JPH0127524B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、それ自身の撚線導体が、横断面平型
又は扇型に成形された素線を用いてこれの撚合せ
又集合により構成された電力ケーブルに関するも
のである。

一般に、電力ケーブルの撚線導体は、横断面円
形の所謂丸型素線が用いられており、これの撚合
せ又は集合後の完成された撚線導体の占積率は、
78.5％（π／４に相当）と低く、その結果、導体
外径が大きくなり、特に導体の上に多くの被覆を
施す電力ケーブル等では、非常に不経済なものと
なつている。

従来、かかる問題を克服するために、次の二つ
の施策が為されていた。

先ず、第一の策としては、丸型素線を撚合せ又
は集合して所定の撚線導体とした後で、この導体
をダイス又はロールによつて圧縮加工し、もつて
占積率の向上に資したものである。このものによ
る占積率は、90％程度（略88〜92％）まで向上す
ることができる。このときの占積率の向上分即
ち、包絡内面積の減少分に相当する圧縮率は略10
〜15％である。圧縮率をそれ以上高めようとして
も、素線がただダイス又はロールの後方に伸びる
だけで、占積率の向上にはつながらないことが経
験上知られている。

上記のものは、例えば特公昭７−2074号、特開
昭50−147585号公報に開示されているが、これら
のものでは、占積率が上記したように、圧縮加工
後の占積率が90％程度までしか向上できず、この
ものによつては、コンパクト化を図るには自ら限
界があつた。

そこで、上記した占積率向上の限界を打破する
ものとして、次に第二の施策が提案されている。

すなわち、第二の策は、第１図に例示したよう
に、撚線導体を構成する素線１をその撚合せ又は
集合する前に予め横断面平型又は扇型に成形し、
この成形素線を集合又は撚合せることにより、占
積率を大幅に向上させた撚線導体とするものであ
る。このものによれば、占積率は、略95〜98％と
飛躍的に向上させることができ、上記第一のもの
にとつて変わり得るが、その一方で、撚線導体と
して完成した後で、成形素線相互に緩みや笑いが
生じて導体接続に悪影響を及ぼしたり、又、時に
は成形素線のエツジが立つて導体の上に施す被覆
に致命的な悪影響を及ぼすことから、従来、この
撚線導体を用いた電力ケーブルの実用化が立ち遅
れていた。

上記第二の策によるものは、例えば特公昭34−
6337号公報に開示されている。

しかして、同公報にも開示されているもので
は、横断面円形の丸型素線を用いてこれを異形ダ
イスを通すことにより、完成後の圧縮導体として
の最終形状の角形に予め成形し、しかる後に丸型
ダイスによつて成形された素線を集合せしめて占
積率の高い丸型導体を得るものであり、素線の成
形と集合とを同一プロセスで行うものである。

かかる方法によつて得られた丸型導体では、丸
型素線を最終の完成された姿として成形した後に
集合するものであるから、集合した後には何等の
特別な加工が加えられていない。従つて、このも
のにより享受できる利点は、占積率向上と素線の
笑い防止に留められている。

以上、説明した通り、撚線導体の占積率を向上
せしめたものとしては、従来から丸型素線を集合
（撚合せ）した後に圧縮加工して得られる第一の
方法による撚線導体と、予め平型、扇型或いは角
形に成形した成形素線としてこれを集合（撚合
せ）して得られる第二の方法による撚線導体とが
提案されており、占積率の向上という観点からは
第二の方法による撚線導体が圧倒的に優れてい
る。更に、この撚線導体によれば、成形素線が所
謂楔型を呈することから、第１図に示すように中
空部１０を有する構造にでき、これを油通路とし
て利用すれば、導体自身が油通路を確保すること
となつて、油通路確保用スパイラル管を省略した
OFケーブルを提供することができる。

