JP3813315B2

JP3813315B2 - 電力ケーブル外部半導電層縁切り方法および該電力ケーブルのシース縁切り部

Info

Publication number: JP3813315B2
Application number: JP21179897A
Authority: JP
Inventors: 進佐久間
Original assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Current assignee: THE FURUKAW ELECTRIC CO., LTD.
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2017-08-06
Also published as: JPH1169592A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺ゴム・プラスチック絶縁電力ケーブル外部半導電層縁切り方法および該電力ケーブルのシース縁切り部に関する。
【０００２】
【従来の技術】
架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの超高圧線路への適用が進むにつれ、接続作業の時間短縮が線路建設工程の合理化の大きな課題になってきている。即ち、１５４ｋＶ以上の電圧階級の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルの接続技術であるモールド工法は安定した高い性能を期待できるものの接続作業に長い時間を要する。そこで、工場で予め形成した絶縁部品を現地で組み立てる、いわゆるプレハブジョイントに対するニーズが高まり、すでに２７５ｋＶ級のプレハブジョイントが実用化され、５００ｋＶ級が開発されようとしている。しかし、プレハブジョイントでさえ相当長期間を要し、更にこのプレハブジョイントは補強絶縁体に、架橋ポリエチレンほど高い電気的ストレスで使用することができない材料、例えばエポキシやゴムを使用しているので、縮小化に限界があるという欠点があり、２７５ｋＶ、５００ｋＶ級の線路では、スペース上の制約から適用箇所が制限される場合がある。
そこで、船舶などでの大型ドラムの輸送が可能で、そのドラムの積み降ろし箇所付近からのケーブル引き入れが可能な場合には、ケーブルの１スパンを２〜４倍にも長大化するいわゆる長尺布設により接続箇所を１／２〜１／４程度と減少し、トータルの建設期間や建設コストを減らすことが行われる。
【０００３】
ところで、架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルを用いた長距離地中送電線路においては、シース回路損を低減させ、シース誘起電圧を低く抑えるためにクロスボンド接地方式が広く採用されている。
従来のクロスボンド方式は、図３に示すように、ケーブル３１の普通接続箱３２（ケーブル相互を単純に接続したもの）を３区間毎に接地し、その間の絶縁接続箱３３（両側のケーブルの金属シース相互間を絶縁したもの）で他相のシースにボンドし、次の絶縁接続箱３３では更に別相のシースにボンドした後、普通接続箱３２で接地する。
このようにクロスボンドをすると、各ケーブルスパンが同等であれば、３区間での誘起電圧の位相が１２０度ずつずれて相互にキャンセルされる。
【０００４】
しかし、架橋ポリエチレン絶縁ケーブルが長尺化すると、接続間隔が長くなり、従って１クロスボンド区間が長くなり、例えば２７５ｋＶ、２５００ｍｍ²のステンレス被ケーブルを２０００ｍスパンで布設すると、シース誘起電圧は常時で３００Ｖ、一線地絡時で８ｋＶにも達し、保守安全上また防食層保護上、問題となる。そこで、ケーブル接続部だけでなく、線路途中でケーブルの金属シースを長手方向に円筒状に一部除去して、電気的に縁切りしたシース縁切り部を形成し、この部分でクロスボンドする必要性が出てくる。
【０００５】
このシース縁切り部の構造としては従来、ケーブル押出外部半導電層をそのまま残す構造と、その一部を除去する構造がおもに用いられている。即ち、
１）第１の構造は、図４に示すように、長手方向に所定の長さの金属シース２を円筒状に除去して、金属シース２を分断して電気的に縁切りし、ケーブル押出外部半導電層４を露出させる。この露出したケーブル押出外部半導電層４上には、絶縁テープ層５を巻き、その中に銅テープ又は銅編組テープを互いに接触しないように巻き込んだ遮蔽層６を作る。さらに、防水層７、防食層８を設け、金属シース２の両端部に半田付けしたクロスボンド用のリード線９を取り出す。なお、図中、１はケーブルの防食層、３はケーブル遮蔽層である。
【０００６】
２）第２の構造は、図５に示すように、ケーブル押出外部半導電層４を除去してモールドによりラップした新たな半導電層を作製する。即ち、長手方向に所定の長さの金属シース２を円筒状に除去して、金属シース２を分断して電気的に縁切りするとともに、ケーブル押出外部半導電層４を除去して、架橋ポリエチレンからなるケーブル絶縁層１０を露出させる。露出したケーブル絶縁層１０の上には、ケーブル押出外部半導電層４の両端より半導電テープと絶縁テープを巻いてラップしたモールド半導電層１１、モールド絶縁層１２を形成し、さらに、前述の１）の構造と同様に絶縁テープ層５を巻き、さらに遮蔽層６、カバーとなる防水層７、防食層８を設ける。また、金属シース２の両端部にはクロスボンド用のリード線９を設ける。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のシース縁切り部の構造には以下のような問題があった。即ち、
