JP3269546B2 - ソリッドdcケーブル - Google Patents

ソリッドdcケーブル

Info

Publication number
JP3269546B2
JP3269546B2 JP12635297A JP12635297A JP3269546B2 JP 3269546 B2 JP3269546 B2 JP 3269546B2 JP 12635297 A JP12635297 A JP 12635297A JP 12635297 A JP12635297 A JP 12635297A JP 3269546 B2 JP3269546 B2 JP 3269546B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
kraft paper
oil
cable
insulating layer
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP12635297A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10302553A (ja
Inventor
潤 依田
良輔 畑
裕史 滝川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP12635297A priority Critical patent/JP3269546B2/ja
Publication of JPH10302553A publication Critical patent/JPH10302553A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3269546B2 publication Critical patent/JP3269546B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Organic Insulating Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ソリッドDCケー
ブルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より導体の上にクラフト紙を巻回
し、そこに絶縁油を含浸した絶縁層を有する油浸電力ケ
ーブルが利用されているが、このクラフト紙の厚さは一
般に70〜200μm程度である。
【0003】例えば、ACケーブルでは、ケーブル静電
容量および誘電体損失を少なくすることが重要で、低誘
電率(ε)、低誘電正接(tanδ)のクラフト紙が必
須であるため比較的密度の低い、従って必然的に比較的
厚いクラフト紙が使用されてきた。
【0004】また、DCケーブルでも、薄いクラフト紙
は機械的強度が低いことと、巻き枚数が増加に伴って大
型の紙巻き機が必要になることから、70μm以上のク
ラフト紙が使用されてきた。特に、ソリッドDCケーブ
ル(例えば、常温で5000cst以上の粘度を有する
絶縁油を含浸してなる積層絶縁ソリッド(Mass-Impregn
ated)ケーブルのうち、DC通電に適用するもの)は、
OFケーブルとは異なり、ケーブルの両端からの絶縁油
の供給がないため、絶縁層中に絶縁油の欠乏からボイド
を生じ、そのボイドが放電の開始点となりやすい。この
ようなボイドは、クラフト紙をスパイラル状に巻回する
ときに必然的に生じる油ギャップにまず生じやすく、次
いでクラフト紙中の天然繊維の隙間に生じやすい。油ギ
ャップはクラフト紙が厚いほど大きくなるが、これまで
のソリッドDCケーブルは、例えば使用電圧が400kv
以下、送電電流が1000A未満と比較的小さかったの
で、厚さ70μm以上のクラフト紙を用いても特に問題
はなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、近年大電力
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、送電電圧は45
0kvあるいは500kv以上、送電電流も1000A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、特に負荷遮断時に
発生し易い導体直上の絶縁層中のボイドが無視できなく
なってきた。
【0006】従って、本発明の主目的は、負荷遮断時の
ボイドの発生を抑制できるソリッドDCケーブルを提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するもので、その特徴は、密度が1.0g/cm3 以上、
気密度が5000G・sec 以上、厚さが70μm未満の薄
いクラフト紙を少なくとも導体の一部に巻回してなるこ
とにある。
【0008】本発明を完成するに至った考察の経過を以
下に述べる。本発明者等は、負荷遮断時にボイドが生じ
るメカニズムを検討するため、従来の厚いクラフト紙を
用いた電力ケーブルについて、課通電を開始してから負
荷を遮断した際に絶縁層中の各位置における絶縁油の圧
力がどのように変化するかを調べた。図2はこの油圧の
変化を示すグラフである。同図中、1は導体直上の絶縁
層(最内周)における油圧、2は導体上からクラフト紙
10枚程度の位置における油圧、3は金属シース直下
(最外周)における油圧を示す。
【0009】負荷電流が流されると、まず導体の温度が
上がり、それに応じて絶縁層も内周から外周に向かって
昇温する。そのとき、絶縁油は、その体積(または単位
体積)と温度膨張係数と温度上昇幅の積に比例して膨張