しかしながら、上記のように優れた特長があり
ながら、前にも述べたように、完成した撚線導体
において、成形素線に有する残留応力等の影響に
から成形素線相互のゆるみや笑いが生じて、導体
接続作業を困難にしたり、又、第６図に例示して
いるように、成形素線１のエツジ１ｅが立ち、こ
の導体の上に施す被覆に対して突起を形成する状
態となり、該被覆に致命的な悪影響を及ぼすとい
う欠陥があつた。特に、この種の撚線導体を高電
圧電力ケーブル用いる場合には、当該成形素線の
エツジ立ち等の欠陥は、電極不整箇所となつて電
界集中を引き起こしその上に施す絶縁被覆の電気
的絶縁強度を著しく低下せしめることがあり、こ
れが電力ケーブルとして実用化を妨げる大きな要
因となつていた。従つて、従来は主に第一の例に
よる撚線導体を用いて電力ケーブルの実用化がな
されてきた。

本発明は、以上の実情を踏まえてなされたもの
であつて横断面平型又は扇型の成形素線を集合又
は撚合せて構成される撚線導体、即ち、第二の方
法により得られる撚線導体を電力ケーブルの導体
として採用することを根底とし、そして当該第二
の方法により得られた撚線導体の欠陥つまりゆる
み、笑いを防止することは勿論、エツジ立ちをも
生じさせないように改善した撚線導体とすること
により、より一層のコンパクト化に対応できる電
力ケーブルの実用化を推進しようとするものであ
る。従つて、その点が本発明の解決すべき課題
（目的）となるものである。

そして、本発明によれば、本願発明者等の日夜
を違わない試行錯誤と努力の結果、遂に当該成形
素線による撚線導体の持つ欠陥を解消できる解決
策を見出した。

その解決策とは、横断面略平型又は扇型の成形
素線によつてこれの撚合せ又は集合により構成さ
れた撚線導体では、占積率の点からすれば十分で
あつてそれ以上何等の加工を加えることを要しな
いという常識を打ち破り、占積率向上状態に撚合
せ又は集合したる後に、敢えて軽度の圧縮を加え
ることにより、各成形素線に対して塑性変形を生
じさせるものである。

かかる軽度の圧縮は、従来の丸型素線による撚
線導体に対する占積率向上の観点からなされる圧
縮加工とは次元が異なり、平型又は扇型素線が既
に保有する占積率向上への有為性に影響を及ぼす
ことなく、該成形素線の残留応力を消滅せしめる
という観点からなされるものである。従つて、成
形素線には、塑性変形が加えられても、その原形
を保有させるという、相反するような二つの条件
を満足させた上で施すものである。

そして、上記の条件を満足する軽度の圧縮につ
いては、発明者等が種々検討し失敗を繰り返した
挙句、或る特定範囲のみが有効であることを初め
て突き止めたのである。

即ち、圧縮の程度は、成形素線が撚合せ又は集
合したる後に圧縮を加えることを前提として、圧
縮加工後の撚線導体の導体実断面積ΣS′＝S₁′＋
S₂′＋S₃′＋…＋Sn′（第２図のロ参照）が圧縮前の
それΣS＝S₁＋S₂＋S₃＋…＋Sn（第２図のイ参照）
に対して1.0〜5.0％減少する範囲にすることにあ
る。

かかる特定範囲で選ばれる最適圧縮程度は、成
形素線の構成、形状、材質によつて異なる。

しかして、成形素線の構成、形状、材質の如何
を問わず、圧縮の程度が1.0％減少る域を下回る
程に小さ過ぎると、各成形素線の残留応力が十分
に消滅させることができず、緩みや笑い防止は達
成されていても、エツジ立ちが以前として生ずる
傾向を示す。一方、圧縮の程度が5.0％減少する
域を越えてさらに大きく減少させる程に大きくし
た場合には、加工硬化により完成された撚線導体
の曲げ鋼性が増加し、ケーブル本来に求められる
可撓性が不十分となつて、曲げなどを伴う取り扱
い性が極めて悪くなる。

このように、本発明における圧縮の程度は、従
来の第一の方法により得られた撚線導体における
ような、占積率向上を目的として撚線導体に対し
て圧縮率が導体実断面積の減少率で表して５％を
越える範囲になることはあり得ず、独自に究明さ
れたものである。

尚、軽度の圧縮加工で、それにより成形素線が
容易に塑性変形を生じせしめ且つ圧縮が過度にな
つた場合でも完成後の導体の剛性を著しく増加さ
せることがないようにするためには、成形素線と
しては焼鈍材を用いることが望ましい。

