JP2000268652A

JP2000268652A - ソリッド電力ケーブルの製造方法

Info

Publication number: JP2000268652A
Application number: JP11074812A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kondo; 守近藤; Ryosuke Hata; 良輔畑; Hiroshi Hirota; 博史広田; Yasushi Takigawa; 裕史滝川; Jun Yoda; 潤依田; Takahiro Horikawa; 隆宏堀川; Morihiro Seki; 守弘関
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】温度変化により導体直上や金属シース直下に
ボイドが形成されにくいソリッド電力ケーブルが得られ
る製造方法を提供する。【解決手段】導体の外周に絶縁テープを巻回して絶縁
層を具えるケーブルとする工程と、このケーブルをタン
ク内に導入して絶縁層を加熱乾燥する工程と、絶縁層に
絶縁油を含浸する工程とを具えるソリッド電力ケーブル
の製造方法である。ここで、絶縁油を前記加熱乾燥する
温度よりも高い温度に加熱してタンク内に導入し絶縁層
に含浸する。絶縁油を上記のように加熱して粘度を下げ
た状態でタンク内に導入することにより、絶縁油を絶縁
層中に早くかつ均一に浸透できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は長距離大容量輸送に
好適なソリッド電力ケーブルの製造方法に関するもの
で、特に直流海底送電用に最適なソリッド電力ケーブル
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のソリッド電力ケーブルは、例えば
次のような工程で製造されている。まず、導体の上に絶
縁紙を巻回して絶縁層を形成した後、タンク内に巻き取
り、絶縁紙中の水分を取り去るために加熱乾燥する。次
に、タンク内に高粘度の絶縁油（例えば60℃で1200cst
程度の粘度を有する絶縁油（ダセック社「Ｔ2015」）を
導入し、絶縁層に含浸する。そして、絶縁層上に金属
（鉛）遮蔽層を設ける。

【０００３】ソリッド電力ケーブルは、OFケーブルとは
異なり、ケーブルの両端からの絶縁油の供給がないた
め、例えば負荷遮断時などの急激な温度変化により絶縁
油の収縮からボイドを生じ、そのボイドが有害な大きさ
になると放電の開始点となりやすい。

【０００４】このようなボイドは、絶縁紙をスパイラル
状に巻回するときに必然的に生じる油ギャップにまず生
じやすく、次いで絶縁テープ中の天然繊維の隙間に生じ
やすく、特に温度変化が急激になる、導体直上、金属遮
蔽層直下に生じ易く、さらにこの部分は電界が高いので
危険である。

【０００５】これまでのソリッド電力ケーブルは、例え
ば使用電圧が400kV以下、送電電流が1000A未満と比較的
小さかったので、ボイドに対して特に問題視されなかっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年大電流
をソリッド電力ケーブルで長距離送電する計画が相次い
で出現するようになってきた。例えば、送電電圧も450k
V以上、送電電流も1000A以上を越えるような線路が計画
されるようになっている。

【０００７】このように高電圧、大電流になってくる
と、特に導体直上の絶縁層中の有害なボイドの形成が無
視できなくなってきた。

【０００８】従って、本発明の主目的は、温度変化によ
り導体直上や金属シース直下にボイドが形成されにくい
ソリッド電力ケーブルの製造方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は絶縁油の含浸の
仕方を工夫することで絶縁層に均一に浸透させて上記の
目的を達成する。すなわち、本発明ソリッド電力ケーブ
ルの製造方法は、導体の外周に絶縁テープを巻回して絶
縁層を具えるケーブルとする工程と、このケーブルをタ
ンク内に導入して絶縁層を加熱乾燥する工程と、絶縁層
に絶縁油を含浸する工程とを具える。そして、絶縁油を
前記加熱乾燥する温度よりも高い温度に加熱してタンク
内に導入し絶縁層に含浸することを特徴とする。

【００１０】高電圧化に伴って、絶縁層の厚みを厚くす
る必要がある。絶縁層が厚くなると、絶縁テープが加熱
乾燥後に若干緩み、そこに高粘度の絶縁油が導入された
場合、絶縁層中に浸透するのに時間がかかる。さらに絶
縁油が均一に浸透していかず、絶縁テープ間に油層の厚
い場所ができ、その部分にボイドが発生することが分か
った。

