JP2001307564A - 高電圧および超高電圧直流電力ケーブル - Google Patents
高電圧および超高電圧直流電力ケーブルInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高電圧および超高電圧直流電力ケーブルを提
供する。 【解決手段】 高電圧または超高電圧直流ケーブルは、
スチレン含有材料製の押出し重合絶縁体を有している。
前記ケーブルは、前記絶縁体４の前記材料が、ポリエチ
レンと、スチレンの水素添加ブロック共重合体と、酸化
防止剤とからなる混合物によって構成され、スチレンの
質量含有量が１１％〜１８％であり、前記材料が架橋さ
れていないことを特徴としている。ケーブルは、直流電
力ケーブルとしての使用に適している。
供する。 【解決手段】 高電圧または超高電圧直流ケーブルは、
スチレン含有材料製の押出し重合絶縁体を有している。
前記ケーブルは、前記絶縁体４の前記材料が、ポリエチ
レンと、スチレンの水素添加ブロック共重合体と、酸化
防止剤とからなる混合物によって構成され、スチレンの
質量含有量が１１％〜１８％であり、前記材料が架橋さ
れていないことを特徴としている。ケーブルは、直流電
力ケーブルとしての使用に適している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高電圧および超高
電圧直流用の電力ケーブルに関する。
電圧直流用の電力ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明が適用されるケーブルは、直流で
動作し、押出し重合絶縁体を有する６０ｋＶ〜６００ｋ
Ｖ以上のケーブルであり、１５０ｋＶ以上のケーブルで
あることが好ましい。
動作し、押出し重合絶縁体を有する６０ｋＶ〜６００ｋ
Ｖ以上のケーブルであり、１５０ｋＶ以上のケーブルで
あることが好ましい。
【０００３】文献ＪＰ−Ａ−２−１８８１１に、導電性
コアおよび該コアを囲む押出し重合絶縁体を備えた直流
電力ケーブルが開示されている。絶縁体は、高密度ポリ
エチレン、低密度ポリエチレン、過酸化物、および好ま
しくは微粒子状のカーボンブラックの混合物から構成さ
れる。高密度ポリエチレンの含有量は２％〜２０重量％
であり、カーボンブラックの含有量は０．５％〜１．５
重量％であり、架橋されている。上記絶縁体は、一種類
のポリエチレン絶縁体しか持たない類似ケーブルの同じ
特性と比較した場合に、直流電圧下およびサージ電圧下
における破壊特性の改善、特に、ケーブルへの落雷によ
る破壊特性の改善を意図したものである。
コアおよび該コアを囲む押出し重合絶縁体を備えた直流
電力ケーブルが開示されている。絶縁体は、高密度ポリ
エチレン、低密度ポリエチレン、過酸化物、および好ま
しくは微粒子状のカーボンブラックの混合物から構成さ
れる。高密度ポリエチレンの含有量は２％〜２０重量％
であり、カーボンブラックの含有量は０．５％〜１．５
重量％であり、架橋されている。上記絶縁体は、一種類
のポリエチレン絶縁体しか持たない類似ケーブルの同じ
特性と比較した場合に、直流電圧下およびサージ電圧下
における破壊特性の改善、特に、ケーブルへの落雷によ
る破壊特性の改善を意図したものである。
【０００４】知られている上記ケーブルの絶縁体中に含
まれている少量のカーボンブラックは、絶縁体の欠陥に
よる破壊の危険を最小にしている。絶縁体中の少量のカ
ーボンブラックは、直流ケーブルの絶縁体の誘電損を増
加させる。絶縁体に欠陥がなく、電界が弱い場合、この
誘電損は問題ではないが、絶縁体に欠陥があり、電界が
強い場合は、この誘電損が過剰になり、容認できなくな
る。
まれている少量のカーボンブラックは、絶縁体の欠陥に
よる破壊の危険を最小にしている。絶縁体中の少量のカ
ーボンブラックは、直流ケーブルの絶縁体の誘電損を増
加させる。絶縁体に欠陥がなく、電界が弱い場合、この
誘電損は問題ではないが、絶縁体に欠陥があり、電界が
強い場合は、この誘電損が過剰になり、容認できなくな
る。
【０００５】文献ＥＰ−Ａ−０ ５３９ ９０５に、絶
縁体材料が、エストマ相および熱可塑性相を有する、熱
可塑性ゴムの高電圧直流ケーブルが開示されている。そ
のケーブルの第１の実施形態では、熱可塑性ゴムはオレ
フィンタイプである。この場合、エストマ相はエチレン
プロピレンのゴムによって構成され、熱可塑性相は、ポ
リエチレンおよびポリプロピレンから選択される。第２
の実施形態では、熱可塑性ゴムはスチレンタイプであ
