JPS62180909A - 電力ケ−ブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 ｃｏｍｐｏｕｎｄ）をしみ込ませた紙で絶縁され、金属
シースを有するケーブル（または、ソリッド型紙絶縁ケ
ーブルとも呼ばれている）に関し、特に浅い海中の他、
地下における高電圧直流（ＩＩＶＤｃ）伝送のために設
計されるケーブルに関する。

以下余白 〔従来の技術および、発明が解決しようとする問題点〕 実際に物質充填型ケーブルは、高電圧ケーブルの最も古
い型のものである。既に世紀の変わり目、すなわち８５
年前にそのようなケーブルは１０ｋＶまでの電圧に用い
られていた。その後、絶縁材料の向上と、必要な製造プ
ロセスの発展によって、電圧は増加した。

しかしながら、通常の物質充填型ケーブルは１つの重要
な欠点を有することを経験は示している。

ケーブルの急な傾斜のある経路においては充填物（ｉｍ
ｐｒｅｇｎａｎ　ｔ）が、該ケーブルの経路の高いレベ
ルの所から低いレベルの所へ移動子る傾向があり、その
結果高いレベルの所のケーブルの絶縁にすき間ができて
、イオン化や絶縁破壊を起こし得ることになる。そのよ
うな充填物の移動は、例えば負荷の変動によってケーブ
ルの湯面が変化すると加速される。温度が上昇するにつ
ね；、充填混合物は膨張し、金属シースの直径を外側へ
圧す。スイッチ遮断や負荷の減少によってケーブルが再
び冷却されると、充填物は収縮する。しかしながら、用
いられる金属シース材は鉛のようにどちらかと言えばや
わらかく、塑性変形する材料であるので、膨張したシー
スの直径はだいたいそのままの径に留まる、そしてケー
ブルの経路の低いレベルにおいてもまた、充填混合物の
不足が存在することになり、これはまた高いレベルから
の更なる移入の空間を与えることにもなる。次にケーブ
ルに負荷が課せられるときには、新しい膨張が起り、以
後も同様となる。礼儀混合物の粘性は温度と共に大いに
変化する（温度の上昇と共に減、小する）ので、最高温
度の増加もまた移動の加速に貢献する。これらの理由に
よって、物質充填型のケーブルの通用と使用に関しては
制限が考えられねばならなかった。定格の交流電圧は６
０ｋＶまでに制限され、最高使用温度は定格電圧に依存
して４０〜７０゜に制限された。

より高い電圧、より高い伝送容徂が要求されると、絶縁
物に圧力をかけることに基く他のタイプのケーブルが開
発された（圧力は大気圧より高く、圧カケープル（ｐｒ
ｅｓｓｕｒｅ　ｃａｂｌｅ）と呼ばれる）。そのような
ケーブルの例は油充填タイプ、ガス圧カケ−プル、その
他である。そのようなケーブルの設備は、絶縁物の圧力
があらゆる負荷条件下でケーブルの全長にわたって最小
の正の設計圧（ただ単に大気圧より高い圧であることも
あれば、約１５ｂａｒの高圧であることもある）に保つ
ために作られた。これらのケーブルは、通常の物質充填
型ケーブルよりもかなり高い電圧と温度での使用が可能
である。例えば自己充足の（ｓｅｌｆ　ｃｏｎｔａｉｎ
ｅｄ）油充填ケーブルは１１００にνまでの交流電圧と
８５〜９０℃の最高温度のために設計された。結果とし
て物質充填型ケーブルは一般に２０〜３０ｋＶ以上の交
流電圧には使われない。

圧カケープルはケーブルの経路に沿った所定の場所のタ
ンクに貯えられた、脱ガスされた油（油充填ケーブル）
またはガス（ガス圧カケ−プル）と連絡しているケーブ
ル中の連続ダクトと共に設計されている。圧力は、静的
な圧力タンクの手段によるか、ポンプ設備の手段による
かの、２つの方法で得られる。特に長いＩＩＶＤＣの海
底・油充填ケーブル（この種のケーブルはここでは議論
しない理由によってガス圧カケ−プルより多く用いられ
ている）に関しては、あらゆる負荷条件下で圧力を前述
の最小レベルに保つためにケーブルのターミナルにおい
ては大量の油が必要である。油が熱せられている間も冷
却される間もダクトに沿ってタンクからタンクへと流れ
るように動的な圧力が生成されねばならないので、ター
ミナルにおける圧力は高くなければならない。（機械的
な理由により）ターミナルにおける圧力には１．す限が
あるので油充填ケーブルの長さが制限されることになる
。

海底で用いられる油充填ケーブルのもう一つの欠点は、
例えばいかりや釣道具その他によるケーブルの破損の危
険である。もし、破１員が発生すると、液体の充填油は
破損箇所においてケーブルから流れ出し、破損が修理さ
れるまでに４．５日から数週間も要し、ターミナルにお
いてはケーブルに再充填するために大量の脱ガス油が必
要となる。また、もう１つの危険として水がケーブルの
中にそして／あるいはケーブルに沿って浸透しケーブル
の絶縁の大いなる部分に損傷を与え、修理を非常に難し
くする。しかしながら、絶縁システムに関する限りは、
他の点でケーブルの経路が油充填ケーブルに適したもの
である限りは、油充填ケーブルは、少なくとも１０００
ｋＶまでの直流電圧のために設計し得る。