１）第１の構造では、ケーブル押出外部半導電層４の影響を大きく受ける。ケーブル押出外部半導電層４の肉厚が大きく、この固有抵抗が低いと、必要な縁切り間隔Ｌが長くなるため、シース切断部が５０ｃｍ以上に長くなり、線路中にシース縁切り部を形成し、ケーブルを支持することが困難になる。また、ケーブル押出外部半導電層４の固有抵抗が高いと、金属シース２を除去したことにより、ケーブル押出外部半導電層４の内側のケーブル絶縁層に対する遮蔽効果が失われる。
上記理由によって、ケーブル押出外部半導電層４の固有抵抗を所望の狭い範囲に管理することが必要になる。しかしながら、長尺架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルの製造ロット毎のバラツキや、長手方向のバラツキを考慮すると、この管理はきわめて困難であった。
【０００８】
２）一方、ケーブル押出外部半導電層を一部除去してしまう第２の構造では、形成されるモールド半導電層１１が分かれているので、ケーブル押出外部半導電層の肉厚の影響を受けない。しかし、その構造は隙間のあるラップしたモールド半導電層１１およびモールド絶縁層１２があり、複雑なうえ加熱加圧処理が必要である。その上ケーブルが切断されていないので、ケーブルにパイプ状のものを通すことができず、全てテープ処理のため、端部処理や加熱モールド時の押さえ処理が難しかった。さらに、モールド部の肉厚も大きく、モールド半導電層１１、モールド絶縁層１２の外径が大きくなるため、大がかりな加熱加圧装置を組み立て、その中で加熱を行う必要があることから、作業時間が長くなり、またコストもかかるという問題もあった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、電力ケーブルの外部半導電層の縁切り方法であって、ケーブル外部半導電層を所定の幅除去した後、細幅の予め準備した絶縁被覆つきの半導電テープをコイル状に巻いて前記除去したケーブル外部半導電層間を接続し、加熱処理し、ケーブル外部半導電層と半導電テープ層とケーブル絶縁体とを一体化することを特徴とするものである。
また、請求項２記載の発明は、電力ケーブルの金属シース、遮蔽層並びにケーブル外部半導電層が各所定長除去され、縁切りされたケーブル外部半導電層間が予め準備され、コイル状に巻かれた細幅の絶縁被覆つきの半導電テープに接続され、加熱処理され、ケーブル外部半導電層と半導電テープ層とケーブル絶縁体とが一体化され、更に遮蔽層および金属シースの切り口にはリード線が接続されて外部に引き出されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、２７５ｋＶ、１４００ｍｍ²（内部半導電層外径４９ｍｍ、ケーブル絶縁層外径１０３ｍｍ、ケーブル押出外部半導電層外径１０５ｍｍ）の長尺架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルに設けたシース縁切り部である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明にかかるシース縁切り部の一実施形態に用いた紐状物２０の断面図である。この紐状物２０は、架橋半導電ポリエチレン線状体２１に未架橋ポリエチレンからなる絶縁被覆層２２を被覆したものである。また、図２は、上記紐状物２０を用いて作製したシース縁切り部の一実施形態の説明図である。図２において、図４、５に関して説明した部分と同部分は同符号で指示してある。
【００１１】
紐状物２０を構成する架橋半導電ポリエチレン線状体２１は、ベースポリマーがエチレン酢酸ビニルからなり、固有抵抗が常温で１×１０²Ω・ｃｍ程度である未架橋半導電体を線状に連続押出し、放射線を照射して架橋したものである。この架橋半導電ポリエチレン線状体２１の断面は、幅３ｍｍ、厚さ１ｍｍの矩形であり、角部に０．３ｍｍのＲを有する矩形状をしており、密着してケーブル絶縁層上に巻回された際に、ケーブル絶縁層の電界を遮蔽して、外部への漏れ出しを抑制し、かつ角部での電界集中がないような形状になっている。なお、架橋半導電ポリエチレン線状体２１は、加熱融着工程で形状変形をしないように、少なくとも部分的に架橋させたものにする。
【００１２】
また、絶縁被覆層２２を構成するポリエチレンは、ケーブル絶縁層と同じベースポリマーならびに添加剤の組成で製造されたものである。この絶縁被覆層２２は、紐状物２０が密着巻回された際に、相隣る巻回層との電位差に耐えるように、また露出されたケーブル絶縁層に架橋半導電ポリエチレン線状体２１の巻回層が直接接しないように施されたものである。また、この絶縁被覆層２２は、ケーブル絶縁層表面に凹凸の形状欠陥があっても、ケーブル絶縁層表面とよく融着するように、加熱時に流動しやすい未架橋の状態になっている。
絶縁被覆層２２は厚さが約０．２ｍｍであって、架橋半導電ポリエチレン線状体２１を線芯として、押出機にてポリエチレンを押し出すことにより形成される。
【００１３】
紐状物２０の外形は、幅約３．８ｍｍ、厚さ約１．４ｍｍの平行四辺形であり、幅方向の対向する辺の位置は矩形の場合よりも約０．８ｍｍだけ相対的にずれている。このような断面形状では、紐状物２０を密着するように巻回したときの相互の接触面積が矩形断面の場合よりも大きくなり、安定した巻回を行うことができる。
