JPH07192561A - Manufacture of cross-linked polyethylene insulated cable - Google Patents
Manufacture of cross-linked polyethylene insulated cableInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、架橋ポリエチレン絶縁
ケーブルの製造方法に係り、特に絶縁体の絶縁破壊の原
因を極力除去し、これによりケーブルの電気的特性およ
びその寿命を著しく高めることのできる高電圧の架橋ポ
リエチレン絶縁ケーブルに適した製造方法の改良に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a crosslinked polyethylene insulation cable, and more particularly to eliminating the cause of dielectric breakdown of an insulator as much as possible, thereby significantly improving the electrical characteristics of the cable and its life. The present invention relates to improvement of a manufacturing method suitable for a high-voltage crosslinked polyethylene insulated cable.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、電力ケーブルとして、絶縁材
料に架橋ポリエチレンを用いた架橋ポリエチレン絶縁ケ
ーブル（ＸＬＰＥケーブル）が多用されている。このケ
ーブルはポリエチレンを架橋させることにより耐熱性を
高めたもので、近年、その高電圧化が急速に進められて
おり、現在では５００ｋＶ級の架橋ポリエチレン絶縁ケ
ーブルが実用化されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a power cable, a crosslinked polyethylene insulated cable (XLPE cable) using crosslinked polyethylene as an insulating material has been widely used. This cable has improved heat resistance by cross-linking polyethylene, and in recent years, its voltage has been rapidly increased, and a 500 kV class cross-linked polyethylene insulated cable is now in practical use.
【０００３】このようなケーブルは、予め架橋剤を１〜
３％配合したポリエチレンを架橋剤の分解温度以下で導
体上に押出し被覆した後、高温高圧下で架橋させるもの
で、架橋剤としてはジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）
等の有機過酸化物が用いられれている。架橋プロセス
は、通常、加熱部と冷却部を有する架橋管内の加熱部で
行われ、架橋剤の分解温度以上に加熱され、かつ発泡を
抑えるため数気圧の圧力が付加された加熱部内にケーブ
ルを連続的に移動させることにより行なわれる。Such a cable has a cross-linking agent of 1 to 1 in advance.
Polyethylene containing 3% is extruded and coated on the conductor below the decomposition temperature of the cross-linking agent, and then cross-linked under high temperature and high pressure. The cross-linking agent is dicumyl peroxide (DCP).
Organic peroxides such as The cross-linking process is usually carried out in a heating section in a cross-linking tube having a heating section and a cooling section, and is heated above the decomposition temperature of the cross-linking agent, and a cable is placed in the heating section where a pressure of several atmospheres is added to suppress foaming. It is performed by continuously moving.
【０００４】上記の架橋プロセスは、従来の高温高圧の
水蒸気を用いる蒸気架橋方法に代わって、現在では、熱
源として誘導加熱コイルや電熱ヒータまたは高温の循環
ガスを用い、圧力媒体として不活性なガス、例えば、主
として窒素ガス等を用いる乾式架橋方法が主力になりつ
つあり、最近ではほとんどの設備が乾式化されている。The above-mentioned cross-linking process replaces the conventional steam cross-linking method using high-temperature and high-pressure steam, and now uses an induction heating coil, an electric heater or a high-temperature circulating gas as a heat source, and an inert gas as a pressure medium. For example, a dry crosslinking method mainly using nitrogen gas or the like is becoming the mainstream, and recently, most facilities have been dry-processed.
【０００５】このような方法で製造されたケーブルの電
気的性質は、絶縁体中の水分、異物、ボイド等により大
きな影響を受け、使用電圧が高くなるほどこの傾向は著
しくなる。The electrical properties of the cable manufactured by such a method are greatly affected by moisture, foreign matter, voids, etc. in the insulator, and this tendency becomes more remarkable as the working voltage increases.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】乾式架橋方法において
は、水蒸気を加熱媒体とする蒸気架橋に比較してその水
分量は著しく少ないが、各種の原因による絶縁体中の水
分の存在によって水性トリーを発生し、電気的性質を低
下させる原因となる。このような絶縁体に存在する水分
の発生原因としては、 （イ）架橋剤の分解生成物の再分解によって生成するも
の （ロ）窒素ガス等の不活性なガス中に含まれる水分によ
るもの （ハ）冷却水からの直接の浸入によるもの （ニ）ペレット中に存在する水分によるもの （ホ）導体に付着する水分によるもの 等が挙げられるが、このうち（ハ）の冷却水からの直接
の浸入によるものについては、冷却水の温度はケーブル
が侵入した瞬間はその表層でかなり高くなり蒸気層を形
成するが、直ちに冷却されるので拡散する状態にはなく
外部導体の水分量が少し増加する程度であり、（ホ）の
導体に付着する水分によるものは、蒸気となって導体空
隙を介して抜けるため、１００℃以上に導体が予熱され
ればほとんど問題にならない。In the dry cross-linking method, the amount of water is significantly smaller than that in vapor cross-linking using steam as a heating medium, but the presence of water in the insulator due to various causes causes the formation of an aqueous tree. Occurs, which causes deterioration of electrical properties. The causes of water present in such insulators are (a) those generated by re-decomposition of decomposition products of the cross-linking agent (b) water contained in an inert gas such as nitrogen gas ( C) Direct infiltration from cooling water (d) Moisture present in pellets (e) Water adhering to conductors, etc. Regarding the infiltration, the temperature of the cooling water rises considerably at the surface of the cable at the moment when the cable enters and forms a vapor layer, but since it is cooled immediately, it does not diffuse and the moisture content of the outer conductor slightly increases. The amount of water attached to the conductor (e) is vaporized and escapes through the conductor voids, so that if the conductor is preheated to 100 ° C. or more, there is almost no problem.
【０００７】上記（ニ）のペレット中に存在する水分は
約３０ppm 、また（イ）の架橋剤の分解生成物の再分解
によって生成するものは約１５００ppm である。即ち、
ペレット中に混入されたＤＣＰは加熱されると分解して
架橋反応を生じ、この際にクミルアルコール、メタン等
の分解残渣を生成するが、この分解残渣のうち、クミル
アルコールも再分解して水分を生成する。ＤＣＰの分解
で約７０％がクミルアルコールに分解し、この全量が水
に分解したとして約１５００ppm の水を生ずる。The water content present in the pellets of (d) above is about 30 ppm, and the amount of water produced by re-decomposition of the decomposition product of the crosslinking agent of (a) is about 1500 ppm. That is,
The DCP mixed in the pellets decomposes when heated and causes a cross-linking reaction to generate decomposition residues such as cumyl alcohol and methane. Of these decomposition residues, cumyl alcohol is also decomposed again. To produce water. The decomposition of DCP decomposes about 70% into cumyl alcohol, and if all of this is decomposed into water, about 1500 ppm of water is produced.
【０００８】従って、上記（イ）と（ニ）の約１５３０
ppm がポリエチレン側から発生する水分量である。一
方、上記（ロ）の窒素ガス等の不活性なガス中に含まれ
る水分によるものは、冷却水から蒸発する水分量が数kg
/hのオーダーであるため大きな問題となる。即ち、冷却
水から蒸発した水分は直接窒素ガス等の不活性なガス中
に拡散して管内の水分量を増加させ、ポリエチレン中に
侵入する。例えば、２７５ｋＶ、２０００mm2 の架橋ポ
リエチレン絶縁ケーブルを１m/min で製造した場合、ポ
リエチレンが３００℃から１００℃に冷却され、ケーブ
ルの持つ熱エネルギーの２０％が気化熱に代り、Ｎ2 ガ
スを１０Nm3 ／ｈ流したと仮定すると架橋管内の水分量
は約５６wt％となり、１０００ppm 程度の水分量とな
る。Therefore, about 1530 of the above (a) and (d)
ppm is the amount of water generated from the polyethylene side. On the other hand, due to the water contained in the inert gas such as (b) nitrogen gas, the amount of water evaporated from the cooling water is several kg.
