 である。
また、第9図の等価回路の誘電損失、即ちtanδは次
式で表わされる。
即ち、tanδは高抵抗層のRs及びCsにより大きく影響
を受ける。ここで、ケーブルとして使用できるtanδの
上限は1%であるから(これは、本発明者らの過去の経
験から分っている。)Rs及びCsの値、即ち、高抵抗層の
ρ及びεの値として取り得る範囲が限定される。
(条件3) 今、6.6Kv架橋化ポリエチレン絶縁ビニルシースケー
ブルの例で、tanδが1%より小さい条件を(5),
(6),(7)式より導くと次式で表わされる。
これが、ケーブルのtanδを1%以下に保つために必
要なεとρの関係である。
ここで、以上の議論をまとめると、 条件1より 条件2より ρ≧1×106Ω−cm 条件3より となり、この3条件を満足するε及びρの範囲を図
で表わすと、第10図中の斜線部分が該当する。
尚、εは絶縁体として使用される架橋化ポリエチレ
ンの比誘電率2.3を下まわることはありえないので、範
囲から除外できる。
以上の条件1〜3から導かれる結論により、本発明に
おいてゴム・プラスチック絶縁層上に設けられる高抵抗
層としては、前述の条件を満足する部材により構成すれ
ば良いことが分かる。
なお、前記高抵抗層としては、0.3〜2mm程度の厚さ
で、好ましくは1〜2mmm程度の厚さで被覆するのが適当
である。
次に、添付図面の第1図により本発明ゴム・プラスチ
ック絶縁交流電力ケーブルの実施例を説明するが、本発
明が本実施例をもって限定解釈されるものでないことは
云うまでもない。
たとえば、本実施例では単心ケーブルを例にとってい
るが、多心ケーブル、たとえば導体上に順次内部半導電
層、絶縁層、高抵抗層、設けられた外部半導電層および
外部遮蔽層を設けてなるケーブルコアの複数本を撚り合
わせ、更にその周上に押えテープ巻き層及び保護シース
を施してなるものなどは、本発明の一部である。
さて、第1図において、1はケーブル導体、2は内部
半導電層、3はゴム・プラスチック絶縁層にして、ここ
までは第5図に示す従来のものと変りない。
本実施例のケーブルにおける特徴は、この周上に の条件を同時に満足する部材の高抵抗層9を押し出し形
成したことにある。
10は上記高抵抗層9の周上に設けられた半導電性テー
プ巻き層にして、これは当該テープ巻き層の周上に形成
される金属テープ巻き外部遮蔽層5の内側面の電界緩和
をより効果的に行なう必要がある時、あるいは外部遮蔽
層5に対して高抵抗層9を、延いては絶縁層3を保護す
るために設けられる。
6は上記外部遮蔽層5の周上に形成された保護シース
である。
次に、第2図により上記本実施例ゴム・プラスチック
絶縁交流電力ケーブルを用いた場合における端末処理の
一例について説明すると、高抵抗層9上における保護シ
ース6、外部遮蔽層5および半導電性テープ巻き層10を
ケーブル端より所定の長さに亘って順次段剥ぎし、こう
して露出させた高抵抗層9の周上に、その一部を保護シ
ース6の端に亘って掛けるようにして保護層11を設ける
ことで行なわれる。上記保護層11としては、熱収縮性チ
ューブが適当である。
12はケーブル導体1に取り付けられた端子金具、13は
水密層である。
以上の説明からも分かるように、本実施例ゴム・プラ
スチック絶縁交流電力ケーブルによれば、その端末処理
には絶縁層上の押出外部半導電層の除去およびストレス
コントロールチューブの取り付けの必要がなくなり、そ
の作業はきわめて簡単なものとなる。
しかも、作業時間は大幅に短縮され得る。更に、高抵
抗層上に前記半導電性テープ巻き層に相当するようなも
のを設けた場合において、万一それが高抵抗層に対して
密着している場合においても、従来の絶縁層上の外部半
導電層を剥離する場合ほどには気を配る必要はなく、そ
の剥離作業は随分と容易となる。
