JP5354159B2

JP5354159B2 - ソリッドケーブルの製造方法

Info

Publication number: JP5354159B2
Application number: JP2008243262A
Authority: JP
Inventors: 正幸廣瀬; 茂樹島田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP2010073661A

Description

本発明は、油浸絶縁層を備えるソリッドケーブルの製造方法に関するものである。特に、絶縁油の含浸時間を短縮化できるソリッドケーブルの製造方法に関する。

海底ケーブルなどに用いられる電力ケーブルとして、絶縁層に高粘度油を含浸したソリッドケーブルが知られている。このケーブルの構成例は、中心から順に、導体、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層、金属シース、防食層および鉄線鎧装を備える。

このようなケーブルは、例えば次のようにして製造される。導体の外周に、内部半導電層、絶縁層、外部半導電層を順に形成して、ケーブルコアとする。このケーブルコアをタンク内に巻き取り、絶縁層中の水分及び空気を除去するために真空加熱乾燥する。次いで、タンク内に高粘度の絶縁油を導入して絶縁層に加圧含浸させる。そして、絶縁層の上に金属シースを被せ、その外側に防食層を被せ、さらにその外側に、鉄線鎧装等が形成される。

この絶縁層に含浸される絶縁油は、粘度が高いため含浸に長時間を要する。そのため、含浸工程の効率化については種々の提案がなされている。例えば、特許文献１では、ケーブルコアの乾燥工程での乾燥温度よりも高温に絶縁油を加熱して含浸する技術を開示している。

特開２０００−２６８６５２号公報

しかし、この含浸工程において、高温に伴って絶縁層の構成材料や絶縁油が劣化することを防止したり、更なる含浸時間を短縮することが求められている。

絶縁油の含浸工程において、タンク内の圧力を上げると、絶縁層3の含浸経路を通して絶縁層の構成材料である絶縁紙に絶縁油が含浸しやすいと考えられ、絶縁油を絶縁層に含浸する際、絶縁油の圧力を所定圧力にまで加圧することが行われている。ソリッドケーブルの場合、絶縁油はコアの外側から加圧され、コア表面部と導体近傍との間に差圧を発生させ、その差圧により絶縁油が絶縁紙に含浸される。そのため、コアの外側からの加圧によって絶縁層自体が締まる。その結果、含浸経路となる絶縁層3中の微細な隙間が圧縮され、かえって油流抵抗が大きくなって、含浸に時間がかかることがある。

特に、絶縁テープとして、ポリプロピレン（PP）フィルムの片側又は両側にクラフト紙を一体化した複合テープ（PPLP 登録商標）を用いた場合、含浸時間の長期化は一層顕著になる。つまり、絶縁油の加圧圧力を主としてPPフィルムが受けるため、そのPPフィルムが含浸経路となるクラフト紙を圧縮する。その結果、油流抵抗が増大して、絶縁油の含浸速度はますます遅くなる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、絶縁層に絶縁油を含浸する時間を短縮できるソリッドケーブルの製造方法を提供することにある。

本発明は、絶縁層に絶縁油を加圧状態にて含浸する工程を備えるソリッドケーブルの製造方法であって、前記加圧状態で絶縁油の圧力を一旦減圧する工程を備えることを特徴とする。

この構成によれば、一旦加圧状態とした絶縁油の圧力を含浸工程の途中で減圧することにより、加圧により圧縮状態とされていた含浸経路を開放する。それにより、増大していた油流抵抗を下げ、絶縁油の減圧を行わない場合に比べて、短期間に絶縁油を絶縁層に含浸することができる。また、含浸時間の短縮化が図れるため、従来に比べて低温にて含浸しても許容時間内に含浸作業を完了することも期待できる。それに伴って、高温に伴う絶縁層の構成材料や絶縁油の劣化を抑制することが期待される。なお、ここでの加圧状態とは、加圧前の状態に比べて絶縁油の圧力が上昇した状態のことであり、加圧により絶縁油が所定の圧力に到達した後はもちろん、この所定の圧力にまで昇圧する過程をも含む。