プラスチック絶縁ケーブルの発達のために２０〜３０ｋ
Ｖまでのより低い交流電圧についてもまた物質充填型ケ
ーブルの市場は、しだいに消滅しつつある。しかしなが
ら高電圧直流（ＨＶＤＣ）伝送の導入に関連して、特に
海底伝送のために、物質充填型ケーブルは新しい時代に
出会うことになった。これにはいくつかの理由がある＝
１ −このタイプのケーブルは実際に無限の長さにわたって
海底ケーブルとして用いられ得る（電圧降下によっての
み制限される）。− 二このタイプのケーブルはがなり高い直流電圧について
設計できる。（今日実際に使用されているケーブルの最
大電圧はわずが３００ｋＶ未満である。）−このタイプ
のケーブルは圧カケープルに比べて単純で丈夫である。

（単□純なケーブルの設計。もし破損が起きても筒車な
修理。水はケーブルに沿っては数メーターしか透過し得
ない。）終端（ターミナル）において大量の油の貯蔵や
複雑なポンプ設備が不要である。（主として終端の絶縁
物の圧力を大気圧より上に保□つために各終端（ターミ
ナル）においてケーブルの充填物に適合する混合物で満
された唯１つの小さな静的圧力タンクが必要なだけであ
る。）紙テープの潤滑剤として働く粘着性の充填物のた
めにこの絶縁は機械的に乱暴な扱いにも耐え得る。

しかしながら、ケーブルの経路における充填物の移動の
危険は＋１　Ｖ　Ｄ　Ｃケーブルの場合においてもまた
設計電圧に関して制限をもたらす。本発明の目的は、物
質充填型ケーブルがあらゆる負荷条件において圧カケー
プルとして働くような方法で物質充填型ケーブルを設計
し、製造￥ることにより、この欠点を克服することであ
る。

物質充填型海底ケーブルにおける絶縁の圧力が、ンＨの
深さによることが、試験によって示されている。ケーブ
ルの設計、周囲温度、負荷条件その他に依存するある深
さにおいては、圧力は常に大気圧より高く、かつ海の深
さが増加するにつれて増加する。これは水の外圧による
。そのような深さにおいてはケーブルは実際のあらゆる
負荷条件の下で圧カケープルとして働く。１色縁の圧力
が？１６の深さの増加と共に増加するので、深い水中に
おいては、経路の傾きが急であることに拘らず、経路の
高いレベルから低いレベル・＼の充填物の移動は起こり
得ない。海底物質充填型ケーブルの弱い部分はその結果
、浅い水中と陸上の部分ということになる。ケーブル経
路のこれらの部分においてはケーブル絶縁の充填物の移
動の危険が存在するからである。この意味において［浅
い水化とは、ケー経路上の浅い部分の物質充填型ケーブ
ルを油充填ケーブルで置き換えることが提案されていた
。

しかしながら、もし経路上の浅い部分が非常に長い（あ
るケースでは９１００ｋｍということもある）ならば、
油充填ケーブルは使えない。

上記の問題のいくつかを克服するために、鉛のシースの
上に直接端と端とが接するように巻きつけられた多数の
弾性的な金属テープからなる圧力ボディを有する物質充
填型ケーブルを提供することもまた提案されていた（ス
エーデン特許１１５０８９号）。

この設計の欠点は鉛のシース上に１層巻きつけられるテ
ープが、相対的に長い１然りの長さくｌａｙ　−１ｅｎ
ｇｔｈ）にわたって、巻きつけられねばならないという
ことである。その上材料の利用がうまくない。なぜなら
ば、ケーブルの使用の間、鉛のシースに対してテープの
十分な圧力を得るためにテープの張力が相対的に高くな
ければならないため、その結果テープは、テープの降伏
強さを超えないように相対的に厚くなければならないた
めである。

更に、もし、テープが端と端とが接するように巻きつけ
られるならば、工場にお°いてテープを巻きつけるとき
の温度より寒いときにはこれらのテープは機能しないと
いうこともあるが、この他にも金属テープを端と端とが
接するように巻きつけるということはほとんど現実的で
ない。確かに、非常に短いケーブルにおいては、前記の
特許において提案されているように、テープを巻きつけ
た後にケーブルの中に、充填物を圧し込むことによりこ
の欠点は克服され得る。しかし実際的な観点から見て、
長いケーブルではこれは不可能である。

