JPS63174221A - ポリオレフイン絶縁ケーブルの修復方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁材の電気的および／または水分的樹状亀
裂のために性能が著しく低下するポリオレフィン絶縁よ
り線形配電ケーブルを修復する方法に関する。

（従来の技術） より線形配電ケーブルは描該分野で周知であり、巻き合
わされたつまり編ま扛た複数の導線からなる導体を持つ
ことを特徴とする。導体の性質上、ケーブルの導体部分
に中空空隙が存在する。配電ケーブルは多量の水分と高
い電場に露出される。

時間の経過につれ、かかる状態への露出は導体としての
ケーブル性能の劣化ビ引き起こす。厳密に検査すると、
このような経年劣化ケーブルの絶縁材は、電気的および
水分的ツリーボイドとして知られる樹状の微小なボイド
な呈する。

電気的および水分的樹状亀裂は、徐々に進行する劣化プ
ロセスである。電気的な樹状亀裂は、誘電材中での内部
放電によって生じる。絶縁材中の汚染物および内部ボイ
ドと組み合わされた高電圧衝撃が、その樹状亀裂の形成
に寄与する。そしてこの不良化メカニズムが、ポリオレ
フィン絶縁材の分子構造を破壊する。

水分的な樹状亀裂は、電場と水分の両方にケーブル絶縁
材が同時に露出されることによって生じる。地中の配電
ケーブルは、特にこの形の樹状亀裂を生じ易い。電気的
な樹状亀裂と異なり、形成に数年を要しその形成中はと
んどの間部分放電が検出されないこと、および比較的低
い電場で形成可能なことから、水分的な樹状亀裂はその
形成に水分が不可欠なことを特徴とする。

こうした破壊形成の原因は完全に理解されて℃・ないが
、そのプロセスがケーブル絶縁材を劣化するのを防ぐた
め、多大の研究が成されてきている。

絶縁材と複合されると電気的および水分的な樹状亀裂プ
ロセスに対する耐性を高める添加物を扱っている特許は
、数多く存在する。例えば、アルコキシ官能シランを含
む芳香族の基をポリオレフィン絶縁材中に複合すると樹
状亀裂が抑制されることを教示している独国特許第ＤＥ
２．７３’？、ｌＯ号と第ＤＥ２．ｇ０５．８７５号を
参照されたい。また米国特許第ｉ＋、　２９９．７１３
号は、アルコキシ官能シランをポリオレフィン絶縁材中
に複合すると樹状亀裂の進みが遅れることを教示してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 上記の参考文献は、樹状亀裂のプロセスを阻止するポリ
オレフィン絶縁材を製造する方法を教示しているが、絶
縁材に樹状ボイドが形成されてしまった使用中のケーブ
ルを修復する方法は開示していない。樹状亀裂で劣化し
てしまったより線ケーブルのポリオレフィン絶縁材を修
復する方法についても、幾らか研究が成されている。例
えば、ヴインセン）　（Ｖｉｎｃｅｎｔ）に発行された
米国特許第５．２５２．８５４号は、５〜ｌ　０ｗｔ％
の非飽和ポリエステルワニス、１０〜２０ｗｔ％の重合
化シリコーン樹脂、０．５〜５ｗｔ％の殺虫剤、および
６５〜ｇ　５ｗｔ％の溶剤からなる処理混合物をより線
ケーブルの間隙に導入して、経時劣化ケーブルを修復す
る方法を教示している。またギレモン）（Ｇｉｌｌｅｍ
ｏｎｔ）に発行された米国特許第５．９３９．１２号は
、液状のポリウレタン前駆物質をより線ケーブル導体の
間隙にポンプ注入し、ケーブル内でニジストマー物質へ
と重合化するケーブル修復方法を教示している。こうし
て充填されたケーブルは、導体の間隙に沿った水分の侵
入を受は難い。バークー（’Ｂａｒｄｅｒ）に発行され
た米国特許第４．”）７２．９８Ｆｔ号は、乾燥ガスで
ケーブルを乾燥し；電気化学的な樹状亀裂遅過液を導体
へと連続的に導入して、導体と絶縁材の間に樹状亀裂遅
過液を拡散させるケーブル修復方法を教示しており、同
特許の樹状亀裂遅過液はある程度の誘電特性を有するが
、水と反応しない。尚バークーの米国特許は、アルコキ
シ官能シランを樹状亀裂遅過液として用いること、更に
アルコキシ官能樹状亀裂遅過物質をケーブルに与える方
法何れも教示していない。つまりこれらの修復方法は、
ボイド内の水と反応してシランより流動性の低い樹状亀
裂遅過物質を形成でる物質を、樹状亀裂による劣化で生
じたボイドに充填する点については全く考慮していない
。

