JP2001084848A - 直流of電力ケーブル - Google Patents

直流of電力ケーブル

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JP2001084848A
JP2001084848A JP26182899A JP26182899A JP2001084848A JP 2001084848 A JP2001084848 A JP 2001084848A JP 26182899 A JP26182899 A JP 26182899A JP 26182899 A JP26182899 A JP 26182899A JP 2001084848 A JP2001084848 A JP 2001084848A
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JP26182899A
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Hiroshi Hirota
博史 広田
Ryosuke Hata
良輔 畑
Mamoru Kondo
守 近藤
Yasushi Takigawa
裕史 滝川
Jun Yoda
潤 依田
Takahiro Horikawa
隆宏 堀川
Morihiro Seki
守弘 関
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度変化により導体直上、金属シース直下に
ボイドが形成されても、性能の低下を抑制できる直流O
F電力ケーブルを提供する。 【解決手段】 導体1の外周に絶縁層3を具える直流O
F電力ケーブルにおいて、この絶縁層3に、プラスチッ
クフィルムの少なくとも一面に低ρクラフト紙を接合し
たプラスチックラミネート紙を用いる。低ρクラフト紙
は絶縁用クラフト紙を低ρ化処理したもので、その絶縁
抵抗が低ρ化処理を行う前におけるクラフト紙の絶縁抵
抗の10%以上80%以下である。低ρ化処理としてはジシ
アンジアミドの添加が挙げられる。クラフト紙を低ρ処
理して絶縁抵抗を下げることによりボイドにおける放電
の開始を抑えるることができる。

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
好適な直流OF電力ケーブルに関するもので、特に海底
での長尺ケーブルとして最適な直流OF電力ケーブルに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来からの直流ケーブルには、油浸ソリ
ッド電力ケーブル、OFケーブルが適用される。直流O
Fケーブルの場合、絶縁体は交流用ケーブルと異なり、
誘電特性は重要度が小さいことから、気密度の高いクラ
フト紙が用いられることが多い。また、近年絶縁抵抗が
大きく、直流電気特性に優れたポリプロピレンラミネー
ト紙をクラフト紙の代わりに用いた直流ケーブルも使用
され始めている。このラミネート紙は、ポリプロピレン
フィルムの片面または両面にクラフト紙を接合したもの
である。
【0003】
【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DC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450kV
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きた。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さた。
【0004】従って、本発明の主日的は、温度変化によ
り導体直上、金属シース直下にボイドが形成されても、
性能の低下を抑制できる直流OF電力ケーブルを提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、プラスチック
フィルムの少なくとも一面に低ρクラフト紙を接合した
プラスチックラミネート紙(低ρラミネート紙)を絶縁
層に用いることで上記の目的を達成する。低ρクラフト
紙は絶縁用クラフト紙を低ρ化処理したもので、その絶
縁抵抗が低ρ化処理を行う前におけるクラフト紙の絶縁
抵抗の10%以上80%以下としたものである。
【0006】この構成において、絶縁層の全体を低ρラ
ミネート紙で構成しても良いし、一部のみを低ρラミネ
ート紙で構成しても良い。特に、主絶縁層を通常のプラ
スチックラミネート紙で構成し、主絶縁層の外周および
内周の少なくとも一方に低ρラミネート紙からなる低ρ
層を形成することが好ましい。
【0007】ここで、低ρクラフト紙の絶縁抵抗は1×
1016Ω・cm以上3×1016Ω・cm以下(温度20℃、約1kV/m
mの電界下での測定)であることが好ましい。低ρ化処
理の具体例としては、ジシアンジアミドの添加が挙げら
れる。
【0008】また、低ρ層の内側および外側の少なくと
