JPS5925109A - 電力ケ−ブルの製造方法 - 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】 この発明は、油浸型カケープル特に超高圧もしくは超々
高圧下で使用できる電カケープルの製造方法に関するも
のである。

近時送電々圧の高電圧化に伴ない、ＯＦ　ケーブルに使
用される絶縁体も通常のクラフト紙より優れた誘電特性
や絶縁耐力が要求されている。

この要求に対して現在プラスチックとセルロースとを混
抄もしくはラミネートした構造の半合成紙の開発が進め
られておシ、相当有望なものと認められ、一部は実用化
に進んでいる。これらに使用されるプラスチックとして
は電気特性、加工性及びコスト等の点からオレフィン系
ポリマーが主として使用されておシ、耐絶縁油性を考慮
して結晶性の高いポリエチレン（ＰＫ、　）　、　　ポ
リプロピレン（ＰＰ　）、ポリ−４−メチルペンテン（
ＴＰＸ　）等が用いられているが、このような結晶性の
高いオレフィン系ポリマーでも、絶縁油として主に用い
られている炭化水素系絶縁油とは化学構造が類似してい
るので絶縁油によるある程度の膨潤は避けられない。

又、半合成紙としてはプラスチックシートとセルロース
紙とを貼シ合わせるラミネートタイプのものと、プラス
チック繊維或いはフレークとセルロースパルプとを混抄
する混抄紙タイプのものとがあるが、前者のラミネート
タイプのものでは、貼り合わせに際してセルロース紙の
層間に溶融プラスチックを絡ませる物理的な接着にょシ
構成されているものであって、接着剤等は誘電特性を低
下させることから使用することができず、前記ラミネー
トのプラスチックシートとして用いられるオレフィン系
ポリマーが無極性のポリマーであることから、セルロー
ス紙との化学的な結合は期待されず、貼シ合わせ面の接
着力は弱く、剥離し易い欠点がある。

従って、このようなラミネート紙をテープ状にスリット
加工する際や、導体上に巻回する際に、剥離現象が生じ
易く、製造能率が悪いことと、萬−電気機器の油浸状態
で眉間剥離を生ずるようなことがあれば、電気的性能に
大きな影響を及ぼすおそれなしとしない。またラミネー
ト紙ではシート状のプラスチックと貼シ合わせであるの
で、絶縁油による膨潤も大きく、更にケーブル絶縁体と
して使用する場合は、端末処理に際して鉛工等の高温加
熱処理の場合にラミネート紙のプラスチック層が融解し
てテープのエッヂ部にはみ出すおそれがあるという問題
がある。

一方混抄紙タイブの半合成紙では、上述した剥離の問題
は生ぜず、また絶縁油によるプラスチックの膨潤につい
ても、紙パルプ繊維間に微細なプラスチック繊維或はフ
レークが分散されている構造であるので１紙パルプが一
種のクッションとして働き膨潤も緩和され、更に鉛工等
の高温加熱処理を受ける場合でも、融解プラスチックの
はみ出しが軽減されるという利点もある。

混抄紙に使用されるプラスチックの形態としては、加工
コスト、紙パルプ中への分散性を考慮すると繊維状のも
のが有利であり、中でも電気特性、耐油性、入手の容易
さ等の点からポリプロピレン繊維が好ましい。

紙パルプとポリプロピレン繊維との混抄は、適飾長に切
断されたポリプロピレン繊維を紙パルプ水溶液中に分散
させて、これを長網或は丸網で紙状に抄き、乾燥するこ
とによって製造するが、ポリプロピレン繊維がセルロー
スパルプ繊維間の強固な結合を阻害するために、機械的
強度を強くし或は所定の密度のものとするためには熱カ
レンダル処理等が必要となってくる。

以上のようにポリプロピレン繊維混抄紙はラミネートタ
イプの半合成紙上に比べ種々の長所を有するものの、ポ
リプロピレンを含むために絶縁油による若干量の膨潤は
避けられない。

一般にＯＦ　ケーブルの絶縁層は導体の外部にテープ状
にスリットした絶縁紙を巻き回し、水分除去のために真
空加熱乾燥を行なった後に、絶縁油を含浸して得られる
ものであるが、従来のクラフト紙の場合では、乾燥中の
紙中水分の除去によって１紙厚が若干減少し、注油含浸
による紙厚の変化もないために、紙層間の面圧は小さく
絶縁層の油流抵抗には有利な結果を与えている。一方半
合成紙では絶縁体中の紙分率が小さいために、乾燥時の
水分除去による紙厚減少効果が少ないのに加えて、注油
含没後のプラスチックの膨潤によって紙厚が増加する。

従って、その膨潤が僅かであってもクラフト紙の場合に
比べ紙層間の面圧は太きく増大し、その結果、絶縁層の
油流抵抗は極めて大きい値を与える。特に高温度では膨
潤量が犬きくなると同時に、プラスチックの熱膨張も加
わるので、この傾向は一層顕著となる。以上のことから
半合成紙の絶縁油に対する膨潤を出来るだけ小さくする
ことがケーブルの製造を容易ならしめるとともに、ケー
ブルの特性上からも好ましいことが理解されよう。