Ｃ問題点を解決するための手段） 本発明は、樹状亀裂のために性能が低下した配電ケーブ
ルを修復する方法に係わる。本方法は、上記クープルの
より線部分の間隙に、下記からなる樹状亀裂遅滞有機ケ
イ素液を供給することからなる： （ａ）　　次の一般式を持つ芳香族の基を含むシランお
よびその混合物並びに部分加水分解物（ＲＯ）　ｘｓ　
ｉＲ’ｙＡｒ　（４−ｘ　＋　ｙ　）但しＲは１〜６個
の炭素原子を持つアルキル基、Ｒ′は１〜６個の炭素原
子を持つアルキル基、Ａｒはフェニルおよびベンジル基
からなる群の中から選ばれた芳香族の有機基、ｙは０、
ｌまたは２、Ｘは１，２または５で、ｘ＋ｙ≦５、且つ
前記有機ケイ素液は２５℃で２０センチトークスより小
さい初期粘性を有する。

またこの発明は、電気的および化学的樹状亀裂によって
経年劣化したより線配電ケーブルを使用可能な性能レベ
ルに修復し、処理後のケーブルの絶縁材に樹状亀裂を遅
らせる遅滞性を与える方法に係わる。本方法の主な特徴
は、ケーブルのより線部分の間隙に、樹状亀裂遅滞有機
ケイ素液を供給する工程にあり、該有機ケイ素液は次の
一般式％式％） 但しＲは１〜６個の炭素原子を持つアルキル基、Ｒ′は
１〜６個の炭素原子を持つアルキル基、Ａｒはフェニル
およびベンジル基からなる群の中から選ばれた芳香族の
有機基、Ｘは１．２または５、ｙは０．１または２で、
ｘ＋ｙ≦５、且つ前記液は２５℃で２０センチトークス
より小さい初期粘性を有する、を持つ芳香族の基を含む
シランである。また有機ケイ素液は、前記一般式のシラ
ンの混合物あるいは該シランまたはシラン混合物の部分
加水分解物でもよい。

（作　用） 従来の技術は、導体に水分が更に侵入するのを防ぐバリ
ヤを形成するために、より線ケーブルカら水分を除去し
、ケーブルの中心部分に液またはワニス溶液を導入する
ことを教示している。しかし従来の技術は、樹状ボイド
内の水と反応してそれら樹状ボイド内へ水が侵入するの
ビ防ぐ重合化生成物を形成する物質を、樹状ボイドへ充
填するというケーブルの修復方法は教示していない。本
発明では、病状亀裂遅滞液が導体ケーブルの間隙に供給
され、抗樹状亀裂剤として有効に作用するのに充分な量
の液が配電ケーブルのポリオレフィン絶縁材によって吸
収されるまで供給が行われる。

本発明の樹状亀裂遅滞液は樹状ボイド内の水と反応して
凝縮し、アセトフェノンや非加水分解シランはど速くポ
リオレフィン材から浸出しない充分な粘性を持つポリシ
ロキサン材を形成する。これに対し、アセトフェノンを
用いた従来の方法では、処理後の絶縁材からアセトフェ
ノンが浸出するにつれ、絶縁材に付与された樹状亀裂遅
滞効果が減少してしまう。本方法では、絶縁材中におけ
るより高い粘性への重合化後、樹状亀裂遅滞液の流動性
が低下し、ケーブルから浸出しにくくなる。この結果、
ケーブルに付与された樹状亀裂遅滞効果の耐性が高まる
。

