WO2019026383A1 - 電力ケーブルおよびその製造方法、並びに電力ケーブルの接続構造 - Google Patents

電力ケーブルおよびその製造方法、並びに電力ケーブルの接続構造 Download PDF

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insulating
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隆志 齊藤
山崎　孝則
昭史 片貝
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住友電気工業株式会社
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    • H01B9/00—Power cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/70—Insulation of connections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines
    • H02G1/14—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines for joining or terminating cables
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00—Cable fittings
    • H02G15/08—Cable junctions

Definitions

  • the present disclosure relates to a power cable, a method of manufacturing the same, and a connection structure of the power cable.
  • This application claims the priority based on Japanese Patent Application No. 2017-151348 filed on Aug. 4, 2017, and uses all the contents described in the aforementioned Japanese application.
  • Patent Document 1 describes an insulating reinforcing layer in which a resin composition containing an organic peroxide as a crosslinking agent is extruded and heated around a conductor connection portion to be crosslinked.
  • a power cable in which a plurality of cables including an inner semiconductive layer, an insulating layer, and an outer semiconductive layer on the outer periphery of a conductor are connected by a cable connection portion.
  • the power cable is provided, wherein the insulating layer is formed of a crosslinked body of a silane crosslinkable resin composition, and the insulating reinforcing layer is formed of a crosslinked body of a resin composition containing an organic peroxide.
  • a cable manufacturing process for manufacturing a cable by forming an inner semiconductive layer, an insulating layer containing a silane crosslinkable resin composition, and an outer semiconductive layer on the outer periphery of a conductor; A partial cross-linking step in which the end is peeled off at the same time and the insulating layer at the end is partially cross-linked by silane so as to have a higher degree of cross-linking than the other; A connecting step of connecting the exposed conductors to form a conductor connection portion, a resin composition containing an organic peroxide, the insulating layer exposed at the conductor connection portion and the stepped end portion of the cable Production of a power cable, comprising: a reinforcement step of covering by means of heat and crosslinking by heating to form an insulation reinforcement layer, and a total crosslinking step of silane crosslinking the partially silane-cross-linked insulation layer over the whole.
  • the law is provided.
  • two cables comprising an inner semiconductive layer, an insulating layer and an outer semiconductive layer on the outer periphery of a conductor, and the conductors exposed at the end of the two cables are And a conductor connecting portion to be connected, and an insulating reinforcing layer provided to cover the conductor connecting portion and the insulating layer exposed at the end of the cable, wherein the insulating layer is a bridge of the silane crosslinkable resin composition.
  • a connection structure of a power cable is provided, which is formed from a body, and the insulating and reinforcing layer is formed from a crosslinked body of a resin composition containing an organic peroxide.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of a power cable according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2A is a part of a flow diagram illustrating the steps of a method of manufacturing a power cable according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2B is a portion of a flow diagram illustrating steps of a method of manufacturing a power cable in accordance with an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2C is a portion of a flow diagram illustrating steps in a method of manufacturing a power cable in accordance with an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2D is a portion of a flow diagram illustrating steps of a method of manufacturing a power cable in accordance with an embodiment of the present disclosure.
  • silane crosslinking In the case of crosslinking with organic peroxides, special equipment is required to obtain a high temperature and high pressure atmosphere, and the production process becomes complicated. Therefore, silane crosslinking is being studied as an alternative crosslinking method.
  • silane crosslinking can be promoted by bringing a silane crosslinking resin obtained by polymerizing a silane compound into a resin and bringing the resin into contact with water vapor.
  • the connecting portion of the cable is covered with a resin composition containing an organic peroxide and it is intended to form the insulating reinforcing layer by heat crosslinking
  • the insulating layer adjacent to the insulating reinforcing layer is It was found that heat deformation occurs because of the low degree of crosslinking.
  • the electrical characteristics of the power cable deteriorate, making it difficult to satisfy the required characteristics.
  • the present disclosure aims to provide a novel technique for producing a power cable by using a silane crosslinkable resin in the insulating layer and connecting the cables while suppressing the deformation of the insulating layer.
  • the cables are generally cross-linked in the form of a drum and cross-linked with silane, when placed in a high temperature environment, the cables melt and adhere to each other, making them unusable as cables.
  • silane-crosslink the insulating layer In order to silane-crosslink the insulating layer while preventing mutual adhesion of the cables, it is necessary to allow the reaction to proceed in an atmosphere of normal pressure steam which does not exceed 100 ° C.
  • the progress of silane crosslinking is slow and the insulating layer may be thick, and it takes a long time to increase the degree of crosslinking to the inside of the insulating layer.
  • the degree of crosslinking of the insulating layer can not be sufficiently increased until the cables are connected to form the insulating reinforcing layer, and the insulating reinforcing layer is thermally crosslinked. Sometimes, thermal deformation of the insulating layer may not be sufficiently suppressed.
  • the present inventors examined the above-mentioned subject, and focused attention on the fact that thermal deformation occurs in the insulating layer mainly in the portion adjacent to the insulating reinforcing layer at the cable end. From this, it was conceived that when the insulating layer is previously silane-crosslinked before the connection of the cable, it is not necessary to silane-crosslink the entire length direction, and only the end of the cable may be silane-crosslinked. By locally cross-linking the ends of the cables with silane, when the cables are connected to each other to provide the insulating reinforcing layer, thermal deformation of the insulating layer due to heat crosslinking can be suppressed.
