扇形導体プラスチック絶縁電力ケーブルの諸特性

(1)

U.D.C.d21.315.212.3

扁形導体プラスチック絶縁電力ケーブルの諸特性

Chal￣aCteristics

_{of Segmental}

‥川手鳴体〃)抹川け,3心屯ノけ-Conductorl)1asticsInsulated

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1.緒

口ここ10数咋閃の介成ゴム,合成樹脂絶縁電力ケーブ′しの進歩はが) ぎましい｢､まず,プチ′レゴムは行成ゴムの代表的なものであるが耐すゾソ件,耐水什,耐鮒乍に宕ム,砧電肝ケープノL川絶縁材料として滴Lているため,Jムlこケーーブ′1分野に仲川さJしている(1‥2) --･几介成樹脈のf㌧ノミでぁるポりエチレンほ,誘電肘タこが′卜さ√.: 絶縁耐ノJが人き∴ _{仙薬ん仲トもートて､+Lていろ什ご,熱附ヒ件な除け} ば電気絶紹H￣料として押想的なヰ)のに近い-､この+川エチレンの熱附ヒ件右ご分/≠+叫ヒ′､柑i付二.1こり政洋Lた架橋ポIjエチレン比ブナ′いゴムと同1乍の耐熱作な指ら,lノかもケープ′しとして比較した場 /㌻に畔窮鼠で外子羊も′トさrこなるJ)で,規fl三急速な普及不二一遂げている.. これ〔)の縦線材料糾山､たケーブ′1′の人きな利瓜ま,月小)拙いが輔妨で,イ】f設場所〃〕1■.t地条件にほとんどノ.てイJさ+Lず,また,保一､1二む必螢としないことなどで丸ろ _{しかし,大凱こ班ノー1はJtる6kVl､ノ､} 卜の3心トーーゾ′Lト′･一ノいてヰ)人多数がlリ形噂体肺道で舟)るた〟),瓦i 形噂体のべノLト紙ケーブ′Lと比較して外f羊がかなり大きいケこ∴■∴が滋, る｡ケーーブノL外作の鮒小にけ,絶縁l′軸巨をイ一丁卜させて絶縁体厚さ石▼一帖械寸(ノと州恥二,絶縁紙心のrli枯ネな.;■紳)ることが必軒ごある.-､こ叫l的のた桝こ.ろ代打イ)け,柑■l!け---ブ′Lノ)年竺湖ギ湖ミ…右ご拭と Lて,ノノか｢梢体〟￣)ホリ二lニイーレン.｢∴Lび架橋ポリユー子レンケーーブ′Lろ_･川￣J発し七J脚一手噂体ケーーブ′Lは,￣搾油l■j形噂体ケーーブ′LJ)外祥子ご1n %1リ､卜緋′トナることができろ.立た.こ♂)ため7ノしミ▼;指体糾釧】しても,従来とほけIiq･外作〝)トーゾ′Lで,川一-ハー心材作員二ろ二附呆+-ろことができる‥ 現れ銅鞘抑の丁㍍懸け諸六の7ン′ミラ ′さいに7′Lミ化のプルト移7√Lてい々:j 什ご,+く肝Ttiでは亡附こ砧什多7ノLミ噂休 ′ノ∴∴ノ､′L仁_一卜休上して一;′じノミろ..

2･各種ケーブルの比較

▲舶批梶川l州六･に川い1')れろ61くV ニ王心ゴノ､･プラスチック′屯ノノケーゾ′L に/Jいて,竹-いイIJこ没‖抑)`l丘糀ゲ享鼓むノ.ヒ i軒とし,ケーブ′L外繹,弔量な1七較L′ た緋架は第1図にホー+1とおりである､｢了㍍㌔川け′しミニウムのJ耶琵ヰくは電1こ川軟鋼の約61ノ%であるので銅噂体といjし屯流`≠絹:ン.什1三たせろには約1刷〉■† √ハ噌体肘佃i桁〟け-ブ′Lむ仲川Lなけ =it`止;胡1件ノしニヱ?汁[l■塙_I二喝 /′￣1かL)ノノ￣--ブ′L噂体はし叩 3n リノ (2.. 101) ∈E サオ+√--十 jLばなじ二Jないが,脚仔より組またほ応i形ソリッド蒋休な採川十ることにより,銅噂体l-1j形より維とほぼl行卜外得でよいことになるL.さらに,雨量が常し一て軽減されろので,輸送やれ子娃==二でのfル∴‥土大きいL､次に銅;年休ケーブノし〝)見な比較すJ=よ,赫汚より純米桁ポリエチレン′トーブ′Lは,電流舛景450Aに.卜し､て.外子羊,市最とヰ)にそJL ぞれノーr-′Lてり､ケーブノ川￣)ホニ;%およぴHl%,l■川≠.Lり綿架憶′トリエチレンケーブルの9n%.･】■ゴよぴ93%とな();〉また,こ〟￣)帆r叶L ￣人絹￣邑のも叫まど財貨で丸ろので,′ト解邑り∵一ゾル不_1恥-｢げ締榊叶