本発明で配電ケーブルの間隙に供給される樹状亀裂遅滞
有機ケイ素液を構成するシランは、ポリオレフィン絶縁
材用の抗樹状亀裂添加剤として知られている。一般に、
これらのシランはポリオレフィン絶縁材中に混合されて
いる。本発明におけるシランは次の２つの目的を果す；
第１に、既に形成されている樹状亀裂のミクロボイド中
に存在する水と共に凝縮し、水の樹脂状ボイド内への更
なる侵入を遅らせる凝縮ポ１１シロキサンを形成スる抗
樹状亀裂添加剤として機能し；第２に、樹状亀裂遅滞液
を導体のボイド内へ追加供給して、導体に沿った水の拡
散を防ぐことである。

本発明の実施に際して使える特定のシランとは、フェニ
ルメチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラ
ン、ベンジルメチルジメトキシシラン、フェニルトリメ
トキシシラン、フェニルジメチルメトキシシラン、ジフ
ェニルメチルメトキシシラン、フェニルメチルジェトキ
シシラン、およびこれらの混合物が含まれるが、これら
に限られない。特に、当業者であればジアルコキシ官能
シラン対トリアルコキシ官能シランの正しい比を注意深
（維持することによって、粘性の上昇率を制御できるた
め、混合物の方が好ましい。シランの混合物は１００ｗ
ｔ％のトリアルコキシシランからｌ　Ｏ０ｗｔ％のジア
ルコキシシランまでの範囲を取り得る。特定の混合物は
重量比率で；９０チのフェニルメチルジメトキシシラン
と１０％のフェニルトリメトキシシラン；８０％のジフ
ェニルジメトキシシランと２０％のフェニルトリメトキ
シシラン。好ましい混合物は、５〜９５重量％のフェニ
ルメチルジメトキシシランと５〜９５重量％のフェニル
トリメトキシシラン。より好ましい混合物は、８０〜９
５重量％のフェニルメチルジメトキシシランと５〜２０
重量％のフェニルトリメトキシシラン。シランの最も好
ましい組合せは、樹状亀裂遅滞液がケーブル絶縁材から
浸出する速度を遅める流動性ゲルを与えながら、抗樹状
亀裂シランの最も速い吸収を可能として、樹状亀裂経時
劣化ケーブルの最も時間効率の高い修復を可能とする組
合せであることが理解されるべきである。

有機ケイ素液は、大気中の水分の存在下でその大気中の
水分に露出して２０００時間以内に、２５℃で少なくと
も約１００センチストークスの粘性を有する流動性ゲル
に硬化可能であるべきである。

シランの部分加水分解と凝縮によって形成される低重合
体を本方法でも使えるので、シランの部分加水分解混合
物も発明の実施において使用できる。シラン混合物の重
合度に対する制限は、ケーブルの間隙に供給されるとき
の液の初期粘性と、液のポリオレフィン材中への浸透性
だけである。

初期粘性は、２５℃で少なくとも約１００センチストー
クスより小さくなければならず、また液の平均分子量は
、ポリオレフィンの重量増加によって測定できるほどポ
リオレフィン材中へ浸透スるのを可能とするのに充分な
だけ低くなげればならない。一般的に有効な処理レベル
は、室温および室圧下で２００時間以内に１〜５重量％
のポリオレフィンの増加を必要とする。

シランの混合物は更に、液の粘性を高め、絶縁材中へ浸
透しようとする水分に対して配電ケーブルの間隙内によ
り有効な水分バリヤを与えるために、加水分解凝縮触媒
を含むこともできる。使用する触媒の量は、ケーブル絶
縁材から容易に浸出しないより粘性の高い液をポリオレ
フィン絶縁材中に形成する前に、液が絶縁材中へ浸透可
能とする大きさとすべきである。ポリオレフィン材中に
おけるより粘性の高い液の形成が、絶縁材から浸出する
抗樹状亀裂剤の速度をコントロールし、絶縁材の処理寿
命を有効に延長する。一般に触媒は、液１００ｇ当り０
．０５〜５ｇの間の量で使用すべきである。

