JP3014542B2 - 架橋ゴム・プラスチック絶縁電力ケーブルの接続方法およびそれに用いる電界緩和テープ - Google Patents

架橋ゴム・プラスチック絶縁電力ケーブルの接続方法およびそれに用いる電界緩和テープ

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JP3014542B2 JP4176683A JP17668392A JP3014542B2 JP 3014542 B2 JP3014542 B2 JP 3014542B2 JP 4176683 A JP4176683 A JP 4176683A JP 17668392 A JP17668392 A JP 17668392A JP 3014542 B2 JP3014542 B2 JP 3014542B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は架橋ゴム・プラスチック
絶縁電力ケーブルの接続方法とそれに用いる電界緩和テ
ープに関する。
【0002】
【従来の技術】絶縁体層が架橋ポリエチレンから成る電
力ケーブルは超高圧線路に適用されているが、その接続
部の安定した電気的特性を実現することが重要な課題に
なっている。とくに、154〜275kV用電力ケーブ
ルに用いられているモールド型接続部では、この接続部
のうち、絶縁接続部のいわゆるシース縁切り部の絶縁信
頼性が1つの大きな課題となっている。
【0003】このような電力ケーブルの絶縁接続部の信
頼性向上方策に関しては、例えば、実公平2−1427
6号公報で、次のような方法が開示されている。すなわ
ち、図1で示したように、まず、2本の電力ケーブル
1,1の接続端の架橋ポリエチレン絶縁体層2,2をテ
ーパ状に切削して導体3,3を露出させ、露出した導体
3,3を互いに突き合わせたのちそれらを接続スリーブ
4で圧縮接続して導体接続部Aを形成する。
【0004】この導体接続部Aの外周に半導電性テープ
を巻回して内部半導電層5を形成したのち、その外側
に、未架橋ポリエチレンから成る絶縁テープを巻回した
り、または周囲に金型を配置してその中に未架橋ポリエ
チレンを注型したりすることにより補強絶縁体層にすべ
き未架橋絶縁体層6が形成される。ついで、この未架橋
絶縁体層6の外周に外部半導電層7が形成される。この
外部半導電層7は、半導電性テープを前記未架橋絶縁体
層6の外周に巻回したり、または、未架橋絶縁体層の外
周を半導電性熱収縮チューブで被覆したのちそのチュー
ブを加熱収縮させることにより形成される。
【0005】このとき、外部半導電層はケーブルの軸方
向で縁切りされて2つの半導電層7 1 ,72 として形成
され、半導電層71 の端部71 aと半導電層72 の端部
2aは一部重畳していて、両者の間には、電界緩和層
8を介装することにより縁切り部Bが形成される。具体
的には、未架橋絶縁体層6の外周の一部に、まず半導電
性収縮チューブを被覆して一方の外部半導電層72 を形
成し、ついで、この外部半導電層72 と一部は接触しか
つ残りは未架橋絶縁体層6の一部外周と接触するように
して未架橋電界緩和テープを巻回して電界緩和層8と
し、最後に、この電界緩和層8の一部外周と未架橋絶縁
体層8の残りの外周に半導電性収縮チューブを被覆して
他方の外部半導電層71 を形成する。
【0006】このようにして、縁切り部Bを形成したの
ち、接続部全体を不活性ガスの加圧雰囲気下において通
常200〜240℃の温度で加熱し、前記した未架橋ポ
リエチレンから成る未架橋絶縁体層6を架橋ポリエチレ
ンの補強絶縁体層にすると同時に、電界緩和層8と補強
絶縁体層を一体化する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した接続方法は、
接続部が誘電率の高い縁切り部Bで縁切りされているの
で、外部半導電層の各端部71 a,72 aにおける電界
集中は実質的に防止され、品質管理も容易であり、安定
した電気的特性の接続部を形成することができる。その
ため上記した方法は、テープ巻きの場合や押出注型の場
合を問わず154kV以上の電力ケーブルを接続する方
法として有用である。
【0008】しかしながら、この接続方法の場合でも接
続部に電気的欠陥の生ずることがある。例えば、未架橋
絶縁体層6の形成時に未架橋ポリエチレンの絶縁テープ
を巻回した場合、図2で示したように、未架橋絶縁体層
6の外表面には、絶縁テープがラップすることにより周
期的に突出する重なり部6aが形成されることになる。
すなわち、未架橋絶縁体層6の外表面は平滑ではないこ