本発明方法において、前記絶縁層は、樹脂フィルムを含むことが好ましい。

樹脂フィルムを含む絶縁層は、絶縁油の加圧圧力を樹脂フィルムが受けて含浸経路を圧縮する傾向が強い。そのため、本発明方法は、樹脂フィルムを含む絶縁層への絶縁油の含浸時間短縮に効果的である。

また、本発明方法は、樹脂フィルムの片面又は両面にクラフト紙が積層された複合テープを主体として絶縁層を構成したケーブルに適用することが好ましい。さらに、この複合テープがスーパーカレンダー掛けして製造される場合がより好ましい。

この構成によれば、複合テープを絶縁層に用いることで、より絶縁特性に優れたケーブルを構成できる。特に、スーパーカレンダー掛けにより、複合テープの厚みに占める樹脂フィルムの厚みの比率（PP比）が高く、絶縁特性に優れた複合テープが得られる。その複合テープは、薄くて高密度のクラフト紙部分を有する。複合テープのクラフト紙部分は、複合テープを導体の外側に巻回して絶縁層となったとき、主たる含浸経路となる。そのため、含浸経路となるクラフト紙部分の密度が高いと、そのクラフト紙部分の微細な隙間が小さいことになり、含浸経路が元々狭小ということになる。このような狭小な含浸経路の複合テープを絶縁層に用いる場合、絶縁油を加圧すると樹脂フィルムにより狭小な含浸経路がさらに圧縮されて絶縁油の含浸が一層困難となる。しかし、本発明方法では、コアの外側の絶縁油の加圧圧力を減圧することで、このように含浸経路が狭小な複合テープであっても、効率的に絶縁油を含浸することができる。

本発明方法において、前記絶縁油は、60℃での動粘度が10ｍｍ^２／ｓ（10cst）以上500ｍｍ^２／ｓ（500cst）未満の中粘度油とすることが挙げられる。

絶縁油を中粘度油として本発明方法を行えば、絶縁油の含浸時間を短縮することができる。また、中粘度油は高粘度油に比べて粘度が低いため、より短時間で絶縁層に含浸できる。

本発明方法において、前記絶縁油は、60℃での粘度が500cst以上の高粘度油としてもよい。

本発明方法によれば、絶縁油を高粘度油とした場合であっても、含浸時間を短縮することができる。また、絶縁油を高粘度油とすれば、例えばソリッドケーブルを海底ケーブルの渚付近など、高低差のある箇所に布設した場合であっても、絶縁油が金属シースと絶縁層との隙間に移動することが殆どなく、この隙間に沿ってケーブル軸方向に絶縁油が移動し、高所で絶縁油の枯渇に伴う絶縁特性の劣化を抑制することができる。

本発明のソリッドケーブルの製造方法によれば、絶縁層への絶縁油の含浸工程を短縮化することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

まず、本発明製造方法を説明するのに先立って、この方法により得られるソリッドケーブルの構成を図１に基づいて説明する。

このケーブルは、中心から順に導体1、内部半導電層2、絶縁層3、外部半導電層4、金属シース5、防食層6を備える。図では省略しているが、防食層6の外側に鉄線鎧装が形成される。また、金属シース5上または防食層6上にステンレステープなどで構成した補強層（図示略）が形成されても良い。

導体1は、複数本の銅素線からなるキーストン導体により構成される。内部半導電層2及び外部半導電層4は、カーボン紙などの導電性テープにより構成される。内部半導電層2は導体1の外側に、外部半導電層4は絶縁層3の外側に導電性テープを巻回して構成される。金属シース5は、一般に鉛被が用いられる。さらに防食層6は、ポリエチレンやポリ塩化ビニルなどにより構成される。