また、絶縁被覆層２２を構成するポリエチレンは、上述のように、ケーブル絶縁層と同じベースポリマーからなるので、後の加熱融着工程においてケーブル絶縁層と良好な融着性を有する。
【００１４】
以下、図２を用いて、金属シース２を長手方向に電気的に縁切りしたシース縁切り部の構造について説明する。このシース縁切り部は以下のようにして組み立てた。即ち、
１）先ず、シース縁切り部を形成する位置の防食層１をはぎ取り、アルミ被からなる金属シース２を露出させ、この金属シース２を長手方向に所定の長さ、円筒状に切除して電気的に縁切りする。次いで、半導電テープ層３、ケーブル押出外部半導電層４をはぎ取り、縁切り間隔としてケーブル絶縁層１０を２００ｍｍ長、露出させる。ケーブル押出外部半導電層４のはぎ取りには、硝子を用いるのが簡便でよいが、必要に応じて外導削り機械などを用いてもよい。
２）次いで、露出したケーブル絶縁層１０の両端のケーブル押出外部半導電層４、４間に跨がって、前記紐状物２０を互いに密着するようにケーブル絶縁層１０上に巻回する。この紐状物２０の両端の一定の長さ部分については、被覆絶縁層２２を除去して架橋半導電ポリエチレン線状体２１を露出させ、両側のケーブル押出外部半導電層４に密着させる。
３）次いで、不図示の押さえテープを巻き、さらに温度制御用熱電対を取付け、線ヒーターを巻いて、１５０℃×２時間で紐状物２０をケーブル絶縁層１０に加熱融着させる。加熱融着後の紐状物２０の両端間の抵抗値は約４ＭΩであり、押出外部半導電層４、４間が適切に絶縁されていることが確認された。
４）次いで、巻回された紐状物２０の外周に絶縁テープ層５および遮蔽層６を設けた後、カバーとなる防水層７、防食層８を設けた。シース縁切り部の両側の金属シース２には編組線を半田接続し、クロスボンドのリード線９とした。
【００１５】
上記シース縁切り部について、その電気特性を試験した。その結果、金属シース２の耐圧試験では、雷インパルス５０ｋＶ×３回、および商用周波電圧１０ｋＶ×１分に耐えた。また、ケーブル絶縁層１０の耐圧試験では、雷インパルス２０９０ｋＶ×３回、および商用周波電圧９００ｋＶ×１時間に耐え、充分な特性を有することが確認できた。
【００１６】
上述のように、本実施形態では、紐状物２０の固有抵抗を管理することが容易であり、この紐状物２０を巻回することにより、押出外部半導電層４、４間を適切に絶縁することができる。また、巻回された紐状物２０のケーブル絶縁層１０への加熱融着、およびその外周に絶縁テープ層５および遮蔽層６を設けた後、カバーとなる防水層７、防食層８を設けることは容易に行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、半導電テープの固有抵抗を所望の範囲に管理することができる。そこで必要長の半導電テープにて除去されたケーブル外部半導電層間を接続すれば、ケーブルの外部半導電層に影響されない長さの短い縁切りを行うことができる。
また、上記半導電テープを一層加熱融着させるだけであるから、加熱モールド時の端部処理や加熱モールド時の押さえ処理が容易であり、大がかりな加圧加熱処理を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る長尺架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルのシース縁切り部に用いた紐状物の一実施形態の断面図である。
【図２】本発明に係る長尺架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルのシース縁切り部の一実施形態の説明図である。
【図３】長尺架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル電線路のクロスボンド接地方式の説明図である。
【図４】従来の長尺架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルのシース縁切り部の一例の説明図である。
【図５】従来の長尺架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルのシース縁切り部の他の例の説明図である。
【符号の説明】
１、８防食層
２金属シース
３ケーブル遮蔽層
４ケーブル押出外部半導電層
５絶縁テープ層
６遮蔽層
７防水層
９リード線
１０ケーブル絶縁層
１１モールド半導電層
１２モールド絶縁層
２０紐状物
２１架橋半導電ポリエチレン線状体
２２絶縁被覆層

Claims

電力ケーブルの外部半導電層の縁切り方法であって、ケーブル外部半導電層を所定の幅除去した後、細幅の予め準備した絶縁被覆つきの半導電テープをコイル状に巻いて前記除去したケーブル外部半導電層間を接続し、加熱処理し、ケーブル外部半導電層と半導電テープ層とケーブル絶縁体とを一体化することを特徴とする電力ケーブル外部半導電層縁切り方法。
電力ケーブルの金属シース、遮蔽層並びにケーブル外部半導電層が各所定長除去され、縁切りされたケーブル外部半導電層間が予め準備され、コイル状に巻かれた細幅の絶縁被覆つきの半導電テープに接続され、加熱処理され、ケーブル外部半導電層と半導電テープ層とケーブル絶縁体とが一体化され、更に遮蔽層および金属シースの切り口にはリード線が接続されて外部に引き出されていることを特徴とする電力ケーブルのシース縁切り部。