JP2548770B2 - DC cable - Google Patents

DC cable

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JP2548770B2
JP2548770B2 JP63084793A JP8479388A JP2548770B2 JP 2548770 B2 JP2548770 B2 JP 2548770B2 JP 63084793 A JP63084793 A JP 63084793A JP 8479388 A JP8479388 A JP 8479388A JP 2548770 B2 JP2548770 B2 JP 2548770B2
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polyethylene
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勝徳 小川
建哉 鈴木
昭史 片貝
久也 白井
護 金岡
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Hitachi Cable Ltd
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は直流ケーブルに関し、より詳細には芯線導
体の外周に形成される絶縁材料として押出型高分子絶縁
材を用いた直流ケーブルに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a DC cable, and more particularly to a DC cable using an extruded polymer insulating material as an insulating material formed on the outer periphery of a core conductor. is there.

[従来の技術] 従来より交流高電圧用の電力ケーブルの絶縁材として
は、絶縁耐圧や誘電特性が優れていることからポリエチ
レンを母材とした架橋ポリエチレンが汎用されている。
[Prior Art] Conventionally, cross-linked polyethylene having polyethylene as a base material has been widely used as an insulating material of a power cable for AC high voltage because of its excellent withstand voltage and dielectric properties.

そして、このようなポリエチレンを母材とする架橋ポ
リエチレンが直流電圧を送配電する直流ケーブルにおけ
る絶縁材として広く用いられている。
Cross-linked polyethylene having such polyethylene as a base material is widely used as an insulating material in a DC cable for transmitting and distributing a DC voltage.

[発明が解決しようとする課題] ところが、上述した絶縁材からなる押出型高分子絶縁
ケーブルを高圧直流送電用に適用する場合には、いくつ
かの問題点が生ずる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when the extruded polymer-insulated cable made of the above-mentioned insulating material is applied to high-voltage DC transmission, some problems occur.

その大きな問題は、直流高電圧を印加することによっ
て絶縁体中に空間電荷が形成され、絶縁体中に局部高電
界が生じることによってケーブルの実質的な絶縁厚を小
ならしめてしまうことであり、このためにケーブル外径
が大きくなってしまう。
The big problem is that space voltage is formed in the insulator by applying high DC voltage, and a local high electric field is generated in the insulator to reduce the substantial insulation thickness of the cable. Therefore, the outer diameter of the cable becomes large.

この空間電荷形成の原因は、ポリエチレン自身の分子
構造不整や、種々の添加剤(酸化防止剤,架橋分解残渣
等)にあるとされている。
It is said that the cause of this space charge formation is the imperfections in the molecular structure of polyethylene itself and various additives (such as antioxidants and crosslinking decomposition residues).

そこで、この発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、空間電荷蓄積を低減し、絶縁性能の優れた直流
ケーブルを提供することを目的とするものである。
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a DC cable with reduced space charge accumulation and excellent insulation performance.

[課題を解決するための手段] この発明に係る直流ケーブルは、芯線導体の外周部に
ポリエチレンあるいは架橋ポリエチレンでなる絶縁材を
形成した直流ケーブルにおいて、ポリエチレンあるいは
架橋ポリエチレンに、ヒンダードあるいはセミヒンダー
ドフェノール型酸化防止剤を添加して絶縁材を形成する
ように構成したことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] A direct current cable according to the present invention is a direct current cable in which an insulating material made of polyethylene or crosslinked polyethylene is formed on an outer peripheral portion of a core conductor, and the hindered or semi-hindered phenol is added to polyethylene or crosslinked polyethylene. The present invention is characterized in that a type antioxidant is added to form an insulating material.

[作用] 直流ケーブルにおける絶縁層を、ポリエチレンあるい
は架橋ポリエチレンに、ヒンダードあるいはセミヒンダ
ードフェノール型酸化防止剤を添加して絶縁材を形成す
ることによって空間電荷蓄積を低減し、絶縁性能を向上
させたものである。
[Function] Space charge accumulation was reduced and insulation performance was improved by adding a hindered or semi-hindered phenolic antioxidant to polyethylene or cross-linked polyethylene as an insulating layer in a DC cable to form an insulating material. It is a thing.

