JPH036605B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH036605B2 JPH036605B2 JP57182140A JP18214082A JPH036605B2 JP H036605 B2 JPH036605 B2 JP H036605B2 JP 57182140 A JP57182140 A JP 57182140A JP 18214082 A JP18214082 A JP 18214082A JP H036605 B2 JPH036605 B2 JP H036605B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- protrusion
- electric field
- cables
- semiconducting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Insulated Conductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はポリオレフイン絶縁体中に存在する、
電極表面の突起や凹凸にもとづく電界集中を効果
的に緩和できる、拡散層による界面電界緩和方法
に関するもので、特に半導電層を備えた架橋ポリ
エチレンケーブルの半導電層と絶縁体層の界面に
生ずる、電界集中にもとづく絶縁劣化の改善に大
きな効果を発揮するものである。
電極表面の突起や凹凸にもとづく電界集中を効果
的に緩和できる、拡散層による界面電界緩和方法
に関するもので、特に半導電層を備えた架橋ポリ
エチレンケーブルの半導電層と絶縁体層の界面に
生ずる、電界集中にもとづく絶縁劣化の改善に大
きな効果を発揮するものである。
ポリオレフインを絶縁に使用した電力用プラス
チツクケーブル例えばXLPEケーブルは、他の種
類のケーブル特に従来広く使用されている油含浸
絶縁紙ケーブル、所謂OFケーブルのように油を
使用しないことから、布設工事や保守管理が容易
でありしかも送電損失も小さい。このため近年特
に都市地域における配電用として広く普及しつつ
あるが、最近この実績を踏まえて超高電圧用な
ど、更に高電圧化されたXLPEケーブルの開発が
進められつつあり、その一部は既に実用化されて
いる。
チツクケーブル例えばXLPEケーブルは、他の種
類のケーブル特に従来広く使用されている油含浸
絶縁紙ケーブル、所謂OFケーブルのように油を
使用しないことから、布設工事や保守管理が容易
でありしかも送電損失も小さい。このため近年特
に都市地域における配電用として広く普及しつつ
あるが、最近この実績を踏まえて超高電圧用な
ど、更に高電圧化されたXLPEケーブルの開発が
進められつつあり、その一部は既に実用化されて
いる。
しかしながら現在のXLPE電力ケーブル等では
そのＶ−ｔ特性、即ち印加電圧に対する絶縁寿命
特性は、第１図中に示す曲線ａのように垂下特性
を示し、曲線ｂに示すOFケーブルに対して経年
的な絶縁劣化が大きい。従つて絶縁体に対する設
計電位傾度をOFケーブルのそれより小さくせざ
るを得なくなり、それだけ絶縁層の厚みを大とし
なければならない。その結果OFケーブルに比べ
て送電損失の増大を招くのは勿論であるが、それ
と同時に外径が大きくなるのをまぬがれ得ないた
め、輸送や布設工事等に大きな隘路をもたらす欠
点があり、それだけOFケーブルに対して不利と
なる。
そのＶ−ｔ特性、即ち印加電圧に対する絶縁寿命
特性は、第１図中に示す曲線ａのように垂下特性
を示し、曲線ｂに示すOFケーブルに対して経年
的な絶縁劣化が大きい。従つて絶縁体に対する設
計電位傾度をOFケーブルのそれより小さくせざ
るを得なくなり、それだけ絶縁層の厚みを大とし
なければならない。その結果OFケーブルに比べ
て送電損失の増大を招くのは勿論であるが、それ
と同時に外径が大きくなるのをまぬがれ得ないた
め、輸送や布設工事等に大きな隘路をもたらす欠
点があり、それだけOFケーブルに対して不利と
なる。
ところでこのようなXLPEケーブル等における
上記のようなｖ−ｔ特性の垂下の大きな要因が、
半導電層と絶縁体層との界面における不整、特に
ケーブルの断面を示す第２図のように、製造時半
導電層１の面上に残る、絶縁体層２中に突き出た
形の半導電性突起３における電界の集中にあるこ
とが、現在までの研究により明らかにされてい
る。なお第２図中５は導体である。そこで従来か
ら製造条件の改良などにより、半導電性突起の生
成を防ぐ努力がなされているが、皆無にすること
は技術的に非常に難かしく、現状ではその改良は
極限に来ていると云つても過言ではない。従つて
XLPEケーブル等の一層の高電圧化の達成のため