なぜなら、このような作業に要する時間は余りに長く、
経済的でないからである。

この設計のもう１つの欠点は、テープを鉛のシースに直
接あてることである。テープの高い張力のために、金属
テープの端は、鉛シースを損傷させる傾向を存するであ
ろう。なぜなら鉛は非常にやわらかい材料であるからで
ある。そのような＃貝傷はケーブルの温度が高いときに
加速される。それは１つには、鉛がよりやわらかくなる
ためであの膨張のために、たとえ、テープが製造時には
端き間が生ずるであろう。また、内圧によってやわらか
い鉛は上記のすき間の中に圧し込まれる傾向を有するで
あろう。そして、長い使用中においてはこのことは、相
対的に大きい金属テープの厚さのために、該テープの端
において鉛シースの割れを発生させ得る。

〔問題点を解決するための手段、および作用〕本発明の
物質充填型ケーブルは、ケーブルが円形断面を有しても
任意の断面形状であっても（例えば楕円形であっても）
、絶縁層がセルロース紙からなっていても、合成紙から
なっていても、あるいは、例えば１枚かそれ以上の合成
紙と共に積層されたセルロース紙のような複合紙からな
って・いても、高電圧（２５０ｋｖ以上）の電力の伝送
に適した圧カケープルとして設計され、製造されるが、
それは、金属シース上の圧カホディに２層以上からなる
薄い弾性テープ、（以後「圧力テープ」と呼ぶ）を巻き
つける（被せる）ことによるもので、該圧力テープは短
いＩ然りの長さく５ｈｏｒｔ　ｌａｙ　ＩｅＢｔｈ）で
該金属シースと圧力テープの間の下地（ｂｅｄｄｉｎｇ
）上に巻きつけられるものとする。該圧力テープは良好
な弾性的性質を有すべきであり、高品質金属あるいは強
い合成材料からなってもよい。該圧力テープの層の数は
少くとも２であって、テープの撚りの長さくｌｅｎｇｔ
ｈ　ｏｆ　１ａｙ）は鉛シースの直径の１．５倍を超え
るべきでない。本発明の好適な実施例においては、圧力
ボディは該鉛シースの直径の０、４から０．８倍の撚り
の長さくｌａｙ　ｌｅｎｇＬｈ）をもって下地上に巻き
つけられた４〜８Ｎの圧力テープからなり、該下地は鋸
で織ったファイバテープ、丈夫なプラスチック、あるい
は９、他の下地層とし□ての機能に適した材料からなる
。テープの幅に依り、各層には１枚、最大２枚のテープ
が存在せねばならず、各層のテープの側端間には０．２
〜２．Ｏｍｍのオーダーの明確なギャップが存在する。

前記下地が銅で織ったファイバテープからなる場合には
、好適な実施例は、圧力テープ上のプラスチックジャケ
ットを有してもよい。圧力テープはケーブルが負荷をう
けているかどうか、そして、ケーブルの経路に無関係に
、大気圧より大きい絶縁圧力を得るために十分高い張力
をもって巻きつけられるべきである。この新しいタイプ
のケーブルへの負荷が増加するとき、充填物の膨張は金
属シースを前述のように膨張させ、咳宛傘物が冷却によ
って収縮するときには圧力ボディは該金属シースを能な
ことを示した。

圧力ボディの材料の弾性的性質の要求はケーブルの設計
と使用条件（温度、ケーブルの経路の形状その他）に依
存する。圧力テープの弾性伸びは少くともｅ　＝０．０
０３（０，３％）であるべきことを計算は示した。前記
要求は通常０．００４＜　ｅ　＜０．００６（０，４〜
０．６％）であるが、０．００９あるいはそれ以上高く
ともよい。

そのような要求を満す材料は高品質の鋼、高品質のブロ
ンズその他である。しかしながら、本発明は、物質充填
型圧カケ−プルの圧力ボディとして用いられるという意
味で満足しうる弾性的性質を有する全ての物質をカバー
し、ファイバで外装を施したエポキシあるいは類似物を
含む。

通常のケーブルは、常に望ましい絶縁圧力を与える圧力
ボディを有しない。圧力テープの場合、これらは、普通
、通常のケーブルにおけるテープの適用に用いられるよ
り、はるかに高い張力をもって巻きつけられ、そして、
テープ巻きつける機′械はその結果、それ相応に設計さ
れねばならない。

パ実施例〕 第１図は典型的な物質充填型ケーブル中に発生しうる、
周期的な内部負荷を示す。２周ｕ、ｕ（ｔｔ。

ｔ２およびｔ３．ｔ４）が示されている。ケーブルは外
水圧がＰｏである海面下の深さに設置されでいる。負荷
がないとき内圧はケーブルの設計と現１場の条件（周囲
温度、ケーブルが埋設されている□かどうか、海底中の
土壌の熱抵抗、その他）に依る値Ｐつにまで増加する。

