JPS60167206A - 直流電力ケ−ブル用絶縁体組成物およびこれを用いた直流電力ケ−ブル - Google Patents
直流電力ケ−ブル用絶縁体組成物およびこれを用いた直流電力ケ−ブルInfo
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- JPS60167206A JPS60167206A JP2266084A JP2266084A JPS60167206A JP S60167206 A JPS60167206 A JP S60167206A JP 2266084 A JP2266084 A JP 2266084A JP 2266084 A JP2266084 A JP 2266084A JP S60167206 A JPS60167206 A JP S60167206A
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- composition
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- dipole moment
- cable
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、高圧直流′成カケーブル用絶縁体組成物お
よびこの組成物よりなる絶縁体を有する＾圧直流゛也カ
ケーブルに関する。
よびこの組成物よりなる絶縁体を有する＾圧直流゛也カ
ケーブルに関する。
従来より通常の交流高電圧電カケーブルの絶縁体として
は、絶縁耐圧、誘電特性が優れていることから、ポリエ
チレンや架橋ポリエチレンが汎用されている。
は、絶縁耐圧、誘電特性が優れていることから、ポリエ
チレンや架橋ポリエチレンが汎用されている。
ところが、ポリエチレンや架橋ポリエチレンなどからな
る絶縁体を有するケーブルを、高圧直流送電に適用する
場合には、いくつかの問題点が生じることが知られてい
る。その最大の問題点は、直流高電圧を印加することに
よって絶縁体中に埒命の長い同極性の空間電荷が注入さ
れ易いことである。この同極性の空間電荷は一般に電子
性または正孔性のものと云われており、ポリエチレンの
結晶構造に関係、した領域へ電荷がトラップされるため
とされている。また、ポリエチレンは絶縁性の頁好な無
極性の物質であるため、トラップされた電荷の漏洩が起
り難く、シたがって寿命の長い空間電荷となる。そして
、直流印加によって絶縁体に同極性の空間電荷が蓄積さ
れると、極性反転あるいは逆極性の衝撃電圧が重畳印加
される際に、導体近傍の電界強度が上昇し、ケーブルの
破壊電圧が低下する不都合が生じる。そしてこのような
空間電荷の注入は、電界依存性が非常に小さく、例えば
、ケーブルの内部および外部半導電層の電極不整等で、
不平等゛醜界部が生ずると顕著となる。
る絶縁体を有するケーブルを、高圧直流送電に適用する
場合には、いくつかの問題点が生じることが知られてい
る。その最大の問題点は、直流高電圧を印加することに
よって絶縁体中に埒命の長い同極性の空間電荷が注入さ
れ易いことである。この同極性の空間電荷は一般に電子
性または正孔性のものと云われており、ポリエチレンの
結晶構造に関係、した領域へ電荷がトラップされるため
とされている。また、ポリエチレンは絶縁性の頁好な無
極性の物質であるため、トラップされた電荷の漏洩が起
り難く、シたがって寿命の長い空間電荷となる。そして
、直流印加によって絶縁体に同極性の空間電荷が蓄積さ
れると、極性反転あるいは逆極性の衝撃電圧が重畳印加
される際に、導体近傍の電界強度が上昇し、ケーブルの
破壊電圧が低下する不都合が生じる。そしてこのような
空間電荷の注入は、電界依存性が非常に小さく、例えば
、ケーブルの内部および外部半導電層の電極不整等で、
不平等゛醜界部が生ずると顕著となる。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、絶縁体へ
の同極性の空間電荷の蓄積かなく、極性反転のなどの際
にもケーブルの破壊電圧が低下することがない絶縁体を
得ることができる組成物を提供することを目的とし、絶
縁体中に適当量の極性基を導入して上記空間電荷の誘起
を低減しかつその漏洩を促すようにしたものである。
の同極性の空間電荷の蓄積かなく、極性反転のなどの際
にもケーブルの破壊電圧が低下することがない絶縁体を
得ることができる組成物を提供することを目的とし、絶
縁体中に適当量の極性基を導入して上記空間電荷の誘起
を低減しかつその漏洩を促すようにしたものである。
この発明の絶縁体組成物は、双極子モーメントが０．８
