JPH0547215A - 直流電力ケーブル用絶縁材料 - Google Patents
直流電力ケーブル用絶縁材料Info
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- JPH0547215A JPH0547215A JP19945291A JP19945291A JPH0547215A JP H0547215 A JPH0547215 A JP H0547215A JP 19945291 A JP19945291 A JP 19945291A JP 19945291 A JP19945291 A JP 19945291A JP H0547215 A JPH0547215 A JP H0547215A
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Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】通電後も絶縁性の良好な直流電力ケーブルを作
成する。 【構成】ポリエチレンに、酸化チタン、ハイドロタルサ
イト化合物を添加した絶縁材料を作成し、直流電力ケー
ブルを作成する。サイドロタルサイト化合物を添加する
ことにより、ケーブル作成時に酸化チタンが凝集せず、
絶縁体中に均一に分散される。 【効果】酸化チタンは、通電時に絶縁体中に蓄積される
電荷を漏洩するため、通電後も絶縁破壊が生じにくい。
成する。 【構成】ポリエチレンに、酸化チタン、ハイドロタルサ
イト化合物を添加した絶縁材料を作成し、直流電力ケー
ブルを作成する。サイドロタルサイト化合物を添加する
ことにより、ケーブル作成時に酸化チタンが凝集せず、
絶縁体中に均一に分散される。 【効果】酸化チタンは、通電時に絶縁体中に蓄積される
電荷を漏洩するため、通電後も絶縁破壊が生じにくい。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は直流電力ケーブル用絶縁
材料に係わり、特に絶縁破壊強度が向上した直流電力ケ
ーブル用絶縁材料に関する。
材料に係わり、特に絶縁破壊強度が向上した直流電力ケ
ーブル用絶縁材料に関する。
【0002】
【従来の技術】直流高圧ケーブルには油浸紙ケーブル及
びポリエチレンケーブルが用いられている。ポリエチレ
ンケーブルは作業性に優れ、油浸紙ケーブルに比べ課電
ストレスによって内部ストレス分布が大幅に均一化する
傾向にあるため、多用されている。しかし、ケーブル温
度が上昇した時、または極性反転時に絶縁破壊電圧が著
しく低下するため超高圧の直流電圧ケーブルには適さな
かった。これは微細ボイドの存在によって電子性または
正孔性の電荷がトラップされ、絶縁性の良好な無極性の
ポリエチレン、あるいは架橋ポリエチレン内に一担電荷
がトラップされると放電されずに長寿命の空間電荷が蓄
積されてしまうことに起因する。このような直流ケーブ
ル特有の現象のため、極性反転時あるいは逆極性の衝撃
電圧が重畳されると、導体周辺の電界は急激な極性反転
により厳しい電界となり、絶縁体の許容な最大電位頃度
以上の傾きとなり絶縁破壊強度が低下してしまった。
びポリエチレンケーブルが用いられている。ポリエチレ
ンケーブルは作業性に優れ、油浸紙ケーブルに比べ課電
ストレスによって内部ストレス分布が大幅に均一化する
傾向にあるため、多用されている。しかし、ケーブル温
度が上昇した時、または極性反転時に絶縁破壊電圧が著
しく低下するため超高圧の直流電圧ケーブルには適さな
かった。これは微細ボイドの存在によって電子性または
正孔性の電荷がトラップされ、絶縁性の良好な無極性の
ポリエチレン、あるいは架橋ポリエチレン内に一担電荷
がトラップされると放電されずに長寿命の空間電荷が蓄
積されてしまうことに起因する。このような直流ケーブ
ル特有の現象のため、極性反転時あるいは逆極性の衝撃
電圧が重畳されると、導体周辺の電界は急激な極性反転
により厳しい電界となり、絶縁体の許容な最大電位頃度
以上の傾きとなり絶縁破壊強度が低下してしまった。
【0003】
【発明が解決すべき課題】このような絶縁破壊強度低下
を防止するため、誘電体正接の低減のため絶縁体の低密
度化を図る交流ケーブルに反し、直流ケーブルにおいて
は絶縁性の向上のため絶縁体の高密度化を図ると伴に、