る。この場合、エラストマ相は、ポリブタジエンおよび
ポリイソプレンから選択される水素添加物であり、熱可
塑性相はポリスチレンによって構成される。この知られ
ているケーブルの絶縁体が、直流高電圧下における空間
電荷の蓄積現象を低減することを可能にしている。
縁体材料が、エストマ相および熱可塑性相を有する、熱
可塑性ゴムの高電圧直流ケーブルが開示されている。そ
のケーブルの第１の実施形態では、熱可塑性ゴムはオレ
フィンタイプである。この場合、エストマ相はエチレン
プロピレンのゴムによって構成され、熱可塑性相は、ポ
リエチレンおよびポリプロピレンから選択される。第２
の実施形態では、熱可塑性ゴムはスチレンタイプであ
る。この場合、エラストマ相は、ポリブタジエンおよび
ポリイソプレンから選択される水素添加物であり、熱可
塑性相はポリスチレンによって構成される。この知られ
ているケーブルの絶縁体が、直流高電圧下における空間
電荷の蓄積現象を低減することを可能にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、極め
て信頼性の高いケーブルを提供するために、直流電圧下
における絶縁体の誘電損を回避すると共に最適化された
耐破壊特性を示し、サージインパルス電圧下における破
壊を回避する、直流高電圧下における空間電荷が最小の
高電圧動作用の高電圧直流ケーブルおよび超高電圧直流
ケーブルを製作することである。
て信頼性の高いケーブルを提供するために、直流電圧下
における絶縁体の誘電損を回避すると共に最適化された
耐破壊特性を示し、サージインパルス電圧下における破
壊を回避する、直流高電圧下における空間電荷が最小の
高電圧動作用の高電圧直流ケーブルおよび超高電圧直流
ケーブルを製作することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、導電性コア
と、スチレン含有材料製の押出し重合絶縁体とを備えて
おり、前記材料が、ポリエチレンと、スチレンとブタジ
エンの共重合体およびスチレンとイソプレンの共重合体
から選択されるスチレンの水素添加ブロック共重合体と
の混合物によって構成され、前記スチレンの質量含有量
が１１％から１８％の範囲内にあり、架橋されていない
ことを特徴とする高電圧または超高電圧直流ケーブルを
提供する。
と、スチレン含有材料製の押出し重合絶縁体とを備えて
おり、前記材料が、ポリエチレンと、スチレンとブタジ
エンの共重合体およびスチレンとイソプレンの共重合体
から選択されるスチレンの水素添加ブロック共重合体と
の混合物によって構成され、前記スチレンの質量含有量
が１１％から１８％の範囲内にあり、架橋されていない
ことを特徴とする高電圧または超高電圧直流ケーブルを
提供する。
【０００８】この絶縁体により、安定状態下における動
作電圧を極めて高くすると共に、破壊の危険を著しく低
減することができ、したがってケーブルの信頼性を向上
させることができる。
作電圧を極めて高くすると共に、破壊の危険を著しく低
減することができ、したがってケーブルの信頼性を向上
させることができる。
【０００９】前記混合物中のスチレンの質量濃度は、１
１．５％から１６％の範囲内で有利に選択される。
１．５％から１６％の範囲内で有利に選択される。
【００１０】追加の特徴によれば、前記ケーブルは、前
記導電性コアと前記絶縁体との間の内部半導電性スクリ
ーンと、前記絶縁体周囲の外部半導電性スクリーンとを
含んでいる。前記スクリーンはいずれも、前記絶縁体と
同じ性質になるように選択される導電性充填材を含んで
いる、架橋されていない重合体マトリックスによって構
成されている。
記導電性コアと前記絶縁体との間の内部半導電性スクリ
ーンと、前記絶縁体周囲の外部半導電性スクリーンとを
含んでいる。前記スクリーンはいずれも、前記絶縁体と
同じ性質になるように選択される導電性充填材を含んで
いる、架橋されていない重合体マトリックスによって構
成されている。
【００１１】本発明の特徴および利点は、添付の図面に
示す、制限されることのない本発明のケーブルの実施形
態についての以下の説明、および、ケーブルの絶縁材料
の特性についての説明から、さらに明らかになる。
示す、制限されることのない本発明のケーブルの実施形
態についての以下の説明、および、ケーブルの絶縁材料
の特性についての説明から、さらに明らかになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に示す高電圧または超高電圧
