JP5323452B2 - Rubber / plastic insulated lead sheath cable - Google Patents

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Description

本発明は、電力用ゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルに関するものである。   The present invention relates to a rubber / plastic insulated lead sheath cable for electric power.

鉛シースが基本となるOFケーブルでは、鉛シースの内側の油圧に対し、鉛シースの外側に金属テープ(ステンレステープや亜鉛メッキ鋼帯)を巻いて補強する構造が採用されている。OFケーブルの場合は、鉛シースの内側の油圧を一定に保つように油圧補償用の給油装置が取り付けられているため、送電の負荷変動によるケーブルコアの熱膨張・収縮が発生しても鉛シースの内側の油圧は変化しにくく、油圧の変動に起因した鉛シースの繰返し歪み劣化は起こりにくい。   The OF cable based on the lead sheath employs a structure in which a metal tape (stainless steel tape or galvanized steel strip) is wound around the lead sheath to reinforce the oil pressure inside the lead sheath. In the case of an OF cable, a hydraulic oil compensation device is installed to keep the hydraulic pressure inside the lead sheath constant, so the lead sheath can be used even if the cable core undergoes thermal expansion / contraction due to power load fluctuations. The oil pressure on the inside of the lead sheath hardly changes, and the repeated distortion deterioration of the lead sheath due to the fluctuation of the oil pressure hardly occurs.

一方、ゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルの場合は、一般に中心導体の外側に順次、内部半導電層、ゴム・プラスチック絶縁層、外部半導電層、鉛シースを設けた構造となっている。このうち中心導体から外部半導電層までをケーブルコアと定義すると、送電の負荷変動によるケーブルコアの熱膨張・収縮により鉛シースの内側の圧力(内圧)が変動するため、送電の負荷変動によるケーブルコアの熱膨張・収縮に起因する鉛シースの繰返し歪み劣化が発生するという問題がある。特に海底ケーブルあるいは水底ケーブルの場合は、鉛シースの外側に水圧がかかっているため、ケーブルコアの熱膨張・収縮に追従して鉛シースの膨張・収縮が起こり、陸上ケーブルの場合に比べ繰返し歪み劣化は顕著となる。   On the other hand, in the case of a rubber / plastic insulated lead sheath cable, generally, an inner semiconductive layer, a rubber / plastic insulating layer, an outer semiconductive layer, and a lead sheath are sequentially provided outside the central conductor. If the cable core is defined from the central conductor to the outer semiconductive layer, the pressure (internal pressure) inside the lead sheath fluctuates due to thermal expansion / contraction of the cable core due to fluctuations in the transmission load. There is a problem that the lead sheath is repeatedly strained due to thermal expansion / contraction of the core. In particular, in the case of submarine cables or submarine cables, water pressure is applied to the outside of the lead sheath, so the lead sheath expands and contracts following the thermal expansion and contraction of the cable core. Deterioration becomes significant.

ゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルの鉛シース疲労問題に対しては、従来から、外部半導電層と鉛シースの間にクッション層を設けることにより、あるいはクッション層と補強層を設けることにより、ケーブルコアの膨張力が鉛シースに伝わる量を緩和する方法、鉛シースの外側に金属テープ巻きによる補強層を設けて鉛シースが外側へ膨張することを抑制する方法、あるいはこれらの方法の組合せにより鉛シースの膨張・収縮による疲労を低減する方法が公知である(例えば特許文献1、2参照)。   Conventionally, the cable core has been provided by providing a cushion layer between the outer semiconductive layer and the lead sheath, or by providing a cushion layer and a reinforcing layer for the lead sheath fatigue problem of rubber / plastic insulated lead sheath cables. A method of reducing the amount of expansion force transmitted to the lead sheath, a method of suppressing the expansion of the lead sheath by providing a reinforcing layer by winding a metal tape on the outside of the lead sheath, or a combination of these methods A method for reducing fatigue due to expansion / contraction of the material is known (for example, see Patent Documents 1 and 2).

鉛シースの繰返し歪み劣化は、ケーブル使用中に受ける鉛シースの繰返し歪み変化幅の累積で決まると考えられており、ケーブル設計に際しては、設計寿命に対して想定される鉛シースの繰返し歪み変化幅の累積量が許容量を超えないようにする必要がある。鉛シースの材質にも依存するが、一般的には30年間に1日1回の熱膨張・収縮(約10000回の繰返し歪み)を受けることを想定し、その時の鉛シースの許容歪み変化幅は0.15%程度とされている。したがって、ゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルは、鉛シースの許容歪み変化幅を超えないように鉛シース疲労低減対策をとる必要がある。   It is thought that the cyclic strain deterioration of the lead sheath is determined by the accumulation of the cyclic strain change width of the lead sheath that is received during the use of the cable. It is necessary to make sure that the accumulated amount does not exceed the allowable amount. Although it depends on the material of the lead sheath, it is generally assumed that it will undergo thermal expansion / contraction once a day for 30 years (approximately 10,000 repeated strains), and the allowable strain change width of the lead sheath at that time Is about 0.15%. Therefore, it is necessary to take measures to reduce the lead sheath fatigue of the rubber / plastic insulated lead sheath cable so as not to exceed the allowable strain change width of the lead sheath.

実開平5−79814号公報Japanese Utility Model Publication No. 5-79814 特開平8−249939号公報JP-A-8-249939

ゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルでは、送電の負荷変動などに基づく温度変化により、鉛シースより内側のケーブルコアの熱膨張・収縮量が大きく、従来提案されているケーブルコアと鉛シースの間にクッション層を設ける方法では、鉛シースが受ける繰返し歪みを十分に低減することができない場合がある。特に、外側に水圧が加わる海底・水底ケーブルでは、陸上ケーブルに比べ、ケーブルコアの収縮に対しても鉛シースが追従して収縮しやすいため、鉛シースは繰返し疲労を受けやすくなる。また、鉛シースが常に外水圧を受けているため、クッション層は常に圧縮力を受けている状態となり、期待するほどクッション効果を得ることができない。更には、クッション層の設計によってはクッション層自体の熱膨張・収縮により、鉛シースの膨張・収縮を促進させてしまうという逆効果が生じるおそれもある。以上のように、ケーブルコアと鉛シースの間にクッション層を設けるだけでは、鉛シースが受ける繰返し歪みを低減させる効果は小さいと考えられる。   In rubber / plastic insulated lead sheath cables, the thermal expansion / contraction of the cable core inside the lead sheath is large due to temperature changes due to load fluctuations in power transmission, etc., and a cushion between the conventionally proposed cable core and lead sheath is used. In the method of providing the layer, the repeated strain that the lead sheath is subjected to may not be sufficiently reduced. In particular, in a submarine / underwater cable in which water pressure is applied to the outside, the lead sheath tends to shrink following the contraction of the cable core, and the lead sheath is likely to be repeatedly fatigued, as compared to the land cable. In addition, since the lead sheath is always subjected to external water pressure, the cushion layer is always subjected to a compressive force, and the cushion effect cannot be obtained as expected. Furthermore, depending on the design of the cushion layer, the thermal expansion / contraction of the cushion layer itself may cause an adverse effect of promoting the expansion / contraction of the lead sheath. As described above, it is considered that merely providing a cushion layer between the cable core and the lead sheath has a small effect of reducing the repeated strain received by the lead sheath.

