JP2002156367A - 直流絶縁物の許容異物サイズの確定方法 - Google Patents

直流絶縁物の許容異物サイズの確定方法

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JP2002156367A
JP2002156367A JP2000348200A JP2000348200A JP2002156367A JP 2002156367 A JP2002156367 A JP 2002156367A JP 2000348200 A JP2000348200 A JP 2000348200A JP 2000348200 A JP2000348200 A JP 2000348200A JP 2002156367 A JP2002156367 A JP 2002156367A
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JP2000348200A
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English (en)
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Yuichi Maekawa
雄一 前川
Chizuo Watabe
知津夫 渡部
Mitsumasa Asano
光正 浅野
Yoshinao Murata
義直 村田
Terushi Katagai
昭史 片貝
Mitsumasa Shimada
光正 嶋田
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Electric Power Development Co Ltd
Hitachi Cable Ltd
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Electric Power Development Co Ltd
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】直流絶縁物を許容異物サイズ確定の対象とした
とき、サージによる影響を考慮したうえで許容異物サイ
ズを容易かつ確実に確定することのできる許容異物サイ
ズの確定方法を提供する。 【解決手段】直流電圧に対する許容異物サイズHDC、イ
ンパルス電圧に対する許容異物サイズHImP 、および直
流電圧に逆極性インパルス電圧が重畳されたときのバー
ダー係数によって決まる許容異物サイズHK のうち、最
も小さな異物サイズを直流絶縁物において含有が許され
る異物サイズとして特定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流絶縁物の許容
異物サイズの確定方法に関し、特に、直流絶縁物の製造
の際の絶縁体中への有害異物の混入防止管理に活用され
る許容異物サイズの確定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】超高圧の架橋ポリエチレン絶縁ケーブル
(以下、CVケーブルという)の製造においては、高水
準の耐電圧特性を確保するために様々な管理項目が設け
られ、そのひとつに絶縁体への混入異物に対する許容サ
イズの設定がある。この設定は、ケーブル本体だけでな
く、中間接続部や終端接続部等の付属品に対しても行わ
れ、設定された異物サイズのもとに厳しい異物管理が行
われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の許容異
物サイズの確定方法によると、これを適用しているの
は、布設例の多い交流ケーブルに限られ、実績の少ない
直流ケーブルに対しては適用されていないのが実情であ
る。直流絶縁物に許容異物サイズの管理を適用するとき
の問題は、サージの扱いにあり、サージによる影響が許
容サイズの設定を難しくするため、いまだ有効な許容異
物サイズの確定方法は出現していない。
【0004】従って、本発明の目的は、直流絶縁物を許
容異物サイズ確定の対象としたとき、サージによる影響
を考慮したうえで容易かつ確実に許容異物サイズを確定
することのできる許容異物サイズの確定方法を提供する
ことにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、直流電圧が課電されて使用されるCVケ
ーブル等の直流絶縁物の絶縁体が含有して許される異物
サイズを確定する直流絶縁物の許容異物サイズの確定方
法において、前記直流電圧に対する許容異物サイズ、イ
ンパルス電圧に対する許容異物サイズ、および前記直流
電圧に逆極性インパルス電圧が重畳されたときのバーダ
ー係数によって決まる許容異物サイズのうち、最も小さ
な異物サイズを前記含有して許される異物サイズとする
ことを特徴とする直流絶縁物の許容異物サイズの確定方
法を提供するものである。
【0006】本発明における特異点として、サージに対
する配慮が挙げられる。直流電圧下では、異物周辺に空
間電荷が蓄積するが、許容異物サイズの特定において
は、この空間電荷の影響を考慮する必要がある。異物周
辺に蓄積する空間電荷の影響は、特に、直流運転電圧に
逆極性のサージ(インパルス電圧)が重畳されたときの
異物周辺における電界強調となって現れる。従って、本
発明においては、直流運転電圧に逆極性インパルス電圧
が重畳されたときの許容異物レベルの評価をバーダー係
数によって行い、これにより決定される許容異物サイズ
を異物レベル評価のためのパラメータとして織り込むよ
うにしている。