【００１１】一方、絶縁層の加熱乾燥温度は、加熱乾燥
の効率と設備の能力から、通常120℃内外で実施されて
いる。そこで、絶縁油をこの加熱乾燥温度を超える温度
にし、粘度を下げた状態でタンク内に導入することによ
り、絶縁油を絶縁層中に早くかつ均一に浸透できること
を見いだした。

【００１２】絶縁油をタンク内に導入した後、加圧して
いくが、絶縁油が絶縁層の導体側まで浸透した後に加圧
を始めることで、絶縁層の変形が発生しないことも分か
った。絶縁油が絶縁層の導体側まで浸透する前に加圧を
始めると絶縁層の変形が発生し易く、ボイドの発生要因
となり易い。なお、絶縁油の温度は絶縁油が導体側まで
浸透した後は下がっても良い。つまり、絶縁油が絶縁層
の導体側まで浸透するまでの間、絶縁油を加熱乾燥温度
を超える温度に保持できれば良い。

【００１３】ボイドの発生を抑えるには含浸する油の量
を少なくするとよい。そのため、絶縁紙テープをクラフ
ト紙のみとするよりも、ポリオレフィン系樹脂フィルム
の少なくとも一面にクラフト紙を接合した複合テープを
用いる方が好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、
ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−オレフィン
共重合体などがあるが、ポリプロピレンが耐熱性、電気
特性の面で優れており好ましい。ポリオレフィン系樹脂
フィルムには隙間がなくボイドの発生とはならない。ま
た、ボイドの発生となるクラフト紙層の割合を小さくす
ることができる。ただし、絶縁テープをクラフト紙のみ
とした構成も本発明に含む。

【００１４】上記複合テープを用いる場合、絶縁テープ
全体の厚さに対するポリプロピレンフィルムの厚さの比
率（ポリプロピレン比率）が40％以上90％未満であるこ
とが好ましい。40％未満であるとクラフト紙の割合が大
きくなりクラフト紙層でボイドが発生し易くなる。ま
た、90％以上となると、ケーブル製造時、絶縁油の含浸
がクラフト紙層を通って行われるため、含浸に時間がか
かり実用的でない。

【００１５】絶縁テープの厚みは、薄い方が油ギャップ
の厚みが小さくなり好ましいが、製造面から薄いものは
作るのが困難であり、50〜200μm厚が実用的である。

【００１６】また、絶縁層に用いる複合テープは、必要
に応じポリプロピレン比率の異なる複合テープを組み合
わせてρグレーディングを施すと、直流ストレス分布が
マイルドになり効果的である。

【００１７】ポリプロピレン複合テープを用いる場合、
絶縁油の含浸の際、絶縁油の油通路が小さいために含浸
に時間がかかり、生産性の面で問題となることから、60
℃での粘度が10cst以上500cst未満の絶縁油を用いるこ
とが好ましい。10cst未満では、油が移動し易くなりボ
イドが発生し易くなる。500cst以上では、ケーブル製造
時ポリプロピレンフィルムが油を通過させないために抵
抗となり、油含浸に時間がかかって生産性の面で問題と
なる。

【００１８】また、ポリプロピレンが絶縁油に膨潤して
含浸が困難になる場合、絶縁油のSP（Solubility Para
meter）値（溶解度係数）が8.5以上、7.5以下とすると
膨潤量が小さくなり好ましい。旧来のソリッド油はSP値
が約8で、ポリオレフィン樹脂フィルムの膨潤が大きく
なる。これは、旧来の絶縁油はSP値が約８の鉱油を主成
分としていることによる。本発明では絶縁油のSP値を特
定することで、ポリオレフィン樹脂フィルムへの絶縁油
の膨潤量を最適化し、絶縁油の含浸時間短縮を図ると共
に高い電気的特性の実現をも可能にしている。SP値が8.
5未満、7.5超であれば、ポリオレフィン樹脂フィルムの
膨潤量が大きくなり油通路がふさがれるため含浸が困難
となる。なお、SP値が極端に大きすぎたり小さすぎたり
するとポリオレフィン樹脂フィルムへの絶縁油の浸透量
が少なくなる。その結果、ポリオレフィン樹脂フィルム
内部の非晶質部分やミクロボイドにまで十分に絶縁油を
含浸できず、絶縁層として十分な電気的性能を発揮する
ことができなくなることがあるため、ＳＰ値の下限は５
程度、上限は１２程度が好ましい。