次に、ケーブルコアと鉛シースの間にクッション層と金属テープ巻きによる補強層とを設けて鉛シースの歪み低減を図る方法に関しては、補強層を設ける効果はあるものの、金属テープ巻き補強層の上に直接鉛シースを設ける構造では、ケーブル製造上の問題やケーブルの機械的な挙動に対する設計上の問題が生じる。そこで現実的には、金属テープ巻き補強層の上に半導電性の押えテープ巻き層を設け、その上に鉛シースを設ける構造をとることになるが、この押えテープ巻き層自体の熱膨張・収縮が直接鉛シースに伝わるために、期待するほど鉛シースの繰返し歪み低減効果は得られない。また、鉛シースの内側に金属テープ巻き補強層を設けるという複雑な構造をとることは、ケーブル製造性が悪くなると共に、コストアップにもつながるため、費用対効果を考えると得策な方法とはいえない。   Next, regarding the method of reducing the distortion of the lead sheath by providing a cushion layer and a reinforcement layer by winding a metal tape between the cable core and the lead sheath, although there is an effect of providing the reinforcement layer, In the structure in which the lead sheath is directly provided on the cable, there are problems in manufacturing the cable and design problems with respect to the mechanical behavior of the cable. Therefore, in reality, a semiconductive presser tape winding layer is provided on the metal tape winding reinforcing layer, and a lead sheath is provided thereon. Since the shrinkage is directly transmitted to the lead sheath, the effect of reducing the repeated strain of the lead sheath cannot be obtained as expected. Moreover, taking a complicated structure in which a metal tape-wrapped reinforcing layer is provided inside the lead sheath deteriorates cable manufacturability and leads to an increase in cost. Absent.

従来考えられている方法で最も現実的で有効であると考えられるのは、ケーブルコアと鉛シースの間にクッション層を設け、さらに鉛シースの外側に金属テープ巻き等により形成される補強層を設ける方法である。この方法は、クッション層でケーブルコアの熱膨張力が鉛シースに伝わる量を緩和すると同時に、補強層で鉛シースが外側へ膨張する量を抑制するという効果が期待できる。しかしこの方法は、ケーブルコアの膨張力により鉛シースが外側へ膨張する力が大きいために、補強層の金属テープのエッジ部が鉛シースに食い込むなどして鉛シースが損傷を受ける危険性が高い。これを回避するには、OFケーブルのように鉛シースの上に不織布などの座床テープを巻いてクッション層とし、その上に金属テープ巻きによる補強層を設ける構造をとることが考えられるが、OFケーブルの鉛シース内側の内圧に比べ、ゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルでは鉛シースの内側のケーブルコアの熱膨張による内圧が高いため、座床テープのエッジ部やその上の金属テープのエッジ部で鉛シースが変形し、局所的な鉛シースの機械的疲労を発生させる危険性がある。   The most realistic and effective method that has been considered in the past is that a cushion layer is provided between the cable core and the lead sheath, and a reinforcement layer formed by winding metal tape or the like on the outside of the lead sheath. It is a method of providing. This method can be expected to reduce the amount of thermal expansion force of the cable core transmitted to the lead sheath by the cushion layer and at the same time suppress the amount of expansion of the lead sheath by the reinforcing layer. However, this method has a high risk of damage to the lead sheath due to the edge of the metal tape of the reinforcing layer biting into the lead sheath because the lead sheath expands outwardly due to the expansion force of the cable core. . In order to avoid this, it is conceivable to take a structure in which a flooring tape such as a nonwoven fabric is wrapped around a lead sheath like a OF cable to form a cushion layer, and a reinforcing layer by winding a metal tape is provided thereon. Compared to the internal pressure inside the lead sheath of an OF cable, the internal pressure due to the thermal expansion of the cable core inside the lead sheath is higher in the rubber / plastic insulated lead sheath cable. There is a risk that the lead sheath will be deformed and local mechanical fatigue of the lead sheath will occur.

本発明の目的は、以上のような問題点に鑑み、鉛シースの疲労劣化を低減したゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルを提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a rubber / plastic insulated lead sheath cable with reduced fatigue deterioration of the lead sheath.

本発明に係るゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルは、ケーブルコアと鉛シースの間に第一のクッション層を設け、鉛シースの外側に第二のクッション層と補強層を順次設けたゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルであって、第二のクッション層の線熱膨張率とヤング率との積が、第一のクッション層の線熱膨張率とヤング率との積より大きいことを特徴とするものである。   The rubber / plastic insulated lead sheath cable according to the present invention is a rubber / plastic insulation in which a first cushion layer is provided between a cable core and a lead sheath, and a second cushion layer and a reinforcing layer are sequentially provided outside the lead sheath. A lead sheath cable, characterized in that the product of the linear thermal expansion coefficient and the Young's modulus of the second cushion layer is greater than the product of the linear thermal expansion coefficient and the Young's modulus of the first cushion layer. is there.

本発明に係るゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルは、第二のクッション層が樹脂の押出成形で形成されていることが好ましい。   In the rubber / plastic insulated lead sheath cable according to the present invention, the second cushion layer is preferably formed by extrusion molding of a resin.

また、本発明に係るゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルは、補強層が金属テープ巻きにより形成されていることが好ましい。   In the rubber / plastic insulated lead sheath cable according to the present invention, the reinforcing layer is preferably formed by winding a metal tape.

また、本発明に係るゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルは、補強層が高強度繊維テープ又は高強度繊維−樹脂複合テープによるテープ巻きにより形成されていてもよい。   In the rubber / plastic insulated lead sheath cable according to the present invention, the reinforcing layer may be formed by tape winding with a high strength fiber tape or a high strength fiber-resin composite tape.

また、本発明に係るゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルは、第二のクッション層の線熱膨張率とヤング率との積が、第一のクッション層の線熱膨張率とヤング率との積の20倍以上であることが好ましい。   In the rubber / plastic insulated lead sheath cable according to the present invention, the product of the linear thermal expansion coefficient and the Young's modulus of the second cushion layer is the product of the linear thermal expansion coefficient and the Young's modulus of the first cushion layer. It is preferably 20 times or more.

第一のクッション層の内半径をr、外半径をR、厚さをd(=R−r)とし、材料の線熱膨張率をβ、ヤング率をEとする。同様に、第二のクッション層の内半径をr、外半径をR、厚さをd(=R−r)とし、材料の線熱膨張率をβ、ヤング率をEとする。第一のクッション層および第二のクッション層が温度上昇ΔTに対して自由熱膨張したときの半径方向の厚さの変化量をそれぞれΔd、Δdとする。ここで、簡単のため、第一のクッション層は外側のみに熱膨張する(内側のケーブルコア側には熱膨張しない)場合を考え、第二のクッション層は内側のみに熱膨張する(外側の補強層側には熱膨張しない)場合を考える。すると、第一のクッション層の厚さの変化量Δd、および第二のクッション層の厚さの変化量Δdは、近似的にそれぞれ次の〔数1〕、〔数2〕で記述される。ただし、γは熱膨張の方向に依存する定数である。 The inner radius of the first cushion layer is r 1 , the outer radius is R 1 , the thickness is d 1 (= R 1 −r 1 ), the linear thermal expansion coefficient of the material is β 1 , and the Young's modulus is E 1 . . Similarly, the inner radius of the second cushion layer is r 2 , the outer radius is R 2 , the thickness is d 2 (= R 2 −r 2 ), the linear thermal expansion coefficient of the material is β 2 , and the Young's modulus is E. 2 . The amounts of change in thickness in the radial direction when the first cushion layer and the second cushion layer undergo free thermal expansion with respect to the temperature rise ΔT are denoted by Δd 1 and Δd 2 , respectively. Here, for the sake of simplicity, consider the case where the first cushion layer thermally expands only to the outside (not thermally expands to the inner cable core side), and the second cushion layer thermally expands only to the inside (outside Consider the case where there is no thermal expansion on the reinforcing layer side. Then, the change amount Δd 1 of the thickness of the first cushion layer and the change amount Δd 2 of the thickness of the second cushion layer are approximately described by the following [Equation 1] and [Equation 2], respectively. The However, (gamma) is a constant depending on the direction of thermal expansion.