  • silane crosslinking can be performed in a short time, and mutual adhesion of the cables can be suppressed. Then, by placing the power cable obtained by the connection of the cable in, for example, an air atmosphere, silane crosslinking in the non-crosslinked portion of the insulating layer can be advanced to increase the degree of crosslinking of the entire insulating layer.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a power cable according to an embodiment of the present disclosure, mainly showing a cable connection.
  • 2A, 2B, 2C, and 2D are flow diagrams illustrating steps of a method of manufacturing a power cable according to an embodiment of the present disclosure.
  • a cable for connection is simply referred to as a cable
  • a cable in which a plurality of these cables are connected is referred to as a power cable.
  • the present disclosure is not limited to this one embodiment, is shown by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
  • the power cable 1 is a cable in which a plurality of cables 10 are connected by a cable connection portion 20.
  • a high voltage of AC or DC for example, 22 kV or more
  • the cable connection portion 20 has a specific connection structure and includes at least a conductor connection portion 21 and an insulation reinforcing layer 23, and the insulation layer 13 in the cable 10 is formed of a crosslinked body of a silane crosslinkable resin composition.
  • the insulation reinforcing layer 23 is formed of a crosslinked body of a resin composition containing an organic peroxide.
  • an inner semiconductive layer 12 an insulating layer 13, and an outer semiconductive layer 14 are provided on the outer periphery of the conductor 11.
  • a shield layer, an anticorrosion layer, etc. are suitably provided on the outer periphery of the outer semiconductive layer 14 as necessary.
  • a strand made of copper or a copper alloy, or a stranded wire obtained by twisting a plurality of strands can be used.
  • the diameter of the conductor is not particularly limited, and may be appropriately changed according to the voltage of the power cable.
  • the inner semiconductive layer 12 and the outer semiconductive layer 14 are formed of a semiconductive composition.
  • the semiconductive composition contains a resin and a conductivity imparting agent.
  • a resin for example, polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-ethyl acrylate copolymer, ethylene-copolymer such as ethylene-methacrylate copolymer, and the like can be used.
  • the conductivity imparting agent for example, carbon black can be used.
  • the semiconductive composition may further contain other additives such as a crosslinking agent, a crosslinking assistant, and an antioxidant.
  • the insulating layer 13 is formed of a crosslinked body obtained by crosslinking the silane crosslinking resin composition.
  • the silane crosslinkable resin composition is a composition containing a silane crosslinkable resin in which a silane compound is graft-polymerized to a resin.
  • a resin which forms the insulating layer 13 polyolefin can be used, Among them, polyethylene is preferable from the viewpoint of electrical insulation.
  • the silane compound is a so-called silane coupling agent, and for example, a silicon compound having a hydrolyzable silane group at the end to be a silanol group by hydrolysis can be used.
  • other additives such as an antioxidant may be blended.
  • the insulating layer 13 is locally cross-linked in advance by silane cross-linking a portion located at the end of the cable 10 beforehand, connecting the cables 10 to form the power cable 1, and then overall cross-linked by silane. It is configured to have a desired degree of cross-linking along the length direction.
  • the portion of the insulating layer 13 located at the end of the cable 10 is also simply referred to as the end of the insulating layer 13.
  • the shielding layer may be any as long as it can shield noise generated when current flows through the conductor 11.
  • a metal layer, a metal braided wire, a metal tape, a metal wire or the like can be used.
  • the anticorrosion layer can be formed using, for example, a resin composition containing polyethylene, vinyl chloride resin and the like.
  • the cable connection portion 20 for connecting the cables 10 is formed to have a laminated structure similar to that of the cable 10, and the outer periphery of the conductor connection portion 21 is provided with the connection portion internal semiconductive layer 22, the insulating reinforcing layer 23, the connection portion An outer semiconductive layer 24 is provided.
  • the conductor connection portion 21 is formed by connecting the conductors 11 exposed from the end of the cable 10 by the step peeling.
  • the connection of the conductor 11 can be performed by a conventionally known method, such as welding and compression connection using a conductor connection pipe, for example.
  • connection portion internal semiconductive layer 22 is provided on the outer periphery of the conductor connection portion 21.
  • the connection portion inner semiconductive layer 22 is formed of a semiconductive composition as the inner semiconductive layer 12 constituting the cable 10.
  • a semiconductive tape made of the semiconductive composition is wound around the outer periphery of the conductor connection portion 21 or a semiconductive tube made of the semiconductive composition is fitted around the outer periphery of the conductor connection portion 21 to be thermally shrunk
  • the connection portion internal semiconductive layer 22 is formed.
  • the insulating reinforcing layer 23 is provided on the outer periphery of the conductor connection portion 21 via the connection portion inner semiconductive layer 22 so as to cover the conductor connection portion 21 and the insulating layer 13 exposed at the end of the stepped cable 10.
  • the insulating reinforcing layer 23 is formed of a crosslinked body obtained by crosslinking a resin composition containing an organic peroxide.
  • resin which forms the insulation reinforcement layer 23 low density polyethylene, medium density polyethylene, linear low density polyethylene etc. can be used, for example.
  • the organic peroxide for example, dicumyl peroxide can be used.
  • connection portion outer semiconductive layer 24 is provided on the outer periphery of the insulating reinforcing layer 23.
  • the connection portion outer semiconductive layer 24 is formed of a semiconductive composition in the same manner as the connection portion inner semiconductive layer 22.