する。その膨張分は絶縁層の外周に向かって径方向に移
動し、一部は外周の金属被覆(シース)を膨張させる
が、絶縁油自身の圧力も上昇させる。課通電直後は外周
ほど温度が低いため、その部分の絶縁油の粘度は高く、
粘性抵抗も高い。そのため絶縁油の移動は困難で、膨張
した内周側の絶縁油が外周側に直ちに移動できず、内周
側の絶縁層における油圧ほど急峻に上昇する。その後、
時間の経過に伴って絶縁油は外周側に移動するため、導
体直上の絶縁層における油圧も低下し、絶縁層の径方向
における油圧の分布は一様化してゆく。
【0010】この状態で負荷電流を遮断すると、今度は
導体から温度低下が急激に起こるため、絶縁層では導体
側では急峻に、シース側では緩慢に温度が低下する。す
ると、絶縁油は収縮し始めるが、絶縁油の粘度が比較的
高いので導体側の急峻な収縮に追従するほど絶縁油が外
周側から内周側に戻ってこない。その結果、一時的に導
体直上の絶縁層中、特に油ギャップに負圧を生じ、その
部分にボイドを生じるようになってくる。さらに時間が
経過すれば、絶縁層の外周側は正圧なので外周側の絶縁
油が内周側に戻り、ボイドも負圧も解消する。
【0011】一般に、送電線路の電圧は、負荷電流のオ
ン,オフにかかわらず課電されている。そのため、負荷
遮断時に導体直上の絶縁層に負圧が生じてボイドが発生
すれば、そこにかかるDC電気ストレスがある値を超え
ると放電が生じることになり、これはソリッドケーブル
に取って好ましいことではない。
【0012】これらの考察の下に、導体近傍における絶
縁層の油ギャップを細分化し、負荷オン時の絶縁油の移
動と負荷オフ時のボイドを発生し難くすることを考え
た。図3に巻回された絶縁層の縦断面図を示す。(A)
図が厚いクラフト紙、(B)図が薄いクラフト紙を示し
ている。図示のように絶縁層の厚みDが同じであれば、
薄いクラフト紙(t1 >t2 )の方が積層数(n1 <n
2 )が多く、油ギャップの深さ(クラフト紙の厚さに等
しい)を浅くでき、絶縁油のパスが長くなる(l1 <l
2 )と共に、油ギャップが細分化される。こうすること
で、油ギャップ中の自由な油の体積を減少し、その部分
での膨張収縮の絶対量を減少させて負圧やボイドを生じ
難くした。特に、油がクラフト紙と接していると、その
吸着力や粘性抵抗で移動しにくいから、油ギャップが浅
いこと自体がボイド(特に大きいボイド)を生じ難いこ
とになる。
【0013】また、図3から明らかなように、一つの油
ギャップの放電開始電圧または破壊電界強度は油ギャッ
プの大きさに逆比例するから、生じた油ギャップは小さ
いほど好ましい。従って、ボイドを大きくする油ギャッ
プの深さ、すなわちクラフト紙の厚さは小さい方が好ま
しい。
【0014】さらに、油ギャップ中のボイドの大きさが
油ギャップの大きさによらず一定の場合は、一般的に油
浸絶縁紙の方が絶縁油より絶縁抵抗率が高いから、ボイ
ドにかかる電圧は油ギャップの両端のクラフト紙の表面
に現れる電圧の差になる。そのため、油ギャップの深
さ、すなわちクラフト紙の厚さが小さいほど前記電圧の
差が小さくなり、ボイドにかかる電界が小さくなって放
電(破壊)し難くなる。
【0015】ただし、クラフト紙が薄くなると機械的強
度が低下し易い。本発明では十分な機械的強度を確保で
きるように、密度を1.0g/cm3 以上、気密度を500
0G・sec 以上に限定した。この範囲のクラフト紙でケー
ブルの絶縁層を構成すれば、薄さが70μm未満でも製
造から敷設までに受ける曲げなどの外力に対して十分実
用的な強度を具える。
【0016】なお、油浸クラフト紙そのものの電気破壊
強度は図4のグラフに示すように薄いほど向上する。図
4はインパルス破壊強度とクラフト紙の厚さとの関係を
示しているが、DC,AC破壊強度も傾向は同様であ
る。従って、本発明ケーブルに用いるクラフト紙も上記
の密度,気密度を保持できれば薄いほど好ましい。この
ような密度,気密度,厚さを具えるクラフト紙は、例え
ば70μmのクラフト紙にカレンダー掛け又はスーパー
カレンダー掛けして紙の繊維を圧縮することで得られ
る。
【0017】以上の考察から、導体近傍の絶縁層に上記
の薄いクラフト紙を適用すれば、負荷遮断時の負圧に伴
うボイドを抑制できることがわかる。薄いクラフト紙を
巻回する領域は、負荷遮断時に負圧の生じる範囲の主要
部とすることが好適である。すなわち、負圧の生じる範
囲の全てではなく、部分的であっても最もボイドの発生
し易い導体直上におけるボイド発生の抑制が期待できれ
ばよい。この領域はケーブルの使用条件,寸法,構造な
どによって異なるため一概には言えないが、負圧の生じ
る範囲の70%程度の領域に薄いクラフト紙を適用すれ
ばボイドの抑制効果が期待できる。一例としては、厚さ
70μm未満のクラフト紙の積層枚数を10枚以上と
し、巻回厚さでは1mm以上、より好ましくは2mm以上と
することが好適である。積層枚数を10枚以上とすれ
ば、ケーブルに曲げなどの外力が作用した場合でもクラ
フト紙の各層における油ギャップが径方向に揃うことを
防止しやすい。また、曲げ外力によって導体に変形など
が生じても、クラフト紙の積層数が10枚以上であれ
ば、その影響を吸収することができる。なお、絶縁層に
おける負圧の生じる範囲は、ケーブルの使用条件,寸
法,構造が決まってから計算または試作ケーブルの実験
により求めればよい。
【0018】以上の本発明構造のケーブルの効果は、A
C/DC OFケーブル,POFケーブル,ソリッドケ
ーブルなど全ての油浸電力ケーブルで期待できる。特に