が期待できろL-3.扇形導体ケーブルの構造

ケーブノし諸特件の検討に肌､られた扇形噂体は,銅一丈り線,アルミより綿,7ルミソリッドの3稚類である｡より線はローノLにより呟形されたものである｢､ソりッドのも叫よ貼岩崎に加￣1潮化石_一′I三± こさないよう特に汀意した‥ _{ケー1ブノLの噌体り､外の構造､ト法(･lりIS} C36∩4(+川ユニ7-レン絶総ビニ′しシース稲カケーーブノレ規柄)に叩蔓じた〔-, 噂休退へいは架橋ポリエチレンケーブ′Lにノ￣ノいてのム施し7ニ. 維総体卜には,､t乍増電件布テープと銅テープにエろ遮/＼､いJ郎_一設け,そのままより子ナJ)せビニノLシーースを施した‥ トーブルの什様を第1表に,またおもな矧㍉-■■の外観左′第2図に示す(第1表のN().4-ブ′Lけ如北竜ノブ株式三ミ什へ納入したものでふケる)｢ノなお弟1表のケーーゾ′し仲別のN‖.け‖トハ本文心⊥)二び瀬〃)N(). に対応すろ., ⑤〔心甘 +--一一⊥---1- ⊥---+-⊥ ____1__¶_⊥__¶ 20() _:】(川 _4仙 _5(川 `在7右.ミ′ノFら1-rA) ケーー｢ノ′L綿別･iノf休‖什斗ご恰イ7りtナしニケーー･プ川棚り=気丁￣■lTrl ケーナ川鍋筍11宅】

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(2)

1706 _{｢l円和40年10月} 奉加ネ､対 (116k173〉ご150】111112 _{上1川ラフ-■1作′糾う汽･卜I} 目立ご1丁‡2LLくⅠ 10kg 20kg _⊥______+ (ミリー.にJl(k＼･') ∽ 0･ (+シ怒増田抑仙 ′′ _1____ _1 12 15 第3川村l暮【】l】り柊の.誇`.壬川三帖第1プ言 6kV3心ケーブ′しの什様 30kg 4()kg 仙巾

評

論

第47巻第10号慧亀 (2･fik＼r3′′325tll1112 _{トノ】【∴可亡休･-ドり}￣一十レンケ=イ′L ￣7 _ノL +1ri rl 哨作壬1こ付形シ･･一￣7､′L怖別＼単￣￣￣＼＼ f､i 称断向椛 †'モニl人二 ×帖.) 絶綿休JiTし 7'--ソ■挿さーソ惇よりrり)せ外繕(約) 巾￣ノ'ノ捏､亨悍し羊ヒ￣ニ/いンーー _{￣′､ノーノこしさ} 標準什卜外字羊(約) 槻ちうlこ_･h l ム上人j引木肌杭(2け℃) ふ主小絶総机杭(20℃) 詳解 -リ†=l■また mm2

mmmmmmm…認㌦

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1冒一諾!1冒●ごご

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4.各種試験結果

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-72一

(3)

扇形導体

プ _ラスチ _ック第4表衝撃荷重落￣F試験解体結果

(訟毛別rな還､日.漂

i引イこ l 絶緑化半1導電性布テJ⊂

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第5表 EI値測定結果

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萱≡董i

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No.1i No.2 1 No.3

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No･4】No･5

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(注)No.仕上外径は定測値を示す二困難であり,また誘電正接の絶対値と第3表のコロナ開始電圧から, 実用上問題ないと考えてよい｡ 4･2 _{機械的特性} 4.2.1衝撃荷重落下試験一般にケーブルは衝撃落下荷重に対し最も弱く,落下物の先端形状が鋭利なものほど影響は大きい｡プラスチックケーブルはゴムケーブルに次いで耐衝撃性は大きいが,ここでは導体種類の差をみるためNo･2とNo･5すなわち,より線7ルミとソリッドアルミ導体ケーブルについて比較した｡試験はJISC3004(ゴム絶縁電線試験方法)によって,10,20, 30および40kgのおもりを高さ1mの点より,絶縁線心の直上に落下するよう試料の方向を定めて行なった｡またNo.2では交流 17kVを加電したままの状態で試験した｡試験後の解体調査結果ほ弟4表に示すとおりである｡加電中に衝撃荷重を加えても,その瞬間あるいは直後にはプチルゴムケーブルの場合(4)と同じく容易に絶縁破壊は起こらない｡しかし, 20∼40kg-mでは外観にはほとんどこん跡ほ残らないが,弟4図に示すように銅テープや絶縁体などにき裂がはいっており,ケーブルの寿命を著しく短縮する原田となる｡なお,ソリッドアルミ導体ケーナ′レは衝撃応力が一線心のみで緩和されるため,他線心への被害ほより線導体ケーブルより少ない｡ 4･2･2 _{曲げ強さの比較} ケーブルの取り扱いやすさを知る一つの目安として,片持ばり

