JPH11224546A

JPH11224546A - ソリッドケーブルおよびその製造方法並びにその送電線路

Info

Publication number: JPH11224546A
Application number: JP3817398A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kondo; 守近藤; Ryosuke Hata; 良輔畑; Yasushi Takigawa; 裕史滝川; Jun Yoda; 潤依田; Takahiro Horikawa; 隆宏堀川; Yuichi Ashibe; 祐一芦辺; Morihiro Seki; 守弘関
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-02-03
Filing date: 1998-02-03
Publication date: 1999-08-17
Anticipated expiration: 2018-02-03
Also published as: US20010042635A1; NO990476D0; EP0933786A1; JP3024627B2; NO990476L; DK0933786T3; US6399878B2; EP0933786B1; NO321955B1

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷遮断時に導体近傍の絶縁層に負圧が発生
することを抑制し、高温使用化，大容量化を図ることが
できるソリッドケーブル、その製造方法、その送電線路
を提供する。【解決手段】導体１の外周に絶縁層３を具え、この絶
縁層３に絶縁油が含浸されたソリッドケーブルである。
絶縁油には、６０℃での粘度が１０cst 以上５００cst
未満の中粘度絶縁油を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長距離大容量送に
最適な電力ケーブル、特に直流海底送電用電力ケーブル
の構造、製造方法及びそれを用いた海底送電線路に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から長距離大容量直流ケーブルに
は、クラフト紙を絶縁テープ材料とし、高粘度絶縁油
（例えば１２０℃で２５〜１００cst、ケーブルの使用
最高温度（５０〜６０℃）で５００〜２０００cst）を
含浸したソリッドケーブル（マスインプリグネイティッ
ドケーブル：Mass-Impregnated Cableあるいはノンドレ
イニングケーブル：Non-Draining Cable）が用いられて
きた。

【０００３】ソリッドケーブルの大容量化を図るには、
高電圧化と大電流化を実現すればよい。その内、大電流
化については、できるだけ大きな断面積の導体を用いる
か、導体最高使用温度をできるだけ高くすればよい。一
方、高電圧化と高温度使用化は絶縁体の性能に関係し、
新技術の開発がなされないと不可能である。

【０００４】近年、従来のクラフト紙絶縁のソリッドケ
ーブルでは実現が困難か不可能であった大容量の送電を
行うために、ポリオレフィン系樹脂フィルムを絶縁材料
に用いたソリッドケーブルが提唱される様になってき
た。例えば直流（DC）５００ｋＶ以上の高電圧あるいは
導体最高温度使用６０℃以上（例えば約８０℃程度）で
も使用可能なケーブルが検討されている。

【０００５】しかし、この場合でも用いる絶縁油は旧来
のソリッドケーブルに用いてきた高粘度絶縁油であっ
た。これは、どのような条件下でも電気特性を低下させ
ないようにするには、工場で含浸したケーブルの絶縁油
が流動現象（マイグレーション：Migration ）により偏
在または枯渇（スターベイション：Starvation）しない
ようにしなければならないからである。すなわち、特に
長距離の海底ソリッドケーブルの場合、ケーブル線路が
長すぎて両端で絶縁油を供給あるいは吸収することがで
きないため、ケーブルの使用最大温度（通常５５℃以
下）でも流動現象を生じない程度の高粘度油しか使用で
きないとしてきたからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のソリッ
ドケーブルでは、高電圧化、高温度使用化して大容量化
するためには次のような問題が著しい障害となってき
た。

【０００７】負荷オン（ON）で導体が最大温度になった
後に負荷遮断（OFF）をすると、導体近傍が急速に温度
低下するために絶縁油の収縮が起こる。高粘度油は絶縁
層の外側からこの内側に急速に移動出来ないために導体
近傍に絶縁油のスターベイションを生じ、ボイドが発生
して著しく電気性能を低下させることがある。

【０００８】すなわち、導体使用最高温度を上げるほ
ど、膨張する絶縁油の量が増えるので絶縁油の処理が
難しくなること、絶縁油の粘度が下がってマイグレー
ションし易くなることの対策も必要となる。また、負荷
OFF時の温度低下も益々急峻になって厳しいスターベイ
ションが生じ大きなボイドを発生し易くなるため、高い
電気ストレスをケーブル絶縁体に容易にかけられないと
いう問題がある。

【０００９】さらに、ポリオレフィン系樹脂フィルムあ
るいはそれとクラフト紙との複合絶縁テープの適用も試
みられているが、多孔質の天然木材パルプ繊維からなる
クラフト紙に比して、ポリオレフィン系樹脂フィルムに
は液体が貫通して流れ得る孔が存在せず、高粘度絶縁油
を通過させ得ない。従って、工場でケーブルコアに絶縁
油を含浸する場合、高粘度絶縁油では、絶縁層が厚くな
るほど含浸不十分か不可能か著しく困難な事態が生じる
ようになる。その結果、工業生産性を高めることあるい
は所期の目的を得るためにポリオレフィン樹脂フィルム
の比率をあげることが殆ど困難であった。

【００１０】従って、本発明の主目的は、高電圧化、高
温度使用化して大容量送電ができるソリッドケーブルと
その製造方法ならびに同ケーブルを用いた送電線路を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
消するもので、その特徴は、ソリッドケーブルの絶縁油
に中粘度の絶縁油を用いたことにある。

【００１２】ここで、中粘度絶縁油とは、６０℃での粘
度が１０センチストークス（cst）以上５００センチス
トークス（cst）未満である絶縁油のことをいう。特
に、絶縁油のＳＰ値（Solubility parameter：溶解度指
数）が、絶縁層に用いるポリオレフィン系樹脂フィルム
のＳＰ値より±１．５の範囲内にあることが好ましい。
中粘度絶縁油の具体例としては、ポリスチレン系絶縁
油、ポリブテン、鉱油、アルキルベンゼン主体の合成
油、重質アルキレートあるいはこれらの１種以上を含む
混合物が挙げられる。特に、ドデシルベンゼン(DDB) が
好ましい。

【００１３】本発明ケーブルの絶縁層の少なくとも一部
には、ポリオレフィン系樹脂フィルムを含むテープを用
いることが望ましい。ポリオレフィン系樹脂フィルムを
含むテープには、ポリオレフィン系樹脂フィルム単独の
絶縁テープの他、ポリオレフィン系樹脂フィルムの片側
または両側にクラフト紙をラミネートした複合テープが
含まれる。特に、ポリオレフィン系樹脂フィルムの両側
にクラフト紙をラミネートした複合テープとポリオレフ
ィン系樹脂フィルム単独の絶縁テープとを交互に巻回し
て絶縁層に適用することが好ましい。

【００１４】また、絶縁層にρ（抵抗率）−グレーディ
ングおよびε（誘電率）−グレーディングの少なくとも
一方を形成することも好ましい。例えば、絶縁テープに
はポリオレフィン系樹脂フィルムの両面にクラフト紙を
ラミネートした複合テープを用い、絶縁テープ全体の厚
さに対するポリオレフィン系樹脂フィルムの厚さ比率を
変えることでグレーディングを構成する。もちろん、用
いる絶縁テープにはクラフト紙の厚さが０、つまりポリ
オレフィン系樹脂フィルム単独のものも含まれて良い。

【００１５】さらには、ポリプロピレンフィルムの両面
にクラフト紙がラミネートされた複合テープを絶縁層に
用いた場合、この複合テープ全体の厚さに対するポリプ
ロピレンフィルムの厚さの比率を４０％以上９０％未満
とすることが適切である。特に、この比率を６０％超と
することが一層好ましい。

