JPH1097813A - 直流油浸電力ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラスチックラミネート紙を巻回し、これに
高粘度絶縁油を含浸してなる油浸絶縁体を有する直流油
浸電力ケーブルにおいて、ヒートサイクルに起因する脱
油ボイドの生成を抑え、この脱油ボイドによる絶縁破壊
特性の低下を防止する。 【解決手段】 プラスチックラミネート紙２を巻回し、
高粘度絶縁油を含浸した油浸絶縁体３の油通路（オイル
ギャップ）４、４…を可能な範囲で小さくする。このた
めに、油浸絶縁体３をなすプラスチックラミネート紙２
の一部または全部のものの厚みを４０〜１００μｍと薄
くし、その巻回間隔４を２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ
以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主に長尺海底電
力ケーブル等に好適に用いられ、高粘度の絶縁油を含浸
した非加圧タイプの直流油浸電力ケーブルに関する。

【０００２】超高圧直流送電ケーブルとして、現在油浸
絶縁ケーブルが用いられている。また、直流送電ケーブ
ルは、長尺の海底ケーブルに適用されることが多い。こ
のため超高圧直流送電用の長尺海底ケーブルとしては、
条長が極めて長くなることから、低粘度の絶縁油を含浸
した油加圧タイプの油浸絶縁ケーブルでは油圧の伝搬限
度があるため、高粘度の絶縁油を含浸した無油加圧タイ
プの油浸絶縁ケーブル、いわゆるＭＩＮＤ（Ｍａｓｓ
Ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ Ｎｏｎ Ｄｒａｉｎｉｎｇ）
ケーブルが用いられることになる。

【０００３】一方、油浸絶縁ケーブルの直流絶縁特性を
向上させるために、絶縁紙として、ポリプロピレンなど
の無極性プラスチックフィルムの両面にクラフト紙を貼
り合わせたプラスチックラミネート紙が使われている。
これは、直流では電圧は抵抗で分担されることになり、
プラスチックラミネート紙ではプラスチックフィルム層
の絶縁抵抗がクラフト紙層の絶縁抵抗よりかなり大きい
ために、絶縁破壊の弱点となる油隙（オイルギャップ）
と接するクラフト紙層の分担電圧が低減されるためであ
る。

【０００４】このようなプラスチックラミネート紙を絶
縁紙に用いたＭＩＮＤケーブルにあっては、絶縁油が完
全に含浸されている状態では良好な直流破壊特性を示
す。しかしながら、例えばヒートサイクルなどが加わっ
たりすると、温度上昇時に絶縁層に含浸されている絶縁
油が熱膨張により外部遮断層側に押し出され、温度降下
時には押し出された絶縁油が非加圧のために完全に元に
戻りきらず、冷却収縮に基づく脱油ボイド（気泡）が生
成することになる。このような脱油ボイドが生成した油
浸絶縁体では、当然のことながら直流破壊特性の低下を
まぬがれない。

【０００５】しかし、絶縁紙としてクラフト紙を用いた
ＭＩＮＤケーブルに比べて、プラスチックラミネート紙
を用いたＭＩＮＤケーブルでは、油浸絶縁体中の含有油
量が少ないため、ヒートサイクルの温度降下時の収縮油
量が少なくてすみ、これによって脱油ボイドが生成され
にくく、できても脱油ボイド自体が小さいため、直流破
壊特性の低下は小さいものとなって有利となる。しかし
ながら、このプラスチックラミネート紙を用いたＭＩＮ
Ｄケーブルにおいて、脱油ボイドに起因する直流絶縁破
壊特性の低下をさらに小さくするには、脱油ボイドが生
じやすい油浸絶縁体の油通路（オイルギャップ）での脱
油ボイドの生成を防止する必要がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明におけ
る課題は、プラスチックラミネート紙を巻回し、これに
高粘度絶縁油を含浸した油浸絶縁体を有するＭＩＮＤケ
ーブルにおいて、その油通路においても脱油ボイドが生
成されにくく、仮にできても小さいものとし、これによ
る絶縁破壊特性の低下を微かなものとすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題は、油浸絶縁
体の油通路を構成するプラスチックラミネート紙の一部
又は全部を厚み４０〜１００μｍと薄くすること、さら
には同じく油通路を構成するプラスチックラミネート紙
の巻回間隙を２ｍｍ以下とすることで解決できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の直流油浸電力ケ
ーブルに用いられる油浸絶縁体の例を模式的に示すもの
である。図１において符号１は導体であり、この導体１
上にはテープ状のプラスチックラミネート紙２が多層に
わたって巻回され、この巻回物に高粘度の絶縁油が含浸
されて油浸絶縁体３となっている。