ｔｌで示される時間、ケーブルはある一定の電流で負荷
を受けている。

最高温度に達するまでのケーブルの主な加熱は時間ｔＨ
Ｏ間に起こるので、実際上、時間Ｎ２の間は該最高温度
のまま一定である。該加熱時間中、鉛のシースの下のケ
ーブルの構成要素（主に充填混合物）の急激な膨張によ
り、内圧は急速にＰ　ｍａｙにまで増加する。時間ｔ１
２の間、内圧が外水圧より大なので鉛シースは、膨張し
続ける。結果として、内圧は圧力ＰＬまで低下する。負
荷がなくなると、ケーブルは時間ｔ２１の間に冷、却し
て実際上周囲温度にまで櫻なる。急激な冷却のために、
ケーブルの鉛シースの下の構成要素は収縮して、その結
果内圧はｐ　Ｈｌｉｎにまで低下する。それから、たと
えケーブルが依然路たくとも、圧力は外水圧Ｐｏによっ
てＰ、にまで増加する。時間ｔ２２の終りには負荷が再
びかけられ、時間ｔ３が始まり、以下同様である。以上
を要約すると：負荷はＢおよびｔ２の間オンとなり、ｔ
□、ｔ２、そしてＬ４の間オフとなる。

周期的内圧の振幅Ｐ□つおよびｐ　、、ｎはケーブルの
設計、海の深さ、与体の電流、周期その他に依存する。

内圧ＰうおよびＰ、はそれぞれ、定常的な負荷なしの状
態および定常的負荷状態を表現するものである。

最小圧は冷却時間ｔ２１．ｔ４１の終り近くで起る。

これは、もしケーブルがより浅い所に設置されているな
らば決定的であろう状況であり、外水圧は低い内圧を補
償するには十分大きくない。そのような場合前記最小圧
は大気圧より低い、っまりｐ、、、、＜ｏ、であろう。

そして絶縁部にすき間が作られるだろう。

第２図はケーブルの一端が海抜５０ｍであるような可能
なケーブルの経路の側面を示す。該一端からの距離Ｏか
らＸＩまでにおいてはケーブルは陸上にある。該一端か
ら距離Ｘ２においてはケーブルは深さ１５０ｍにある。

そして経路は、−例として、２５０ｍの深さまで続いて
いる。

第３図は、圧力ボディを設けられていないケーブルにつ
いて、負荷が取り除かれた後の短時間の使用中における
第２図に示されたケーブルの最小内圧Ｐ、を大体におい
て示す。第３図の曲線の破線部は一例として、１５０ｍ
および１５０ｍより浅い海面下の深さにおけるケーブル
中の、負の内圧（つまり真空）を示す。

第４図は、本発明の圧力ボディを取り付けたときのケー
ブルの最小内圧を示す。この圧力は、あらゆる負荷条件
下での正の最小の絶縁圧力を得るために計算されている
。

第５図は、海面下１５０ｍおよび１５０ｍより浅い所に
設置されるケーブルの部分についてのみ圧力ボディを取
りつけ、それより深い所に設置される部分には圧力ボデ
ィをつけないときの、ケーブルの最小内圧Ｐ３を示す。

ケーブルの経路の状況に従って等綴付けられた圧力ボデ
ィを有する海底ケーブルを作ることも可能である。圧力
テープの数とそれらの張力は製造プロセスの間に変えら
れ得る。１つの圧力ボディからもう１つの圧力ボディへ
の移行は漸次的な変更もしくは、段階的な変更によって
、確かなものとされる、圧力テープの変更の領域は例え
ば、エポキシもしくは類似物によって、共に固定され得
る。

第６図は、ケーブルの負荷による内圧Ｐ４の増加を示す
。この場合、陸上の（ｇ　（ｔｒｅｎｃｈ）内に設置さ
れた）ケーブルの部分は、不十分な熱放散のために海中
に設置されたケーブルよりも高温である。

第７図は、水圧Ｐｂλｒの下でのケーブル表面の断面の
概略を示す。ケーブルが陸上の浅い水中にある場合のよ
うに水圧が取り除かれた状態ではＰ餓トの内圧は、鉛シ
ースと下地（ｂｅｄｄｉｎｇ）の堅固さを無視して、直
径りでケーブルの表面のまわりに張力Ｓをもって適当な
圧力テープを巻きつけることにより得ることができる。

（■ｓはケーブル軸に垂直な張）Ｊの成分であるが、テ
ープの撚りの長さくｌａｙ　ｌｅｎｇｔｈ）が短いとき
には圧力テープの張力とは少し異る。） ここで、使用中の（地中そして／あるいは浅い水中での
）最低温度が＋１０゛ｃであると仮定しょう。更にテー
プの形の圧力ボディが工場において２０°Ｃで取り付け
られたと仮定しよう、簡単のためにケーブルは鉛シース
を有し、円形断面を有するとしよう。（楕円ケーブルの
計算は丸いケーブルの計算よりもより複雑である。）更
に我々は、第１図を参照しつつ、水中における圧力テス
トが、水圧１５ｂａｒ、すなわち海の深さ１５０ｍがあ
らゆる負荷条件下で正の内部絶縁圧力を得るために必要
であるだろうことを示したと仮定しよう。