【００１６】通常、ソリッドケーブルには絶縁層の外周
に金属シース（通常は鉛被）が設けられているが、この
金属シースの外周に補強層を形成することも好適であ
る。この補強層は、金属シースにかかるフープストレス
（油圧により生じる金属シース内部の金属シースを破断
させようとする応力）を分担補強する役割を果たす。従
って、補強層の材質としては高抗張力が得られるものが
望ましく、ステンレスなどの金属テープの他、ポリアミ
ド、イミド系樹脂テープ（商品名：ケブラー）などが挙
げられる。

【００１７】本発明ソリッドケーブルの製造方法として
は、前記中粘度絶縁油をそのまま従来通りの方法で含浸
しても良い。また、本発明製造方法は、室温で１０セン
チストークス（cst）以下の低粘度絶縁油を絶縁層に含
浸する工程と、この低粘度絶縁油を脱油する工程と、そ
の後、６０℃での粘度が１０センチストークス（cst）
以上５００センチストークス（cst）未満の中粘度絶縁
油を絶縁層に含浸する工程とを具えることを特徴とす
る。ここでも、中粘度絶縁油のＳＰ値が、ポリオレフィ
ン系樹脂のＳＰ値より±１．５以内の範囲内にあること
が好ましい。

【００１８】さらに、本発明送電線路は、海底に布設さ
れた上述の本発明ソリッドケーブルからなる海底部ソリ
ッドケーブルと、この海底部ソリッドケーブルの両端末
に油止め接続箱を介して接続される陸上部ケーブルとを
具え、この油止め接続箱を渚部に配置し、陸上部ケーブ
ルには、中粘度以下の粘度の絶縁油を陸上部ケーブルに
供給する給油槽を接続したことを特徴とする。

【００１９】ここで、陸上部ケーブルはソリッドケーブ
ルであってもＯＦケーブル（Self-Contained Oil-Fille
d Cable ）であっても構わない。陸上部ケーブルがソリ
ッドケーブルの場合は中粘度以下の絶縁油を、ＯＦケー
ブルの場合は低粘度絶縁油を給油層から供給する。ま
た、上記線路において、油止め接続箱の海底部ソリッド
ケーブル側に給油管を接続し、この給油管を給油槽に連
結して、給油槽から中粘度絶縁油を海底部ソリッドケー
ブルに供給するよう構成することが好ましい。さらに、
この給油管に逆止弁を設け、油止め接続部側にのみ中粘
度絶縁油を流通できるように構成することがより好まし
い。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に至った経緯を含め
て本発明の実施の形態を説明する。海底ケーブルは、敷
設後その深さに比例する海水圧を外部から内部に向かっ
て受ける。一般的には、１０ｍ毎に１kg/cm²の割合を乗
じた圧力がケーブルの外から内へ向かってかかることに
なる。例えば、海底ケーブルの金属シースの中にＯＦケ
ーブルに用いられる低粘度絶縁油が充填されている場合
は、絶縁油に十分な流動性が確保されている。すなわ
ち、油の圧力が十分短い時間の間に全ての油に伝播する
ことができる。そのため、ケーブルには、海水とこの低
粘度絶縁油の比重の差に「１０ｍ毎に１kg/cm²の割合」
を乗じた圧力が外側から内側へ向かってかかることにな
る。

【００２１】また、絶縁体の電気性能を規定する絶縁体
内部の油圧そのものについては、油の比重に「１０ｍに
つき１kg/cm²の割合」を乗じただけの圧力が内部油圧と
して一様にかかる。そのため、ＯＦケーブルでは高油圧
を得やすく、安定した電気性能を容易に確保することが
できる。

【００２２】ところが、極めて粘度の高い絶縁油を充填
したソリッドケーブルでは、絶縁油は前述した流動性が
保証されておらず不連続性を示す。すなわち、一部の油
の圧力が変動しても十分短い時間のうちに他の部分の油
にあおの圧力変動が伝搬しなか全く伝搬しない。あるい
は一部の油が流動してもその流動に他の部分が十分短い
時間のうちに追従しないか全く追従しない。そのため、
固体の棒が海水の外水圧を１００％受ける様に、ケーブ
ルは海水の深さに比例した水圧をそのまま外から内に向
かって受ける状況に近いものと推定された。

【００２３】また、前述した絶縁油の不連続性ゆえに、
絶縁体内の油圧そのものも水深に比例して大きくでき
ず、ケーブル各部で絶縁体に絶縁油を十分含浸してお
き、その油で各部の電気性能を保ちうる使用条件の範囲
でしかケーブルの運用を行ってはならないと考えられて
きた。従って、使用温度も約５５℃以下に、運転電圧も
約４５０ｋＶ以下に制限され、負荷遮断時にＣＤＶＣ
（Cable Dependent VoltageControl ）等を採用せざる
を得なかった。ＣＤＶＣは、負荷遮断（低減）すると
き、その操作に入る前にあらかじめ十分な時間をかけて
運転電圧を下げ、負荷遮断で導体近傍の絶縁層に生じる
であろうボイドにかかる電気ストレスを緩和しておいて
から負荷遮断（低減）を行なう特殊な運用システムであ
る。しかし、運用を自由に行うという観点からは大きな
障害となる。

【００２４】一方、最も問題にすべきなのは、満負荷の
後負荷をOFFした時の急激な温度低下とそれに伴う油収
縮による導体近傍の絶縁層中のオイルスターベイション
である。負荷OFF時に生ずる導体近傍の油圧減少を補償
するには、まずその部分の内部油圧を高くしておき、油
の温度降下による体積減少分をその部分の油圧を減じて
体積膨張させて補償可能にしておくことが好ましい。次
に、油圧の高い絶縁層外部から速やかに絶縁油が内部に
移行して内部の油圧減少を補償できる様にすればスター
ベイションは起こらない。それには、適用する絶縁油
が、油の流動の連続性が保たれるほどに低粘度である
か、ソリッドケーブル絶縁油ではあっても可能な限り粘
度の低いことが好ましい。

【００２５】また、これらの油流の連続性および外から
内へ向かう油の移行の容易性は、絶縁体の油に対する流
体抵抗（油流抵抗）の大きさにも関係する。絶縁油を透
過させない樹脂フィルムを一部に含む絶縁層では、絶縁
油は樹脂フィルムテープを迂回してしか流れないから、
必然的にクラフト絶縁層に比較して油流抵抗が高くな
る。従って、このような樹脂フィルムを絶縁体に含むソ
リッドケーブルでは、絶縁油の浸透を可能にするため及
び負荷OFF時の導体近傍の油圧低下の補償のためにも出
来るだけ粘度の低い絶縁油を用いることが好ましい。

【００２６】以上の基礎的な考察から、本発明者等は以
下の各項目を満足させる絶縁油を用いたソリッドケーブ
ルの開発を検討した。＜絶縁油粘度の低さに関する指標＞ポリオレフィン樹脂フィルムとクラフト紙との複合テ
ープまたは表面にエンボス加工したポリオレフィン樹脂
フィルムテープ（特公昭61-26168号公報参照）を含む絶
縁層を採用した場合でも、含浸が十分容易に出来るほど
に粘度が低いこと。特に、複合テープの場合、ポリオレ
フィン樹脂フィルムの厚さ比率が約８０％の場合でも絶
縁油の含浸が十分容易にできること。

【００２７】約１００ｍ以上の深さの海水圧で、負荷
遮断時に負圧を生じない程度に低粘度であること。

【００２８】特に、クラフト紙絶縁のソリッドケーブ
ルまたはポリオレフィン系樹脂フィルムを含む絶縁体よ
りなるソリッドケーブルであっても極力ＣＤＶＣシステ
ムの採用を避けられる程度に低粘度であること。

【００２９】負荷の大きさや遮断の仕方によって絶縁
層中に負圧が生じたとしても、それが十分導体直上の局
所部分に限定出来る程度に粘度が低いこと。

【００３０】＜絶縁油粘度の高さに関する指標＞ケーブルハンドリング中（製造中、敷設中、現地での
ケーブル接続中、撤去中および何らかの事故でケーブル
の金属被覆が損傷を受けた場合など）にソリッド絶縁油
がケーブルの端末および損傷部から容易に漏洩してこな
い程度に粘度が高いこと。

