JPH1092232A - 油浸紙ソリッド直流海底ケーブル - Google Patents
油浸紙ソリッド直流海底ケーブルInfo
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- JPH1092232A JPH1092232A JP24512396A JP24512396A JPH1092232A JP H1092232 A JPH1092232 A JP H1092232A JP 24512396 A JP24512396 A JP 24512396A JP 24512396 A JP24512396 A JP 24512396A JP H1092232 A JPH1092232 A JP H1092232A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 油浸紙ソリッド直流海底ケーブルにおいて、
負荷遮断時に導体側油層が負圧になり耐電圧性能が低下
する。 【解決手段】 油浸紙ソリッド直流海底ケーブルにおい
て、ケーブル絶縁層上に設けた鉛被上に座床テープを巻
回して、その上にステンレステープ、エリンバーテー
プ、インバーテープ等の金属補強テープを複数枚巻回し
て構成したことを特徴とする。
負荷遮断時に導体側油層が負圧になり耐電圧性能が低下
する。 【解決手段】 油浸紙ソリッド直流海底ケーブルにおい
て、ケーブル絶縁層上に設けた鉛被上に座床テープを巻
回して、その上にステンレステープ、エリンバーテー
プ、インバーテープ等の金属補強テープを複数枚巻回し
て構成したことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高電圧油浸紙ソリ
ッド直流海底ケーブルに関する。
ッド直流海底ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】油浸紙ソリッドケーブルは、構造が簡単
で長距離に適し、また給油設備が不要であることから、
直流海底ケーブルとして数多くの実績を有している。
で長距離に適し、また給油設備が不要であることから、
直流海底ケーブルとして数多くの実績を有している。
【０００３】油浸紙ソリッドケーブルは、高粘度の油
（動粘度が５００〜２０００ｃｓｔａｔ４０℃）を含浸
したクラフト紙絶縁が採用され、その構造は普通、図７
に示すように、導体の上にクラフト紙を巻回した絶縁体
と、鉛被ソリッドケーブルでは絶縁体の上に鉛被され、
鉛被上にクロロプレン、ビニル、ポリエチレンなどの防
食シースを設けている。
（動粘度が５００〜２０００ｃｓｔａｔ４０℃）を含浸
したクラフト紙絶縁が採用され、その構造は普通、図７
に示すように、導体の上にクラフト紙を巻回した絶縁体
と、鉛被ソリッドケーブルでは絶縁体の上に鉛被され、
鉛被上にクロロプレン、ビニル、ポリエチレンなどの防
食シースを設けている。
【０００４】特殊な場合に、防食シースの上に座床テー
プを巻き、その上に鋼帯を巻く構造が使用されている。
鋼帯は単に防護として設けているものである。
プを巻き、その上に鋼帯を巻く構造が使用されている。
鋼帯は単に防護として設けているものである。
【０００５】鉛被ＯＦケーブルでは、鉛被上に座床綿テ
ープを巻き、その上にステンレステープ２枚を巻いた構
造が通常使用されている。これはＯＦケーブルの油圧に
対してステンレステープが補強として鉛被の膨らみを防
止する役割をしている。この上に防食層を施される。
ープを巻き、その上にステンレステープ２枚を巻いた構
造が通常使用されている。これはＯＦケーブルの油圧に
対してステンレステープが補強として鉛被の膨らみを防
止する役割をしている。この上に防食層を施される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】高電圧油浸紙ソリッド
直流海底ケーブル、とりわけ電圧３００ｋＶ以上のソリ
ッドケーブルでは、負荷遮断（導体通電遮断）時に導体
側油圧が負圧となり、ボイドを形成し耐電圧特性が低下
する。この概念図を図６に示す。
直流海底ケーブル、とりわけ電圧３００ｋＶ以上のソリ
ッドケーブルでは、負荷遮断（導体通電遮断）時に導体
側油圧が負圧となり、ボイドを形成し耐電圧特性が低下
する。この概念図を図６に示す。
【０００７】特に４００ｋＶ以上の油浸紙ソリッド直流
海底ケーブルでは、この対策が必須である。
海底ケーブルでは、この対策が必須である。
【０００８】上記の負圧現象発生の大きな原因として、
製造時（鉛被押出し時）に発生する空気層の量が要因の
一つであることが後述する検証により解明された。
製造時（鉛被押出し時）に発生する空気層の量が要因の