には、従来にない新しい方法が講じられることが
必要である。
上記のようなｖ−ｔ特性の垂下の大きな要因が、
半導電層と絶縁体層との界面における不整、特に
ケーブルの断面を示す第２図のように、製造時半
導電層１の面上に残る、絶縁体層２中に突き出た
形の半導電性突起３における電界の集中にあるこ
とが、現在までの研究により明らかにされてい
る。なお第２図中５は導体である。そこで従来か
ら製造条件の改良などにより、半導電性突起の生
成を防ぐ努力がなされているが、皆無にすること
は技術的に非常に難かしく、現状ではその改良は
極限に来ていると云つても過言ではない。従つて
XLPEケーブル等の一層の高電圧化の達成のため
には、従来にない新しい方法が講じられることが
必要である。
本発明はXLPEケーブル等にとつて最も有害と
されている半導電性突起を、ケーブルの製造工程
に殆ど改変を加えることなく無害化できる新しい
構造を提供し、XLPEケーブル等の高電圧化を図
りうるようにしたものである。次に図面を用いて
その詳細を説明する。
されている半導電性突起を、ケーブルの製造工程
に殆ど改変を加えることなく無害化できる新しい
構造を提供し、XLPEケーブル等の高電圧化を図
りうるようにしたものである。次に図面を用いて
その詳細を説明する。
半導電性突起３が有害であるのは、それが絶縁
体層２中に突出しており、その先端の電界強度が
その周囲の絶縁体層２の電界強度より甚しく大き
くなるためである。即ち今突起３の長さをｌ，突
起３の先端の曲率半径をｒ（ｌ≫ｒ），突起３の近
傍における絶縁体層２の電界強度をEpとすれば、
突起先端の電界強度Enaxは Enax＝Ep・ｌ／2r１／〔lo（ｌ／ｒ）−２ (1) によつて与えられ、例えばｌ＝1000μm，ｒ＝
5μmとすると、 Enax10.Ep となり、EnaxはEpに比例する。従つて少なくとも
半導電性突起近傍の絶縁体層２の電界強度Epを低
下できれば、これに伴つて突起３の先端の電界強
度を小さくでき、これによる絶縁体層２の劣化を
防いで、設計電位傾度を従来より高くできる。
体層２中に突出しており、その先端の電界強度が
その周囲の絶縁体層２の電界強度より甚しく大き
くなるためである。即ち今突起３の長さをｌ，突
起３の先端の曲率半径をｒ（ｌ≫ｒ），突起３の近
傍における絶縁体層２の電界強度をEpとすれば、
突起先端の電界強度Enaxは Enax＝Ep・ｌ／2r１／〔lo（ｌ／ｒ）−２ (1) によつて与えられ、例えばｌ＝1000μm，ｒ＝
5μmとすると、 Enax10.Ep となり、EnaxはEpに比例する。従つて少なくとも
半導電性突起近傍の絶縁体層２の電界強度Epを低
下できれば、これに伴つて突起３の先端の電界強
度を小さくでき、これによる絶縁体層２の劣化を
防いで、設計電位傾度を従来より高くできる。
本発明の特徴とするところは、半導電層１との
界面からの拡散により、第３図に示すケーブルの
部分拡大断面図、および第４図に示す比誘電率と
半導電層１の面からの距離との関係図のように、
絶縁体層２の構成材より高い誘電率を持つ物質に
より、突起３を埋込んだ連続的な誘電率の勾配を
もつ拡散層４を形成し、突起３の周囲の絶縁体層
２の比誘電率を増加させることにより、電界強度
Epを低下させるようにした点にあり、その実施に
当つては例えば次の方法がとられるものである。
界面からの拡散により、第３図に示すケーブルの
部分拡大断面図、および第４図に示す比誘電率と
半導電層１の面からの距離との関係図のように、
絶縁体層２の構成材より高い誘電率を持つ物質に
より、突起３を埋込んだ連続的な誘電率の勾配を
もつ拡散層４を形成し、突起３の周囲の絶縁体層
２の比誘電率を増加させることにより、電界強度
Epを低下させるようにした点にあり、その実施に
当つては例えば次の方法がとられるものである。
予め半導電層１の構成材中に混入したり、ケー
ブル製造時における半導電層１の押出し成形過程
において注入するなどの適宜方法により、半導電
層１の構成材中に絶縁体層２の構成材であるポリ
オレフインより高い比誘電率〔５〜６〕をもち、
しかも架橋ポリオレフイン中へ拡散浸透性を有す
るベンジンアルコール、またはｌ−シヨウノウを
添加するか、或いは絶縁体層２の押出し成形時成
形された絶縁体層２の面上に塗着して、従来と同
様な方法によりケーブルの製造を行う。そして絶
縁体層２の熱架橋時における温度により、自動的
に半導体層界面から、絶縁体層２より高い誘電率
をもつた物質を、その拡散浸透性を利用して絶縁
体層中に拡散させて半導電層界面近傍の絶縁体の
誘電率を高め、この高誘電率層４により半導電性
突起３が覆われるようにして、突起３の近傍の電
界強度を低下させ、結果的に突起３の有害性を低
下させるようにしたものである。
ブル製造時における半導電層１の押出し成形過程