【００３１】満負荷時の高温で粘度の下がった高油圧
の絶縁油が、その膨張の影響を逐次ケーブルの長手方向
に及ぼし、ケーブル線路の両端部に大量の油が移動して
くる程に低粘度でないこと。但し、この影響が無視でき
ない場合は別途その対策を考えることも考慮する。

【００３２】ケーブルのジョイント作業に伴ってケー
ブルの金属シースを剥いだとき、水深に基づく外水圧と
ケーブル内の絶縁油圧の差圧でケーブル内部の絶縁油が
押し上げられて止めどなく流れ出し、ジョイントの施工
ができないほどに粘度が低くないこと。ジョイントの種
類としては、海底に敷設されたソリッドケーブルを海上
でジョイントして一連長に仕上げて行く場合に適用され
る現地ジョイント（サイトジョイント：Site-Joint）、
ほぼ同様の作業条件の下に施行されるケーブルの事故点
を現地で修理する時に適用される修理ジョイント（リペ
アージョイント：Repair-Joint（RJ））、渚で適用され
るストップジョイント（SJ）またはトランジションジョ
イント（TJ）等が挙げられる。

【００３３】以上の下に、最高使用温度でも極力油垂
れや損傷部分からの絶縁油の漏洩を生じない程度に粘度
が高いこと。

【００３４】（試験例）以上の条件の絶縁油を見いだす
ため、次の各試験を行った。＜絶縁油のマイグレーションと海水深さ（海水圧）の関
係＞容器に絶縁体厚さ２０〜２５ｍｍの４００〜５００
ｋＶクラスのクラフト紙絶縁ソリッドケーブルを入れて
水で浸し、その水圧を変化させて海水の深さを模擬し
た。なお、海水圧は「水深(m) ／１０（kg/cm²) 」で表
される。

【００３５】用いたケーブルの構造を図１に示す。図１
はDC海底ソリッドケーブルの一例の構造を示す横断図面
である。中心から順に、導体１，内部半導電層２，油浸
絶縁層３，外部半導電層４，金属シース５，防食層６，
金属テープ７，保護ヤーン層８，外装線９を具えてい
る。

【００３６】油浸絶縁層３は巻回したクラフト紙テープ
に絶縁油を含浸して構成されている。ここでは絶縁油に
高粘度油を用いた。絶縁テープにはポリオレフィン樹脂
フィルムの片面または両面にクラフト紙をラミネートし
た複合テープやポリオレフィン樹脂フィルム単独の絶縁
テープが用いられることもある。

【００３７】外部半導電層４は場合によっては内部に金
属テープや金属テープとクラフト紙を張り合わせた金属
化紙を含む場合がある。金属シース５としては、海底ケ
ーブルの場合、通常は鉛被が使用される。防食層６に
は、海底ケーブルでは主としてポリエチレン（PE）が用
いられる。金属テープ７は、通常２枚程度の金属テープ
が布テープとともに巻かれる。この金属テープは海水と
触れるので防食の観点から、亜鉛塗布スティールテープ
またはブロンズ（青銅）または真鍮等が用いられること
が多い。

【００３８】保護ヤーン層８は、ベッディング（座床）
ジュート81またはサービングジュート82から構成され
る。近年、天然ジュートに代えてポリプロピレンヤーン
等の人工繊維が用いられることも多い。外装線９は鉄線
や亜鉛塗布鉄線などを１重または２重に巻回して構成さ
れる。時にはアラミド繊維などの人工外装線も用いられ
ることがある。

【００３９】上記のソリッドケーブルは通電して導体を
所定の温度まで昇温できるようにしておき、水圧を変化
させながら通電をON,OFFさせてヒートサイクル試験を行
って、ケーブルの端末につけた圧力計でケーブルの内圧
（特に導体部分の圧力）の変化が読めるようにした。

【００４０】この試験の結果、水圧を７〜１０kg/cm
²（単位は気圧に置き換えてもほぼ等しい）以上に保つ
と、１〜３サイクルのヒートサイクル（常温から５０〜
６０℃）の後には、孔のあるクラフト紙絶縁層では、従
来の高粘度油でも無負荷時に導体近傍では負圧になら
ず、正圧を保ち得ることが分かった。これは、水圧によ
って鉛被を通して絶縁層中の絶縁油に外圧が伝わるから
であると考えられた。

【００４１】クラフト紙絶縁ソリッドケーブルの上記実
験結果を評価するために、コンピュータを用いて、ケー
ブルの負荷ON,負荷OFF 時の導体通電電流による導体ロ
ス、その熱流の拡散およびケーブル絶縁体の温度上昇と
その結果生ずる絶縁油の過度油圧変化を順次計算して求
めた。その結果の一例を図２に示す。

【００４２】負荷ONで導体側の油圧が急激に上昇し、時
間の変化とともに金属シース側の油圧が追従し、ケーブ
ル絶縁体内部の温度変化が無くなって定常状態になると
ケーブル内部の絶縁油の圧力差による移動も無くなって
ほぼ一定の正圧になる。逆に負荷を遮断すると、導体直
上の急峻な温度降下によって油圧も急激に降下し、導体
直上の絶縁層がわずかに負圧になるが、時間の経過とと
もに金属シース直下の油圧にも変化が生じ、最終的には
油の移動が無くなってケーブル全体の圧力がやや正圧で
一定することが分かる。

【００４３】この計算結果は、実験結果を極めてよく模
擬しており、このコンピュータシュミレーションを用い
れば様々の条件を変化させた場合の効果を評価すること
が可能である。クラフト紙絶縁テープと高粘度絶縁油の
組み合わせによる従来の構造の４００〜５００ｋＶクラ
スのソリッドケーブルで、導体使用最高温度５０〜６０
℃とすれば、おおむね最大油圧は１０kg/cm²内外になる
こともわかった。

【００４４】次に、同じ高粘度油を用い、絶縁層をポリ
プロピレン(PP)フィルムの両面にクラフト紙をラミネー
トした複合テープ(PPLP)として同様に油圧変化を試験し
た。ここではPPLPにおけるPPの厚さ比率ｋ「（PPフィル
ム厚さ）／（PPLP全体の厚さ）」を１０，４０，６０，
８０％と変化させて試験した。さらに、ヒートサイクル
の温度を常温から５０〜６０℃および８０〜９０℃まで
変化させてみた。

【００４５】ヒートサイクルの高温部が５０〜６０℃で
は、推定通りPPLPでは負荷遮断時の圧力の戻り方がクラ
フト紙ケーブルに比して遅くなる。それも比率ｋが大き
くなほど圧力の戻り方が遅くなる。従って、負荷の大き
さと遮断条件によっては、導体近傍に負圧が生じ易くな
ってくることがわかった。ところが、ヒートサイクルの
高温部が８０〜９０℃では、逆に負圧が生じにくいこと
が分かった。

【００４６】さらに、思い切って６０℃での粘度が４０
０〜５００cstの中粘度油を含浸したPPLP絶縁ソリッド
ケーブルで同様の実験を行った。その結果、５０〜６０
℃でもまた８０〜９０℃でも、負荷遮断時の導体近傍の
負圧特性（負圧の生じ易さ及び負圧の範囲）は非常に改
善されることがわかった。

【００４７】これは、油流抵抗が油の粘度に比例し、絶
縁油の粘度が低くなるほど油の移動がし易いからであ
る。すなわち、温度差によって油が膨張収縮してその単
位体積当たりの体積（量）が変化して油が移動すると
き、油流と油流が生じる部分のパスにおける油流抵抗と
の積が油圧差となるため、粘度を下げれば油圧差が生じ
じくくなる。