ポリプロピレンを用いた半合成紙の絶縁油に対する膨潤
量は、ポリプロぎレン分率を同一とすると、前述の理由
によりラミネート紙タイプに比べ、混抄紙タイプでは半
分以下の水準であるが１本発明者等は種々検討の結果、
ポリプロピレン繊維とセルロースパルプと３混抄し、ポ
リプロピレンの融点以上で熱圧着せしめた混抄紙を絶縁
体として導体の外部に纏巻し、絶縁体中の水分除去を目
的とする真空加熱乾燥工程を真空度５　Ｔｏｒｒ　以下
で、少なくも１３０℃以上の温度に１０時間以上保持す
る条件を含む条件で行なった後油含浸及び金属外被を施
すことを特徴とする電カケープルの製造方法にして、特
別な製造設備を必要とせず、従来に比べて工程も煩雑と
はならず、油に対する膨潤特性が一層大きく改善され、
ケーブル油流抵抗も極めて優れた性能を発揮するもので
ある。

即ち本発明ではポリノロピレンの融点以上で熱圧着した
ポリン０ロピレンとセルロースの混抄からなる半合成紙
を、導体の外部に補巻し、真空乾燥する際に少なくも１
６０°Ｃ以上の温度で１０時間以上の時間を保持するこ
とによって、ポリプロピレンの結晶化が進み、絶縁油に
よる膨潤が改善される。ポリゾロピレン繊維そのものは
製造加工中に受ける分子鎖配向によって結晶性はかなυ
大きく、熱処理によって結晶性が更に向上するという効
果は少ないが、前述のように本発明に於て適用されるポ
リゾロピレン繊維混抄紙は、ポリゾロピレン繊維とセル
ロースパルプの混抄紙を得た後に、機械的強度を出すた
めに熱圧着を必要とし、機械的強度を向上させるために
混抄紙中のポリゾロピレン繊維を少なくとも部分的には
熱融着させることが望ましいのでこの熱圧着はポリゾロ
ピレンの融点以上の温度で行なわれる。

熱圧着によってポリプロピレン繊維が−たん融解すると
、分子鎖配向を受けた結晶構造が崩れ結晶性が低下する
。よって本発明に用いられるポリプロピレン繊維の融点
以上の温度で熱圧着処理を施したポリゾロピレン繊維混
抄紙に対しては前述の熱処理が結晶性を向上する効果が
大きく、これよって絶縁油に対する膨潤抑制効果も顕著
なものとなるのである。

次に通常のクラフト紙ＯＦ　ケーブルの真空加熱乾燥温
度は１２０°Ｃ程度が妥当なものとされているが、ポリ
プロピレン＋哉糸任とセルロースパルレゾの混抄紙を用
いたＯＦ　　ケーブルでは１２０℃程度の温度で真空加
熱乾燥したのではポリプロピレンの熱処理に基づく結果
成長が小さいために絶縁油による膨潤抑制の効果が小さ
い。ポリプロピレンの結晶化を高め、絶縁油による膨潤
抑制効果を高めるためには、１３０００以上の温度で１
０時間以上の時間が必要であることを実験的に確認した
。そしてポリプロピレン繊維混抄紙を１６０°Ｃ以上の
高温に保ちながら混抄紙の熱劣化を少なく抑えるために
は、空気中の酸素及び乾燥中に紙から揮散する水分を遮
断した雰囲気とすることが望ましい。

特に本発明で使用されるポリゾロピレン混抄紙では、絶
縁紙の一般的な熱劣化現象のみならず、ポリノロピレン
繊維の酸化劣化現象も考慮する必要があるが、ポリプロ
ピレン混抄紙ではセルロース紙の中間にポリプロピレン
紙を介在させたラミネート型の半合成紙と異なり、シー
トの表面にもポリプロピレンが存在するため、酸化劣化
についても一層配慮しなければならない。

さて、ＱＦ　ケーブルの加熱乾燥は通常減圧下で行なっ
ているが、空気の排気及び１紙からの水分の揮散が暫ら
く続くので、減圧を開始してから真空度は急には一定の
レベルに落ち着かない。従って減圧乾燥中の真空度は空
気中の酸素濃度と紙から揮散する水分濃度の和に対応す
る量と考えることができる。

本発明者等は酸素及び水分をある一定レベル以下に遮断
した雰囲気では乾燥温度を１３０°Ｃ以上（望ましくは
１４０℃以下）とした場合に、酸素及び水分による紙の
熱分解の促進並びに酸素によるポリプロピレンの酸化劣
化にちえる影響がポリプロピレン繊維混抄紙に対して実
用上誘電特性。

機械的特性にはとんどさしつかえないことを見出したも
のである。即ちｉｓｏ’ｃ以上の乾燥温度を与えるに際
しては真空度は５　Ｔｏｒｒ　　以下とする必要がある
ことが判った。なお、本方法による熱処理は、混抄紙中
の水分を除去した後、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気中
で行うことも可能である。