もし、ここで圧力テープが適用された直径が７、５　ｃ
ｍであると仮定すると、圧力テープの張力のケーブル軸
に垂直な基本的成分は、 とならねばならないだろう。

第８図は圧力ボディを有する物質充填型パワーケーブル
の部分断面の概略を示す。ごの図は、直径Ｄ２の充填物
を充填され包まれた祇の絶縁物２の層、直径Ｄ３の金属
（鉛）シース３、直径Ｄ４の下地（ｂｅｄｄｉｎｇ）　
４、および、圧力テープの層の形の圧力ボディ５を、防
食層６および８、そして外装（鎧装）７と共に備えた直
径ＤＩのマルチワイヤ心線を示す。鉛のシース３の厚さ
はｄｌであり、他方、圧力ボディ５の厚さはｄ２である
。下地４および／あるいは（腐食）防護層６はプラスチ
ックのジャケットからなってよい。外装は、例えば１層
または２層からなる重い鋼鉄ワイヤであってもよく、所
望の層数巻きつけられたより軽い鋼テープであっても、
軽量の合成ケブラーファイバまたは他の配置のものでも
よい。通常の心線上の、そして絶縁物上のスクリーンは
図示していない。

第９図は、下地４上に適用された圧力ボディ５と共にケ
ーブル心線１．２．３をより詳細に示す図である。この
場合、圧力ボディは圧力テープ１１゜１２　、１３　、
１４の４層からなっている。図に示されているようにテ
ープは、鉛のシースの直径の１．５倍を超えない相対的
に短い撚りの長さ　（ｓｈｏｒｔ　ｌａｙｌｅｎｇｔｈ
）をもってら線状に巻かれている。撚りの長さくｌａｙ
　ｌｅｎｇｔｈ）は、好適には鉛シースの直径の０．４
〜０．８倍であるべきである。テープ１１　、１２　。

１３．１４は少くとも２０龍以上１００ｍｍ以下の幅を
有すべきであり、各層においてテープの側端の間に０．
２〜２．Ｑ　ａｍの明確なすき間がある。図示されてい
るように各層には唯１つのテープが存在するのみである
。テープの巾により、各層には最大２枚のテープが存在
すべきである。

式１は、テープが１０℃で巻きつけられた時、我々の例
において、テープが巻きつけられるべき張力を示す。我
々の例では２０”Ｃで取り付けられたので、張力は、１
０℃から２０°Ｃに温度が増加するときの心線、紙、充
填物および鉛シースの膨張により張力が増されねばなら
ない。これらの材料のケーブルの単位長あたりの体積は
： Ｖ１＝ｎ／４−ＤＩ”　・　ｆ−心線の体積（つまり心
線の断面積） Ｖ２＝ｎ／４・Ｄｌ２−（１−ｆ）　　−心線のワイヤ
の間のすき間における充填混合物の体積Ｖ３＝ｎ／４　
・（Ｄ２２−ＤＩ”）・ｋ−紙絶縁物中の充填物の体積 Ｖ４＝ｎ／４　　・　（Ｄ２２−ＤＩ”）　　・　（１
−ｋ）−紙ファイバの体積 Ｖ５＝ｎ／４　・　（Ｄ３”　−Ｄ２”）＝鉛シースの
体積 Ｖ６＝ｎ／４　・　（Ｄ４”　−Ｄ３２）＝鉛シースと
圧力テープの間の材料（例えば鉛シース上のプラスチッ
クジャケット）の体積 ここで、Ｄｌは、心線の直径、ｆは心線の稠密性（ｃｏ
ｍｐａｃｔｎｅｓｓ）を示す因子・Ｄ２は鉛シースの下
の直径二には紙の間げき率、Ｄ３は鉛シースの外径、そ
して、 Ｄ４は鉛シースと圧力テープの間の材料の上の直径であ
る。この直径は一般□にこの材料がプラスチックのジャ
ケットからなるときのみ考慮されるであろう。

もし、絶縁物が合成材料のフィルムをはさんで積層した
セルロース紙からなるときは、このことを考慮に入れね
ばならない。本実施例では、絶縁物は、充填物を充填さ
れたセルロース紙のみからなると仮定されている。

圧力テープの下の材料の全体の膨張は、ｄＶ＝ｄＶ１　
＋ｄＶ２　＋ｄＶ３　＋’ｄＶ’４　＋ｄＶ５　＋ｄＶ
６＝ｄＴ　（ａ　１　・Ｖｌ　−）”ａ　２・Ｖ２’＋
ａ２・Ｖ３＋ａ３・Ｖ４＋ａ’４・’Ｖ５＋ａ５・Ｖ６
）ここでａｌ、ａ２．ａ３．ａ□４およびａ５は、銅、
充填物、紙ファイバ、鉛シースおよびフ□°ラスチック
ジ′ヤケソトそれぞれの膨張係数であり、我々の例では
、ｄＴ　＝　２０−１０　＝　１０℃である。

圧力テープが薄い下地（ｂｅｄ’ｄｉｎｇ）上に巻きつ
けられる（下地（ｂｅｄｄｉｎｇ）の膨張を無視して）
、我々の例（第８図）のいくつかの計算は、結果として
、ある実際の寸法を有す゛る□ケーブルにおいてｄＶ　
＝　０．１２０５ｃｕｔ　／　ｃｍ　ｃａｂｌｅを与え
る。　□これらの材料の圧縮率は無視され得るので、体
積の増加は圧力テープの下の直径を増し、それに゛よっ
て圧力テープはｅ　１−０．０ＯＩ３５だけ伸びる。