〜５デバイ（Ｅｌ）の極性基を有する七ツマー構成単位
を組成物全体のモノマー構成単位１００個当り平均１個
以上含み、かつ組成物全体の双極子モーメントがＩＤ以
下である高分子組成物よりなるものであり、またこの発
明の直流祇カケーブルは押出しによる内部半導電層およ
び外部半導電層と供に上記高分子組成物よりなる絶縁体
を有するものである。
〜５デバイ（Ｅｌ）の極性基を有する七ツマー構成単位
を組成物全体のモノマー構成単位１００個当り平均１個
以上含み、かつ組成物全体の双極子モーメントがＩＤ以
下である高分子組成物よりなるものであり、またこの発
明の直流祇カケーブルは押出しによる内部半導電層およ
び外部半導電層と供に上記高分子組成物よりなる絶縁体
を有するものである。
本発明の絶縁体組成物は、上記空間電荷特性改善のため
に、双極子モーメントが０．８〜５Ｄの極性基を有する
モノマー構成単位を組成物全体のモノマー構成単位１０
０個当り平均１個以上含むことおよび組成物全体の双極
子モーメントがＩＤ以下であることを同時に満足する高
分子組成物から構成される。上記極性基の双極子モーメ
ントが０．８Ｄ未満では極性基としての効果が薄く、５
Ｄを超えると絶縁性の恕化が着るしくなり不都合を来す
。また、この極性基を有する七ツマー構成単位が組成物
全体の七ツマー構成単位１００個当り平均１個未満にな
ると、極性基導入量が小さく、所期の効果を得ることは
できない。また、組成物全体の双極子モーメントがＩＤ
を超えると組成物の絶縁抵抗の低下が大きくなり、特に
高温時に直流印加により熱破壊の可能性も生じる。
に、双極子モーメントが０．８〜５Ｄの極性基を有する
モノマー構成単位を組成物全体のモノマー構成単位１０
０個当り平均１個以上含むことおよび組成物全体の双極
子モーメントがＩＤ以下であることを同時に満足する高
分子組成物から構成される。上記極性基の双極子モーメ
ントが０．８Ｄ未満では極性基としての効果が薄く、５
Ｄを超えると絶縁性の恕化が着るしくなり不都合を来す
。また、この極性基を有する七ツマー構成単位が組成物
全体の七ツマー構成単位１００個当り平均１個未満にな
ると、極性基導入量が小さく、所期の効果を得ることは
できない。また、組成物全体の双極子モーメントがＩＤ
を超えると組成物の絶縁抵抗の低下が大きくなり、特に
高温時に直流印加により熱破壊の可能性も生じる。
また、七ツマー構成単位中に双極子モーメントが０．８
〜５Ｄの極性基を有する高分子物質としては、ポリアミ
ド（極性基ニーＮＨＣＯ−）、ポリエステル（極性基；
−ＣＯＯ−）、α−オレフィン・カルボン酸金属塩共重
合体（極性基；−０００Ｍ）、ポリウレタン（極性基；
−ＮＨＣＯＯ−）等が挙げられる。そして、上記特定条
件を満す高分子組成物を具体的に得るには、例えばポリ
エチレンにポリアミドやポリエステルなどを数−程度ブ
レンドするポリマーブレンド、エチレンにアクリル酸を
小皺共重合せしめる共重合、ポリエチレンにポリアクリ
ル酸をグラフトせしめるグラフト化などの手法によって
行われ、る。また、これらの手法で得られた高分子組成
物を架橋して使用することもできる。
〜５Ｄの極性基を有する高分子物質としては、ポリアミ
ド（極性基ニーＮＨＣＯ−）、ポリエステル（極性基；
−ＣＯＯ−）、α−オレフィン・カルボン酸金属塩共重
合体（極性基；−０００Ｍ）、ポリウレタン（極性基；
−ＮＨＣＯＯ−）等が挙げられる。そして、上記特定条
件を満す高分子組成物を具体的に得るには、例えばポリ
エチレンにポリアミドやポリエステルなどを数−程度ブ
レンドするポリマーブレンド、エチレンにアクリル酸を
小皺共重合せしめる共重合、ポリエチレンにポリアクリ
ル酸をグラフトせしめるグラフト化などの手法によって
行われ、る。また、これらの手法で得られた高分子組成
物を架橋して使用することもできる。
そして、この高分子組成物は、通常の押出被覆法などの
手段によって導体上に絶縁体として形成されて直流゛峨
カケーブルとされる。この鴨合、電極からの空間電荷の
注入は、電界強度が強い場合に特に著るしいので、’ｇ
電極不整よる不平等電界を生じさせない為に、押出しに
よる内部および外部半導電層を設けることが必要となる
。
手段によって導体上に絶縁体として形成されて直流゛峨
カケーブルとされる。この鴨合、電極からの空間電荷の
注入は、電界強度が強い場合に特に著るしいので、’ｇ
電極不整よる不平等電界を生じさせない為に、押出しに
よる内部および外部半導電層を設けることが必要となる
。
このような高分子組成物よりなる絶縁体では、絶縁体中
に所定の極性基が導入されているため、直流印加によっ