も一方にカーボン紙を配置することが望ましい。さら
に、低ρ層の内側および外側の少なくとも一方に絶縁用
クラフト紙を配置し、このクラフト紙層の内側および外
側の少なくとも一方にカーボン紙を配置してもよい。
【0009】その他、ポリプロピレン比率の異なるポリ
プロピレンラミネート紙を組み合わせて絶縁層にρグレ
ーディングを施すと、さらに直流ストレス分布が緩和さ
れて効果的である。ポリプロピレン比率とは、プラスチ
ックラミネート紙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をいう。
【0010】ρグレーディングの具体的な構成として
は、絶縁層が、第一層と、第一層の内側および外側の少
なくとも一方に形成された第二層と、第二層の内側およ
び外側の少なくとも一方に形成された第三層とを有する
ものが挙げられる。そして、第一層におけるポリプロピ
レンの比率が80%以上90%以下で、第二層における同比
率が50%以上80%未満、第三層における同比率が30%以
上50%未満とすることが好ましい。ρグレーディングを
施す範囲は、絶縁層全体としても良いし、主絶縁層のみ
としても良い。
【0011】上記の絶縁層に用いるプラスチックラミネ
ート紙、絶縁用クラフト紙はカレンダー掛けまたはスー
パーカレンダー掛けにより製造することが好適である。
【0012】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。絶縁紙としてプラスチックフィル
ムにクラフト紙を接合することにより、プラスチックフ
ィルムには隙間がないためボイドの発生を防止できる。
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。
【0013】また、絶縁体の直流ストレス分布は絶縁体
の絶縁抵抗によって決まる。絶縁油の絶縁抵抗は1×10
15〜1×1016Ω・cm、クラフト紙の絶縁抵抗は4×1016
1×10 17Ω・cm、ポリプロピレンの絶縁抵抗は1×1017
1×1018Ω・cmであるため、ボイドが油ギャップに発生
しても絶縁油の絶縁抵抗が小さいことからストレスは低
く放電の開始とはならない。
【0014】クラフト紙については、絶縁抵抗が絶縁油
とポリプロピレンの間にあるため、ボイドが発生した場
合に危険となる。そのため、クラフト紙を低ρ処理して
絶縁抵抗を下げることにより放電の開始を抑えることが
できる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。 (実施例1)図1は本発明の直流OF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、金属遮蔽層5、ケー
ブルシース6を具えている。また、導体1の中心部には
油通路が形成されている。
【0016】ここで、絶縁層3はプラスチックフィルム
に低ρクラフト紙を接合したプラスチックラミネート紙
を巻回し、これに絶縁油を含浸して構成している。低ρ
クラフト紙を用いることにより直流ストレスが低くな
り、ボイドが発生しても放電の開始とはならない。
【0017】低ρクラフト紙は絶縁用クラフト紙を低ρ
化処理することで得られる。低ρ化処理としてはジシア
ンジアミドの添加などの方法がある。絶縁抵抗は低ρ化
処理を行う前の絶縁用クラフト紙の絶縁抵抗の10%以上
80%以下が好ましい。10%未満であれば漏れ電流が大き
くなり全体としての電気性能が低下する。80%を越える
とボイドが発生した場合に放電開始の危険がある。低ρ
クラフト紙の絶縁抵抗は1×1016Ω・cm以上3×1016Ω・
cm以下(温度20℃、約1kV/mmの電界下での測定)の範
囲である。
【0018】このプラスチックラミネート紙はカレンダ
ー掛け又はスーパーカレンダー掛けして低ρクラフト紙
を高密度化することにより絶縁油の含浸量がより少なく
なり好ましい。プラスチックフィルムとしては電気特性
の良いものが良く、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のポリオレフィン系樹
脂が好ましい。特に、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。プラスチックラミネート
紙の厚みは、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。プラスチックフィルムと
低ρクラフト紙の接合は、プラスチックを溶融押し出し
して熱融着する方法などが挙げられる。
【0019】(実施例2)図2は本発明の他の一例を示
す断面図である。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、金属遮蔽層5、ケーブルシース
6を具えている。また、導体1の中心部には油通路が形
成されている。
【0020】ここで、絶縁層3は主絶縁層3Aと、主絶縁
層3Aの内周および外周に形成された低ρ層3Bとからな