一つであることが後述する検証により解明された。
【０００９】この対策としてソリッドケーブルといえど
も、鉛被ＯＦケーブルと同じく座床テープを巻いた上に
補強テープを巻く構造が推奨される。
も、鉛被ＯＦケーブルと同じく座床テープを巻いた上に
補強テープを巻く構造が推奨される。
【００１０】これは製造時の鉛被膨らみを防止すると共
に、負荷時の鉛被膨脹を抑止し、引き続き発生する負荷
遮断時の導体側油圧負圧現象発生の防止につながる。
に、負荷時の鉛被膨脹を抑止し、引き続き発生する負荷
遮断時の導体側油圧負圧現象発生の防止につながる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、ケーブル絶縁層上に設けた鉛被上に綿テー
プ、または、カーボン、アラミド、ガラスのいずれかの
ファイバテープからなる座床テープを巻回して、その上
にステンレステープまたは温度膨張係数が１０-5／℃以
下である例えばエリンバーテープもしくはインバーテー
プの補強テープを複数枚巻回して構成したことを特徴と
する。
成するため、ケーブル絶縁層上に設けた鉛被上に綿テー
プ、または、カーボン、アラミド、ガラスのいずれかの
ファイバテープからなる座床テープを巻回して、その上
にステンレステープまたは温度膨張係数が１０-5／℃以
下である例えばエリンバーテープもしくはインバーテー
プの補強テープを複数枚巻回して構成したことを特徴と
する。
【００１２】上記エリンバーテープ及びインバーテープ
の特性について記すと、エリンバーはＮｉ３６％，Ｃｒ
１２％を含むＮｉ合金で、常温において実用上弾性率が
不変で、熱膨張係数もまた小さい。特性は下記のとおり
である。
の特性について記すと、エリンバーはＮｉ３６％，Ｃｒ
１２％を含むＮｉ合金で、常温において実用上弾性率が
不変で、熱膨張係数もまた小さい。特性は下記のとおり
である。
【００１３】 Ｎｉ％ Ｃｒ％ Ｆｅ％ 弾性率Kg/mm 2 熱膨張係数／℃ ３６ １２ ５２ １７６００ ０．０００００８ また、インバはＮｉ，Ｃｒの合金であって、その機械的
特性の一例は下記のとおりである。
特性の一例は下記のとおりである。
【００１４】 弾性率Kg/mm 2 線膨張係数×１０-6／℃ 亜鉛めっきインバ線 １６５００ ２．８ アルミ覆インバ線 １５５００ ３．７ 他の手段は、ケーブル絶縁層上に設けた鉛被上に前記カ
ーボン，アラミド，ガラスのいずれかのファイバテープ
からなる座床テープだけを巻回して構成したことを特徴
とする。
ーボン，アラミド，ガラスのいずれかのファイバテープ
からなる座床テープだけを巻回して構成したことを特徴
とする。
【００１５】上記の補強テープ、座床テープは高弾性材
料であって、弾性率Ｅ≧１．５×１０4 Ｋｇ／ｍｍ2 が
望ましい。
料であって、弾性率Ｅ≧１．５×１０4 Ｋｇ／ｍｍ2 が
望ましい。
【００１６】油浸紙ソリッドケーブルの導体側の油圧Ｐ
1 (t) 、油量Ｖ1 (t) とシース側の油圧Ｐ2 (t) 、（油
量＋空気量）Ｖ2 (t) ＋Ｖａとの関係は図２に示す等価
回路で表わすことができる。
1 (t) 、油量Ｖ1 (t) とシース側の油圧Ｐ2 (t) 、（油
量＋空気量）Ｖ2 (t) ＋Ｖａとの関係は図２に示す等価
回路で表わすことができる。
【００１７】図２に示す等価回路に於て、計算過程は省
略するが、導体側油圧が負圧とならない条件は、次の
(1) 式の通りとなる。
略するが、導体側油圧が負圧とならない条件は、次の
(1) 式の通りとなる。
【００１８】
【数１】 １＋（Ｖ20／Ｖ10)(Ｔ2 −Ｔ0 ）／（Ｔ1 −Ｔ0 ）−αＫ2 Ｖ20Ｒη＞０ …(1) Ｖ10：ケーブル導体側の初期油量 （ｃｍ3 ） Ｖ20：シース側の初期油量 （ｃｍ3 ） Ｔ1 ：絶縁体導体側温度 （℃） Ｔ2 ：絶縁体シース側温度 （℃） Ｔ0 ：基底温度 （℃） α ：ケーブル温度の降温冷却定数（ｓｅｃ-1） Ｋ2 ：シース側油圧縮率 （ｋｇ／ｃｍ2 ） Ｒ ：絶縁体の油流抵抗 （ｋｇ／ｃｍ5 ・ｓ
ｅｃ） η ：補正係数 上記の式からＫ2 Ｖ20Ｒが大きいほど導体側油圧の負圧
現象が出易くなる。また、Ｖ10は大きいほど、（Ｔ2 −
Ｔ0 ）／（Ｔ1 −Ｔ0 ）が小さいほど負圧現象が出易く
なる。
ｅｃ） η ：補正係数 上記の式からＫ2 Ｖ20Ｒが大きいほど導体側油圧の負圧
現象が出易くなる。また、Ｖ10は大きいほど、（Ｔ2 −
Ｔ0 ）／（Ｔ1 −Ｔ0 ）が小さいほど負圧現象が出易く
なる。
【００１９】即ち、油浸紙ソリッドケーブルにおいて、
導体側油層に負圧現象を起こさないようにするには以下
の対策がある。
導体側油層に負圧現象を起こさないようにするには以下
の対策がある。
【００２０】絶縁体の油流抵抗を小さくする。（Ｒを
