JP4613084B2 - Ｐｏｆケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、パイプ型オイルフィールド（ＰＯＦ）ケーブルのパイプ（鋼管）を管路として流用し、このパイプ内に遮水型プラスチック絶縁電力ケーブルを引き入れる構造の電力ケーブルに関する。

ＰＯＦケーブルは、電力送電ルートに設置した鋼管内に複数条のケーブルを引き入れて鋼管内に絶縁油を満たしたものであり、大容量の地中送電線路として、従来から使用されてきたが、高い油圧の絶縁油を使用することから、油圧補償回路の設備および保守に費用がかかるほか、油漏れ等により環境に悪影響を与える可能性があること、防災面での考慮が必要になるなど、種々の問題がある。

これに対し、ＰＯＦケーブルを布設してあるパイプを利用して、遮水型プラスチック絶縁電力ケーブルを前記パイプに引き入れまたは引き替えることによって、油圧補償回路の設備を省略できるため、上記の問題の解決が可能になる。

図３は、従来の遮水型プラスチック絶縁電力ケーブルを示す。同図中、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。

図３の（ａ）に示すように、この遮水型プラスチック絶縁電力ケーブル（以下、電力ケーブルという。）１００は、遮水層用ラミネートテープの構造、およびこのテープを用いた遮水型プラスチック絶縁電力ケーブルの構造を有し、導体１１と、導体１１を被覆する内部半導電層１２と、内部半導電層１２を被覆するポリエチレン等による絶縁体１３と、絶縁体１３を被覆する外部半導電層１４とより成るケーブルコアを備え、更に、外部半導電層１４を被覆する遮水層１５と、遮水層１５を被覆する絶縁性プラスチックによるシース１６とを備える。

図３の（ｂ）に示すように、遮水層１５は、外部半導電層１４上にラミネートされた導電性プラスチックフィルム１５１と、導電性プラスチックフィルム１５１上に設けられた鉛、アルミニウム等による金属箔１５２と、金属箔１５２上にラミネートされた絶縁性プラスチックフィルム１５３とを備える。

図３の電力ケーブル１００は、遮水層１５を有することにより、シース１６からの水分侵入を阻止し、電力ケーブル１００の電気特性の低下を防止することができる。

このような構成の電力ケーブルにおいて、更なる遮水性の向上を図った電力ケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この電力ケーブルは、導体上に、内部導電層、絶縁層、外部導電層、遮水層、シースを順次設けた構成において、遮水層のラミネートテープに用いたプラスチックテープの１／２以下の水分透過率のプラスチックテープ（または、プラスチックテープに金属をラミネートしたラミネート体）を遮水層に接着して構成されている。

実公昭６２−９６１１号公報（第４〜第５頁、第４図）

しかし、従来の電力ケーブルによると、図３および特許文献１のいずれも、電力ケーブルをＰＯＦケーブル用パイプに布設した場合、以下に列挙する問題がある。

（ａ）ＰＯＦケーブルをプラスチック絶縁電力ケーブルに引き替えた場合、同等の送電容量を確保することは困難である。ＣＶケーブル等の電力ケーブルは、ＰＯＦケーブルに比べて絶縁体が厚い。例えば、２７５ｋＶ級で、電力ケーブルでは２３ｍｍであるのに対してＰＯＦケーブルでは１６．５〜１９．５ｍｍである。また、ＰＯＦケーブルはパイプ内のコアにシースを設けていないが、プラスチック絶縁電力ケーブルはシースを設けるため、その厚さが加わり、例えば、２７５ｋＶ級で５ｍｍになる。従って、その分だけ導体サイズを縮小しなければ、布設ができない。

（ｂ）導体サイズを維持するためには、シースの厚さを薄くすることが考えられる。しかし、シースを薄くすると、シースの絶縁強度が低下するため、導体に雷サージや開閉サージが侵入したときに絶縁破壊する可能性がある。シースの絶縁破壊によってシースおよび遮水層に孔が開けば、絶縁体に水分が侵入し、長期的には劣化するおそれがある。

（ｃ）シースを薄くした際の異常電圧による絶縁破壊の発生を防止する手段として、シースを導電性プラスチックにしてＰＯＦケーブル用パイプと同電位にすることが考えられる。しかし、これにより、遮水層とＰＯＦケーブル用パイプの間の絶縁層が、絶縁性プラスチックフィルムのみになるため、この絶縁性プラスチックフィルムに電圧が掛かり、絶縁破壊する可能性がある。このため、遮水層からＰＯＦケーブル用パイプの間に存在する全ての層を導電性にし、全てを同電位にする必要がある。