る。主絶縁層3Aはポリプロピレンフィルムに絶縁用クラ
フト紙を接合したポリプロピレンラミネート紙で構成さ
れる。低ρ層3Bはポリプロピレンフィルムに低ρクラフ
ト紙を接合したポリプロピレンラミネート紙からなる。
そして、この絶縁層3に低粘度の絶縁油が含浸されてい
る。
【0021】一例として、主絶縁層3Aを構成するポリプ
ロピレンラミネート紙の絶縁抵抗は(温度20℃、約1kV
/mmの電界下での測定)8.3×1017Ω・cmであり、低ρ
層3Bを構成する低ρラミネート紙の絶縁抵抗は1.4×10
17Ω・cmである。低ρ層3Bでは直流ストレスが小さく、
ボイドが発生した場合に放電開始が抑えられる。ボイド
は導体直上、金属遮蔽層直下の絶縁層に発生し易く、こ
の部分に低ρ層3Bを配置すると効果的である。
【0022】(実施例3)図3は本発明の他の一例を示
す断面図である。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、力一ボン紙
よりなる外部半導電層4、金属遮蔽層5、ケーブルシース
6を具えている。
【0023】ここで、絶縁層3は、主絶縁層3Aと低ρ層3
Bおよびクラフト紙層7からなる。低ρ層は主絶縁層3Aの
内周および外周に形成され、クラフト紙層7は低ρ層3B
の内周および外周に形成されている。
【0024】主絶縁層3Aはポリプロピレンフィルムに絶
縁用クラフト紙を接合したポリプロピレンラミネート紙
3Aで構成される。また、低ρ層3Bはポリプロピレンフィ
ルムに低ρクラフト紙を接合したポリプロピレンラミネ
ート紙で構成される。さらに、クラフト紙層7は絶縁用
クラフト紙で形成される。そして、この絶縁層3に絶縁
油が含浸されている。
【0025】一例として、主絶縁層3Aを構成するポリプ
ロピレンラミネート紙の絶縁抵抗は(温度20℃、約1kV
/mmの電界下での測定)8.3×1017Ω・cmで、低ρ層3B
の絶縁抵抗は1.4×1017Ω・cm、クラフト紙層7の絶縁抵
抗は5×1016Ω・cmである。低ρ層3Bおよびクラフト紙
層7は直流ストレスが小さく、ボイドが発生した場合に
放電開始が抑えられる。ボイドは導体直上、金属遮蔽層
直下の絶縁層にに発生し易く、この部分に低ρ層3B、ク
ラフト紙層7を配置すると効果的である。
【0026】また、図2、図3のポリプロピレンラミネー
ト紙からなる主絶縁層3Aは、必要に応じポリプロピレン
比率の異なるポリプロピレンラミネート紙を組み合わせ
てρグレーディングを施すと、さらに直流ストレス分布
が緩和されて効果的である。
【0027】ρグレーディングの形成例としては、主絶
縁層3Aを、第一層と、第一層の内側および外側の少なく
とも一方に形成された第二層と、第二層の内側および外
側の少なくとも一方に形成された第三層とで構成するこ
とが挙げられる。即ち、ケーブルの内周から外周に向か
って順に、次の〜のいずれかの配置とする。 第三層、第二層、第一層、第二層、第三層 第三層、第二層、第一層 第一層、第二層、第三層
【0028】そして、この第一層におけるプラスチック
ラミネート紙中のポリプロピレンの比率を80%以上90%
以下とし、第二層におけるプラスチックラミネート紙中
のポリプロピレンの比率を50%以上80%未満とし、第三
層におけるプラスチックラミネート紙中のポリプロピレ
ンの比率が30%以上50%未満とする。
【0029】(試験例)実施例として図2に示す断面図
を持つ直流OF電力ケーブルを作製した。1100mm2の導
体1に内部半導電層2(厚み100μmのカーボン紙6枚)、
低ρ層3B(厚み100μm、絶縁抵抗1.4×1017Ω・cmのポ
リプロピレンラミネート紙10枚)、主絶縁層3A(厚み10
0μm、絶縁抵抗8.3×1017Ω・cmのポリプロピレンラミ
ネート紙80枚)、低ρ層3B(厚み100μm、絶縁抵抗1.4
×1017Ω・cm のポリプロピレンラミネート紙10枚)、
外部半導電層4(厚み100μmの力一ボン紙6枚)を順次紙
巻し、絶縁油としてドデシルベンゼンを含浸した後、鉛
被覆、ポリエチレン被覆を施したケーブルを作製した。
【0030】比較例として図1に示す断面図を持つ直流
OF電力ケーブルを作製した。1100mm2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、絶縁抵抗8.3×1017Ω・cmのポリプロピレン
ラミネート紙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、絶縁油としてドデシルベ
ンゼンを含浸した後、鉛被覆、ポリエチレン被覆を施し
てケーブルを作製した。
【0031】両者のケーブルを導体通電により常温(16
時間)〜60℃(8時間)のヒートサイクルを与えながら
直流2000kVを課電した結果、実施例は100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、
