JPH02165515A - ケーブル - 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】 本発明は、絶縁流体を含浸した積層絶縁材によって導体
が取り巻かれたタイプの単心ケーブル及び多心ケーブル
に関する。

本明細書においては、絶縁流体とは、絶縁流体油だけで
なく高粘度の絶縁油及び絶縁コンパウンドも意味するも
のとする。

本発明において言及するケーブルの例は、ＯＦケーブル
（いわゆる“パイプ”ケーブル）、及び絶縁コンパウン
ドを含浸した積層絶縁材を有するケーブル（場合によっ
てはガスで加圧することもある）である。

さらに詳細には、本発明は、積層絶縁材が少なくとも１
つの積層テープを巻きつけることによって少なくとも部
分的に形成されているタイプのケーブルに関するもので
あり、このとき″′積層テープ”とは、少なくとも１つ
のペーパーｆｌｊｌｉによって形成され、少なくとも部
分的にはセルロース物質によって形成され、そしてポリ
マー物質のフィルムに対して積層して結合された形のテ
ープを意味する。

一般には、積層テープの形の積層絶縁材を組み込んだケ
ーブルは、ペーパーテープだけで形成された積層絶縁材
を有するケーブルに比べて、より優れた電気的性能（誘
電損失の減少）及びより大きな絶縁耐力を有することが
知られている。

しかしながら、積層テープの形の積層絶縁材を組み込ん
だケーブルは、積層絶縁材がペーパーテープだけで形成
されているケーブルに比べて、実際に使用する上でより
大きなリスクを有することも知られている。

こうしたより大きなリスクは、ケーブルの製造時やケー
ブルの布設時において、積層絶縁材の正確な構造が変化
していくという恐れがあることによるものであり、場合
によっては、積層テープの構成成分間で剥離（すなわち
ペーパー薄層とポリマー物質フィルムとの間の部分的分
離）が起こる。

こうしたことが起こるのは、ペーパーａＩＦＭとポリマ
ー物質フィルムのいずれかが、特に弾性率に関して、そ
れらと共に形成された積層テープの機械抵抗より低い機
械抵抗を有するからである。

ケーブルの製造及び布設時にケーブルが止むを得す曲げ
作用を受けるとき、ケーブルの積層絶縁材には曲げ応力
が生じゃ。

前記曲げ応力（ケーブルの積層絶縁材を形成している種
々の層の間に相対的な滑動を生じさせるが、通常は全体
としての積層テープに対しては危険ではない）がかかる
と、前記構成成分が一緒に結合されていない場合には、
それらのより低い機械抵抗のために、積層テープを形成
しているエレメント中にカール、折り畳み、抜け、及び
破断等を引き起こす。

ある積層物において、ペーパー薄層とポリマー物質フィ
ルムとの間の結合を弱めるよう作用し、従って前記構成
成分間の分離を起こし易くするよう作用する原因の１つ
は以下のようなことである。

実際上、ポリマー物質は全て、公知のケーブル用絶縁流
体と接触すると膨潤する。

従って、ポリマー物質フィルムがケーブル用絶縁流体中
に浸漬されると、膨潤を起こすためにポリマー物質フィ
ルムはその形状寸法が増大する。

これとは異なり、セルロースペーパーは、公知のケーブ
ル用絶縁流体と接触しても膨潤を起こさない。

従って、テープ又はペーパー薄層は、公知のケーブル用
絶縁流体中に浸漬しても、その形状寸法を変えることは
ない。

公知のケーブル用絶縁流体中に浸漬した積層物（少なく
とも１層のセルロースペーパー１１Ｊｉ及びプラスチッ
ク物質フィルムから形成）は、その構成成分間において
寸法が相対的に変化し、その結果、相互の結合が弱くな
る。なぜなら、寸法の相対的変化が起こると、積層物を
形成している構成成分間に相対的な滑動を生じるような
形で作用する力を結合域に発生させるからである。