直流電力ケーブル１は、中心部の導電性コア２と、前記
コアの周囲に同軸方向に、順に、内部半導電性スクリー
ン３、絶縁体４、外部半導電性スクリーン５、金属保護
スクリーン６、および外部保護シース７を備えている。
直流電力ケーブル１は、中心部の導電性コア２と、前記
コアの周囲に同軸方向に、順に、内部半導電性スクリー
ン３、絶縁体４、外部半導電性スクリーン５、金属保護
スクリーン６、および外部保護シース７を備えている。
【００１３】スクリーン３、５および６が存在すること
が好ましい。絶縁体４は、本発明に従って製作されてい
る。半導電性スクリーン３および５も、本発明に従って
有利に製作されている。
が好ましい。絶縁体４は、本発明に従って製作されてい
る。半導電性スクリーン３および５も、本発明に従って
有利に製作されている。
【００１４】金属スクリーン６および外部シース７を備
えた保護構造に、他の保護要素を持たせることもでき
る。特に、水で膨張し、任意に半導電性である保護スト
リップ（図示せず）を持たせることができる。このよう
な保護ストリップを、外部半導電性スクリーンと金属ス
クリーンとの間に挿入することが好ましい。保護ストリ
ップ自体の導電性により、あるいは導電性手段との結合
により、保護ストリップは、外部半導電性スクリーンと
金属スクリーンとの間に、電気的連続性を生じる。ケー
ブルの保護構造は従来タイプのものであり、本発明の対
象外である。
えた保護構造に、他の保護要素を持たせることもでき
る。特に、水で膨張し、任意に半導電性である保護スト
リップ（図示せず）を持たせることができる。このよう
な保護ストリップを、外部半導電性スクリーンと金属ス
クリーンとの間に挿入することが好ましい。保護ストリ
ップ自体の導電性により、あるいは導電性手段との結合
により、保護ストリップは、外部半導電性スクリーンと
金属スクリーンとの間に、電気的連続性を生じる。ケー
ブルの保護構造は従来タイプのものであり、本発明の対
象外である。
【００１５】本発明では、ケーブル１の絶縁体４は、ポ
リエチレン、スチレンの水素添加ブロック共重合体、お
よび酸化防止剤からなる混合物でできており、スチレン
質量含有量は、１１％から１８％の範囲内にあり、架橋
されていない。
リエチレン、スチレンの水素添加ブロック共重合体、お
よび酸化防止剤からなる混合物でできており、スチレン
質量含有量は、１１％から１８％の範囲内にあり、架橋
されていない。
【００１６】使用するポリエチレンは、低密度および／
または中間密度および／または高密度ポリエチレンから
選択される。水素添加ブロック共重合体は、スチレンと
ブタジエンの共重合体、およびスチレンとイソプレンの
共重合体から選択される。水素添加ブロック共重合体
は、水素添加ブロックターポリマーであることが好まし
い。
または中間密度および／または高密度ポリエチレンから
選択される。水素添加ブロック共重合体は、スチレンと
ブタジエンの共重合体、およびスチレンとイソプレンの
共重合体から選択される。水素添加ブロック共重合体
は、水素添加ブロックターポリマーであることが好まし
い。
【００１７】本出願人により見出され、以下に記述する
比較試験の結果が示すように、混合物中の１１％〜１８
％のスチレン含有量により、高動作電圧の使用を可能に
するように最適化された、直流電圧下における耐破壊特
性、および、ケーブルに接続されている変電所への落
雷、あるいはケーブルの一端への落雷による電圧サージ
下における耐破壊特性が驚くほど得られることを可能に
する。同時に、このスチレン含有量により、直流電圧下
におけるケーブル絶縁体の空間電荷量が少なくなり、そ
れにより、破壊の危険が著しく低減されている。
比較試験の結果が示すように、混合物中の１１％〜１８
％のスチレン含有量により、高動作電圧の使用を可能に
するように最適化された、直流電圧下における耐破壊特
性、および、ケーブルに接続されている変電所への落
雷、あるいはケーブルの一端への落雷による電圧サージ
下における耐破壊特性が驚くほど得られることを可能に
する。同時に、このスチレン含有量により、直流電圧下
におけるケーブル絶縁体の空間電荷量が少なくなり、そ
れにより、破壊の危険が著しく低減されている。
【００１８】混合物中のスチレンのこの質量含有量は、
１１．５％から１６％の範囲内にあることが好ましい。
１１．５％から１６％の範囲内にあることが好ましい。
【００１９】結果を以下に示すが、本出願人が実施した
