JP3761837B2 - 電力ケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、遮水構造の電力ケーブルに関し、金属遮蔽層を兼ねた遮水テープを用いることにより、製造コストの低減を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
高圧電力ケーブルとして、架橋ポリエチレン絶縁ケーブル（ＣＶケーブル）が実用されている。このＣＶケーブルでは、絶縁体内に水トリーが生じ、絶縁性が低下することを防止するために、金属被あるいはシースの内側に遮水テープを設け、水の浸入を防止することが行われている。また、このケーブルが地絡した際に安全に地絡電流を流すために、銅テープを巻き回してなる金属遮蔽層が設けられている。
【０００３】
上記遮水テープとしては、鉛箔の両面に熱溶融性接着層を設けた構造のものが使用され、これをケーブルコアに縦添え、包被し、この上に押出被覆されたシースと遮水テープとが押出被覆時の熱により溶着するようになっている。
【０００４】
ところで、この構造のＣＶケーブルでは、銅テープからなる金属遮蔽層と遮水テープからなる遮水層を設けたものであるので、材料費が高くつき、加工費も高くなる不都合がある。
このため、金属遮蔽層を遮水テープで兼ねるようにして、製造コストを削減する試みもあるが、遮水テープをなす鉛箔は電気抵抗が高く、遮蔽性に劣るという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、金属遮蔽層を不要にでき、しかも十分な遮蔽性と高い遮水性を有し、安価に製造することができる遮水構造の電力ケーブルを得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題は、ケーブルコア上に、半導電層、アルミニウム層、補強層及び接着層を順次積層一体化してなる遮水テープを、その半導電層がケーブルコア側になるように縦添え、包被し、この上にシースを設け、このシースが遮水テープの接着層と溶着させ、かつケーブルコアの遮水テープと接する最外層を、体積固有抵抗１０ ⁶ Ω−ｃｍ以下の半導電性クッション層とした電力ケーブルによって解決できる。上記ケーブルコアには金属遮蔽層を設ける必要はない。また、遮水テープとの隙間がなくなり、電気的接触が良くなり、電界傾度が緩和されて好ましい。
【０００７】
また、上記遮水テープのアルミニウム層の厚みを、１５〜２００μｍとすることで、十分な遮蔽性、遮水性が得られるとともに、機械的強度、加工性も良好となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、その実施形態に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明の電力ケーブルの一例を示すもので、図中符号１はケーブルコアを示す。このケーブルコア１は、例えば導体上に半導電テープを巻き回し、この上に内部半導電層、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴムなどからなる絶縁体、外部半導電層および半導電性クッション層を順次設けてなるものである。
【０００９】
ケーブルコア１の最外層の半導電性クッション層は、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリマーにカーボンブラックを配合した半導電性樹脂組成物を発泡させた発泡半導電性樹脂テープ等を巻き回したもので、その体積固有抵抗が１０⁶Ω−ｃｍ以下となっている。この体積固有抵抗が１０⁶Ω−ｃｍを越えると電界緩和効果が不足する。この半導電性クッション層は、この上に設けられる遮水テープとの密着性を高め、遮水テープとの間の隙間をなくし、部分放電を防止し、電界傾度を緩和するするものである。
【００１０】
このケーブルコア１上には、金属遮蔽層を兼ねる遮水テープ２が縦添えされ、ケーブルコア１を包被している。
この遮水テープ２は、図２に示すように、半導電層３、アルミニウム層４、補強層５および接着層６を順次積層一体化してなるテープである。
【００１１】
上記半導電層３は、ケーブルコア１の最外層の半導電性クッション層との電気的接触を良くし、アルミニウム層４を機械的に保護するためのものであり、その体積固有抵抗が１０⁶Ω−ｃｍ以下の熱可塑性樹脂組成物からなるものであればすべて使用できる。具体的には、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、ポリエチレンなどの１種または２種以上の混合物に導電性カーボンブラックを分散させた半導電性樹脂組成物が用いられる。この半導電層３の体積固有抵抗が１０⁶Ω−ｃｍを越えると電界緩和効果が少なくなる。
【００１２】
この半導電層３の厚みは、２０〜１５０μｍ、好ましくは３０〜１２０μｍとされ、２０μｍ未満ではフィルム化の際にピンホールを生じやすく、１５０μｍを越えるとフィルムの生産速度が遅くなり、高価となる。半導電層３の形成は、上述の半導電性樹脂組成物を溶解した樹脂液をアルミニウム層４に塗布、乾燥する方法、あるいは予めフィルム状に成形したのち、このフィルムを加熱積層する方法、導電性の接着剤を塗布して一体化する方法などによって行われる。