て双極子分極が生じ、これにより同極性の空間電荷の誘
起が小さくなる。また、極性基の存在により誘起された
空間電荷の副成が増加し、蓄積電荷が小さくなる。よっ
て、同極性の空間電荷に起因する上述の不都合が大きく
改善される。“ また、この絶縁体は水トリーの発生が少ない。
に所定の極性基が導入されているため、直流印加によっ
て双極子分極が生じ、これにより同極性の空間電荷の誘
起が小さくなる。また、極性基の存在により誘起された
空間電荷の副成が増加し、蓄積電荷が小さくなる。よっ
て、同極性の空間電荷に起因する上述の不都合が大きく
改善される。“ また、この絶縁体は水トリーの発生が少ない。
その理由は以下のように考えられる。ポリエチレンまた
は架橋ポリエチレンよりなる絶縁体に水トリーが発生し
易いのは、ポリエチレンまたは架橋ポリエチレンが無極
性の疎水性高分子であることに帰因すると考えられる。
は架橋ポリエチレンよりなる絶縁体に水トリーが発生し
易いのは、ポリエチレンまたは架橋ポリエチレンが無極
性の疎水性高分子であることに帰因すると考えられる。
水トリーは電極不整部や絶縁体中のボイド等の不平等電
界部に水が誘電泳動等で集中することによってそこから
発生すると云われている。したがって、ポリエチレンま
たは架橋ポリエチレンのように疎水性高分子では上記不
平等電界部に水が集中し易く水トリーが発生し易いこと
になる。一方、この発明の絶縁体では、極性基がＡｔ導
入されて、ある程度親水性となっているため、不平等電
界部への水の集中が起り稚く、水トリーが発生し禰いと
考えられる。
界部に水が誘電泳動等で集中することによってそこから
発生すると云われている。したがって、ポリエチレンま
たは架橋ポリエチレンのように疎水性高分子では上記不
平等電界部に水が集中し易く水トリーが発生し易いこと
になる。一方、この発明の絶縁体では、極性基がＡｔ導
入されて、ある程度親水性となっているため、不平等電
界部への水の集中が起り稚く、水トリーが発生し禰いと
考えられる。
なお、このＰＳ縁体は極性基導入によって誘電特性が若
干低下するが、直流ケーブルでは誘！損失が無いので、
特に問題とはならない。また、高分子組成物中の構成モ
ノマー自体に極性基が含まれているため、低分子極性物
質を添加する場合と異なり、極性物質の揮散や極性物質
自身が可動電荷源となることもない。
干低下するが、直流ケーブルでは誘！損失が無いので、
特に問題とはならない。また、高分子組成物中の構成モ
ノマー自体に極性基が含まれているため、低分子極性物
質を添加する場合と異なり、極性物質の揮散や極性物質
自身が可動電荷源となることもない。
以下に実験例を示して、作用効果を確認する。
（実験例１）
第１表に示す種々の絶縁体組成物を用意し、これを熱プ
レス成形したのち、２５Ｘ２５Ｘ５１Ｒの長方体の試験
体を切り出した。この試験体の２５間×５＠の而の１つ
に導電塗料を塗付して一方の電極とし、これを接地し、
この面と対向する面に先端角３０°、曲率半径５μｍの
金属針を挿入し、他方の電極とした。両電極間間隔を２
間とし、針状電極に負極性直流電圧を一定時間（１０分
間′）″印加したのち、直流電圧を切り、針状１！極を
接地”して針先端からの接地トリー発生電圧を測定した
。
レス成形したのち、２５Ｘ２５Ｘ５１Ｒの長方体の試験
体を切り出した。この試験体の２５間×５＠の而の１つ
に導電塗料を塗付して一方の電極とし、これを接地し、
この面と対向する面に先端角３０°、曲率半径５μｍの
金属針を挿入し、他方の電極とした。両電極間間隔を２
間とし、針状電極に負極性直流電圧を一定時間（１０分
間′）″印加したのち、直流電圧を切り、針状１！極を
接地”して針先端からの接地トリー発生電圧を測定した
。
接地トリーは針先を顕微鏡下で調べ、５〜１０μｍのト
リーの認められた電圧をもって接地トリー発生電圧とし
た。（試験体５点の平均）接地トリー発生電圧の大小に
よって同極性空間電荷の注入の難易を知ることができる
。
リーの認められた電圧をもって接地トリー発生電圧とし
た。（試験体５点の平均）接地トリー発生電圧の大小に
よって同極性空間電荷の注入の難易を知ることができる
。
また、同じ組成物をＬａ５ｔ厚のプレスシートとし、直
流１０００Ｖ印加１分後の絶縁抵抗をめた。
流１０００Ｖ印加１分後の絶縁抵抗をめた。
結果を第１表に示す。
絶縁体組成物は、いずれも極性ポリマーとポリエチレン
とを所定量比でブレンドし、架橋剤を添加して架橋した
ものである。隠１〜５は極性ポリマーとして熱可塑性ポ
リエステルを量比を変えてブレンドしたもの。（添加量
はそれぞれ１．０，１．５゜８．４２，５０重ｆｋチで