一方、絶縁層3は、絶縁テープを内部半導電層2上に巻回して構成される。ここでの絶縁テープには、(A)クラフト紙などの紙テープや、(B)ポリオレフィン系などの樹脂テープ、或いは(C)樹脂フィルム3aの片面又は両面にクラフト紙3bを一体化した複合テープを適宜選択して利用できる。ポリオレフィン系樹脂の代表例としてはポリプロピレンが挙げられる。より具体的には、(1)紙テープのみで絶縁層を構成したり、(2)複合テープ単独で絶縁層を構成したり、(3)紙テープと複合テープとを組み合わせて絶縁層を構成したり、(4)樹脂テープと複合テープとを組み合わせて絶縁層を構成したりすることが挙げられる。各種絶縁テープの組み合わせ方には、絶縁層の厚さ方向の一部に異種の絶縁テープ巻回層を形成したり、異種の絶縁テープを交互に巻回することが含まれる。

より具体的な複合テープの例としては、PPフィルムの片面又は両面にクラフト紙を一体化したPPLP（登録商標）をスーパーカレンダー掛けしたものであって、次の特性を有するものが挙げられる。

PPLP全体の厚さ：30〜200μm（特に70〜150μm）
PPLPの全体厚に対するPPフィルム厚の比率：40〜90％（特に60〜90％）
PPLPにおけるクラフト紙の密度：0.85g/cm³以上（特に1.0g/cm³以上）

このような絶縁層には、絶縁油が含浸される。その絶縁油としては、中粘度油や高粘度油が利用できる。中粘度油は、60℃での粘度が10cst以上500cst未満の絶縁油である。中粘度油の代表例としては、ポリブテンが挙げられる。その他、中粘度油としては、ポリスチレン系絶縁油、鉱油、アルキルベンゼン主体の合成油、重質アルキレート或いはこれらの１種以上を含む混合等が挙げられる。一方、高粘度油は、60℃での粘度が500cst以上、特に1000cst以上の絶縁油である。高粘度油の代表例としては、ナフテン系油が挙げられる。より具体的には、例えばＴ２０１５（ダセック社商品名）を挙げることができる。このＴ２０１５の粘度は60℃にて1200cst、比重は0.93(5℃)であり、直流海底ソリッドケーブルの絶縁油として実績がある。

以上の構成のソリッドケーブルは、次のようにして製造する。まず、導体1上に内部半導電層2、絶縁層3、外部半導電層4を形成してケーブルコアとする。次に、このコアを巻き取ってタンク内に収納し、コアを加熱することで絶縁層3を真空乾燥させる。この乾燥温度は、例えば100〜130℃程度、乾燥圧力は10^-1mmHg以下である。続いて、タンク内に所定温度の絶縁油を導入し、この絶縁油の圧力を加圧して、絶縁油を絶縁層3に含浸させる。絶縁油の含浸温度は、例えば80〜120℃程度、より好ましくは80〜100℃である。絶縁油の含浸が完了したら、ケーブルコアをタンク内から取り出し、そのコアの外側に金属シース5を形成する。そして、金属シース5の上に防食層6、鉄線凱装を形成する。必要に応じて、金属シース5の上又は防食層6の上に補強層も形成する。

この絶縁油の含浸に際して、本発明方法では絶縁油を所定圧力に加圧するまでの昇圧過程または所定圧力に加圧した後、圧力を一時的に減圧する。この絶縁油の加圧は、連続的又は段階的に圧力を漸増させることが好ましい。この圧力の漸増により、絶縁層3の変形などが抑制される。

減圧する時期は、絶縁層3にある程度絶縁油が浸透した含浸中間段階に行うことが好ましい。絶縁層3に絶縁油が浸透される極初期の段階で上記減圧を行うことは、絶縁油の含浸に加圧が寄与しないことになり、含浸に要する総時間がかえって長期化することになる。例えば、絶縁層3のほぼ中間まで絶縁油を含浸した時点で減圧を行えばよい。