5000CP以上の粘度を有する絶縁油を含浸したソリッ
ドDCケーブルで顕著な効果が期待できる。
【0019】なお、本発明の構成に次の,の構成の
少なくとも一方を組み合わせてもよい。 導体近傍の絶縁層に上述の薄いクラフト紙と半導電性
のカーボン紙とを巻回する。例えば、導体近傍における
絶縁層の内周側にカーボン紙を巻回し、その上に上記の
薄いクラフト紙を巻回すればよい。これにより、たとえ
油ギャップ中にボイドが発生しても電圧を負担させない
ようにするのである。通常、油浸クラフト紙の抵抗率は
少なくとも使用温度範囲内では1013Ω・cm以上あるの
で、これより一桁以上抵抗率の低い、例えば103 〜1
8Ω・cm 程度のカーボン紙を用いる。DC電界の分担
は、絶縁層の各位置における抵抗に比例して行われるの
で、抵抗率の低いカーボン紙の層はDC電界を分担しな
いことになり、ボイド内での放電を抑制することができ
る。
【0020】DC油浸ケーブルの場合、絶縁層の内周
側と外周側の少なくとも一方に絶縁層の中間部よりも抵
抗率の低いクラフト紙を巻回する。例えば、絶縁層の中
間部におけるクラフト紙の抵抗率に対して0.1〜0.
7倍程度の抵抗率の低抵抗率クラフト紙を用いると好適
である。抵抗率の低いクラフト紙はクラフト紙にアミン
を適用することなどで得られる。絶縁層のDCストレス
は、常温では内周側ほど高く、高温では外周側ほど高
い。電気破壊はストレスの高いところから発生するた
め、このストレスの高い箇所に抵抗率の低いクラフト紙
を適用することで電圧の負担を軽減する。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は本発明ソリッドDCケーブルの断面図であ
る。このケーブルは、内周から順に、導体1,内部半導
電層2,絶縁層3,外部半導電層4,金属遮蔽層5,シ
ース6で構成されている。絶縁層3はクラフト紙を巻回
することで構成されており、導体近傍の、すなわち内周
側の絶縁層3Aには厚さが50μmのクラフト紙を用い
た。この薄いクラフト紙は密度が1.0g/cm3 以上、気
密度が5000G・sec 以上である。また、薄いクラフト
紙を巻回した厚さは2mmである。それ以外の外周側の絶
縁層3Bは、前記の薄いクラフト紙を用いてもよいし、従
来のように厚さが70μm以上のクラフト紙を用いても
よい。
【0022】(試験例)表1に示す物性のクラフト紙を
用いて本発明構造のモデルケーブル(実施例1.2)と
従来構造のモデルケーブル(比較例1.2)を作製し、
DC破壊特性を調べた。その結果も表1に示す。モデル
ケーブルの仕様と試験条件は次の通りである。
【0023】モデルケーブル 導体:250mm2 絶縁体厚:2mm(導体遮蔽,外部遮蔽にカーボン紙3
枚) スタート電圧:200kv ステップアップ条件:−20kv/3日 負荷サイクル:8時間通電(70℃)・16時間冷却
(R.T)
【0024】
【表1】
【0025】厚さが70μm以下のクラフト紙でも、密
度:1.0g/cm3 以上、気密度:5000G・sec 以上を
満たすクラフト紙を用いた実施例1,2は破壊特性に優
れ、ボイドの発生が抑制されていると推測できる。一
方、厚みの大きい比較例1,薄くても密度の小さい比較
例2は破壊特性が劣る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の油浸電力
ケーブルによれば、負荷遮断時に絶縁層に負圧が生じて
ボイドが発生することを抑制することができ、大電力,
長距離送電に適した電力ケーブルを構成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明ソリッドDCケーブルの断面図である。
【図2】課電開始から課電停止をした際の導体直上の絶
縁層における油圧の変化を示すグラフである。
【図3】(A)は厚いクラフト紙を用いた絶縁層の縦断
面図、(B)は薄いクラフト紙を用いた絶縁層の縦断面
図である。
【図4】油浸クラフト紙のインパルス破壊強度と厚さと
の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 導体 2 内部半導電層 3 絶縁層 3A 内周側の絶縁層 3B 外周側の絶縁層 4 外部半導電層 5 金属遮蔽層 6 シース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−255553(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01B 9/00 - 9/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 密度が1.0g/cm以上、気密度が50
    00G・sec以上、厚さが70μm未満の薄いクラフト紙を
    導体近傍の絶縁層で負荷遮断時に絶縁油が負圧になる範
    囲の主要部に巻回してなることを特徴とするソリッドD
    Cケーブル。
  2. 【請求項2】 導体近傍に巻回される薄いクラフト紙の
    枚数が10枚以上であることを特徴とする請求項1記
    のソリッドDCケーブル。
JP12635297A 1997-04-29 1997-04-29 ソリッドdcケーブル Expired - Fee Related JP3269546B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12635297A JP3269546B2 (ja) 1997-04-29 1997-04-29 ソリッドdcケーブル