絶縁体中に蓄積される空間電荷を漏洩させる微量の極性
基を導入していた。導入される極性基を有するものとし
ては酸化チタンが好適に用いられていた。
を防止するため、誘電体正接の低減のため絶縁体の低密
度化を図る交流ケーブルに反し、直流ケーブルにおいて
は絶縁性の向上のため絶縁体の高密度化を図ると伴に、
絶縁体中に蓄積される空間電荷を漏洩させる微量の極性
基を導入していた。導入される極性基を有するものとし
ては酸化チタンが好適に用いられていた。
【0004】しかしながら、酸化チタンを混合して分散
させたポリエチレンあるいは架橋ポリエチレンを押出し
成形してケーブルを形成する際、ポリエチレンあるいは
架橋ポリエチレンの溶融状態で酸化チタンが再凝集して
しまい、成形されたケーブル絶縁体は既にこの酸化チタ
ンが再凝集したものであって、均一に分散されず、空間
電荷を漏洩させることに対して満足のいくものではなか
った。
させたポリエチレンあるいは架橋ポリエチレンを押出し
成形してケーブルを形成する際、ポリエチレンあるいは
架橋ポリエチレンの溶融状態で酸化チタンが再凝集して
しまい、成形されたケーブル絶縁体は既にこの酸化チタ
ンが再凝集したものであって、均一に分散されず、空間
電荷を漏洩させることに対して満足のいくものではなか
った。
【0005】本発明は上記のような欠点を解消するため
になされたものであって、空間電荷を漏洩させて、絶縁
破壊強度の向上した直流電力ケーブル用の絶縁材料を提
供することを目的とする。
になされたものであって、空間電荷を漏洩させて、絶縁
破壊強度の向上した直流電力ケーブル用の絶縁材料を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の直流電力ケーブルは、ポリエチレンに、酸
化チタンと、ハイドロタルサイト化合物とを含有させた
ものである。以下、直流電力ケーブル用絶縁材料の各組
成について説明する。ポリエチレンとして、エチレンの
高重合物でエチレンガスを1,000〜2,000気圧
の高圧のもとで加熱重合する高圧法により作られる低密
度ポリエチレンと、触媒を用いて1〜100気圧の比較
的低圧のもとで加熱重合する低圧法により作られる高密
度ポリエチレンがある。これらのポリエチレンは何れも
誘電正接が非常に小さく、体積抵抗率及び絶縁耐力が高
く安定している等電気特性に優れているため、良好な絶
縁材料であるが、特に低圧法により作られる高密度ポリ
エチレンは、低密度ポリエチレンに比べて硬度が大き
く、結晶度が高く、直流ケーブルに用いられて場合、電
荷がトラップされにくく、極性反転時にも絶縁破壊電圧
が低下しないため多用されている。
め、本発明の直流電力ケーブルは、ポリエチレンに、酸
化チタンと、ハイドロタルサイト化合物とを含有させた
ものである。以下、直流電力ケーブル用絶縁材料の各組
成について説明する。ポリエチレンとして、エチレンの
高重合物でエチレンガスを1,000〜2,000気圧
の高圧のもとで加熱重合する高圧法により作られる低密
度ポリエチレンと、触媒を用いて1〜100気圧の比較
的低圧のもとで加熱重合する低圧法により作られる高密
度ポリエチレンがある。これらのポリエチレンは何れも
誘電正接が非常に小さく、体積抵抗率及び絶縁耐力が高
く安定している等電気特性に優れているため、良好な絶
縁材料であるが、特に低圧法により作られる高密度ポリ
エチレンは、低密度ポリエチレンに比べて硬度が大き
く、結晶度が高く、直流ケーブルに用いられて場合、電
荷がトラップされにくく、極性反転時にも絶縁破壊電圧
が低下しないため多用されている。
【0007】さらにポリエチレンの分子間を架橋して網
状の分子構造を持たせた架橋ポリエチレンは絶縁材料と
して好適に用いられる。架橋ポリエチレンは、ポリエチ
レンに有機過酸化物等の架橋剤を混入して加熱すること
により反応を起こさせて架橋する方法や、電子線等を照
射して架橋する方法により作られる。架橋ポリエチレン
は電気的諸特性、誘電率、誘電正接、絶縁破壊性能等は
ポリエチレンと同等に優れたものであり、物性的な面で
はポリエチレンより優れたものである。特に温度上昇に
伴う熱膨張変形はポリエチレンに比べて優れ、熱老化特
性、耐亀裂性も顕著に向上される。
状の分子構造を持たせた架橋ポリエチレンは絶縁材料と
して好適に用いられる。架橋ポリエチレンは、ポリエチ