Since it is on the order of / h, it is a big problem. That is, the water evaporated from the cooling water directly diffuses into an inert gas such as nitrogen gas to increase the amount of water in the pipe and penetrate into polyethylene. For example, when a 275 kV, 2000 mm 2 cross-linked polyethylene insulated cable is manufactured at 1 m / min, polyethylene is cooled from 300 ° C to 100 ° C, and 20% of the thermal energy of the cable is replaced by heat of vaporization, and N 2 gas is 10 Nm. Assuming that a flow rate of 3 / h is reached, the water content in the cross-linking pipe is about 56 wt%, which is about 1000 ppm.
【０００９】通常架橋ポリエチレンケーブルの絶縁体に
用いられる材料はＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）であ
り、ラメラー構造の結晶を形成する。この結晶化の過程
で不純物はラメラーから押出され、結晶の間の比較的隙
間の多いアモルファスの非晶質の部分に集まる。このラ
メラーの間の空間やアモルファスの部分の空間を総称し
てフリーボリュームという。本来フリーボリュームは、
高圧力で圧縮すれば押し潰すことができる空間という意
味であるが、本明細書では分解残渣や水が入り得る空間
と定義する。即ち、ポリエチレンは本来無極性物質であ
るから疎水性であって水を吸着しないので、このフリー
ボリューム中のみに水が存在する。The material normally used for the insulation of crosslinked polyethylene cables is LDPE (low density polyethylene), which forms crystals of lamellar structure. In the course of this crystallization, impurities are extruded from the lamella and gather in the amorphous part of the amorphous where there are relatively many gaps between the crystals. The space between the lamellas and the space of the amorphous part are collectively called free volume. Originally free volume,
It means a space that can be crushed if it is compressed with a high pressure, but in this specification, it is defined as a space into which decomposition residues and water can enter. That is, since polyethylene is originally a non-polar substance, it is hydrophobic and does not adsorb water, so that water exists only in this free volume.
【００１０】このフリーボリューム中に存在する水や分
解残渣がボイドを形成して絶縁体の電気的特性を低下さ
せる。ボイドの発生メカニズムには２つあり、１つは架
橋温度への急激な昇温でポリエチレンに含まれた水や分
解生成ガスが発泡することにより生じ、他の１つはポリ
エチレン中に高温高圧で溶けた水蒸気が冷却の過程で水
となって集まり形成するものである。架橋管内の圧力を
高くすれば前者は抑えることができるが、後者は抑える
ことができない。後者はフリーボリューム中に入った水
蒸気が凝縮する現象であるから、冷却の過程でポリエチ
レンが結晶化する時、分子間に存在していた水や分解残
渣は結晶外に押出され、飽和蒸気圧より圧力が高ければ
ガス体から液体となって結晶間のアモルファス部分に集
まり小さなボイドを形成する。このボイドは内圧が非常
に高く、従って表面エネルギーが高く不安定であるた
め、小さなボイドは集合して安定な大きさのボイドを形
成する。Water and decomposition residues present in this free volume form voids and deteriorate the electrical characteristics of the insulator. There are two void generation mechanisms. One is caused by the foaming of water and decomposition gas contained in polyethylene due to a rapid temperature rise to the crosslinking temperature, and the other is high temperature and high pressure in polyethylene. The melted water vapor becomes water during the cooling process and collects and forms. If the pressure inside the bridge is increased, the former can be suppressed, but the latter cannot be suppressed. The latter is a phenomenon in which water vapor that has entered the free volume condenses, so when polyethylene crystallizes during the cooling process, water and decomposition residues that existed between the molecules are extruded out of the crystal, and If the pressure is high, the gas becomes a liquid and gathers in the amorphous part between the crystals to form a small void. Since this void has a very high internal pressure and therefore has high surface energy and is unstable, small voids aggregate to form a void having a stable size.
【００１１】このようにボイドが形成されると絶縁特性
が低下し、例えケーブルを乾燥してボイドの内部が空に
なってもボイドは残存し、再びクミルアルコールが分解
すれば水分を吸収しボイド中に存在するイオンやメタル
等の汚損物質により水性トリーの発達に影響を与える。
一方、絶縁体中の異物も前述のように電気的特性を大き
く低下させる原因となるが、これには原料中に含まれる
ものと製造工程で混入するものとがある。When the voids are formed in this way, the insulation characteristics are deteriorated, and even if the inside of the voids is emptied by drying the cable, the voids remain, and if the cumyl alcohol decomposes again, it absorbs water. The development of aqueous trees is affected by fouling substances such as ions and metals present in the voids.
On the other hand, the foreign matter in the insulator also causes the electrical characteristics to be greatly deteriorated as described above, and there are those contained in the raw material and those mixed in the manufacturing process.
【００１２】即ち、原料は通常ポリエチレンにＤＣＰ等
の架橋剤や老化防止剤をコンパウンドしたペレットの形
で押出機に供給される。このペレットはポリエチレン、
架橋剤、老化防止剤等をミキシングスクリューで混合押
出し、ペレタイザーで切断して製造するため、ゴミ、ヤ
ケ、金属粉等がこの工程で混入する。また、押出工程で
も、押出機各部の滞流や押出機内部での樹脂の過冷却に
よる固着等によってヤケを発生し、さらにスクリューと
バレルとの接触により金属粉を発生する。That is, the raw material is usually supplied to the extruder in the form of pellets obtained by compounding polyethylene with a crosslinking agent such as DCP and an antioxidant. This pellet is polyethylene,
Since a cross-linking agent, an anti-aging agent and the like are mixed and extruded by a mixing screw and cut by a pelletizer for production, dust, burns, metal powder and the like are mixed in this step. Also in the extrusion process, burns occur due to stagnant flow in each part of the extruder, sticking of the resin inside the extruder due to supercooling, and metal powder is generated due to contact between the screw and the barrel.
【００１３】以上のような絶縁体中のボイドや異物等に
より絶縁体の電気的特性が低下するが、一般に架橋ポリ
エチレンの絶縁破壊値はシート試験の値より一桁低い。
これは上記のような絶縁体中に生ずるボイド等の微小欠
陥や原料または製造工程で混入する異物の存在によるも
のと考えられている。交流破壊のメカニズムとしては、
ストレスが高くなるとボイド内放電を生ずる結果、電気
トリーが進展して破壊に至るプロセスや、異物周辺の空
間で同様の放電を生じ、これを起点として電気トリーが
発生するプロセスが考えられている。さらに前述の水性
トリーも電気トリーの起点となり得る。Although the electrical characteristics of the insulator are deteriorated by the voids and foreign substances in the insulator as described above, the dielectric breakdown value of crosslinked polyethylene is generally one digit lower than the value in the sheet test.
It is considered that this is due to the presence of minute defects such as voids generated in the insulator as described above and the presence of foreign substances mixed in the raw material or the manufacturing process. As the mechanism of AC breakdown,
As stress increases, in-void discharge occurs, and as a result, a process in which the electrical tree develops and is destroyed, or a process in which a similar discharge occurs in the space around the foreign substance and the electrical tree is generated starting from this is considered. Further, the above-mentioned aqueous tree can also be a starting point of the electrical tree.
【００１４】架橋ポリエチレンの特性の劣化の主なもの
は、絶縁破壊値の低下とｔａｎδの上昇であり、、これ
等の原因は水性トリー（水トリー；Ｖ．Ｔ．、ボータイ
トリー；Ｂ．Ｔ．）の成長によってもたらされる。即
ち、架橋ポリエチレンの破壊は欠陥破壊であって、その
結晶構造に起因するものではなく、主として絶縁体中の
異物、ボイド、水性トリーに起因する。The main deterioration of the properties of the cross-linked polyethylene is a decrease in the dielectric breakdown value and an increase in tan δ, and the causes of these are aqueous trees (water tree; VT; ). That is, the destruction of the cross-linked polyethylene is a defect destruction, not due to its crystal structure, but mainly due to foreign matters, voids and aqueous trees in the insulator.
