JP2000221232A - 水トリー試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は、実際の架橋ポリオレフィン系
電気絶縁組成物絶縁電力ケーブルとすることなく、単に
架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成物シート状試料を用
いて試験するだけで実際に布設、運転されている架橋ポ
リオレフィン系電気絶縁組成物絶縁電力ケーブルで発生
するような大きな水トリーをも再現することができると
共にその耐水トリー性の良否を迅速且つ正確に評価する
ことができるトリー試験方法を提供することにある。 【解決手段】本発明の要旨とするところは、次の３点に
ある。（１）水トリー促進劣化異物を付加配合して成る
架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成物シートを用いるこ
とを特徴とする水トリー試験方法。（２）半導電性電極
の両面に水トリー促進劣化異物が付加配合されて成る架
橋ポリオレフィン系電気絶縁組成物シートを貼り合わせ
一体化して成るシート状試料を用いることを特徴とする
水トリー試験方法。（３）半導電性電極の両面に水トリ
ー促進劣化異物の分散層を介して架橋ポリオレフィン系
電気絶縁組成物シートを貼り合わせ一体化して成るシー
ト状試料を用いることを特徴とする水トリー試験方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水トリー試験方法
に関するものである。更に詳述すれば、本発明は架橋ポ
リオレフィン系電気絶縁組成物絶縁電力ケーブルの絶縁
体として用いられる架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成
物の耐水トリー性を迅速且つ正確に、しかも架橋ポリオ
レフィン系電気絶縁組成物絶縁電力ケーブルとすること
なくシート状試料により評価することができる水トリー
試験方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリオレフィン系樹脂、例えばポリエチ
レン、エチレン系共重合体、ポリプロピレン等は典型的
な炭化水素系合成樹脂であることから電気的特性が優れ
ており、電線、ケーブルの電気絶縁材料として広く実用
されている。

【０００３】特に、ポリエチレン、エチレン系共重合体
等を架橋して成る架橋ポリエチレン系電気絶縁組成物
は、未架橋ポリエチレン系電気絶縁組成物より耐熱性も
優れていることから高電圧電力ケーブル及びその付属品
の電気絶縁材料として珍重されている。

【０００４】しかし、この架橋ポリエチレン系電気絶縁
組成物を導体上へ直接又は他の絶縁層を介して絶縁被覆
して成る架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブルは、水分、
微小異物、局所的高電界等の幾つかの要因が重なると、
架橋ポリエチレン中にトリー状の電気的欠陥部、いわゆ
る水トリーが発生することが知られている。そしてこの
ような水トリーは伸展すると架橋ポリエチレン絶縁電力
ケーブルを電気絶縁破壊させることも知られている。

【０００５】このような訳で、架橋ポリエチレン絶縁電
力ケーブルの絶縁体として用いられる架橋ポリエチレン
系電気絶縁組成物は、架橋ポリエチレン絶縁電力ケーブ
ルへ適用する前段階、即ち導体上へ直接又は他の絶縁層
を介して絶縁被覆する前段階において架橋ポリエチレン
系電気絶縁組成物を予め耐水トリー試験で選別しておく
ことが重要である。

【０００６】従来の水トリー試験方法は、次のような電
極付架橋ポリエチレン系電気絶縁組成物シート試料によ
り行っていた。

【０００７】ａ．未架橋ポリエチレン系電気絶縁組成物
の作成 まず、ベース樹脂のポリエチレンに、架橋剤、水トリー
抑止剤、その他の必要な特殊な配合剤等を配合すること
により未架橋ポリエチレン系電気絶縁組成物を作成す
る。

【０００８】比較用未架橋ポリエチレン電気絶縁組とし
て局所的高電界部を模擬するために一種類の異物を混入
させたもの等も作成する。

【０００９】ｂ．未架橋ポリエチレンシートの作成 次に、上記で得られた未架橋ポリエチレン系電気絶縁組
成物を混練ロールで混練することにより未架橋ポリエチ
レン系電気絶縁組成物コンパウンドを作成する。

【００１０】次に、得られた未架橋ポリエチレン系電気
絶縁組成物コンパウンドをプレス機の金型に入れ、それ
から１２０℃の温度でプレスすることにより厚さ２mmの
ポリエチレンシートを２枚作成する。

【００１１】ｃ．電極付架橋ポリエチレンシート試料の
作成 次に、上記で得られた２枚のポリエチレンシートの間に
半導電性電極を挾み、それからプレス架橋装置にて１８
０℃の温度で所定時間プレス架橋することによりこれら
を一体化して成る電極付架橋ポリエチレンシート試料を
作成する。