【００４８】次に６０℃で１０cstの中粘度絶縁油を含
浸したソリッドケーブルで、同様の油圧変化試験を行っ
たところ、ほとんど全く負圧を生じることがなかった。

【００４９】これらの結果から次のことが示唆される。高粘度ソリッド絶縁油で含浸されたソリッドケーブル
であっても、ある程度の水深（例えば７０〜１００ｍ）
以上の深さに敷設されれば、ケーブルの油の内圧は外圧
に押されて無負荷時でも正圧になる。海底ケーブルの両
端部、つまりこれより浅海部では、ある程度粘度が低い
絶縁油を用いるか、新たに別の手段を講じなければ無負
荷時に負圧になる可能性がある。

【００５０】ある程度の粘度以下（例えば６０℃で４
００〜５００cst以下）のソリッド絶縁油で含浸したソ
リッドケーブルでは、負荷遮断時に負圧を生じることが
無いか、あってもごく限られた条件、例えば１００ｍよ
り浅い海に敷設されてかつ満負荷時に導体電流密度1.5A
/mm²以上の大電流を流していて急激に負荷遮断する場合
などにのみ生ずる。従って、ソリッドケーブルの構造に
工夫を加えれば負圧の発生を回避することが可能であ
る。また、実際に運用する条件を制限して対応するとし
ても、その害はほとんど無いものと考えられる。

【００５１】満負荷で急峻な負荷遮断を行ったとき、
導体近傍に負圧力を生じさせないためには、満負荷時に
ケーブル内で一様になっている油圧をできるだけ高くし
ておくことが好ましい。

【００５２】項の状態は、課電電圧を高くしてケー
ブルの送電容量を大容量化する場合にも好ましいことで
ある。

【００５３】ソリッドケーブルの使用最高温度を従来
の約５０〜５５℃から８０℃に上げた新しいケーブルを
実現する場合、絶縁油の粘度が温度の上昇につれて対数
的に下がるので、８０℃近傍の方が油流抵抗が下がり、
満負荷遮断時の負圧は生じにくくなる。

【００５４】ソリッドケーブルの使用最高温度を従来
の約５０〜５５℃から８０℃に上げた新しいケーブルを
実現する場合、無負荷の常温から最高温度の約８０℃ま
での温度変化が従来より大きくなる。従って、最大負荷
時のケーブル内油圧の上昇も大きくなりこれの対策が必
要である。これは、上記項を勘案した場合も重要であ
る。

【００５５】＜絶縁油の含浸プロセスと絶縁油の粘度＞
以上の検討を踏まえて、ソリッドケーブルの製造にとっ
て最も中枢をなしかつコントロールの難しい絶縁油の含
浸プロセスと絶縁油の粘度について検討した。まず、絶
縁油の含浸プロセスの概略から説明する。

【００５６】従来のソリッドケーブルでは、ケーブルコ
アを乾燥タンクに巻き取り、加熱真空引して絶縁体中の
空気と水分を除去する。ケーブルコアの乾燥が終了する
と、通常百数十℃に暖められて粘度を低下させた高い粘
度ソリッド絶縁油を前記タンク中に注入し、所定の圧力
を所定の時間を与えて絶縁体に油を浸透させる。その
後、ケーブルコアを常温まで冷却するが、含浸最高温度
から常温までの温度降下で絶縁油が収縮するので、上記
所定の加圧を行い、所定の温度降下速度を保って冷却し
ていく。

【００５７】ここで、絶縁油の加熱温度は絶縁層が性能
劣化をきたさない範囲で選択される。絶縁層がクラフト
紙のみの場合、通常１１０〜１４０℃の範囲の温度が選
定される。また、絶縁層がポリオレフィン樹脂フィルム
を含む場合、それらの油中融点も勘案して最高許容温度
が決められる。油中融点は、ポリエチレンでは１１０℃
内外、ポリプロピレンでは１３０〜１４０℃程度であ
る。

【００５８】また、絶縁油含浸時の加圧圧力はゲージ圧
力（大気圧を０kg/cm²で表した圧力）で１〜３kg/cm²程
度が選択される。さらに冷却に要する期間は、被乾燥ケ
ーブルコアの量にもよるが、最高含浸温度から常温まで
１〜３ヶ月程度である。

【００５９】注入絶縁油温度は、上記条件を満足する範
囲で高くすれば高くするほど粘度が下がって含浸そのも
のは容易になる。しかし、膨大な量のケーブルコアをタ
ンクの外部からの冷却手段のみで常温にまで冷却するに
は膨大な時間を要するので、工業生産性を損なうことに
なる。従って、十分な含浸がなされるとの条件下ではで
きるだけ低温度の適用で済むことが非常に好ましいこと
になる。

【００６０】（クラフト紙絶縁層への含浸）図３に代表
的な絶縁油と本発明に用いる中粘度ソリッド絶縁油にお
ける代表的な温度と粘度との関係を示す。従来のクラフ
ト絶縁紙テープのみの絶縁体よりなるソリッドケーブル
の場合、高粘度油を最高温度１１０〜１２０℃で注入す
れば、ほとんど絶縁厚に無関係に十分に含浸できる。例
えば、設計上５００ｋＶ級のソリッドケーブルに必要と
考えられる２０〜２５ｍｍの厚さの絶縁１層でも十分に
含浸できることが確認されている。しかし、加圧冷却に
は、例えば１〜３ヶ月という非常に長時間を要し、その
改善は常に大きな課題であった。

【００６１】図３における低粘度絶縁油はＯＦケーブル
用のもので、常温では十分な流動性を有する液体である
から常温含浸が可能で、例えば１〜３日という非常に短
時間で含浸できる。しかし、常温でサラサラの液体であ
り、前述の＜絶縁油粘度の高さに関する指標＞を満たさ
ず、ソリッド絶縁油として使用できない。

【００６２】一方、同じケーブルに、図３の中粘度絶縁
油すなわち６０℃で１０〜５００cst の油を用いて前述
と同様の含浸プロセスで含浸してみたところ、全て１ヶ
月以内という非常に短期間で含浸でき、生産性の観点か
ら非常に好ましいことがわかった。

【００６３】（PPLP絶縁層への含浸）次に、ポリオレフ
ィン樹脂の代表としてPPを基にしたPPLPを絶縁層に用い
たソリッドケーブルを試作して含浸特性を調査した。こ
のとき、PP比率ｋとして４０％以上９０％未満のものを
選択した。まず、PP比率ｋの選択理由を説明する。

【００６４】図４にはPPフィルムの両面にクラフト紙を
ラミネートしたPPLPの構造と、PPLPを取り巻く絶縁材料
の抵抗率ρ（Ωcm）と、それに比例する直流（DC）スト
レス分布が示してある。そもそも稠密なPPフィルムは、
多孔質のクラフト紙に比して圧倒的にDC耐電圧特性が高
いが、表面に電気ストリーマーが直接当たると脆いこと
が交流（AC）絶縁体テープの開発のときに判明してい
る。この改善と油通路の確保のためにPPフィルムの両面
にクラフト紙をラミネートしたPPLPが開発された。

【００６５】当初、ACケーブル用に開発されたPPLPは、
低損失｛低誘電率（ε）、低損失角（tan δ）｝を実現
することと高インパルス（Imp.）耐圧を実現するため
に、気密度が比較的小さい（例えば約１５００ガーレ
秒）クラフト紙をラミネートしていた。また、電気学会
論文誌［A５２−A５３（昭和５２年９７巻８号）］40
3〜410 ページ「超高圧及び超高圧電力ケーブル用ポリ
プロピレンラミネート紙に関する研究」の第４および５
図に示されるように、PP比率が４０〜５０％でAC,Imp.
共に破壊値がピークになるとされていた。従って、PP比
率ｋを上げることは、非常に難しくまた高価にもなるの
で、従来のAC（DC）ＯＦケーブルにはPP比率４０〜６０
％のPPLPが用いられてきた。