【００１５】結論すれば、架橋ポリエチレンケーブル、
特に超高圧架橋ポリエチレンケーブルの絶縁特性は、ケ
ーブル製造時の水分量、即ちボイド寸法と異物の寸法に
よって支配される。この際、絶縁体中をボイドフリーの
状態まで下げ得れば、クミルアルコール等の架橋残渣の
分解が抑えられ水性トリーの発生を抑制することができ
るため、劣化を生ぜず、異物の寸法から決まる破壊電圧
が低下することがなくなる。従って、その絶縁特性は、
異物の寸法から予測できるとともに、Ｖn ｔ特性（最大
電界Ｖと破壊までの時間ｔとの関係を示す。）のｎの値
を大きくとることができるので、絶縁厚の低減が可能と
なる。In conclusion, cross-linked polyethylene cable,
In particular, the insulation characteristics of an ultra-high pressure cross-linked polyethylene cable are governed by the amount of water during cable production, that is, the void size and the size of foreign matter. At this time, if the inside of the insulator can be reduced to a void-free state, the decomposition of cross-linking residues such as cumyl alcohol can be suppressed and the generation of aqueous trees can be suppressed. The determined breakdown voltage does not decrease. Therefore, its insulation characteristics are
The value of n of the Vn t characteristic (which shows the relationship between the maximum electric field V and the time t until breakdown) can be made large while being predictable from the size of the foreign matter, so that the insulation thickness can be reduced.
【００１６】従って、ケーブルの絶縁特性を向上させる
ためには、まず第一に架橋プロセスで架橋管内の不活性
なガス中に含まれる水蒸気成分がポリエチレン中に侵入
することを極力防止することが重要となる。また、第二
には押出工程で絶縁体中に混入する異物を極力除去する
ことが重要となる。本発明は以上の点に鑑みなされたも
ので、フリーボリューム中に入った水蒸気が凝縮する過
程で生ずるボイドの発生を防止し、これにより水性トリ
ーの発生を抑えるとともに、異物の混入によって破壊電
圧が低下することを防止して、ケーブルの絶縁特性を向
上させることをその目的とするものである。Therefore, in order to improve the insulation properties of the cable, it is first of all important to prevent water vapor components contained in the inert gas in the cross-linking pipe from entering the polyethylene in the cross-linking process as much as possible. Becomes Secondly, it is important to remove as much foreign matter as possible into the insulator during the extrusion process. The present invention has been made in view of the above points, and prevents the generation of voids that occur in the process of condensation of water vapor that has entered the free volume, thereby suppressing the generation of aqueous trees, the breakdown voltage by the inclusion of foreign matter The purpose is to prevent the deterioration and to improve the insulation characteristics of the cable.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルの製造方法
は、導体外周に架橋剤を配合した未架橋のポリエチレン
を押出機により押出被覆した後、不活性なガス雰囲気に
保持された加熱部および冷却部よりなる架橋管内を通過
させ、加熱部内でポリエチレンを架橋させた後、冷却部
で冷却することにより、架橋ポリエチレン絶縁ケーブル
を製造する方法において、押出機内の前方に１０００以
上のメッシュ値を有する押出機メッシュを配設するとと
もに、加熱部内の不活性なガス雰囲気中の水分濃度を架
橋後のポリエチレンのフリーボリューム中の分子状のＨ
2 Ｏの濃度以下に維持するようにしたものである。In order to achieve the above object, a method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable according to the present invention is as follows. In a method for producing a cross-linked polyethylene insulated cable by passing through a cross-linking pipe consisting of a heating part and a cooling part held in an inert gas atmosphere, cross-linking polyethylene in the heating part, and then cooling in the cooling part, An extruder mesh having a mesh value of 1000 or more is arranged in the front of the extruder, and the molecular H in the free volume of polyethylene after cross-linking the water concentration in the inert gas atmosphere in the heating section is set.
It is designed to be maintained below the concentration of 2 O.
【００１８】また、上記目的は本願第２の発明、即ち、
導体外周に架橋剤を配合した未架橋のポリエチレンを押
出機により押出被覆した後、不活性なガス雰囲気に保持
された加熱部および冷却部よりなる架橋管内を通過さ
せ、加熱部内でポリエチレンを架橋させた後、冷却部で
冷却することにより、架橋ポリエチレン絶縁ケーブルを
製造する方法において、押出機内の前方に１０００以上
のメッシュ値を有する押出機メッシュを配設するととも
に、加熱部内の温度を１９０〜２８０℃の範囲に、かつ
その圧力を６〜１０kgf/cm2 に保持し、かつ不活性なガ
ス雰囲気中の水分濃度を０．２〜１．０wt％の範囲に維
持することによって達成される。The above-mentioned object is the second invention of the present application, that is,
After extrusion coating uncrosslinked polyethylene with a cross-linking agent mixed on the outer circumference of the conductor with an extruder, it is passed through a cross-linking tube consisting of a heating part and a cooling part held in an inert gas atmosphere to cross-link polyethylene in the heating part. Then, in the method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable by cooling in a cooling unit, an extruder mesh having a mesh value of 1000 or more is arranged in the front of the extruder, and the temperature in the heating unit is set to 190 to 280. It is achieved by maintaining the temperature in the range of 0 ° C. and the pressure thereof in the range of 6 to 10 kgf / cm 2 and maintaining the water concentration in the inert gas atmosphere in the range of 0.2 to 1.0 wt%.
【００１９】前述のように、ポリエチレンのフリーボリ
ュームは単なる空間であるから、水蒸気を含んだ不活性
なガスがここに侵入していると考えてよい。フリーボリ
ュームは低温（２０℃）で５〜６％、高温では熱膨張、
比重等から推定すると２０〜３０％と予測され、高温で
フリーボリューム中に平衡状態で侵入した水蒸気は冷却
部でポリエチレンの温度が低下することにより、急速に
飽和蒸気圧が低下し、水分（液体）となってポリエチレ
ン中に析出する。As described above, since the free volume of polyethylene is a mere space, it may be considered that an inert gas containing water vapor has entered there. Free volume is 5-6% at low temperature (20 ℃), thermal expansion at high temperature,
Estimated from specific gravity etc., it is predicted to be 20 to 30%, and the water vapor that has entered into the free volume at high temperature in equilibrium rapidly decreases the saturated vapor pressure due to the decrease in the temperature of polyethylene in the cooling part, and the water content (liquid ) And precipitate in polyethylene.
【００２０】従って、高温でポリエチレン中に存在する
水蒸気量が、冷却後の水の飽和蒸気圧に平衡してフリー
ボリューム中に残存する分子状のＨ2 Ｏ（ガス）の量に
等しければボイドを発生しない。即ち、冷却後のフリー
ボリューム中に残存する分子状のＨ2 Ｏの圧力がこの温
度で平衡な水の飽和蒸気圧以下となればよい。言い換え
れば、高温の不活性なガス中の水分の濃度を架橋後のポ
リエチレンのフリーボリューム中の分子状のＨ2 Ｏの濃
度以下に維持すればボイドを発生しない。Therefore, if the amount of water vapor present in polyethylene at high temperature is equal to the amount of molecular H 2 O (gas) remaining in the free volume in equilibrium with the saturated vapor pressure of water after cooling, voids are formed. Does not occur. That is, the pressure of the molecular H 2 O remaining in the free volume after cooling may be equal to or lower than the saturated vapor pressure of water equilibrated at this temperature. In other words, if the moisture concentration in the high temperature inert gas is maintained below the concentration of molecular H 2 O in the crosslinked polyethylene free volume, no voids are generated.
