JPH047046B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、超高圧低損失油浸電力ケーブルに関
するものであり、さらには油浸特性および、電気
特性の極めて優れた超高圧油浸プラスチツク絶縁
電力ケーブルに関するものである。 電力需要が増大するにつれて長距離大容量送電
の必要性が高くなつている。この場合、不可欠な
大容量地中送電路として、従来、クラフト紙／絶
縁油系からなる絶縁体層を持つたOFケーブルが
用いられている。 ところが、これらOFケーブルの送電容量は絶
縁材料の誘電特性によつて限界があり、誘電ロス
の大きいクラフト紙の場合、容量の限界値が低
い。 経済性有利性から超々高圧送電は、耐電圧性能
の優れた物理化学的に安定な低損失材料を見出す
ことによつて実現される。クラフト紙より誘電ロ
スの小さい材料群として、プラスチツクスが挙げ
られるが、中でもポリオレフインは汎用プラスチ
ツクスであり、コスト面、物性面で優れている。 しかるに、低損失アルキルベンゼン系絶縁油と
これらポリオレフインと共存させると、ポリオレ
フインに膨潤や低分子量成分の溶解が起こり、絶
縁体機能が損なわれる。 このような理由から、オールプラスチツク絶縁
のOFケーブルは、未だ実用化されていない。発
明者らは、プラスチツクスによるケーブル絶縁に
おける材料構成について鋭意研究した結果、導体
周囲にポリオレフインを主体とする一軸延伸フイ
ルムと有極性プラスチツクフイルムとを交互巻き
した層を形成させ、これに電気絶縁油を含浸さ
せ、油浸プラスチツク絶縁電力ケーブルとするこ
とにより電気特性に優れた、超高圧用OFケーブ
ルが得られることを見出した。 本発明の油浸プラスチツク絶縁電力ケーブルに
おいては、ポリオレフインを主体としたフイルム
が一軸延伸されているので、フイルムの結晶化度
が高められて絶縁油による厚さ膨潤率が小さく抑
えられ、かつフイルムのヤング率が高められる。
そのため、絶縁層の油中の形状状安定性が確保さ
れると共に、ケーブルの機械的な曲げ変形に対し
て絶縁フイルムの層間すべりが円滑に行われ、絶
縁破壊の原因となる積層フイルムのシワ発生、座
屈現象、巻き乱れ等が防止される。 さらに、ポリオレフインを主体とした一軸延伸
フイルムと交互巻きする有極性プラスチツクフイ
ルムは、絶縁油とかけ離れたSolubility
Parameter値を有し且つ一軸延伸フイルムと同レ
ベルまたはそれ以上の高ヤング率を有するため、
絶縁油による膨潤が起こらず且つ隣接する一軸延
伸フイルムの絶縁油による膨潤の圧力に抗するこ
とができる。その結果、ポリオレフイン系フイル
ムのフイルムギヤツプ間への落込みが防止され、
ケーブルの径方向の圧縮ヤング率を小さく保つこ
とができ、油浸プラスチツク絶縁ケーブルとして
優れたものが得られる。なお、ポリオレフインの
ような無極性プラスチツクと異なり、誘電損失の
大きな有極性プラスチツクは交流場におかれると
発熱するが、有極性プラスチツクと無極性プラス
チツクとが交互巻きに配置されることにより積層
部分全体にわたつて発熱部分を分散させることが
でき、これにより冷却効果を増大させることがで
きるので実際上問題はない。 第１図は本発明による絶縁体層形成についての
概念図である。中心導体１部分のまわりに一軸延
伸ポリオレフインフイルムと有極性プラスチツク
フイルムとが交互巻きにされ、それぞれのフイル
ム層において油通路となるギヤツプ間隙が設けら
れた状態で油浸絶縁体層２が形成されている。こ
の外側にアルミ被３及び防食プラスチツクシース
４が順次設けられる。 本発明でいう一軸延伸ポリオレフインフイルム
とは80〜300μの範囲内で100℃のドデシルベンゼ
ン油中で厚さ膨潤率が５％以下のもので、その素
材として高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレ
ン、アイソタクテイツクポリプロピレン、ポリブ
テン、ポリ・４・メチルペンテン・１、あるいは
これらの二種以上の成分からなる混合物が対象と
なる。なかでも沸とうへプタン中における不溶成