試験を参照すると、使用された種々のサンプルが、低密
度ポリエチレンと、スチレン−ブタジエンスチレンの水
素添加ブロックターポリマーからなる混合物によって構
成されていることが記述されている。スチレン質量含有
量は、サンプルによって様々である。サンプルの厚さは
全て同じである。混合物は架橋されていないため、架橋
副産物の存在による空間電荷密度の増加が回避されてい
る。
試験を参照すると、使用された種々のサンプルが、低密
度ポリエチレンと、スチレン−ブタジエンスチレンの水
素添加ブロックターポリマーからなる混合物によって構
成されていることが記述されている。スチレン質量含有
量は、サンプルによって様々である。サンプルの厚さは
全て同じである。混合物は架橋されていないため、架橋
副産物の存在による空間電荷密度の増加が回避されてい
る。
【００２０】
【表１】 表１において、Ｖｉｍｐは、サージ状態下における破壊
電圧であり、Ｖｃｃは、温度７０℃のサンプルの安定状
態下における破壊電圧であり、Ｖｏは、安定状態下にお
ける容認できる動作電圧勾配である。各サンプルのスチ
レン質量含有量に対して、ＫＶ／ｍｍの単位で示されて
いる。
電圧であり、Ｖｃｃは、温度７０℃のサンプルの安定状
態下における破壊電圧であり、Ｖｏは、安定状態下にお
ける容認できる動作電圧勾配である。各サンプルのスチ
レン質量含有量に対して、ＫＶ／ｍｍの単位で示されて
いる。
【００２１】図２は、スチレン含有量に応じたＶｉｍｐ
およびＶｃｃの変化の様子を示したものである。安定破
壊電圧Ｖｃｃは、スチレン含有量０％では比較的小さ
く、スチレン含有量１０％まで急激に増加し、スチレン
含有量１０％から１５％の範囲、および、容易に混合す
ることができる最大量によって設定される含有量の限界
まで、極めて高いＶｃｃを維持しつつ非常に緩やかに減
少していることが分かる。一方、サージ破壊電圧Ｖｉｍ
ｐは、スチレン０％で比較的高く、スチレン含有量の増
加に伴い、１０％まで非常に速く減少している。その
後、１０％を越え、容易に混合することができる最大含
有量まで、急激かつ驚くべき態様で増加している。
およびＶｃｃの変化の様子を示したものである。安定破
壊電圧Ｖｃｃは、スチレン含有量０％では比較的小さ
く、スチレン含有量１０％まで急激に増加し、スチレン
含有量１０％から１５％の範囲、および、容易に混合す
ることができる最大量によって設定される含有量の限界
まで、極めて高いＶｃｃを維持しつつ非常に緩やかに減
少していることが分かる。一方、サージ破壊電圧Ｖｉｍ
ｐは、スチレン０％で比較的高く、スチレン含有量の増
加に伴い、１０％まで非常に速く減少している。その
後、１０％を越え、容易に混合することができる最大含
有量まで、急激かつ驚くべき態様で増加している。
【００２２】この混合の容易さによって決定される含有
量の限界は、現時点では、混合物中に約１８％〜２０％
のスチレンである。この限界含有量に対しては、幾つか
の試験の継続期間に関連する理由だけから、完全な試験
が実施されていない。したがって、これらのサンプルの
特性については省略する。
量の限界は、現時点では、混合物中に約１８％〜２０％
のスチレンである。この限界含有量に対しては、幾つか
の試験の継続期間に関連する理由だけから、完全な試験
が実施されていない。したがって、これらのサンプルの
特性については省略する。
【００２３】この２つの破壊特性ＶｉｍｐおよびＶｃｃ
から、サンプルが耐えることができる、安定状態下にお
ける動作電圧勾配を求めることができ、直流ケーブル用
として、前記混合物によって構成される絶縁システムを
寸法決定するための特性を構成することができる。
から、サンプルが耐えることができる、安定状態下にお
ける動作電圧勾配を求めることができ、直流ケーブル用
として、前記混合物によって構成される絶縁システムを
寸法決定するための特性を構成することができる。
【００２４】動作電圧勾配Ｖｏは、第一に、破壊電圧Ｖ
ｉｍｐおよびＶｃｃの結果であり、かつ、直流ケーブル
が、安定直流電圧負荷より大きい雷サージ負荷を受ける
ことがあるということに対する結果である。現時点で
は、直流ケーブルが耐えることができなければならない
サージ負荷は、安定直流電圧の約１．４倍が容認されて
いるが、これは、現在使用されている酸化亜鉛バリスタ
をを含むサージ制限器回路などの利用可能なサージ制限
器回路の改善を考慮に入れたものである。このようなサ
ージ制限器を、絶縁体自体により提供される耐破壊性の