（ｄ）しかし、両面のプラスチックフィルムのそれぞれを導電性プラスチックにすると、必要な機械的強度と導電性の両方を備える材料を得ることが難しい。このため、導電性を優先すると遮水層自体の剛性が低下し、遮水層に皺が発生し易くなる。皺が発生すると、ケーブル通電時の温度変化によって絶縁体に膨張／収縮が繰り返された際、皺を起点にして折れや裂けが発生し、遮水性能の低下を招くことになる。

従って、本発明の目的は、遮水層に剛性の大きな絶縁性プラスチックフィルムを含めた構成にしながら、遮水性能と安全性を両立させることのできるＰＯＦケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブルを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、ケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周面に設けられ、少なくとも金属箔および絶縁性プラスチックフィルムを有する遮水層と、前記遮水層の外周面に設けられたシースとを備え、パイプ型オイルフィールド（ＰＯＦ）ケーブル用のパイプに引き入れられる電力ケーブルにおいて、前記絶縁性プラスチックフィルムは、金属箔の表面に連通する複数の開孔部を有し、前記シースは、導電性を有し、前記開孔部を埋めるように形成されていることを特徴とするＰＯＦケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブルを提供する。

本発明のＰＯＦケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブルによれば、遮水層に剛性の大きな絶縁性プラスチックフィルムを用いたまま、遮水性能と安全性を両立させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るＰＯＦケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブルを示す。同図中、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。

この電力ケーブル１は、図３に示したように、導体１１と、内部半導電層１２と、絶縁体１３と、外部半導電層１４とより成るケーブルコアを備え、更に、外部半導電層１４を被覆する遮水層２０と、遮水層２０上に設けられた導電性プラスチックによる導電性シース３０とを備えて構成されている。

図１の（ｂ）に示すように、遮水層２０は、図３と同様に、導電性プラスチックフィルム１５１と、金属箔１５２と、絶縁性プラスチックフィルム１５３とを備える。絶縁性プラスチックフィルム１５３は、剛性の大きなものを用いる。

絶縁性プラスチックフィルム１５３は、その所定位置に複数の開孔部２０２が形成されている。この開孔部２０２は、絶縁性プラスチックフィルム１５３にのみ設けられる。開孔部２０２には、導電性シース３０が入り込み、その下面が金属箔１５２に直接接触することにより、導電性シース３０と金属箔１５２は電気的に同電位になる。更に、導電性プラスチックフィルム１５１および外部半導電層１４に対しても同電位になる。

（実施の形態の効果）
この実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）遮水層２０の絶縁性プラスチックフィルム１５３に下層の金属箔１５２に連通する複数の開孔部２０２を設け、この開孔部２０２に導電性プラスチックによる導電性シース３０が入り込むようにしたため、ケーブルの外部半導電層１４からＰＯＦケーブル用パイプまでを電気的に同電位にできる結果、絶縁破壊が生じないようになり、遮水性の向上、劣化の防止、および雷サージや開閉サージ侵入に対する安全性の向上を図ることができる。
（ロ）遮水層２０の絶縁性プラスチックフィルム１５３は、導電性を考慮する必要がないので、剛性の大きな材料を用いることができる。
（ハ）絶縁性プラスチックフィルム１５３の剛性を大きくできるため、遮水層２０に皺が発生し難くなり、折れや裂けに起因する遮水性能の低下を防止することができる。
（ニ）金属箔１５２には開孔部が無いため、遮水層２０の遮水性能を維持することができる。

なお、上記実施の形態において、金属箔１５２のラミネートに絶縁性プラスチックフィルム１５３を用い、且つ、外部半導電層１４と導電性シース３０の両方に対して導通を確保する他の手段として、下記の方法がある。
（ａ）金属箔１５２の両面に絶縁性プラスチックフィルム１５３をラミネートし、両面のプラスチックフィルムに開孔部２０２を設ける。
（ｂ）金属箔１５２の片面に絶縁性プラスチックフィルム１５３をラミネートし、このフィルムに開孔部２０２を設ける。他方の面には、何もラミネートをしない。

次に、本発明の実施例について説明する。図２は、本発明の実施例における電力ケーブルを示す。この実施例では、電力ケーブル１として、２７５ｋＶＣＶ1×２０００ｍｍ^２の遮水層付き電力ケーブルを用いた。