次に以下本発明の範囲を中心とする試験例について述べ
る。

セルロースパルプ水溶液に太さ２デニール、長さ１．５
羽長に切断したポリプロピレン繊維を加え、充分攪拌混
合した後長網にょシポリゾロピレ／繊維混抄紙を抄紙し
た。混抄紙中のｐｐ　分率は４０重重量子ある。

次にこの混抄紙を１７８℃の熱ロールによって熱圧着せ
しめ、厚さ１５０私密度０．７０−０．７２１７／ｃｍ
３．　ＪＩＳＰ８１　ｉ　７にょるガーレ気密度約７、
ｏｏｏＢｅｃのポリプロピレン繊維混抄紙を製造した。

このポリゾロピレン繊維混抄紙を絶縁層に用いた下記構
造のＯＦケーブルを作った。即ち、導体断面積４００　
ＫＨ２の中心に油通路を有する撚線導体上に、１００μ
ｍ厚のカーボン紙及び片面絶縁カーボン紙を巻き回し、
その上に絶縁層として絶縁厚４朋に上記ポリプロピレン
繊維混抄紙を巻き回した。そして最外層にはカーボン紙
、金属化紙鋼テーノ等の遮蔽層を設け、７日間真空加熱
乾燥を行なった。

７日間の乾燥工程は、加熱温度、時間及び真空度を種々
変えるとともに、表１に定めた以外の期間は加熱温度１
２０°Ｃ１真空度Ｑ、ｉ　Ｔｏｒｒ　以下とした。− そして、それぞれの条件に従って真空加熱乾燥した後７
０°Ｃ以下の温度でアルキルベンゼン系絶縁油を注油含
浸して後、金属シースを施しＯＦ　ケーブルを製造した
。

又、それぞれ得られたＱＦ　ケーブルについて以下の試
験を行なった。

○油流抵抗；試料ケーブル約１ｍ長を切り取り、８０°
Ｃのアルキルベンゼン系絶縁油中に６日間浸漬処理を施
した後、ケーブル端末をシール処理し、片端末の導体油
通路からｉ　Ｋｇ　／　ｎｘ”の油圧を加えたとき、ケ
ーブル絶縁層を通して流れ出る油量によって油流抵抗Ｒ
を求めた。測定温度は８０℃であり次式により油流抵抗
を算出した。

五ｌ Ｑ；流量 η；絶縁油粘度 Ｐ；油圧 ｌ；有効試料長 ｒ１ｉ導体半径 ｒ２５ケーブル外径 ０誘電特性；シエーリングプリツゾにより、８ｃｒ″Ｃ
の温度で商用周波数１５ＫＶ／ｆｌの課電条件で誘電正
接（ｔａｎδ）及び静電容量から算出し５た比誘電率（
りを求めた。

○破壊７ａ圧；標準負極性衝撃電圧にて、予想破壊値の
７０係からスタートし、１０ＫＶ３回ステツゾアツノの
条件で求めた。

○厚さ膨潤率；ケーブル試作に用いたポリノロピレン混
抄紙を次表に示す条件の真空加熱処理を行ない、以下の
方法によって絶縁油中における混抄紙の厚さの膨潤率を
求めた。

測定に当っては２ｃｒｔｔ　Ｘ　２　ｃｍ角′の試料シ
ートを６０枚重ね、４　Ｋｇの荷重を与えた（　１１（
ｇ／ｚ２）状態で１００°Ｃで乾燥し、乾燥による厚さ
の減少が平衡したところで１００℃のアルキルベンゼン
系絶縁油中に浸漬し、絶縁油による厚さの膨潤の割合（
係）を求めた。

試験結果は表１に示す通９で、誘電率εはいずれの場合
も２．７０〜２．７２、破壊電圧は５００ＫＶ以上であ
った。

表の試料隘１〜隘５の結果から、ポリゾロピレン繊維混
抄紙の膨潤抑制に効果を与える加熱温度は１３０°Ｃ以
上から有効で１０時間以上で顕著な効果が表われ、以後
は飽和する傾向である。従って混抄紙の加熱劣化を考え
ると不必要に長い時間とする必要はない。試料隘８〜隘
１１から真空度が５　ＴＯｒｒ　よシ大きいと、混抄紙
の加熱劣化による誘電特性への影響の大きくなることが
判る。

よって本発明の電カケープルの製造方法は比較的簡単で
特別な設備を要するものではなく、本発明で特定した条
件下！Ｌ製造した電カケープルは前記衣から判るような
優れた性能を発揮することができる。

代理人　弁理士　竹　内　　　守 ＝３３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリプロピレン繊維とセルロースパルプとを混抄し、ポ
   リプロピレンの融点以上で熱圧着せしめた混抄紙を絶縁
   体として導体の外部に編巻し、絶縁体中の水分除去を目
   的とする真空加熱乾燥工程を、真空度５　Ｔｏｒｒ　以
   下で少なくも１６０°Ｃ以上の温度に１０時間以上保持
   する条件を含む条件で行なった後、油含浸及び金属外被
   を施すことを特徴とする電カケープルの製造方法