【００１３】
アルミニウム層４は、アルミニウム、アルミニウム合金からなる伸びの良い圧延箔からなり、その厚みはＪＣＳ規格に定められた地絡容量計算に準じて定められ、通常１５〜２００μｍ、好ましくは４０〜１２０μｍとされる。この厚みが１５μｍ未満では、機械的強度が低く、遮蔽性能が不足し、かつ貼り合わせ作業中に外傷を受けて、ピンホールが生じ、遮水性を失うことになる。２００μｍを越えると、遮水テープ２自体が硬くなり、加工性が劣り、作業性が低下する。
【００１４】
ここで、アルミニウムを選択した理由は、導電性が高く、軽量であり、展性に優れており、安価であるからである。
また、このアルミニウム層４をなすアルミニウム箔としては、その耐食性を高めるために、その両面もしくは補強層５側の表面（シース側）に、クロメート処理、アルマイト処理、ベーマイト処理などの表面処理を施して、厚み０．５〜１０μｍの耐食層を形成したものを用いることもできる。
【００１５】
補強層５は、遮水テープ２全体の機械的強度を担うもので、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネイト、ポリイミドアミド、ポリスルホンなどからなる厚さ２０〜１００μｍ、好ましくは３０〜８０μｍのフィルムである。この厚さが２０μｍ未満では機械的強度が不足し、１００μｍを越えると、加工性が低下し、作業性が劣る。これらのフィルムは接着剤を介してアルミニウム層４に貼り合わせられるか、あるいは加熱してアルミニウム層４に溶着することよって補強層５とされる。
【００１６】
接着層６は、熱可塑性樹脂からなる厚み３０〜１５０μｍ、好ましくは３５〜８０μｍの層であり、後述するシースの押出被覆時の熱で軟化溶融し、シースと接合一体化するとともに、この遮水テープ２の重ね合わせ部分において半導電層３と溶着し、接合一体化して、内部のケーブルコア１を封入するものである。
この接着層６の厚さが３０μｍ未満では接着力不足となり、１５０μｍを越えると接着層を透過する水分が増加し、また高価となる。
【００１７】
接着層６をなす熱可塑性樹脂の具体的なものとしては、熱可塑性ポリエステル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、マレイン酸変性ポリエチレン、マレイン酸変性エチレン−酢酸ビニル共重合体、マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体などの分子内にカルボキシル基を有するものの１種または２種以上の混合物が用いられる。
【００１８】
このような構造の遮水テープ２は、その半導電層３がケーブルコア１に接するようにして、ケーブルコア１に縦添えされ、遮水テープ２の両側縁部を重ね合わせ幅１０〜２５ｍｍで、互いに重ね合わせて包被される。
この状態の遮水テープ２の上には、シース７が被覆されてこの例の電力ケーブルとなっている。
【００１９】
シース７は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどの樹脂やクロロプレンゴムを公知の押出被覆法によって被覆したもので、この押出被覆時の熱により、遮水テープ２の重ね合わせ部分が溶着、一体化して遮水テープ２がケーブルコア１を緊密に内包した状態で水密的に封じられ、かつ遮水テープ２の接着層６がシース７と溶着、一体化する。
【００２０】
このような構造の電力ケーブルにあっては、遮水テープ２の金属層として導電性の良いアルミニウムを用い、その厚みを１５〜２００μｍ、好ましくは３０〜１００μｍとしたので、十分な遮蔽性能を有するものとなる。
一般に、アルミニウムは、耐食性がよくないと言われているが、これは各種イオンを含んだ液体状の水分と直接接触する場合であり、気体状の水分に対しては腐食しないことが判明している。
【００２１】
このような事実から、この例の電力ケーブルでは遮水テープ２のアルミニウム層３は、厚いシース７および接着層６、補強層５で外部と遮断されているので、アルミニウム層３に至る水分は少量で、かつ気体状であるので、高い耐食性を示し、遮水性能も優れたものとなる。
【００２２】
このため、遮水テープ２のアルミニウム層３が金属遮蔽層としての機能を十分に果たし、従来のケーブルコア１上に銅テープを巻き回して形成した金属遮蔽層が不要となり、この銅テープからなる金属遮蔽層を固定する押さえ巻きテープも削減でき、材料費、加工費を低減できる。
【００２３】
また、遮水テープ２の半導電層３、アルミニウム層３、補強層４および接着層６が完全に一体化しているため、機械的強度、耐水性が優れ、それ自身の遮水性が高く、しかもケーブルコア１がこの遮水テープ２で水密的に完全に封止された構造となるため、電力ケーブルとしての遮水性も高いものとなる。
さらに、従来の鉛箔を使用した遮水テープでは、鉛の有害性が問題となるが、この遮水テープ２では、そのような不安もない。
【００２４】
以下、具体例を示す。