しかしながら、圧力テープもまた、温度の増加と共に伸
び、これによっである程度テープの下の材料の膨張によ
り圧力テープに生成される張力を軽減する。我々の例で
は、ｅ　２　＝０．０Ｏ０１２（テープ材が鋼の場合）
の伸びを示し、温度が１０°Ｃから２０゛Ｃに増加した
とき、圧力テープに応力を及ぼす、最終的な伸びはｅ　
３　＝　ｅ　１−　ｅ　２　＝０．００１２３となる。

フックの法則によれば、圧力テープの張力は、５２＝ｅ
３・Ｅ−ｄ２ であり、Ｅは弾性係数、そしてｄ２は圧力テープの全厚
である。ｄ２＝１と材料が鋼であることを仮定するとＳ
２は２５８ｋｐ／ｃ＋ｎである。５１＝５６（弐１）の
とき、圧力テープがケーブルに巻きつけられるとき付与
さるべき張力は、 Ｓ　＝　Ｓ　１　＋　Ｓ　２　＝３１４ｋｐ　ｐｅｒ　
ｃｍ　ｃａｂｌｅである。

これは圧力テープが巻きつけられるとき付与さるべき全
張力である。すなわち、圧力ボディが同じ厚さを有し、
４つのテープからなるとき、各テープは約１０５ｋｐ／
　ｃｍ　ｃａｂｌｅの張力をもって巻きつけられる。３
つのテープが要求された張力を実現し、４番目のテープ
は予備である。

使用中においては、テープは付加的な張力にも曝される
であろう。これは１つにはケーブルの経路のレベル差（
鉛シースを圧し出そうとするであろう充填物の静的な内
圧）により、また、他方では、温度を上昇させ、それに
よって、鉛シースの下の材料を膨張させるケーブルの負
荷によるものである。

もし、例えばケーブルの経路が陸上のターミナルから海
面レベルまで５０ｍ傾斜して下がった場合、４．５　ｂ
ａｒの付加的な静的圧力が圧力テープの張力の増加に寄
与するであろう（ここで充填物の密度を０．９ｇ／ｃＩ
ａとした）。

我々の例では張力は、 ま たけ増加するであろう。対応する圧力テープの伸びはｅ
　４　＝０．０００３８である。

海中では深さが増すにつれ、水圧はある程度圧力テープ
の張力を軽減することに寄与するであろう。なぜなら水
の密度は充填物の密度より大きいからである。

もし、我々の例で心線の最高温度Ｔ１が使用中５０℃で
あって、圧力テープが巻きつけられたときの温度が２０
°Ｃであったとすると、我々は圧力テープ下の材料の膨
張ｄＶ’（式２参照）を計算することができる。心線（
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と該心線中の充填物の表現は、上
記のように計算される。ただし、ｄＴ’　＝Ｔｌ−ＴＯ
（５０℃−２０℃）である。

これらは、 ｄＶｌ　’　＝ａｉｄＴ’　−Ｖｌ ｄＶ２　’　＝ａ２・ｄＴ’　−Ｖ２ となる。

温度は、絶縁物を横切って（心線から鉛シースに）下降
するので、ｄＶ３’とｄＶ４’（それぞれ絶縁物中の充
填物とセルロースファイバ）の表現はいくらか複雑にな
るであろう。下記の表現が展開された： ｄＶ３　’　＝ａ２・ｄＴ’　１１３−−　・ｋ−ａ２
−ｒＴ・Ｌ・および ここでｒＴは絶縁材料の熱抵抗でＬは心線の損失を表現
する（Ｌ＝１”・Ｒ１ここで１は電流、Ｒは心線の抵抗
である）。

我々の例ではｒＴ＝５℃・ｍ／ＷでＬ　＝　２５ＷａＬ
ｔ／ｍｅｔｅｒである。

更に、我々は鉛シースの膨張のために：ｄＶ５　’　＝
ａ４・ｄＴ”　１５　　　　　　　　　（Ｉｆ、）の表
現を得た。

で与えられる。

この場合、圧力テープの下の材料の全膨張は（下地の膨
張を無視して）： ｄＶ　’　＝　０．２３７ｃｎ！　／　ｃｍ　ｃａｂｌ
ｅ　　　　　　　（’υであり、これはテープの付加的
な沖びｅ　５　＝０．００２６４を与える。圧力テープ
の膨張はｅ　６　＝０．０００１５と計算され、その結
果全付加的膨張はｅ７＝ｅ５−ｅ　６−０．００２４９
であり、圧力（鋼）テープの対応する張力は約３４　＝
　５２３ｋｐ／　ｃｍ　　　　ｏＣ１４）でゐ５ａ こうして我々の例では、該テープの全張力は：Ｓ＝Ｓ　
Ｌ　＋３２　＋８３　＋３４　＝　８５２ｋｐ／ｃｍ　
　（Ｉｓ）であって、圧力テープの全件びは もし使用中のケーブルの最低温度が２０℃ならば巻きつ
けの間のテープの張力は、かなり減らしてよい。しかし
ながら、最低温度が２０°Ｃ以上のときは、最高温度６
０℃が許されてよいが、その結果、Ｓ４もぞれ相応に増
加されねばならない。