積層物におけるペーパー薄層とポリマー物質フィルム間
の結合強さの低下を防ぐだけでなく、前記成分間の結合
強さを向上させることを意図した方策が、米国特許第３
，７４９．８１２号明細書に開示されている。

前記方策は、ペーパー薄層とポリマー物質フィルムとの
間の結合が、積層物製造工程時において、室温状態のペ
ーパー薄層を溶融状態のポリマー物質フィルムと約３０
０℃の温度（すなわち、ポリマー物質の融点のほぼ２倍
の温度）にて積層することによって得られる積層物から
なる。

上記の米国特許に従った積層物（５技術者には“プレス
トレスト（ｐｒｅ−ｓｔｒｅｓｓｅｄ）″積層物又は“
押出結合（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ　ｂｏｎｄｅｄ）’　積
層物として知られている）を使用することによって、ポ
リマー物質フィルムの膨潤作用（＄ｊＩ　Ｉ！ｉ物構成
成分間の結合に対して悪影響を与える）を抑えることが
できる。実際、いわゆる“プレストレスト“積層物又は
“押出結合”積層物においては、積層物がケーブル用絶
縁流体と接触配置される前に、ポリマー物質フィルムは
、積層物が製造された特定の方法のために、引張応力が
かかった状態となっている。

実際、ペーパー薄層とポリマー物質フィルムとの間の積
層と結合は、室温状態のペーパー薄層（従っていかなる
熱膨張作用も受けない）及び溶融状態のポリマー物質フ
ィルムを使用して、フィルムのポリマー物質の融点より
約２倍高い温度にて行われおり、従９てフィルムはかな
りの熱膨張状態となっている。

ベーパー薄層２ポリマー物質フイルムの積層操作及び結
合操作後に行われる冷却工程時において、ポリマー物質
フィルムの熱収縮は、該ポリマー物質フィルムがペーパ
ー薄層と結びついている結合の強さによって防止される
。

従って、冷却後においては、フィルムはペーパー薄層に
より弾性伸びの状態に配置されて保持される。

ポリマー物質フィルムの膨潤（積層物をケーブル用絶縁
流体と接触させることによって起こり、寸法が増大しや
すい条件を作り出す）は、実際上積層物を応力のない状
態にするよう作用する。

“プレストレスト”タイプの積層物は、ある程度、１Ｊ
ＩＮ物の構成成分間における分層の恐れを少なくするこ
とができ、従って上記理由で、そしてペーパー薄層とポ
リマー物質フィルムとの間の結合が、後者が溶融状態に
て且つ高温で行われるので前記構成成分間の良好な機械
的連結が可能になるという事実の理由で、積層絶縁材の
分離の恐れを少なくすることができる。

本発明の目的は、部分的にのみ積層テープの複数巻き及
び特に“プレストレスト”又は“押出結合”タイプの積
層物によって形成された、積層絶縁材を有するケーブル
を提供することにあり、このとき積層物の構成成分間に
剥離が起こることによる前記積層絶縁材の分離の恐れは
、公知のケーブルにおける現時点での分離の恐れより少
なく、積層物の誘電特性及び積層物構成成分の化学−物
理的特性にいかなる変化も起こさず、従ってケーブルの
特性を悪化させることがない。

本発明の他の目的は、絶縁流体を含浸した積層絶縁材に
よって取り巻かれた少なくとも１つの導体を外装の内側
に含むケーブルを提供することにあり、このとき前記積
層絶縁材の少なくとも１つの層が、ポリマー物質フィル
ムに対して積層して結合された少なくとも１つのペーパ
ー薄層を含んだ積層物のテープの一巻きによって形成さ
れており、前記積層物は、ペーパー薄層とポリマー物質
フィルムとの間の結合が室温におけるペーパー薄層をポ
リマー物質フィルムと共に積層することによって得られ
るというタイプの積層物であって、このときポリマー物
質フィルムは溶融状態となっていて２００〜３２０″Ｃ
の温度を有しており、前記ケーブルは、前記積層物にお
いて、セルロース繊維のフィブリルが、ポリマー物質フ
ィルムと接触しているペーパー薄層の表面から突き出て
いて且つ後者のポリマー物質中に埋め込まれていること
を特徴としている。