とになる。
【0009】そして、この上に電界緩和テープを巻回し
て電界緩和層8を形成し、更に外部半導電層71 ,72
を形成して全体を加熱して架橋処理を施した場合、熱は
外側から流入するので、最初に電界緩和層8が溶融して
それが絶縁テープの重なり部6aに流れ込んだ状態で架
橋一体化が進み、結果として、電界緩和層8と補強絶縁
体層の接触界面には周期的な鋭い突起が形成されること
があり、その突起の形状によっては、この縁切り部Bが
電気的欠陥となり、これが起点となって絶縁破壊を引き
起こす場合がある。
【0010】一方、未架橋絶縁体層6を未架橋ポリエチ
レンの押出注型で形成した場合は、上記したような問題
は起こりにくい。しかし、その場合でも、一般にその未
架橋絶縁体層の表面への平滑加工のときに微細な表面傷
が生じることもあり、そのため、その傷の影響を受けて
形成された補強絶縁体層と電界緩和層との接触界面に上
記した微細な突起が生じて接続部の安定性に難をきたす
ことがある。
【0011】本発明は上記した問題を解決し、電界緩和
層と補強絶縁体層との界面における突起生成を防止する
ことができる架橋ゴム・プラスチック絶縁電力ケーブル
の接続方法とそれに用いる電界緩和テープの提供を目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、2本の架橋ゴム・プラスチ
ック絶縁電力ケーブルの各導体を接続して導体接続部を
形成し、前記導体接続部の外周に未架橋のゴム・プラス
チックから成る未架橋絶縁体層を形成し、前記未架橋絶
縁体層の外周に、ケーブルの軸方向で縁切りされ互いの
端部がケーブルの軸方向で一部重畳している外部半導電
層とその重畳部分に前記未架橋絶縁体層と接触して介装
された電界緩和層とから成る縁切り部を形成し、つい
で、全体に架橋処理を施す架橋ゴム・プラスチック絶縁
電力ケーブルの接続方法において、前記電界緩和層の少
なくとも最内層は、ポリオレフィンを主体とするベース
ポリマーと導電性カーボンと炭化ケイ素を必須成分とす
る電界緩和性樹脂組成物から成り、かつ前記ベースポリ
マーのゲル分率が3〜30%である部分架橋体から成る
電界緩和テープを前記未架橋絶縁体層に巻回して形成さ
れることを特徴とする架橋ゴム・プラスチック絶縁電力
ケーブルの接続方法が提供され、またポリオレフィンを
主体とするベースポリマーと導電性カーボンと炭化ケイ
素とを必須成分とする電界緩和性樹脂組成物から成り、
かつ前記ベースポリマーのゲル分率が3〜30%である
部分架橋体から成ることを特徴とする架橋ゴム・プラス
チック絶縁電力ケーブル接続用電界緩和テープが提供さ
れる。
【0013】本発明においては、縁切り部Bにおいて電
界緩和層を形成するときに、既に形成した未架橋絶縁体
層の外周に、直接、後述する電界緩和性樹脂組成物の部
分架橋体から成る電界緩和テープを巻回して最内層にす
ることを除いては、前記した従来の方法と変わることは
ない。ここで、電界緩和性の樹脂組成物は、ポリオレフ
ィンを主体とする樹脂をベースポリマーとし、これに導
電性カーボンブラックと炭化ケイ素が必須成分として配
合されている。導電性カーボンブラックと炭化ケイ素の
配合量は、電界緩和層として要求される誘電特性との関
係で決められるが、通常、ベースポリマー100重量部
に対し、導電性カーボンブラックは1〜5重量部,炭化
ケイ素は50〜150重量部であることが好ましい。
【0014】このような樹脂組成物で構成されるテープ
は、それを構成するベースポリマーのゲル分率が、3〜
30%の範囲にあるような部分架橋体になっている。好
ましくは、5〜20%の範囲である。なお、本発明にお
けるベースポリマーのゲル分率は、JISC3005
(1960)で規定されたトルエン抽出法による架橋度
測定法を適用して、次のようにして算出される。
【0015】すなわち、本発明における電界緩和テープ
は、炭化ケイ素,導電性カーボンを主体とする充填材を
含む樹脂組成物からなるものであるから、ベースポリマ
ーのゲル分率(g2 %)は、まずテープ全体としての見
かけゲル分率(g1 %)を求め、別途テープ中の充填材
の含有率(c%)を求めて、下記式(1)により算出す
るものである。
【0016】
【数1】
【0017】具体的には、まず最初にテープから採取し
た試料(w1 )を用いて、JISC3005(196
0)に規定する架橋度測定法(トルエン抽出法)に準拠
してトルエン不溶部の重量(w2 )を求め、下記式
(2)により見かけのゲル分率(g 1 )を算出する。
【0018】
【数2】
【0019】テープ中の充填材の含有率(c%)は、既