【００６６】本発明者等は、DCソリッドケーブルには、
それ専用に適したPPLPがある筈であるとの確信の下に研
究を進めた結果、次のことを見いだした。クラフト紙とPPフィルムのρの違いより、DCストレス
はDC耐電圧の優れたPPフィルムに集中するから、本来PP
比率ｋに比例してDC耐電圧が上がる筈である。 PPフィルム表面の脆弱は、溶融PPを２枚のクラフト紙
の間に押し出して作るPPLPの場合に、PPクラフト紙の繊
維が絡まり合うPPフィルム表面の境界域（パウンダリー
ゾーン：図４の斜線部）によって克服できる。 DCケーブルの場合、交流によって生じる誘電体損は存
在しないので、ラミネートするクラフト紙に制限が無
い。そのため、やや高めの気密度、例えば３０００ガー
レ秒以上のクラフト紙を使用して、PP比率が４０〜５０
％を越えるとImp.耐圧が低下し始める弱点を克服でき
る。

【００６７】このような観点から、従来は必要性が希薄
であったばかりか、実際に工業生産する事が困難であっ
た高PP比率のPPLPを、全体厚さを従来と同様にしたまま
（100〜150μm)開発した。その製造方法の詳細例は特願
平8-321192号に示されており、例えばPP比率８０％超の
PPLPを得ることができる。

【００６８】これらを用いて測定した電気性能の一例を
図５に示す。ねらい通りPP比率の向上とともに、DC破壊
ストレスは直線的に飛躍的に向上している。また、従来
のピークを越えて、DCと比較してわずかではあるが、Im
p.でも耐圧が向上していることがわかる。

【００６９】また、図６では、従来のソリッドケーブル
に用いられてきたDC用高気密度クラフト紙とのDC耐電圧
値の比較を比率で示した。本来、PPLPの様な高度かつ複
雑な構造で高価な絶縁テープを用いるには、それだけの
改善効果が期待されねばならない。図６よりPP比率が４
０％未満の場合、DC耐電圧値向上の効果が小さいため、
４０％以上が好ましいと判断した。一方、高PP比率のPP
LPが、DC耐電圧以外にもいかにソリッドケーブルに適し
ているか、PP比率の異なる幾種類ものPPLPを品揃えして
いることがいかに有利であるかは、本特許の核心でもあ
るので後程説明を加えることにする。

【００７０】まず、PP比率ｋ＝４０％で絶縁厚さ１５ｍ
ｍのケーブル（試作例１）を作り、従来の高粘度絶縁油
を用いて前述の含浸プロセスと同様の方法で含浸してみ
た。その結果、含浸時間がクラフト紙ケーブルに比較し
てかなり長くなったが十分含浸は可能であった。

【００７１】次に、試作例１と同じPPLPを用いて絶縁厚
２３mmのケーブル（試作例２）を作り、前述の含浸プロ
セスと同様の方法で高粘度絶縁油を含浸してみたとこ
ろ、絶縁層の最内層まで含浸するには非常に高い圧力と
長い時間が必要なことが分かり、工業生産的には大きな
改善が必要であることがわかった。

【００７２】試作例２と同一のケーブルを用いて、図３
の中粘度絶縁油の内、６０℃で約５００cstの絶縁油を
用いて含浸してみたところ（試作例３）、従来のクラフ
ト紙の含浸条件より容易に含浸できた。

【００７３】次に、PP比率８０％強のPPLPを用いて、５
００〜７００ｋＶ相当のケーブルの絶縁厚と推定される
絶縁厚２０mmのケーブルを作り、前述の含浸プロセスと
同様の方法で試作例３に用いた中粘度絶縁油を含浸して
みたところ（試作例４）、かろうじて最内層まで含浸可
能であった。しかし、工業生産的には非常に苦しいとこ
ろであり、これ以上の粘度の絶縁油は使用は好ましくな
いことが分かった。

【００７４】さらに試作例４と同一構成のケーブルに６
０℃で３０〜４００cstの中粘度絶縁油を含浸してみた
ところ（試作例５）、粘度が下がるほど含浸しやすさは
著しく向上した。これより、PPLPを用いる場合は５００
cst以下の粘度の絶縁油が好ましいことが分かった。
尚、クラフト紙ケーブルの場合にも、前述の通り、含浸
が著しく容易になると共に最高含浸温度も下げることが
でき、含浸時間の短縮が可能で工業生産上非常に好まし
いことが分かった。

【００７５】以上の考察の下に前述の＜絶縁油粘度の高
さに関する指標＞を満足する油の粘度を調査した。調査
状況と結果を併せて説明する。

【００７６】常温を日本以南を想定して４０℃未満とし
て、ケーブルに含浸した絶縁油のケーブル断面からの滴
下状況を観察した。クラフト紙単独絶縁の従来のソリッ
ドケーブルの場合、４０℃で５０cst以上であれば、連
続して吹き出すことは無くにじみ出し程度であって十分
にビニールテープ等でシール可能であった。さらに１５
cst程度にまで下げても何とかシール可能であったが、
その取り扱いはかなり困難になった。但し、周囲温度
を、日本以北を想定して５〜２０℃としたら、同じ絶縁
油でも粘度の上昇に比例してにじみ出しは著しく軽減さ
れた。

【００７７】これがポリオレフィン樹脂フィルム層を含
む絶縁テープ（例えばPPLP）になれば、４０℃で１５cs
tでも絶縁層中の油の量が減少すること及び孔の無いPP
フィルム層が非常に大きな油流抵抗を示すことから、ク
ラフト紙単独の場合に比較して油のにじみ出しの程度は
極めて軽微なものになった。

【００７８】このことを、図７を用いて説明する。図７
で、クラフト紙10の部分は、その３０〜５０％が孔であ
り、そこに絶縁油を含み、また絶縁油を通過させる。こ
れに対して、PPフィルム層11は絶縁油を吸収するこはあ
ってもそれをフィルムの外に流動させることは無く、絶
縁油を通過させることが全く無い。絶縁油は、クラフト
紙繊維中の孔と、テープの突合わせギャップ（オイルギ
ャップ）を油通路12としてこの中を移動してゆく、従っ
て、PP比率４０％でにじみ出し量は約半分以下、PP比率
８０％でにじみ出し量は１０％以下となった。従って、
４０℃で１５cstでも、PP比率が４０％以上であればソ
リッドケーブルとして極めて好都合となった。

【００７９】以上より、絶縁油としては、４０℃で１５
cst以上、つまり６０℃のときに約１０cst以上の粘度が
好ましいことが分かった（図４参照）。

【００８０】これらの結果をまとめると、ソリッド絶縁
油としては、６０℃（クラフトソリッドケーブルの最高
導体温度に余裕を見た温度）で統一して見ると、粘度が
１０〜５００cst 絶縁油が好ましい。最適な粘度の絶縁
油の選択は、絶縁層を構成する材料，PP比率ｋ，絶縁層
全体のPPとクラフト紙の構成比率，ソリッドケーブルの
送電容量、負荷遮断方法を含む送電設計条件，ソリッド
ケーブルの使用される環境を考慮して行えば良い。

【００８１】＜補強層による内部油圧の高圧化＞次に、
ソリッドケーブルの最もキーとなる負荷遮断時の導体近
傍の負圧化を可能な限り防ぐ手段について説明する。上
述した検討から、従来のクラフト紙絶縁のソリッドケー
ブルであっても、中粘度絶縁油を用いた場合は、図３の
内圧の変化において、殆どどのようなケースの負荷遮断
時でも負圧を生じさせないことが分かった。

