JP3547563B2

JP3547563B2 - 直流油浸電力ケーブル

Info

Publication number: JP3547563B2
Application number: JP17045596A
Authority: JP
Inventors: 享高橋; 裕之宮田; 浩一飯沼; 昭太郎吉田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2016-06-28
Also published as: JPH1021759A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主に長尺海底電力ケーブル等に好適に用いられ、高粘度の絶縁油を含浸した非加圧タイプの直流油浸電力ケーブルに関する。
【０００２】
超高圧直流送電ケーブルとして、現在油浸絶縁ケーブルが用いられている。また、直流送電ケーブルは、長尺の海底ケーブルに適用されることが多い。このため超高圧直流送電用の長尺海底ケーブルとしては、条長が極めて長くなることから、低粘度の絶縁油を含浸した油加圧タイプの油浸絶縁ケーブルでは油圧の伝播限度があるため、高粘度の絶縁油を含浸した無油加圧タイプの油浸絶縁ケーブル、いわゆるＭＩＮＤ（ＭａｓｓＩｍｐｒｅｇｎａｔｅｄＮｏｎＤｒａｉｎｉｎｇ）ケーブルが用いられることになる。
【０００３】
一方、油浸絶縁ケーブルの直流絶縁特性を向上させるために、絶縁紙として、ポリプロピレンなどの無極性プラスチックフィルムの両面にクラフト紙を貼り合わせたプラスチックラミネート紙が使われている。これは、直流では電圧は抵抗で分担されることになり、プラスチックラミネート紙ではプラスチックフィルム層の絶縁抵抗がクラフト紙層の絶縁抵抗よりかなり大きいために、絶縁破壊の弱点となる油隙（オイルギャップ）と接するクラフト紙層の分担電圧が低減されるためである。
【０００４】
このようなプラスチックラミネート紙を絶縁層に用いたＭＩＮＤケーブルにあっては、絶縁油が完全に含浸されている状態では良好な直流破壊特性を示す。
しかしながら、例えばヒートサイクルなどが加わったりすると、温度上昇時に絶縁層に含浸されている絶縁油が熱膨張により外部遮断層側に押し出され、温度降下時には押し出された絶縁油が非加圧のために完全に元に戻りきらず、冷却収縮に基づく脱油ボイド（気泡）が生成することになる。
このような脱油ボイドが生成した油浸絶縁体では、当然のことながら直流破壊特性の低下をまぬがれない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、ＭＩＮＤケーブルの油浸絶縁体中に温度変化などにより脱油ボイドが生成しても、直流破壊特性の低下を微かとすることができるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる課題は、油浸絶縁体をなすプラスチックラミネート紙のクラフト紙層の油浸状態での絶縁抵抗を５×１０^１２〜１×１０^１６Ω−ｃｍ（５０℃、１０ｋｖ／ｍｍ）とすることで解決される。
クラフト紙層の絶縁抵抗を上記範囲とするには、クラフト紙として表面汚損処理紙、導電性微粒子添加紙、非脱イオン水洗紙などを用いることによって可能である。また、含浸される高粘度絶縁油として電解質を微量添加して絶縁抵抗を低くしたものを使用することでも可能である。
【０００７】
【作用】
直流では、その電圧は抵抗によって分担されるので、脱油ボイドと接するプラスチックラミネート紙のクラフト紙層の絶縁抵抗をある程度低くしてクラフト紙層の分担電解を低減させることにより、脱油ボイドでの気中放電がクラフト紙層へ進展する際に、クラフト紙層中での破壊ストリーマの進展が抑制され、直流絶縁特性の低下を小さいものにすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、詳しく説明する。