特に、本発明によるケーブルの場合、積層物の面に対し
て垂直な前記積層物のいかなる断面においても、ペーパ
ーｍ＊の表面から突き出ていて且さｌａｗ当たり１００
個以上である。

本発明は、図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば
さらに理解が深まるであろう。

第１図に示すケーブルは、本発明による単心ＯＦケーブ
ルであり、その構造を以下に説明する。

本ケーブルは、複数のくさび石彫の導体２（例えば銅）
によって形成された導体ｌを含み、ケーブル用絶縁流体
油（例えばデシルベンゼン）が長さ方向に移動するため
のダクト３を有する。

導体１は、例えば半導体テープ（例えば、半導体カーボ
ンブラックを組み込んだセルロースペーパー）の複数巻
きによって形成された半導体層４により取り囲まれてい
る。

半導体層４の周りには、後述する積層物のテープ６の複
数巻きによって形成された積層絶縁材５がある。

積層絶縁材５には、前記した半導体Ｎ４と同じ構造の半
導体層７が巻かれている。

金属外装置（例えば鉛の外装）は前述したケーブルの全
てのエレメントを包み込み、前記外装の内側のいかなる
スペースにも特に積層絶縁材５を含浸するケーブルの絶
縁流体油が充填されている。

前述したように、積層絶縁材５は積層物のテープ６の複
数巻きによって形成されている０本積層物の特性を以下
に説明し、その部分を第２図に示す。

第２図に示すように、本積層物はポリマー物質（特にポ
リオレフィン、例えばポリプロピレン）のフィルム９を
含み、フィルムの両面１０において複数のペーパー薄［
１１（特にセルロースペーパー）が積層されて結合され
ている。

積層物６は、′プレストレスト”積層物又は“押出結合
“積層物として知られているタイプの積層物である。な
ぜなら、積層物の製造時において、２つのペーパー薄層
１１（どちらも室温状ａ）がポリマー物質のフィルム９
（溶融状態）と共に、２００〜３２０℃の温度（すなわ
ち、ポリマーフィルムの融点よりはるかに高い温度）に
て積層されているからである。

本発明によるケーブルに関し、導体の積層絶縁材を形成
している積層テープが存していなければならない本質的
な特性を、第３図を参照しつつ以下に説明する。

ペーパー薄層１１とポリマー物質のフィルム９との間の
接触表面において、セルロース繊維１３の複数のフィブ
リル１２（さらに正確には、ペーパー薄層１１の表面１
０上に存在し、フィルム９の方に向いているセルロース
繊！１ｉ１３のフィブリル１２）が前記表面から突き出
ていて、前記フィルム９のポリマー物質中に埋め込まれ
ている。

特に、積層物の面に対して垂直な積層物の断面において
は、該部分の長さｌａｗ当たりのフィブリルの数は１０
０個以上である。

上記した本質的な特性を有する積層物は、いわゆる“プ
レストレスト“積層物又は“押出結合”積層物の製造に
現在使用されている方法及び装置を利用することによっ
て得ることができる（このような方法及び装置について
は、それ自体公知であり、本発明の範囲には含まれない
ので説明しない）。

唯一の違いは、ペーパー薄層１１が、前記した高温にて
溶融状態のポリマー物質フィルム９に対して接触配置さ
れる前に、例えば周波数１０ＫＩｌｚで１８１１Ｖの高
電圧の静電界（ペーパー薄層の表面上に存在しているセ
ルロースフィブリルの配向を起こすことができる）に通
されることであり、これによって前記フィブリルは、ペ
ーパー薄層の前記表面に対して実質的に垂直となる。

実際、このようにして配向されたフィブリルは、積層工
程時の高温によるポリマー物質の流動性のために、ペー
パー薄層との積層操作のときにポリマー物質中に容易に
侵入することができる。