【0007】たとえば、CVケーブルに直流電圧を印加
した状態で直流電圧とは逆極性の雷インパルス電圧を重
畳したときの絶縁破壊電圧は、雷インパルス電圧を単独
で印加したときの絶縁破壊電圧に比べて低下する。これ
は、直流課電電圧によりケーブル絶縁体中に空間電荷が
蓄積する影響である。この空間電荷の影響を表す指標と
して下式で表されるバーダー係数Kを使用するものであ
る。 K=(VImP−VDC+ImP)/VDC (I) ここで、VImP はインパルス電圧単独での絶縁破壊電
圧、VDC+ImPは直流電圧に逆極性雷インパルス電圧を重
畳したときの絶縁破壊電圧(対地電圧)、VDCは直流課
電電圧を意味する。
【0008】本発明において、直流電圧に対する許容異
物サイズ、インパルス電圧に対する許容異物サイズ、お
よび直流電圧に逆極性インパルス電圧が重畳されたとき
のバーダー係数によって決まる許容異物サイズは、それ
ぞれ正極性電圧および負極性電圧の課電下においてのも
のであることが好ましく、これら両極性の電圧下での最
小の異物サイズが、多くの場合に本発明にいう含有して
許される異物サイズとして特定される。
【0009】また、直流電圧およびインパルス電圧に対
する許容異物サイズ、ならびにバーダー係数によって決
まる許容異物サイズは、後述する直流絶縁物の絶縁体の
構成材と同じ材料のブロックサンプルを使用したトリー
イング試験、即ちブロックサンプルへ針状電極を刺し込
んでの耐電圧試験によって得られる電気トリー開始電圧
と針先端曲率半径との関係によって導出されるのが普通
であり、この方法は、本発明を実施する際の有効な手段
として活用される。
【0010】本発明により確定される許容異物サイズ
は、超高圧CVケーブルの製造における絶縁コンパウン
ドの調合や絶縁体押出作業、あるいはCVケーブルの中
間接続部や終端接続部等の付属品の製造時に重要な管理
項目として活用され、これにより高水準のCVケーブル
等の直流絶縁物が製作される。本発明による許容異物サ
イズの確定方法は、CVケーブル以外の種々の直流絶縁
物にも適用可能である。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明による直流絶縁物の
許容異物サイズの確定方法の実施の形態を説明する。図
1および図2は、ブロックサンプルを使用したトリーイ
ング試験時の直流課電下とインパルス課電下における許
容異物サイズの評価結果を示したものである。以下、こ
れらの許容異物サイズの認定、およびそれに基づいて行
った含有が許される異物サイズの確定の手順について述
べる。
【0012】(1)直流電圧に対する許容異物サイズの
認定 1)まず、直流課電下における電気トリー開始電界の異
物先端曲率半径依存性を評価し、図1に示されるように
最小有効曲率半径rDCと、rDCにおけるトリー開始電界
TISDCを求める。 2)次に、図2より、rDCの先端曲率半径を有する金属
異物がケーブル絶縁体中の最大電界発生個所に存在した
ときの異物サイズ(大きさ)Hと異物先端電界の関係を
求める。なお、このときに印加される電圧は、ケーブル
に印加されるべき所定の直流電圧である。 3)次いで図2において、異物先端電界が上記のトリー
開始電界TISDCとなる異物サイズHDCを求め、このH
DCを直流電圧に対する許容異物サイズと認定する。
【0013】(2)インパルス電圧に対する許容異物サ
イズの認定 1)図1において、インパルス課電下における電気トリ
ー開始電界の異物先端曲率半径依存性を評価し、最小有
効曲率半径rImPと、rImPにおけるトリー開始電界TI
ImPを求める。 2)次に、図2より、rImP の先端曲率半径を有する金
属異物がケーブル絶縁体中の最大電界発生個所に存在し
たときの異物サイズ(大きさ)Hと異物先端電界の関係
を求める。このとき、ケーブルに印加する電圧は、上記
の所定の直流電圧である。 3)次いで図2において、異物先端電界が上記のトリー
開始電界TISImPとなる異物サイズHImPを求め、この
ImP をインパルス電圧に対する許容異物サイズと認定
する。
【0014】(3)直流重畳逆極性インパルス電圧に対
する許容異物サイズの認定 1)インパルス電圧に対する許容異物(rImP、HImP
の直流運転電圧課電下における(I)式のバーダー係数
Kが、設計値以下であることを確認する。 2)この確認において、バーダー係数Kが設計値以下の
場合には、HIm P がバーダー係数を考慮した許容異物サ
イズとなる。 3)一方、この確認において、バーダー係数Kが設計値
以上の場合には、バーダー係数Kが設計値以下となる異
物サイズHK を求める。(このとき、HK<HImPとな
る)
【0015】(4)含有して許される異物サイズの特
定。 上記(1)〜(3)の手順に従って正極および負極の電
圧極性における各許容異物サイズ、即ち; 1)正極性課電下における許容異物サイズ:HDC、H
ImP、HK 2)負極性課電下における許容異物サイズ:HDC、H
ImP、HK を求め、この中で最も小さなものを、含有して許される
異物サイズとして特定する。
【0016】次に、以上の手順に基づいて行った直流5
00kV×3000mm2 CVケーブル(絶縁体中に充
填材を混入)の許容異物サイズの決定例について述べ
る。表1は、その要点をまとめたものである。
【0017】
【表1】
【0018】表1によれば、直流電圧に対しては、空間
電荷による異物先端での電界緩和効果が大きいためにト
リー開始電圧が非常に大きく、評価可能な範囲を超えて
いる。従って、直流に対する最小有効曲率半径rDCを見
積もることができていないが、TISDC>TISImP