ある。）阻６は極性ポリマーとして熱可塑性ポリアミド
をブレンドしたもの（添加量は７ｉ１ｔｔ＊）、ｍ７は
、α−オレフィンカルボン酸亜鉛塩共重合体をブレンド
したもの、（添加量は３０重量％）階８は熱可塑性ポリ
ウレタンをブレンドしたもの（添加量は８重量％）、１
に９はクロルスルホン化ポリエチレンをブレンド（添加
量は８重量％）したものである。なお、醜１０は比較用
の架橋ポリエチレンである。なお、極性ポリマー添加量
からモノマー単位１００個当りの極性基数及び組成物全
体の双極子モーメントは計算によってめた。ここに用い
た極性ポリマーの極性基の双極子モーメントは全て０．
８〜５Ｄの範囲に含まれるものである。
とを所定量比でブレンドし、架橋剤を添加して架橋した
ものである。隠１〜５は極性ポリマーとして熱可塑性ポ
リエステルを量比を変えてブレンドしたもの。（添加量
はそれぞれ１．０，１．５゜８．４２，５０重ｆｋチで
ある。）阻６は極性ポリマーとして熱可塑性ポリアミド
をブレンドしたもの（添加量は７ｉ１ｔｔ＊）、ｍ７は
、α−オレフィンカルボン酸亜鉛塩共重合体をブレンド
したもの、（添加量は３０重量％）階８は熱可塑性ポリ
ウレタンをブレンドしたもの（添加量は８重量％）、１
に９はクロルスルホン化ポリエチレンをブレンド（添加
量は８重量％）したものである。なお、醜１０は比較用
の架橋ポリエチレンである。なお、極性ポリマー添加量
からモノマー単位１００個当りの極性基数及び組成物全
体の双極子モーメントは計算によってめた。ここに用い
た極性ポリマーの極性基の双極子モーメントは全て０．
８〜５Ｄの範囲に含まれるものである。
第１表の結果力）ら明らかなようｌこ、組成物全体のモ
ノマー単位１００個当り１個以上の極性基を含み、かつ
組成物全体の双極子モーメントがＩＤ以下である場合に
、高い接地トリー発生電圧が得られ、空間電荷の注入が
少ないことがわかる。
ノマー単位１００個当り１個以上の極性基を含み、かつ
組成物全体の双極子モーメントがＩＤ以下である場合に
、高い接地トリー発生電圧が得られ、空間電荷の注入が
少ないことがわかる。
（実験例２）
実験例１で用いたＮａ３，６，７，１０の絶縁体組成物
を絶縁体とした電カケーブルを製造した。
を絶縁体とした電カケーブルを製造した。
導体断面積２００−の導体、絶縁体厚味３諷徂、内部お
よび外部半導電層と絶縁体とを同時押出によって形成し
たものであり、絶縁体は架橋しである。
よび外部半導電層と絶縁体とを同時押出によって形成し
たものであり、絶縁体は架橋しである。
上記各ケーブルに対し、以下の試験を行った。
Ｏ直流印加逆極性インパルス重畳試験
ケーブルに−４０ＫＶ／ｘｉの直流電圧を印加した状態
で正極性標準インパルス電圧（ＩＸ４０μ５ｅｃ）によ
り破壊電圧をめる。
で正極性標準インパルス電圧（ＩＸ４０μ５ｅｃ）によ
り破壊電圧をめる。
０水トリー試験
ケーブルを７０℃水中にｌ０ＫＶ、ｌＫＨ２５０日間浸
水課電し、絶縁体中の３０μｍ以上の水トリー数を数え
る。（内外導水トリーはいずれの場合も認められず、ボ
ウ・タイ状水トリーのみが発生していた。） 結果を第２表に示す。
水課電し、絶縁体中の３０μｍ以上の水トリー数を数え
る。（内外導水トリーはいずれの場合も認められず、ボ
ウ・タイ状水トリーのみが発生していた。） 結果を第２表に示す。
第 ２ 表
第２表より明らかなように、本発明のケーブルでは、絶
縁体に水トリーが発生することが少なく、かつ破壊電圧
も高いことがわかる。
縁体に水トリーが発生することが少なく、かつ破壊電圧
も高いことがわかる。
以上説明したように、この発明は絶縁体をなす高分子組
成物生え特定の極性基を特定量導入したものであるので
、同極性の空間電荷の誘起が小さくなり、かつその漏洩
が増加して蓄積電荷が小さくなり、空間電荷の蓄ＭＲｋ
こ起因するケーブルの破壊電圧の低下などの不都合が解
消される。また、組成物に若干の親水性が付与されるた
めをこ、水分子の不平等電界部への集中が少なくなり、
水ト１ノーの発生も少なくなる。
成物生え特定の極性基を特定量導入したものであるので
、同極性の空間電荷の誘起が小さくなり、かつその漏洩
が増加して蓄積電荷が小さくなり、空間電荷の蓄ＭＲｋ
こ起因するケーブルの破壊電圧の低下などの不都合が解
消される。また、組成物に若干の親水性が付与されるた
めをこ、水分子の不平等電界部への集中が少なくなり、
水ト１ノーの発生も少なくなる。
出願人藤倉電線株式会社
Claims (1)
- （１）双極子モーメントが０．８〜５デバイの極性基を
有するモノマー構成単位を組成物全体のモノマー構成単
位１００個当り平均１個以上含み、かつ組成物全体の双