本発明による上記の本質的な特性ををする導体積層絶縁
材を組み込んだケーブルは、従来のケーブルに比べて積
層絶縁材の分離の恐れが少ない。

なぜなら、本積層物の構成成分間の結合は、従来のケー
ブルの積層物の結合に比べてはるかに優れているからで
ある。

さらに、本発明によるケーブルにおいては、ケーブルの
いかなる他の特性も悪化させずに前記積層絶縁材を形成
している積層物の構成成分間の結合をさらに強固にする
ことによって、積Ｎ絶縁材の分離の恐れを少なくするこ
とができる。

実験テスト（後述）によれば、従来のケーブルのｆｆ１
ｊ！ｆｆ絶縁材を形成している積層物と比べて、本発明
によるケーブルのｌｆｉ層絶縁材を形成している積層物
の構成成分間に存在している結合はより強固であること
がわかる。

積層物の構成成分間（正確には、ペーパーＮＮとポリマ
ー物質フィルムとの間）の結合の値を求めるために実験
テスト（後述）を実施した本発明によるケーブルの積層
絶縁材の積層物は、以下に述べるようなものである。

フィルムの厚さは６０ミクロンであり、フィルムの１１
１１１は、０．９ｇ／ｃｍ’ノ密度及び２３０℃ニ？３
５ｇ／１０曽ｉｎの流動性指数（メルトフローインデッ
クス）（ＡＳＴＭ　Ｄ　１２３８−８２に従って測定）
を有するポリプロピレンである。　３０ミクロンの厚さ
と次のような特性を有するセルロースペーパー’ａｍを
ポリフロピレンフィルムの両面にて積層する。

各ペーパー薄層は、０．７０ｇ／ｃｍ３の密度と２００
ガ一レイ秒の不透過度（ｉｍｐｅｒａ＋ｅａｂｌｅｎｅ
ｓｓ）を有するセルロース物質により形成されている３
さらに積層物の縦方向においては、各ペーパーＥ！［Ｗ
！Ｊは１５５Ｎ／＠ｍ”の極限引張応力及び２％の伸び
を有し、また横方向においては、５５Ｎ／＋ｎｍ”の極
限引張応力及び６．５％の伸びを有する。

前記ペーパー薄層のポリプロピレンフィルムへ行い、こ
のときポリプロピレンフィルムの温度は３００℃である
。

積層操作の前に、ペーパー’ａｒｍを２つの電極（該電
極に周波数１０ＫＩＩｚで１８ＫＶの電圧を印加した）
の間に通すことによってペーパー薄層に静電界の作用を
施した。

前記した積層物の断面（積層物の面に垂直な平面におい
て作製）を電子顕微鏡で検討した。

前記検討（３０００倍の拡大にて実施）により、積層物
断面のいかなる箇所においても、該部分の長さ１００ミ
クロン当たりセルロース繊維の平均２個のフィブリルが
あり、これらがペーパーａ［から突き出ていて、ポリプ
ロピレンフィルム中に埋め込まれている（積Ｎ物断面の
長さ１１１１当たり２００個のフィブリルに相当する）
、ということが明らかとなった。

実験テストに使用されている従来のケーブルの積層絶縁
材の積層物は、ポリプロピレンフィルムと共に積層する
前にペーパーｍＮに対していがなる処理も施していない
という事実のみにて本発明の積層物とは異なる。従来の
ケーブルの積層物を形成している物質の厚さ、種類、及
び特性は本発明によるケーブルの積Ｎ物の場合と同じで
ある。

さらに従来のケーブルの積層物においては、積層物自体
の面に垂直な断面（電子顕微鏡にて３０００倍拡大で検
討）には実際上、ペーパー薄層から突き出ていて且つポ
リマー物質フィルム中に埋め込まれているようなセルロ
ース繊維のフィブリルの存在は認められなかった。