Figure 0005323452
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ここで、温度上昇ΔTに対して上記の第一のクッション層および第二のクッション層が熱膨張するのを抑えるのに必要な力を熱膨張力Fと熱膨張力Fと定義すると、近似的に次の〔数3〕、〔数4〕の比例関係で記述される。 Here, if the force necessary to suppress the thermal expansion of the first cushion layer and the second cushion layer with respect to the temperature increase ΔT is defined as a thermal expansion force F 1 and a thermal expansion force F 2 , Approximately described by the following proportional relationship of [Equation 3] and [Equation 4].

Figure 0005323452
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〔数3〕、〔数4〕より、第一のクッション層と第二のクッション層の熱膨張力を表す指標として、それぞれ熱膨張力指数αと熱膨張力指数αを考え、次の〔数5〕、〔数6〕で定義する。 Formula 3, from [Equation 4], as an index representing the thermal expansion force of the first cushioning layer and a second cushion layer, respectively considering the thermal expansion force index alpha 1 and the thermal expansion force index alpha 2, the following It is defined by [Equation 5] and [Equation 6].

Figure 0005323452
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上記の熱膨張力指数が大きいほど熱膨張力が大きいことを示す。そこで、第一のクッション層と第二のクッション層の熱膨張力の差を表す指標として、熱膨張力指数比率Kを次の〔数7〕で定義する。   It shows that thermal expansion force is so large that said thermal expansion power index | exponent is large. Therefore, as an index representing the difference in thermal expansion force between the first cushion layer and the second cushion layer, the thermal expansion force index ratio K is defined by the following [Equation 7].

Figure 0005323452
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ここで、(1+r/R)の項および(1+R/r)の項は、第一のクッション層および第二のクッション層の構造(内半径と外半径の比率)で決まる部分であるが、通常は両者の値は大きくは変わらないと考えられるので、簡単のため、それらの項の影響が無視できると考え、第一のクッション層と第二のクッション層の簡易熱膨張力指数としてそれぞれα’とα’を次の〔数8〕、〔数9〕で定義し、簡易熱膨張力指数比率K’を次の〔数10〕で定義する。 Here, the term (1 + r 1 / R 1 ) and the term (1 + R 2 / r 2 ) are parts determined by the structure of the first cushion layer and the second cushion layer (ratio of inner radius to outer radius). However, the values of the two are usually considered to be largely unchanged, so for the sake of simplicity, the influence of these terms can be ignored, and the simple thermal expansion index of the first and second cushion layers Α 1 ′ and α 2 ′ are defined by the following [Equation 8] and [Equation 9], respectively, and the simplified thermal expansion force index ratio K ′ is defined by the following [Equation 10].

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上記の熱膨張力指数比率K、簡易熱膨張力指数比率K’が大きいほど、第二のクッション層の熱膨張により鉛シースを内側へ押さえ込む作用が大きく、鉛シースの膨張を抑制する効果が大きい。   The larger the above-mentioned thermal expansion force index ratio K and simple thermal expansion force index ratio K ′, the greater the action of pressing the lead sheath inward by the thermal expansion of the second cushion layer, and the greater the effect of suppressing the expansion of the lead sheath. .

本発明は、補強層により径方向への膨張を抑制した上で、鉛シースの内側に設けられる第一のクッション層の熱膨張力よりも、鉛シースの外側に設けられる第二のクッション層の熱膨張力を大きくしたものである。すなわち、第一のクッション層の熱膨張力指数αおよび簡易熱膨張力指数α’に対して、第二のクッション層の熱膨張力指数αおよび簡易熱膨張力指数α’を大きくしたものである。この構造をとることにより、温度上昇によってケーブルコアが熱膨張した場合に対して、第二のクッション層の熱膨張力を利用して鉛シースを内側へ押さえ込む作用を発生させ、鉛シースの膨張を効果的に抑制することができる。したがって、鉛シースの膨張、収縮量が少なくなり、疲労劣化を低減することができる。 In the present invention, the expansion of the second cushion layer provided outside the lead sheath is suppressed more than the thermal expansion force of the first cushion layer provided inside the lead sheath after suppressing the expansion in the radial direction by the reinforcing layer. The thermal expansion force is increased. That is, the thermal expansion force index α 2 and the simple thermal expansion force index α 2 ′ of the second cushion layer are made larger than the thermal expansion force index α 1 and the simple thermal expansion force index α 1 ′ of the first cushion layer. It is a thing. By adopting this structure, when the cable core is thermally expanded due to temperature rise, the action of pressing the lead sheath inward using the thermal expansion force of the second cushion layer is generated, and the lead sheath is expanded. It can be effectively suppressed. Therefore, the amount of expansion and contraction of the lead sheath is reduced, and fatigue deterioration can be reduced.

本発明において、第二のクッション層を樹脂の押出成形により形成すると、第二のクッション層の内面が平滑になるため、第二のクッション層がその熱膨張力で鉛シースに強く押し付けられても鉛シースに食い込むことがなく、鉛シースに変形、損傷を与えるのを防止できる。また、鉛シースの膨張を抑えるのに必要な第二のクッション層の厚さを確保することも容易である。   In the present invention, when the second cushion layer is formed by extrusion molding of the resin, the inner surface of the second cushion layer becomes smooth, so even if the second cushion layer is strongly pressed against the lead sheath by its thermal expansion force It is possible to prevent the lead sheath from being deformed or damaged without biting into the lead sheath. It is also easy to ensure the thickness of the second cushion layer necessary for suppressing the expansion of the lead sheath.

また本発明において、第二のクッション層の熱膨張力指数α(あるいは簡易熱膨張力指数α’)を、第一のクッション層の熱膨張力指数α(あるいは簡易熱膨張力指数α’)の20倍以上とすることにより、第二のクッション層の熱膨張力を利用して鉛シースを内側へ押さえ込む作用をより確実に発生させることができる。これは、熱膨張力指数比率K(=α)あるいは簡易熱膨張力指数比率K’(=α’/α’)を20以上としたことに相当し、簡易熱膨張力指数比率K’で考えれば、第二のクッション層の線熱膨張率β2 とヤング率E2 との積を、第一のクッション層の線熱膨張率β1とヤング率E1との積の20倍以上とすることにより、第二のクッション層の熱膨張力を利用して鉛シースを内側へ押さえ込む作用をより確実に発生させることができる。 In the present invention, the thermal expansion force index α 2 (or simple thermal expansion index α 2 ′) of the second cushion layer is set to be the thermal expansion index α 1 (or simple thermal expansion index α of the first cushion layer). By setting it to 20 times or more of 1 ′), the action of pressing the lead sheath inward using the thermal expansion force of the second cushion layer can be more reliably generated. This is equivalent to setting the thermal expansion force index ratio K (= α 2 / α 1 ) or the simplified thermal expansion force index ratio K ′ (= α 2 ′ / α 1 ′) to 20 or more, and the simplified thermal expansion force. Considering the index ratio K ′, the product of the linear thermal expansion coefficient β 2 and the Young's modulus E 2 of the second cushion layer is the product of the linear thermal expansion coefficient β 1 and the Young's modulus E 1 of the first cushion layer. By making it 20 times or more, the action of pressing the lead sheath inward using the thermal expansion force of the second cushion layer can be generated more reliably.

図1は本発明の一実施形態を示す。このゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルは、中心導体1とその外側のゴム・プラスチック絶縁層2からなるケーブルコア3の外側に、第一のクッション層4、鉛シース5、第二のクッション層6、膨張抑制用補強層7を順次設けたものである。中心導体1は一般に銅撚線で構成され、ゴム・プラスチック絶縁層2は内部半導電層2a、ゴム・プラスチック絶縁層本体2b、外部半導電層2cから構成される。通常、内部半導電層2a、ゴム・プラスチック絶縁絶縁層本体2b、外部半導電層2cは同時押出法により形成され、この3層は一体化されている。   FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. This rubber / plastic insulated lead sheath cable has a first cushion layer 4, a lead sheath 5, a second cushion layer 6 on the outside of a cable core 3 comprising a central conductor 1 and a rubber / plastic insulation layer 2 on the outer side thereof. The reinforcement layer 7 for suppressing expansion is sequentially provided. The central conductor 1 is generally composed of a copper stranded wire, and the rubber / plastic insulating layer 2 is composed of an internal semiconductive layer 2a, a rubber / plastic insulating layer body 2b, and an external semiconductive layer 2c. Usually, the inner semiconductive layer 2a, the rubber / plastic insulating insulating body 2b, and the outer semiconductive layer 2c are formed by a coextrusion method, and these three layers are integrated.

