JPH0447854Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0447854Y2 JPH0447854Y2 JP1983200958U JP20095883U JPH0447854Y2 JP H0447854 Y2 JPH0447854 Y2 JP H0447854Y2 JP 1983200958 U JP1983200958 U JP 1983200958U JP 20095883 U JP20095883 U JP 20095883U JP H0447854 Y2 JPH0447854 Y2 JP H0447854Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulator
- cable
- semiconducting layer
- layer
- breakdown voltage
- 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
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- Conductive Materials (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
この考案は、直流用の架橋ポリエチレン電力ケ
ーブルに関するものである。 ［直流ケーブル特有の問題］ 直流用電力ケーブルの絶縁材料として架橋ポリ
エチレンを使用した場合、空間電荷の影響が大き
いといわれる。 空間電荷の挙動は、まだ良く解明されていない
が、高温時における直流破壊電圧特性および極性
反転破壊電圧特性の低下にも、関係があると思わ
れている。 ［従来の技術と考案が解決しようとする課題］ ・その１： ケーブル絶縁体中に有機半導電液を浸透させる
方法が考えられている（たとえば特開昭52−8487
号公報）。 しかし、この場合、有機半導電液が浸透してい
るのは半導電層の近くだけで、上記特開昭52−
8487号公報の添付図面から見ても、ケーブル絶縁
体の全体にわたつて有機半導電液が浸透している
ものとは考えられない。 ・その２： ケーブル絶縁体と内外半導電層との間に、それ
ぞれ、カーボン混入などにより絶縁抵抗を絶縁体
より小さく半導電層より大きく、かつその絶縁抵
抗が絶縁体側から半導電層側にかけて小さくなる
抵抗勾配を有するようにした極く薄い層（たとえ
ば0.5mm程度）を設ける、という考えもある（特
公昭50−116983号公報）。 この技術は、絶縁体と半導電層との界面および
その近傍に空間電荷が蓄積し、かつその蓄積は、
課電電圧と課電時間に密接な関係を有するという
考えに立ち、 上記界面とその近傍に空間電荷が蓄積しないよ
うにすることを狙つたものであり、 その結果、長期課電特性が改善されたことを、
報告している。 しかし、高温時における直流破壊電圧特性およ
び極性反転破壊電圧特性が改善されたという報告
は無い。 ［課題を解決するための手段］ 上記従来技術「その２」のように、ケーブル絶
縁体と半導電層との界面の極く薄い層だけを、カ
ーボン混入の層としたのではなくて、 ケーブル絶縁体の全体を、カーボン粒子を含有
させて、抵抗率を1012〜1016Ω・cmとした架橋ポ
リエチレンによつて形成する、という手段をと
る。 ［作用］ ケーブル絶縁体の全体を、カーボン粒子を含有
させて、抵抗率を1012〜1016Ω・cmとした架橋ポ
リエチレンによつて形成した場合、空間電荷がど
のような挙動をとるか、については、よく分から
ない点もあるが、下記のように、高温時における
直流破壊電圧特性および極性反転破壊電圧特性が
改善され、その結果直流電力の送電容量が増大す
ることが、実験により確認された。 ［実施例 １］ 「第１図」において、１０はケーブル導体、以
下順次、内部半導電層２０、外部半導電層４０、
ケーブルシース５０を設ける。これらは従来のも
のと同じである。 ３０は絶縁体で、上記のようにカーボン粒子入
りの架橋ポリエチレンからなる。 これは粒子径が30〜100mmのカーボン粒子を、
架橋ポリエチレンに、0.5〜15％含有させること
により、抵抗率1012〜1016Ω・cm（at90℃）の値
を実現させたものである。なおこれは、純粋の架
橋ポリエチレンにくらべてやや低い値である。 このようにすると、空間電荷の影響が抑制さ
れ、特に高温時の直流破壊電圧および極性反転破
壊電圧を向上させることができた。それは、次ぎ