本発明の直流油浸電力ケーブルでは、その油浸絶縁体のプラスチックラミネート紙の油浸状態でのクラフト紙層の絶縁抵抗を５×１０^１２〜１×１０^１６Ω−ｃｍの範囲とする。ここでの絶縁抵抗の値は、温度５０℃、印加電圧１０ｋｖ／ｍｍの測定条件で測定して得られたものを言う。
また、クラフト紙層とは、プラスチックラミネート紙のクラフト紙に高粘度の絶縁油が十分に含浸した油浸状態のものを指称する。
【０００９】
クラフト紙層の絶縁抵抗が５×１０^１２Ω−ｃｍ未満では、直流電圧下での熱破壊により直流破壊電圧が低下する。１×１０^１６Ω−ｃｍを越えると、目的とする直流破壊特性の低下の抑制効果が得られない。
【００１０】
上述のクラフト紙層の絶縁抵抗値を得るための具体的な方法としては、直流ケーブルでは油浸絶縁体の誘電損失を考慮する必要がないため、例えば▲１▼界面活性剤などの電解質水溶液をプラスチックラミネート紙のクラフト紙表面に噴霧、乾燥してクラフト紙表面層を汚損する表面汚損処理を施す方法、カーボンブラック等の導電性微粒子を少量添加して抄紙したクラフト紙を用いる方法、通常の超高圧ケーブル用の脱イオン水洗紙ではなく、非脱イオン水洗紙を用いる方法などが挙げられる。
【００１１】
また、クラフト紙層の絶縁抵抗は、これに含浸される絶縁油の絶縁抵抗によっても左右されるので、高粘度絶縁油に有機金属化合物などの可溶性の電解質を微量添加して絶縁油の絶縁抵抗をわずかに低下させ、この絶縁油を含浸してクラフト紙層の絶縁抵抗を上記範内に収めることもできる。また、絶縁抵抗の異なる２種以上の絶縁油を混合して上記範囲とすることもできる。
【００１２】
本発明で使用される高粘度絶縁油としては、温度６０℃での動粘度が５００センチトークス程度以上の粘度を有するもので、ナフテン系鉱油やポリブテン油などが用いられる。
【００１３】
本発明でのプラスチックラミネート紙のプラスチックフィルムとしては、ポリプロピレン、ポリー４ーメチルペンテン−ｌ、ポリブテン−ｌ、ポリエチレンなどの無極性ポリオレフィンやテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロポリプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体などのフッ素樹脂からなる厚さ２０〜１５０μｍのものが用いられる。これらの中でもポリプロピレンホモポリマーからなるものが好ましい。
【００１４】
クラフト紙として通常のもの（１重紙）以外に２層構造（２重紙）を用いることもできる。
【００１５】
また、本発明でのプラスチックラミネート紙として、巻回後の真空乾燥および絶縁油含浸を容易とし、その作業時間を短縮するために、ラミネート紙の表面に微細な凹凸を形成するエンボス処理を施したものやプラスチックラミネート紙の表面の幅方向に微少な溝を多数形成したものなどを用いても良い。
【００１６】
さらに、本発明の直流油浸ケーブルでは、プラスチックラミネート紙のインパルス破壊特性における極性効果の低減のために、導体直上または外部遮蔽層直下に厚さ０．３〜２ｍｍの油浸状態のクラフト紙巻回層を設けてもよい。
【００１７】
以下、具体例を示して作用効果を示す。
【実施例１】
ポリプロピレン分率４５％の厚さ１２５μｍのポリプロピレンラミネート紙テープを導体上に１０層巻回したのち、真空乾燥し、高粘度絶縁油としてナフテン系鉱油（「Ｔ−２０１５」、商品名、ダセック・キャンベル社製、動粘度；温度６０℃で１２００センチストークス、温度１２０℃で１２０センチストークス）を含浸し、油浸絶縁体とした。