[実 施 例] 以下、この発明の実施例を詳細に説明する。低密度ポ
リエチレンのみでなる試料Aと、母材が低密度ポリエチ
レンで種々の酸化防止剤を添加してなる試料B〜Jとの
計10種の試料を第1表に示すような重量部の配合割合で
作った。
[Examples] Examples of the present invention will be described in detail below. A total of 10 kinds of samples, a sample A consisting only of low density polyethylene and samples B to J in which the base material is low density polyethylene and various antioxidants are added, are mixed in a weight part as shown in Table 1. Made in proportion.

材料イ:低密度ポリエチレン 材料ロ:4,4′−チオ−ビス(3−メチル−6−t−ブチ
ル−フェノール) 材料ハ:4,4′−チオ−ビス(6−t−ブチル−オルト−
クレゾール) 材料ニ:2,2−チオ[ジエチル−ビス−3−(3,5−ジ−
t−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プロピオネー
ト] 材料ホ:2,6−ジ−t−ブチル−パラ−クレゾール 材料ヘ:1,3,5−トリ−メチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ
−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジル)ベンゼン 材料ト:2,2′−メチレン−ビス(4−メチル−6−t−
ブチル−フェノール) 材料チ:テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−
ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル)プロピオネート]
メタン 材料リ:ジ−ステアリル−チオ−ジ−プロピオネート 材料ヌ:ポリマー−オブ−2,2,4−トリ−メチル−1,2−
ジ−ヒドロキノリン なお、試料A〜Jのそれぞれは、シート状に形成され
ていて、その板厚は0.1mmであり、このような各試料A
〜Jに対して熱刺激電流測定を行った。
Material a: low-density polyethylene Material b: 4,4'-thio-bis (3-methyl-6-t-butyl-phenol) Material c: 4,4'-thio-bis (6-t-butyl-ortho-
Cresol) Material d: 2,2-thio [diethyl-bis-3- (3,5-di-
t-Butyl-4-hydroxyphenol) propionate] Material F: 2,6-di-t-butyl-para-cresol Material F: 1,3,5-tri-methyl-2,4,6-tris (3, 5-di-t-butyl-4-hydroxy-benzyl) benzene Material: 2,2'-methylene-bis (4-methyl-6-t-)
Butyl-phenol) Material H: Tetrakis [methylene-3- (3,5-di-t-
Butyl-4-hydroxy-phenyl) propionate]
Methane Material Re: di-stearyl-thio-di-propionate Material: Polymer-of-2,2,4-tri-methyl-1,2-
Di-hydroquinoline Each of Samples A to J is formed in a sheet shape and has a plate thickness of 0.1 mm.
Thermal stimulation current measurements were performed on ~ J.

このときの測定条件は、電極径が20mmで初期バイアス
が5kVで温度30℃の状態で10分間の直流電圧を印加した
後、−10℃まで急冷し、電極を接地し、上述の初期バイ
アスと同極性のコレクティングバイアスを180Vで印加し
ながら毎分2℃づつ昇温して90℃までの電流を測定し
た。
The measurement conditions at this time were that the electrode diameter was 20 mm, the initial bias was 5 kV, and the temperature was 30 ° C, and then a direct current voltage was applied for 10 minutes, followed by rapid cooling to -10 ° C, grounding the electrode, and the above-mentioned initial bias. While applying a collecting bias of the same polarity at 180 V, the temperature was raised by 2 ° C. per minute and the current up to 90 ° C. was measured.

さらに、上述の熱刺激電流から温度毎の漏れ電流分を
差し引き、その差し引き分の電流を時間積分することに
より各試料A〜Jのそれぞれの電荷蓄積量を求めた。こ
の結果を第2表に示す。
Further, the leakage current amount for each temperature was subtracted from the above-described thermal stimulation current, and the current of the subtracted amount was integrated over time to obtain the charge accumulation amount of each of the samples A to J. The results are shown in Table 2.