  • a shielding layer, an anticorrosion layer, and the like are provided on the outer periphery of the connection portion outer semiconductive layer 24.
  • the method of manufacturing the power cable 1 according to the present embodiment includes a cable manufacturing process, a partial crosslinking process, a connecting process, a reinforcing process, and a total crosslinking process. Each step will be described in detail below.
  • the cable 10 constituting the long power cable 1 is manufactured.
  • the semiconductive composition, the silane crosslinkable resin composition and the semiconductive composition are sequentially or simultaneously extruded and laminated on the outer periphery of the conductor 11 to form the inner semiconductive layer 12, the insulating layer 13 and the outer semiconductive layer 14.
  • a shielding layer such as a metal shield is formed on the outer periphery of the outer semiconductive layer 14, and an anticorrosive layer is provided on the outermost surface, thereby producing the cable 10.
  • silane crosslinking is locally advanced at the end of the insulating layer 13 to increase the degree of crosslinking.
  • the degree of crosslinking may be increased to such an extent that thermal deformation does not occur in heating and crosslinking in the formation of the insulating and reinforcing layer 23 described later.
  • the degree of crosslinking is low except for the end portion of the insulating layer 13.
  • the silane crosslinking of the insulating layer 13 can be performed in a short time while suppressing the oxidation of the conductor 11.
  • connection portion inner semiconductive layer 22 is formed.
  • the insulating reinforcing layer 23 is formed by covering the connecting portion inner semiconductive layer 22 on the conductor connecting portion 21 and the insulating layer 13 exposed at the end with a resin composition containing an organic peroxide and heating and crosslinking.
  • a resin tape made of a resin composition is wound so as to cover the connection portion inner semiconductive layer 22 and the insulating layer 13 exposed at the end, and the resin tape is wound in a mold and the resin tape is heated and crosslinked.
  • the end of the insulating layer 13 is previously silane cross-linked to set the degree of cross-linking of the portion of the insulating layer 13 in contact with the insulating reinforcing layer 23 equal to or higher than that of the other portions. It can suppress that the insulating layer 13 is thermally deformed at the time of bridge
  • a semiconductive tape is wound around the outer periphery of the insulating reinforcing layer 23 in the same manner as the connection portion inner semiconductive layer 22 or a semiconductive tube is attached, as shown in FIG.
  • the semiconductive layer 24 is formed.
  • a shielding layer or an anticorrosion layer is formed on the outer periphery of the connection portion outer semiconductive layer 24 in accordance with the structure of the cable 10.
  • the cables 10 are connected to each other to form the cable connection portion 20, and the long power cable 1 is obtained.
  • Insulating layer 13 is configured such that the degree of crosslinking at the end in contact with insulating reinforcing layer 23 is higher than that of other uncrosslinked portions by partial crosslinking, but causes power cable 1 to be in contact with moisture in the atmosphere.
  • the insulating layer 13 is gradually silane-crosslinked throughout. As a result, the degree of crosslinking mainly in the uncrosslinked portion of the insulating layer 13 is increased, and the desired degree of crosslinking is achieved over the entire insulating layer 13.
  • the power cable 1 of the present embodiment is obtained.
  • the thermal deformation of the insulating layer 13 in the cable connection portion 20 is small, and the power cable 1 having excellent electrical characteristics can be obtained.
  • the cables 10 are connected to form the power cable 1, and then the power cable 1 is left in the atmosphere.
  • the degree of crosslinking of the insulating layer 13 can be increased. That is, since it is not necessary to heat at high temperature compared with the case where the insulating layer 13 is bridge
  • the conductor 11 exposed at the end of the cable 10 is covered with a protective member 53 such as a protective cap, for example. Contact with water vapor.
  • a protective member 53 such as a protective cap, for example.
  • the insulating layer 13 is gradually silane-crosslinked in the entire crosslinking step throughout the entire cross-linking step, and a part of the insulating layer 13 that has been partially silane cross-linked beforehand (a part located at the end of the cable 10) Increase the degree of cross-linking of the part.
  • the degree of crosslinking of the insulating layer 13 changes with the time of the entire crosslinking step. In the case of a short time, in the insulating layer 13, the degree of cross-linking of the portion located at the end of the cable 10 tends to be higher than the other portions, and in the case of a long time, the portion located at the end of the cable 10 The degree of cross-linking is likely to be comparable to the other parts. That is, the degree of crosslinking of the end portion of the insulating layer 13 is the same as or higher than that of the other portions.
  • the insulating reinforcing layer 23 is formed by winding a resin tape containing an organic peroxide and heating and crosslinking it so as to cover the end of the insulating layer 13 formed by silane crosslinking.
  • the organic peroxide contained in the insulating reinforcing layer 23 can be diffused toward the insulating layer 13 to advance crosslinking at the interface between the insulating layer 13 and the insulating reinforcing layer 23.
  • the adhesive strength between the insulating layer 13 and the insulating reinforcing layer 23 can be enhanced as compared to the case where both the insulating layer 13 and the insulating reinforcing layer 23 are crosslinked with the organic peroxide.
  • a power cable in which a plurality of cables including an inner semiconductive layer, an insulating layer, and an outer semiconductive layer on the outer periphery of a conductor are connected by a cable connection portion.
  • the power cable is provided, wherein the insulating layer is formed of a crosslinked body of a silane crosslinkable resin composition, and the insulating reinforcing layer is formed of a crosslinked body of a resin composition containing an organic peroxide.