第一のクッション層4は、半導電性クッションテープによるテープ巻きにより形成される。第二のクッション層6は、樹脂の押出成形又はクッションテープ巻きにより形成されるが、樹脂の押出成形により形成することが好ましい。また第二のクッション層6は、樹脂の押出層の外側に座床テープ巻き層を設けることにより構成してもよい。補強層7は、第二のクッション層6が外側へ膨張するのを抑制するもので、ステンレステープや亜鉛メッキ鋼帯などの金属テープ巻きにより形成することができる。また補強層7は、高強度繊維テープ又は高強度繊維−樹脂複合テープによるテープ巻きにより形成することもできる。   The first cushion layer 4 is formed by tape winding with a semiconductive cushion tape. The second cushion layer 6 is formed by resin extrusion or cushion tape winding, but is preferably formed by resin extrusion. Further, the second cushion layer 6 may be configured by providing a floor tape winding layer on the outside of the extruded layer of resin. The reinforcing layer 7 suppresses the second cushion layer 6 from expanding outward, and can be formed by winding a metal tape such as a stainless steel tape or a galvanized steel strip. The reinforcing layer 7 can also be formed by tape winding with a high strength fiber tape or a high strength fiber-resin composite tape.

このゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルでは、第二のクッション層6の線熱膨張率とヤング率との積(簡易熱膨張力指数α’)が、第一のクッション層4の線熱膨張率とヤング率との積(簡易熱膨張力指数α’)より大きく設定されている。これにより、第一のクッション層の熱膨張力よりも第二のクッション層の熱膨張力を高くして、鉛シース5の膨張、収縮を抑制し、疲労劣化を低減するものである。この原理は以下のとおりである。 In this rubber / plastic insulated lead sheath cable, the product of the linear thermal expansion coefficient and the Young's modulus of the second cushion layer 6 (simple thermal expansion force index α 2 ′) is the linear thermal expansion coefficient of the first cushion layer 4. And the Young's modulus (simple thermal expansion force index α 1 ′). Thereby, the thermal expansion force of the second cushion layer is made higher than the thermal expansion force of the first cushion layer, the expansion and contraction of the lead sheath 5 are suppressed, and the fatigue deterioration is reduced. This principle is as follows.

ケーブルコア3の温度上昇により、第一のクッション層4及び第二のクッション層6の温度も上昇し、したがって第一のクッション層4及び第二のクッション層6がともに熱膨張する。この時、第一のクッション層4は内側にケーブルコア3があるため内面側へは変位しにくく、外面側へは変位しやすいのに対して、第二のクッション層6は外面側に補強層7があるため外面側へは変位しにくく、内面側へは変位しやすい。このため、第二のクッション層6は温度上昇時に鉛シース5の膨張を抑える働きをする。そして、第一のクッション層4に対して第二のクッション層6の熱膨張力が大きいほど、鉛シース5の膨張を抑える効果が大きくなる。また熱膨張力は温度と温度上昇幅に依存しており(数3、数4参照)、温度上昇幅が大きくなるほど大きくなる。また線熱膨張率に関しても温度が高くなるほど大きくなる傾向を示す。ケーブルコア3の熱膨張量も温度上昇幅が大きくなるほど増大するが、本発明は第二のクッション層6の熱膨張力を利用して鉛シース5の膨張を抑える仕組みであるため、温度上昇幅が大きくなるほど第二のクッション層6の熱膨張力も大きくなり、鉛シース5を内側へ押さえ込む作用も強くなる。したがって、温度変化に追従して効果的に鉛シース5の膨張を抑えることができる。このことは、温度が低下した場合に対しても同様であり、温度が低下してケーブルコア3の熱膨張量が小さくなった場合には、第二のクッション層6の熱膨張量も小さくなるため、鉛シース5を必要以上に内側へ押さえ込むということは起こらない。   As the temperature of the cable core 3 rises, the temperature of the first cushion layer 4 and the second cushion layer 6 also rises, so that the first cushion layer 4 and the second cushion layer 6 both thermally expand. At this time, since the first cushion layer 4 has the cable core 3 on the inner side, the first cushion layer 4 is not easily displaced toward the inner surface side and is easily displaced toward the outer surface side, whereas the second cushion layer 6 is provided with a reinforcing layer on the outer surface side. Since there is 7, it is difficult to displace to the outer surface side, and it is easy to displace to the inner surface side. For this reason, the second cushion layer 6 functions to suppress the expansion of the lead sheath 5 when the temperature rises. And the effect which suppresses expansion | swelling of the lead sheath 5 becomes large, so that the thermal expansion force of the 2nd cushion layer 6 is large with respect to the 1st cushion layer 4. FIG. The thermal expansion force depends on the temperature and the temperature increase range (see Equations 3 and 4), and increases as the temperature increase range increases. Also, the linear thermal expansion coefficient tends to increase as the temperature increases. The thermal expansion amount of the cable core 3 also increases as the temperature increase range increases. However, the present invention is a mechanism that suppresses the expansion of the lead sheath 5 using the thermal expansion force of the second cushion layer 6, so the temperature increase range is The larger the is, the greater the thermal expansion force of the second cushion layer 6 and the stronger the action of pressing the lead sheath 5 inward. Therefore, the expansion of the lead sheath 5 can be effectively suppressed following the temperature change. This also applies to the case where the temperature decreases. When the temperature decreases and the thermal expansion amount of the cable core 3 decreases, the thermal expansion amount of the second cushion layer 6 also decreases. Therefore, pressing the lead sheath 5 inward more than necessary does not occur.

また、第二のクッション層6の熱膨張力を効果的に発生させるためには、第二のクッション層6に対する補強層7の拘束力が重要であり、鉛シース5、第二のクッション層6及び補強層7のヤング率の大小関係は、第二のクッション層6、鉛シース5、補強層7の順で大きくなることが好ましい。第一のクッション層4に関しては、ケーブルコア3の熱膨張に対して十分なクッション性を持たせることが重要であり、ゴム・プラスチック絶縁層2、第一のクッション層4、鉛シース5のヤング率の大小関係は、第一のクッション層4、ゴム・プラスチック絶縁層2、鉛シース5の順で大きくなることが好ましい。   In order to effectively generate the thermal expansion force of the second cushion layer 6, the restraining force of the reinforcing layer 7 with respect to the second cushion layer 6 is important, and the lead sheath 5, the second cushion layer 6. It is preferable that the magnitude relationship of the Young's modulus of the reinforcing layer 7 increases in the order of the second cushion layer 6, the lead sheath 5, and the reinforcing layer 7. With respect to the first cushion layer 4, it is important to provide sufficient cushioning properties against the thermal expansion of the cable core 3, and the rubber / plastic insulation layer 2, the first cushion layer 4, and the lead sheath 5 are made of Young. It is preferable that the magnitude of the rate increases in the order of the first cushion layer 4, the rubber / plastic insulating layer 2, and the lead sheath 5.