【００２１】さらに、水分がボイド中に存在すれば、老
化防止剤等の分解の結果生ずる残渣により通常ｐＨ値が
下がりＨ+ の濃度が上昇する。またこれに電界が作用す
れば更にｐＨ値は下がり、このためＤＣＰの分解により
生じたクミルアルコールの脱水反応を生じて水が発生
し、この水が水性トリーの発達を促進することによりポ
エチレンの劣化を引き起こす。しかしながら、ボイドフ
リーの状態、即ち、水蒸気（分子状のＨ2 Ｏガス）の状
態にあれば、分解残渣のイオンはトラップされたままで
動かないため上記の脱水反応も抑制され水分を発生しな
い。Furthermore, if water is present in the voids, the pH value usually decreases and the H + concentration rises due to the residue resulting from the decomposition of the antioxidant and the like. If an electric field is applied to this, the pH value will further drop, and as a result, the dehydration reaction of cumyl alcohol produced by the decomposition of DCP will occur and water will be generated. Cause deterioration. However, in the void-free state, that is, in the state of water vapor (molecular H 2 O gas), the ions of the decomposition residue remain trapped and do not move, so that the above dehydration reaction is also suppressed and water is not generated.
【００２２】後述するように、架橋管内の圧力を１０kg
f/cm2 、温度を２００℃、冷却部の温度を５０℃とすれ
ば、ボイドフリーを達成する条件は、窒素ガス等の不活
性なガス雰囲気中の水分量を０．４wt％以下にすればよ
いが、不活性なガスを置換することにより、この量を減
ずることができるため、加熱部内の温度を１９０〜２８
０℃の範囲に維持し、その圧力を６〜１０kgf/cm2 に保
持すれば、不活性なガス雰囲気中の水分量が１．０wt％
まで上昇してもボイドフリーの状態を達成することが可
能となる。As will be described later, the pressure in the bridge pipe is set to 10 kg.
If f / cm 2 , the temperature is 200 ° C, and the temperature of the cooling part is 50 ° C, the condition for achieving void-free is to set the water content in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas to 0.4 wt% or less. However, this amount can be reduced by substituting an inert gas.
If the temperature is maintained at 0 ° C and the pressure is maintained at 6 to 10 kgf / cm 2 , the water content in the inert gas atmosphere is 1.0 wt%.
It becomes possible to achieve a void-free state even when the temperature rises to.
【００２３】不活性なガスの置換は吹流しにより行われ
るが、精製再循環させるようにすることもできる。この
吹流し量は５Nm3 /h以上、特に１０Nm3 /h以上とするこ
とが好ましい。また、フリーボリューム中の水分量を抑
えるためには、冷却水の温度を低くする必要があり、架
橋管内の圧力を１０kgf/cm2 、温度を２００℃とすれ
ば、後述するように、２００℃での水分量の２０％がフ
リーボリューム中に許容し得るから、この量は２．７２
×１０-5g/cc、従って、図３の架橋管内の不活性なガス
中の水分量と水の分圧（ＰH2O ）とのグラフから０．０
６kgf/cm2 以下の蒸気圧、即ち、冷却水の温度を３５℃
以下にせねばならない。しかしながら、上記のように不
活性なガスを置換することにより、冷却水の温度は７０
℃程度まで許容することができる。The replacement of the inert gas is carried out by means of a stream of air, but it is also possible for it to be purified and recycled. The flow rate is preferably 5 Nm 3 / h or more, more preferably 10 Nm 3 / h or more. In addition, in order to suppress the amount of water in the free volume, it is necessary to lower the temperature of the cooling water. If the pressure inside the cross-linking pipe is 10 kgf / cm 2 and the temperature is 200 ° C, it will be 200 ° C as described later. This amount is 2.72 because 20% of the water content in
× 10 -5 g / cc, and therefore 0.0 from the graph of the water content in the inert gas and the partial pressure of water (P H2O ) in the cross-linking pipe of FIG.
Vapor pressure of 6kgf / cm 2 or less, that is, the temperature of cooling water is 35 ℃
You have to: However, by replacing the inert gas as described above, the temperature of the cooling water becomes 70%.
It can be allowed up to about ℃.
【００２４】尚、架橋後のポリエチレンの冷却は、冷却
水以外にも所定の流量の冷風を吹流すかあるいは精製再
循環させることによっても行うことができる。一方、架
橋ポリエチレンに混入する異物は、前述のように原料中
に含まれるものと製造工程で混入するものとがあり、こ
れ等の異物は繊維系、塩系、金属系およびガラス系のも
のに分類される。The polyethylene after cross-linking can be cooled by blowing a predetermined amount of cold air in addition to the cooling water or by refining and recycling. On the other hand, the foreign substances mixed in the cross-linked polyethylene include those contained in the raw material and those mixed in the manufacturing process as described above, and these foreign substances are fiber-based, salt-based, metal-based and glass-based. being classified.
【００２５】この中、特に有害なものは砂のようなガラ
ス系の異物で、熱膨張率が小さく、かつ鋭角形状を有す
るものである。繊維系や金属系のものは寸法的には細
く、かつ薄い形状を有するため、押出しにより絶縁体中
で電界方向に直角に配位し、ガラス系の異物に比較して
その影響は小さくなる。Of these, particularly harmful are glass-like foreign substances such as sand, which have a small coefficient of thermal expansion and have an acute-angled shape. Since fiber-based and metal-based materials are thin in dimension and have a thin shape, they are aligned in the insulator at right angles to the electric field direction by extrusion, and their influence is smaller than that of glass-based foreign matter.
【００２６】上記のガラス系等の有害な異物は押出機出
口のメッシュで除去することが可能であり、除去可能な
遺物の寸法、言い換えれば絶縁体中に混入する異物の寸
法はメッシュ値により決定される。架橋ポリエチレンの
電気的な破壊特性はｖａｃａｎｃｙ放電で決まり、その
破壊電圧はボイドや異物等の周辺の空隙であるｖａｃａ
ｎｃｙの寸法によって決まる。The harmful foreign substances such as the above-mentioned glass can be removed by the mesh at the exit of the extruder, and the size of the removable substance, in other words, the size of the foreign substances mixed in the insulator is determined by the mesh value. To be done. The electrical breakdown characteristics of cross-linked polyethylene are determined by vacuum discharge, and the breakdown voltage is vaca, which is a void around voids or foreign matter.
It depends on the size of ncy.
【００２７】この破壊ストレスとボイド径の関係はパッ
シェンのカーブ（対象ガス；空気）から図４に示す通り
であり、これから最低破壊ストレス（ＥL ）と異物径と
の関係を調べると表１ののようになる。The relationship between this breaking stress and the void diameter is as shown in FIG. 4 from the Paschen's curve (target gas; air). From this, the relationship between the minimum breaking stress ( EL ) and the particle diameter is shown in Table 1. become that way.
【００２８】[0028]
【表１】 [Table 1]
【００２９】即ち、最低破壊ストレスＥL ＝３０ｋＶ／
ｍｍを満たすためには、１０００以上の値を有するメッ
シュを使用する必要がある。このメッシュは押出機内の
前方、例えば、スクリュー前方に配置されるブレーカー
プレートの直前に配設されるが、ダイブロックからのヤ
ケ等の異物の混入は防止し得ないので、定期的に点検す
ることによりこれを極力除去する必要がある。That is, the minimum breakdown stress EL = 30 kV /
In order to satisfy mm, it is necessary to use a mesh having a value of 1000 or more. This mesh is placed in front of the extruder, for example, just before the breaker plate placed in front of the screw, but it cannot prevent foreign matter such as burn from the die block, so check it regularly. Therefore, it is necessary to remove this as much as possible.