小さくする） シース側絶縁油に空気層を含まないようにすると共
に、シース側絶縁油量を小さくする。（Ｋ2 Ｖ20を小さ
くする） 導体側絶縁油量を小さくする。（Ｖ10を小さくする） 本発明は上記のシース側絶縁油に空気層を含まないよ
うにしたものである。即ち、鉛被の上に座床テープ、補
強テープを巻くケーブル構造とすることによって、鉛被
の膨らみを防止し鉛被下に空気層ができないようにする
ものである。
小さくする） シース側絶縁油に空気層を含まないようにすると共
に、シース側絶縁油量を小さくする。（Ｋ2 Ｖ20を小さ
くする） 導体側絶縁油量を小さくする。（Ｖ10を小さくする） 本発明は上記のシース側絶縁油に空気層を含まないよ
うにしたものである。即ち、鉛被の上に座床テープ、補
強テープを巻くケーブル構造とすることによって、鉛被
の膨らみを防止し鉛被下に空気層ができないようにする
ものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図に基
づいて説明する。図１に本発明による油浸紙ソリッド直
流海底ケーブルの断面を示す。導体１の周りに内部遮蔽
としてカーボン紙巻回２を施し、その表面にポリプロピ
レンフィルムとクラフト紙を積層して一体化した複合絶
縁紙、またはクラフト紙を巻いて絶縁紙層３を形成し、
その上に外部遮蔽としてカーボン紙巻回４を施し、鉛被
５をかぶせ、その上にカーボン、アラミド、ガラス等の
いずれかのファイバテープを巻回した座床テープ６を施
し、更にその上に例えば０．１〜１ｍｍ厚のステンレス
テープまたはエリンバーテープもしくはインバーテープ
の補強テープ７を複数枚（例えば２〜６枚）巻回して設
け、その上に防食層８を施し、更に鉄線がい製９を施し
て形成したものである。なお、絶縁紙層３には高粘度の
絶縁油が含浸されている。
づいて説明する。図１に本発明による油浸紙ソリッド直
流海底ケーブルの断面を示す。導体１の周りに内部遮蔽
としてカーボン紙巻回２を施し、その表面にポリプロピ
レンフィルムとクラフト紙を積層して一体化した複合絶
縁紙、またはクラフト紙を巻いて絶縁紙層３を形成し、
その上に外部遮蔽としてカーボン紙巻回４を施し、鉛被
５をかぶせ、その上にカーボン、アラミド、ガラス等の
いずれかのファイバテープを巻回した座床テープ６を施
し、更にその上に例えば０．１〜１ｍｍ厚のステンレス
テープまたはエリンバーテープもしくはインバーテープ
の補強テープ７を複数枚（例えば２〜６枚）巻回して設
け、その上に防食層８を施し、更に鉄線がい製９を施し
て形成したものである。なお、絶縁紙層３には高粘度の
絶縁油が含浸されている。
【００２２】エリンバーテープもしくはインバーテープ
は温度膨張係数が極めて小さい為、温度膨張による鉛被
内の体積変化がなく、温度上昇時の鉛被下Ｖ20（シース
側の初期油量）は小さくできる。従って負圧現象が起き
にくくなる。
は温度膨張係数が極めて小さい為、温度膨張による鉛被
内の体積変化がなく、温度上昇時の鉛被下Ｖ20（シース
側の初期油量）は小さくできる。従って負圧現象が起き
にくくなる。
【００２３】また、座床テープとして上記のファイバテ
ープの他に、綿テープを使用してもよい。
ープの他に、綿テープを使用してもよい。
【００２４】ここで、負荷遮断時の導体側油圧の負圧現
象の原因として、鉛被下に生じる空気層が大きな要因の
一つであることは先に説明したが、実ケーブルの５００
ｋＶ１×８００ｍｍ2 油浸紙ソリッド直流海底ケーブル
でヒートサイクル試験時の導体側油層の圧力変化の計算
結果を図３，図４に示す。
象の原因として、鉛被下に生じる空気層が大きな要因の
一つであることは先に説明したが、実ケーブルの５００
ｋＶ１×８００ｍｍ2 油浸紙ソリッド直流海底ケーブル
でヒートサイクル試験時の導体側油層の圧力変化の計算
結果を図３，図４に示す。
【００２５】使用した計算定数は以下の通りである。
【００２６】 油流抵抗率 Ｚ＝１０11ｃｍ-2，３×１０11ｃｍ-2 温度時定数 α＝１．４×１０-4（ｓｅｃ）-1 油粘度 ν＝５０ｐｏｉｓｅ（４０℃の値） 絶縁油体積 Ｖ10＝Ｖ20＝１３ｃｍ3 絶縁油の圧縮率は、６．５×１０-5（ｋｇ／ｃｍ2 ）-1
であるが、絶縁油中に空気を含んだ場合、特に鉛被下に
空気が存在すると、この絶縁油の等価圧縮率は図３に示
すように低圧領域と高圧領域で異なる。
であるが、絶縁油中に空気を含んだ場合、特に鉛被下に
空気が存在すると、この絶縁油の等価圧縮率は図３に示
すように低圧領域と高圧領域で異なる。
【００２７】絶縁油に空気が混合した場合、油の圧縮率
は圧力の関数となるが、計算が極めて複雑となる。通電
時の等価圧縮率は高圧領域のＫH を、遮断時は低圧領域