この電力ケーブル１の断面形状は、図１に示した通りである。遮水層２０の開孔部２０２の直径は５．５ｍｍとし、ケーブル長さ方向に隣接する開孔部２０２との間隔を約１００ｍｍとし、ケーブルの長さ方向に２列設けている。そして、開孔部２０２の面積が遮水層２０の面積に占める割合（面積比率）は、０．１５％である。また、遮水層２０の外周面に設けた導電性シース３０の材料は、導電性ＰＶＣである。

ここで、遮水層２０の最適条件について説明する。まず、導電性プラスチックフィルム１５１に金属箔１５２および絶縁性プラスチックフィルム１５３を順次形成した複数枚のラミネートテープを遮水層２０として用意した。このラミネートテープのそれぞれは、開孔部２０２の個数が異なっている。また、複数の導電性プラスチックシートを導電性シース３０として用意し、それぞれに前記ラミネートテープを融着した。得られた遮水層のそれぞれについて体積抵抗値を測定した結果が表１である。

表１から明らかなように、開孔部２０２を設けない場合の測定値が６，８００Ω・ｃｍであるのに対して、開孔部を設けた場合の測定値は９８〜１３０Ω・ｃｍと大幅に低減できており、導電性シース３０（導電性ＰＶＣ）の体積抵抗値２２Ω・cｍに近い値となっている。

また、開孔部２０２の個数による体積抵抗値の差異が殆ど認められないことから、開孔部２０２は面積比率で０．１％程度より大きければ、電気的に問題は無いと考えられる。

開孔部２０２は、電気的な導通を確保するという観点では、開孔部２０２の直径が大きい方、または、隣接の開孔部２０２との間隔が小さい方が有利であるが、一方で、遮水層２０の機械的強度が低下すると製造性や遮水性に支障をきたすため、開孔部２０２の直径は極力小さくし、間隔を大きくするのがよい。

次に、図２に示す構成に基づいて試作したケーブルを用いて、マンホール内の布設状況を模擬した試験線路を構築し、３０回のヒートサイクル試験（導体温度は、常温〜９０℃）と、３０年分相当の伸縮試験を実施した。試験終了後にケーブルを解体調査した結果、遮水層２０に皺、裂け等の異常は認められず、問題無いことが確認できた。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、ＰＯＦケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブルの遮水層２０のうち導電性プラスチックフィルム１５１に代え，開孔部２０２を設けた絶縁性プラスチックフィルム１５３として機械的強度を増す構成がある。
また、シースを導電性プラスチックフィルムとすることもできる。

本発明の実施の形態に係るＰＯＦケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブルを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線の断面図である。 本発明の実施例における電力ケーブルを示す斜視図である。 従来の遮水型プラスチック絶縁電力ケーブルを示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。

符号の説明

１ 電力ケーブル
１１ 導体
１２ 内部半導電層
１３ 絶縁体
１４ 外部半導電層
１５ 遮水層
１６ シース
２０ 遮水層
３０ 導電性シース
１００ 電力ケーブル
１５１ 導電性プラスチックフィルム
１５２ 金属箔
１５３ 絶縁性プラスチックフィルム
２０２ 開孔部

Claims (3)

1. ケーブルコアと、前記ケーブルコアの外周面に設けられ、少なくとも金属箔および絶縁性プラスチックフィルムを有する遮水層と、前記遮水層の外周面に設けられたシースとを備え、パイプ型オイルフィールド（ＰＯＦ）ケーブル用のパイプに引き入れられる電力ケーブルにおいて、
   前記絶縁性プラスチックフィルムは、金属箔の表面に連通する複数の開孔部を有し、
   前記シースは、導電性を有し、前記開孔部を埋めるように形成されていることを特徴とするＰＯＦケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブル。
2. 前記遮水層は、前記ケーブルコア側から、導電性プラスチックフィルム、金属箔、および絶縁性プラスチックフィルムの順に形成されていることを特徴とする請求項１記載のＰＯＦケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブル。
3. 前記遮水層は、前記ケーブルコア側から、第１の絶縁性プラスチックフィルム、金属箔、および第２の絶縁性プラスチックフィルムの順に形成されており、少なくとも前記第１および第２の絶縁性プラスチックフィルムには複数の開孔部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のＰＯＦケーブル用パイプに引き入れる電力ケーブル。