JP3614484B2

JP3614484B2 - High viscosity oil immersion insulated cable

Info

Publication number: JP3614484B2
Application number: JP30665494A
Authority: JP
Inventors: 享高橋; 徹中司
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1994-12-09
Filing date: 1994-12-09
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JPH08161944A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高粘度絶縁油を含浸した絶縁紙を巻回してなる高粘度油浸絶縁ケーブルに関し、長尺で使用することができ、かつ温度変化による絶縁破壊強度の低下を防止することを図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
長尺海底ケーブル等の電力ケーブルによる長距離送電には、長距離送電ロスの小さい直流送電が用いられることが多い。
直流ケーブルには、直流に対する絶縁性能がＸＬＰＥ（架橋ポリエチレン）を絶縁層とするＸＬＰＥケーブルより優れることから、一般にＯＦケーブルが用いられるが、ＯＦケーブルは、低粘度油を含浸して油圧加圧下で使用されるため、油圧維持の必要性からその延長は４０〜５０ｋｍが限度とされている。
これ以上の長尺になると、流動の少ない高粘度絶縁油を含浸した、油圧をかけないで使用することができる高粘度油浸絶縁ケーブルが用いられる。
この高粘度油浸絶縁ケーブルは、クラフト紙を導体上に巻回して絶縁層を形成してケーブルコアとし、このケーブルコアを真空下で乾燥した後、高粘度の絶縁油を含浸し、鉛被などによる金属シース、ポリエチレンなどの防食層、外装を施したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この高粘度油浸絶縁ケーブルでは、その導体の通電電流により、絶縁層に絶縁厚方向の温度勾配が生ずる。この温度勾配下で電流負荷の変動によるヒートサイクルが加わると、ヒートサイクル温度下降時に直流破壊強度が大幅に低減してしまう。
これは、ヒートサイクル温度上昇時に、より高温である導体側の絶縁油が、熱膨張によりシース側、すなわち外側に移動するが、油圧が印加されていないためヒートサイクル温度下降時に、移動した絶縁油が元に戻らずに熱収縮分の脱油ボイドが絶縁層内に形成されることによって引き起こされる。
【０００４】
このような脱油ボイドがある程度形成されても、運転電圧が２００〜３００ｋＶ程度であれば特に問題となることはなかったが、３００〜４００ｋＶ以上の超高圧直流送電を行なう場合には、脱油ボイドが形成されることによる直流破壊強度の低下は大きな問題となる。
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであって、長尺で使用することが可能で、かつ温度変化による絶縁破壊強度の低下を防止することを図った高粘度油浸絶縁ケーブルを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を解決するために、本発明の高粘度油浸絶縁ケーブルは、高粘度絶縁油を含浸した絶縁紙を巻回してなる絶縁層を有する高粘度油浸絶縁ケーブルにおいて、前記絶縁紙がクラフト紙とプラスチックとからなる複合紙であることを特徴とする。
前記絶縁紙が、ポリプロピレンフィルムの両面にクラフト紙を貼り合わせたポリプロピレンラミネート紙であることが好ましい。
また、前記絶縁紙が、クラフト繊維とプラスチック繊維とからなる混抄紙であってもよい。
さらにまた、前記絶縁紙が、クラフト繊維とフレーク状プラスチックとからなる混抄紙であってもよい。
【０００６】
【作用】
本発明の高粘度油浸絶縁ケーブルによれば、絶縁紙のプラスチック部分には絶縁油が含浸されないため、絶縁層中の絶縁油含浸率が小さく、ヒートサイクル温度上昇時における熱膨張による絶縁油の移動量が低減し、脱油ボイドを小さくすることができる。
また、プラスチックが絶縁油によってある程度膨張すること、および、プラスチック自体がヒートサイクル温度上昇時に熱膨張することによって絶縁紙内に面圧が加わり、絶縁厚方向の絶縁油の流動抵抗が増大し、絶縁油の移動量が低減される。
さらに、プラスチック層は、絶縁抵抗がクラフト紙より大きいため、脱油ボイドが形成されてもこの脱油ボイドに加わる分担電圧を低減することができる。
【０００７】
【実施例】
次に、本発明の高粘度油浸絶縁ケーブルの一実施例について詳しく説明する。図１は、本実施例の断面を示すもので、この高粘度油浸絶縁ケーブルは、導体１が、絶縁層２、金属シース３、防食層４、および外装５の順に被覆されたものである。