この第2表より明らかなように、酸化防止剤を添加し
ていない試料Aが最も電荷蓄積量が少なく、酸化防止剤
を添加することによって電荷蓄積量が増大する。しか
し、ケーブル絶縁体の長期劣化を考えると、酸化防止剤
を添加することが必要不可欠である。
As is clear from Table 2, the sample A to which the antioxidant is not added has the smallest charge accumulation amount, and the addition of the antioxidant increases the charge accumulation amount. However, considering the long-term deterioration of the cable insulator, it is essential to add an antioxidant.

そして、酸化防止剤を添加した試料B〜Jの電荷蓄積
量を比べると、試料C,D,E,F,Hが比較的に電荷蓄積量が
小さいことがわかる。これらの試料C,D,E,F,Hに添加さ
れている材料ハ,ニ,ホ,ヘ,チの共通点は、第1図に
示すようなヒンダードフェノール型あるいは第2図に示
すようなセミヒンダードフェノール型の構造である。
Then, comparing the charge accumulation amounts of the samples B to J to which the antioxidant is added, it can be seen that the sample C, D, E, F, and H have a relatively small charge accumulation amount. The common features of the materials C, D, E, F, and H added to these samples C, D, E, F, and H are that the hindered phenol type as shown in Fig. 1 or the same as shown in Fig. 2. It is a semi-hindered phenol type structure.

また、第3図に示すようなレスヒンダードフェノール
型であると材料ロを添加した試料Bのように電荷蓄積量
が増大してしまう。
Further, if the hindered phenol type as shown in FIG. 3 is used, the charge accumulation amount is increased as in the sample B to which the material B is added.

従って、ヒンダードあるいはセミヒンダードフェノー
ル型酸化防止剤を添加したポリエチレンは電荷蓄積量が
少ないことになる。
Therefore, polyethylene containing a hindered or semi-hindered phenol type antioxidant has a small amount of charge accumulation.

一方、使用する酸化防止剤の量は、低密度ポリエチレ
ン100重量部に対して、上記材料ハ,ニ,ホ,ヘ,チで
あれば、0.025〜0.25重量部であることが望ましい。0.2
5重量部を越えると直流印加時絶縁体中に電荷蓄積が増
大してしまい、0.025重量部以下であると酸化防止剤と
しての効果が薄れてしまう。
On the other hand, the amount of the antioxidant used is preferably 0.025 to 0.25 part by weight for 100 parts by weight of the low-density polyethylene, if the above-mentioned materials C, C, C, C, and C are used. 0.2
If it exceeds 5 parts by weight, charge accumulation in the insulator increases when a direct current is applied, and if it is 0.025 parts by weight or less, the effect as an antioxidant decreases.

なお、この発明に係る酸化防止剤としては、上述の材
料ハ,ホ,ヘの他に次に列挙する材料(a)〜(m)で
あっても良いことは勿論である。
The antioxidants according to the present invention may, of course, be the materials (a) to (m) listed below in addition to the above-mentioned materials c, e, and f.