軽度の圧縮を加える具体的手段としては、硬い
ダイス、ロール又はその他の手段が適用可能であ
る。

第３図及び第４図を引用し、本発明の一実施例
を説明する。この実施例は、成形素線２１，２
２，２３…の撚合せ又は集合による層が２層から
なり、且つ中空部２００を有する、所謂中空撚合
導体の場合である。

即ち、横断面扇型の成形素線２１，２２，２３
…が撚合せられて、それらの楔効果により中心部
に油通路として利用できる中空部２００を形成し
つつ所定の撚線導体２０が形成されている。

各成形素線２１，２２，２３…に対しては、そ
れらの撚合せの後に前後した範囲の中から選択さ
れた程度の圧縮が加えられて、各成形素線にその
原形を保持した状態での塑性変形が与えられるこ
とによつて、各成形素線の残留応力を消滅させて
あるものである。

このようにするための具体的手段の一例が、第
４図に示してある。即ち、横断面扇型の成形素線
２１，２２，２３…は、撚合機（図示せず）に装
備されたボビン４１，４２，４３…から撚り出さ
れ、金属製ダイス４０に集束されて、各成形素線
は当該ダイス４０にて撚合せられたる後に直ちに
金属ダイス４００によつて前記した範囲内で軽度
に圧縮加工されて塑性変形されるものである。そ
して、上記のようにして構成される１層目が構成
されたならば、２層目を構成する横断面扇型の成
形素線２１０，２２０，２３０…が別な金属性ダ
イス４１によつて集束されて、１層目の撚合素線
周上に撚合せられ、その後直ちに金属製ダイス４
１０によつて前記した範囲内で軽度に圧縮加工さ
れて塑性変形されるものである。

第３図は、そのようにして製作された撚線導体
２０を用いて、これの周上に、遮蔽用カーボン紙
による内部遮蔽層Si、絶縁紙による絶縁層Ｚ、遮
蔽用カーボン紙、金属化成紙による外部遮蔽層S₂
を、そしてさらに金属シースSH、外装Ｂを順次
施して構成されたOFケーブルとして構成した例
である。このようなOFケーブルによれば、成形
素線の緩みや笑いが無くなるので、導体上の全て
の被覆を剥ぎ取つて剥き出しにした導体２０を切
断しても、素線がバラバラにならず、導体接続作
業を容易に行うことができる。のみならず、成形
素線のエツジ立ちが無くなるので、被覆特に絶縁
層Ｚに対して電界集中を惹起させるような突起を
形成せずに済み、絶縁層Ｚに所定の電気的絶縁強
度を保有させることが可能となる。

上記の効能を確認する意味で、発明者等は、銅
製の扇型成形素線を用いて、導体断面積が630mm²
の中空導体による132KVOFケーブル（油浸紙絶
縁油入電力ケーブル）を、上記実施例に基づくも
のと、従来の方法によるものとの２種類を製作し
た。そして、両者はともに、遮蔽用カーボン紙、
絶縁紙（９mm厚さ）、遮蔽用カーボン紙、金属化
成紙を順次施し、真空乾燥したる後に鉛被を施
し、鉛被内に絶縁油を注油したる後に、内圧補強
として金属テープを巻き付け、更に防食層として
ポリ塩化ビニル被覆を施してある。

これらのケーブルの電気的絶縁強度を確認する
ために、雷インパルス電圧による絶縁破壊試験を
実施した。試験方法は、常温にて負極性雷インパ
ルス電圧を400KVから50KV昇圧で各々の電圧を
３回ずつ印加する方法をとつた。その試験の結
果、次の通りであつた。

従来の中空導体によるもの→550KV2回目で
絶縁破壊。

本発明の中空導体によるもの→800KV3回目
で絶縁破壊。

上記の結果から明らかなように、本発明に基づ
く中空導体使用の電力ケーブルによれば、その電
気的絶縁強度が従来のものに比べて、約45％向上
していることが認められた。これは132KVOFケ
ーブルに要求される雷インパルス電圧に対する当
該絶縁強度は、一般に650KVであるところから、
本発明によるケーブルは、その要求を十分満足す
る結果が得られ、これを実用に供し得ることが確
認された。