信頼性向上に関連する改善の観点から、ｒで表されてい
るこの比率を１．１に下げることができる。この場合に
おける耐破壊性の信頼性向上については、以下で詳細に
説明する。
ｉｍｐおよびＶｃｃの結果であり、かつ、直流ケーブル
が、安定直流電圧負荷より大きい雷サージ負荷を受ける
ことがあるということに対する結果である。現時点で
は、直流ケーブルが耐えることができなければならない
サージ負荷は、安定直流電圧の約１．４倍が容認されて
いるが、これは、現在使用されている酸化亜鉛バリスタ
をを含むサージ制限器回路などの利用可能なサージ制限
器回路の改善を考慮に入れたものである。このようなサ
ージ制限器を、絶縁体自体により提供される耐破壊性の
信頼性向上に関連する改善の観点から、ｒで表されてい
るこの比率を１．１に下げることができる。この場合に
おける耐破壊性の信頼性向上については、以下で詳細に
説明する。
【００２５】２つの値Ｖｉｍｐ／ｒとＶｃｃの小さい方
を、考察した各サンプルに対する容認できる動作電圧勾
配Ｖｏとして決定した。スチレン含有量に応じたｒ＝
１．４の場合、およびｒ＝１．１の場合を、表１に示
す。また、同じくスチレン含有量に応じたｒ＝１．４の
グラフを図３に、およびｒ＝１．１のグラフを図４に示
す。
を、考察した各サンプルに対する容認できる動作電圧勾
配Ｖｏとして決定した。スチレン含有量に応じたｒ＝
１．４の場合、およびｒ＝１．１の場合を、表１に示
す。また、同じくスチレン含有量に応じたｒ＝１．４の
グラフを図３に、およびｒ＝１．１のグラフを図４に示
す。
【００２６】使用された混合物中のスチレン含有量に対
するこれらの容認できる動作電圧勾配値Ｖｏから、１１
％から１８％、好ましくは１１．５％から１６％の範囲
のスチレン含有量が、改善された極めて高い値の動作電
圧勾配を生じることが分かる。
するこれらの容認できる動作電圧勾配値Ｖｏから、１１
％から１８％、好ましくは１１．５％から１６％の範囲
のスチレン含有量が、改善された極めて高い値の動作電
圧勾配を生じることが分かる。
【００２７】この点に関して、スチレン含有量１１％〜
１８％に対する動作電圧勾配の限界が、サージ性能によ
るものであることが観察されるが、本発明は、スチレン
含有量１１％から１８％の範囲内で、突然、優れた性能
になるこのサージ性能（Ｖｉｍｐ）を、特に利用してい
る。
１８％に対する動作電圧勾配の限界が、サージ性能によ
るものであることが観察されるが、本発明は、スチレン
含有量１１％から１８％の範囲内で、突然、優れた性能
になるこのサージ性能（Ｖｉｍｐ）を、特に利用してい
る。
【００２８】使用される混合物中におけるこのようなス
チレン含有量の利点については、本出願人が他の方法で
立証している。安定直流電圧下でサンプル中に生成さ
れ、トラップされる空間電荷量、および／または温度勾
配は、スチレン含有量の増加と共に減少することが分か
っている。
チレン含有量の利点については、本出願人が他の方法で
立証している。安定直流電圧下でサンプル中に生成さ
れ、トラップされる空間電荷量、および／または温度勾
配は、スチレン含有量の増加と共に減少することが分か
っている。
【００２９】また、混合物中におけるこのようなスチレ
ン含有量に対して、公称動作状態下、すなわち、ケーブ
ルに直流電流が流れている場合の最大電界が減少し、小
さくなる。そのため、ケーブルに印加される負荷が小さ
くなる。
ン含有量に対して、公称動作状態下、すなわち、ケーブ
ルに直流電流が流れている場合の最大電界が減少し、小
さくなる。そのため、ケーブルに印加される負荷が小さ
くなる。
【００３０】さらに、このようなスチレン含有量では、
トラップ空間電荷による悪影響が小さくなり、そのため
に、直流電圧下で破壊を引き起こす、トラッピングによ
る突然の協働の破壊を、ほとんど無いものにしている。
トラップ空間電荷による悪影響が小さくなり、そのため
に、直流電圧下で破壊を引き起こす、トラッピングによ
る突然の協働の破壊を、ほとんど無いものにしている。
【００３１】これらの特徴により、破壊の危険が減少
し、ケーブルの信頼性および期待される寿命が著しく向
上している。また、この方法で製作された絶縁体の特に
優れた誘電特性が、長期間に渡って維持される。
し、ケーブルの信頼性および期待される寿命が著しく向
上している。また、この方法で製作された絶縁体の特に
優れた誘電特性が、長期間に渡って維持される。
【００３２】比較すると、空間電荷の影響がより大きい