比較例は80サイクル目の通電遮断後の冷却過程において
絶縁破壊を生じた。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の直流OF
電力ケーブルによれば、温度変化の繰り返しによる電気
性能の低下が抑えられており、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】本発明直流OF電力ケーブルの一例を示す断面
図である。
【図2】本発明直流OF電力ケーブルの他の一例を示す
断面図である。
【図3】本発明直流OF電力ケーブルのさらに他の一例
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 3A 主絶縁層 3B 低ρ層 4 外部半導電層 5 金属遮蔽層 6 ケーブルシース 7 クラフト紙層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 守 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) 5G311 FA01

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導体の外周に絶縁層を具える直流OF電
    力ケーブルにおいて、 この絶縁層には、プラスチックフィルムの少なくとも一
    面に低ρクラフト紙を接合したプラスチックラミネート
    紙が用いられ、 前記低ρクラフト紙は絶縁用クラフト紙を低ρ化処理し
    たもので、その絶縁抵抗が低ρ化処理を行う前における
    クラフト紙の絶縁抵抗の10%以上80%以下であることを
    特徴とする直流OF電力ケーブル。
  2. 【請求項2】 低ρクラフト紙の絶縁抵抗は1×1016Ω
    ・cm以上3×1016Ω・cm以下(温度20℃、約1kV/mmの電
    界下での測定)であることを特徴とする請求項1記載の
    直流OF電力ケーブル。
  3. 【請求項3】 低ρ化処理が、ジシアンジアミドの添加
    であることを特徴とする請求項1記載の直流OF電力ケ
    ーブル。
  4. 【請求項4】 絶縁層は、主絶縁層と主絶縁層よりも抵
    抗率が低い低ρ層とを有し、 この主絶縁層は、ポリプロピレンの少なくとも一面に絶
    縁用クラフト紙を接合したプラスチックラミネート紙で
    構成され、 前記低ρ層は主絶縁層の内側および外側の少なくとも一
    方に設けられ、かつプラスチックフィルムの少なくとも
    一面に低ρクラフト紙を接合したプラスチックラミネー
    ト紙で構成されることを特徴とする請求項1記載の直流
    OF電力ケーブル。
  5. 【請求項5】 さらに、低ρ層の内側および外側の少な
    くとも一方にカーボン紙を配置したことを特徴とする請
    求項4記載の直流OF電力ケーブル。
  6. 【請求項6】 さらに、低ρ層の内側および外側の少な
    くとも一方に絶縁用クラフト紙を配置し、このクラフト
    紙層の内側および外側の少なくとも一方にカーボン紙を
    配置したことを特徴とする請求項4記載の直流OF電力
    ケーブル。
  7. 【請求項7】 絶縁層は、第一層と、第一層の内側およ
    び外側の少なくとも一方に形成された第二層と、第二層
    の内側および外側の少なくとも一方に形成された第三層
    とを有し、 第一層におけるプラスチックラミネート紙中のポリプロ
    ピレンの比率が80%以上90%以下で、 第二層におけるプラスチックラミネート紙中のポリプロ
    ピレンの比率が50%以上80%未満で、 第三層におけるプラスチックラミネート紙中のポリプロ
    ピレンの比率が30%以上50%未満であることを特徴とす
    る請求項1または4に記載の直流OF電力ケーブル。
  8. 【請求項8】 絶縁層に用いるプラスチックラミネート
    紙または絶縁用クラフト紙がカレンダー掛けまたはスー
    パーカレンダー掛けしたものであることを特徴とする請
    求項1〜7のいずれかに記載した直流OF電力ケーブ
    ル。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009076440A (ja) * 2007-08-27 2009-04-09 Sumitomo Electric Ind Ltd ソリッドケーブル及びその製造方法
JP2010103008A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Sumitomo Electric Ind Ltd ソリッドケーブル
WO2018151371A1 (ko) * 2017-02-16 2018-08-23 엘에스전선 주식회사 전력 케이블

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