上記のような電気的強度の差が何故生ずるのか
を確認するため、試験が完了した上記２種類のケ
ーブルを解体し、内部の構造を仔細に観察してみ
た。すると、従来のものによる導体には、素線相
互の緩みと笑いが僅かに認められる上に、第６図
に示したように、成形素線１にエツジ１ｅが立つ
傾向がみられ、そして絶縁破壊点が成形素線のエ
ツジの立つた部分に一致して生じていた。これは
完成された撚線導体において、残留応力が完全に
消滅してないがために生じた致命的な悪影響であ
ると考察される。他方、本発明による導体には、
素線相互の緩みや笑いが全くみられないのは勿論
のこと、成形素線のエツジが立つという兆候が全
く認められなかつた。

尚更に、本発明のケーブルを用いて、導体接続
作業に供するため、導体を露出して切断してみた
が、各成形素線がゆるんだりほぐれるといつた現
象は皆無であり、又、剛性が大きく取り扱いが困
難となることも認められなかつた。そして所定の
導体接続作業を円滑に進行することができた。

これらの結果からいえることは、従来のものに
比べて、本発明によるケーブル即ち、成形した素
線を集合（撚合せ）する過程で特定範囲の軽度の
圧縮加工を施して、各成形素線に軽度の塑性変形
を生ぜしめることによつて、初めて素線の残留応
力が完全に消滅することができたことの裏付けが
なさ本発明による軽度の圧縮加工による効果の重
要性を認識できた。

このようなことから、スパイラル管を要せずに
自己の中空部を油通路としてなり、而も占積率が
95〜98％というこの種導体の優れた特長を遺憾な
く発揮したOFケーブルの実現化に成功すること
ができたものであり、経済効果は非常に大きいも
のといえる。

尚、以上の実施例では、中空導体とする例につ
いて述べてきたが、本発明によれば、充実型導体
に対しても適用可能である。即ち、第５図にその
例を示しているように、中央の横断面円形の丸型
導体５００を軸として、その周上に上述した通り
の成形素線を撚合配置するものである。本実施例
において、第３図と同一要素部分は、それに付与
した符号を引用してあるので、これらの要素の特
徴については前述した説明を参照されたい。

以上、説明してきた通り、本発明の電力ケーブ
ルによれば、横断面平型又は扇型の成形素線を集
合又は撚合せて構成される撚線導体、即ち、冒頭
に述べた第二の方法により得られる撚線導体をケ
ーブル導体として採用することを根底とし、そし
て当該第二の方法により得られた撚線導体の欠陥
つまりゆるみ、笑いを防止することは勿論、エツ
ジ立ちをも生じさせないように改善した撚線導体
とすることにより、より一層のコンパクト化に対
応できる電力ケーブルの実用化を図るという、所
期の目的が初めて達成されたものであり、これに
より経済的な電力ケーブルを提供することがで
き、実益はじつに大きいものといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、横断面扇型の成形素線により構成さ
れた撚線導体の例を示す横断面説明図、第２図の
イ及びロは、横断面扇型成形素線による撚線導体
の圧縮前及び圧縮機の状況を示す横断面説明図、
第３図は本発明にかかる電力ケーブルの一実施例
を示す横断面説明図、第４図は扇型成形素線によ
る集合及び軽度の圧縮加工例を示す説明図、第５
図は本発明にかかる電力ケーブルの応用例を示す
横断面説明図、さらに第６図は扇型成形素線を集
合した後の状況を示す横断面説明図であり、図
中、２１，２２，２３は横断面扇型の成形素線、
２０は撚線導体、２００は油通路として利用され
る中空部、Ｚは絶縁層、４０，４１は集合ダイ
ス、４００，４１０は軽度に圧縮するための金属
性ダイスである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それ自身の撚線導体が、横断面平型又は扇型
   の成形素線によつてこれの撚合せ又は集合により
   構成されており、当該成形素線は、これの撚合せ
   又は集合時の撚線導体に対して更に軽度の圧縮を
   加えることによつて、軽度の塑性変形を生じさせ
   たものであり、前記軽度の圧縮の程度は、圧縮後
   の撚線導体の導体実断面積ΣS′＝S₁′＋S₂′＋S₃′＋
   …＋Sn′が圧縮前のそれΣS＝S₁＋S₂＋S₃＋…＋Sn
   に対して1.0〜5.0％減少する範囲であることを特
   徴とする電力ケーブル。