本発明によるケーブルの積層物における構成成分間の結
合の本質及び従来のケーブルの積層物における構成成分
間の結合の本質を明らかにするために使用される実験テ
ストはいわゆる“剥離強さ”試験であり、該試験は引張
試験機であるインストｏ　７　（ＩＮＳＴＲＱＮ＞　１
１２２を使用して行った。

該試験のための試験片を作製した。試験片は、輻１５ｍ
ａ＋及び長さ１００ｍｍを有する積層物の長方形セグメ
ントからなる。

引張試験機インストロン１１２２中に導入した積層物の
試験片に関して、ペーパー薄層のポリプロピレンフィル
ムからの剥離を起こさせるのに必要な、試験片の幅１ｃ
−当たりの最小力を求めた。

前記試験は、ケーブル用絶縁流体を含浸していない積層
物の試験片及びケーブル用絶縁流体（特にデシルベンゼ
ン）を含浸した積層物の試験片に対して行った。

前記試験を実施するための手順は、ＡＳＴＭ　Ｄ　１８
７６７２に記載されているが、以下の２点が異なる。

負荷をかける速度は１００ｍ５／ｗｉｎ、であり、′剥
離強さ”を求めるための試験片の長さは７０ｍｍである
。

ケーブル用絶縁流体を含浸していない積層物のサンプル
に対して実施した実験テストの結果は次の通りであるニ ー木発明によるケーブルの積層物に対する“剥離強さ”
の値は、該積層物の幅の３５〜４５ｇ／ε涌であり； 一従来のケーブルの積層物に対する“剥離強さ”の値は
、該積層物の幅の２６〜３３ｇ／ｃ園である。

デシルベンゼンを含浸したｌｎＮ物のサンプルに対して
実施した実験テストの結果は次の通りである（テストを
実施する前にて、１００℃における積層物サンプルのデ
シルベンゼン中への浸漬時間は２４時間）ニ 一本発明によるケーブルの積層物に対する“剥離強さ”
の値は、該積層物の幅の１１〜２０ｇ／ｃ＋ｓであり； 一従来のケーブルの積層物に対する“剥離強さ”の値は
、該積層物の幅の７〜１３ｇ／ｃｍである。

これまで述べてきた説明は本発明による単心ＯＦケーブ
ルに関するものであり、このとき積層絶縁材は全て、ポ
リプロピレンフィルムをセルロース物質の２つのペーパ
ー薄層間に重ねて作製された積層物のテープの複数巻き
によって形成されているが、前記説明によって本発明の
範囲が限定されるものではない。

実際、本発明は、ポリマー物質フィルムを少なくとも１
つのペーパー薄層と共に積層してなる積層物（ポリマー
物質フィルムと接触しているペーパーｍＮの表面からセ
ルロース繊維のフィブリルが突き出ていて且つポリマー
物質フィルム中に埋め込まれている）により形成された
積層絶縁材によって導体が取り巻かれた形のいかなるケ
ーブルも本発明の範囲に含む。

さらに本発明は、前述した特性を有する積層物において
、ペーパー薄層が全てセルロース物質により構成されて
いるわけではないが、セルロース繊維とポリマー物質の
繊維のコンパウンドによって構成されている形のケーブ
ルも本発明の範囲に含む（このとき、ペーパー薄層から
突き出ていて且つポリマー物質フィルム中に埋め込まれ
ているフィブリルの数は、該積層物部分の長さｌ−当た
り１００個以上である）。

上記の説明及び以下の考察から、前述した目的は、本発
明によるケーブルを使用することによって達成できるこ
とがわかる。

本発明によるケーブルは、積層絶縁材がいわゆる“プレ
ストレスト”タイプ又は“押出結合０タイプの積層物に
よって形成されていて、このときポリマー物質フィルム
と共に積層されたペーパーＦＨＷのセルロース繊維のフ
ィブリルがポリマー物質フィルム中に埋め込まれている
、という特徴を有している点のみにおいて従来のケーブ
ルと異なる。

本発明によるケーブルの構造と従来のケーブルの構造と
の間には他のいかなる相違点もないし、また本発明によ
るケーブル及び従来のケーブルを構成している物質とそ
の化学的〜物理的特性に関しては他のいかなる相違点も
存在しない。