【００１９】SP値が8.5以上、7.5以下の絶縁油として
は、ジイソプロピルナフタレン（SP値9.1）、トリクレ
ジルフォスフェイト（ＴＣＰ）（SP値9.5）、ポリブテン
（SP値7.1）、シリコン油（SP値6.1）なとが挙げられ
る。この中でも、ポリブテン、シリコン油が電気特性に
優れて好ましい。ポリブテン、シリコン油は単独グレー
ドあるいは粘度の異なったグレードの混合油でもよい。

【００２０】さらに、絶縁油は、平均分子量が5万以上2
00万未満の固形状ゴムを含む油を用いることが望まし
い。固形状ゴムは分子量が大きいために接着剤の働きが
あり、絶縁テープ間の接着性を向上させボイドの発生部
位となる絶縁テープ間の離れを防止することができる。
固形状ゴムの分子量が5万未満では接着性が十分でな
く、200万以上では、粘度が高すぎて油の混合が困難に
なる。固形状ゴムにはイソプレンゴム、ブタジエンゴ
ム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリイソブ
チレンゴムなどがあり、この中の少なくとも1種を用い
ることができる。

【００２１】そして、絶縁油は粘度を調整するために、
固形状ゴムと粘度の低い鉱油、DDB（ドデシルベンゼ
ン）、重質アルキレート、液状ポリブテンなどとの混合
物とすることが望ましいが、この中でも液状ポリブテン
がポリプロピレンを膨潤させにくいので好ましい。

【００２２】

【発明の実施の形態】

【００２３】以下、本発明の実施の形態を説明する。図
1は本発明の油浸ソリッド電力ケーブルの一例を示す断
面図である。このケーブルは、中心から順に導体1、カ
ーボン紙よりなる内部半導電層2、絶縁層3、カーボン紙
よりなる外部半導電層4、鉛遮蔽層5、ケーブルシース
（通常ポリエチレンよりなる）6を具えている。

【００２４】（実施例１）図1に示す断面を持つ油浸ソ
リッドケーブルを作製した。断面積1100mm^２の導体1に
内部半導電層2（厚み100μmのカーボン紙6枚）、絶縁層
3（厚み100μmのクラフト紙100枚）、外部半導電層4
（厚み100μmのカーボン紙6枚）、を順次紙巻した後、
タンク内に巻き取る。その後、真空中で120℃での加熱
乾燥を行い、150℃に加熱した絶縁油（ダセック社T2015
（動粘度：60℃で1200cst、150℃で50cst）をタンク内
に導入し、導体側まで絶縁油が浸透した後、加圧を始め
た。加圧力は最高約2kg/cm²、保持時間は約40時間であ
る。また、タンク内に絶縁油を導入してから含浸を完了
するまでの総時間は約600時間である。その後ケーブル
を冷却し、タンクから取り出して鉛遮蔽層、ポリエチレ
ンのケーブルシースを施してケーブルを作製した。

【００２５】（実施例２）実施例1と同様の断面構成を
持つ油浸ソリッドケーブルを作製した。実施例1との第
一の相違点は、絶縁層３の材料としてポリプロピレンの
両面にクラフト紙を接合した複合テープを用いたことに
ある。複合テープは厚み100μm、枚数100枚、ポリプロ
ピレン比率60％のものを用いた。また、第二の相違点
は、絶縁油として、ポリブテンを主体とし、60℃での粘
度が400cst、ポリイソブチレンゴム（平均分子量120
万）を1重量％含有し、溶解度係数が7.1のものを用いた
ことにある。それ以外の条件は実施例1と同じである。
タンク内に絶縁油を導入してから含浸を完了するまでの
総時間は約800時間である。