知の場合にはその値を採用するが、未知の場合には、別
途その値を適宜目的に合致する方法により測定して求め
ておく。ベースポリマーのゲル分率が3%より低い部分
架橋体から成るテープを使用した場合は、そのベースポ
リマーの溶融粘度が低すぎて、全体への架橋処理を行っ
たときに外からの熱によって溶融し、それが未架橋絶縁
体層の表面突起の間に流れ込み、架橋後に電界緩和層と
補強絶縁体との接触界面に鋭い突起を生成する。
【0020】また、ベースポリマーのゲル分率が30%
より高い部分架橋体から成るテープを用いた場合は、そ
の溶融温度が高すぎて、全体への架橋処理時には、その
テープのラップの重なり部分が周期的な突起として残る
ようになる。この電界緩和性樹脂組成物を上記したゲル
分率で示される部分架橋体にするためには、この樹脂組
成物に、更に、ジクミルパーオキサイド,α−α’−ビ
ス(t−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼ
ン,t−ブチルクミルパーオキサイドのような熱分解型
の化学架橋剤を、例えばポリエチレン100重量部に対
し1〜1.5重量部程度配合し、得られた樹脂組成物をテ
ープ成形し、それに対し、熱盤を用いて160〜170
℃程度の温度で所定の時間加熱して部分架橋体にすれば
よい。
【0021】しかし、このようにして部分架橋体にした
テープの長さは、用いる熱盤の大きさで規制されるため
あまり長いものにならない。そのため、未架橋絶縁体層
を広い範囲で巻回するときにはテープをつなぎ合わせて
用いることが必要になり、作業性が悪くなる。しかも、
熱盤の温度分布にはばらつきがあるため、テープにおけ
る架橋度にもばらつきが生じやすく、テープ製造時の歩
留りの低下を引き起こしやすい。
【0022】このようなことからすると、化学架橋剤を
配合しない前記電界緩和性樹脂組成物で直接テープを成
形し、ついでその成形テープに、例えばγ線を所定の線
量だけ照射してベースポリマーを部分架橋することが好
ましい。この場合は、架橋度の制御が行いやすいととも
に、つなぎ目もない長尺な部分架橋体のテープを製造す
ることができるからである。
【0023】本発明においては、上記したテープを既に
形成している未架橋絶縁体層の外周面に巻回し、更にそ
の上に、従来から用いられている未架橋の電界緩和テー
プを巻回することにより、最内層が部分架橋体のテープ
の巻回層から成る電界緩和層を形成し、外部半導電層の
形成後、全体に架橋処理を施して、2本の電力ケーブル
の接続が完了する。
【0024】
【発明の実施例】
実施例1〜3 導体断面が600mm2 の154kV用ポリエチレン絶縁
電力ケーブル1,1の端部絶縁体層2,2をペンシリン
グ処理して導体3,3を露出させ、図1で示したよう
に、導体3,3を突き合わせたのち接続スリーブ4で圧
縮接続して導体接続部Aを形成した。
【0025】この導体接続部Aの外周に内部半導電層5
を形成したのち、更にその上に、融点が105℃の未架
橋ポリエチレンから成り、厚み0.15mm,幅25mmの絶
縁テープをハーフラップで巻回して、補強絶縁体層にす
べき未架橋絶縁体層6を形成した。つぎに、融点が10
2℃の未架橋ポリエチレン100重量部,カーボンブラ
ック4重量部,炭化ケイ素120重量部,パーカドック
ス14(商品名、日本化薬社製)1.3重量部,老化防止
剤0.5重量部から成る半導電性樹脂組成物を用いて厚み
0.2mm,幅20mmのテープを成形したのち、このテープ
を温度150℃に管理されている熱盤でプレス時間を変
えてプレスして架橋度が異なる各種の電界緩和テープを
製造した。
【0026】各テープにおけるSiC等の充填材の含有
率(c%)は、55.3%になっていた。また、これらテ
ープにつきトルエン抽出法を行い、式(2)に基づいて
見かけのゲル分率(g1 )を算出し、更に、ベースポリ
マーのゲル分率(g2 )を式(1)に基づいて算出し
た。未架橋絶縁体層6の一部表面に外部半導電層72
形成したのち、その上と未架橋絶縁体層6の上に跨がっ
て上記した電界緩和テープをラップ幅10mmで巻回し、
更にその上に外部半導電層71 を形成して縁切り部Bと
した。
【0027】その後、接続部全体を密閉容器で覆い、8
kg/cm2の圧力でN2 ガスを導入し、温度220℃で架橋
処理を行った。得られた各接続部につき、雷インパルス
破壊電圧を測定した。同時に各接続部の縁切り部を切断
し、形成された補強絶縁体層と電界緩和層との界面状態
を観察した。以上の結果を一括して表1に示した。比較
のため、熱盤による部分架橋を施さない従来テープを用