  • the insulating layer is configured such that the degree of crosslinking of a portion in contact with the insulating reinforcing layer is equal to or higher than the degree of crosslinking of other portions.
  • a cable manufacturing process for manufacturing a cable by forming an inner semiconductive layer, an insulating layer containing a silane crosslinkable resin composition, and an outer semiconductive layer on the outer periphery of a conductor; A partial cross-linking step in which the end is peeled off at the same time and the insulating layer at the end is partially cross-linked by silane so as to have a higher degree of cross-linking than the other; A connecting step of connecting the exposed conductors to form a conductor connection portion, a resin composition containing an organic peroxide, the insulating layer exposed at the conductor connection portion and the stepped end portion of the cable
  • Method of producing a power cable comprising: a reinforcement step of covering with a metal and crosslinking by heating to form an insulation reinforcing layer; and a total crosslinking step of silane crosslinking the insulating layer partially partially crosslinked by silane.
  • two cables comprising an inner semiconductive layer, an insulating layer and an outer semiconductive layer on the outer periphery of a conductor, and the conductors exposed at the end of the two cables are And a conductor connecting portion to be connected, and an insulating reinforcing layer provided to cover the conductor connecting portion and the insulating layer exposed at the end of the cable, wherein the insulating layer is a bridge of the silane crosslinkable resin composition.
  • a connection structure of a power cable is provided, which is formed from a body, and the insulating and reinforcing layer is formed from a crosslinked body of a resin composition containing an organic peroxide.

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Abstract

導体の外周に内部半導電層、絶縁層および外部半導電層を備える複数のケーブル同士がケーブル接続部で接続された電力ケーブルであって、前記ケーブル接続部は、前記ケーブルの端部から露出する前記導体同士を接続する導体接続部と、前記導体接続部および前記ケーブルの端部に露出する前記絶縁層を覆うように設けられる絶縁補強層と、を備え、前記絶縁層は、シラン架橋性樹脂組成物の架橋体から形成され、前記絶縁補強層は、有機過酸化物を含む樹脂組成物の架橋体から形成されている、電力ケーブル。

Description

電力ケーブルおよびその製造方法、並びに電力ケーブルの接続構造
　本開示は、電力ケーブルおよびその製造方法、並びに電力ケーブルの接続構造に関する。
　本出願は、２０１７年８月４日出願の日本出願第２０１７－１５１３４８号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　ケーブルの接続においては、絶縁層を架橋させたケーブルの端部を段剥ぎして絶縁層などを取り除いて導体を露出させ、導体同士を接続した後、その導体接続部分の周囲に絶縁補強層を形成する。例えば、特許文献１には、架橋剤として有機過酸化物を含む樹脂組成物を導体接続部分の周囲に押し出し加熱することで架橋させた、絶縁補強層が記載されている。