本発明で使用可能な触媒は、スズ、マンガン、鉄、コバ
ルト、ニッケル、鉛などの金属のカルボン塩酸のような
有機金属化合物、あるいはチタンまたはジルコニウムの
有機金属化合物が含まれるが、これに限られない。特定
の触媒の種類には、アルキルチタン酸塩、アシルチタン
酸塩および対応するジルコン酸塩が含まれる。特に好ま
しい化合物は、ジブチル二酢酸スズ、ジブチルジラウリ
ルスズ、ジブチルスズジオクトエート、第一スズオクト
エート、ジメチルスズネオデコノエート、ジ−ｎ−オク
チルスズ−８，Ｓ−イソオクチルメルカプト酢酸、ジブ
チルスズ−８，Ｓ−ジメチルメルカプト酢酸、またはジ
エチルスズ−Ｓ、Ｓ−ジブチルメルカプト酢酸である。

本発明を用いて修復できるケーブルの絶縁材はポリオレ
フィンである。本願で用いる“ポリオレフィン”という
用語は、ポリオレフィンとその共重合体を意味するもの
と理解される。つまりポリオレフィンはオレフィンの固
体重合体、特に橋かけ結合可能な及び橋かけ結合不能な
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソ
ブチレン、ポリ（ｌＩ−メチル−ペンテン）等、約２〜
６個の炭素を有するアルファオレフィンを含ム。エチレ
ンと、ブテン−１，ペンテン−１、プロピレン、スチレ
ン等エチレンと相互重合可能なその他の化合物との共重
合体も使える。一般に、共重合体は５０重量％より大き
いエチレンからなる。

オレフィン−ビニル共重合体の適切な例には、エチレン
−酢酸ビニル、エチレン−プロピオン酸ビニル、エチレ
ン−イソブチル酸ビニル、エチレン−ビニルアルコール
、エチレン−メタクリル酸エチル等が含まれる。

オレフィン−アリル共重合体の特定例は、エチレン−ア
リルベンゼン、エチレン−了りルエーテルおよびエチレ
ン−アクロレインである。但し、好ましい重合体絶縁材
はポリオレフィンで、最モ好ましくはポリエチレンであ
る。

抗樹状亀裂液は、いくつかの方法で配電ケーブルの間隙
に供給可能である。例えば、ケーブルの一端を真空とし
、液を液溜からケープルビ通してヒはハヨイ。あるいは
、液溜を加圧して、ケーブルに液を通してもよい。汁だ
、追加の工程を加えて本発明を実施することもできる。

例えば、有機ケイ素液を導入する前の予備段階として、
Ｎ２等の乾燥ガスをケーブルを通してポンプ吸入または
吸引し、ケーブルから水分？除去することもできる。

以下の各側は、発明を例示するもので、発明の全範囲を
実証するものでない。

例１ 多より線ケーブルを１２力月間、水に浸漬し且つ高電場
にさらして経年劣化させ、５つのケーブルサンプルの平
均破壊点を求めた。次に６週間、乾燥窒素ガスをケーブ
ルの間隙に通して、ケーブルを乾燥させた。乾燥後、当
初シランっまりフェニルメチルジメトキシシランからな
る液ｔ、６週間ケーブルの間隙に供給した。試験で測定
されたケーブルの平均破壊点は次の通りであった：１７
　Ｑ　ＫＶ　　新ケーブル ７２ＫＶ　　経年劣化ケーブル １２３ＫＶ　　（、週間の乾燥後、６週間有機ケイ素液
を供給したケーブル 処理後のケーブルの修復度は、揮発性の樹状亀裂遅滞液
アセトフ二ノンを用いる従来の方法で修復したケーブル
に匹敵した。但し、本発明で用いた樹状亀裂遅滞液はよ
り粘性が高（なるので、本発明の方法で修復したケーブ
ルは、アセトフ二ノンをケーブルに供給して修復したケ
ーブルより高い耐性を持つと見込まれる。