レンに有機過酸化物等の架橋剤を混入して加熱すること
により反応を起こさせて架橋する方法や、電子線等を照
射して架橋する方法により作られる。架橋ポリエチレン
は電気的諸特性、誘電率、誘電正接、絶縁破壊性能等は
ポリエチレンと同等に優れたものであり、物性的な面で
はポリエチレンより優れたものである。特に温度上昇に
伴う熱膨張変形はポリエチレンに比べて優れ、熱老化特
性、耐亀裂性も顕著に向上される。
【0008】これらのポリエチレンの密度は0.92〜
0.93のものが好ましい。このようなポリエチレンに
添加される酸化チタンは、2価、3価、4価のものであ
り、通常用いられる4価のTiO2が主に用いられる。
酸化チタンはポリエチレン中に散在し、ポリエチレンの
電気特性を低下させない程度の極性を有し、通電時に正
孔性あるいは電子性の電荷がトラップされた時に漏洩さ
せるものである。酸化チタンの含有量はポリエチレンに
対して0.1〜5重量パーセントが好ましい。ポリエチ
レンに対して0.1重量パーセント以下では漏洩の効果
が得られず、ポリエチレンに対して5重量パーセント以
上添加すると体積抵抗率の低下を来す。
0.93のものが好ましい。このようなポリエチレンに
添加される酸化チタンは、2価、3価、4価のものであ
り、通常用いられる4価のTiO2が主に用いられる。
酸化チタンはポリエチレン中に散在し、ポリエチレンの
電気特性を低下させない程度の極性を有し、通電時に正
孔性あるいは電子性の電荷がトラップされた時に漏洩さ
せるものである。酸化チタンの含有量はポリエチレンに
対して0.1〜5重量パーセントが好ましい。ポリエチ
レンに対して0.1重量パーセント以下では漏洩の効果
が得られず、ポリエチレンに対して5重量パーセント以
上添加すると体積抵抗率の低下を来す。
【0009】さらにこのような絶縁材料に添加されるハ
イドロタルサイト化合物は一般式〔Mg1-XRX(OH)
2〕X+〔(CO3 2-)X/2・mH2O〕X- ここで R=Al、Cr、Fe X=0.3〜0.33 m=0〜0.5 で示される合成化合物である。ハイドロタルサイト化合
物は絶縁材料中でそれ自体極性を付与するが高温、高電
界下でイオン解離定数が大きくならないものである。し
かも、酸化チタンをポリエチレンに添加、混合させた絶
縁体の電力ケーブルを成形する際、酸化チタンが凝集す
るのを防止して、絶縁体中に酸化チタンを均一に分散さ
せる作用を有する。ハイドロタルサイト化合物の添加量
は酸化チタンに対して2重量パーセント程度、ポリエチ
レンに対して0.05〜0.5重量パーセントが好まし
い。
イドロタルサイト化合物は一般式〔Mg1-XRX(OH)
2〕X+〔(CO3 2-)X/2・mH2O〕X- ここで R=Al、Cr、Fe X=0.3〜0.33 m=0〜0.5 で示される合成化合物である。ハイドロタルサイト化合
物は絶縁材料中でそれ自体極性を付与するが高温、高電
界下でイオン解離定数が大きくならないものである。し
かも、酸化チタンをポリエチレンに添加、混合させた絶
縁体の電力ケーブルを成形する際、酸化チタンが凝集す
るのを防止して、絶縁体中に酸化チタンを均一に分散さ
せる作用を有する。ハイドロタルサイト化合物の添加量
は酸化チタンに対して2重量パーセント程度、ポリエチ
レンに対して0.05〜0.5重量パーセントが好まし
い。
【0010】また、これらの絶縁体には酸化防止剤等他
の添加剤を添加してもよい。
の添加剤を添加してもよい。
【0011】
【実施例】以下実施例を説明する。 [実施例1及び2]密度0.92の低密度ポリエチレン
に酸化チタンをポリエチレンに対して1重量パーセン
ト、ハイドロタルサイト化合物をポリエチレンに対して
0.08重量パーセント(実施例1)、1重量パーセン
ト(実施例2)加えた絶縁材料を、絶縁厚6mmになるよ
う導体サイズ250sqの導体に被覆し、直流電力ケーブ
ルを作成した。
に酸化チタンをポリエチレンに対して1重量パーセン
ト、ハイドロタルサイト化合物をポリエチレンに対して
0.08重量パーセント(実施例1)、1重量パーセン
ト(実施例2)加えた絶縁材料を、絶縁厚6mmになるよ
う導体サイズ250sqの導体に被覆し、直流電力ケーブ
ルを作成した。
【0012】通電前に、絶縁破壊電圧を測定した後、1
2時間105℃のON、OFFのヒートサイクルを10