特開２００１－１１２１３９号公報
　本開示の一態様によれば、導体の外周に内部半導電層、絶縁層および外部半導電層を備える複数のケーブル同士がケーブル接続部で接続された電力ケーブルであって、前記ケーブル接続部は、前記ケーブルの端部から露出する前記導体同士を接続する導体接続部と、前記導体接続部および前記ケーブルの端部に露出する前記絶縁層を覆うように設けられる絶縁補強層と、を備え、前記絶縁層は、シラン架橋性樹脂組成物の架橋体から形成され、前記絶縁補強層は、有機過酸化物を含む樹脂組成物の架橋体から形成されている、電力ケーブルが提供される。
　本開示の他の態様によれば、導体の外周に内部半導電層、シラン架橋性樹脂組成物を含む絶縁層および外部半導電層を形成し、ケーブルを作製するケーブル作製工程と、前記ケーブルの端部を段剥ぎするとともに、端部における前記絶縁層を他部よりも架橋度が高くなるように部分的にシラン架橋させる部分架橋工程と、部分的にシラン架橋させた前記ケーブルの端部から露出する前記導体同士を接続して導体接続部を形成する接続工程と、前記導体接続部と前記ケーブルの段剥ぎされた端部に露出する前記絶縁層を、有機過酸化物を含む樹脂組成物で覆い、加熱により架橋させて、絶縁補強層を形成する補強工程と、前記部分的にシラン架橋させた絶縁層を全体にわたってシラン架橋させる全架橋工程と、を有する、電力ケーブルの製造方法が提供される。
　本開示のさらに他の態様によれば、導体の外周に内部半導電層、絶縁層および外部半導電層を備える２本のケーブルと、前記２本のケーブルの端部に露出する前記導体同士を接続する導体接続部と、前記導体接続部および前記ケーブルの端部に露出する前記絶縁層を覆うように設けられる絶縁補強層と、を備え、前記絶縁層は、シラン架橋性樹脂組成物の架橋体から形成され、前記絶縁補強層は、有機過酸化物を含む樹脂組成物の架橋体から形成されている、電力ケーブルの接続構造が提供される。
図１は、本開示の一実施形態にかかる電力ケーブルの長手方向に沿った断面図である。 図２Ａは、本開示の一実施形態にかかる電力ケーブルの製造方法の工程を示すフロー図の一部である。 図２Ｂは、本開示の一実施形態にかかる電力ケーブルの製造方法の工程を示すフロー図の一部である。 図２Ｃは、本開示の一実施形態にかかる電力ケーブルの製造方法の工程を示すフロー図の一部である。 図２Ｄは、本開示の一実施形態にかかる電力ケーブルの製造方法の工程を示すフロー図の一部である。
［本開示が解決しようとする課題］
　有機過酸化物による架橋では、高温高圧雰囲気とするための特別な設備が必要となり、製造工程が複雑となることから、それに代わる架橋方法として、シラン架橋が検討されている。シラン架橋では、樹脂にシラン化合物を重合させたシラン架橋性樹脂を水蒸気に接触させることにより架橋を進行させることができる。
　電力ケーブルをシラン架橋により作製する場合、例えばシラン架橋性樹脂から形成される絶縁層が設けられたケーブル同士を絶縁層の架橋度が低い状態で接続し、その接続部分に絶縁補強層を設けることにより、長尺の電力ケーブルとして構成した後に、電力ケーブルを常温に放置して絶縁層をシラン架橋させることが考えられる。
　しかし、本発明者らの検討によると、ケーブルの接続部分を有機過酸化物を含む樹脂組成物で覆い、加熱架橋により絶縁補強層を形成しようとすると、絶縁補強層に隣接する絶縁層が、架橋度が低いために、熱変形してしまうことが見出された。このように絶縁層が熱変形してしまうと、電力ケーブルの電気特性が低下し、要求される特性を満たすことが困難となる。
　そこで、本開示は、絶縁層にシラン架橋性樹脂を使用するとともに、絶縁層の変形を抑制しつつケーブル同士を接続して電力ケーブルを作製する新規な技術を提供することを目的とする。
［本開示の効果］
　本開示によれば、絶縁層にシラン架橋性樹脂を使用するとともに、絶縁層の変形を抑制しつつケーブル同士を接続して電力ケーブルを作製することができる。
［本開示の実施形態の説明］
　ケーブルの絶縁層をシラン架橋させる場合、ケーブルを高温の水蒸気雰囲気に置くことが考えられる。高温雰囲気であれば、シラン架橋の反応を促進できるので、絶縁層が厚い場合であっても、内部まで十分にかつ短時間でシラン架橋させることができる。
　しかし、ケーブルは一般にドラム状に巻かれた状態でシラン架橋させるため、高温環境に置くと、ケーブル同士が溶融により互着してしまい、ケーブルとして使用できなくなる。ケーブル同士の互着を防ぎつつ、絶縁層をシラン架橋させるには、１００℃を超えない常圧水蒸気の雰囲気下で反応を進行させる必要がある。ただし、このような低い温度の雰囲気では、シラン架橋の進行が遅く、また絶縁層が厚いこともあって、絶縁層の内部まで架橋度を高くするには長時間かかってしまう。
　このように、絶縁層をシラン架橋性樹脂で形成する場合、ケーブル同士を接続して絶縁補強層を形成するまでに、絶縁層の架橋度を十分に高くできず、絶縁補強層を加熱架橋させるときに、絶縁層の熱変形を十分に抑制できないことがある。
　本発明者らは、上記課題について検討を行い、絶縁層において熱変形が生じるのは、主に、ケーブル端部の絶縁補強層に隣接する部分であることに着目した。このことから、絶縁層をケーブルの接続前に予めシラン架橋させる場合、長さ方向にわたって全体的にシラン架橋させる必要がなく、ケーブルの端部のみをシラン架橋させればよいことに想到した。ケーブル端部を局所的にシラン架橋させることにより、ケーブル同士を接続して絶縁補強層を設けるときに、加熱架橋による絶縁層の熱変形を抑制することができる。このとき、ケーブル端部のみを高温の水蒸気雰囲気とすれば、シラン架橋を短時間で行えるとともに、ケーブル同士の互着も抑制することができる。そして、ケーブルの接続により得られた電力ケーブルを例えば大気雰囲気に置くことで、絶縁層の未架橋部分におけるシラン架橋を進行させて、絶縁層全体の架橋度を高めることができる。