前記導体１は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属材料からなる。前記金属シース３は、鉛被、アルミ被等を用いることができる。
また、前記防食層４は、前記金属シース３の腐食を防止するためのもので、防食材料としては、主にポリエチレン、ポリ塩化ビニル等を用いることができる。この防食層４のさらに外側は、ナイロン等の外装５により被覆されている。
【０００８】
前記絶縁層２は、前記導体１を直接被覆するもので、高粘度絶縁油を含浸した絶縁紙からなる。
この絶縁紙１０は、クラフト紙とプラスチックとの複合紙であり、複合紙の形態には、プラスチックフィルムとクラフト紙とからなるラミネート紙と、繊維状またはフレーク状プラスチックとクラフト繊維とからなる混抄紙とがある。
図２は、ラミネート紙の一例の断面を示したものであり、このラミネート紙はプラスチックフィルム１１の両面に、クラフト紙１２、１２を貼り合わせて構成されている。ここで用いられるプラスチックフィルム１１の材質は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンー１、ポリ−４−メチルペンテンー１、およびフッ素樹脂等である。
【０００９】
これらプラスチックフィルム１１とクラフト紙１２、１２とを貼り合わせる方法としては、溶融押出フィルムの両端に、クラフト紙を沿わせロール圧着する方法、プラスチックフィルムとクラフト紙とを熱間ロールに通し、プラスチックを部分溶融させてクラフト紙と貼り合わせる方法等である。
また、図２に示したプラスチックフィルムラミネート紙以外にも、プラスチックフィルムの片面にクラフト紙が貼り合わされたもの、クラフト紙の両面にプラスチックフィルムが貼り合わされたもの、またはクラフト紙とプラスチックフィルムとが４層以上にわたって交互に積層されたものであってもよい。
【００１０】
また、絶縁紙１０は、クラフト繊維とプラスチック繊維との混抄紙、または、クラフト繊維とフレーク状プラスチックとの混抄紙であってもよい。
このような混抄紙の製法としては、クラフトパルプとプラスチック繊維あるいはフレークを水中で混合分散させ抄紙した後、熱間ロールを通して紙繊維とプラスチックを一体化させる方法等である。
【００１１】
前記絶縁紙１０に含浸させる高粘度絶縁油としては、高粘度であり使用温度において絶縁層から脱油しにくいこと、絶縁紙に含浸させる際に十分な粘度特性を有すること、電気特性が優れていること等の特性を有するものであって、鉱油またはポリブテン等の合成油およびこれらにワックス、ポリマー等を添加したものを用いることができる。本発明に用いられる高粘度絶縁油は、１２０℃における動粘度が２５〜１００ｃｓｔ、かつ、使用温度（６０℃程度以下）における動粘度が５００〜１０００ｃｓｔ以上であることが好ましい。
【００１２】
この絶縁紙１０を用いて、高粘度油浸絶縁ケーブルを得るには、導線１の周りにテープ状の前記絶縁紙１０を巻回し、この状態で絶縁紙１０を真空乾燥させた後に、前記高粘度絶縁油に浸して絶縁層２を形成する。
このような絶縁紙に、高粘度絶縁油を含浸させて絶縁層とする高粘度油浸絶縁ケーブルによれば、ヒートサイクル温度上昇時に絶縁油がケーブル外側に移動することが妨げられ、絶縁層内に脱油ボイドが形成されることが抑えられるため、温度変化による直流破壊強度の低下が防止される。
【００１３】
次に、実験例を用いて、本発明をより具体的に説明する。
（実験例）
導体断面積８００ｍｍ^２、導体占積率９５％以上の扇形分割セグメンタル導体上に、絶縁紙として、厚さが１２０μｍ、１５０μｍ、２００μｍのポリプロピレンラミネート紙（ポリプロピレンフィルムの両面にクラフト紙を貼り合わせたもの）（ポリプロピレン分率５０％）を順次巻き上げ、遮へい層を施して１２０℃の温度条件下で真空乾燥した。
【００１４】
次に、高粘度ポリブテン油にワックスおよびポリマーを少量添加して１２０℃における動粘度が４５ｃｓｔ、滴点８５℃とした高粘度絶縁油を、前記絶縁紙に１２０℃で含浸させ、油加圧条件下（１ｋｇ／ｃｍ^２）で常温まで冷却した後に、油加圧を解放して前記導体の周りに絶縁層を形成した。この絶縁層の厚さは２４ｍｍであった。
そしてさらに、鉛被による金属シース、ポリエチレン防食層を被覆して高粘度油浸絶縁ケーブルを得た。
【００１５】
（比較例）
一方、上述の実験例と比較するために、絶縁紙として高密度クラフト紙（１．０ｇ／ｃｍ^３）を用いた高粘度油浸絶縁ケーブルを作成した。この比較例では、絶縁紙の構成が異なる以外は、上記実験例と全く同一の条件である。
【００１６】
これら実験例と比較例の高粘度油浸絶縁ケーブルについて、導体通電による導体温度６０℃のヒートサイクル（８時間ＯＮ、１６時間ＯＦＦ）を１０サイクル繰り返した。ヒートサイクル前後の高粘度油浸絶縁ケーブルの直流破壊強度（ｋＶ／ｍｍ）を表１に示す。表１中「前」はヒートサイクルを行なう前、「後」はヒートサイクルを行った後を表し、「保持率」はヒートサイクル後に保存されている直流破壊強度の割合を示している。
【表１】