回反復し、絶縁破壊電圧を測定した。結果を表1に示
す。 [実施例3]密度0.94の高密度ポリエチレンに酸化
チタンをポリエチレンに対して1重量パーセント、ハイ
ドロタルサイト化合物をポリエチレンに対して0.3重
量パーセント加えた絶縁材料から実施例1及び2と同様
の導体サイズ、絶縁厚の直流電力ケーブルを作成した。
通電前に絶縁破壊電圧を測定した後、実施例1及び2と
同様のヒートサイクルを行ない、絶縁破壊電圧を測定し
た。結果を表1に示す。
2時間105℃のON、OFFのヒートサイクルを10
回反復し、絶縁破壊電圧を測定した。結果を表1に示
す。 [実施例3]密度0.94の高密度ポリエチレンに酸化
チタンをポリエチレンに対して1重量パーセント、ハイ
ドロタルサイト化合物をポリエチレンに対して0.3重
量パーセント加えた絶縁材料から実施例1及び2と同様
の導体サイズ、絶縁厚の直流電力ケーブルを作成した。
通電前に絶縁破壊電圧を測定した後、実施例1及び2と
同様のヒートサイクルを行ない、絶縁破壊電圧を測定し
た。結果を表1に示す。
【0013】[比較例1]酸化チタン、ハイドロタルサ
イト化合物無添加の密度0.92の架橋ポリエチレンか
ら実施例と同様の直流電力ケーブルを作成し、通電前に
絶縁破壊電圧を測定した後、同様のヒートサイクルを行
ない、絶縁破壊電圧を測定した。結果を表1に示す。
イト化合物無添加の密度0.92の架橋ポリエチレンか
ら実施例と同様の直流電力ケーブルを作成し、通電前に
絶縁破壊電圧を測定した後、同様のヒートサイクルを行
ない、絶縁破壊電圧を測定した。結果を表1に示す。
【0014】[比較例2]密度0.92の架橋ポリエチ
レンに対して1重量パーセントの酸化チタンを添加し、
実施例と同様の直流電力ケーブルを作成し、通電前に絶
縁破壊電圧を測定した後、同様のヒートサイクルを行な
い、絶縁破壊電圧を測定した。結果を表1に示す。
レンに対して1重量パーセントの酸化チタンを添加し、
実施例と同様の直流電力ケーブルを作成し、通電前に絶
縁破壊電圧を測定した後、同様のヒートサイクルを行な
い、絶縁破壊電圧を測定した。結果を表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】表1からもわかるように、ハイドロタルサ
イト化合物を加えた絶縁材料から作成される電力ケーブ
ルではヒートサイクル後も絶縁破壊電圧が低下せず、良
好な絶縁性を維持しており、これは絶縁体中に電荷が蓄
積されず、漏洩された結果であって、酸化チタンの凝集
が生じていないことがわかる。
イト化合物を加えた絶縁材料から作成される電力ケーブ
ルではヒートサイクル後も絶縁破壊電圧が低下せず、良
好な絶縁性を維持しており、これは絶縁体中に電荷が蓄
積されず、漏洩された結果であって、酸化チタンの凝集
が生じていないことがわかる。
【0017】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の直流電力ケーブル用絶縁材料によれば、ハイドロタ
ルサイト化合物を添加したため酸化チタンの凝集を防止
でき、通電後も電荷の蓄積がない、絶縁性の優れた直流
電力ケーブルが得られる。
明の直流電力ケーブル用絶縁材料によれば、ハイドロタ
ルサイト化合物を添加したため酸化チタンの凝集を防止
でき、通電後も電荷の蓄積がない、絶縁性の優れた直流
電力ケーブルが得られる。
Claims (1)
- 【請求項1】ポリエチレンに、酸化チタンと、ハイドロ
タルサイト化合物とを含有させたことを特徴とする直流
電力ケーブル用絶縁材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19945291A JPH0547215A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 直流電力ケーブル用絶縁材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19945291A JPH0547215A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 直流電力ケーブル用絶縁材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0547215A true JPH0547215A (ja) | 1993-02-26 |