　本開示は、このような知見に基づいて成されたものである。
＜本開示の一実施形態＞
　以下、本開示の一実施形態について説明する。図１は、本開示の一実施形態にかかる電力ケーブルの長手方向に沿った断面図であり、主にケーブル接続部を示す。図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、および図２Ｄは、本開示の一実施形態にかかる電力ケーブルの製造方法の工程を示すフロー図である。なお、本明細書では、接続するためのケーブルを単にケーブルとし、これら複数のケーブルを接続したものを電力ケーブルとして説明する。また、本開示はこの一実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
（電力ケーブル）
　本実施形態の電力ケーブル１は、図１に示すように、複数のケーブル１０同士がケーブル接続部２０で接続されたものであり、例えば海底ケーブルとして交流または直流の高電圧（例えば２２ｋＶ以上）による送電を行うために使用される。ケーブル接続部２０は、特定の接続構造を有しており、少なくとも導体接続部２１と絶縁補強層２３とを備え、ケーブル１０における絶縁層１３は、シラン架橋性樹脂組成物の架橋体から形成され、絶縁補強層２３は、有機過酸化物を含む樹脂組成物の架橋体から形成されて構成される。
　ケーブル１０は、例えば、導体１１の外周に内部半導電層１２、絶縁層１３、外部半導電層１４が設けられている。外部半導電層１４の外周には、必要に応じて遮蔽層や防食層などが適宜設けられる。
　導体１１としては、銅や銅合金からなる素線、もしくは複数の素線を撚り合わせた撚り線を用いることができる。導体径は、特に限定されず、電力ケーブルの電圧に応じて適宜変更してもよい。
　内部半導電層１２および外部半導電層１４は、半導電性組成物から形成されている。半導電性組成物は、樹脂と導電性付与剤を含む。この樹脂としては、例えばポリエチレンやエチレン－酢酸ビニル共重合体、エチレン－エチルアクリレート共重合体、エチレン－メタクリレート共重合体などのエチレン共重合体などを用いることができる。導電性付与剤としては、例えばカーボンブラックを用いることができる。なお、半導電性組成物には、架橋剤や架橋助剤、酸化防止剤など他の添加剤を配合してもよい。
　絶縁層１３は、シラン架橋性樹脂組成物を架橋させた架橋体から形成されている。シラン架橋性樹脂組成物は、樹脂にシラン化合物がグラフト重合されたシラン架橋性樹脂を含む組成物である。絶縁層１３を形成する樹脂としては、ポリオレフィンを用いることができ、その中でも電気絶縁性の観点からはポリエチレンが好ましい。シラン化合物は、いわゆるシランカップリング剤であり、例えば、加水分解によりシラノール基となる加水分解性シラン基を末端に有するケイ素化合物を用いることができる。なお、シラン架橋性樹脂組成物には、酸化防止剤など他の添加剤を配合してもよい。
　絶縁層１３は、後述するように、ケーブル１０の端部に位置する部分が予め局所的にシラン架橋され、ケーブル１０同士を接続して電力ケーブル１として構成した後、全体的にシラン架橋されており、長さ方向にわたって所望の架橋度となるように構成されている。なお、以下の説明では、絶縁層１３におけるケーブル１０の端部に位置する部分を、単に絶縁層１３の端部ともいう。
　なお、遮蔽層としては、電流が導体１１に流れる際に発生するノイズを遮蔽できるようなものであればよく、例えば金属層、金属編組線、金属テープ、金属ワイヤなどを用いることができる。防食層としては、例えばポリエチレンや塩化ビニル樹脂などを含む樹脂組成物を用いて形成することができる。
　ケーブル１０同士を接続するケーブル接続部２０は、ケーブル１０と同様の積層構造を有するように形成され、導体接続部２１の外周には、接続部内部半導電層２２、絶縁補強層２３、接続部外部半導電層２４が設けられる。
　導体接続部２１は、段剥ぎによりケーブル１０の端部から露出する導体１１同士を接続して形成されている。導体１１の接続は、例えば溶接、導体接続管を用いた圧縮接続など、従来公知の方法で行うことができる。
　導体接続部２１の外周には、接続部内部半導電層２２が設けられている。接続部内部半導電層２２は、ケーブル１０を構成する内部半導電層１２と同様に半導電性組成物から形成される。例えば、半導電性組成物からなる半導電性テープを導体接続部２１の外周に巻き付けたり、半導電性組成物からなる半導電性チューブを導体接続部２１の外周にはめて加熱収縮させたりすることで、接続部内部半導電層２２は形成される。
　絶縁補強層２３は、導体接続部２１の外周に接続部内部半導電層２２を介して設けられ、導体接続部２１と段剥ぎされたケーブル１０の端部に露出する絶縁層１３とを覆うように設けられている。絶縁補強層２３は、有機過酸化物を含む樹脂組成物を架橋させた架橋体から形成されている。絶縁補強層２３を形成する樹脂としては、例えば低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどを用いることができる。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイドなどを用いることができる。
　絶縁補強層２３の外周には、接続部外部半導電層２４が設けられている。接続部外部半導電層２４は、接続部内部半導電層２２と同様に半導電性組成物から形成される。
　なお、接続部外部半導電層２４の外周には、ケーブル１０と同様に遮蔽層や防食層などが設けられる。
（電力ケーブルの製造方法）