絶縁電力ケ

ー

ブルの諸特性

誘やマウスマンホーJレ ⊥)(岩.N L G ケ一丁ル

ノ

トラム 1707 声O中耳･＼ ⊂> ♯ポート宍

臼:二==…

第5図 _{㌢-ブル引入れ状況略図} 管絡第6図 _{マンホール内の誘導用コロの配置} 法iこよるたわみ試験で曲げ強さの比較を行なった｡曲げの強さはケーブルの合成ヤング率(E)と,合成断面二次モーメソト(りの積で表わされる｡試験は長さ1･5mの試料の上端を固定して垂直につり下げ,下端に張力計を取i)付けて水平方向に往復数回引衷って,張力とたわみ量の関係を求めた｡この関係はヒステリシス曲線として図示されるので,この傾斜角より低荷電状態でのE′ 値を計算により求めた(5).｡試験結果は弟5表に示すとおりである｡ No･2とNo･3を比較すれば,ソリッドアルミ増体ケーブルはより線導体ケーブルの約2倍の曲げ強さといえる｡また,E′値は導体断面積にほぼ比例している｡次にNo.5の325mm2ケーブルを,70kVlx400mm20Fケーブルの且J値19.2×105kg-C皿2(5) と比較すれば,曲げ強さは1/7であるので延線にほあまり問題でない｡ただ,曲げ強さに対しケーブルが軽いこと,曲げに対する塑性変形量が小さいこと,端末および接続⊥事の際の小細工がより線導体ほど容易でないことから,曲げにくいという印象を受ける｡前2老は金串による架空延線工事の際などではむしろ有利な特性である｡後者は今後工具の開発により解決しなければならない問題である｡ム2.3 引入れ試験前述のたわみ試験から,ソリッドアルミ導体ケーブルの布設工事は問題ないことがわかるが,ここではNo.5の325mm2ヶ_ブルを試料とし,管路引入れ試験を行なった｡.試験には日立電線株式会社日高工場構内の実験用マンホールと6インチのユタニット管路を用いた｡弟5図はその状況を示した略図である｡この試験では引入れ条件を過酷にするため,管路口に近い側の

(4)

-73-1708 _{昭和40年10月} 日止

評

論

第47巻第10号 20 18 16 600A通電ケーブルの伸こ＼' ｢←速断 (E∈)S萱Gミト一心有二2わ昆:14.2m プルの剖本温雪 (Uし桝表皇賛G一∴卜1ト 0 ∧U 八U O (U nU O O 9 8 7 6 ■.〇 4. 3 2 10 0 1 60 120 180 240 300 360 1,080 時間(min) 第7図 _{ソリッドアルミ導体ケーブルの伸びの温度特性} (U.ロN＼90マ)真空望アルミ導体のふ(64.5mm2;詫体■1 一一か--ベトーーくトーーンーーい-･ぺ---く-一一---C---く 7ルミ対アルミニュんだ接続(64.5Ⅰロm2樹木■■･アルミ対銅圧縮接続(150mm2導体: 0 100 200 300 400 500 600 ヒートサイクル回数(回) 第8図 _{ヒートサイクルによる抵抗の変化} Bマンホールロよりケーブルを引入れた｡引き入れ準備としてはマンホールロにラッパ状の誘導マウスを固定し,管路口にケーブル誘導用コロを弟る図のように配置した｡この状態でケーブルを40m引き入れたが,最終張力は140∼150 kgであった｡管路のみの摩擦抵抗は,摩擦係数を0,5としても約 60kgであるので,80∼90kgがドラムの繰出し張力と,ガイド屈曲部分での抵抗に相当する｡マンホール入口側の抵抗は管路長さとは無関係であるので,長距離管路延線の場合ほとんど無視できる｡この試験の終わりに管路出口の引出し部にて,立上り工事の癖取り試験を行なったが,4名の作業者によりケーブル外径の約15 倍の屈曲半径を保ち,容易に立ち上げることができた｡ 4.3 熱膨張伸縮試験電気用アルミと銅の線膨張温度係数はそれぞれ1℃につき23× 10￣6と17×10￣6であり,アルミのほうが約30%大きい｡このためアルミ導体ケーブルを採用する場合には,あらかじめ使用時の熱膨張収縮を考慮し,ケーブルのスネーク布設やマンホール内でのオフセット量に注意しなければならない｡この試験は,伸縮が問題と考えられる325mm2ソリッドアルミ導体ケーブルを15.5m(有効長14.2m)用いて行なった｡ケーブルをコロの上に水平に配置して片端を固定した｡他の自由端にはダイヤルゲージを取り付け,導体温度がほぼ90℃となるような電流(約 600A)を通電したときの伸びと,電流を遮断して導体温度がほぼ室温に戻るまでの収縮を調べた｡この結果は第7図に示すとおりである｡ケーブルの伸縮量は計算値より15%ほど少ないが,この差は線心に"より”があるため,円周方向への逃げで緩和されたものと考えられる｡しかし,実際の布設工事計画に際しては,この差は安全率として無視し,計算上の伸縮量を基準としてよい｡第9図 _{モールド後のおさえテープハク離状況} なお,この試験の際,ケーブル表面長手方向に粘着ビニルテープを直線上にはりつけ,伸縮時のねじれを調べたが,ねじれほ全然なかった｡また,絶縁体,シースともに導体にまったく追従していることも確認した｡