【００１７】
上表によれば、絶縁紙として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ラミネート紙を用いた本実験例では、クラフト紙のみからなる絶縁紙を用いた比較例と比べ、ヒートサイクルによる直流破壊強度の低減が防止された。また、絶縁紙として、クラフト繊維とプラスチック繊維とからなる混抄紙、または、クラフト繊維とフレーク状プラスチックとからなる混抄紙を用いた場合にも、直流破壊強度の低減が防止されることが確認された。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高粘度油浸絶縁ケーブルは、高粘度絶縁油を含浸させたクラフト紙とプラスチックとからなる絶縁紙を巻回してなる絶縁層を有するものであるため、ヒートサイクル温度上昇時に絶縁油がケーブル外側に移動することが妨げられ、絶縁層内に脱油ボイドが形成されることを抑えることができる。従って、温度変化によって引き起こされる直流破壊強度の低減を防止することができる。
また、使用する際に油圧を印加する必要がないため、長尺での使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高粘度油浸絶縁ケーブルの一実施例を示す断面図である。
【図２】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絶縁紙の断面図である。
【符号の説明】
２…絶縁層、１０…絶縁紙。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a high-viscosity oil-insulated cable formed by winding an insulating paper impregnated with a high-viscosity insulating oil, which can be used in a long length and prevents a reduction in dielectric breakdown strength due to a temperature change. It is a thing.
[0002]
[Prior art]
For long-distance transmission using a power cable such as a long submarine cable, DC transmission with a small long-distance transmission loss is often used.
Since direct current cable has better insulation performance against direct current than XLPE cable with XLPE (crosslinked polyethylene) as the insulation layer, OF cable is generally used. OF cable is impregnated with low viscosity oil and under hydraulic pressure. Since it is used, its extension is limited to 40 to 50 km because of the necessity of maintaining the hydraulic pressure.
If the length is longer than this, a high-viscosity oil-insulated cable that is impregnated with a low-viscosity high-viscosity insulating oil that can be used without applying hydraulic pressure is used.
This high-viscosity oil-insulated cable is made by winding kraft paper on a conductor to form an insulating layer to form a cable core, which is dried under vacuum, impregnated with high-viscosity insulating oil, and coated with lead. A metal sheath made of, etc., an anticorrosion layer such as polyethylene, and an exterior.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this high-viscosity oil-insulated insulated cable, a temperature gradient in the insulation thickness direction is generated in the insulation layer due to the current flowing through the conductor. When a heat cycle due to a change in current load is applied under this temperature gradient, the DC breakdown strength is greatly reduced when the heat cycle temperature is lowered.
This is because when the heat cycle temperature rises, the insulating oil on the conductor side, which has a higher temperature, moves to the sheath side, that is, to the outside due to thermal expansion. This is caused by the fact that deoiling voids for heat shrinkage are formed in the insulating layer without returning to the original.
[0004]
Even if such a deoiling void is formed to some extent, there is no particular problem if the operating voltage is about 200 to 300 kV. Decrease in DC breakdown strength due to the formation of voids is a big problem.
The present invention has been made in view of these circumstances, and is a high-viscosity oil-immersed insulated cable that can be used in a long length and prevents a decrease in dielectric breakdown strength due to a temperature change. It is intended to provide.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such an object, the high-viscosity oil-immersed insulated cable of the present invention is a high-viscosity oil-immersed insulated cable having an insulating layer formed by winding an insulating paper impregnated with a high-viscosity insulating oil. It is a composite paper made of paper and plastic.
The insulating paper is preferably polypropylene laminated paper in which kraft paper is bonded to both sides of a polypropylene film.
The insulating paper may be a mixed paper made of kraft fiber and plastic fiber.
Furthermore, the insulating paper may be a mixed paper made of kraft fiber and flaky plastic.
[0006]
[Action]
According to the high-viscosity oil-impregnated insulated cable of the present invention, since the insulating oil is not impregnated in the plastic portion of the insulating paper, the insulating oil impregnation rate in the insulating layer is small, and the insulating oil due to thermal expansion when the heat cycle temperature rises. The amount of movement can be reduced and the oil removal void can be reduced.
In addition, the plastic expands to some extent by the insulating oil, and when the plastic itself expands thermally when the heat cycle temperature rises, surface pressure is applied to the insulating paper, increasing the flow resistance of the insulating oil in the direction of the insulating thickness, and insulating. The amount of oil movement is reduced.
Furthermore, since the plastic layer has an insulation resistance larger than that of kraft paper, even if a deoiling void is formed, the shared voltage applied to the deoiling void can be reduced.
[0007]
【Example】
Next, an example of the high-viscosity oil-immersed insulated cable of the present invention will be described in detail. FIG. 1 shows a cross section of the present embodiment. In this high-viscosity oil-insulated insulated cable, a conductor 1 is coated in the order of an insulating layer 2, a metal sheath 3, an anticorrosive layer 4, and an exterior 5. .
The conductor 1 is made of a metal material such as copper, a copper alloy, aluminum, or an aluminum alloy. The metal sheath 3 may be a lead coat, an aluminum coat or the like.
The anticorrosion layer 4 is for preventing corrosion of the metal sheath 3, and as the anticorrosion material, polyethylene, polyvinyl chloride or the like can be mainly used. The outer side of the anticorrosion layer 4 is covered with an exterior 5 such as nylon.
[0008]
The insulating layer 2 directly covers the conductor 1 and is made of insulating paper impregnated with high viscosity insulating oil.
This insulating paper 10 is a composite paper of kraft paper and plastic. The composite paper is in the form of a laminated paper made of plastic film and kraft paper, and a mixed paper made of fiber or flake plastic and craft fiber. There is.
FIG. 2 shows a cross section of an example of laminated paper, and this laminated paper is configured by pasting