【００２６】（比較例1）実施例1と同様の断面構成を持
つ油浸ソリッドケーブルを作製した。実施例1との相違
点は、加熱乾燥後にタンクに導入する絶縁油の温度を12
0℃としたことにある。絶縁油の120℃における動粘度は
120cstであった。それ以外の条件は実施例1と同じであ
る。タンク内に絶縁油を導入してから含浸を完了するま
での総時間は約1200時間である。

【００２７】各ケーブルを解体した結果、比較例１は絶
縁層が偏芯し絶縁紙が緩んでいる部分が生じていたのに
対し、実施例1、２は偏芯がなく絶縁テープの緩みも見
られなかった。

【００２８】各ケーブルを導体通電により常温（16時
間）〜60℃（８時間）ヒートサイクルを与えながら直流
1000kVを課電し、絶縁破壊試験を行った。その結果、実
施例１、２は30回のヒートサイクルを与えても絶縁破壊
を起こさなかったのに対し、比較例1は20サイクル目の
通電遮断後の冷却課程において絶縁破壊を生じた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の油浸ソリ
ッド電力ケーブルの製造方法によれば、絶縁油の粘度を
低くして含浸を行うため、短時間で確実に絶縁層に浸透
でき、ボイドの生じ難いソリッド電力ケーブルを得るこ
とができる。従って、高電圧、大電力、長距離送電に適
した電力ケーブルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】油浸ソリッド電力ケーブルの一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

1 導体 2 内部半導電層 3 油浸絶縁層 4 外部半
導電層 5 鉛遮蔽層 6 ケーブルシース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者広田博史大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者滝川裕史大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者依田潤大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者堀川隆宏大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者関守弘大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内Ｆターム(参考） 5G327 DA02 DA07 DC01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】導体の外周に絶縁テープを巻回して絶縁
層を具えるケーブルとする工程と、このケーブルをタン
ク内に導入して絶縁層を加熱乾燥する工程と、絶縁層に
絶縁油を含浸する工程とを具えるソリッド電力ケーブル
の製造方法において、絶縁油を前記加熱乾燥する温度よりも高い温度に加熱し
てタンク内に導入し絶縁層に含浸することを特徴とする
ソリッド電力ケーブルの製造方法。
【請求項2】絶縁油をタンク内に導入し、絶縁油がケ
ーブル導体側まで浸透した後、タンク内を加圧し始める
ことを特徴とする請求項1記載のソリッド電力ケーブル
の製造方法。
【請求項3】絶縁テープは、ポリプロピレンフィルム
の少なくとも一面にクラフト紙がラミネートされた複合
テープで、この複合テープ全体の厚さに対するポリプロピレンフィ
ルムの厚さの比率が40％以上90％未満であることを特徴
とする請求項1または2記載のソリッド電力ケーブルの製
造方法。
【請求項4】絶縁油の60℃での粘度が10cst以上500cst
未満であることを特徴とする請求項3記載のソリッド電
力ケーブルの製造方法。
【請求項5】絶縁油のSP値（溶解度係数）が7.5以上、
8.5以下であることを特徴とする請求項4記載のソリッド
電力ケーブルの製造方法。
【請求項6】絶縁油がポリブテンを主体とする油であ
ることを特徴とする請求項4記載のソリッド電力ケーブ
ルの製造方法。
【請求項7】絶縁油が、平均分子量5万以上200万未満
の固形状ゴムを含むことを特徴とする請求項１記載のソ
リッド電力ケーブルの製造方法。
【請求項8】固形状ゴムがイソプレンゴム、ブタジエ
ンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム及びポリ
イソブチレンゴムよりなる群から選択された少なくとも
1種であることを特徴とする請求項7記載のソリッド電力
ケーブルの製造方法。
【請求項9】絶縁油が液状ポリブテンと固形状ゴムの
混合物であることを特徴とする請求項７記載のソリッド
電力ケーブルの製造方法。