5.ケーブルの接続

5.1導体の才妾続扇形銅より線の接続は,普通導体と同じくスリーブを用いたほんだ揚げまたは圧縮接続が容易にできるので,ここでほアルミ導体の接続について述べる｡アルミ導体の接続として実用,または検討されているものに,はんだ揚げ接続法,圧縮接続法,溶接接続法,アルミ鋳込法,テイカウェ′レド法やボルトによるクランプ法などがある｡これらの接続法のうち,従来の銅導体接続技術をそのまま利用できるものは,ほんだ揚げ法と圧縮法である｡前者はアルミ対ア′レミ,アルミ対銅の接続に,後者はアルミ対アルミの接続に適している｡ 5.1.1はんだ揚げによる接続銅,銅合金,鉛および鉄などのほんだ接続は,スズー鉛系合金と,樹脂などのフラックスを使って行なわれる｡しかし,アルミは空気中においてきわめて短時間に酸化被膜を形成し,この被膜が機械的に強固で,電気的に高絶縁性であるため,アルミの接続に当たってはこの被院を特殊なフラックスで化学的に溶解するか,あるいは棟械的に破壊して除去しながら行なわなければならない｡より線接続の際,各素線の表面をほんだで"湿らす”ためには,特殊フラックスの助けが必要であるが,いったんアルミ表面をはんだメッキすれば,あとほ銅などとまったく同様にはんだ付けが可能となる｡ 5.1.2 _{圧縮による接続} 圧縮による接続はスリーブと圧縮工具を用いるだけでよく,簡便であるので広く用いられている｡ところがアルミ対銅などの異種導体接続においては,互いの金属の電極電位が異なるため,わずかな水分があっても局部電池作用による低品位金属(ここではアルミ)の腐食が起こる(6)｡これを防止するためアルミと銅の接触面に特殊な合金層を介在させたうえで圧縮接続する｡この特殊合金層はアルミとはぼ同電位のもので,アルミが直接腐食するのを防止している｡ 5.1.3 導体接続部の特性導体接続部の特性判定の基準としてほ,導体接続部抵抗,引張荷重などがある｡前者は接続部と同等長の導体抵抗値より接続部の値が低いこと,後者は導体自身の引張荷重値の50%以上であることが要求されている｡これらの性能のはかにさらに重要なことほ,負荷ヒートサイクルによって接続部の抵抗値が変化しないこ

(5)