スチレン含有量１０％未満では、このような誘電特性を
得ることはできず、また、常に低下しており、より頻繁
に破壊を引き起す。
スチレン含有量１０％未満では、このような誘電特性を
得ることはできず、また、常に低下しており、より頻繁
に破壊を引き起す。
【００３３】本発明の絶縁体を用いることによって得ら
れる性能は、前記絶縁体と同じ性質を有する重合体マト
リックスを使用して作られた、内部および外部半導電性
スクリーンを用いることにより、さらに改善される。
れる性能は、前記絶縁体と同じ性質を有する重合体マト
リックスを使用して作られた、内部および外部半導電性
スクリーンを用いることにより、さらに改善される。
【００３４】半導電性スクリーンのためのこのマトリッ
クスは、ポリエチレン、スチレンの水素添加ブロック共
重合体、および酸化防止剤の混合物によって構成されて
おり、該混合物には、所望の電気抵抗および機械的、流
動学的特性を得るために、導電性充填材が組み込まれて
いる。これにより、絶縁材料と半導電性スクリーンとの
界面において、絶縁材料と半導電性スクリーンとの間
を、化学的および電気的に両立させている。また、これ
により、直流電圧下および雷サージ下におけるケーブル
の作用が改善され、絶縁体中の空間電荷がさらに減少
し、界面における電界強度がさらに弱くなる。半導電性
スクリーンのマトリックスは、絶縁体に関して既に説明
した同じ理由で、架橋されていない。
クスは、ポリエチレン、スチレンの水素添加ブロック共
重合体、および酸化防止剤の混合物によって構成されて
おり、該混合物には、所望の電気抵抗および機械的、流
動学的特性を得るために、導電性充填材が組み込まれて
いる。これにより、絶縁材料と半導電性スクリーンとの
界面において、絶縁材料と半導電性スクリーンとの間
を、化学的および電気的に両立させている。また、これ
により、直流電圧下および雷サージ下におけるケーブル
の作用が改善され、絶縁体中の空間電荷がさらに減少
し、界面における電界強度がさらに弱くなる。半導電性
スクリーンのマトリックスは、絶縁体に関して既に説明
した同じ理由で、架橋されていない。
【００３５】上記導電性充填材はカーボンブラックであ
り、あるいはアセチレンブラックであることが好まし
い。
り、あるいはアセチレンブラックであることが好まし
い。
【００３６】半導電性スクリーンの重合体マトリックス
のスチレン含有量は、重合体マトリックス中に組み込ま
れている導電性充填材の存在により、絶縁体中のスチレ
ン含有量ほど厳密ではない。これらのマトリックスは、
０．１％〜２０％のスチレンを含有することができる。
好ましい含有量は、１％から１０％の範囲内にある。
のスチレン含有量は、重合体マトリックス中に組み込ま
れている導電性充填材の存在により、絶縁体中のスチレ
ン含有量ほど厳密ではない。これらのマトリックスは、
０．１％〜２０％のスチレンを含有することができる。
好ましい含有量は、１％から１０％の範囲内にある。
【００３７】図５、６および図７に示す空間電荷の測定
値は、それ自体は従来の方式である、パルス電気音響学
（ＰＥＡ）方式を用いて得られたものである。測定値
は、厚さ０．５ｍｍの絶縁体層と、該絶縁体層の両面に
設けられた、厚さ０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの２つの半導
電性層によって構成された対象絶縁システムの面状サン
プルに対して、半導電性層間に電位差を印加して得られ
たものである。
値は、それ自体は従来の方式である、パルス電気音響学
（ＰＥＡ）方式を用いて得られたものである。測定値
は、厚さ０．５ｍｍの絶縁体層と、該絶縁体層の両面に
設けられた、厚さ０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの２つの半導
電性層によって構成された対象絶縁システムの面状サン
プルに対して、半導電性層間に電位差を印加して得られ
たものである。
【００３８】したがって、半導電性層間に印加される５
ｋＶ、１０ｋＶ、…３０ｋＶ等の電位差は、絶縁システ
ムに１０ｋＶ／ｍｍ、２０ｋＶ／ｍｍ、…６０ｋＶ／ｍ
ｍ等の平均電位勾配を生じさせることになり、局部的電
位勾配は、材料中の空間電荷量による。
ｋＶ、１０ｋＶ、…３０ｋＶ等の電位差は、絶縁システ
ムに１０ｋＶ／ｍｍ、２０ｋＶ／ｍｍ、…６０ｋＶ／ｍ
ｍ等の平均電位勾配を生じさせることになり、局部的電
位勾配は、材料中の空間電荷量による。