において注入するなどの適宜方法により、半導電
層１の構成材中に絶縁体層２の構成材であるポリ
オレフインより高い比誘電率〔５〜６〕をもち、
しかも架橋ポリオレフイン中へ拡散浸透性を有す
るベンジンアルコール、またはｌ−シヨウノウを
添加するか、或いは絶縁体層２の押出し成形時成
形された絶縁体層２の面上に塗着して、従来と同
様な方法によりケーブルの製造を行う。そして絶
縁体層２の熱架橋時における温度により、自動的
に半導体層界面から、絶縁体層２より高い誘電率
をもつた物質を、その拡散浸透性を利用して絶縁
体層中に拡散させて半導電層界面近傍の絶縁体の
誘電率を高め、この高誘電率層４により半導電性
突起３が覆われるようにして、突起３の近傍の電
界強度を低下させ、結果的に突起３の有害性を低
下させるようにしたものである。
このようにすれば比誘電率の増加率をＣとした
とき、半導電層１と絶縁体層２の界面付近の電界
強度ESは、(2)式のようにほゞ比誘電率の増加率Ｃ
に反比例して低減するので、 ESEp／Ｃ (2) 半導電性突起３を無害化できる。
とき、半導電層１と絶縁体層２の界面付近の電界
強度ESは、(2)式のようにほゞ比誘電率の増加率Ｃ
に反比例して低減するので、 ESEp／Ｃ (2) 半導電性突起３を無害化できる。
第５図は最も電界強度が大となる第３図の導体
５側の半導電層１の界面、即ち内部半導電層界面
の電界強度を、絶縁体層２の構成材中への浸透拡
散力を有し、しかも熱架橋時構成材と化学結合す
る性質をもつ高誘電率物質であるベンジルアルコ
ール、を用いて改善した結果を示すところの電界
強度と内部半導電層面からの距離との関係例図で
ある。その改善前の曲線ａと改善後の状態を示す
曲線ｂとを対比して明らかなように、拡散層４の
厚さを半導電性突起３の高さを（界面欠陥の存在
距離範囲Ｌ）より大きめに作ることによつて、突
起３付近の電界を減少させて無害化できることが
判る。さたｌ−シヨウノウを添加した場合にもほ
ぼ同様な結果が得られることが判つた。一般に従
来の製造技術によつて生ずる半導電性突起３の高
さは100μm以下であるので、拡散層４の厚さを
100μm程度とすることによつて無害化できる。な
おこの場合高誘電率物質の拡散層４によつて損失
角（tanδ）の増加が考えられるが、絶縁体層２の
厚さは一般に数mm程度以上であるので、tanδの増
加は殆ど無視でき、これによる損失の増加は問題
とならない。
５側の半導電層１の界面、即ち内部半導電層界面
の電界強度を、絶縁体層２の構成材中への浸透拡
散力を有し、しかも熱架橋時構成材と化学結合す
る性質をもつ高誘電率物質であるベンジルアルコ
ール、を用いて改善した結果を示すところの電界
強度と内部半導電層面からの距離との関係例図で
ある。その改善前の曲線ａと改善後の状態を示す
曲線ｂとを対比して明らかなように、拡散層４の
厚さを半導電性突起３の高さを（界面欠陥の存在
距離範囲Ｌ）より大きめに作ることによつて、突
起３付近の電界を減少させて無害化できることが
判る。さたｌ−シヨウノウを添加した場合にもほ
ぼ同様な結果が得られることが判つた。一般に従
来の製造技術によつて生ずる半導電性突起３の高
さは100μm以下であるので、拡散層４の厚さを
100μm程度とすることによつて無害化できる。な
おこの場合高誘電率物質の拡散層４によつて損失
角（tanδ）の増加が考えられるが、絶縁体層２の
厚さは一般に数mm程度以上であるので、tanδの増
加は殆ど無視でき、これによる損失の増加は問題
とならない。
従つて本発明によれば(1)設計電位傾度を向上さ
せて、従来より径が小さく運搬布設に有利な
XLPEケーブルの提供が可能となり、高電圧化を
推進できる。(2)従来のケーブル製造工程に殆ど改
変を加える必要がないので製作上非常に有利であ
る。(3)拡散と同時に架橋を行うので、界面の電界
緩和効果を安定かつ長期化でき信頼性が高い。(4)
拡散物質の選定により拡散層を自由に制御して、
所望の特性をもつたケーブルを得ることができる
などの各種のすぐれた効果が得られるもので、こ
の本発明は以上説明した３層（内部半導電層、絶
縁体層、外部半導電層）同時押出し方法によるケ
ーブルの製造のみでなく、半導電層をテープ巻き
によつて形成する製造方法に対しても、例えば半
導電層を形成するテープ中に拡散すべき高誘電率
物質を添加しておくなどの方法によつて適用でき
る。
せて、従来より径が小さく運搬布設に有利な
XLPEケーブルの提供が可能となり、高電圧化を
推進できる。(2)従来のケーブル製造工程に殆ど改
変を加える必要がないので製作上非常に有利であ
る。(3)拡散と同時に架橋を行うので、界面の電界
緩和効果を安定かつ長期化でき信頼性が高い。(4)
拡散物質の選定により拡散層を自由に制御して、