の等価圧縮率ＫL とすると、図３に示すように、ＫL ／
ＫH ＝１／３となる。
は圧力の関数となるが、計算が極めて複雑となる。通電
時の等価圧縮率は高圧領域のＫH を、遮断時は低圧領域
の等価圧縮率ＫL とすると、図３に示すように、ＫL ／
ＫH ＝１／３となる。
【００２８】計算結果を図４，図５に示す。鉛被下の空
気ギャップとして０．１〜０．３ｍｍあるとＫ20＝１０
-3〜３×１０-3となる。
気ギャップとして０．１〜０．３ｍｍあるとＫ20＝１０
-3〜３×１０-3となる。
【００２９】図４に示すように、Ｚ＝３×１０11ｃｍ-2
の高油流抵抗の場合では鉛被下の空気ギャップ０．３ｍ
ｍ（空気混合比１／２０）あると、導体側が負圧とな
る。
の高油流抵抗の場合では鉛被下の空気ギャップ０．３ｍ
ｍ（空気混合比１／２０）あると、導体側が負圧とな
る。
【００３０】従って、ソリッドケーブル鉛被上に座床テ
ープ、補強テープを巻回することによって、鉛被下の空
気ギャップを無くすことにより上記の負圧現象が起きな
いようにすることができる。
ープ、補強テープを巻回することによって、鉛被下の空
気ギャップを無くすことにより上記の負圧現象が起きな
いようにすることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の油浸紙ソ
リッド直流海底ケーブルは、ケーブル鉛被上に座床テー
プ、金属補強テープを巻回した構成とすることにより、
鉛被下の空気ギャップを無くすることができ、負荷遮断
時の導体側油圧の負圧現象が起きないので、負荷遮断時
の耐電圧特性が向上する。また部分放電が発生しないの
で長期劣化がしにくい。
リッド直流海底ケーブルは、ケーブル鉛被上に座床テー
プ、金属補強テープを巻回した構成とすることにより、
鉛被下の空気ギャップを無くすることができ、負荷遮断
時の導体側油圧の負圧現象が起きないので、負荷遮断時
の耐電圧特性が向上する。また部分放電が発生しないの
で長期劣化がしにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明油浸紙ソリッド直流海底ケーブルの実施
形態を示す断面図である。
形態を示す断面図である。
【図２】本発明油浸紙ソリッド直流海底ケーブルの絶縁
紙層の絶縁油等価回路図である。
紙層の絶縁油等価回路図である。
【図３】油浸紙ソリッド直流海底ケーブル例でのヒート
サイクル試験時の導体側油層の圧力変化の計算結果であ
って、ケーブル鉛被下絶縁油中に空気が含んだ場合の油
の等価圧縮率と油中の空気混合比の関係を示すグラフで
ある。
サイクル試験時の導体側油層の圧力変化の計算結果であ
って、ケーブル鉛被下絶縁油中に空気が含んだ場合の油
の等価圧縮率と油中の空気混合比の関係を示すグラフで
ある。
【図４】上記ヒートサイクル試験時の導体側油層の圧力
変化の計算結果であって、ｋ2（シース側油圧縮率）を
パラメータとした導体側油圧の変化を示すグラフであ
る。
変化の計算結果であって、ｋ2（シース側油圧縮率）を
パラメータとした導体側油圧の変化を示すグラフであ
る。
【図５】上記ヒートサイクル試験時の導体側油層の圧力
変化の計算結果であって、Ｚ（油流抵抗率）をパラメー
タとした導体側油圧の変化を示すグラフである。
変化の計算結果であって、Ｚ（油流抵抗率）をパラメー
タとした導体側油圧の変化を示すグラフである。
【図６】油浸紙ソリッド直流海底ケーブルにおいて、負
荷遮断時に導体側油圧が負圧となる現象を説明する概念
説明図である。
荷遮断時に導体側油圧が負圧となる現象を説明する概念
説明図である。
【図７】従来鉛被油浸紙ソリッドケーブルの断面図であ
る。
る。
１，１１ 導体 ２，４，１２，１４ カーボン紙 ３，１３ 絶縁紙層 ５，１５ 鉛被 ６ 座床テープ ７ 補強テープ １６ 防食層
Claims (5)
- 【請求項１】 ケーブル絶縁層上に設けた鉛被上に座床
テープを巻回して、その上に金属補強テープを複数枚巻
回して構成したことを特徴とする油浸紙ソリッド直流海
底ケーブル。 - 【請求項２】 金属補強テープとしてステンレステープ
を巻回して構成したことを特徴とする請求項１記載の油
浸紙ソリッド直流海底ケーブル。 - 【請求項３】 金属補強テープとして温度膨張係数が１
０-5／℃以下であるテープを巻回して構成したことを特
徴とする請求項１記載の油浸紙ソリッド直流海底ケーブ
ル。 - 【請求項４】 金属補強テープとしてエリンバーテープ
またはインバーテープを巻回して構成したことを特徴と
する請求項１記載の油浸紙ソリッド直流海底ケーブル。 - 【請求項５】 ケーブル絶縁層上に設けた鉛被上にカー
ボン、アラミド、ガラスのいずれかのファイバテープか