の理由によるものと考えられる。従来の架橋ポリ
エチレンケーブルの場合は、半導電層の架橋ポリ
エチレン絶縁体との間の境界面の電荷移動に対す
る障壁が大きく、電荷が半導電層近傍の絶縁体中
に蓄積されてしまうための直流破壊特性が損なわ
れてしまうと考えられる。 電荷移動に対する障壁は、一般的には「仕事関
数」とも呼ばれており、半導電材料と絶縁体の様
な種類の異なるものが接触した時に、界面にある
大きさのエネルギーバリアーが存在し、その界面
を電荷担体が通過するときには、ある一定以上の
エネルギーを必要とするものである。 上記に示す直流特性低下現象を定性的に説明す
る。 半導電層と架橋ポリエチレン絶縁体との間の境
界面の電荷移動に対する障壁を「界面抵抗」と呼
び、絶縁体中の電荷移動に対する抵抗を「絶縁抵
抗」と呼ぶことにすると、通常の架橋ポリエチレ
ンケーブルは、 界面抵抗＞＞絶縁抵抗 であるため、絶縁体中を電極面（半導電層）に向
つて移動してきた電荷が、半導電と絶縁体界面を
なかなか通過できずに半導電層近傍の絶縁体中の
電界強度が著しく上昇し、結果的に直流破壊特性
が損なわれてしまうものと考えられる。 絶縁体中の空間電荷を早めに飛ばして直流特性
を向上させるためには、絶縁抵抗を高くするか、
界面抵抗を低くすることによつて、 界面抵抗≒絶縁抵抗の状態を作り出すのが最も
望ましいものと思われる。 しかし架橋ポリエチレンは現在考えられている
実用的な絶縁体では、最も高い絶縁抵抗を有する
絶縁体のひとつであり、絶縁抵抗をより高くする
のは困難である。 従つて本発明では、半導電層は絶縁体に多量の
カーボンを添加させて半導電としているので、同
じ様に絶縁体にカーボンを添加すれば、絶縁体全
体にわたつて、同系統の均質な材料となるので界
面抵抗が低減すると考え、絶縁体中にカーボンを
添加させたものである。 本発明は、上記の様な考えに基づくものであ
り、 界面抵抗≒絶縁抵抗 という状態が出来上がつたために、空間電荷を早
めに飛ばす、すなわち電極面（半導電層）近傍に
電極面と逆極性の空間電荷が蓄積されなくなつて
（あるいは蓄積量が著しく減少して）、その結果直
流破壊特性が向上したものと考えられる。 なお具体的数値の例を示すと次のとおりであ
る。これは、導体断面積200mm、絶縁厚2.5mmの
6.6kvCVケーブルの高温時（導体温度90℃）の特
性例である。
ーブルに関するものである。 ［直流ケーブル特有の問題］ 直流用電力ケーブルの絶縁材料として架橋ポリ
エチレンを使用した場合、空間電荷の影響が大き
いといわれる。 空間電荷の挙動は、まだ良く解明されていない
が、高温時における直流破壊電圧特性および極性
反転破壊電圧特性の低下にも、関係があると思わ
れている。 ［従来の技術と考案が解決しようとする課題］ ・その１： ケーブル絶縁体中に有機半導電液を浸透させる
方法が考えられている（たとえば特開昭52−8487
号公報）。 しかし、この場合、有機半導電液が浸透してい
るのは半導電層の近くだけで、上記特開昭52−
8487号公報の添付図面から見ても、ケーブル絶縁
体の全体にわたつて有機半導電液が浸透している
ものとは考えられない。 ・その２： ケーブル絶縁体と内外半導電層との間に、それ
ぞれ、カーボン混入などにより絶縁抵抗を絶縁体
より小さく半導電層より大きく、かつその絶縁抵
抗が絶縁体側から半導電層側にかけて小さくなる
抵抗勾配を有するようにした極く薄い層（たとえ
ば0.5mm程度）を設ける、という考えもある（特
公昭50−116983号公報）。 この技術は、絶縁体と半導電層との界面および
その近傍に空間電荷が蓄積し、かつその蓄積は、
課電電圧と課電時間に密接な関係を有するという
考えに立ち、 上記界面とその近傍に空間電荷が蓄積しないよ
うにすることを狙つたものであり、 その結果、長期課電特性が改善されたことを、
報告している。 しかし、高温時における直流破壊電圧特性およ
び極性反転破壊電圧特性が改善されたという報告
は無い。 ［課題を解決するための手段］ 上記従来技術「その２」のように、ケーブル絶
縁体と半導電層との界面の極く薄い層だけを、カ
ーボン混入の層としたのではなくて、 ケーブル絶縁体の全体を、カーボン粒子を含有
させて、抵抗率を1012〜1016Ω・cmとした架橋ポ
リエチレンによつて形成する、という手段をと
る。 ［作用］ ケーブル絶縁体の全体を、カーボン粒子を含有
させて、抵抗率を1012〜1016Ω・cmとした架橋ポ
リエチレンによつて形成した場合、空間電荷がど