他の場合では、最高許容温度は５０℃を超えてもよく、
このタイプの新しいケーブルについては６０℃である。

なぜなら、このタイプのケーブルは常に大気圧を超える
絶縁物の圧力と共に用いられるので、移動が起こらない
からである。圧力テープの伸びと張力はそれに応じて増
加するであろう。

もし、より低い弾性係数を有する材料が用いられるなら
、ケーブル（Ｔ２およびＴ４）の膨張による張力はより
低いが、温度の増加による伸びの値は実際上同じである
。

圧力テープの材料は非常によい弾性の性質を有しなけれ
ばならない。材料の弾性的な伸びの要求（弾性限界）は
ケーブルの寸法と使用条件による。

ある場合には圧力テープの伸びは０．００３位に低く、
他の場合には０．００９あるいはそれ以上に高いことが
計算によって示される。

温度膨張の計算によれば、高密度の絶縁紙、すなわち、
低い値のｋを用いることが非常に有利であることが示さ
れる。これは、充填物（ａ２）の膨張係数が祇ファイバ
（ａ３）の約４．７倍であるという事実による。上の例
では充填物の膨張は全膨張、（心線、注入物、紙ファイ
バおよび金属シースの膨張の和）の６０％になる。ここ
で紙の密度はＩｇ／−である。より高い密度を有する紙
を使うことが膨張に関して大いに有利であると考えられ
る。要求を満足する材料は少なくとも６５００ｋｐ／ｃ
１４の弾性限界を有する高品質の鋼（例えば、高品質亜
鉛メッキ鋼、高品質ステンレス鋼等）、少くとも３５０
０ｋｐ／　ｃｏｔの弾性限界を有する高品質ブロンズで
ある。

しかしながら本発明は、エポキシで外装（鎧装）された
グラスファイバのような合成物質やガラスで外装された
ポリアミド、ケブラーあるいはカーボンその他を含む、
物質充填型圧カケ−プルの圧力ボディとして用いられる
という意味で満足できる、弾性的性質を有する全ての物
質をカバーする。

計算された張力および弾性伸びに関する要求を満足する
ならば何枚のテープを用いてもよい。しかしながら、各
層毎最大２枚で、少なくとも４層のテープを用いること
が望ましい。ただし、実際的な製造上の見地からテープ
の層数は８に限られるべきである。

圧力テープの張力は、常に弾性限界内に保つことが必要
であり、圧力テープもそれに応じた寸法になされねばな
らない。圧力テープは下地（ｂｅｄｄｉｎｇ）として働
（何らかの物質の薄い層（例えば銅で織ったファイバテ
ープの一層）の上に適用される。

他の方法として、テープは通常製造中に鉛のシース上に
被せられるプラスチックのジャケット上に巻きつけされ
てもよい。しかしまたこの場合には薄い下地は該圧力テ
ープの下に作られるべきである。

圧力テープの端における鉛シースやプラスチックシース
の割れの危険を減らすために、少くとも、下地上に直接
巻きつけられる内側のテープは薄く（好適には０．２５
ｍｍ以下の厚さで）あるべきである。

他方では、テープの全厚と数は、テープの取りつけとき
、およびケーブルの使用中に発生する張力の和に耐える
ように計算されねばならない。

また、一般に安全のために、圧力ボディの全厚は、少な
くとも、ｎ−１枚のテープが十分に張力に耐え、ｎ番目
のテープが予備であるような、ｎ枚のテープに分けるこ
とが有利である。テープの適用中はテーピングヘッド（
ｔａｐｉｎｇ　ｈｅａｄ）のバランスのために偶数枚の
テープをもって巻きつけることが有利である。ケーブル
は、製造中、あるいは敷設中その他の時にねし・れるか
も知れない。特にケーブルが一層の外装（鎧装）ワイヤ
で外装（鎧装）されているとき、もしテープが該外装ワ
イヤと同方向に巻きつけられていると、該テープある程
度緩くなる。その結果、圧力テープは、外装ワイヤと逆
方向に巻きつけるのが有利であると考えられる。他の場
合は、半分のテープが一方向で、残りの半分が逆方向に
巻きつけるのが有利でありうる。他方で、起こり得るね
じれによるテープの損失は、いくつかのケースにおいて
、テープの巻きつけ時に、圧力テープの張力をある程度
増すことにより対抗し得る。

上記の本発明の実施例の詳細な説明は、例としてのみ解
釈されるべきであって、保護の範囲の限定とは考えるべ
きでない。これは特に、本発明特有の圧力ボディとして
圧力テープを使用することに関して言えることである。