分が95％以上であるアイソタクテイツクポリプロ
ピレンは、特に好ましくしばしば用いられる。さ
らに絶縁油中における膨潤を抑制するため結晶性
の優れた高MIグレード、望ましくはMI＞15、の
ポリプロピレンを用いることは有利である。この
場合、ポリプロピレン100重量部に対し10重量部
以下の弗素系樹脂、芳香族系樹脂など、低誘電損
失性樹脂成分を混合した組成は特に有効である。
中でも、未焼成ポリテトラフロロエチレンのデイ
スパージヨンをポリプロピレン粉末に分散混合さ
せ、乾燥后溶融混練することにより得られる微細
繊維を均一分散させたフイルムは、最も効果が著
るしい。 ポリオレフインフイルム又はポリオレフインを
主体としてこれにポリテトラフロロエチレンを均
一分散した組成物からなる一軸延伸フイルムでは
ヤング率は、25000Kg/cm²以上のものであり、絶縁
フイルムとしての機能を十分発揮させることがで
きるものである。 本発明でいう有極性プラスチツクスとはポリエ
ーテルスルフオン、ポリサルフオン、ポリカーボ
ネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフエ
ニレンオキサイド、フロロポリオレフイン系重合
体、又はその共重合体例えば、４フツ化エチレン
樹脂、４フツ化エチレン−６フツ化プロピレン共
重合樹脂、３フツ化塩化エチレン樹脂、パーフロ
ロアルコキシ樹脂などが含まれる。これらの素材
からなるフイルムは押出成形あるいは切削成形法
（特にフロロポリオレフイン系重合体に対して）
で得られ、場合によつてはこれらのフイルムが一
軸延伸又は二軸延伸されていてもよい。フイルム
厚さは80μ〜300μに入るものがよい。 さらにここでいう有極性プラスチツクスは、通
常用いられる絶縁油のもつSolubility Parameter
と、大きくかけ離れた値をもちポリテトラフロロ
エチレンを除いて通常８以上の値を示すものが多
い。 本発明の有極性プラスチツクスの電気特性値と
しては、従来のケーブル絶縁紙のもつ特性値より
優れたものであり、25℃、600Hzの条件で測定し
た誘電率が3.5以下、tanδ値が2.2×10^-3以下又は
ε tan δ値が0.495以下のものが対象となる。
これら有極性プラスチツクスは絶縁油中での膨潤
がきわめて少ない。この評価方法として、100℃、
ドデシルベンゼン中における厚さ増加が考えら
れ、ここで用いられる有極性プラスチツクスの場
合、この増加率は３％以下にとどまる。 なお、本発明で用いる二種フイルムとも表面
が、エンボスされているものであつてもよい。こ
の場合は絶縁油の通路が確保され、しかも半径方
向の圧縮ヤング率を下げることが期待でき座屈を
防ぐことができ好都合である。 本発明で二種類のフイルムの体積比は得られる
絶縁体層の特性に大きく影響を及ぼす。有極性プ
ラスチツクフイルムの誘電損失をほとんどの場合
ポリオレフインより大きいので、この材料の占有
率を小さくおさえる必要がある。本発明で用いる
この材料の体積分率は50％以下であり、望ましく
は、40％以下〜20％以上であることが特性的にも
効果的である。前記条件をこえて、有極性プラス
チツクフイルムを用いると、油中寸法安定性、耐
熱性は著るしく向上するものの、絶縁体層全体と
しての誘電損失が大きくなり期待効果が得られな
い。 本発明で用いる絶縁油とは、Solubility
Parameterがポリオレフインの値すなわち8.4附
近の近傍に位置し、かつ、耐電圧の高い有機液体
であり、具体的にはOFケーブルの絶縁油として
用いられているアルキルベンゼン系のドデシルベ
ンゼン油、ポリブテン油などである。 本発明方法によるケーブルは、絶縁体層がすべ
てプラスチツクであるため、従来用いられていた
クラフト紙タイプのケーブルと比較すると、水分
除去などの製造上のネツクを回避することがで
き、コスト的に有利である。次に本発明を実施例
を挙げて説明する。 実施例 １〜２ アイソタクテイツクポリプロピレン（MFR＝
25）に対し、２重量部のポリテトラフロロエチレ
ンのデイスパージヨンを均一にブレンドし、これ