【００３９】図５において、参照符号３’および５’
は、２つの半導電性層を示し、参照符号４’は、従来の
絶縁システムの絶縁層を示している。図６では、本発明
の絶縁システムが、本発明の絶縁層４および従来の半導
電性層３’、５’を有している。図７では、本発明の好
ましい絶縁システムが、全て本発明による絶縁層４およ
び半導電性層３、５を有している。
は、２つの半導電性層を示し、参照符号４’は、従来の
絶縁システムの絶縁層を示している。図６では、本発明
の絶縁システムが、本発明の絶縁層４および従来の半導
電性層３’、５’を有している。図７では、本発明の好
ましい絶縁システムが、全て本発明による絶縁層４およ
び半導電性層３、５を有している。
【００４０】この３つの図では、印加される電位差が、
絶縁システムの種々の層間の界面の符号＋および−で表
されている。ゼロの両側の符号＋および−は、１立方メ
ートル当たりのクーロン（Ｃ／ｍ３）で測定した正の空
間電荷および負の空間電荷を表すのに用いられている。
対応するスケールが特定されていないため、絶対値に関
しては不明であるが、示されている曲線は全て類似して
いる。
絶縁システムの種々の層間の界面の符号＋および−で表
されている。ゼロの両側の符号＋および−は、１立方メ
ートル当たりのクーロン（Ｃ／ｍ３）で測定した正の空
間電荷および負の空間電荷を表すのに用いられている。
対応するスケールが特定されていないため、絶対値に関
しては不明であるが、示されている曲線は全て類似して
いる。
【００４１】図５の曲線は、従来の絶縁システムの絶縁
層４’が、その全厚さに渡って大量の空間電荷を含んで
いることを示している。空間電荷量は、電圧勾配の増加
と共に増加している。
層４’が、その全厚さに渡って大量の空間電荷を含んで
いることを示している。空間電荷量は、電圧勾配の増加
と共に増加している。
【００４２】比較すると、図６の曲線は、本発明の絶縁
システムを使用した絶縁層４中の空間電荷が、従来の半
導電性層３’および５’との界面付近に制限され、実際
には、他の部分には空間電荷が存在しないことを示して
いる。したがって、絶縁システムの作用が、先行する従
来の絶縁システムの作用と比較して改善されている。
システムを使用した絶縁層４中の空間電荷が、従来の半
導電性層３’および５’との界面付近に制限され、実際
には、他の部分には空間電荷が存在しないことを示して
いる。したがって、絶縁システムの作用が、先行する従
来の絶縁システムの作用と比較して改善されている。
【００４３】また、比較してみると図７の曲線は、本発
明の好ましい絶縁システムの絶縁層４中の空間電荷が、
同様に、本発明の半導電性層との界面付近に制限されて
いるが、さらに、空間電荷が著しく減少しており、か
つ、界面の半導電性層中に含まれている空間電荷の符号
と同じ符号を有していることを示している。この低レベ
ルの空間電荷と、どちらの界面においても空間電荷の符
号が同じであることにより、電界が最小化され、そのた
め、この好ましい絶縁システムが、最適であると思われ
る。
明の好ましい絶縁システムの絶縁層４中の空間電荷が、
同様に、本発明の半導電性層との界面付近に制限されて
いるが、さらに、空間電荷が著しく減少しており、か
つ、界面の半導電性層中に含まれている空間電荷の符号
と同じ符号を有していることを示している。この低レベ
ルの空間電荷と、どちらの界面においても空間電荷の符
号が同じであることにより、電界が最小化され、そのた
め、この好ましい絶縁システムが、最適であると思われ
る。
【図１】本発明による高電圧または超高電圧直流ケーブ
ルの破断斜視図である。
ルの破断斜視図である。
【図２】ケーブルの絶縁システムに応じた、雷サージ電
圧および直流電圧に対する破壊特性を示すグラフであ
る。
圧および直流電圧に対する破壊特性を示すグラフであ
る。
【図３】前記絶縁システムに応じた、容認できる動作電
圧勾配を示す棒グラフである。
圧勾配を示す棒グラフである。
【図４】前記絶縁システムに応じた、容認できる動作電
圧勾配を示す他の棒グラフである。
圧勾配を示す他の棒グラフである。
【図５】システムに種々の値の電位勾配を印加した場合
の、従来の絶縁システム中の空間電荷量を示すグラフで
ある。
の、従来の絶縁システム中の空間電荷量を示すグラフで
ある。
【図６】図５と同じ値の電位勾配を印加した場合の、本
発明の絶縁システム中の空間電荷量を示すグラフであ
る。
発明の絶縁システム中の空間電荷量を示すグラフであ
る。