【００１２】ｄ．水トリー化試験 次に、上記で得られた電極付架橋ポリエチレンシート試
料を水トリー試験装置にセットし、所定の電圧、水分下
で水トリー促進劣化試験を行う。

【００１３】図１は、水トリー試験装置を示した断面説
明図である。

【００１４】図１において、１は試験水槽の銅製試験容
器、２はアース、３は水、４は電極付架橋ポリエチレン
シート試料、４１は架橋ポリエチレンシート、４２は半
導電電極、５は高電圧印加リード線針である。

【００１５】水温は室温から９０℃まで周期的（室温１
６時間→９０℃８時間の繰り返し）に変化させる。課電
条件は周波数１０００Ｈｚ、電圧３ｋＶ交流の交流電圧
を３００時間課電する。

【００１６】試験終了後、電極付架橋ポリエチレンシー
ト試料４から架橋ポリエチレンシート４１を薄くスライ
スし、極薄厚さの架橋ポリエチレンスライスシートを採
取する。それから、この架橋ポリエチレンスライスシー
トをメチレンブルー水溶液で所定時間煮沸染色し、顕微
鏡観察によりボウタイトリーの最大長を調べる。

【００１７】この従来の電極付架橋ポリエチレンシート
試料による水トリー試験方法は、多くの架橋ポリエチレ
ン電気絶縁組成物の良否を判別するためのスクリーニン
グ試験には有効である。また、この従来の電極付架橋ポ
リエチレンシート試料による水トリー試験方法は、架橋
ポリエチレン絶縁電力ケーブルの架橋ポリエチレン絶縁
体中に存在する極めて小さな異物に対する評価も可能で
ある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、実際に布
設、運転されている架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成
物絶縁電力ケーブルについて発生した数多くの水トリー
を詳細に調査してみると、発生した水トリーは小さいも
のから異常に大きいものまで様々である。

【００１９】これらの様々な水トリーの内異常に大きい
水トリーは、従来の電極付架橋ポリエチレンシート試料
による水トリー試験では起こらないものであった。この
ような異常に大きな水トリーをも再現できるような厳し
いトリー試験方法が見つかれば、その厳しいトリー試験
方法は架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成物の耐水トリ
ー性評価試験に最適である。

【００２０】本発明はかかる点に立って為されたもので
あって、その目的とするところは前記した従来技術の欠
点を解消し、実際の架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成
物絶縁電力ケーブルとすることなく、単に架橋ポリオレ
フィン系電気絶縁組成物シート状試料を用いて試験する
だけで実際に布設、運転されている架橋ポリオレフィン
系電気絶縁組成物絶縁電力ケーブルで発生するような大
きな水トリーをも再現することができると共にその耐水
トリー性の良否を迅速且つ正確に評価することができる
水トリー試験方法を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、次の３点にある。

【００２２】（１）水トリー促進劣化異物を付加配合し
て成る架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成物シートを用
いることを特徴とする水トリー試験方法。

【００２３】（２）半導電性電極の両面に水トリー促進
劣化異物が付加配合されて成る架橋ポリオレフィン系電
気絶縁組成物シートを貼り合わせ一体化して成るシート
状試料を用いることを特徴とする水トリー試験方法。

【００２４】（３）半導電性電極の両面に水トリー促進
劣化異物の分散層を介して架橋ポリオレフィン系電気絶
縁組成物シートを貼り合わせ一体化して成るシート状試
料を用いることを特徴とする水トリー試験方法。

【００２５】本発明において水トリー促進劣化異物とし
ては金属粉、電解質物質、配合剤凝集物の中から選ばれ
た１種又は２種以上であることが好ましい。

【００２６】本発明において水トリー促進劣化異物とし
ては金属粉と電解質物質の組み合わせであることが好ま
しい。

【００２７】本発明において水トリー促進劣化異物とし
ては金属粉が銅粉、電解質物質が塩化ナトリウムである
ことがより好ましい。

【００２８】本発明において金属粉としては銅粉（粒径
＝約φ２μｍ）、鉄粉（粒径＝約φ２μｍ）、アルミニ
ウム粉（粒径＝約φ２μｍ）等がある。

【００２９】本発明において電解質物質としては塩類、
例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、
塩化バリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等があ
る。

【００３０】本発明において配合剤凝集物としては架橋
剤、架橋助剤、老化防止剤、滑剤、充填剤等の凝集物が
ある。

【００３１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の水トリー試験方法
の実施例を従来の比較例と共に説明する。

【００３２】（未架橋ポリエチレン系電気絶縁組成物の
作成に用いた素材及び異物）まず、本発明の水トリー試
験方法の実施例及び従来の比較例に用いた未架橋ポリエ
チレン系電気絶縁組成物の素材、水トリー促進劣化異物
について説明する。