あり、許容異物サイズは、HDC>HImPの関係にあるこ
とが分かる。
【0019】また、HImP に対するバーダー係数Kは、
設計値以下であるため、このケースの場合の最終的に許
容される異物サイズのレベルは、HImP によって確定さ
れることになる。従って、このCVケーブルあるいはそ
の付属品の製造に際しては、170μmの大きさが含有
して許される異物サイズの最大値として設定されること
になり、これに基づいてコンパウンディングあるいは押
出等の作業時の異物管理が行われることになる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による直流
絶縁物の許容異物サイズの確定方法によれば、直流電圧
に対する許容異物サイズ、インパルス電圧に対する許容
異物サイズ、および直流電圧逆極性インパルス電圧が重
畳されたときのバーダー係数によって決まる許容異物サ
イズのうち、最も小さな異物サイズを含有して許される
異物サイズと決定するため、直流絶縁物の許容異物レベ
ルを直流特有のサージを考慮したうえで容易かつ確実に
確定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による直流絶縁物の許容異物サイズの確
定方法の実施の形態におけるトリー開始電界と異物先端
曲率半径との関係を示す説明図。
【図2】本発明による直流絶縁物の許容異物サイズの確
定方法の実施の形態における異物先端電界と異物サイズ
との関係を示す説明図。
【符号の説明】
DC 直流電圧下での最小有効曲率半径 rImP インパルス電圧下での最小有効曲率半径 HDC 直流電圧に対する許容異物サイズ HImP インパルス電圧に対する許容異物サイズ TISDC、TISImP トリー開始電界
フロントページの続き (72)発明者 渡部 知津夫 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源開 発株式会社内 (72)発明者 浅野 光正 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源開 発株式会社内 (72)発明者 村田 義直 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 片貝 昭史 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社総合技術研究所内 (72)発明者 嶋田 光正 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社日高工場内 Fターム(参考) 2G015 AA05 AA27 CA06 CA08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直流電圧が課電されて使用される架橋ポリ
    エチレン絶縁ケーブル等の直流絶縁物の絶縁体が含有し
    て許される異物サイズを確定する直流絶縁物の許容異物
    サイズの確定方法において、 前記直流電圧に対する許容異物サイズ、インパルス電圧
    に対する許容異物サイズ、および前記直流電圧に逆極性
    インパルス電圧が重畳されたときのバーダー係数によっ
    て決まる許容異物サイズのうち、最も小さな許容異物サ
    イズを前記含有して許される異物サイズとすることを特
    徴とする直流絶縁物の許容異物サイズの確定方法。
  2. 【請求項2】前記含有して許される異物サイズは、正極
    性課電下および負極性課電下における前記直流電圧に対
    する許容異物サイズ、インパルス電圧に対する許容異物
    サイズ、および前記直流電圧に逆極性インパルス電圧が
    重畳されたときのバーダー係数によって決まる許容異物
    サイズのうち、最も小さな異物サイズによって確定され
    ることを特徴とする請求項1項記載の直流絶縁物の許容
    異物サイズの確定方法。
  3. 【請求項3】前記直流電圧に対する許容異物サイズ、イ
    ンパルス電圧に対する許容異物サイズ、および前記直流
    電圧に逆極性インパルス電圧が重畳されたときのバーダ
    ー係数によって決まる許容異物サイズは、前記絶縁体と
    同じ材料のブロックサンプルを使用したトリーイング試
    験によって得られる電気トリー開始電圧と針先端曲率半
    径の関係に基づいて求められることを特徴とする請求項
    1項記載の直流絶縁物の許容異物サイズの確定方法。
  4. 【請求項4】前記含有して許される異物サイズは、前記
    直流絶縁物の製造の際に混入が許される異物の最大値と
    して管理に活用されることを特徴とする請求項1項記載
    の直流絶縁物の許容異物サイズの確定方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021039501A1 (ja) * 2019-08-23 2021-03-04 デンカ株式会社 絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021039501A1 (ja) * 2019-08-23 2021-03-04 デンカ株式会社 絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置
JP7412922B2 (ja) 2019-08-23 2024-01-15 デンカ株式会社 絶縁材の耐電圧特性評価方法及び耐電圧特性測定装置

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