kraft papers

12 and 12 on both sides of a plastic film 11. The material of the plastic film 11 used here is polyethylene, polypropylene, polybutene 1, poly-4-methylpentene 1, and fluororesin.
[0009]
The plastic film 11 and the

kraft paper

12 and 12 are bonded together by a method in which the kraft paper is placed on both ends of the melt-extruded film and roll-bonded, the plastic film and the kraft paper are passed through a hot roll, and the plastic is removed. For example, it may be partially melted and bonded to kraft paper.
In addition to the plastic film laminated paper shown in FIG. 2, there are 4 pieces of kraft paper bonded to one side of the plastic film, 2 pieces of plastic film bonded to both sides of the kraft paper, or 4 pieces of kraft paper and plastic film. It may be alternately stacked over more than one layer.
[0010]
The insulating paper 10 may be a mixed paper of craft fiber and plastic fiber, or a mixed paper of craft fiber and flaky plastic.
As a method for producing such a mixed paper, there is a method in which kraft pulp and plastic fibers or flakes are mixed and dispersed in water to make paper, and then the paper fibers and plastic are integrated through a hot roll.
[0011]
The high-viscosity insulating oil impregnated into the insulating paper 10 is highly viscous and difficult to deoil from the insulating layer at the operating temperature, has sufficient viscosity characteristics when impregnated into the insulating paper, and has excellent electrical characteristics. And synthetic oils such as mineral oil or polybutene, and those obtained by adding a wax, a polymer, or the like can be used. The high-viscosity insulating oil used in the present invention preferably has a kinematic viscosity at 120 ° C. of 25 to 100 cst and a kinematic viscosity at a use temperature (about 60 ° C. or less) of 500 to 1000 cst or more.
[0012]
In order to obtain a high-viscosity oil-insulated insulated cable using the insulating paper 10, the tape-shaped insulating paper 10 is wound around the conductor 1, and the insulating paper 10 is vacuum-dried in this state, and then The insulating layer 2 is formed by dipping in a viscous insulating oil.
According to such a high-viscosity oil-impregnated insulated cable made by impregnating such insulating paper with high-viscosity insulating oil, the insulating oil is prevented from moving to the outside of the cable when the heat cycle temperature rises. Therefore, it is possible to prevent the formation of deoiling voids, thereby preventing the DC breakdown strength from being lowered due to temperature changes.
[0013]
Next, the present invention will be described more specifically using experimental examples.
(Experimental example)
Polypropylene laminated paper with a thickness of 120 μm, 150 μm, and 200 μm as insulating paper on a fan-shaped segmented segmental conductor having a conductor cross-sectional area of 800 mm ² and a conductor space factor of 95% or more (craft paper was bonded to both sides of a polypropylene film) Things) (polypropylene fraction 50%) were successively rolled up, applied with a shielding layer, and dried in a vacuum at 120 ° C.
[0014]
Next, a high-viscosity polybutene oil is impregnated with a high-viscosity insulating oil having a kinematic viscosity at 120 ° C. of 45 cst and a dropping point of 85 ° C. added at 120 ° C. After cooling to room temperature under (1 kg / cm ² ), the oil pressure was released and an insulating layer was formed around the conductor. The thickness of this insulating layer was 24 mm.