【００８２】ポリオレフィン樹脂フィルムを含む絶縁層
については、前述のPPLPを用いて検討した。この場合に
は、PPLPの高い電気絶縁体耐力より、最高使用温度は
従来のクラフト紙ソリッドケーブル並の５０℃内外にし
ておき、使用電圧を従来の４５０ｋＶ以下から５００〜
６００ｋＶあるいは７００ｋＶクラスまでに高めて大容
量化しようという試みと、使用最高温度を約８０℃内
外まで高めて大容量化しようとする試みとがある。若し
くは、この両方を結合させて、さらに高性能大容量化し
ようとする試みがある。いずれの場合も、高性能化する
には、ポリオレフィン樹脂フィルムの比率を高めなくて
はならないが、そうすれば、図７で説明した油流抵抗が
上昇してくるので、可能な限り負圧化対策を採っておく
ことが好ましい。

【００８３】そこで、ここではソリッドケーブル内部の
油圧を高めることで負圧化を防止することについて検討
する。図２でわかる様に、負荷電流を流して一定の時間
を過ぎると、ケーブル内の温度勾配が飽和して一定にな
り、これに応じて絶縁油の膨張も終了し、その時に生じ
た差圧で油がラディアル方向に外側から内側に速やかに
移動しないと負圧を生じることは既に説明した。この時
の油の移動のしやすさは、絶縁層の油流抵抗の大きさに
反比例し、外側から内側にかかる油圧差に比例する。

【００８４】PPLPの様に油通路がクラフト紙の部分に限
定されて少なくなると、油流抵抗は高まるが、中粘度絶
縁油を使用すれば粘度の比率に応じて油流抵抗は下がる
から、これらは相殺し合う関係にある。しかも満負荷温
度を高めておくほど粘度が下がって好ましい。また、油
圧の差を大きくするには、満負荷時の一定になる油圧、
すなわち図２における負荷遮断直前の油圧を高めておけ
ばよいことになる。

【００８５】ところで、高い温度でケーブルを使用する
と、常温とその高温との温度差に比例して油は膨張する
から、その分を吸収するほど絶縁層の容積が増えない
と、著しい油圧上昇を示すことになる。このことは、負
荷遮断直前の油圧を高めておくことにとっては好まし
く、積極的に利用すべきである。しかし、この高い油圧
にケーブルの金属シース（通常は鉛被）が耐えられなけ
ればならない。耐えられない場合、金属シースは膨張し
て圧力の上昇を許さないか、さらにそれがひどくなると
金属シースが破断したり、繰り返し負荷サイクルで金属
疲労を生じたりして致命傷を生じる場合がある。これが
過去最高使用温度を制限してきたもう一つの理由であっ
た。

【００８６】一方、図１に示す従来のソリッドケーブル
の構造では、金属シース５（鉛被）の直上に弾性に富む
ポリエチレン（PE）防食層６が存在した。これは、鉛の
押し出し機とPEの押出し機をタンデムに結合して生産を
容易かつ安価にするためであった。また、負圧の観点か
ら、従来のソリッドケーブルは、使用温度を低く制限し
てきたので、油圧が上昇せず特に問題にならなかったか
らである。

【００８７】さらに防食層６の外側に内圧防護の金属テ
ープ７を施してあるが、その部分には海水が到達するの
で、金属テープ７の材質は、亜鉛塗布スティール、ブロ
ンスまたは真鍮に限られてきた。これらはいずれも高い
抗張力は期待できないテープである。しかも防食の影響
は免れず、この点からも高い内圧防護は期待できない構
造である。

【００８８】そこで、本発明者等は金属シース５の内圧
防護のための補強層（図示せず）を弾性率の高い防食層
６の内側、すなわち金属シース５の直上に設けることを
見いだした。補強層の材質としては高抗張力が容易に得
られて、工業的に容易に入手できるステンレススティー
ル（SUS），アラミド繊維などが利用できる。中でも価
格的に有利なSUS304が好ましい。なお、補強層は必要に
応じてSUSテープと共に布テープを巻いて構成しても良
い。

【００８９】SUS304は海水に接すると防食を生じやす
く、アラミド繊維などでは海水による劣化が心配され
る。しかし、補強層は防食層の内部に収納されているの
で海水から守られて好都合である。 SUSの抗張力は、容
易に４０kg/cm²程度以上が得られるし、１００kg/cm²以
上のハイテンション SUSも入手できる。これを必要な厚
さのテープにして必要枚数巻回すれば、容易に高耐内圧
型ケーブルが実現できる。

【００９０】図１のクラフト紙ソリッドケーブルでの実
測最高油圧とコンピュータ計算油圧は、過渡的に導体直
上で１０kg/cm²内外になるが、安定化した後の一定油圧
はせいぜい２〜４kg/cm²程度であった。

【００９１】これに対して、金属シースの直上に補強層
を設けることにより、安定後の一定の油圧を容易に１０
kg/cm²以上にすることが可能であった。しかも、SUSテ
ープの下、つまり鉛シースとSUSテープとの間に布テー
プ等のクッション層を適宜施せば、この到達一定圧力を
容易にコントロールすることができて好都合である。な
お、この到達一定圧力は、工場での絶縁油の含浸の程
度，金属シース押出工程でのケーブルコアと金属シース
との間隔，金属シースの変形の程度，金属シース押出工
程で暖められる絶縁油の温度とケーブル布設点の周囲温
度もしくは海底布設深度などにより複雑に変化する。

【００９２】そして、約１０kg/cm²以上の飽和一定圧力
を得た場合のクラフト紙ソリッドケーブルでは、負荷遮
断後に負圧を生じるケーブルは殆どないことが分かっ
た。

【００９３】次に、最高使用温度を８０℃内外に高めう
るPPLPテープを用いた新しいソリッドケーブルについて
検討してみた。この場合は、周囲温度（無負荷温度）と
導体最高温度との温度差が大きくなるので、計算上は鉛
被の膨張収縮をカウントしないと油圧が１００kg/cm²以
上の圧力となる。この場合でも抗張力１００kg/cm²のSU
S を用い、安全率２で複数枚のテープの合計が約１mmに
なるように巻回すれば補強可能である。

【００９４】ただし、実際は、到達一定圧力を左右する
様々な不確定条件や完成ソリッドケーブルに絶縁油を１
００％含浸させておくことが困難なこと、そのほか補強
層および金属シースの伸縮が存在することなどにより、
ここまで圧力が上がることはまれである。

【００９５】さらに、PPLPの場合、そもそも膨張する絶
縁油のボリュームがクラフト紙に比べてはるかに少ない
こと、PPLPが圧力によって収縮して油の圧力上昇を吸収
することも、内部油圧の上昇を減ずる働きをすることが
分かった。この効果をより多く期待するにはPPLPのPP比
率を高めることが好ましく、ｋ＝８０％強のPPLPは高温
度使用ソリッドケーブルに適している。

【００９６】このPPLPの効果を高めるためには、油通路
としてのクラフト紙層が樹脂フィルム層と交互になるこ
とを保ちつつ、絶縁層全体に占める樹脂フィルム層の比
率を高めれば良い。

【００９７】図８（Ａ）はPPフィルム21にクラフト紙22
を積層した複合テープ20のみを用いた絶縁層で、この場
合は、１枚の複合テープ22の樹脂フィルム率ｋ＝４０％
であれば、絶縁層全体でも４０％である。

【００９８】しかし、図８（Ｂ）に示すように、複合テ
ープ20と樹脂フィルム単体のテープ30とを交互に積層し
ていけば、各々の樹脂フィルム層から見れば必ず両面に
クラフト紙22層が介在していて油通路とクッション層を
確保していることになる。例えば、各テープ厚さが同一
で複合テープ20の樹脂フィルム率ｋ＝４０％とすると、
この交互巻きによって絶縁層全体の樹脂フィルム率は７
０％にまで高めることができる。これにより、単位体積
中の絶縁油量を減らして内圧によるフィルムの収縮量を
大きくでき、かつ絶縁油の油流抵抗を減らすことができ
て、中粘度絶縁油ソリッドケーブルにとって極めて好ま
しい。