極子モーメントが１デバイ以下である高分子組成物より
なる直流型カケーブル用絶縁体組成物。 （２ン 導体上に内部半導電層、絶縁体および外部半導
・電層を有するケーブルに於て、絶縁体に双極子モーメ
ントが０．８〜５デバイの極性基を有するモノマー構成
単位を組成物全体の七ツマー構成単位１００個当り平均
１個以上含み、かつ組成物全体の双極子モーメントが１
デバイ以下である高分子組成物を用いたことを特徴とす
る直流゛成カケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266084A JPS60167206A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 直流電力ケ−ブル用絶縁体組成物およびこれを用いた直流電力ケ−ブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2266084A JPS60167206A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 直流電力ケ−ブル用絶縁体組成物およびこれを用いた直流電力ケ−ブル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60167206A true JPS60167206A (ja) | 1985-08-30 |
Family
ID=12088997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2266084A Pending JPS60167206A (ja) | 1984-02-09 | 1984-02-09 | 直流電力ケ−ブル用絶縁体組成物およびこれを用いた直流電力ケ−ブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60167206A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01186507A (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-26 | Fujikura Ltd | 直流電力ケーブル |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49110740A (ja) * | 1973-02-23 | 1974-10-22 | ||
| JPS5460346A (en) * | 1977-10-20 | 1979-05-15 | Hitachi Cable Ltd | Crosslinked polyethylene composition |
| JPS54129382A (en) * | 1977-12-27 | 1979-10-06 | Union Carbide Corp | Wire or cable insulated with dielectric composition stabilized by organic silane compound against water treeing |
-
1984
- 1984-02-09 JP JP2266084A patent/JPS60167206A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49110740A (ja) * | 1973-02-23 | 1974-10-22 | ||
| JPS5460346A (en) * | 1977-10-20 | 1979-05-15 | Hitachi Cable Ltd | Crosslinked polyethylene composition |
| JPS54129382A (en) * | 1977-12-27 | 1979-10-06 | Union Carbide Corp | Wire or cable insulated with dielectric composition stabilized by organic silane compound against water treeing |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01186507A (ja) * | 1988-01-13 | 1989-07-26 | Fujikura Ltd | 直流電力ケーブル |
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