次に、第4図により上記実施例ゴム・プラスチック絶
縁交流電力ケーブルを用いた場合における接続処理の一
例について説明すると、まず接続すべき各ケーブルの保
護シース6、外部遮蔽層5および半導電性テープ巻き層
10をそれぞれケーブル端部より所定の長さに亘って順次
段剥ぎして、高抵抗層9を所定の区間に亘って露出さ
せ、更に端部における高抵抗層9、絶縁層3および内部
半導電層2を同時剥離して、ケーブル導体1の端部を露
出させる。
こうして準備した各ケーブルの導体1同志を接続スリ
ーブ14を用いて接続する。
然る後、上記両ケーブルの高抵抗層9周上に亘って絶
縁補強層15、半導電性テープ巻き層16、外部遮蔽層17お
よび保護層18を設け、更に上記保護層18の両端に水密層
19を設ける。
以上の説明からもわかるように、ここでも又本実施ゴ
ム・プラスチック絶縁交流電力ケーブルによれば、その
処理に際して、絶縁層上の押出外部半導電層の除去作業
はなく、その作業は随分と容易となる。
更に、以上のようにして製作されたケーブル接続部に
よれば、電気的に最大の弱点となり易いケーブル絶縁層
3と絶縁補強層15の界面には、電界緩和上有効な高抵抗
層9を介在させるため、当該部分の電気絶縁強度が大幅
に向上すると言う利点を奏し得る。
このように、本発明ゴム・プラスチック絶縁交流電力
ケーブルは、従来技術の難点である押出外部半導電層の
持つ諸諸の問題を一挙に解消するものであって、その実
用的価値はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明ゴム・プラスチック絶縁交流電力ケー
ブルの一実施例を示す横断面図、第2図は上記本発明電
力ケーブルを用いて行なわれるケーブル端末処理を説明
するためのケーブル端末部の縦断面図、第7図は上記第
2図および後述の第7図のケーブル端末部の電気的等価
回路図、第4図は上記本発明電力ケーブルを用いて行わ
れるケーブル接続処理を説明するためのケーブル接続部
の縦断面図、第5図は従来のこの種ゴム・プラスチック
絶縁交流電力ケーブルを示す横断面図、第6図および第
7図は上記従来の電力ケーブルを用いて行なわれるケー
ブル端末処理の二態様を説明するための説明図、第8図
は6.6Kv架橋化ポリエチレン絶縁ビニルシースケーブル
を高抵抗ストレスコントロールチューブ(或はストレス
コントロール層)を用いて端末処理した場合における とρ(高抵抗ストレスコントロールチューブ或はスト
レスコントロール層の固有抵抗)とε(高抵抗ストレ
スコントロールチューブあるいはストレスコントロール
層の比誘電率)との関係を表わす図、第9図は本発明の
電力ケーブルの電気的等価回路図、第10図は本発明にお
ける3条件を満足するρ(固有抵抗)とε(比較誘
電率)の範囲を表わす図である。 1:ケーブル導体、2:内部半導電層、 3:ゴム・プラスチック絶縁層、 5:外部遮蔽層、6:保護シース、 9:高抵抗層、10:半導電性テープ巻き層。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーブルのゴム・プラスチック絶縁層の周
    上に、高抵抗層を介して半導電性テープ巻き層、外部遮
    蔽層および保護シースを設けてなり、上記高抵抗層が次
    の条件を満足する部材で構成されてなることを特徴とす
    るゴム・プラスチック絶縁交流電力ケーブル。 但し、ρは固有抵抗(Ω−cm) εは比誘導率 である。
JP62040678A 1987-02-24 1987-02-24 ゴム・プラスチツク絶縁交流電力ケ−ブル Expired - Lifetime JP2545830B2 (ja)

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