を乾燥処理后、ポリプロピレンを溶融しながら混
練し、ポリプロピレンマトリツクス中に、前記、
ポリテトラフロロエチレンを均一分散させた。し
かるのち単軸押出機を用いて、0.8m/m厚のＴダ
イシートを得た。これを145〜150℃のロール延伸
装置を用いて一軸方向に延伸し、巾30m/m、厚
さ110μ、引張ヤング率35000Kg/cm²の延伸フイル
ムとした。しかるのちこれを50℃に保温したエン
ボスロールに通過させ、仕上り厚さ154μのエン
ボスフイルムを得た。 モデルケーブル試作のため、つぎにポリエーテ
ルスルフオン（PES）フイルム（厚さ100μ）と、
前記ポリオレフインエンボスフイルムとを導体回
りに交互巻きにし、ケーブル絶縁層を形成せし
め、その外側に外径60mmのアルミコルゲートシー
スを被覆したのち、10^-2mmHgに保つた真空中で、
アルキルベンゼン系絶縁油を含浸させた。しかる
のち、該アルミシース上に、ポリエチレン外被を
被覆して、60KV級のモデルケーブルを作つた。 また前記ポリエーテルスルフオン以外の素材と
して、FEP（弗素化エチレンプロピレン共重合
体）フイルム（厚110μ）を用いたモデルケーブ
ルも前記プロセスと同様の方法により作成した
（実施例２）。 而して試作したモデルケーブルの特性評価をす
すめるため、はじめに、ケーブル直径に対して、
20倍のベント試験を行ない、しかるのちAC破壊
値およびケーブルを解体し、目視による絶縁体層
のフイルム巻き乱れの有無をそれぞれ調べた。 また比較のため、実施例で用いたポリプロピレ
ン系一軸延伸フイルム単独による絶縁構成のモデ
ルケーブルを作り、同様の特性試験を行つた。以
上得られた結果を第１〜２表に示す。

【表】

【表】 実施例 ３〜４ 高密度ポリエチレン（MI＝７、mp.137℃）を
用いてＴダイを付加した75mm径単軸スクリユータ
イプ押出機により1.0mm厚のシートを成形した。
これを表面温度151℃のロール延伸装置を用いて
8.5倍に一軸方向に延伸した。得られた厚さ102μ
の延伸フイルムを巾30m/mにスリツトし、60℃
に加熱したエンボスロールにより仕上げ（見掛け
厚さ158μ）、これをケーブル紙巻機にセツトでき
るよう、パツド巻きとした。 モデルケーブルの試作のため、ポリカーボネー
ト（PC）フイルム（厚さ100μ）と前記高密度ポ
リエチレンフイルム（実施例３）と実施例２で用
いたFEPフイルムと前記高密度ポリエチレンフ
イルム（実施例４）を用いそれぞれ交互巻きの形
に導体回りに配置し絶縁層を形成した。こうして
得られた二種類のケーブルコアをそれぞれ外径60
mmのアルミコルゲートシースで被覆し、真空中で
アルキルベンゼン系絶縁油を含浸させ、しかるの
ち、該アルミシース上にポリエチレン外被を被覆
し、60KV級モデルケーブルを作つた。 而して試作したモデルケーブルの特性評価をす
すめるため、ケーブルを100℃の恒温槽中に、50
時間放置し、しかるのちケーブル解体后、絶縁テ
ープ間ギヤツプへの上層テープ面の落込みの有無
について観察した。また、絶縁体層の油流抵抗を
測定するためケーブルコアに対して、PTFEテー
プ（巾12mm）20層を50/50レジストレーシヨンで
ケーブル状に巻いた試料を用いて両端末シールの
一端から窒素ボンベによる加圧により流出してく
る油量をメスシリンダーで測定した。

【表】 【図面の簡単な説明】

図面は本発明の油浸プラスチツク絶縁電力ケー
ブルにおける絶縁体構成を説明するための断面説
明図。 １…導体、２…油浸絶縁体層、３…アルミ被、
４…防食シース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導体上に、油浸プラスチツク絶縁層が設けら
   れた油浸プラスチツク絶縁電力ケーブルにおい
   て、前記油浸プラスチツク絶縁層が、ポリオレフ
   インを主体とした一軸延伸フイルムと有極性プラ
   スチツクフイルムの交互巻きにて形成され、これ
   に電気絶縁油が含浸されていることを特徴とする
   油浸プラスチツク絶縁電力ケーブル。