のような挙動をとるか、については、よく分から
ない点もあるが、下記のように、高温時における
直流破壊電圧特性および極性反転破壊電圧特性が
改善され、その結果直流電力の送電容量が増大す
ることが、実験により確認された。 ［実施例 １］ 「第１図」において、１０はケーブル導体、以
下順次、内部半導電層２０、外部半導電層４０、
ケーブルシース５０を設ける。これらは従来のも
のと同じである。 ３０は絶縁体で、上記のようにカーボン粒子入
りの架橋ポリエチレンからなる。 これは粒子径が30〜100mmのカーボン粒子を、
架橋ポリエチレンに、0.5〜15％含有させること
により、抵抗率1012〜1016Ω・cm（at90℃）の値
を実現させたものである。なおこれは、純粋の架
橋ポリエチレンにくらべてやや低い値である。 このようにすると、空間電荷の影響が抑制さ
れ、特に高温時の直流破壊電圧および極性反転破
壊電圧を向上させることができた。それは、次ぎ
の理由によるものと考えられる。従来の架橋ポリ
エチレンケーブルの場合は、半導電層の架橋ポリ
エチレン絶縁体との間の境界面の電荷移動に対す
る障壁が大きく、電荷が半導電層近傍の絶縁体中
に蓄積されてしまうための直流破壊特性が損なわ
れてしまうと考えられる。 電荷移動に対する障壁は、一般的には「仕事関
数」とも呼ばれており、半導電材料と絶縁体の様
な種類の異なるものが接触した時に、界面にある
大きさのエネルギーバリアーが存在し、その界面
を電荷担体が通過するときには、ある一定以上の
エネルギーを必要とするものである。 上記に示す直流特性低下現象を定性的に説明す
る。 半導電層と架橋ポリエチレン絶縁体との間の境
界面の電荷移動に対する障壁を「界面抵抗」と呼
び、絶縁体中の電荷移動に対する抵抗を「絶縁抵
抗」と呼ぶことにすると、通常の架橋ポリエチレ
ンケーブルは、 界面抵抗＞＞絶縁抵抗 であるため、絶縁体中を電極面（半導電層）に向
つて移動してきた電荷が、半導電と絶縁体界面を
なかなか通過できずに半導電層近傍の絶縁体中の
電界強度が著しく上昇し、結果的に直流破壊特性
が損なわれてしまうものと考えられる。 絶縁体中の空間電荷を早めに飛ばして直流特性
を向上させるためには、絶縁抵抗を高くするか、
界面抵抗を低くすることによつて、 界面抵抗≒絶縁抵抗の状態を作り出すのが最も
望ましいものと思われる。 しかし架橋ポリエチレンは現在考えられている
実用的な絶縁体では、最も高い絶縁抵抗を有する
絶縁体のひとつであり、絶縁抵抗をより高くする
のは困難である。 従つて本発明では、半導電層は絶縁体に多量の
カーボンを添加させて半導電としているので、同
じ様に絶縁体にカーボンを添加すれば、絶縁体全
体にわたつて、同系統の均質な材料となるので界
面抵抗が低減すると考え、絶縁体中にカーボンを
添加させたものである。 本発明は、上記の様な考えに基づくものであ
り、 界面抵抗≒絶縁抵抗 という状態が出来上がつたために、空間電荷を早
めに飛ばす、すなわち電極面（半導電層）近傍に
電極面と逆極性の空間電荷が蓄積されなくなつて
（あるいは蓄積量が著しく減少して）、その結果直
流破壊特性が向上したものと考えられる。 なお具体的数値の例を示すと次のとおりであ
る。これは、導体断面積200mm、絶縁厚2.5mmの
6.6kvCVケーブルの高温時（導体温度90℃）の特
性例である。
【表】
なお従来品というのは、カーボンを含有しない
直流ケーブルのことである。 ［実施例 ２］ 絶縁体３０を多層化し、半径方向のグレーデイ
ングをつけたものである。 すなわち、たとえば「第２図」のように、絶縁
体３０を３１，３２，３３の３層に分け、３１と
３３の層のカーボン含有料を大きくして抵抗率を
1013〜1014Ω・cmにし、中間の３２の層の抵抗率
を1015〜1016Ω・cmとしたものである。 このようにすると、第２図に併記した電位と電
界の分布図のように、空間電荷による電界の変歪
が効果的に押えられて、いつそう直流破壊電圧お
よび極性反転破壊電圧を向上させることができる
ようになる。 なお具体的数値の例を示すと次のとおりであ
る。これは、「実施例１」の場合と同じケーブル
で、導体温度も同じく90℃の高温の場合の例であ
る（従来ケーブルの数値は「実施例１」の場合と
同じであるが、参考までに併記した。）
直流ケーブルのことである。 ［実施例 ２］ 絶縁体３０を多層化し、半径方向のグレーデイ
ングをつけたものである。 すなわち、たとえば「第２図」のように、絶縁
体３０を３１，３２，３３の３層に分け、３１と