　本実施形態の電力ケーブル１の製造方法は、ケーブル作製工程、部分架橋工程、接続工程、補強工程および全架橋工程を有する。以下、各工程について詳述する。
（ケーブル作製工程）
　まず、長尺の電力ケーブル１を構成するケーブル１０を作製する。例えば、導体１１の外周に、半導電性組成物、シラン架橋性樹脂組成物および半導電性組成物を順次もしくは同時に押出して積層させ、内部半導電層１２、絶縁層１３および外部半導電層１４を形成する。その後、外部半導電層１４の外周に例えば金属シールドなどの遮蔽層を形成し、最表面に防食層を設けることで、ケーブル１０を作製する。
（部分架橋工程）
　続いて、図２Ａに示すように、ケーブル１０の端部を段剥ぎすることにより、内部半導電層１２や絶縁層１３、外部半導電層１４などを一部取り除いて導体１１を露出させる。
　続いて、段剥ぎしたケーブル１０の端部のみを高温の水蒸気雰囲気にさらし、絶縁層１３におけるケーブル１０端部に位置する部分を局所的にシラン架橋させる。具体的には、図２Ｂに示すように、ケーブル１０の端部に蒸気シール用カバー５１を介して蒸気釜５２を設置し、ケーブル１０の端部に高温の水蒸気をあてる。これにより、絶縁層１３の端部において局所的にシラン架橋を進行させ、その架橋度を高める。架橋度としては、後述する絶縁補強層２３の形成の際の加熱架橋で熱変形しない程度まで高めるとよい。なお、絶縁層１３の端部以外は架橋度が低い状態となっている。
　ケーブル１０の端部を部分架橋させるとき、高温の水蒸気で導体１１が酸化しないように、露出する導体１１を保護部材５３で覆うことが好ましい。これにより、導体１１の酸化を抑制しつつ、絶縁層１３のシラン架橋を短時間で行うことができる。
（接続工程）
　続いて、図２Ｃに示すように、絶縁層１３の端部を部分架橋させたケーブル１０同士を突き合わせ、導体１１同士を接続して導体接続部２１を形成する。
（補強工程）
　続いて、図２Ｄに示すように、導体接続部２１の外周に、半導電性組成物からなる半導電性テープを巻き付けたり、半導電性組成物からなる半導電性チューブをはめて加熱収縮させたりすることで、接続部内部半導電層２２を形成する。
　その後、導体接続部２１上の接続部内部半導電層２２と端部に露出する絶縁層１３とを、有機過酸化物を含む樹脂組成物で覆い、加熱架橋させることで、絶縁補強層２３を形成する。例えば、樹脂組成物からなる樹脂テープを、接続部内部半導電層２２や端部に露出する絶縁層１３を被覆するように、巻き付け、金型内で、樹脂テープが巻かれた部分を加熱架橋させることで、絶縁補強層２３を形成する。本実施形態では、絶縁層１３の端部を予めシラン架橋させて、絶縁層１３における絶縁補強層２３と接する部分の架橋度を他の部分の架橋度以上としているので、絶縁補強層２３を加熱架橋する際に絶縁層１３が熱変形してしまうことを抑制できる。
　続いて、絶縁補強層２３の外周に、接続部内部半導電層２２と同様に半導電性テープを巻き付けたり、半導電性チューブを取り付けたりすることで、図１に示すように、接続部外部半導電層２４を形成する。
　続いて、接続部外部半導電層２４の外周に、ケーブル１０の構造に対応させて、例えば遮蔽層や防食層を形成する。これにより、ケーブル１０同士を接続してケーブル接続部２０を形成し、長尺の電力ケーブル１を得る。
（全架橋工程）
　続いて、電力ケーブル１を大気雰囲気中に放置する。絶縁層１３は、部分的な架橋により絶縁補強層２３と接する端部の架橋度がその他の未架橋部分よりも高くなるように構成されているが、電力ケーブル１を大気中の水分と接触させることで、絶縁層１３を全体にわたって徐々にシラン架橋させる。これにより、絶縁層１３のうち主に未架橋部分での架橋度を高め、絶縁層１３全体にわたって所望の架橋度とする。
　以上により、本実施形態の電力ケーブル１が得られる。
＜本実施形態にかかる効果＞
　本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
　本実施形態では、ケーブル１０同士を接続する前に予め、絶縁層１３におけるケーブル１０の端部に位置する部分のみをシラン架橋させて、その架橋度を高くしている。これにより、ケーブル接続部２０において、絶縁層１３を覆うように絶縁補強層２３を加熱架橋により形成するときに、絶縁層１３の熱変形を抑制することができる。したがって、本実施形態によれば、ケーブル接続部２０における絶縁層１３の熱変形が少なく、電気特性に優れる電力ケーブル１が得られる。
　また本実施形態では、絶縁層１３をシラン架橋性樹脂組成物で形成しているので、ケーブル１０同士を接続して電力ケーブル１として構成した後、その電力ケーブル１を大気雰囲気に放置することで、絶縁層１３の架橋度を高めることができる。すなわち、絶縁層１３を有機過酸化物により架橋させる場合と比べて、高温で加熱する必要がないので、電力ケーブル１を低コストで製造することができる。
　また本実施形態では、絶縁層１３を部分的にシラン架橋させるときに、ケーブル１０の端部に露出する導体１１を、例えば保護キャップなどの保護部材５３で覆い、ケーブル１０の端部に高温の水蒸気を接触させている。これにより、導体１１の酸化を抑制しつつ、絶縁層１３のシラン架橋を短時間で行うことができる。
　また本実施形態では、全架橋工程により絶縁層１３を全体にわたって徐々にシラン架橋させ、絶縁層１３における予め部分的にシラン架橋させた部分（ケーブル１０の端部に位置する部分）、およびその他の部分の架橋度を高めている。絶縁層１３の架橋度は、全架橋工程の時間によって変化する。短時間とする場合、絶縁層１３において、ケーブル１０の端部に位置する部分の架橋度は、その他の部分に比べて高くなりやすく、長時間とする場合、ケーブル１０の端部に位置する部分の架橋度は、その他の部分と同程度となりやすい。すなわち、絶縁層１３の端部の架橋度は、その他の部分と同程度、もしくはそれ以上の架橋度となる。