本発明に係るゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルにおいて、第二のクッション層6は樹脂の押出成形により形成することが好ましい。第二のクッション層6を樹脂の押出成形により形成すると、テープ巻きにより形成する場合よりも、第二のクッション層6の内面を平滑にできるため、第二のクッション層6がその熱膨張力で鉛シース5に強く押し付けられても鉛シース5に食い込むことがなく、鉛シース5に損傷を与えるのを防止できる。また、第二のクッション層6の熱膨張力を高めるためには、第二のクッション層6の厚さも重要な要素である(数6、数7参照)。テープ巻きにより鉛シースの膨張を抑えるのに効果的な第二のクッション層の厚さを確保するには、テープ巻きの層数を多くする必要があり、ケーブル製造面で得策とはいえない。第二のクッション層を樹脂の押出成形により形成すれば、第二のクッション層の形成を1工程で出来るため容易であり、かつ鉛シースの膨張を抑えるのに効果的な第二のクッション層の厚さを確保することも容易である。また、補強層7が金属テープ巻きで形成される場合でも、金属テープのエッジ部が鉛シース5を傷つけるのを防止できる。さらに場合によっては第二のクッション層6をケーブルの防食層として利用することも可能である。   In the rubber / plastic insulated lead sheath cable according to the present invention, the second cushion layer 6 is preferably formed by extrusion molding of resin. When the second cushion layer 6 is formed by extrusion molding of resin, the inner surface of the second cushion layer 6 can be made smoother than when it is formed by tape winding. Even if it is strongly pressed against the lead sheath 5, the lead sheath 5 is not digged in, and damage to the lead sheath 5 can be prevented. Further, in order to increase the thermal expansion force of the second cushion layer 6, the thickness of the second cushion layer 6 is also an important factor (see Equations 6 and 7). In order to secure the thickness of the second cushion layer effective to suppress the expansion of the lead sheath by tape winding, it is necessary to increase the number of tape winding layers, which is not a good solution in terms of cable manufacturing. If the second cushion layer is formed by resin extrusion, the second cushion layer can be easily formed in one step, and the second cushion layer is effective in suppressing the expansion of the lead sheath. It is easy to ensure the thickness. Further, even when the reinforcing layer 7 is formed by winding with a metal tape, it is possible to prevent the edge portion of the metal tape from damaging the lead sheath 5. In some cases, the second cushion layer 6 can be used as a cable anticorrosion layer.

なお、第二のクッション層の厚さを厚くするほど熱膨張力が大きくなり(数6参照)、鉛シースの膨張を抑える効果が高くなると考えられるが、第二のクッション層の厚さが増大するほど、送電時のケーブル中心導体での発熱による温度上昇が大きくなるため、ケーブルの熱設計面で不利になるという問題と、ケーブルの製造コストが高くなるという問題があるため、第二のクッション層の厚さはそれらの問題も踏まえて適切に選択することが好ましい。また、上記のことから、第一のクッション層、第二のクッション層の材料には、熱抵抗の小さい材料を選択することが好ましい。   In addition, it is thought that the thermal expansion force increases as the thickness of the second cushion layer increases (see Equation 6), and the effect of suppressing the expansion of the lead sheath increases. However, the thickness of the second cushion layer increases. The higher the temperature rise due to heat generated in the cable center conductor during power transmission, the more disadvantageous the cable thermal design, and the higher the cable manufacturing cost, the second cushion. The thickness of the layer is preferably selected appropriately in consideration of these problems. From the above, it is preferable to select a material having a low thermal resistance as the material for the first cushion layer and the second cushion layer.

また、本発明に係るゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルにおいて、補強層7は金属テープ巻きにより形成することが好ましい。金属テープとしては、ステンレステープや亜鉛メッキ鋼帯などを使用することができる。金属テープ巻き層の厚さは、温度上昇時に第二のクッション層の熱膨張力で鉛シースを内側へ押さえ込む作用が効果的に働く厚さを選択することが好ましい。   In the rubber / plastic insulated lead sheath cable according to the present invention, the reinforcing layer 7 is preferably formed by winding a metal tape. As the metal tape, a stainless steel tape or a galvanized steel strip can be used. As the thickness of the metal tape winding layer, it is preferable to select a thickness at which the action of pressing the lead sheath inward by the thermal expansion force of the second cushion layer effectively works when the temperature rises.

また、本発明に係るゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルにおいて、補強層7は高強度繊維テープ又は高強度繊維−樹脂複合テープによる補強テープ巻きにより形成することもできる。すなわち、補強層7の形成に使用するテープ材として、金属テープの代わりに、ヤング率が高く低伸度の高強度繊維(アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維など)で形成されたテープや、これらのテープにエポキシ樹脂などを含浸硬化させた高強度繊維−樹脂複合テープなどを使用することができる。高強度繊維テープ又は高強度繊維−樹脂複合テープによるテープ巻き層の厚さは、温度上昇時に第二のクッション層の熱膨張力で鉛シースを内側へ押さえ込む作用が効果的に働く厚さを選択することが好ましい。   In the rubber / plastic insulated lead sheath cable according to the present invention, the reinforcing layer 7 may be formed by winding a reinforcing tape with a high-strength fiber tape or a high-strength fiber-resin composite tape. That is, as a tape material used for forming the reinforcing layer 7, instead of a metal tape, a tape formed of high-strength fibers having high Young's modulus and low elongation (aramid fiber, glass fiber, carbon fiber, etc.), and these A high-strength fiber-resin composite tape in which an epoxy resin or the like is impregnated and cured can be used. The thickness of the tape winding layer made of high-strength fiber tape or high-strength fiber-resin composite tape is selected so that when the temperature rises, the action of pressing the lead sheath inward with the thermal expansion force of the second cushion layer works effectively It is preferable to do.

次に、本発明の効果を確認するための計算結果を説明する。供試ケーブルの中心導体1は断面積500mmの銅撚線、ゴム・プラスチック絶縁層本体2bは厚さ13mmの架橋ポリエチレンである。 Next, calculation results for confirming the effect of the present invention will be described. Central conductor 1 of the test cable is a copper twisted wire cross-sectional area 500 mm 2, the rubber-plastic insulating layer body 2b are cross-linked polyethylene having a thickness of 13 mm.

第一のクッション層4は、半導電性クッションテープ巻きにより形成され、その厚さは1.1mm、内径は60.3mm、外径は62.5mmである。半導電性クッションテープの線熱膨張率βは1.0×10−4[1/℃]、ヤング率Eは4.41×10[Pa]である。したがって第一のクッション層4の線熱膨張率βとヤング率Eと内径(内半径)と外径(外半径)とで〔数5〕で定義される第一のクッション層の熱膨張力指数αは8.66×10[Pa/℃]、また〔数8〕の線熱膨張率βとヤング率Eとの積で定義される第一のクッション層の簡易熱膨張力指数α’は4.41×10[Pa/℃]である。鉛シース5の厚さは3.3mmである。 The first cushion layer 4 is formed by winding a semiconductive cushion tape, and has a thickness of 1.1 mm, an inner diameter of 60.3 mm, and an outer diameter of 62.5 mm. The semiconductive cushion tape has a linear thermal expansion coefficient β 1 of 1.0 × 10 −4 [1 / ° C.] and a Young's modulus E 1 of 4.41 × 10 7 [Pa]. Therefore, the thermal expansion of the first cushion layer defined by [Equation 5] with the linear thermal expansion coefficient β 1 , Young's modulus E 1 , inner diameter (inner radius) and outer diameter (outer radius) of the first cushion layer 4. The force index α 1 is 8.66 × 10 3 [Pa / ° C.] and the simple thermal expansion force index of the first cushion layer defined by the product of the linear thermal expansion coefficient β 1 and Young's modulus E 1 of [Equation 8] α 1 ′ is 4.41 × 10 3 [Pa / ° C.]. The thickness of the lead sheath 5 is 3.3 mm.