３３の層のカーボン含有料を大きくして抵抗率を
1013〜1014Ω・cmにし、中間の３２の層の抵抗率
を1015〜1016Ω・cmとしたものである。 このようにすると、第２図に併記した電位と電
界の分布図のように、空間電荷による電界の変歪
が効果的に押えられて、いつそう直流破壊電圧お
よび極性反転破壊電圧を向上させることができる
ようになる。 なお具体的数値の例を示すと次のとおりであ
る。これは、「実施例１」の場合と同じケーブル
で、導体温度も同じく90℃の高温の場合の例であ
る（従来ケーブルの数値は「実施例１」の場合と
同じであるが、参考までに併記した。）
【表】
［考案の効果］
ケーブル絶縁体の全体を、カーボン粒子を含有
させて、抵抗率を1012〜1016Ω・cmとした架橋ポ
リエチレンによつて形成することにより、高温時
における直流破壊電圧特性および極性反転破壊電
圧特性が改善されることが、実験により確認され
た。この結果直流電力の送電容量の増大が図れ
る。
させて、抵抗率を1012〜1016Ω・cmとした架橋ポ
リエチレンによつて形成することにより、高温時
における直流破壊電圧特性および極性反転破壊電
圧特性が改善されることが、実験により確認され
た。この結果直流電力の送電容量の増大が図れ
る。
第１図は本考案の実施例の説明図で、第２図は
別の実施例に電位、電界分布図を併記した説明
図。 １０……ケーブル導体、２０……外部半導電
層、３０……ケーブル絶縁体、４０……外部半導
電層。
別の実施例に電位、電界分布図を併記した説明
図。 １０……ケーブル導体、２０……外部半導電
層、３０……ケーブル絶縁体、４０……外部半導
電層。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 ケーブル導体の周りに、内部半導電層、絶縁
体、外部半導電層を順次設けてなる直流用電力ケ
ーブルにおいて、 前記絶縁体の全体にわたつて、カーボン粒子を
含有させて、抵抗率を1012〜1016Ω・cmとした架
橋ポリエチレンによつて形成したことを特徴とす
る、直流用電力ケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20095883U JPS60112021U (ja) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | 直流用電力ケ−ブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20095883U JPS60112021U (ja) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | 直流用電力ケ−ブル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60112021U JPS60112021U (ja) | 1985-07-29 |
| JPH0447854Y2 true JPH0447854Y2 (ja) | 1992-11-11 |
Family
ID=30762294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20095883U Granted JPS60112021U (ja) | 1983-12-30 | 1983-12-30 | 直流用電力ケ−ブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60112021U (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50116983A (ja) * | 1974-02-28 | 1975-09-12 | ||
| JPS528487A (en) * | 1975-06-04 | 1977-01-22 | Hitachi Cable Ltd | D.c. use bridge polyethylene insulation cable |
-
1983
- 1983-12-30 JP JP20095883U patent/JPS60112021U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60112021U (ja) | 1985-07-29 |
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