従来ケーブルの８ＩＮ絶縁材の積層物及び本発明による
ケーブルの積層絶縁材の積層物に対して行った“剥離強
さ”実験テストから、後者の場合、（含浸前又は含浸後
）、積層物の構成成分間の結合強さは従来ケーブルにお
ける積層物の結合強さより約３０％高いことがわかる。

本発明によるケーブルは、従来のケーブルに比ぺて禎Ｎ
絶縁材を形成している積層物の構成成分間の結合がより
強固であるために、積層絶縁材の正しい配置が変化を受
ける恐れはかなり少なくなると考えられる。

さらに、本発明によるケーブルの積層絶縁材における分
離の恐れの減少は、積層物の構成成分の化学的−物理的
特性（特に誘電特性）の変化には関与しない、なぜなら
、前記構成成分中にはいかなる化学的−物理的変化もも
たらされていないからである。

従って、本発明によるケーブルでは、ケーブルの他の特
性に悪影響を及ぼすことなく、積層絶縁材の正しい配置
状態を変化させる恐れを減少させている。

本発明によるケーブルの特定の実施態様について説明し
てきたが、本発明は、当接術者が考えうる他のいかなる
可能な実施態様も本発明の範囲に含む。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるケーブルの斜視図であって、各
部分を段階的に取り除いてその構造を示した図である。 第２図は、第１図に示したケーブルの積層絶縁材を形成
している積層テープの断面図である。 第３図は、第２図に示した積層物の特定の断面を拡大ス
ケールにて示した図である。 図において、 １・・・導体、　２・・・導体、　３・・・ダクト、　
４・・・半導体層、５・・・積層絶縁材、６・・・積層
物、　７・・・半導体層、　８・・・外装、　９・・・
ポリマー物質のフィルム、１０・・・ポリマー物質フィ
ルムの表面、　１１・・・ヘーハーｔ１層、１２・・・
フィブリル、　１３・・・セルロース繊維　である。 （外４名） ）３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁流体を含浸した積層絶縁材（５）によって取り
   巻かれた少なくとも１つの導体（１）を外装（８）の内
   側に含むケーブルであって、 前記積層絶縁材（５）の少なくとも１つの層（６）が、
   ポリマー物質のフィルム（９）に対して積層されて結合
   された少なくとも１つのペーパー薄層（１１）を含んだ
   積層物のテープの一巻きによって形成されており、 前記積層物は、ペーパー薄層（１１）とポリマー物質の
   フィルム（９）との間の結合が室温におけるペーパー薄
   層（１１）をポリマー物質のフィルム（９）と共に積層
   することによって得られるというタイプの積層物であっ
   て、このときポリマー物質のフィルムは溶融状態となっ
   ていて２００〜３２０℃の温度を有しており、 前記積層物において、セルロース繊維（１３）のフィブ
   リル（１２）が、ポリマー物質のフィルム（９）と接触
   しているペーパー薄層（１１）の表面（１０）から突き
   出ていて且つ後者のポリマー物質中に埋め込まれている
   ことを特徴とする前記ケーブル。 ２、前記積層物の面に対して垂直な前記積層物のいかな
   る断面においても、ペーパー薄層（１１）の表面（１０
   ）から突き出ていて且つポリマー物質のフィルム（９）
   中に埋め込まれているセルロース繊維（１３）のフィブ
   リル（１２）の数が、前記断面の長さ１ｍｍ当たり１０
   ０個以上である、請求項１記載のケーブル。 ３、前記セルロース繊維のフィブリル（１２）が埋め込
   まれていて且つ前記ペーパー薄層（１１）の表面（１０
   ）から突き出ている前記積層物のポリマー物質がポリオ
   レフィンであることを特徴とする、請求項１及び２に記
   載のケーブル。 ４、前記ポリオレフィンがポリプロピレンである、請求
   項３記載のケーブル。