所望の特性をもつたケーブルを得ることができる
などの各種のすぐれた効果が得られるもので、こ
の本発明は以上説明した３層（内部半導電層、絶
縁体層、外部半導電層）同時押出し方法によるケ
ーブルの製造のみでなく、半導電層をテープ巻き
によつて形成する製造方法に対しても、例えば半
導電層を形成するテープ中に拡散すべき高誘電率
物質を添加しておくなどの方法によつて適用でき
る。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば架橋ポリエチレンその他プラスチツク絶縁体中
に存在する電極表面の突起や凹凸にもとづく電界
集中を効果的に緩和できるすぐれた利点を有する
もので、特に架橋ポリエチレンを絶縁体層として
用いるXLPEケーブルの設計電位傾度の向上によ
る外径の縮少化などに著しい効果を発揮するもの
である。
ば架橋ポリエチレンその他プラスチツク絶縁体中
に存在する電極表面の突起や凹凸にもとづく電界
集中を効果的に緩和できるすぐれた利点を有する
もので、特に架橋ポリエチレンを絶縁体層として
用いるXLPEケーブルの設計電位傾度の向上によ
る外径の縮少化などに著しい効果を発揮するもの
である。
第１図は従来のXLPEケーブルとOFケーブル
のｖ−ｔ特性の一例図、第２図は従来のXLPEケ
ーブルの断面図、第３図は本発明によるXLPEケ
ーブルの部分拡大断面図、第４図は高誘電率物質
の拡散による半径方向における比誘電率と半導電
層の面からの距離との関係図、第５図は本発明に
よる内部半導電層界面の電界緩和状況を示す電界
強度と外部半導電層界面からの距離の関係図であ
る。 １…半導電層、２…絶縁体層、３…半導電性突
起、４…高誘電率物質拡散層、５…導体。
のｖ−ｔ特性の一例図、第２図は従来のXLPEケ
ーブルの断面図、第３図は本発明によるXLPEケ
ーブルの部分拡大断面図、第４図は高誘電率物質
の拡散による半径方向における比誘電率と半導電
層の面からの距離との関係図、第５図は本発明に
よる内部半導電層界面の電界緩和状況を示す電界
強度と外部半導電層界面からの距離の関係図であ
る。 １…半導電層、２…絶縁体層、３…半導電性突
起、４…高誘電率物質拡散層、５…導体。
Claims (1)
- １ 導体と、内部半導電層と、ポリオレフイン絶
縁体層と、外部半導電層とから形成された架橋プ
ラスチツク電力ケーブルにおいて、前記内部およ
び外部半導電層中にベンジンアルコール、または
ｌ−シヨウノウを添加し、これを熱架橋時ポリオ
レフイン絶縁体層中に拡散させて、連続的な誘電
率の勾配をもつ拡散層を設けたことを特徴とする
架橋プラスチツク電力ケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18214082A JPS5973809A (ja) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | 架橋プラスチック電力ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18214082A JPS5973809A (ja) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | 架橋プラスチック電力ケーブル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5973809A JPS5973809A (ja) | 1984-04-26 |
| JPH036605B2 true JPH036605B2 (ja) | 1991-01-30 |
Family
ID=16113043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18214082A Granted JPS5973809A (ja) | 1982-10-19 | 1982-10-19 | 架橋プラスチック電力ケーブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5973809A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5470082U (ja) * | 1977-10-28 | 1979-05-18 |
-
1982
- 1982-10-19 JP JP18214082A patent/JPS5973809A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5973809A (ja) | 1984-04-26 |
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