例２ フェニルトリメトキシシラン液の粘性を、液中に存在す
る各種の有機ケイ素凝縮触媒のさまざまなレベルについ
てモニターした。各サンプルの粘性は２５℃で測定した
。第１表に示したその結果は、液の粘性上昇率を触媒の
種類と触媒レベルの変化によって制御できることを示し
ている。例えば、フェニルトリメトキシシラン液の粘性
は、膣液にＱ、　１１　Ｗ　ｔ％のチタン酸テトリンブ
ロピル（Ｔ工ＰＴ）または、Ｑ、１ｗｔ％のジプチルラ
ウリルスズ（ＤＢＴＤＬ）、または０．２　Ｗ　ｔ％の
Ｔ工ＰＴ、またはＱ、　ｌ　Ｗ　ｔ　％のＴ工ＰＴを含
めることによって、大気中の水分の存在および室温且つ
室圧下で１１００時間後に、当初の１０センチストーク
ス以下かう６０．ＯＯＯセンチストークス以上へと増大
可能である一方、触媒を含まない同じ液は、同じ条件の
下で１１００時間後に６０００センチストークスの粘性
を有する。これは、樹状亀裂遅滞液の粘性ひいては膣液
が絶縁材、中に含浸および／またはする能力が、制御可
能なことを示している。

砦　　　　−一パへ”−“０ 例５ フェニルメチルジメトキシシラン液の２５℃での粘性を
、各種の凝縮触媒レベルについて時間の経過に応じてモ
ニターした。全ての経年劣化試験は、２５℃、１大気圧
、および大気中の水分の存在下で測定した。液は当初１
０センチストークスより小さい粘性を持ち、その粘性は
大気中の水分の存在下で時間と共に増した。ジブチルラ
ウリルスズ（ＤＢＴＤＬ）は、この触媒０．４　ｗ　ｔ
　％を含むサンプルにお〜・て最も急速に粘性を増大さ
せ、１２００時間の経過前にｌ　Ｏ，ＯＯＯセンチス）
　−クスより大きい粘性に達した。０．２　ｗ　ｔ％の
同じ触媒は約２０００時間で８０００センチストークス
の粘性に達し、またＯ、　ｌ　ｗ　ｔ　％レベルの同じ
触媒は約２２００時間で約２０００センチストークスの
粘性に達した。これは、フェニルメチルジメトキシシラ
ン液の粘性を、触媒の濃度によって制御できることを明
らかに実証している。試験の結果を第２表にまとめて示
す。

〜　中 ρ 才　　　−Ｌ％Ｊ　Ｕ’Ｊ　ｒ″−”ＬＩ’Ｎ　ｕ’ｓ
　ｔｕ”０゛−例４ この例は、１５ｋＶの配電ケーブルを絶縁するのに使わ
れるポリオレフィン絶縁材中に、フェニルメチルジメト
キシシランが含浸する速度を実証している。１５ｋＶ配
電ケーブルの９インチ部分を、巻回クープルから切断し
た。各部分から導線を引き抜き、残ったチューブの一端
に栓を施した。

そのチューブを計量した後、フェニルメチルジメトキシ
シランまたは現在使われており揮発性の高い樹状亀裂遅
滞液であるアセトフェノンの何れかで充填した。充填チ
ューブにキャップをして水中に置いた。さまざまな時間
経過後にチューブを取り出し、空にして洗浄し、乾燥し
てから計量し、絶縁材によって吸収された樹状亀裂遅滞
液の量を求めた。第５表にまとめたこの試験の結果は、
フェニルメチルジメトキシシランが重量換算で、少なく
ともアセトフェノンと同じ程度の速さで絶縁材中に吸収
されたことを実証している。