(a)4,4′−メチレン−ビス(2,6−ジ−t−ブチル−
フェノール) (b)2,4−ジメチル−6−t−ブチル−フェノール (c)ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブ
チル−ベンジル)サルファイド (d)2,6−ジ−t−ブチル−フェノール (e)2,6−ジ−t−ブチル−α−ジメチルアミノ−p
−クレゾール (f)2,4,6−トリ−t−ブチル−フェノール (g)トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ
−フェニル)イソシアニュレート (h)トリス[β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒド
ロキシ−フェニル)プロピオニル−オキシエチル]イソ
シアニュレート (i)ヘキサメチレングリコール−ビス[β−(3,5−
ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−フェノール)プロピ
オネート] (j)6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチル−
アニリノ)2,4−ビス−オクチル−チオ−1,3,5−トリア
ジン (k)n−オクチデシル−3−(4′−ヒドロキシ−
3′,5′−ジ−t−ブチルフェノール)プロピオネート (l)N,N′−ヘキサメチレン−ビス(3,5−ジ−t−ブ
チル−4−ヒドロキシ−ヒドロシアンアミド) (m)2,6−ジ−t−ブチル−4−エチル−フェノール [発明の効果] 以上説明したように、この発明に係る直流ケーブル
は、絶縁材における電荷蓄積量が少ないために、この電
荷に起因するケーブル破壊電圧の低下や、極性反転時の
破壊電圧の低下が解消され、直流絶縁の安定性を向上で
きる。
(A) 4,4'-methylene-bis (2,6-di-t-butyl-
(Phenol) (b) 2,4-dimethyl-6-t-butyl-phenol (c) bis (3-methyl-4-hydroxy-5-t-butyl-benzyl) sulfide (d) 2,6-di-t -Butyl-phenol (e) 2,6-di-t-butyl-α-dimethylamino-p
-Cresol (f) 2,4,6-tri-t-butyl-phenol (g) tris (3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-phenyl) isocyanurate (h) tris [β- ( 3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-phenyl) propionyl-oxyethyl] isocyanurate (i) hexamethylene glycol-bis [β- (3,5-
Di-t-butyl-4-hydroxy-phenol) propionate] (j) 6- (4-hydroxy-3,5-di-t-butyl-
Anilino) 2,4-bis-octyl-thio-1,3,5-triazine (k) n-octidedecyl-3- (4'-hydroxy-
3 ', 5'-di-t-butylphenol) propionate (l) N, N'-hexamethylene-bis (3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-hydrocyanamide) (m) 2,6 -Di-t-butyl-4-ethyl-phenol [Advantages of the Invention] As described above, the DC cable according to the present invention has a small amount of charge accumulated in the insulating material, and therefore the cable breakdown voltage caused by this charge. And the breakdown voltage at the time of polarity reversal are eliminated, and the stability of DC insulation can be improved.

また、これに伴って絶縁材の厚みを薄くすることがで
きるので各種絶縁材を劣化させることなくケーブルの小
形化ならびに軽量化を図ることでもできる。
Since the thickness of the insulating material can be reduced accordingly, the cable can be made smaller and lighter without deteriorating various insulating materials.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明に用いられるヒンダードフェノール
型の酸化防止剤を示す構造図、 第2図は、この発明に用いられるセミヒンダードフェノ
ール型の酸化防止剤を示す構造図、 第3図は、レスヒンダードフェノール型の酸化防止剤を
示す構造図である。
FIG. 1 is a structural diagram showing a hindered phenol type antioxidant used in this invention, FIG. 2 is a structural diagram showing a semi-hindered phenol type antioxidant used in this invention, FIG. FIG. 3 is a structural diagram showing a rehindered phenol type antioxidant.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 立電線株式会社電線研究所内 (72)発明者 白井 久也 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社電線研究所内 (72)発明者 金岡 護 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社電線研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akifumi Katagai 5-1-1, Hidaka-cho, Hitachi, Ibaraki Prefecture, Electric Cable Research Institute, Hiritsu Electric Cable Co., Ltd. (72) Hisaya Shirai, 5 Hidaka-cho, Hitachi-shi, Ibaraki 1st-1st, inside the Electric Cable Research Institute, Nitrate Electric Cable Co., Ltd. (72) Inventor, Mamoru Kanaoka 5-1-1, Hidakacho, Hitachi City, Ibaraki Inside Electric Cable Research Institute

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】芯線導体の外周部にポリエチレンあるいは
架橋ポリエチレンでなる絶縁材を形成した直流ケーブル
において、 ポリエチレンあるいは架橋ポリエチレンに、ヒンダード
あるいはセミヒンダードフェノール型酸化防止剤を添加
して絶縁材を形成したことを特徴とする直流ケーブル。
1. A direct current cable in which an insulating material made of polyethylene or cross-linked polyethylene is formed on the outer periphery of a core conductor, and the insulating material is formed by adding a hindered or semi-hindered phenol type antioxidant to polyethylene or cross-linked polyethylene. DC cable characterized by doing.
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