この油浸絶縁体に室温〜６０℃のヒートサイクルを与えて絶縁体中に脱油ボイドを形成させた。
【００１８】
このものにつき、ポリプロピレンラミネート紙のクラフト紙層の絶縁抵抗を下記の方法で調整した。
・表面汚損処理；アニオン系界面活性剤添加水溶液を表面に噴霧、乾燥した。処理レベルＩ〜Ｖの調整は上記水溶液の噴霧回数を多くすることにより行った。
・カーボン入クラフト紙；カーボンブラック１重量％を添加したクラフト紙を使用した。
・非脱イオン水洗によるクラフト紙を使用した。
・上記ナフテン系鉱油（「Ｔ−２０１５」）に有機酸銅を添加し、その絶縁抵抗を５×１０^１３Ω−ｃｍ（５０℃）とした高粘度絶縁油を含浸した。
【００１９】
各々の油浸絶縁体のクラフト紙層の絶縁抵抗とその直流破壊強度を測定し、その結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１の結果から、クラフト紙層の絶縁抵抗を５×１０^１２〜１×１０^１６Ω−ｃｍの範囲とすることで、直流破壊電圧が向上しており、脱油ボイドによる直流破壊特性の低下が抑制される効果が得られることがわかる。
【００２２】
【実施例２】
導体断面積１０００ｍｍ^２のセグメンタル導体上に導体側から下記構成の遮蔽層および絶縁体を形成し、絶縁厚さ２３ｍｍのケーブルコアを製造した。
カーボン紙２枚巻回
厚さ８０μｍクラフト紙巻回、１ｍｍ厚
厚さ１２５μｍｍポリプロピレンラミネート紙巻回
厚さ１５５μｍｍポリプロピレンラミネート紙巻回
厚さ１００μｍｍクラフト紙巻回、１ｍｍ厚
カーボン紙／金属化紙組合わせ巻回
ポリプロピレンラミネート紙のポリプロピレン分率はいずれも４５重量％である。
【００２３】
ポリプロピレンラミネート紙は、実施例１と同様の表面汚損処理を施したものと無処理のものとを使用し、高粘度絶縁油として上記「Ｔ−２０１５」を使用した。ポリプロピレンラミネート紙には、また絶縁油の含浸を良くするため、表面に幅方向に多数の微少な溝を形成してあるものを使用した。
油浸絶縁体のクラフト紙層の絶縁抵抗を上記表面汚損処理の有無により、
▲１▼ １×１０^１７Ω−ｃｍ（５０℃、１０ｋｖ／ｍｍ）
▲２▼ １×１０^１４Ω−ｃｍ（５０℃、１０ｋｖ／ｍｍ）
の２種とした。
【００２４】
このケーブルコアに室温〜６０℃のヒートサイクルを与え、絶縁体中に脱油ボイドを形成したのち、その直流破壊電圧を測定したところ、絶縁抵抗が１×１０^１７Ω−ｃｍのものでは１２００ｋｖであり、１×１０^１４Ω−ｃｍものでは１８００ｋｖ以上であった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の直流油浸電力ケーブルは、プラスチックラミネート紙を巻回し、これに高粘度絶縁油を含浸した油浸絶縁体におけるクラフト紙層の絶縁抵抗を５×１０^１２〜１×１０^１６Ω−ｃｍの範囲としたものであるので、油浸絶縁体中に温度変化などにより脱油ボイドが生成しても、これに起因する直流破壊特性の低下を最小限に抑えることができる。

Claims

プラスチックフィルムの両面にクラフト紙を貼り合せてなるプラスチックラミネート紙を巻回し、これに高粘度絶縁油を含浸した油浸絶縁体を有する直流油浸電力ケーブルであって、
油浸状態のプラスチックラミネート紙のクラフト紙層の絶縁抵抗が５×１０^１２〜１×１０^１６Ω−ｃｍ（温度５０℃、電界強度１０ｋｖ／ｍｍの条件下での測定値）であることを特徴とする直流油浸電力ケーブル。
クラフト紙として、表面汚損処理紙、導電性微粒子添加紙、非脱イオン水洗紙のいずれかを用いたことを特徴とする請求項１記載の直流油浸電力ケーブル。