第５表 樹状亀裂遅滞液中に浸漬した １５ｋＶ絶縁ケーブルの重量係増加 時　間　　ＰｈＭｅＳｉ（ＯＭｅ）２ＰｈＳｉ（ＯＭｅ
）、　　アセト７ｚ）７２１１　　　　　　０．５う　
　　　　　０．３９　　　　　０．５８１４ｇ　　　　
　　　　０．７１　　　　　　　０．５１　　　　　　
−？２　　　　　　　０．ｇｌ　　　　　　　　Ｏ，６
１−１１１１１１，１２０，９３”、４６ ２１６　　　　　］、、ｌ＋４　　　　　］、、０８ｇ
　　　１．６６う１２　　　　　　１．７５　　　　　
　１．２５　　　　　１．７ｇ［０１，９９１，１４１
１，７８ ６７２２，０４１，ｌ＋６　　　− ８６１１　　　　２．１２　　　　１．５９　　　１．
７８’ＩＩＪ　　　　　２．０７　　　　１１５　　　
１．１２１１　　　　２．０５　　　　２．２１　　　
１．’１（発明の効果） 本発明によれば、絶縁材中における高粘性重合体のため
、樹状亀裂遅滞液の流動性が低下し、ケーブルから浸出
し難くなり、この結果ケーブルに付された樹状亀裂遅滞
効果の耐性が向上する利点がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリオレフィン絶縁ケーブルに樹状亀裂遅滞液を施
   す方法において； 前記ケーブルのより線部分の間隙に、下記からなる有機
   ケイ素液を供給することからなる方法：（ａ）次の一般
   式を持つ芳香族の基を含むシランまたはその部分加水分
   解物並びに凝縮物 （ＲＯ）＿ｘＳｉＲ′＿ｙＡｒ（＿４＿−＿ｘ＿−＿ｙ
   ）但しＲは１〜６個の炭素原子を持つアルキル基、Ｒ′
   は１〜６個の炭素原子を持つアルキル基、Ａｒはフェニ
   ルおよびベンジル基からなる群の中から選ばれた芳香族
   の有機基、ｘは１、２または３、ｙは０、１または２、
   ｘ＋ｙ≦３、且つ前記有機ケイ素液は２５℃で２０セン
   チトークスより小さい初期粘性を有する。 ２、前記有機ケイ素液が、大気中の水分の存在下におけ
   る室温且つ室圧で２０００時間の経過前に、２５℃で２
   ０センチストークス以下から２５℃で１００センチスト
   ークス以上まで前記液の粘性を増すのに充分な量で加水
   分解凝縮触媒を更に含む特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３、前記有機ケイ素液が重量比率で； （ａ）５から９５％のフェニルメチルジメトキシシラン
   ；および （ｂ）５から９５％のフェニルトリメトキシシラン；を
   含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４、前記有機ケイ素液が約１００重量％のフェニルメチ
   ルジメトキシシランを含む特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ５、前記有機ケイ素液が約１００重量％のフェニルトリ
   メトキシシランを含む特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ６、前記有機ケイ素液が重量比率で； （ａ）８０から９５％のフェニルメチルジメトキシシラ
   ン；および （ｂ）５から２０％のフェニルトリメトキシシラン；を
   含む特許請求の範囲第２項記載の方法。 ７、前記加水分解凝縮触媒が、ジブチルジラウリルスズ
   、ジブチル二酢酸スズ、ジブチルスズジオクトエート、
   第一スズオクトエート、ジメチルスズネオデコノエート
   、ジ−ｎ−オクチルスズ−Ｓ，Ｓ−イソオクチルメルカ
   プト酢酸、ジブチルスズ−Ｓ，Ｓ−ジメチルメルカプト
   酢酸、またはジエチルスズ−Ｓ，Ｓ−ジブチルメルカプ
   ト酢酸から成る群の中から選ばれた特許請求の範囲第６
   項記載の方法。 ８、前記加水分解凝縮触媒が有機ケイ素液の０．０５と
   ５ｗｔ％の間の範囲で存在する特許請求の範囲第７項記
   載の方法。 ９、前記加水分解凝縮触媒がジブチルジラウリルスズで
   ある特許請求の範囲第８項記載の方法。 １０、より線の間隙に有機ケイ素液を供給する前に、乾
   燥ガスによって該より線の間隙から水分除去を行うこと
   を更に含む特許請求の範囲第１項記載の方法。