らなる座床テープだけを巻回して構成したことを特徴と
する油浸紙ソリッド直流海底ケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24512396A JP3641529B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 油浸紙ソリッド直流海底ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24512396A JP3641529B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 油浸紙ソリッド直流海底ケーブル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1092232A true JPH1092232A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3641529B2 JP3641529B2 (ja) | 2005-04-20 |
Family
ID=17128972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24512396A Expired - Fee Related JP3641529B2 (ja) | 1996-09-17 | 1996-09-17 | 油浸紙ソリッド直流海底ケーブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3641529B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101950620A (zh) * | 2010-09-14 | 2011-01-19 | 上海电缆研究所 | 分段式海底电缆 |
| CN103456397A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-18 | 江苏远方电缆厂有限公司 | 一种海底敷设埋地电缆 |
| CN103903767A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-07-02 | 安徽海容电缆有限公司 | 一种抗油圆形潜油泵电缆 |
| CN105575537A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-11 | 成都绿迪科技有限公司 | 一种绝缘电力电缆 |
| CN112509736A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-16 | 江苏长城电缆有限公司 | 5g变电柜用耐油耐腐蚀光电缆 |
-
1996
- 1996-09-17 JP JP24512396A patent/JP3641529B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101950620A (zh) * | 2010-09-14 | 2011-01-19 | 上海电缆研究所 | 分段式海底电缆 |
| CN103456397A (zh) * | 2013-08-23 | 2013-12-18 | 江苏远方电缆厂有限公司 | 一种海底敷设埋地电缆 |
| CN103903767A (zh) * | 2014-03-14 | 2014-07-02 | 安徽海容电缆有限公司 | 一种抗油圆形潜油泵电缆 |
| CN103903767B (zh) * | 2014-03-14 | 2016-01-27 | 安徽海容电缆有限公司 | 一种抗油圆形潜油泵电缆 |
| CN105575537A (zh) * | 2016-01-28 | 2016-05-11 | 成都绿迪科技有限公司 | 一种绝缘电力电缆 |
| CN112509736A (zh) * | 2020-11-19 | 2021-03-16 | 江苏长城电缆有限公司 | 5g变电柜用耐油耐腐蚀光电缆 |
| CN112509736B (zh) * | 2020-11-19 | 2022-09-09 | 江苏长城电缆有限公司 | 5g变电柜用耐油耐腐蚀电缆 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3641529B2 (ja) | 2005-04-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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