第二のクッション層6は、ポリエチレンの押出成形により形成され、その厚さは4.5mm、内径は69.1mm、外径は78.1mmである。第二のクッション層6の線熱膨張率βに関しては、プラスチックの線熱膨張率は一般に温度が高くなると大きくなる傾向を示し、ポリエチレンの場合は20℃で2.0×10−4[1/℃]、60℃で7.0×10−4[1/℃]、90℃で1.0×10−3[1/℃]である。第二のクッション層6のヤング率Eは、ポリエチレンの場合で1.47×10[Pa]であり、したがって〔数6〕で定義される第二のクッション層6の熱膨張力指数αは、20℃の場合で6.27×10[Pa/℃]、60℃の場合で2.19×10[Pa/℃]、90℃の場合で3.13×10[Pa/℃]である。また、〔数9〕で定義される第二のクッション層の簡易熱膨張力指数α2’は、20℃の場合で2.94×104[Pa/℃]、60℃の場合で1.03×10[Pa/℃]、90℃の場合で1.47×10[Pa/℃]である。いずれも第二のクッション層6の熱膨張力指数αおよび簡易熱膨張力指数α2’は、第一のクッション層4の熱膨張力指数αおよび簡易熱膨張力指数α1’より大きく、〔数7〕で定義される熱膨張力指数比率Kは、20℃の場合で7.2、60℃の場合で25.3、90℃の場合で36.2であり、〔数10〕で定義される簡易熱膨張力指数比率K’は、20℃の場合で6.7、60℃の場合で23.3、90℃の場合で33.4である。補強層7は、厚さ0.5mmの亜鉛メッキ鋼帯を2枚巻くことにより形成され、その厚さは1mmである。 The second cushion layer 6 is formed by extrusion molding of polyethylene, and has a thickness of 4.5 mm, an inner diameter of 69.1 mm, and an outer diameter of 78.1 mm. Regarding the linear thermal expansion coefficient β 2 of the second cushion layer 6, the linear thermal expansion coefficient of plastic generally tends to increase as the temperature increases. In the case of polyethylene, 2.0 × 10 −4 [1 / ° C. at 20 ° C. ], 7.0 × 10 −4 [1 / ° C.] at 60 ° C., and 1.0 × 10 −3 [1 / ° C.] at 90 ° C. The Young's modulus E 2 of the second cushion layer 6 is 1.47 × 10 8 [Pa] in the case of polyethylene, and therefore the thermal expansion force index α 2 of the second cushion layer 6 defined by [Equation 6] is It is 6.27 × 10 4 [Pa / ° C.] at 20 ° C., 2.19 × 10 5 [Pa / ° C.] at 60 ° C., and 3.13 × 10 5 [Pa / ° C.] at 90 ° C. The simple thermal expansion force index α 2 ′ of the second cushion layer defined by [Equation 9] is 2.94 × 10 4 [Pa / ° C.] at 20 ° C. and 1.03 × 10 5 at 60 ° C. [Pa / ° C.] and 1.47 × 10 5 [Pa / ° C.] in the case of 90 ° C. In both cases, the thermal expansion power index α 2 and the simple thermal expansion power index α 2 ′ of the second cushion layer 6 are larger than the thermal expansion power index α 1 and the simple thermal expansion power index α 1 ′ of the first cushion layer 4. The thermal expansion force index ratio K defined by [Equation 7] is 7.2 at 20 ° C, 25.3 at 60 ° C, and 36.2 at 90 ° C, and the simplified heat defined by [Equation 10]. The expansion index ratio K ′ is 6.7 at 20 ° C., 23.3 at 60 ° C., and 33.4 at 90 ° C. The reinforcing layer 7 is formed by winding two galvanized steel strips having a thickness of 0.5 mm, and the thickness thereof is 1 mm.

図2は、上記のゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルにおいて、第二のクッション層6の効果を確認するために、第二のクッション層6の線熱膨張率を2.0×10−4[1/℃]から1.0×10−3[1/℃]までの範囲で1.0×10−4[1/℃]刻みで設定し、第二のクッション層6の厚さを変化させた場合について、中心導体1に1200Aを通電した時の定常状態での熱膨張による鉛シース5の円周方向の歪みを計算した結果である。なお、ケーブルの周囲の基底温度は20℃、大気中を想定した計算である。 FIG. 2 shows that in the above rubber / plastic insulated lead sheath cable, in order to confirm the effect of the second cushion layer 6, the linear thermal expansion coefficient of the second cushion layer 6 is set to 2.0 × 10 −4 [1 / ° C. ] To 1.0 × 10 −3 [1 / ° C.] in the range of 1.0 × 10 −4 [1 / ° C.] and the thickness of the second cushion layer 6 is changed. 3 is a result of calculating the circumferential strain of the lead sheath 5 due to thermal expansion in a steady state when 1200 A is energized. The calculation is based on the assumption that the base temperature around the cable is 20 ° C in the atmosphere.

図2の結果から、第二のクッション層の線熱膨張率が小さい領域(2.0×10−4から5.0×10−4[1/℃]の場合)、あるいは簡易熱膨張力指数比率K’が小さい領域(6.7から16.7)では、第二のクッション層の厚さの増加と共に鉛シースの歪みは増加する傾向を示し、また線熱膨張率および簡易熱膨張力指数比率K’が増加するに従って鉛シースの歪みの増加量は低減する傾向を示すものの、第二のクッション層は鉛シースの歪みを低減させる効果がないことが分かる。これに対し、第二のクッション層の線熱膨張率が6.0×10−4[1/℃]程度、簡易熱膨張力指数比率K’が20程度まで大きくなると、第二のクッション層の厚さが増加しても鉛シースの歪みはほとんど変化しなくなる(第二のクッション層を入れない場合の鉛シースの歪みと同程度)。そして更に線熱膨張率、簡易熱膨張力指数比率K’が大きくなると、第二のクッション層の厚さの増加に対して鉛シースの歪みが単調に減少し、鉛シースの歪みの低減効果が顕著に現れることが分かる。このことから、第二のクッション層の熱膨張力が大きいほど、鉛シースの歪みの低減効果が大きくなることが分かる。 From the result of FIG. 2, the region where the linear thermal expansion coefficient of the second cushion layer is small (in the case of 2.0 × 10 −4 to 5.0 × 10 −4 [1 / ° C.]), or the simple thermal expansion index ratio K ′ is In the small region (6.7 to 16.7), the lead sheath strain tends to increase with increasing thickness of the second cushion layer, and lead increases as the linear thermal expansion coefficient and the simplified thermal expansion index ratio K ′ increase. Although the increase in sheath strain tends to decrease, it can be seen that the second cushion layer is ineffective in reducing lead sheath strain. On the other hand, when the linear thermal expansion coefficient of the second cushion layer is about 6.0 × 10 −4 [1 / ° C.] and the simple thermal expansion index ratio K ′ is increased to about 20, the thickness of the second cushion layer Even if increases, the strain of the lead sheath hardly changes (similar to the strain of the lead sheath without the second cushion layer). When the linear thermal expansion coefficient and the simple thermal expansion force index ratio K ′ are further increased, the lead sheath distortion is monotonously reduced with respect to the increase in the thickness of the second cushion layer, and the lead sheath distortion is reduced. It can be seen that it appears prominently. From this, it can be seen that the greater the thermal expansion force of the second cushion layer, the greater the effect of reducing the distortion of the lead sheath.