（例１）
ポリ塩化ビニルに導電性カーボンブラックを分散し、体積固有抵抗１０⁵Ω−ｃｍの半導電性樹脂組成物からなる厚み４０μｍの半導電層３、厚み５０μｍのアルミニウム箔からなるアルミニウム層４、厚み８０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムからなる補強層５およびエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる厚み８０μｍの接着層６からなる遮水テープ２を用意した。
【００２５】
この遮水テープ２を、架橋ポリエチレンからなる絶縁体を有し、エチレン−酢酸ビニル共重合体にカーボンブラックを配合し、発泡させた発泡半導電性樹脂テープを巻回してなる体積固有抵抗５×１０⁴Ω−ｃｍの半導電性クッション層を最外層に有するケーブルコア１に対して、その半導電層３がケーブルコア１に接するように、縦添えして包被した。この時、遮水テープ２の重ね合わせ部分の幅は、２０ｍｍとした。
ついで、この上にポリ塩化ビニルを押出被覆してシース７を形成して、電力ケーブルとした。
【００２６】
この電力ケーブルを約３０ｃｍ採取し、ケーブルコアを取り除き、内部が空洞の遮水層付きビニルシースとした。このものに内部に湿度センサを取り付け、両端部を密閉して試料とした。この試料を６０℃の温水中に３０日間浸漬したが、内部の湿度の上昇は見られなかった。
また、この電力ケーブルの地絡試験を行ったところ、十分な遮蔽性能を有することがわかった。
【００２７】
（例２〜例１５）
例１において、遮水テープ２の半導電層３、アルミニウム層４、補強層５および接着層６を、表１ないし表３に示すものに変更して１４種の遮水テープ２を作製し、これを用いて例１と同様にして電力ケーブルを作製し、同様の試験を行って、その遮水性能、遮蔽性能を評価した。
結果を表１ないし表３に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【００３０】
【表３】

【００３１】
表１ないし表３において、
「ＣＢ」は、カーボンブラックを、
「ＰＶＣ」は、ポリ塩化ビニルを、
「ＰＥＴ」は、ポリエチレンテレフタレートを、
「ＰＶＡｃ」は、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体を、
「ＥＶＡ」は、エチレン−酢酸ビニル共重合体を、
「ＥＥＡ」は、エチレン−エチルアクリレート共重合体を示す。
【００３２】
また、「Ｍ−ＥＶＡ」は、マレイン酸変性エチレン−酢酸ビニル共重合体を、「Ｍ−ＥＥＡ」は、マレイン酸変性エチレン−エチルアクリレート共重合体を、「ＰＡ」は、ポリアミドを、
「ＰＣ」は、ポリカーボネイトを示す。
また、例１４では、アルミニウム箔に変えて銅箔を使用し、例１５ではアルミニウム箔に変えて鉛箔を使用した。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の電力ケーブルにあっては、高い遮蔽性能と遮水性能とを併せ有する遮水テープを用いたので、従来の銅テープの巻回層などの金属遮蔽層を不要にでき、材料費、加工費の削減が可能となる。また、遮水性能の高いものとなる。また、ケーブルコアの最外層を体積固有抵抗１０ ⁶ Ω−ｃｍ以下の半導電性クッション層としたので、半導電性クッション層と遮水テープとの密着性が高くなり、遮水テープとの間の隙間が無くなり、部分放電が防止され、電界傾度が緩和される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力ケーブルに一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明で用いられる遮水テープの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１…ケーブルコア、２…遮水テープ、３…半導電層、４…アルミニウム層、５…補強層、６…接着層、７…シース。

Claims (4)

1. ケーブルコア上に、半導電層、アルミニウム層、補強層及び接着層を順次積層一体化してなる遮水テープを、その半導電層がケーブルコア側になるように縦添え、包被し、この上にシースを設け、このシースが遮水テープの接着層と溶着しており、
   かつ、ケーブルコアの遮水テープと接する最外層が、体積固有抵抗１０ ⁶ Ω−ｃｍ以下の半導電性クッション層であることを特徴とする電力ケーブル。
2. ケーブルコアは、金属遮蔽層を有しないことを特徴とする請求項１記載の電力ケーブル。
3. 遮水テープのアルミニウム層の厚みが、１５〜２００μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の電力ケーブル。
4. 遮水テープの半導電層が、体積固有抵抗１０⁶Ω−ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１、２または３記載の電力ケーブル

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