【００３０】[0030]
【作用】本発明においては、加熱部内の不活性なガス雰
囲気中の水分濃度を抑えることにより、架橋後のポリエ
チレン中の水分の飽和蒸気圧が架橋管内の不活性なガス
中の水の分圧と同程度以下となるため、水分がポリエチ
レンのフリーボリューム中に分子状のＨ2 Ｏとして存在
する。これにより、フリーボリューム中に高温で存在す
る水蒸気が冷却によって析出することを防止することが
でき、ボイドフリーのケーブルを製造することが可能に
なる。また、所定以上の値を有する押出機メッシュを押
出機内の前方に配設することにより、絶縁体中の異物の
寸法に支配される最低破壊ストレスの低下を防止するこ
とができ、これ等により絶縁特性の向上およびその劣化
の防止を図ることができる。In the present invention, by suppressing the water concentration in the inert gas atmosphere in the heating section, the saturated vapor pressure of water in the polyethylene after cross-linking is the partial pressure of water in the inert gas in the cross-linking pipe. Therefore, the water content exists as molecular H 2 O in the free volume of polyethylene. As a result, it is possible to prevent water vapor existing at a high temperature in the free volume from precipitating due to cooling, and it is possible to manufacture a void-free cable. In addition, by disposing an extruder mesh having a predetermined value or more in the front of the extruder, it is possible to prevent a reduction in the minimum breaking stress that is governed by the size of foreign matter in the insulator. It is possible to improve the characteristics and prevent the deterioration thereof.
【００３１】[0031]
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。 （Ａ）架橋ポリエチレン絶縁ケーブルの製造方法 図１は本発明の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルの製造方
法に用いられる架橋装置１の概略を示したもので、２は
押出機、３は高周波誘導加熱コイル、４は加熱部Ａおよ
び冷却部Ｂからなる架橋管である。架橋管４の上部はス
プライスボックス（図示せず）を介して押出機２に接続
されており、架橋管４の加熱部Ａの外周にはヒータ５が
配置されている。EXAMPLES An example of the present invention will be described below. (A) Method for producing crosslinked polyethylene insulated cable FIG. 1 shows an outline of a crosslinking apparatus 1 used in the method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable according to the present invention. 2 is an extruder, 3 is a high frequency induction heating coil, 4 Is a bridge tube consisting of a heating section A and a cooling section B. The upper portion of the cross-linking tube 4 is connected to the extruder 2 via a splice box (not shown), and a heater 5 is arranged on the outer circumference of the heating section A of the cross-linking tube 4.
【００３２】この加熱部Ａには窒素ガス６が充填されて
おり、管内の窒素ガス中の水分量を０．２〜１．０wt％
の範囲に、好ましくは０．４wt％以下に維持するよう
に、上部のガス供給孔６ａから窒素ガスが５Nm3 /h以
上、好ましくは１０Nm3 /h以上の流量で導入され、下部
のガス排出孔６ｂから同量のガスが排出される。この場
合、窒素ガスを精製再循環させるようにすることもでき
る。This heating part A is filled with nitrogen gas 6, and the amount of water in the nitrogen gas in the tube is 0.2 to 1.0 wt%.
In the range of, preferably so as to maintain below 0.4 wt%, the nitrogen gas from the top of the gas supply hole 6a is 5 Nm 3 / h or more, preferably introduced in more flow 10 Nm 3 / h, the lower portion of the gas discharge The same amount of gas is discharged from the hole 6b. In this case, the nitrogen gas may be purified and recycled.
【００３３】また、架橋管４の冷却部Ｂには内部に冷却
水７が収容されており、冷却水は冷却部Ｂの下部の冷却
水供給孔７ａから供給され、上部の冷却水排出孔７ｂか
ら排出されて絶縁体を冷却する。この冷却水上部の水温
の上昇を防止するために、加熱部Ａと冷却部Ｂとの接続
部を２重管構造とし、常時冷却水をオーバーフローさせ
る。Cooling water 7 is accommodated inside the cooling section B of the bridging pipe 4, and the cooling water is supplied from the cooling water supply hole 7a in the lower part of the cooling section B and the cooling water discharge hole 7b in the upper part. Is discharged from and cools the insulator. In order to prevent the water temperature above the cooling water from rising, the connecting portion between the heating portion A and the cooling portion B has a double pipe structure, and the cooling water is constantly overflowed.
【００３４】図２は絶縁体の押出機２の概略を示したも
ので、２０は絶縁体の押出機、２１はクロスヘッドであ
る。ポリエチレンに架橋剤や老化防止剤等をコンパウン
ドしたペレットは押出機２０のホッパー２２から供給さ
れ、スクリュー２３の回転によって混合されるととも
に、バレル２４とスクリュー２３との間を前方に移動す
る。押出機２０の前方にはブレーカープレート２５が配
置されており、１０００以上の値を有する押出機メッシ
ュ２６はこのブレーカープレートの直前に配設される。
絶縁材料は押出機２０からクロスヘッド２１に送給さ
れ、ダイス２７とニップル２８との間から導体９の外側
に絶縁体９´として押出され、押出機２に接続する架橋
管４内でケーブル１０が架橋される。FIG. 2 shows the outline of the insulator extruder 2, wherein 20 is an insulator extruder and 21 is a crosshead. The pellets obtained by compounding polyethylene with a cross-linking agent, an antioxidant, etc. are supplied from the hopper 22 of the extruder 20, mixed by the rotation of the screw 23, and move forward between the barrel 24 and the screw 23. A breaker plate 25 is arranged in front of the extruder 20, and an extruder mesh 26 having a value of 1000 or more is arranged immediately in front of this breaker plate.
The insulating material is fed from the extruder 20 to the crosshead 21, is extruded as an insulator 9 ′ from between the die 27 and the nipple 28 to the outside of the conductor 9, and is connected to the extruder 2 in the cross-linking pipe 4 to form the cable 10. Are cross-linked.
【００３５】尚、図２においては絶縁体の押出しのみを
示したが、半導電層（内外部）も同様にして押出され
る。このように構成されたケーブルの架橋装置１により
本発明を実施するにあたっては、まず送出しドラム８に
巻回された導体９が押出機２に導かれ、ここでその外周
に架橋剤を配合した未架橋のポリエチレンが被覆され
る。この時、導体９は高周波誘導加熱コイル３により加
熱され、次いで、ケーブル１０は架橋管４の加熱部Ａ内
で約２００℃に加熱されてポリエチレンが架橋された
後、冷却部Ｂ内で７０℃以下まで冷却され、巻取ドラム
１１に巻取られる。 （Ｂ）窒素ガス中の水分量の検討 ここで、ボイドフリーの状態を達成するための窒素ガス
中の水分量について検討する。Although FIG. 2 shows only extrusion of the insulator, the semiconductive layer (inside and outside) is also extruded in the same manner. In carrying out the present invention with the cable crosslinking device 1 configured as described above, first, the conductor 9 wound around the feeding drum 8 is guided to the extruder 2, where a crosslinking agent is compounded on the outer periphery thereof. Uncrosslinked polyethylene is coated. At this time, the conductor 9 is heated by the high frequency induction heating coil 3, and then the cable 10 is heated to about 200 ° C. in the heating part A of the cross-linking tube 4 to cross-link polyethylene, and then 70 ° C. in the cooling part B. It is cooled to the following and wound on the winding drum 11. (B) Examination of Water Content in Nitrogen Gas Here, the water content in nitrogen gas for achieving the void-free state will be examined.
【００３６】ポリエチレン中の水分はガス状態ではフリ
ーボリューム中に存在し得るが、水分の状態ではボイド
を形成して析出する。従って、ポリエチレン中の水分は
フリーボリューム中に存在する飽和蒸気圧に相当するＨ
2 Ｏガスとボイド中の水がポリエチレン中に含まれる水
分量となる。ボイドフリーの状態は、架橋管内の圧力で
ポリエチレンが冷却された時にポリエチレン中の水の分
圧がその温度の水の飽和蒸気圧以下であればよい。Moisture in polyethylene can exist in the free volume in the gas state, but in the water state, it forms and deposits voids. Therefore, the water content in polyethylene is equivalent to the saturated vapor pressure existing in the free volume, H
2 O gas and water in the void are the amount of water contained in polyethylene. The void-free state may be such that when polyethylene is cooled by the pressure in the cross-linking pipe, the partial pressure of water in the polyethylene is equal to or lower than the saturated vapor pressure of water at that temperature.
【００３７】架橋管内の温度をＴ、圧力をＰ、この温度
におけるポリエチレン中のフリーボリュームの体積を
Ｖ、フリーボリューム中の水蒸気および窒素ガスの分圧
を、それぞれＰH2O 、ＰN2、冷却後のポリエチレン中の
フリーボリュームの体積をＶ´とすれば、 ＰＶ＝ＰH2O ＋ＰN2 ＝（ｍH2O ／ＭH2O ＋ｍN2／ＭN2）ＲＴ… ＰH2O Ｖ´＝（ｍH2O ／ＭH2O ）ＲＴ … ここで、ｍH2O 、ｍN2は、それぞれＨ2 Ｏ、Ｎ2 の質
量、またＭH2O 、ＭN2はＨ2 Ｏ 、Ｎ2 の分子量を示
す。The temperature in the cross-linking tube is T, the pressure is P, the volume of the free volume in polyethylene at this temperature is V, the partial pressures of steam and nitrogen gas in the free volume are P H2O , P N2 , and after cooling, respectively. Assuming that the volume of the free volume in polyethylene is V ′, PV = P H2O + P N2 = (m H2O / M H2O + m N2 / M N2 ) RT ... P H2O V ′ = (m H2O / M H2O ) RT ... Here , m H2O and m N2 are the masses of H 2 O and N 2 , respectively, and M H2O and M N2 are the molecular weights of H 2 O and N 2 , respectively.
【００３８】架橋管内の温度、即ち、ポリエチレンの温
度Ｔが２００℃から５０℃に冷却されたとすると、フリ
ーボリュームは約１／３に変化する。従って Ｖ＝３Ｖ´ … この時、Ｎ2 ガスは外圧とバランスの状態でポリエチレ
ン外に逃散すると考えられ、同時にＨ2 Ｏガスも一部逃
散するが、大部分は飽和蒸気圧が低下するため、水とな
りボイドを形成する。When the temperature in the cross-linked tube, that is, the temperature T of polyethylene is cooled from 200 ° C. to 50 ° C., the free volume changes to about 1/3. Therefore, V = 3V '... At this time, it is considered that the N 2 gas escapes to the outside of the polyethylene in a state of being balanced with the external pressure, and at the same time, a part of the H 2 O gas also escapes, but most of them decrease the saturated vapor pressure, It becomes water and forms voids.
【００３９】飽和蒸気圧Ｐｓ（Ｔ）は、ｍ´H2O をフリ
ーボリューム中に水蒸気として存在し得る水の量とする
と Ｐｓ（Ｔ）Ｖ´＝（ｍ´H2O ／ＭH2O ）ＲＴ… 従って、（ｍH2O −ｍ´H2O ）がボイドを形成する水分
量となる。ここで、架橋管内の圧力Ｐ＝１０kgf/cm2 、
水分量μ＝２wt％とすると、２００℃の状態での水分は
図５から ｍH2O （２００℃）＝１．３６×１０-4（g/cc）である
ので、 ＰH2O Ｖ＝（ｍH2O ／ＭH2O ）ＲＴ … から、 ＰH2O （２００℃）＝０．３０３（kgf/cm2 ）となる。The saturated vapor pressure Ps (T), when the amount of water that may be present as water vapor m'H2 O in the free volume Ps (T) V'= (m' H2O / M H2O) RT ... Therefore, ( m H2O −m ′ H2O ) is the amount of water that forms a void. Here, the pressure in the bridge pipe P = 10 kgf / cm 2 ,
Assuming that the water content μ = 2 wt%, the water content at 200 ° C. is m H2O (200 ° C.) = 1.36 × 10 −4 (g / cc) from FIG. 5, so P H2O V = (m H2O From / M H2O ) RT, P H2O (200 ° C.) = 0.303 (kgf / cm 2 ).
【００４０】これがフリーボリューム中に存在する。こ
れを５０℃に冷却したとすれば、同様にして ＰH2O （５０℃）＝０．６２０７２（kgf/cm2 ） また、５０℃での飽和蒸気圧Ｐｓは、 Ｐｓ（５０℃）＝０．１２５８１（kgf/cm2 ）であるの
で Ｐｓ（５０℃）＜ＰH2O （５０℃）であるから、当然水
が析出する。This exists in the free volume. If this is cooled to 50 ° C., then P H2O (50 ° C.) = 0.62072 (kgf / cm 2 ) similarly, and the saturated vapor pressure Ps at 50 ° C. is Ps (50 ° C.) = 0. Since it is 12581 (kgf / cm 2 ), Ps (50 ° C.) <P H2O (50 ° C.), so that water naturally precipitates.
【００４１】この量ｍ´H2O は、 ｍ´H2O ＝［（ＰH2O (50℃) −Ｐｓ(50℃) ）／ＰH2O
(50℃) ］×ｍH2O… 従って、 ｍ´H2O （５０℃）／ｍH2O （２００℃）＝０．８ 即ち、高温のガス中に存在する水分量の８０％がボイド
を構成する水分であって、２０％がボイドフリーを達成
する水分量であると推定される。[0041] The amount m'H2 O is, m'H2O = [(P H2O (50 ℃) -Ps (50 ℃)) / P H2O
(50 ℃)] × m H2O ... Therefore, m'H2O (50 ℃) / m H2O (200 ℃) = 0.8 In other words, in water of 80% of the amount of water present in the hot gas constitutes a void Therefore, it is estimated that 20% is the amount of water that achieves void-free.
【００４２】従って、２００℃の温度の架橋管中の水分
量を０．４wt％以下にすればボイドフリーの状態が達成
される。以上の結果は、図６から明らかなように、ポリ
エチレンのフリーボリューム中に存在する水分量（分子
状のＨ2 Ｏ）としては１０ppm 以下となる。 （Ｃ）具体例１ 導体上に１．６％のＤＣＰおよびの老化防止剤を配合し
た未架橋のポリエチレンを押出し被覆し、２７５kV、２
０００mm2 の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルを製造した
（絶縁厚２７．０mm；試料Ａ）。Therefore, a void-free state can be achieved by setting the water content in the cross-linked tube at a temperature of 200 ° C. to 0.4 wt% or less. As is clear from FIG. 6, the above results show that the amount of water (molecular H 2 O) present in the free volume of polyethylene is 10 ppm or less. (C) Specific Example 1 An uncrosslinked polyethylene containing 1.6% DCP and an antioxidant was coated on a conductor by extrusion coating, and 275 kV, 2
A 000 mm 2 crosslinked polyethylene insulated cable was produced (insulation thickness 27.0 mm; sample A).
【００４３】上記の押出しに際し、ブレーカープレート
の直前に１０００メッシュの押出機メッシュを配設し
た。この時の架橋および冷却条件は、架橋温度２００
℃、冷却水上部温度６５℃、Ｎ2 ガスの吹流し量１０Nm
3 /h、線速１．５m/min である。また、架橋管内のガス
中の水分量を測定した結果、０．４ｗｔ％であった。In the above extrusion, an extruder mesh of 1000 mesh was placed immediately before the breaker plate. The crosslinking and cooling conditions at this time are as follows:
℃, cooling water upper temperature 65 ℃, N 2 gas blowoff amount 10 Nm
It is 3 / h and the linear velocity is 1.5 m / min. The water content in the gas in the cross-linking tube was measured and found to be 0.4 wt%.
【００４４】一方、比較例として、冷却水上部温度８０
℃、Ｎ2 ガスの吹流し量を５Nm3 /hとした他は上記と同
様の方法により２７５kV、２０００mm2 の架橋ポリエチ
レン絶縁ケーブルを製造した（試料Ｂ）。このときの架
橋管内のガス中の水分量を測定した結果、２％であっ
た。このようにして製造したケーブルの架橋ポリエチレ
ン中の水分量を測定した結果、試料Ａでは１０ppm 以
下、試料Ｂでは５０〜１００ppm の値を示した。On the other hand, as a comparative example, a cooling water upper temperature of 80
A crosslinked polyethylene insulated cable of 275 kV and 2000 mm 2 was manufactured by the same method as above except that the flow rate of N 2 gas was 5 Nm 3 / h at ℃. The water content in the gas in the cross-linked tube at this time was measured and found to be 2%. As a result of measuring the water content in the cross-linked polyethylene of the cable manufactured in this manner, the value of sample A was 10 ppm or less, and the value of sample B was 50 to 100 ppm.
【００４５】また、このようにして製造したケーブルの
架橋ポリエチレン中のボイドをレーザ走査顕微鏡および
透過型電子顕微鏡で観察した結果、試料Ａではボイドの
生成は認められず、一方試料Ｂではボイドを生成してい
るのが認められた。 （Ｄ）具体例２ 導体上に１．６％のＤＣＰおよびの老化防止剤を配合し
た未架橋のポリエチレンを押出し被覆し、６０kV、２０
０mm2 の架橋ポリエチレン絶縁ケーブルを製造した（絶
縁厚１０．０mm；試料Ｃ）。Further, as a result of observing the voids in the cross-linked polyethylene of the cable thus manufactured with a laser scanning microscope and a transmission electron microscope, the formation of voids was not observed in Sample A, while the voids were formed in Sample B. It was recognized that it was doing. (D) Example 2 An uncrosslinked polyethylene containing 1.6% DCP and an antioxidant was extrusion-coated on a conductor at 60 kV, 20.
A 0 mm 2 crosslinked polyethylene insulated cable was produced (insulation thickness 10.0 mm; sample C).
【００４６】上記の押出しに際し、ブレーカープレート
の直前に１０００メッシュの押出機メッシュを配設し、
架橋および冷却は試料Ａと同様の条件で行った。一方、
比較例として、押出しに際しブレーカープレートの直前
に５００メッシュの押出機メッシュを配設し、試料Ｂと
同様の架橋および冷却条件で、６０kV、２００mm2 の架
橋ポリエチレン絶縁ケーブルを製造した（試料Ｄ）。At the time of the above-mentioned extrusion, an extruder mesh of 1000 mesh is arranged immediately before the breaker plate,
Crosslinking and cooling were performed under the same conditions as in Sample A. on the other hand,
As a comparative example, a 500-mesh extruder mesh was placed immediately before the breaker plate during extrusion, and a 60 kV, 200 mm 2 crosslinked polyethylene insulated cable was produced under the same crosslinking and cooling conditions as Sample B (Sample D).
【００４７】この時の架橋管内のガス中の水分量を測定
した結果、前者で０．４ｗｔ％、後者では２％であっ
た。また、このようにして製造したケーブルの架橋ポリ
エチレン中の水分量を測定した結果、試料Ｃでは１０pp
m 以下、試料Ｄでは５０〜１００ppm の値を示した。As a result of measuring the water content in the gas in the cross-linked tube at this time, the former was 0.4 wt% and the latter was 2%. In addition, as a result of measuring the amount of water in the cross-linked polyethylene of the cable manufactured in this way, it is 10 pp for sample C.
Below m, Sample D showed a value of 50 to 100 ppm.
【００４８】さらに、架橋ポリエチレン中のボイドをレ
ーザ走査顕微鏡および透過型電子顕微鏡で観察した結
果、試料Ａではボイドの生成は認められず、一方試料Ｂ
ではボイドを生成しているのが認められた。上記の試料
ＣおよびＤについて、最大電界Ｖと破壊までの時間ｔと
の関係を示すＶn ｔ特性（Ｖn ｔ＝ｃｏｎｓｔ．）を調
査した結果、試料Ｃではｎ＝２０〜２４、試料Ｄではｎ
＝１２〜１６の値が得られた。Further, as a result of observing the voids in the cross-linked polyethylene with a laser scanning microscope and a transmission electron microscope, the formation of voids was not observed in the sample A, while that of the sample B was observed.
It was confirmed that voids were generated in. As a result of investigating the Vn t characteristics (Vn t = const.) Showing the relationship between the maximum electric field V and the time t until breakdown in the above samples C and D, n = 20 to 24 in sample C and n in sample D.
= 12-16 values were obtained.
【００４９】ここで、試料Ｃで得られた絶縁体を、線路
最高電圧 ＥO ＝２８７．５ｋＶのケーブルに採用した
とすると、Ｋ1 ＝２４（ｎ＝２４と仮定），Ｋ2 ＝１．
１（不確定要素に対する裕度）、Ｋ3 ＝１．１（温度係
数）とすれば、 商用周波数耐圧試験値＝ＥO ×３1/2 ×Ｋ1 ×Ｋ2 ×Ｋ
3 ＝３０４．６（ｋＶ） 最低破壊ストレスＥL ＝３０ｋＶ／ｍｍとすると、絶縁
厚ｔ＝１０．１５ｍｍとなる。従って従来法によるｎ＝
９の場合に比較してチレン絶縁ケーブルの場合に、その
絶縁厚は約１／２．６に低減することが可能になる。If the insulator obtained in Sample C is used for a cable having a line maximum voltage E O = 287.5 kV, K 1 = 24 (assuming n = 24), K 2 = 1.
1 (margin for uncertainties) and K 3 = 1.1 (temperature coefficient), commercial frequency withstand voltage test value = E O × 3 1/2 × K 1 × K 2 × K
3 = 304.6 (kV) When the minimum breakdown stress EL is 30 kV / mm, the insulation thickness t is 10.15 mm. Therefore, n =
In the case of the Tiren insulated cable, the insulation thickness can be reduced to about 1 / 2.6 as compared with the case of No. 9.
【００５０】[0050]
【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によれ
ば、高温の架橋管内でポリエチレン中に侵入した水蒸気
が冷却後も架橋管内の飽和蒸気圧以下に保たれるためボ
イドをの発生が防止され、ボイドフリーのケーブルを製
造することができる。また、同時に絶縁体中の異物の寸
法に支配される最低破壊ストレスの低下を防止すること
ができるため、これ等により絶縁特性および耐劣化性を
著しく向上させることができる。As described above, according to the method of the present invention, the water vapor that has penetrated into the polyethylene in the high temperature cross-linking pipe is kept below the saturated vapor pressure in the cross-linking pipe even after cooling, so that voids are generated. And a void-free cable can be manufactured. Further, at the same time, it is possible to prevent the minimum breaking stress, which is governed by the size of the foreign matter in the insulator, from being lowered, so that the insulating properties and the deterioration resistance can be remarkably improved.
【図１】本発明の方法に用いられる製造装置の概略図。FIG. 1 is a schematic view of a manufacturing apparatus used in the method of the present invention.
【図２】本発明の方法に用いられる押出機の概略図。FIG. 2 is a schematic view of an extruder used in the method of the present invention.
【図３】架橋管内のガス中の水分量と水の分圧の関係を
示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of water in the gas in the bridge and the partial pressure of water.
【図４】絶縁体の破壊ストレスとボイド径の関係を示す
グラフ。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the breakdown stress of an insulator and the void diameter.
【図５】架橋管内のガス中の水分量と窒素ガス中の水分
量の関係を示すグラフ。FIG. 5 is a graph showing the relationship between the amount of water in the gas in the bridge and the amount of water in the nitrogen gas.
【図６】架橋管内のガス中の水分量とポリエチレン中の
水分量の関係を示すグラフ。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the amount of water in the gas in the cross-linked tube and the amount of water in polyethylene.
１…ケーブルの架橋装置 ２…押出機 ３…高周波誘導加熱コイル ４…架橋管 ５…ヒータ ６…窒素ガス ７…冷却水７ ９…導体 １０…ケーブル ２０…絶縁体の押出機 ２１…クロスヘッド ２５…ブレーカープレート ２６…押出機メッシュ Ａ…加熱部 Ｂ…冷却部 1 ... Cable cross-linking device 2 ... Extruder 3 ... High-frequency induction heating coil 4 ... Cross-linking tube 5 ... Heater 6 ... Nitrogen gas 7 ... Cooling water 7 9 ... Conductor 10 ... Cable 20 ... Insulator extruder 21 ... Crosshead 25 … Breaker plate 26… Extruder mesh A… Heating part B… Cooling part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 会田 二三夫 川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号 昭和 電線電纜株式会社内 (72)発明者 島貫 浩至 川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号 昭和 電線電纜株式会社内 (72)発明者 加藤 雅裕 川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号 昭和 電線電纜株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Fumio Aida 2-1-1 Oda Sakae, Kawasaki-ku, Kawasaki City Showa Electric Wire & Cable Co., Ltd. No. Showa Densen Denki Co., Ltd. (72) Inventor Masahiro Kato 2-1-1 Oda Sakae, Kawasaki-ku, Kawasaki City Showa Densen Denki Co., Ltd.
Claims (5)
エチレンを押出機により押出被覆した後、不活性なガス
雰囲気に保持された加熱部および冷却部よりなる架橋管
内を通過させ、前記加熱部内で前記ポリエチレンを架橋
させた後、前記冷却部で冷却することにより、架橋ポリ
エチレン絶縁ケーブルを製造する方法において、前記押
出機内の前方に１０００以上のメッシュ値を有する押出
機メッシュを配設するとともに、前記加熱部内の不活性
なガス雰囲気中の水分濃度を架橋後のポリエチレンのフ
リーボリューム中の分子状のＨ2 Ｏの濃度以下に維持す
ることを特徴とする架橋ポリエチレン絶縁ケーブルの製
造方法。1. An uncrosslinked polyethylene having a cross-linking agent mixed on the outer periphery of a conductor is extrusion-coated by an extruder, and then passed through a cross-linking pipe consisting of a heating part and a cooling part held in an inert gas atmosphere to carry out the heating. In the method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable by cross-linking the polyethylene in a section and then cooling it in the cooling section, an extruder mesh having a mesh value of 1000 or more is arranged in the front of the extruder. A method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable, characterized in that the moisture concentration in an inert gas atmosphere in the heating section is maintained below the concentration of molecular H 2 O in the free volume of polyethylene after crosslinking.
エチレンを押出機により押出被覆した後、不活性なガス
雰囲気に保持された加熱部および冷却部よりなる架橋管
内を通過させ、前記加熱部内で前記ポリエチレンを架橋
させた後、前記冷却部で冷却することにより、架橋ポリ
エチレン絶縁ケーブルを製造する方法において、前記押
出機内の前方に１０００以上のメッシュ値を有する押出
機メッシュを配設するとともに、前記加熱部内の温度を
１９０〜２８０℃の範囲に、かつその圧力を６〜１０kg
f/cm2 に保持し、かつ前記不活性なガス雰囲気中の水分
濃度を０．２〜１．０wt％の範囲に維持することを特徴
とする架橋ポリエチレン絶縁ケーブルの製造方法。2. A non-crosslinked polyethylene having a cross-linking agent blended on the outer periphery of a conductor is extrusion-coated with an extruder, and then passed through a cross-linking pipe consisting of a heating part and a cooling part held in an inert gas atmosphere to carry out the heating. In the method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable by cross-linking the polyethylene in a section and then cooling it in the cooling section, an extruder mesh having a mesh value of 1000 or more is arranged in the front of the extruder. , The temperature in the heating section is in the range of 190 to 280 ° C, and the pressure is 6 to 10 kg.
A method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable, which is characterized in that the moisture concentration in the inert gas atmosphere is maintained in the range of 0.2 to 1.0 wt% while being maintained at f / cm 2 .
の流量で置換されることを特徴とする請求項２記載の架
橋ポリエチレン絶縁ケーブルの製造方法。3. The method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable according to claim 2, wherein the inert gas in the heating section is replaced at a flow rate of 5 Nm 3 / h or more.
持されることを特徴とする請求項２記載の架橋ポリエチ
レン絶縁ケーブルの製造方法。4. The method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable according to claim 2, wherein the temperature of the cooling water in the cooling section is maintained at 70 ° C. or lower.
エチレンを押出機により押出被覆した後、不活性なガス
雰囲気に保持された加熱部および冷却部よりなる架橋管
内を通過させ、前記加熱部内で前記ポリエチレンを架橋
させた後、前記冷却部で冷却することにより、架橋ポリ
エチレン絶縁ケーブルを製造する方法において、前記押
出機内の前方に１０００以上のメッシュ値を有する押出
機メッシュを配設するとともに、前記不活性なガス雰囲
気中の水分濃度を０．４wt％以下の範囲に維持するよう
に、前記加熱部内の温度、圧力および不活性なガスの置
換流量を制御することを特徴とする架橋ポリエチレン絶
縁ケーブルの製造方法。5. An uncrosslinked polyethylene having a crosslinker mixed on the outer periphery of a conductor is extrusion-coated with an extruder and then passed through a crosslink pipe consisting of a heating part and a cooling part held in an inert gas atmosphere to carry out the heating. In the method for producing a crosslinked polyethylene insulated cable by cross-linking the polyethylene in a section and then cooling it in the cooling section, an extruder mesh having a mesh value of 1000 or more is arranged in the front of the extruder. A crosslinked polyethylene characterized by controlling the temperature, pressure and the replacement flow rate of the inert gas in the heating section so as to maintain the water concentration in the inert gas atmosphere within the range of 0.4 wt% or less. Insulated cable manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5328935A JPH07192561A (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | Manufacture of cross-linked polyethylene insulated cable |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5328935A JPH07192561A (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | Manufacture of cross-linked polyethylene insulated cable |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07192561A true JPH07192561A (en) | 1995-07-28 |
Family
ID=18215745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5328935A Withdrawn JPH07192561A (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | Manufacture of cross-linked polyethylene insulated cable |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07192561A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014529843A (en) * | 2011-08-09 | 2014-11-13 | アウマン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＡｕｍａｎｎ ＧｍｂＨ | Device for coating conductive wires |
| CN112201406A (en) * | 2020-09-10 | 2021-01-08 | 山东泰开电缆有限公司 | Automatic nitrogen purity control device and method for cross-linked pipe of cross-linked cable production line |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP5328935A patent/JPH07192561A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014529843A (en) * | 2011-08-09 | 2014-11-13 | アウマン ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＡｕｍａｎｎ ＧｍｂＨ | Device for coating conductive wires |
| CN112201406A (en) * | 2020-09-10 | 2021-01-08 | 山东泰开电缆有限公司 | Automatic nitrogen purity control device and method for cross-linked pipe of cross-linked cable production line |
| CN112201406B (en) * | 2020-09-10 | 2022-03-04 | 山东泰开电缆有限公司 | Automatic nitrogen purity control device and method for cross-linked pipe of cross-linked cable production line |
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