図2の計算結果に対して、第二のクッション層の厚さを0.5mmから8mmの範囲で変化させた場合の熱膨張力指数比率Kと鉛シースの歪みの関係を図3に示す。同様に簡易熱膨張力指数比率K’と鉛シースの歪みの関係を図4に示す。図3、図4の結果から、熱膨張力指数比率Kおよび簡易熱膨張力指数比率K’がいずれも20以上とすることで、第二のクッション層を入れることによる鉛シースの歪みの低減効果が現れることが分かる。更に、図3の結果から、熱膨張力指数比率Kが20以上の領域では、熱膨張力指数比率Kに対して第二のクッション層の厚さを大きくするほど鉛シースの歪みの低減効果が高まるが、その効果は飽和傾向にあり、第二のクッション層の厚さが4mmから8mmの範囲ではほぼ同一曲線になっていることが分かる。このことから、熱膨張力指数比率Kが決まれば、必要以上に第二のクッション層の厚さを厚くすることは得策ではなく、本実施例における第二のクッション層の厚さ4.5mmは妥当な厚さであるといえる。また、図3、図4の結果から、第二のクッション層の厚さを3mmから8mmの範囲で考えた場合、鉛シースの歪みの低減に効果的な熱膨張力指数比率Kおよび簡易熱膨張力指数比率K’の値の設定範囲は20〜40の範囲であり、また熱膨張力指数比率Kおよび簡易熱膨張力指数比率K’を40以上に設定することは過剰設計であり、40以上にする必要はないことが分かる。また、約10000回の繰返し歪みに対する鉛シースの許容歪み変化幅である0.15%以下に鉛シースの歪みを抑えるためには、熱膨張力指数比率Kおよび簡易熱膨張力指数比率K’を25以上に設定すればよいことが分かる。本実施例である第二のクッション層の厚さ4.5mmの場合においては、第二のクッション層の温度が50℃程度であり、その時の線熱膨張率は6.0×10−4[1/℃]程度であるため、熱膨張力指数比率Kおよび簡易熱膨張力指数比率K’はともに20程度あり、鉛シースの歪みの低減効果が得られ始める場合に相当する。なお、この計算例は亜鉛メッキ鋼帯巻きの補強層までのケーブルに対してのものであるが、実際のケーブルでは亜鉛メッキ鋼帯巻きの補強層の外側に防食層や鉄線鎧装などが設けられるため、第二のクッション層の温度は60℃前後となり、その時の線熱膨張率は8×10−4[1/℃]程度となるため、熱膨張力指数比率Kおよび簡易熱膨張力指数比率K’はともに25以上となり、鉛シースの許容歪み変化幅である0.15%以下まで鉛シースの歪みを低減することができる。また、図3と図4の結果の比較から、熱膨張力指数比率Kの替わりに材料の線熱膨張率とヤング率の積のみで定義される簡易膨張力指数比率K’で考えても鉛シースの歪みの低減効果の傾向を把握するには十分であり、第二のクッション層の材料を選定する上で重要な指標となる。 FIG. 3 shows the relationship between the thermal expansion force index ratio K and the lead sheath distortion when the thickness of the second cushion layer is changed in the range of 0.5 mm to 8 mm with respect to the calculation result of FIG. Similarly, FIG. 4 shows the relationship between the simple thermal expansion force index ratio K ′ and the lead sheath distortion. From the results of FIGS. 3 and 4, when both the thermal expansion force index ratio K and the simple thermal expansion force index ratio K ′ are 20 or more, the effect of reducing distortion of the lead sheath by inserting the second cushion layer Can be seen. Further, from the results of FIG. 3, in the region where the thermal expansion index ratio K is 20 or more, the lead sheath distortion is reduced as the thickness of the second cushion layer is increased with respect to the thermal expansion index ratio K. Although the effect increases, the effect tends to be saturated, and it can be seen that when the thickness of the second cushion layer is in the range of 4 mm to 8 mm, the curves are almost the same. From this, if the thermal expansion index ratio K is determined, it is not a good idea to increase the thickness of the second cushion layer more than necessary, and the thickness of the second cushion layer in this embodiment is appropriate to be 4.5 mm. It can be said that it is thick. Also, from the results of FIGS. 3 and 4, when considering the thickness of the second cushion layer in the range of 3 mm to 8 mm, the thermal expansion force index ratio K and the simple thermal expansion that are effective in reducing the distortion of the lead sheath The setting range of the value of the force index ratio K ′ is in the range of 20 to 40, and setting the thermal expansion force index ratio K and the simple thermal expansion force index ratio K ′ to 40 or more is an overdesign, and 40 or more It turns out that there is no need to In order to suppress the lead sheath strain to 0.15% or less, which is the allowable strain change width of the lead sheath with respect to about 10,000 repetitive strains, the thermal expansion force index ratio K and the simple thermal expansion force index ratio K ′ are 25 or more. It turns out that it should just set to. In the case of the second cushion layer having a thickness of 4.5 mm in this example, the temperature of the second cushion layer is about 50 ° C., and the linear thermal expansion coefficient at that time is 6.0 × 10 −4 [1 / ° C. Therefore, the thermal expansion force index ratio K and the simple thermal expansion force index ratio K ′ are both about 20, corresponding to the case where the effect of reducing the distortion of the lead sheath begins to be obtained. This calculation example is for a cable up to the reinforcing layer of the galvanized steel strip winding. However, in the actual cable, an anticorrosion layer or an iron wire armor is provided outside the reinforcing layer of the galvanized steel strip winding. Therefore, the temperature of the second cushion layer is about 60 ° C., and the coefficient of linear thermal expansion at that time is about 8 × 10 −4 [1 / ° C.]. Both ratios K ′ are 25 or more, and the strain of the lead sheath can be reduced to 0.15% or less which is the allowable strain change width of the lead sheath. From the comparison of the results of FIG. 3 and FIG. 4, lead can be derived from the simple expansion force index ratio K ′ defined only by the product of the linear thermal expansion coefficient and the Young's modulus of the material instead of the thermal expansion index ratio K. This is sufficient for grasping the tendency of the effect of reducing the strain of the sheath, and is an important index for selecting the material of the second cushion layer.

図5は、上記のゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルにおいて、第二のクッション層6の厚さを4.5mmとした場合の、中心導体1の通電電流と鉛シースの歪みの関係を計算した結果である。なお、第二のクッション層の線熱膨張率は図2の計算結果と同様に2.0×10−4[1/℃]から1.0×10−3[1/℃]までの範囲で1.0×10−4[1/℃]刻みで設定し、中心導体に通電した時の定常状態での熱膨張による鉛シース5の円周方向の歪みを計算した結果である。ケーブルの周囲の基底温度は20℃、大気中を想定した計算である。 FIG. 5 shows the calculation result of the relationship between the current flowing through the center conductor 1 and the distortion of the lead sheath when the thickness of the second cushion layer 6 is 4.5 mm in the above rubber / plastic insulated lead sheath cable. is there. The linear thermal expansion coefficient of the second cushion layer is 1.0 × 10 − in the range from 2.0 × 10 −4 [1 / ° C.] to 1.0 × 10 −3 [1 / ° C.] similarly to the calculation result of FIG. 4 is a result of calculating the circumferential strain of the lead sheath 5 due to thermal expansion in a steady state when the central conductor is energized, set in increments of 4 [1 / ° C.]. The calculation is based on the assumption that the base temperature around the cable is 20 ° C in the atmosphere.

