JPH0298014A - 直流ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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。

［従来の技術］ 従来より交流高電圧用の電カケープ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高圧法低密
度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。

そして、このような高圧法低密度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。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述した絶縁材（架橋ポリエチレン）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じる。その問題点を
以下に列挙する。

先ず第１の問題は、ケーブル絶縁体中の体積抵抗率ρの
分布が不均一になってしまうことである。

この原因は、第５図に示すようにケーブルの芯線導体１
の外周部に形成された絶縁体２に存在する架橋分解残渣
の分布が、絶縁体２の内部において大きく、絶縁体２の
内周側（芯線導体１側）と外周側とにおいて小さくなっ
ていて、これに伴ってケーブルの絶縁体２中の体積抵抗
率ρの分布が、絶縁層２の内周側（芯線導体１側）と外
周側とにおいて不均一になってしまうことである。

このような体積抵抗率ρの分布が生じているケーブルに
直流電圧が印加された場合、絶縁体２中の直流電圧分担
は体積抵抗率ρによって決められてしまうので、その電
位分布は、ケーブルの絶縁体２の内周側（芯線導体１側
）と外周側とが体積抵抗率ρが大きい部位で支配され、
局部高電界が形成されることになる。

次に第２の問題は、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
が生じることである。

この空間電荷の形成は、ポリエチレン自身の分子構造不
整や、種々の添加剤（ｒｌｉ化防止剤、架橋分解残渣等
）の存在により増大されてしまう。

そして、このような絶縁体中の局部高電界の形成は、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。

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、ケーブル絶縁体中の体積抵抗率ρの分布を均一に
し、さらに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。

［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高
分子でなる絶縁材を形成した直流ケーブルにおいて、非
架橋高圧法低密度ポリエチレンに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直流
ケーブルである。

［作　　用］ 直流ケーブルにおける絶縁層を、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非架橋
高圧法低密度ポリエチレンで形成することによってケー
ブル絶縁体中の体積抵抗率ρの分布を均一にし、空間電
荷蓄積を低減し、絶縁性能を向上させることができる。

［実　施　例］ 以下、この発明の実施例を詳細に説明する。絶縁体が酸
化防止剤を添加した高圧法低密度ポリエチレン（非架橋
）でなるケーブルＡと、架橋剤としてジクミルパーオキ
サイドを用いた架橋ポリエチレンでなるケーブルＢの２
種のケーブルをそれぞれ絶縁厚が３．５ｍｍとなるよう
に第１表に示すような重量部の組成で作成した。

材料ａ：高圧法低密度ポリエチレン 材料ｂ：酸化防止剤 テトラキス［メチレン−３〜（３，５ ジーｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−フェニル）プロピオ
ネートコメタン 材料Ｃ：架橋剤 ジクミルパーオキサイド このような試料としてのケーブルＡ、Ｂの絶縁体を厚味
方向に厚さが約０．１ｍｍに簿くスライスして、そのシ
ート状試料の体積抵抗率ρの分布を測定したところ第１
図に示すような結果が得られた。この第１図より明らか
なように、ケーブルＡの絶縁体中の体積抵抗率ρの分布
は不均一であるが、ケーブルＢは均一になっている。こ
れは、ケーブルＢには架橋分解残渣が存在しないため、
残渣の偏在によって生じる体積抵抗率ρの不均一を防止
できることを示している。

さらに、ケーブルＡ、Ｂのそれぞれの絶縁体中央部分か
らそれぞれ切出したスライス片Ａ、Ｂを用いて熱刺激電
流を測定した。

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１
８０Ｖで印加しながら毎分２℃づつ昇温しで９０℃まで
の電流を測定した。

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
りスライス片Ａ、Ｂ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。

この第２表から明らかなように、非架橋ポリエチレンで
なるケーブルＢから作られたスライス片Ｂの電荷蓄積量
は、架橋ポリエチレンでなるケーブルＡから作られたス
ライス片Ａの電荷蓄積量に比べて少なく、これに伴って
、ケーブルＡは、ケーブルＢに比べ直流ケーブル絶縁体
にとって問題となる体積抵抗率ρの分布と電荷蓄積量を
大幅に改善している。