減圧後の到達圧力や減圧の回数は、絶縁テープの特性、例えばPPLPのPP比や、絶縁テープの巻回数に応じて適宜選択すればよい。例えば、PP比の高いPPLPを用いている場合、減圧幅を大きく、即ち減圧後の到達圧力を低くすることが好ましいと考えられる。また、絶縁テープの巻回数が多い場合、減圧工程を複数回行っても良い。

また、減圧割合も、絶縁テープの特性、例えばPPLPのPP比や、絶縁テープの巻回数に応じて選択すればよい。あまり急激な減圧は、絶縁層3が変形する虞があるため、漸減することが好適である。

さらに、一時的な絶縁油の圧力の減圧を行った後、再度加圧して、絶縁油の含浸を行えばよい。この再加圧の条件も上述した加圧条件と同様に考えられる。

そして、必要に応じて、上記減圧と再加圧を適宜繰り返しても良い。

以上のように、絶縁層3に絶縁油を含浸する過程で、絶縁油を所定圧力に加圧した後、一旦減圧することで、絶縁油の加圧に伴う圧縮により狭小化された含浸経路を一時的に開放することができる。この含浸経路の開放により、広がった含浸経路内に絶縁油を引き込むことができ、絶縁油を絶縁層3に含浸する過程の合計時間を短縮することができる。

特に、PPLPを絶縁層に用いた場合、絶縁油の加圧圧力はPPフィルム3aが受けて含浸経路となるクラフト紙3bを圧縮することになる。そのため、PPLPを用いた絶縁層3に絶縁油を含浸する場合、上記減圧により含浸経路の開放を行うことで、含浸時間の短縮効果が一層顕著に現れると考えられる。

本発明ソリッドケーブルの製造方法は、大容量の海底ケーブルなどに利用されるソリッドケーブルの製造に好適に利用できる。

本発明に係るソリッドケーブルの一例を示す断面図である。

符号の説明

１導体２内部半導電層３絶縁層
３ａ樹脂フィルム(PPフィルム) ３ｂクラフト紙
４外部半導電層５金属シース６防食層

Claims

導体層の外周に絶縁層を形成したケーブルコアをタンクに収納し、タンク内に絶縁油を導入する導入工程と、
前記絶縁油を、前記タンク内に導入したときの圧力より高い所定圧力に加圧して、前記絶縁層に前記絶縁油を含浸する含浸工程と、を備え、
前記含浸工程において、前記所定圧力に加圧するまでの昇圧過程の途中、または前記所定圧力に加圧した後に、前記絶縁油の圧力を一旦減圧するソリッドケーブルの製造方法。
前記減圧の後、前記絶縁油を再加圧する請求項１に記載のソリッドケーブルの製造方法。
前記絶縁油の減圧と再加圧とを複数回行なう請求項２に記載のソリッドケーブルの製造方法。
前記絶縁油の加圧の際、前記絶縁油の圧力を漸増させ、前記絶縁油の減圧の際、前記絶縁油の圧力を漸減させる請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のソリッドケーブルの製造方法。
前記絶縁層は、樹脂フィルムを含む請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のソリッドケーブルの製造方法。
前記絶縁層の少なくとも一部は、樹脂フィルムの片面又は両面にクラフト紙が一体化された複合テープを導体の外側に巻回して構成されてなる請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のソリッドケーブルの製造方法。
この複合テープがスーパーカレンダー掛けして製造されてなる請求項６に記載のソリッドケーブルの製造方法。
前記絶縁油は、６０℃での粘度が１０ｃｓｔ以上５００ｃｓｔ未満の中粘度油である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のソリッドケーブルの製造方法。
前記絶縁油は、６０℃での粘度が５００ｃｓｔ以上の高粘度油である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のソリッドケーブルの製造方法。