中心導体の通電電流の増大に伴い鉛シースの歪みは増大していくが、第二のクッション層の線熱膨張率βが大きくなるほど、鉛シースの歪みの増加の度合いは低減され、第二のクッション層の熱膨張力が鉛シースの歪みの低減に対して効果的に作用することが分かる。ここで、第二のクッション層の線熱膨張率は温度依存性があり、中心導体の通電量が少なく温度が低い場合には線熱膨張率が小さく(例えば20℃で2.0×10−4[1/℃])、第二のクッション層の熱膨張力による鉛シースの歪みの低減効果はほとんど期待できないか、あるいは逆に熱膨張を促進させるように作用するが、通電量が小さく温度が低い領域では、もともとケーブルコアの膨張量も少ないため、鉛シースの疲労に大きな影響を与えるまでの鉛シースの膨張は発生せず、問題にはならない。重要なのは、通電量が大きく温度が高くなり、ケーブルコアの膨張量が大きくなった場合であり、この場合には温度の上昇により第二のクッション層の線熱膨張率も高くなるため、第二のクッション層の熱膨張力により鉛シースの歪みの低減作用が効果的に働く。 As the energization current of the center conductor increases, the strain of the lead sheath increases. However, as the linear thermal expansion coefficient β 2 of the second cushion layer increases, the degree of increase in the strain of the lead sheath decreases. It can be seen that the thermal expansion force of the cushion layer effectively acts to reduce the distortion of the lead sheath. Here, the linear thermal expansion coefficient of the second cushion layer is temperature-dependent, and when the energization amount of the central conductor is small and the temperature is low, the linear thermal expansion coefficient is small (for example, 2.0 × 10 −4 [20 ° C. 1 / ° C]), the effect of reducing the distortion of the lead sheath due to the thermal expansion force of the second cushion layer can hardly be expected, or conversely it works to promote thermal expansion, but the energization is small and the temperature is low In the region, since the amount of expansion of the cable core is also small, the lead sheath does not swell until it significantly affects the fatigue of the lead sheath, which is not a problem. What is important is when the energization amount is large and the temperature is high, and the expansion amount of the cable core is large. In this case, the linear thermal expansion coefficient of the second cushion layer is also increased due to the temperature rise. The thermal expansion force of the cushion layer effectively reduces the strain of the lead sheath.

この計算例では、亜鉛メッキ鋼帯巻きの補強層までのケーブルについて検討したが、亜鉛メッキ鋼帯巻きの補強層の外側に防食層や鉄線鎧装などが設けられるケーブルに対しても第二のクッション層の熱膨張力が鉛シースの歪みの低減に対して有効に作用することは言うまでもない。また、第二のクッション層はポリエチレンのほかにポリ塩化ビニルなどを使用して防食層の役割を兼ねさせることもできる。   In this calculation example, the cable up to the reinforcing layer of the galvanized steel strip winding was examined, but the second case is also applied to the cable in which the anticorrosion layer or the iron wire armoring is provided outside the reinforcing layer of the galvanized steel strip winding. Needless to say, the thermal expansion force of the cushion layer effectively acts on the reduction of the distortion of the lead sheath. The second cushion layer can also serve as an anticorrosion layer by using polyvinyl chloride in addition to polyethylene.

以上の実施形態では、単心の交流用又は直流用のゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルを説明したが、3心の交流用ゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルであっても、3本のケーブルコアに対してそれぞれその外側に、第一のクッション層、鉛シース、第二のクッション層、補強層を順次設けることで、第二のクッション層の熱膨張力を利用した鉛シースの歪みの低減効果を得ることができる。   In the above embodiment, a single-core AC or DC rubber / plastic insulated lead sheath cable has been described. However, even if a three-core rubber / plastic insulated lead sheath cable is used, three cable cores are used. In contrast, the first cushion layer, the lead sheath, the second cushion layer, and the reinforcement layer are sequentially provided on the outside of each, thereby reducing the distortion of the lead sheath using the thermal expansion force of the second cushion layer. Can be obtained.

本発明に係るゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルの一実施形態を示す断面図。Sectional drawing which shows one Embodiment of the rubber-plastic insulation lead sheath cable which concerns on this invention. 第二のクッション層及び厚さが鉛シースの円周方向の歪みを低減させる効果を確認するため、第二のクッション層の線熱膨張率β(あるいは簡易熱膨張力指数比率K’)を変えて、第二のクッション層の厚さと鉛シースの歪みの大きさとの関係を計算した結果を示すグラフ。In order to confirm the effect that the second cushion layer and the thickness reduce the circumferential distortion of the lead sheath, the linear thermal expansion coefficient β (or simple thermal expansion force index ratio K ′) of the second cushion layer is changed. The graph which shows the result of having calculated the relationship between the thickness of a 2nd cushion layer, and the magnitude | size of distortion of a lead sheath. 図2の計算結果に対して、第二のクッション層の厚さに対する熱膨張力指数比率Kと鉛シースの歪みの関係にまとめなおした結果を示すグラフ。The graph which shows the result of having summarized the relationship between the thermal expansion force index ratio K with respect to the thickness of a 2nd cushion layer, and the distortion | strain of a lead sheath with respect to the calculation result of FIG. 図2の計算結果に対して、第二のクッション層の厚さに対する簡易熱膨張力指数比率K’と鉛シースの歪みの関係にまとめなおした結果を示すグラフ。The graph which shows the result of having summarized the relationship between the simple thermal expansion force index ratio K ′ with respect to the thickness of the second cushion layer and the strain of the lead sheath with respect to the calculation result of FIG. 2. 第二のクッション層の線熱膨張率β(あるいは簡易熱膨張力指数比率K’)が鉛シースの円周方向の歪みを低減させる効果を確認するため、第二のクッション層の厚さを一定とし、第二のクッション層の線熱膨張率を変えて、中心導体の通電電流の大きさと鉛シースの歪みの大きさとの関係を計算した結果を示すグラフ。In order to confirm the effect that the linear thermal expansion coefficient β (or simple thermal expansion force index ratio K ′) of the second cushion layer reduces the distortion in the circumferential direction of the lead sheath, the thickness of the second cushion layer is constant. And the graph which shows the result of having calculated the relationship between the magnitude | size of the energization current of a center conductor, and the magnitude | size of distortion of a lead sheath, changing the linear thermal expansion coefficient of a 2nd cushion layer.

符号の説明Explanation of symbols

1:中心導体
2:ゴム・プラスチック絶縁層
2a:内部半導電層
2b:ゴム・プラスチック絶縁層本体
2c:外部半導電層
3:ケーブルコア
4:第一のクッション層
5:鉛シース
6:第二のクッション層
7:補強層
1: Central conductor 2: Rubber / plastic insulating layer 2a: Internal semiconductive layer 2b: Rubber / plastic insulating layer body 2c: External semiconductive layer 3: Cable core 4: First cushion layer 5: Lead sheath 6: Second Cushion layer 7: reinforcement layer

Claims (5)

ケーブルコアと鉛シースの間に第一のクッション層を設け、鉛シースの外側に第二のクッション層と補強層を順次設けたゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブルであって、第二のクッション層の線熱膨張率とヤング率との積が、第一のクッション層の線熱膨張率とヤング率との積より大きいことを特徴とするゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブル。   A rubber / plastic insulated lead sheath cable in which a first cushion layer is provided between a cable core and a lead sheath, and a second cushion layer and a reinforcing layer are sequentially provided outside the lead sheath. A rubber / plastic insulated lead sheath cable characterized in that the product of linear thermal expansion coefficient and Young's modulus is greater than the product of linear thermal expansion coefficient and Young's modulus of the first cushion layer. 第二のクッション層が樹脂の押出成形で形成されていることを特徴とする請求項1記載のゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブル。   2. The rubber / plastic insulated lead sheath cable according to claim 1, wherein the second cushion layer is formed by resin extrusion. 補強層が金属テープ巻きにより形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブル。   3. The rubber / plastic insulated lead sheath cable according to claim 1, wherein the reinforcing layer is formed by winding a metal tape. 補強層が高強度繊維テープ又は高強度繊維−樹脂複合テープによるテープ巻きにより形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブル。   The rubber / plastic insulated lead sheath cable according to claim 1 or 2, wherein the reinforcing layer is formed by tape winding with a high strength fiber tape or a high strength fiber-resin composite tape. 第二のクッション層の線熱膨張率とヤング率との積が、第一のクッション層の線熱膨張率とヤング率との積の20倍以上、40倍以下である請求項1記載のゴム・プラスチック絶縁鉛シースケーブル。   The rubber according to claim 1, wherein the product of the linear thermal expansion coefficient and the Young's modulus of the second cushion layer is 20 times or more and 40 times or less of the product of the linear thermal expansion coefficient and the Young's modulus of the first cushion layer.・ Plastic insulated lead sheath cable.
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