【００３３】 ａ）ベースポリマー：低密度ポリエチレン （密度＝０．９２０、ＭＩ＝１ｇ／１０min ） ｂ）架橋剤 ：ジクミルパーオキサイド ｃ）酸化防止剤 ：４，４−チオビス （３−メチル・６・ｔ・プチルフェノール） ｄ）異物 イ．銅粉（粒径＝約φ２μｍ） ロ．鉄粉（粒径＝約φ２μｍ） ハ．アルミニウム粉（粒径＝約φ２μｍ） ニ．塩化ナトリウム ホ．配合剤凝集物 即ち、本発明の水トリー試験方法の実施例及び従来の比
較例に用いた未架橋ポリエチレン系電気絶縁組成物の素
材は、ベースポリマーの低密度ポリエチレン、架橋剤の
ジクミルパーオキサイド、酸化防止剤の４，４−チオビ
ス（３−メチル・６・ｔ・プチルフェノール）等であ
る。

【００３４】これらの配合量はベースポリマーの低密度
ポリエチレン１００重量部に対して、ジクミルパーオキ
サイドが２．５重量部、４，４−チオビス（３−メチル
・６・ｔ・プチルフェノール）が０．２５重量部配合し
た。

【００３５】更に、これらには異物として銅粉、鉄粉、
アルミニウム粉、塩化ナトリウム、配合剤凝集物を配合
した。

【００３６】これらの異物の配合量は、ベースポリマー
の低密度ポリエチレン１００重量部に対して０．１重量
部である。２種以上の異物を配合したときでもその異物
の合計量は、ベースポリマーの低密度ポリエチレン１０
０重量部に対して０．１重量部とした。

【００３７】（水トリー試験の電極付架橋ポリエチレン
シート試料の作成方法）試験試料は、従来の水トリー試
験方法に用いた電極付架橋ポリエチレンシート試料とほ
ぼ同様であって、次のように作成した。

【００３８】ａ．未架橋ポリエチレン系電気絶縁組成物
の作成 まず、ベースポリマーの低密度ポリエチレン１００重量
部に対して、架橋剤のジクミルパーオキサイド、酸化防
止剤の４，４−チオビス（３−メチル・６・ｔ・プチル
フェノール）を所定重量部と、前述のイ〜ホに示した異
物を全く配合しないもの又は１種若しくは２種若しくは
２種以上を配合して成る実施例若しくは比較例の未架橋
ポリエチレン系電気絶縁組成物を作成した。

【００３９】ｂ．未架橋ポリエチレンシートの作成 次に、上記で得られた未架橋ポリエチレン系電気絶縁組
成物を混練ロールで混練することにより未架橋ポリエチ
レン系電気絶縁組成物コンパウンドを作成した。

【００４０】次に、得られた未架橋ポリエチレン系電気
絶縁組成物コンパウンドをプレス機の金型に入れ、それ
から１２０℃の温度でプレス架橋することにより厚さ２
mmのポリエチレンシートを２枚作成した。

【００４１】ｃ．電極付架橋ポリエチレンシート試料の
作成 次に、上記で得られた２枚のポリエチレンシートの間に
半導電性電極を挾み、それからプレス架橋装置にて１８
０℃の温度で所定時間プレス架橋することによりこれら
を一体化して成る電極付架橋ポリエチレンシート試料を
作成した。

【００４２】（水トリー化試験方法）まず、上記で得ら
れた電極付架橋ポリエチレンシート試料を図１に示した
水トリー試験装置にセットした。

【００４３】次に、水トリー試験装置の水温を室温から
９０℃まで周期的（室温１６時間→９０℃８時間の繰り
返し）に変化させるようにし、次に周波数１０００Ｈ
ｚ、電圧３ｋＶ交流の交流電圧を３００時間課電した。

【００４４】試験終了後、電極付架橋ポリエチレンシー
ト試料４の架橋ポリエチレンシート４１を薄くスライス
し、極薄厚さの架橋ポリエチレンスライスシートを採取
した。

【００４５】それから、この架橋ポリエチレンスライス
シートをメチレンブルー水溶液で煮沸染色し、顕微鏡観
察によりボウタイトリーの最大長を調べた。

【００４６】（試験結果）表１は、本発明の実施例と従
来の比較例の場合の水トリー試験結果を示したものであ
る。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１から分かるように、異物を１種のみ配
合した比較例１〜６の架橋ポリエチレンシート試料のボ
ウタイトリーの最大長は１１０〜４７０μｍと小さい。

【００４９】これらに対して、異物を少なくとも２種以
上配合した実施例１〜１１の架橋ポリエチレンシート試
料のボウタイトリーの最大長は５８０〜４１３７０μｍ
と大きい。