ー74-扇形導体

プラスチ _ック

絶縁電力

ケー

ブルの諸特性

1709 とである｡ヒートサイクルにより接続部の抵抗値が上昇するものでほ,長年月にわたる満足な使用に耐えることがむずかしい｡弟8図ははんだ接続部および圧縮接続部のヒートサイクル後の抵抗値の測定結果を示したものである｡いずれも抵抗値の上昇はなく良好な結果を示している｡ 5.2 _{絶縁体の接続} 6kV級ゴム･プラスチックケーブルの絶縁体接続は,通常自己融着性テープ巻きで十分であるが,寸法に制限がある場合,完全水密性を要する場合や,移動用を目的とする場合などでは,ケーブル絶縁体と同質材料によるモールド接続が必要になる｡モールド接続においても,導体を接続し絶縁体を鉛筆削り状に削 i)とるまではテープ巻き式と同様である｡このあとモールド部分の絶縁体として,照射ポリエチレンテープ(ハイレイテープ)を所定の厚さに均一に巻き,内部加圧と紫形のためマイラーテープを2層巻いて軽くおさえ,この部分を加熱し溶融接着させる｡この加熱には電熱線を巻いて通電加熱するか,トーチランプを用いて部分加熱をしてもよい｡ただし,トーチランプによる場合は,直接裸火を線心に当てないよう保護層が必要である｡架橋ポリエチレンケーブノしでほモールド部を150∼180℃に約10 分間保ち,内部が透明になるまで加熱を続ける｡このあと徐冷して 80℃以下になったらマイラーテープをはぎとる｡弟9図はモールドを終了した線心を示している｡ポリエチレンケーブルの場合も同様の方法で可能であるが,加熱温度を低目に保ち線心が溶亡すないよう注意しなければならない｡絶縁体モールド接続後の外部シース接続処理は,使用場所,使用目的に応じて,一般テープ巻式接続の場合と同様に行なえばよい｡このモールド接続ほ30kVケーブルまで実施し実用に供している｡なお,6kV以下のケーブルの絶縁体接続にほ,以上の方式より簡便な,絶縁コンパウソド注入方式も検討中である｡

る.結

□ 以上,今回開発実用化した6kV扇形導体ケーブルについて述べたが,これらの要点をまとめると次のようになる｡ (1)扇形導体3心ケーブルは,従来の円形導体ケーブルより仕上外径が10%以上小さい｡このため重がい装を必要とする鉱山用立坑ケーブルや,化学工場用垂防食ケーブルで特ミ･こ経済性を発揮できる｡ (2)扇形導体構造のケーブル製造技術が確立されたため,導電率の低いアルミ導体の採用が容易となった｡ (3)ソリッドアルミ導体ケーブルは,取扱作業の困難性が懸念されていたが,普通導体ケーブルと大差ないことが確認された｡むしろ,金串による架線工事などでは軽量でたわみが小さいため布設が容易である｡ (4)アルミ導体ケーブルの接続法として古･もはんだ揚げ法,圧縮接続法が確立され,負荷ヒートサイクル試験でも異常は認められなかった｡ (5)絶縁体の接続は目的に応じてモールド接続ができる｡この種ケーブルについてはまだ多量の使用実績を得るまでには至っていないが,今後6kV級をはじめとし,さらiこ高電圧ケーブルへと進められるものと考えられる｡終わりに種々ご指導いただいた東北電力株式会社関係各位,日立電線株式会社の各位に厚く謝意を表する次第である｡参茸文献 1 2 3 4 5 田田岡田辺掘西其依増富渡36川

特

許

の

紹

介

和岡岡本野内大書+古橋嗣大上田木藤菓水富橋加千 _{日立評論別-21,8(昭32-12)} 佐藤:日立評論別-35,47(昭35-5) 浜田:日立評論45,1869(昭38-11) 佐藤:電四遠大905(昭36) 卜部,遠藤:日立評論別-43,12(昭日立評論45,828(昭38-5) 特許第315241号(特公昭39-1471号) アナロ

グ計算枚用嶺分コ

_{ンデンサー} アナログ計算機の総合演算誤差は,従来からその原因解明のための種々解析が行なわれてきたiこもかかわらず,決定的な要因がいかなるものであるかについては全く不明であった｡本発明はその要田が積分器内におけるコンデンサーに依存することを見いだし,この演算誤差を従来のものに比し,著しく小となし得たものである｡一般にコンデンサーほ吸収現象を呈するが,図示するような積分器のためのコンデンサーとして使用した場合,演算誤差ほ誘電体の分極率をα,演算周波数を仙とするとg(α)山α七表わされることがわかった(∬(α)を積分器吸収誤差係数と呼ぶ)｡そのため本発明は誘電体として吸収誤差係数が小さい高密度(比重0.94以上)のポリエチレンを使用し,さらに静電容量温度係数が常温で影響のない状態(1×10￣4以下)のものを用いるようにしたものである｡このような構成を有する本発明のコンデンサーは,アナコン用の積分コンデンサーの領域で使用した場合,従来のものに比し演算誤差の著しい減少が可能なものである｡ (高崎) 入力

ー75-抵抗三 _浦 _武 _雄･川 _松 _俊 _治ポリエチレン積分用コンデンサ高利得増幅器第1図出力