いた場合の結果も併記した。
【0028】
【表1】
【0029】実施例4 導体断面が1400mm2 の275kV用ポリエチレン絶
縁電力ケーブルを用い、未架橋絶縁体層を未架橋ポリエ
チレンの押出注型で形成したこと、用いた電界緩和テー
プが、実施例1で用いた未架橋テープに、照射線量率1
×106 rad/hrで4時間γ線を照射してベースポリマー
のゲル分率を10%にしたものであったことを除いて
は、実施例1と同様にして接続部を形成した。
【0030】この接続部の雷インパルス破壊電圧は16
75kVであり、また補強絶縁体層と電界緩和層との界
面は平滑で突起は認められなかった。
【0031】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
電界緩和テープは、ポリオレフィン等の部分架橋体をベ
ースとするのでその溶融時の粘度は高くなる。したがっ
て、架橋処理時に、未架橋絶縁体層におけるラップ部や
傷の部分に流れ込んで突起を形成することがない。その
ため、このテープを用いた接続方法は接続部の電気的性
能が向上しかつ安定するので、275〜500kVの高
いストレスで使用される架橋ポリオレフィン絶縁電力ケ
ーブルの接続方法として非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】電力ケーブルの接続部を示す縦断面図である。
【図2】接続部における縁切り部を示す一部縦断面図で
ある。
【符号の説明】 1 架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブル 2 絶縁体層 3 導体 4 接続スリープ 5 内部半導電層 6 未架橋絶縁体層 6a 絶縁テープの重なり部分 7,71 ,72 外部半導電層 71 a 外部半導電層71 の端部 72 a 外部半導電層72 の端部 8 電界緩和層 A 導体接続部 B 縁切り部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 人司 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−285404(JP,A) 特開 平1−186112(JP,A) 特開 平2−24980(JP,A) 特開 平2−237418(JP,A) 特開 平3−78987(JP,A) 特開 平3−78988(JP,A) 特開 平3−107319(JP,A) 実開 昭61−81728(JP,U) 実開 昭61−55430(JP,U) 実開 昭61−185229(JP,U) 実開 昭62−98424(JP,U) 実開 平1−113530(JP,U) 実開 平1−116527(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02G 1/14 H01R 43/00 H02G 15/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2本の架橋ゴム・プラスチック絶縁電力
    ケーブルの各導体を接続して導体接続部を形成し、前記
    導体接続部の外周に未架橋のゴム・プラスチックから成
    る未架橋絶縁体層を形成し、前記未架橋絶縁体層の外周
    に、ケーブルの軸方向で縁切りされ互いの端部がケーブ
    ルの軸方向で一部重畳している外部半導電層とその重畳
    部分に前記未架橋絶縁体層と接触して介装された電界緩
    和層とから成る縁切り部を形成し、ついで、全体に架橋
    処理を施す架橋ゴム・プラスチック絶縁電力ケーブルの
    接続方法において、前記電界緩和層の少なくとも最内層
    は、ポリオレフィンを主体とするベースポリマーと導電
    性カーボンと炭化ケイ素を必須成分とする電界緩和性樹
    脂組成物から成り、かつ前記ベースポリマーのゲル分率
    が3〜30%である部分架橋体から成る電界緩和テープ
    を前記未架橋絶縁体層に巻回して形成されることを特徴
    とする架橋ゴム・プラスチック絶縁電力ケーブルの接続
    方法。
  2. 【請求項2】 ポリオレフィンを主体とするベースポリ
    マーと導電性カーボンと炭化ケイ素とを必須成分とする
    電界緩和性樹脂組成物から成り、かつ前記ベースポリマ
    ーのゲル分率が3〜30%である部分架橋体から成るこ
    とを特徴とする架橋ゴム・プラスチック絶縁電力ケーブ
    ル接続用電界緩和テープ。
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