【００５０】即ち、架橋ポリエチレン系絶縁組成物の耐
水トリー性を評価したいときには、本発明の実施例１〜
１１のようにその評価したい架橋ポリエチレン系絶縁組
成物内に少なくとも２種以上の異物を追加配合し、それ
から、その少なくとも２種以上の異物を追加配合した架
橋ポリエチレン系絶縁組成物について耐水トリー性を評
価試験することにより最も厳しい耐水トリー性の評価が
可能となる。

【００５１】なお、本発明の水トリー試験方法の実施例
では、本発明の下記の３点のうち（２）について例示し
たが、（１）及び（３）についても同様な結果が得られ
ることは申すまでもない。

【００５２】（１）水トリー促進劣化異物を付加配合し
て成る架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成物シートを用
いることを特徴とする水トリー試験方法。

【００５３】（２）半導電性電極の両面に水トリー促進
劣化異物が付加配合されて成る架橋ポリオレフィン系電
気絶縁組成物シートを貼り合わせ一体化して成るシート
状試料を用いることを特徴とする水トリー試験方法。

【００５４】（３）半導電性電極の両面に水トリー促進
劣化異物の分散層を介して架橋ポリオレフィン系電気絶
縁組成物シートを貼り合わせ一体化して成るシート状試
料を用いることを特徴とする水トリー試験方法。

【００５５】

【発明の効果】本発明の水トリー試験方法は、実際の架
橋ポリオレフィン系電気絶縁組成物絶縁電力ケーブルと
することなく、単に架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成
物シート状試料を用いて試験するだけで実際に布設、運
転されている架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成物絶縁
電力ケーブルで発生するような大きな水トリーをも再現
することができると共にその耐水トリー性の良否を迅速
且つ正確に評価することができるものであり、工業上有
用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】水トリー試験装置を示した断面説明図である。

【符号の説明】

１ 銅製試験容器 ２ アース ３ 水 ４ 電極付架橋ポリエチレンシート試料 ４１ 架橋ポリエチレンシート ４２ 半導電電極 ５ 高電圧印加リード線針

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片貝 昭史 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内 (72)発明者 村田 義直 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社パワーシステム研究所内 Ｆターム(参考） 2G015 AA27 CA20 DA01 2G050 AA02 AA07 BA03 BA10 BA20 CA04 CA10 DA03 EA01 EA10 EB07 EC06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水トリー促進劣化異物を付加配合して成る
   架橋ポリオレフィン系電気絶縁組成物シートを用いるこ
   とを特徴とする水トリー試験方法。
2. 【請求項２】水トリー促進劣化異物の付加配合量が、ポ
   リオレフィン系ポリマー１００重量部に対して０．１重
   量部であることを特徴とする請求項１記載の水トリー試
   験方法。
3. 【請求項３】水トリー促進劣化異物が、金属粉、電解質
   物質、配合剤凝集物の中から選ばれた１種又は２種以上
   であることを特徴とする請求項１記載の水トリー試験方
   法。
4. 【請求項４】水トリー促進劣化異物が、金属粉と電解質
   物質との２種の組み合わせであることを特徴とする請求
   項１記載の水トリー試験方法。
5. 【請求項５】金属粉が銅粉、電解質物質が塩化ナトリウ
   ムであることを特徴とする請求項４記載の水トリー試験
   方法。
6. 【請求項６】半導電性電極の両面に架橋ポリオレフィン
   系電気絶縁組成物シートを貼り合わせ一体化して成るシ
   ート状試料を耐水トリー試験装置の水槽内にセットし、
   次に該水槽内の水と前記半導電性電極との間に交流電圧
   を課電し、然る後前記架橋ポリオレフィン系電気絶縁組
   成物シートに発生したボウタイトリーから耐水トリー性
   を評価する水トリー試験方法において、前記架橋ポリオ
   レフィン系電気絶縁組成物シートは水トリー促進劣化異
   物が付加配合されたものであることを特徴とする水トリ
   ー試験方法。
7. 【請求項７】半導電性電極の両面に架橋ポリオレフィン
   系電気絶縁組成物シートを貼り合わせ一体化して成るシ
   ート状試料を耐水トリー試験装置の水槽内にセットし、
   次に該水槽内の水と前記半導電性電極との間に交流電圧
   を課電し、然る後前記架橋ポリオレフィン系電気絶縁組
   成物シートに発生したボウタイトリーから耐水トリー性
   を評価する水トリー試験方法において、前記シート状試
   料は前記半導電性電極と前記架橋ポリオレフィン系電気
   絶縁組成物シートとの界面に水トリー促進劣化異物が分
   散されたものであることを特徴とする水トリー試験方
   法。