また、これらのケーブルＡ、Ｂの直流絶縁破壊電界を調
べたところ、常温でケーブルＡが１４０ｋＶ／ｍｍであ
るに対して、ケーブルＢは２８０ｋＶ／ｍｍと高く、ケ
ーブルＢが直流破壊特性に優れていることが確認された
。

ところで、絶縁体中の電荷蓄積量を増大させる要因とし
て、架橋分解残渣以外に各種添加物がある。ケーブル絶
縁体は、劣化防止対策に必要不可欠でおる酸化防止剤も
１種の添加物として作用するため、第３表に示すような
重量品の配合割合の合計１０種の試料Ａ−Ｊを作り、電
荷蓄積量の比較をした。その結果を第４表に示す。

第３表 材料イ：高圧法低密度ポリエチレン 材料口：４，４＝−チオ−ビス（３−メチル−６−１−
ブチル−フェノール） 材料ハ：４，４−″−チオ−ごス（６−１−ブチルオル
ト−クレゾール） 材料ユニ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］ 材籾ホ：２，６−ジ〜ｔ−ブチル−パラ−クレゾール 材料へ：１，３．５−１−リーメチルー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−
６−１−ブヂルーフェノール） 材お１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
ートコメタン 材料りニジ−ステアリル−チオ−ジ−プロピオネート 材料ヌ：ポリマーーオブー２．２．４−トリーメチル−
１，２−ジルヒドロキノリン （以下余白） この第４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、酸化防止剤の
種類によっては、電荷蓄積量が増大している。しかし、
第４表に示したいずれの試料における電荷蓄積量も、前
述説明した第２表に示す架橋ポリエチレンケーブルから
切出したスライス片Ａの電荷蓄積量の６．１３ｘ１０４
（ＰＣ）よりも小さいことから、非架橋ポリエチレンは
、架橋ポリエチレンに比べて電荷蓄積量が小さいことが
理解できる。

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、二、ホ、へ、チの共通
点は、第２図に示すようなヒンダードフェノール型ある
いは第３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。

また、第４図に示すようなレスヒンダードフェノール型
であると材料口を添加した試料Ｂのように電荷蓄積量が
増大してしまう。

従って、ヒンダードあるいはセミヒンダードフェノール
型である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。

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、二。

ホ、へ、チであれば、０．０２５〜０．２５重量部であ
ることが望ましい。０．２５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。

なお、この発明に係る酸化防止剤としては、上述の材料
ハ、二、ホ、へ、チ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。

（ａ）４．４’　　−メチレン−ビス−（２，６−ジー
ｔ−ブチル−フェノール） （ｂ）２．４−ジメチル−６−ｔ−ブヂルーフェノール （Ｃ）ビス（３−メチル−４−ヒドロキシ−５１−ブチ
ル−ベンジル）ザルファイド （ｄ）２．６−ジーｔ−ブチル−フェノール（ｅ）２．
６−ジーｔ−ブチル−α−ジメチルアミン−ｐ−クレゾ
ール （ｆ）２．４．６−トリーｔ−ブチル−フェノール （ｑ）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
）プロピオニルーオキシエチルコインシアニュレート （ｉ）へ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−ジーｔブチルー
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 （Ｕ）Ｎ、Ｎ’−へキサメチレン−ビス（３，５ジー１
−ブチル−４−ヒドロキシ−ヒドロシアンアミド） （ｍ）２．６−ジー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、
絶縁体中の体積抵抗率ρの分布が均一であり、かつ絶縁
材における電荷蓄積量が少ないために、これらに起因す
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。

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もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る絶縁体の体積抵抗率分布と架
橋ポリエチレンケーブル絶縁体の体積抵抗率分布を示す
線図、 第２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３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４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、 第５図は、架橋ポリエチレンケーブル絶縁体の架橋分解
残渣の分布と体積抵抗率の分布と電位の分布を模式的に
示す線図である。 １・・・・・・・・・芯線導体 ２・・・・・・・・・絶縁体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、芯線導体の外周部に高分子でなる絶縁材を形成した
   直流ケーブルにおいて、 非架橋高圧法低密度ポリエチレンに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。