【００９９】また、本来抵抗率が低くてDCストレスをほ
どんど分担しないと考えられるクラフト紙層の比率が減
って、DCストレスに強い樹脂フィルム層の比率が増加す
るため、電気性能上も好ましい。

【０１００】＜送電線路の構成＞この温度差と絶縁油の
膨張による内圧の上昇は、ケーブル全長にわたって生じ
る現象であり、当然ケーブルの端末近傍でも生じる。従
って、中粘度絶縁油を高温度にして粘度を下げると、こ
の膨張油が端末を損傷する場合がある。そこで、図９に
示すように、海底部ソリッドケーブル40の両端末の近
傍、好ましくは周囲温度の異なる陸上と海底を分ける渚
に油止め接続箱41（ストップジョイント：Stop-Joint）
を設けて陸上部ケーブル42を接続し、これによって高温
絶縁油の膨張による移動を防ぐことが好ましい。この陸
上部ケーブル42の種類は問わない。なお、陸上部ケーブ
ル42の種類が海底部ソリッドケーブルと異る場合、異形
ジョイントまたはトランジションジョイント（Transiti
on Joint(TJ)）を用いる。

【０１０１】ところで、既に述べた通り、約７０〜１０
０ｍ以浅のソリッド海底ケーブル、つまり渚の近くのケ
ーブルは、外水圧が不足するので無負荷時に負圧になる
場合がある。特に、ケーブル金属シース内の絶縁油が不
足してケーブルが布設された場合にはこの傾向が顕著に
なり、負荷投入時の電気性能上好ましくない。

【０１０２】そこで、送電線路の両端末内部の絶縁油の
維持とこれら不足油の補給も兼ねて両端末に給油槽43を
設け、これにより中粘度以下の粘度の絶縁油をわずかに
加圧して、絶縁油の補給ができるようにしておくことが
好ましい。

【０１０３】海底部ソリッドケーブル40が従来のクラフ
ト紙ケーブルで、油止め接続箱を介さずにそのまま両端
末に引き込まれる場合（図示せず）には、両端末に給油
槽を設けて、これにより中粘度以下の粘度の絶縁油を供
給する。

【０１０４】海底部ソリッドケーブル40がポリオレフィ
ン系樹脂を含む絶縁層を持つソリッドケーブルで高温使
用する場合には、図９の通り、油止め接続部41の海底ケ
ーブル側に給油管44を接続して給油層43と連結し、油の
補給を行う。もちろん、陸上部ケーブル42にも給油槽43
を接続し、陸上部ケーブル42にも絶縁油の供給を行う。
この場合は、負荷時の高温高油圧により海底部ソリッド
ケーブル40から油が給油槽43に逆流しないように油止め
接続箱41と給油槽43の間に逆止弁を設置するのが好まし
い。

【０１０５】油止め接続部42の陸上側にある陸上部ケー
ブル42はＯＦケーブルでもソリッドケーブルでも良い。
ケーブルの種類に応じて給油槽中の絶縁油を適宜変更す
れば良い。すなわち、ＯＦケーブルならば低粘度絶縁油
を、ソリッドケーブルならば中粘度以下の油を用いれば
良い。

【０１０６】＜絶縁油のＳＰ値とポリオレフィン樹脂フ
ィルムのＳＰ値との関係＞ここで、ポリオレフィン系樹
脂フィルムを少なくとも一部に用いた絶縁テープをソリ
ッドケーブルに用いて、その電気性能を如何なく発揮さ
せるにはフィルムと絶縁油のＳＰ値（溶解度指数）の組
み合わせを選ぶことが重要である。

【０１０７】図１０に樹脂ポリマーと油のＳＰ値を対比
して示す。また、図１１に各樹脂フィルムにおける鉱油
系絶縁油（ＳＰ値が８弱）の吸収量とImp.破壊強度との
関係を、図１２にＳＰ値が８弱の鉱油系絶縁油に含浸さ
れた樹脂フィルムのImp.破壊強度を樹脂フィルムのＳＰ
値との関係で示す。

【０１０８】これらの図より、樹脂フィルムのＳＰ値と
絶縁油のＳＰ値が近いほど、樹脂フィルムが絶縁油を吸
収して電気性能を向上させることがわかる。電気性能の
向上は、AC，インパルス，DCの全てにわたって認められ
る。特に、ポリオレフィン系樹脂フィルムの場合は、Ｓ
Ｐ値８の合成油、すなわちアルキルベンゼン系絶縁油
（例えばドデシルベンセン系絶縁油：ＤＤＢ）を用いれ
ば、この効果が顕著で、DC，インパルス共に破壊強度が
１０％内外向上させられることが判明した。

【０１０９】このような効果を引き出す中粘度絶縁油と
しては、ポリエステル系絶縁油，ポリブテン系絶縁油，
鉱油系絶縁油，アルキルベンゼン系絶縁油あるいはその
一種である重質アルキレート等の１種以上の混合絶縁油
を用いて粘度調整をして作製するのが好ましい。

【０１１０】さらにこの効果を顕著にするには、樹脂フ
ィルムの吸油量を予め十分に確保しておくことが好まし
い。そのためにはＳＰ値の近い低粘度油でフィルム層に
十分油を吸収させておいてからソリッドケーブルに最適
の中粘度絶縁油を含浸する方法が有力である。

【０１１１】ＯＦケーブル用低粘度絶縁油は常温で１０
cst 以下の粘度であり、非常に含浸し易い絶縁油であ
る。中でもアルキルベンゼン系絶縁油のＤＤＢはＳＰ値
が８でポリオレフィン系樹脂フィルムに極めて良く吸収
される。そこで、ケーブルコアの乾燥後、予めＤＤＢを
含浸し、その後に８０℃以上で２４時間以上保ってフィ
ルムに油を吸収させる。その後にＤＤＢを脱油して、中
粘度絶縁油を含浸させると、生産性をほとんど落とさず
に前述の効果を安定して得ることができる。

【０１１２】＜絶縁層のグレーディング＞さらに、本発
明者等はクラフト紙とポリオレフィン系樹脂フィルムの
複合比率が異なる絶縁テープを入手するに至ったので、
これらを巧みに組み合わせてソリッドDCケーブルのスト
レス分担を適性にして、ケーブルの性能向上を図った。
ここでの絶縁テープには、クラフト紙だけのテープから
クラフト紙とポリオレフィン系樹脂フィルムの複合テー
プおよびポリオレフィン系樹脂フィルムだけのテープが
含まれる。

【０１１３】例えば、クラフト紙（誘電率ε＝３．４，
抵抗率ρ＝１０¹⁴〜１０¹⁸Ω・cm）、PPLP（ｋ＝４０％
相当，ε＝２．８，ρ＝１０¹⁶〜１０¹⁸Ω・cm）を用い
て、図１３に示すように、導体上のＡゾーンおよび金属
シース直下のＣゾーンにクラフト紙テープ層を、中央の
主絶縁層となるＢゾーンにPPLPを配置する。これによ
り、インパルスではε−グレーディングでＡ，Ｃゾーン
の設計ストレスの分布を下げることができ、DCではρ−
グレーディングにより同じくＡ，Ｃゾーンの設計ストレ
ス分布を下げることができる。通常、絶縁層が導体およ
び金属シースと接する箇所は大きな弱点となり得るの
で、図１４に示すように、この部分のストレス分布を下
げることは極めて好ましいことである。

【０１１４】また、前述の通り、負荷遮断時に負圧にな
る可能性のある導体直上の範囲を主絶縁層の抵抗率より
低い抵抗率の絶縁層で覆うことは、この負圧の可能性の
ある弱い部分にストレスを分担させないことになるの
で、ソリッドケーブルにとってさらに好ましいことであ
る。