使用し得る圧力ボディの例は、第１０図に概略的に示さ
れている。ここでは圧力テープ９および１０のセットが
示されている。該セット９および１０は、いくつかの圧
力テープの層を含んでいる。１つのセット９は下地４上
に１方向に巻かれ、他方のセット１０は、該第１のセッ
ト９上に直接、他の方向に巻かれている。

【図面の簡単な説明】

第１図は周期的負荷によるパワーケーブルの内圧を示す
図、 第２図はケーブルの可能な経路を示す図、第３図は圧力
ボディなしのケーブル中における、ケーブルの経路に沿
った最小内圧を示す図、第４図は、一様な圧力ボディを
有するケーブル中における最小の内圧を示す図、 第５図は、一様でない圧力ボディを有するケーブル中に
おける最小内圧を示す図、 第６図はケーブルの負荷による内圧の増加を示す図、 第７図は水圧下のケーブル表面の断面の概略図、第８図
は本発明の一実施例の断面を示す図、そして、 第９図および第１０図は好適な圧力ボディを有するケー
ブルの概略図である。 （符号の説明） ｌ・・・マルチワイヤ心線、 ２・・・絶縁物、　　　　３・・・金属（鉛）シース、
４・・・下地（ｂｅｄｄｉｎｇ）　、５・・・圧力ボデ
ィ、６・・・防食層、　　　　　７・・・外装（鎧装）
、８・・・防食層、 ９．１０・・・圧力テープのセット、 １１　、１２．１３．１４・・・圧力テープ、１５・・
・すき間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高電圧の直流電力を伝送する心線と、 該心線上に位置し、該心線をとり巻く複数の絶縁テープ
   と、 該絶縁テープ上に位置し、該絶縁テープをとり巻くシー
   スと、 該シース上に位置し、該シースをとり巻く１層の下地材
   と、 該下地材の層をとり巻く圧力ボディであって、少なくと
   も、該下地材の層をら線状にとり巻く弾性的なテープか
   らなる第１層と該第１層をら線状にとり巻く弾性的なテ
   ープからなる第２層とを含み、該弾性的テープの各々が
   縦方向の側端部と所定の幅を有し該テープの１つの側端
   部が該テープの隣りのら線状の１巻きの側端部から所定
   の距離間隔をとられているように位置づけられており、
   該テープの各々が前記シースの直径の１．５倍以下の撚
   りの長さを有している圧力ボディとを備えてなることを
   特徴とする電力ケーブル。 ２、前記第１のテープの層が０．２５ｍｍ以下の厚さを
   有する特許請求の範囲第１項記載の電力ケーブル。 ３、前記弾性的テープの各々の撚りの長さがケーブルの
   直径より小さい特許請求の範囲第２項記載の電力ケーブ
   ル。 ４、前記撚りの長さが前記シースの直径の０．４〜０．
   ８倍の範囲にある特許請求の範囲第３項記載の電力ケー
   ブル。 ５、前記弾性的テープの各々が少くとも０．３％の弾性
   伸びを有する材料で形成されている特許請求の範囲第１
   項記載の電力ケーブル。 ６、前記材料が０．４〜０．９％の弾性伸びを有する特
   許請求の範囲第５項記載の電力ケーブル。 ７、更に前記圧力ボディをとり巻く外装の層を備え、該
   外装の層が前記弾性的テープと逆方向に巻かれた複数の
   テープまたはワイヤのいずれかを含む特許請求の範囲第
   １項記載の電力ケーブル。 ８、前記圧力ボディが弾性的テープからなる付加的な層
   を含む特許請求の範囲第１項記載の電力ケーブル。 ９、前記弾性的テープの層が偶数層存在し、その半分が
   １方向にら線状に巻かれ、他の半分は逆方向にら線状に
   巻かれる特許請求の範囲第８項記載の電力ケーブル。 １０、前記弾性的テープの各々が金属または合成材料の
   どちらか１つから形成されている特許請求の範囲第１項
   記載の電力ケーブル。 １１、前記下地層が銅で織ったファイバテープまたはプ
   ラスチックジャケットのいずれか一つを含む特許請求の
   範囲第１項記載の電力ケーブル。 １２、前記所定の幅が２０〜１００ｍｍの範囲にある特
   許請求の範囲第１項記載の電力ケーブル。 １３、前記所定の空間が０．２〜２．０ｍｍである特許
   請求の範囲第１項記載の電力ケーブル。 １４、前記弾性的テープの層の各々が付加的な弾性的テ
   ープを含む特許請求の範囲第１項記載の電力ケーブル。 １５、前記金属材料が、少なくとも６５００ｋｐ／ｃｍ
   ＾２の弾性限界を有する高晶質の亜鉛メッキ鋼、ステン
   レス鋼、あるいは、少なくとも３５００ｋｐ／ｃｍ＾２
   の弾性限界を有する高品質のブロンズからなるグループ
   から選ばれる特許請求の範囲第１０項記載の電力ケーブ
   ル。 １６、更に前記圧力ボディと前記外装の層の間に位置す
   る第１の腐食防護層と、前記外装の層の外表面上に位置
   する第２の腐食防護側とを備えてなる特許請求の範囲第
   ７項記載の電力ケーブル。