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12635297A JP3269546B2 (ja) 1997-04-29 1997-04-29 ソリッドdcケーブル

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10302553A JPH10302553A (ja) 1998-11-13
JP3269546B2 true JP3269546B2 (ja) 2002-03-25

Family

ID=14933062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12635297A Expired - Fee Related JP3269546B2 (ja) 1997-04-29 1997-04-29 ソリッドdcケーブル

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3269546B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100892562B1 (ko) 2008-01-23 2009-04-09 엘에스전선 주식회사 직류 케이블

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10302553A (ja) 1998-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6140733A (en) Conductor winding configuration for a large electrical machine
EP0875907B1 (en) Solid DC cable
JP2000510316A (ja) 大型電気機械の導体巻線構造
JP2771505B2 (ja) 直流ブッシング
JP3269546B2 (ja) ソリッドdcケーブル
CN113196421B (zh) 电气套管
US10720767B2 (en) Multilayer stress control article and dry termination for medium and high voltage cable applications
JP4192323B2 (ja) 油浸ソリッド電力ケーブル
JP3641529B2 (ja) 油浸紙ソリッド直流海底ケーブル
JP3269547B2 (ja) ソリッドdcケーブル
JP3614484B2 (ja) 高粘度油浸絶縁ケーブル
US3539703A (en) High voltage termination apparatus for high voltage cables and pipetype transmission lines
US9543800B2 (en) External corona shielding for an electrical machine
JP2002245867A (ja) 直流油浸ソリッドケーブル
JP3764237B2 (ja) 直流油浸紙ソリッドケーブル
JP2571412B2 (ja) Ofケーブル
JPH11134946A (ja) ソリッドdcケーブル
JPH11149831A (ja) ソリッドdcケーブル
JP2000276954A (ja) 油浸ソリッド電力ケーブルおよびその製造方法
JPH10283852A (ja) 直流高粘度油浸電力ケーブル
JP4265044B2 (ja) 交流of電力ケーブル
JP2001507918A (ja) 高圧巻線と巻線を支持する弾性物体を含む回転電気機械および該機械を製造する方法
JPH1012054A (ja) 油浸紙ソリッドケーブル
JPH1021762A (ja) 直流油浸電力ケーブル
JP2001023449A (ja) プラスチックラミネート紙およびそれを用いた油浸ソリッド電力ケーブル

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090118

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090118

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100118

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110118

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120118

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120118

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130118

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees