JPS5855602B2 - プラスチツクテ−プ絶縁圧力型電力ケ−ブル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、導体上にプラスチックフィルムテープを巻回
して絶縁層を形成し、絶縁性流体を加圧封入してなる圧
力製電カケ−プルに関する。

従来より電カケープルとして、ＯＦ（油入り）ケーブル
や、ＧＦ（ガス入り）ケーブルが実用化されてかり、そ
の絶縁テープとしては、セルロース系りるいはプラスチ
ック繊維からなる合成紙系の絶縁紙が主に使用されてい
るが、近年絶縁紙に比べて絶縁強度が優れ、誘電損失が
小さく、乾燥脱気し７易い性質を本来布するプラスチッ
クフィルムがその絶縁層として検討されている。

ここに用いられる絶縁性流体としては、鉱油、シリコー
ンオイルやポリブテンやアルキルベンゼン等の合成油、
窒素、六弗化硫黄、フレオン等の各種のものであるか、
これ等の絶縁性流体を封入し含浸循環し易く、実用性能
の高いプラスチックフィルム絶縁型カケープルを得る努
力が続けられている。

本発明は、かかるケーブルにおいて、絶縁紙を併用せず
に、プラスチックフィルムのみを絶縁テープとして使用
せんとする場合に直面する種々の問題を解決し、更にイ
ンパルス破壊強度がより優れた電カケープルが得られる
ことを見出したものである。

即ち、第１の問題は前述の目的で、絶縁紙を、プラスチ
ックフィルムに変更する場合、一般にプラスチックフィ
ルムは絶縁紙に比べて絶縁性流体の含浸性並びに流通性
が悪いという性質があり、ケーブルの絶縁耐力を損ねた
りする等の問題を生ずるので、対策として、フィルム表
面に溝切り加、■を施したり、フィルム表面にパウダー
を付着させたり、透気性の優れた絶縁紙とフィルムとを
交−互に巻回したり、フィルムに凹凸加工を施す等の方
法が試みられているが、溝切り加工はフィルムを痛め、
パウダー付着法はパウダーの付着ムラや移動が生じ、絶
縁紙を併用するとその分だけ絶縁耐力の高いプラスチッ
クフィルムを用いる効果が低減され、又凹凸加工を施し
たものは、ケーブルとして巻回する際やケーブルとして
使用時に凹凸がへたって流通性が減少してし１うという
問題があった。

次に第２の問題として、絶縁紙を用いてかかる構造の電
カケープルを製造する場合、その巻回機械設備適性や巻
回後にケーブルを屈曲した場合の絶縁テープのしわの点
から、絶縁テープとしては腰の強いもの、即ち厚みとし
てはなるべく厚いものが好１しく、このことは、絶縁紙
をプラスチックフィルムに変えた場合も同じことであり
、できるだけ腰の強いプラスチックフィルムを使用する
ことが望ましいが、プラスチックフィルム、例えば絶縁
耐力の高い２軸延伸ポリプロピレンフイルムでは溶融製
膜時のキャスティング速度の点では高々１００μの厚み
程度１でしか工業生産されておらず、該ケーブルの絶縁
テープとして使用せんとしても困難であったり、又一般
にプラスチックフィルムは厚くなる枚単位厚み当りの絶
縁耐力が劣るという問題があった。

本発明者等は、先にかかる問題を解決するものとして、
絶縁テープとして、同種類の材質のプラスチックフィル
ムが積層接着されかつ凹凸加工が施されたプラスチック
テープを使用することにより、驚くべきことに、前述の
プラスチックフィルムの凹凸のへたりが大巾に改良され
て絶縁性流体の流通性の低下がほとんどなくなり、しか
も腰が強くて厚〈従来の絶縁紙用巻回機械設備が容易に
使え、更に衝撃電圧破壊強度（以下インパルス破壊強度
という）の高い電カケープルが容易に得られることを見
出している。

より詳しく説明すると、通常のプラスチックフィルム単
体に凹凸加工を施した絶縁テープを使用してかかる電カ
ケープルを製造すると、該絶縁テープの巻回時、あるい
は電カケープルとして使用している時に加わる数１０℃
〜１００℃程度の温度のために、該絶縁テープの凹凸の
高さが半減してし１い、絶縁性流体の流通性が大巾に低
下し、又例えば冷却媒体が絶縁層を慣通して流れる方式
のケーブルにかいては冷却効果が失われ、ケーブルの温
度が上昇して、使用されている各種の絶縁体が急速に劣
化してし１うという問題が発生するが、先の発明による
、同種類の材質のプラスチックフィルムが積層接着され
、かつ凹凸加工が施されたプラスチックフィルム絶縁テ
ープを使用すると、前述の如き凹凸の高さの減少はほと
んどなくなり、絶縁性流体の流通性が実用上十分に推持
でき、又、複数枚のフィルムが積層されているので前述
の如く高々１００μの厚さ渣でしか工業生産できず、し
かも腰の弱い２軸延伸ポリプロピレンフイルムでも、積
層により任意の厚さのものが得られるので、該電カケー
プルの絶縁テープとして十分使用することができるよう
になり、更に又、例えば、埠さ２５μと５０μの２軸延
伸ポリエチレンテレフタレートフイルムを貼合せて凹凸
加工したものは、厚さ７５μの１枚の同種フィルムに凹
凸加工したものに比べて、インパルス破壊強度が大巾に
高くなるという利点もあることを見出しているが、本発
明は新たに、異種類の材質のプラスチックフィルムが積
層接着され、かつ凹凸加工が施されたプラスチックフィ
ルムテープを使用したものは、先の発明の同種類の材質
からなるものを使用したものに比べて、驚くべきことに
、前述の種々の利点の外に、更にインパルス破壊強度の
高いものが得られることを見出したのである。

即ち、先の発明では、同種類の材質からなるもの、例え
ば厚さ２５μと５０μのポリエステルフィルムを組合せ
たものでインパルス破壊強度が１０２ ＫＶ／ｍｍ、厚
さ６０μのポリオレフィンフィルム２枚を組合せたもの
で１３５ＫＶ／ｍｍと、絶縁紙の７２ Ｋ Ｖ ／ｍｖ
Ｉｔより優れた値を得ているが本発明による異種類の材
質からなるもの、例えば厚さ２５μのポリエステルフィ
ルム１枚と、厚さ６０μのポリオレフィンフィルム１枚
とを組合すと、驚くべきことに、１６０Ｋｖ／ｒＩＬ１
ｎものインパルス破壊強度が得られることを見出したの
である。

なお・本発明でいう異種類の材質のプラスチックフィル
ムとは異系列のポリマーフィルムの組合せであり、ポリ
マーとしてはポリエステル系およびポリオレフィン系が
あり、これ等ポリマーからなるフィルムを適宜組合せた
ものを意味するが、通常は２〜３層の組合で十分であり
、特に機械的強度、熱的安定性、化学的安定性に優れた
ポリエスチルフィルム、特に２軸延伸ポリエチレンテレ
フタレートフイルムと、誘電損失が小さく絶縁耐力の優
れたポリオレフィンフィルム、特に２軸延伸ポリプロピ
レンフイルムとの組合せが特に好１しく、両者の長所を
合せ持った全く新（−いプラスチックフィルム絶縁材料
が得られるのである、又フィルムの構造としては、未延
伸、ｌ軸延伸、２軸延伸等夫々のフィルムの種類に応じ
て最適なものを選べばよいが、一般に機械的強度や絶縁
耐力の点で、少くとも１層は２軸延伸フイルムを組込ん
でｐ〈のが好ｉｔ、＜、夫々１枚のフィルムの厚さとし
ては、６０μ程度以下が望ましい。

なあ・、封入する絶縁性流体としては、前述の如く、鉱
油、シリコーンオイルやポリブテンやアルキルベンゼン
等の合成油、窒素、六弗化硫黄、フレオン等があるが、
フィルム絶縁テープの材質に応じて適宜適用できる。

ところで、積層接着とは、複数枚のプラスチックフィル
ムが積層さね、それ等が互に接着していることを意味す
るが、通常の積層絶縁紙の如くスポット的に接着したも
のよりも、全面に亘って接着したものの方が、該凹凸加
工したプラスチックフィルムの場合にはインパルス破壊
強度が高くて好ましい。

又その接着方法は、例えば凹凸加工の前に複数枚のフィ
ルムを溶剤溶解型の高分子接着剤で貼合せたり、ホット
メルト型高分子接着剤で熱圧着したり、エクストルージ
ョンラミネートしたり、あるいは最初の製膜工程で複合
製膜してもよく、又凹凸加工と同時に適宜の方法で積層
接着してもよいが、特に前者の方法の方がインパルス破
壊強度の点で好ましい。

又凹凸加工の方法は、通常のエンボス加工、真空成型、
圧縮成型等士意のものが使用できるが、長尺フィルムを
連続的に能率よく凹凸加工できる点で、特にエンボス加
工が好１しく、本発明のケーブルに釦ける絶縁強度の点
でもエンボス加工した絶縁テープが効果的である。

又凹凸加工としては、表面層のみに凹凸変形を与えたも
のよりも、第２図、第３図の如ぐ全ての層に亘って凹凸
変形を与えたものの方が、局部的な薄層部分がなく、特
にインパルス破壊強度が高くて好ましい。

又、本発明でいうへたり率とは、第１図の如く凹凸加工
前のフィルムの厚さく凹凸加工前に複数枚に分かれてい
る場合はその合計厚さ）をＡとし第２図の如く凹凸加工
後の見掛は厚さをＢとし、伺等かの外的処理が加わって
−＼たつ後の見掛厚さを第３図の如くＣとすると、 と定義する。

なか本発明でいうシート状ザンブルのインパルス破壊強
度の測定方法は第４図の如く平行平板電極を用い、ケー
ブル絶縁テープを模擬するために３枚に１組は直径１７
闘φの′Ｆ：、（巻回テープ合せ目のギャップに相当）
を設けた３枚１組のサンプルを該電極板間に挾み、８０
℃、２０ ｋｇ／ｃｒｎ’ ノンロン１２ガス（ＣＣ１
２Ｆ２．フレオン１２に相当）あるいは８０℃のドデシ
ルベンゼン油中に保って１×４０μＳの衝撃電圧を予想
破壊値の５０％からスタートし、２ＫＶステツプで各電
圧３回ずつ印加した。

破壊強度算出のための厚さは、サンプルを取出して全体
の厚さをマイクロメーターで測定した。

実施例 １ 厚さ２５μの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィ
ルムの片面に、溶剤溶解型高分子接着剤として、主剤が
線状飽和ポリエステル樹脂、硬化剤が当量比のインシア
ネート樹脂からなる２０％トルエン溶液の接着剤を、グ
ラビヤコーターで溶剤乾燥後の厚さが３μとなるように
塗布し、８０℃の熱風オーブン中で溶剤を乾燥し、つい
で該接着剤面に、予め表面にコロナ放電処理を施して易
接着化した厚さ６０μの２軸延伸ポリプロピレンフイル
ムを重ね合せて、１対のラミネートロールへ供給して、
１１０℃の温度で５ｋｇ／αの線圧力で熱圧着して、２
５μのポリエステルフィルムと６０μのポリオレフィン
フィルムとが、１枚づつ全面に亘り積層接着されてなる
合計厚さ８８μの複合フィルムを得た。

次に該複合フィルムを、タテ０．６６ｍｍ、ヨコ０．６
６ｍｍ、、％さ０．２ ａｍのピラミッド型凹凸が１ｄ
当り２２５個ある金属ロールとペーパーロールよりなる
１対のエンボスロールに供給し、１３０℃の温度下で３
５ｋｇ／ｃｒｆＬの線圧力でエンボス加工し見掛厚さが
１２０μの、ポリエステルフィルムとポリプロピレンフ
ィルムとが積層接着されてなる全層に亘る凹凸加工が施
されたプラスチックフィルムを得た。

次に該フィルムを前述の方法で８０℃のフロン１２中に
保ち、インパルス破壊強度を測定したところ、１６０
ＫＶ ／ｌｎｍと高く、又その後読フィルムを取出して
見掛厚さを測定したところ１１９μあり、へたり率は３
咎と小さく優れていた。

比較例 １ （Ｐ）厚さ２５μのポリエチレンテレフタレート繊維か
ら成る合成紙と厚さ６０μの２軸延伸ポリプロピレンフ
イルムを実施例１と同様な方法で接着した積層体、及び
（Ｑ）厚さ１０μのポリエチレンテレフタレート繊維か
らなる合成紙と厚さ６０μの２軸延伸ポリプロピレンフ
イルムを実施例１と同様な方法で接着した積層体、を夫
々実施例１と同様な方法で凹凸加工し、その加工された
各試料についてインパルス破壊強度とへたり率を測定し
た結果を表１に示す。

表１から明らかなように（ＰＬ （Ｑ）ともにインパ
ルス破壊強度カ実施例１より劣り、実施例１が優れてい
ることがわかった。

比較例 ２ （Ｒ）厚さ２５μと５０μの２軸延伸ポリエチレンテレ
フタレートフイルム同志、及び（Ｓ）厚さ６０μの２枚
の２軸延伸ポリプロピレンフイルム同志、及び（Ｔ）厚
さ７５μの１枚の２軸延伸ポリエチレンテレフクレート
フイルムを夫々実施例１と同様な方法で積層接着、凹凸
加工し、インパルス破壊強度とへたり率を測定したとこ
ろ、表１の如くなり、インパルス破壊強度は実施例１の
方が優れ、へたり率は（Ｒ）、（Ｓ）とはほぼ同等であ
り、（Ｔ）ははるかに劣ってあ・す、実施例１の方が優
れていることがわかった。

実施例 ２ 厚さ１２μの２軸延伸ポリエチレンフタレートフイルム
に、厚さ５０μの２軸延伸ポリフロヒレンフイルムを実
施例１と同様にして積層し、更にもう１枚の厚さ１２μ
の２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフイルムを同様
な方法で積層して、両表面層がポリエステルフィルムで
、中間層がポリオレフィンフィルムからなる合計厚さが
８０μの３層構造の複合フィルムを得た。

該フィルムに実施例１と同様にして凹凸力旺を施したと
ころ、見掛厚さ１１８μの凹凸加工フィルムが得られ、
実施例１と同様にしてインパルス破壊強度を測定したと
ころＪ ６５ Ｋ Ｖ／＋！！７にと優れてかり、又見
掛厚さは１１８μあり、へたり率は０％で全くへたって
いなかった。

実施例 ３ 第５図は、絶縁層８として、本発明による異種類の材質
の積層接着凹凸加ニブラスチックテープを用いた５５０
ＫＶのＧＦ（ガス封入）ケーブルの実施例である。

絶縁性流体は供給路６から撚線導体７を通して絶縁層８
の内部に供給される。

この場合、絶縁層は凹凸加工を施したテープで構成され
ているので、流通性に優れてかり、絶縁性流体は十分に
絶縁層８内に満される。

なかこの場合ノ絶縁性に体１ｄ、”フロン”１２（ＣＣ
１２Ｆ２フレオン１２に相当）であり、封入圧力は２０
ｋｇ／ｃｒｒｉ’Ｇである。

導体７は、断面積２０００ｍｍ２の銅撚線であり、外径
は６０朋である。

該ケーブルを、交流ワーキングストレス１５ＫＶ／關で
設計した場合、衝撃電圧耐圧規格に対する衝撃電圧破壊
強度（インパルス破壊強度）は８７、９ Ｋ Ｖ ／ｌ
ｎｍ以上が必要となるが、本発明の実施例１，２に示し
たプラスチックテープのそれは夫ｋ １６０ ＫＶ／ｍ
ＴＩＬ、 １６５ ＫＶ／ｉｍテ＝ｓ り、前述規格を
十分に満足してあ・す、５５０ＫＶ級ケーグルを製造す
ることが可能であることがわかった。

実施例 ４ 厚さ２５μの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフイ
ルムと、予めその表面をコロナ放電処理して易接着化し
た厚さ６０μの高密度ポリエチレンフィルムを用意し、
実施例１と同様にして貼り合わせ、凹凸加工を施して見
掛厚さ１２０μのプラスチックフィルムを得た。

次に該フィルムを前述の方法で８０℃のドデシルベンゼ
ン油中に保ち、インパルス破壊強度を測定したところ、
へたり率は８ダと小さく、又インパルス破壊強度は１５
８ ＫＶ／ｍｍと優れていた。

５５０ＫＶのＯＦ（油封入）ケーブルを交流ワーキング
ストレス１５ ＫＶ／ｍｍで設計した場合、衝撃電圧耐
圧規格に対するインパルス破壊強度は１１０ ＫＶ／ｍ
ｉ以上が必要となるが、本実施例のプラスチックテープ
は前述規格を満足しており、５５０ＫＶ級ケーブルを製
造可能であることがわかった。

比較例 ３ （Ｕ）厚さ２５μと６０μの２軸延伸ポリエチレンテレ
フタレートフイルム同志、ｐよび（ｖ）厚さ２５μと６
０μの高密度ポリエチレンフィルム同志、ｐよび（Ｗ）
厚さ８５μの１枚のポリエチレンテレフタレートフィル
ムを夫々実施例４と同様な方法で積層接着、凹凸加工し
てインパルス破壊強度とへたり率を測定したところ、表
２の如くなり、インパルス破壊強度は実施例４の方が優
れ、へたり率は（Ｕ）、（Ｖ）はぼ同等であり、（Ｗ）
ははるかに劣ってあ・す、実施例４が優れていることが
わかった。

実施例 ５ 厚さ３０μの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフイ
ルムと、予めその表面をコロナ放電処理して易接着化し
た厚さ６０μの２軸延伸ポリプロピレンフイルムを用意
し、実施例１と同様にして貼り合わせ、凹凸加工を施し
て見掛厚さ１７０μのプラスチックフィルムを得た。

次に該フィルムを実施例４と同様にして８０℃のドデシ
ルベンゼン油中に保ち、インパルス破壊強度を測定した
ところ、へたり率は６φと小さく又、インパルス破壊強
度は１７２ ＫＶ／ｍｍと優れており、５５０ＫＶのＯ
Ｆ（油封入）ケーブルの衝撃電圧耐圧規格を満足してい
ることがわかる。

比較例 ４ （Ｘ）厚さ３０μと６０μの２軸延伸ポリエチレンテレ
フタレートフイルム同志、ｈ ｘ Ｏ’ （Ｙ ）厚さ
３０μと６０μの２軸延伸ポリプロピレンフイルム、お
よび（２）厚さ９０μの２軸延伸ポリプロピレンフイル
ムを夫々実施例５と同様な方法で積層接着、凹凸加工し
てインパルス破壊強度とへたり率を測定したところ、表
３の如くなり、インパルス破壊強度は実施例５の方が優
れ、へたり率は（ＸＬ （Ｙ）はほぼ同等であり、（
ｚ、）ははるかに劣っており、実施例５が優れているこ
とがわかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、凹凸加工を施す前の積層フィルムの断面図の
一例である。 第２図は全層に亘り凹凸加工を施した後の積層フィルム
の断面図の一例である。 第３図は、第２図のフィルムがへたった後の断面図の一
例である。 第４図は、シート状サンプルのイノパルス破壊電圧を測
定する場合の電極板とサンプルとの関係を示す断面図で
ある。 第５図は、本発明のプラスチックテープ絶縁圧力製電カ
ケ−プルの断面図の一例である。 １・・・フィルム、２・・・１と異種類の材質のフィル
ム、３・・・高圧側電極、４・・・サンプル、５・・・
接地側電極、 ６・・・絶縁性流体供給路、 ７・・・撚線導体、 ８・・・絶縁層、 ９・・・鋼管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導体上に、ポリエステル系またはポリオレフィン系
   のプラスチックからなるフィルムテープを巻回して絶縁
   層を形成し、絶縁性流体を加圧封入してなる圧力製電カ
   ケ−プルにかいて、該絶縁層として異種類の材質のプラ
   スチックフィルムが積層接着され、かつ凹凸加工が施さ
   れたプラスチックフィルムテープを用いた事を特徴とす
   る圧力製電カケ−プル、−