Furthermore, a high-viscosity oil-immersed insulated cable was obtained by covering a metal sheath with a lead coating and a polyethylene anticorrosion layer.
[0015]
(Comparative example)
On the other hand, in order to compare with the above experimental example, a high-viscosity oil-immersed insulated cable using high-density kraft paper (1.0 g / cm ³ ) as insulating paper was prepared. In this comparative example, the conditions are exactly the same as in the experimental example except that the configuration of the insulating paper is different.
[0016]
For the high-viscosity oil-insulated cables of these experimental examples and comparative examples, a heat cycle (8 hours ON, 16 hours OFF) at a conductor temperature of 60 ° C. by conducting a conductor was repeated 10 cycles. Table 1 shows the DC breakdown strength (kV / mm) of the high-viscosity oil-insulated insulated cable before and after the heat cycle. In Table 1, “Before” represents the state before the heat cycle, “After” represents the state after the heat cycle, and “Retention ratio” represents the ratio of the DC breakdown strength stored after the heat cycle.
[Table 1]

[0017]
According to the above table, in this experimental example using laminated paper with kraft paper bonded to both sides of plastic film as insulating paper, compared to the comparative example using insulating paper consisting only of kraft paper, DC breakdown due to heat cycle Strength reduction was prevented. In addition, it was confirmed that the DC breakdown strength can be prevented from being reduced even when mixed paper made of kraft fiber and plastic fiber or mixed paper made of craft fiber and flaky plastic is used as insulating paper. It was.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, the high-viscosity oil-immersed insulated cable of the present invention has an insulating layer formed by winding an insulating paper made of kraft paper and plastic impregnated with a high-viscosity insulating oil, so that the heat cycle When the temperature rises, the insulating oil is prevented from moving to the outside of the cable, and it is possible to suppress the formation of a deoiling void in the insulating layer. Accordingly, it is possible to prevent a reduction in the DC breakdown strength caused by the temperature change.
In addition, since it is not necessary to apply hydraulic pressure when used, it can be used in a long length.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a high-viscosity oil-immersed insulated cable of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of insulating paper in which kraft paper is bonded to both sides of a plastic film.
[Explanation of symbols]
2 ... insulating layer, 10 ... insulating paper.

Claims

A high-viscosity oil-immersed cable having an insulating layer formed by winding an insulating paper impregnated with a high-viscosity insulating oil, wherein the insulating paper is a composite paper made of kraft paper and plastic. Insulated cable.

The high-viscosity oil-immersed insulated cable according to claim 1, wherein the insulating paper is polypropylene laminated paper in which kraft paper is bonded to both sides of a polypropylene film.

The high-viscosity oil-immersed insulated cable according to claim 1, wherein the insulating paper is a mixed paper made of kraft fiber and plastic fiber.

The high-viscosity oil-immersed insulated cable according to claim 1, wherein the insulating paper is a mixed paper made of kraft fiber and flaky plastic.