　また本実施形態では、シラン架橋で形成された絶縁層１３の端部を覆うように、有機過酸化物を含む樹脂テープを巻き付け、加熱架橋させることで、絶縁補強層２３を形成している。これにより、絶縁補強層２３に含まれる有機過酸化物を絶縁層１３の方へ拡散させて、絶縁層１３と絶縁補強層２３との界面での架橋を進行させることができる。この結果、絶縁層１３および絶縁補強層２３をともに有機過酸化物で架橋させた場合よりも絶縁層１３と絶縁補強層２３との接着強度を高めることができる。
＜本開示の好ましい態様＞
　以下、本開示の好ましい態様について付記する。
［付記１］
　本開示の一態様によれば、導体の外周に内部半導電層、絶縁層および外部半導電層を備える複数のケーブル同士がケーブル接続部で接続された電力ケーブルであって、前記ケーブル接続部は、前記ケーブルの端部から露出する前記導体同士を接続する導体接続部と、前記導体接続部および前記ケーブルの端部に露出する前記絶縁層を覆うように設けられる絶縁補強層と、を備え、前記絶縁層は、シラン架橋性樹脂組成物の架橋体から形成され、前記絶縁補強層は、有機過酸化物を含む樹脂組成物の架橋体から形成されている、電力ケーブルが提供される。
［付記２］
　付記１の電力ケーブルにおいて、好ましくは、前記絶縁層は、前記絶縁補強層と接する部分の架橋度が他の部分の架橋度以上となるように構成されている。
［付記３］
　本開示の他の態様によれば、導体の外周に内部半導電層、シラン架橋性樹脂組成物を含む絶縁層および外部半導電層を形成し、ケーブルを作製するケーブル作製工程と、前記ケーブルの端部を段剥ぎするとともに、端部における前記絶縁層を他部よりも架橋度が高くなるように部分的にシラン架橋させる部分架橋工程と、部分的にシラン架橋させた前記ケーブルの端部から露出する前記導体同士を接続して導体接続部を形成する接続工程と、前記導体接続部と前記ケーブルの段剥ぎされた端部に露出する前記絶縁層を、有機過酸化物を含む樹脂組成物で覆い、加熱により架橋させて、絶縁補強層を形成する補強工程と、前記部分的にシラン架橋させた絶縁層を全体にわたってシラン架橋させる全架橋工程と、を有する、電力ケーブルの製造方法が提供される。
［付記４］
　付記３の電力ケーブルの製造方法において、好ましくは、前記部分架橋工程では、前記ケーブルの端部に露出する前記導体を保護部材で覆い、前記ケーブルの端部に水蒸気を接触させる。
［付記５］
　本開示のさらに他の態様によれば、導体の外周に内部半導電層、絶縁層および外部半導電層を備える２本のケーブルと、前記２本のケーブルの端部に露出する前記導体同士を接続する導体接続部と、前記導体接続部および前記ケーブルの端部に露出する前記絶縁層を覆うように設けられる絶縁補強層と、を備え、前記絶縁層は、シラン架橋性樹脂組成物の架橋体から形成され、前記絶縁補強層は、有機過酸化物を含む樹脂組成物の架橋体から形成されている、電力ケーブルの接続構造が提供される。
　１　電力ケーブル
１０　ケーブル
１１　導体
１２　内部半導電層
１３　絶縁層
１４　外部半導電層
２０　ケーブル接続部
２１　導体接続部
２２　接続部内部半導電層
２３　絶縁補強層
２４　接続部外部半導電層
５１　蒸気シール用カバー
５２　蒸気釜
５３　保護部材

Claims (5)

  1. 　導体の外周に内部半導電層、絶縁層および外部半導電層を備える複数のケーブル同士がケーブル接続部で接続された電力ケーブルであって、
    　前記ケーブル接続部は、
    　前記ケーブルの端部から露出する前記導体同士を接続する導体接続部と、
    　前記導体接続部および前記ケーブルの端部に露出する前記絶縁層を覆うように設けられる絶縁補強層と、を備え、
    　前記絶縁層は、シラン架橋性樹脂組成物の架橋体から形成され、
    　前記絶縁補強層は、有機過酸化物を含む樹脂組成物の架橋体から形成されている、電力ケーブル。
  2. 　前記絶縁層は、前記絶縁補強層と接する部分の架橋度が他の部分の架橋度以上となるように構成されている、請求項１に記載の電力ケーブル。
  3. 　導体の外周に内部半導電層、シラン架橋性樹脂組成物を含む絶縁層および外部半導電層を形成し、ケーブルを作製するケーブル作製工程と、
    　前記ケーブルの端部を段剥ぎするとともに、端部における前記絶縁層を他部よりも架橋度が高くなるように部分的にシラン架橋させる部分架橋工程と、
    　部分的にシラン架橋させた前記ケーブルの端部から露出する前記導体同士を接続して導体接続部を形成する接続工程と、
    　前記導体接続部と前記ケーブルの段剥ぎされた端部に露出する前記絶縁層を、有機過酸化物を含む樹脂組成物で覆い、加熱により架橋させて、絶縁補強層を形成する補強工程と、
    　前記部分的にシラン架橋させた絶縁層を全体にわたってシラン架橋させる全架橋工程と、を有する、電力ケーブルの製造方法。
  4. 　前記部分架橋工程では、前記ケーブルの端部に露出する前記導体を保護部材で覆い、前記ケーブルの端部に水蒸気を接触させる、請求項３に記載の電力ケーブルの製造方法。
  5. 　導体の外周に内部半導電層、絶縁層および外部半導電層を備える２本のケーブルと、
    　前記２本のケーブルの端部に露出する前記導体同士を接続する導体接続部と、
    　前記導体接続部および前記ケーブルの端部に露出する前記絶縁層を覆うように設けられる絶縁補強層と、を備え、
    　前記絶縁層は、シラン架橋性樹脂組成物の架橋体から形成され、
    　前記絶縁補強層は、有機過酸化物を含む樹脂組成物の架橋体から形成されている、電力ケーブルの接続構造。
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