【０１１５】さらに、例えば導体に近い絶縁層領域にPP
比率ｋ＝８０％のPPLPを、次にｋ＝６０％のPPLPを、そ
の外側にｋ＝４０％のPPLPを配置すれば、通常Ｋが大き
いほど抵抗率ρが大きいから、負荷ONおよび負荷OFF 時
の絶縁層中のＤＣストレスを緩和する方向のρ−グレー
ディングが可能である。この構成において、中粘度絶縁
油ではあっても、各種設計条件上できるだけ高い粘度の
絶縁油を用いたい場合、ケーブルの外側ほどクラフト紙
の比率が高くて油流抵抗が小さいから含浸が相対的に容
易になって好ましい。

【０１１６】以上は２〜３種類の絶縁テープを使用した
場合について述べたが、さらに多種類の絶縁テープを用
いてグレーディングを行えば、より合理的な絶縁設計が
可能であり、１種類の絶縁材料の使用しかできなかった
従来のケーブルの考え方から見れば画期的な進歩であ
る。

【０１１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明ケーブルに
よれば次の効果を奏することができる。ソリッドケーブルの高温使用化，大容量化を実現でき
る。負荷遮断時に導体近傍の絶縁層に負圧を生じることが
なく、ボイドの発生を抑制して電気性能の低下を防止す
る。ケーブルハンドリング時にケーブル端部から容易に絶
縁油が漏洩することがない。補強層を設けることで、ケーブル内部の油圧を高圧化
でき、かつ金属シースが破損することがない。

【０１１８】また、本発明製造方法は、生産性を落とす
ことなく、絶縁層に確実に絶縁油を含浸させることがで
きる。

【０１１９】さらに、本発明送電線路は、油止め接続箱
により満負荷時の絶縁油の膨張によりケーブル端部が破
損することを防止できると共に、給油槽を設けることで
渚部から陸上部にかけてのケーブルに絶縁油を供給して
スターベイションの発生を抑制できる。

【０１２０】特に、油止め接続箱の海底部ソリッドケー
ブル側と給油槽との間を給油管で接続し、この給油管に
逆止弁を設けることで、海底部ソリッドケーブルに中粘
度絶縁油の供給を行うと共に、給油槽への逆流を抑止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】海底ソリッドケーブルの断面図である。

【図２】負荷のON-OFFに伴うソリッドケーブル内の油圧
変化を絶縁層の異なる位置ごとに示したグラフである。

【図３】代表的な絶縁油と本発明に用いる中粘度ソリッ
ド絶縁油における代表的な温度と粘度との関係を示すグ
ラフである。

【図４】PPフィルムの両面にクラフト紙をラミネートし
たPPLPの構造と、PPLPを取り巻く絶縁材料の抵抗率ρ
（Ωcm）と、それに比例する直流（DC）ストレス分布を
示す説明図である。

【図５】PP比率ｋと破壊ストレスとの関係を示すグラフ
である。

【図６】PPLPとDC用高気密度クラフト紙とのDC耐電圧値
の比率をPP比率ｋとの関係で示したグラフである。

【図７】PPLPによる絶縁層の拡大断面図である。

【図８】（Ａ）はPPLPを積層したの絶縁層の部分断面図
で、（Ｂ）はPPLPとポリプロピレンフィルムを交互に積
層した絶縁層の部分断面図ある。

【図９】本発明送電線路の概略構成図である。

【図１０】樹脂ポリマーと油のＳＰ値を対比した説明図
である。

【図１１】各樹脂フィルムにおける鉱油系絶縁油（ＳＰ
値が８弱）の吸収量とImp.破壊強度との関係を示すグラ
フである。

【図１２】ＳＰ値が８弱の鉱油系絶縁油に含浸された樹
脂フィルムのImp.破壊強度を樹脂フィルムのＳＰ値との
関係で示すグラフである。

【図１３】絶縁層にグレーディングを施したケーブルの
断面説明図である。

【図１４】導体と金属シースの間における絶縁層のスト
レス分布を示す説明図である。

【符号の説明】

１導体２内部半導電層３油浸絶縁層４外
部半導電層５金属シース６防食槽７金属テープ８保
護ヤーン９外装線 10 ポリプロピレン層 11 クラフト紙層
12 油通路 20 複合テープ 21 ポリプロピレン層 22 クラフト
紙 30 PP単独のテープ 40 海底部ソリッドケーブル 41
油止め接続箱 42 陸上部ケーブル 43 給油層 44 給油管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者依田潤大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者堀川隆宏大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者芦辺祐一大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者関守弘大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体の外周に絶縁層を具え、この絶縁層
に絶縁油が含浸されたソリッドケーブルにおいて、前記絶縁油は、６０℃での粘度が１０cst 以上５００cs
t 未満の中粘度絶縁油であることを特徴とするソリッド
ケーブル。
【請求項２】絶縁層の少なくとも一部にポリオレフィ
ン系樹脂フィルムを含む絶縁テープを用いたことを特徴
とする請求項１記載のソリッドケーブル。
【請求項３】ポリオレフィン系樹脂フィルムの両側に
クラフト紙をラミネートした複合テープとポリオレフィ
ン系樹脂フィルム単独の絶縁テープとを交互に巻回して
絶縁層の少なくとも一部を形成したことを特徴とする請
求項１記載のソリッドケーブル。
【請求項４】絶縁層の外周に金属シースが設けられ、
この金属シースの外周に、金属シースにかかるフープス
トレスを分担補強する補強層が形成されてなることを特
徴とする請求項１または２記載のソリッドケーブル。
【請求項５】絶縁油のＳＰ値が、ポリオレフィン系樹
脂フィルムのＳＰ値より±１．５の範囲内にあることを
特徴とする請求項２記載のソリッドケーブル。
【請求項６】絶縁層にはポリプロピレンフィルムの両
面にクラフト紙がラミネートされた複合テープが用いら
れ、この複合テープ全体の厚さに対するポリプロピレン
フィルムの厚さの比率が４０％以上９０％未満であるこ
とを特徴とする請求項２記載のソリッドケーブル。
【請求項７】絶縁テープにはポリオレフィン系樹脂フ
ィルムの両面にクラフト紙をラミネートした複合テープ
が用いられ、絶縁テープ全体の厚さに対するポリオレフィン系樹脂フ
ィルムの厚さ比率を変えることで、絶縁層にρ−グレー
ディングおよびε−グレーディングの少なくとも一方を
形成したことを特徴とする請求項２記載のソリッドケー
ブル。
【請求項８】室温で１０センチストークス（cst）以
下の低粘度絶縁油を絶縁層に含浸する工程と、この低粘度絶縁油を脱油する工程と、その後、６０℃での粘度が１０センチストークス（cs
t）以上５００センチストークス（cst）未満の中粘度絶
縁油を絶縁層に含浸する工程とを具えることを特徴とす
るソリッドケーブルの製造方法。
【請求項９】中粘度絶縁油のＳＰ値が、ポリオレフィ
ン系樹脂のＳＰ値より±１．５以内の範囲内にあること
を特徴とする請求項８項記載のソリッドケーブルの製造
方法。
【請求項１０】海底に布設される請求項１または２記
載の海底部ソリッドケーブルと、この海底部ソリッドケ
ーブルの両端末に油止め接続箱を介して接続される陸上
部ケーブルとを具え、前記油止め接続箱は渚部に配置され、前記陸上部ケーブルには、中粘度以下の粘度の絶縁油を
陸上部ケーブルに供給する給油槽が接続されていること
を特徴とする送電線路。
【請求項１１】油止め接続箱の海底部ソリッドケーブ
ル側に給油管を接続し、この給油管を給油槽に連結し
て、給油槽から中粘度絶縁油を海底部ソリッドケーブル
に供給するよう構成したことを特徴とする請求項１０記
載の送電線路。