Family
ID=16408052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19945291A Withdrawn JPH0547215A (ja) | 1991-08-08 | 1991-08-08 | 直流電力ケーブル用絶縁材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0547215A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140030232A (ko) * | 2011-05-04 | 2014-03-11 | 보레알리스 아게 | 전기 장치용 중합체 조성물 |
KR20140031928A (ko) * | 2011-05-04 | 2014-03-13 | 보레알리스 아게 | 전기 장치용 중합체 조성물 |
CN103649192A (zh) * | 2011-05-04 | 2014-03-19 | 博里利斯股份公司 | 用于电气装置的聚合物组合物 |
WO2018184144A1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-10-11 | Abb Schweiz Ag | Insulation material for a dc electrical component |
-
1991
- 1991-08-08 JP JP19945291A patent/JPH0547215A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140030232A (ko) * | 2011-05-04 | 2014-03-11 | 보레알리스 아게 | 전기 장치용 중합체 조성물 |
KR20140031928A (ko) * | 2011-05-04 | 2014-03-13 | 보레알리스 아게 | 전기 장치용 중합체 조성물 |
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JP2014518908A (ja) * | 2011-05-04 | 2014-08-07 | ボレアリス エージー | 電気デバイスのためのポリマー組成物 |
JP2014518907A (ja) * | 2011-05-04 | 2014-08-07 | ボレアリス エージー | 電気デバイスのためのポリマー組成物 |
US9978476B2 (en) | 2011-05-04 | 2018-05-22 | Borealis Ag | Polymer composition for electrical devices |
US10304582B2 (en) | 2011-05-04 | 2019-05-28 | Borealis Ag | Polymer composition for electrical devices |
WO2018184144A1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-10-11 | Abb Schweiz Ag | Insulation material for a dc electrical component |
CN110494932A (zh) * | 2017-04-05 | 2019-11-22 | Abb瑞士股份有限公司 | 用于dc电气部件的绝缘材料 |
CN110494932B (zh) * | 2017-04-05 | 2021-06-18 | Abb电网瑞士股份公司 | 用于dc电气部件的绝缘材料 |
US11342095B2 (en) | 2017-04-05 | 2022-05-24 | Hitachi Energy Switzerland Ag | Insulation material for a DC electrical component |
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Legal Events
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