【図７】図５と同じ値の電位勾配を印加した場合の、本
発明の絶縁システム中の空間電荷量を示す他のグラフで
ある。
発明の絶縁システム中の空間電荷量を示す他のグラフで
ある。
１ 高電圧または超高電圧直流電力ケーブル ２ 導電性コア ３、５ 半導電性スクリーン ３’、５’ 半導電性層 ４、４’ 絶縁体 ６ 金属保護スクリーン ７ 保護シース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 9/02 Ｈ０１Ｂ 9/02 Ｂ // Ｈ０１Ｂ 3/28 Ｈ０１Ｂ 3/28 3/44 3/44 Ａ Ｂ２９Ｋ 23:00 Ｂ２９Ｋ 23:00 25:00 25:00 Ｂ２９Ｌ 31:34 Ｂ２９Ｌ 31:34 (72)発明者 パトリス・トラン フランス国、93300・オーベルビリエール、 リユ・ドウ・ラ・モツト、67 (72)発明者 アカン・ジヤナ フランス国、62137・クローニユ、リユ・ アルテユール・バール、219 (72)発明者 ピエール・ミルボー フランス国、91140・ビルボン・シユー ル・イベツト、リユ・ジヤン−バテイス ト・コロ、21 (72)発明者 ダニエル・アクルート フランス国、62100・カレ、リユ・ペ・ラ ンジユバン、147
Claims (6)
- 【請求項１】 導電性コアと、スチレン含有材料製の押
出し重合絶縁体とを備えた、高電圧または超高電圧直流
ケーブルであって、前記押出し重合絶縁体（４）の前記
材料が、ポリエチレンと、スチレンとブタジエンの共重
合体およびスチレンとイソプレンの共重合体から選択さ
れるスチレンの水素添加ブロック共重合体と、酸化防止
剤とからなる混合物によって構成され、スチレンの質量
含有量が１１％から１８％の範囲内にあり、架橋されて
いないことを特徴とする高電圧または超高電圧直流ケー
ブル。 - 【請求項２】 前記混合物のスチレン含有量が、１１．
５％から１６％の範囲内にあることを特徴とする請求項
１に記載のケーブル。 - 【請求項３】 前記スチレンの水素添加ブロック共重合
体が、ブロックターポリマーであることを特徴とする請
求項１または２に記載のケーブル。 - 【請求項４】 前記押出し重合絶縁体（４）と前記導電
性コア（２）との間の内部半導電性スクリーン（３）
と、前記押出し重合絶縁体を囲む外部半導電性スクリー
ン（５）とを備えており、両スクリーンが、前記押出し
重合絶縁体と同じ性質になるように選択される重合体マ
トリックスによって構成され、前記重合体マトリックス
が導電性充填材を含んでおり、架橋されていないことを
特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のケー
ブル。 - 【請求項５】 前記重合体マトリックスのスチレンの質
量含有量が、０．１％から２０％の範囲内にあることを
特徴とする請求項４に記載のケーブル。 - 【請求項６】 前記重合体マトリックスのスチレンの質
量含有量が、１％から１０％の範囲内にあることを特徴
とする請求項５に記載のケーブル。
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|---|---|---|---|
| FR0002324 | 2000-02-24 | ||
| FR0002324A FR2805656B1 (fr) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Cable d'energie haute et tres haute tension a courant continu |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001307564A true JP2001307564A (ja) | 2001-11-02 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1128395B1 (ja) |
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| AT (1) | ATE270460T1 (ja) |
| DE (1) | DE60104029T2 (ja) |
| DK (1) | DK1128395T3 (ja) |
| FR (1) | FR2805656B1 (ja) |
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