【０００９】この例の油浸絶縁体３にあっては、プラス
チックラミネート紙２は巻回層のプラスチックラミネー
ト紙２の間に微かの隙間；巻回間隔４をあける突き合わ
せ巻きにより巻回されており、この巻回間隙４、４…が
高粘度絶縁油が含浸してゆく際の油通路（オイルギャッ
プ）となっている。

【００１０】この油通路４において脱油ボイドが生成し
にくくするかあるいは生成しても小さいものとするに
は、油通路４自体を可能な範囲で小さく、換言すればそ
の体積を小さくすればよいことになる。油通路４の体積
は、図１から明らかなようにプラスチックラミネート紙
２の厚みと巻回間隔４の幅とによって定まるので、これ
らのいずれか一方もしくは両方を小さくすればよい。特
に、荷電時の電界方向を考慮すると、電界方向に平行と
なるプラスチックラミネート紙２の厚みを薄くすること
が効果的である。

【００１１】このため、本発明ではプラスチックラミネ
ート紙２の厚みを４０〜１００μｍとする。この厚み
は、上述のように薄くすれば好ましいことになるが電力
ケーブルの製造性が低下するため、その下限を４０μｍ
とした。４０μｍ未満となると、強度低下が著しくな
り、さらに巻回時にしわになりやすい。１００μｍを越
えると、目的とする効果が得られず、また通常のプラス
チックラミネート紙の厚み範囲と重なって区別がつけら
れない。

【００１２】また、本発明では、プラスチックラミネー
ト紙２の巻回間隔４を２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以
下とされる。勿論、プラスチックラミネート紙２を完全
に突き合わせて間隔を０ｍｍとしてもよく、さらにはラ
ップ巻きとしてもよいが、高粘度絶縁油の含浸に時間が
かかるので、０．３〜１ｍｍ程度が実用的である。この
巻回間隔４を狭くすると、ケーブルの可撓性が低下する
傾向が生じるが、本発明では、上述のようにプラスチッ
クラミネート紙２の厚みが薄くなっているので、可撓性
の低下はこれによって抑えられる。

【００１３】上記プラスチックラミネート紙２として
は、プラスチックフィルムの両面もしくは片面にクラフ
ト紙を貼り合わせたものが用いられる。プラスチックフ
ィルムには、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテ
ン−１、ポリブテン−１、ポリエチレンなどの無極性ポ
リオレフィンやテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチ
レン共重合体などのフッ素ポリマーからなる厚さ２０〜
８０μｍ程度のものが用いられ、これらのなかでもメル
トフローレイト（ＭＦＲ）が５〜５０ｇ／分のポリプロ
ピレンホモポリマーからなるフィルムが絶縁特性、接着
性の点で好ましい。

【００１４】また、クラフト紙としては、厚みが１０〜
３０μｍ程度のものが用いられ、誘電特性が良好な脱イ
オン水洗低損失紙が望ましく、水浸液導電率（ＪＩＳ−
Ｃ−２１１１による）が１５μＳ／ｃｍ以下の低導電性
のものが好ましい。また、プラスチックフィルムとの接
着性を高めるために、高密度でかつ高気密度の層と低密
度でかつ低気密度の層とからなる二重クラフト紙を用
い、低密度でかつ低気密度の層をプラスチックフィルム
に貼り合わせることが望ましい。さらに、高粘度絶縁油
の含浸速度を高めるために、クラフト紙の表面に多数の
微細な溝やエンボスを形成したものを用いることができ
る。

【００１５】また、本発明では、厚さ４０〜１００μｍ
のプラスチックラミネート紙を油浸絶縁体を構成する巻
回物の全部のみならず、その一部に使用することもでき
る。厚さ４０〜１００μｍのものをその一部に使用する
場合には、残部を構成する絶縁紙には通常のクラフト紙
あるいは厚さ１００μｍ以上のプラスチックラミネート
紙のいずれか、もしくは両方を用いることができる。す
なわち、ケーブルの内部半導電層側および外部半導電層
のいずれか一方もしくは両方にクラフト紙を巻いて、さ
らに特性を向上させることもできる。さらに、油浸絶縁
体の少なくとも内部半導電層側の部分に厚み４０〜１０
０μｍのプラスチックラミネート紙を用いることが好ま
しい。

【００１６】本発明で使用される高粘度絶縁油として
は、その動粘度が３０℃で５００センチストークス以
上、１００℃で２０センチストークス以上のものであ
り、ポリブテンやナフテン系鉱油などの重質鉱油あるい
は低粘度鉱油にワックス、レジン、ゴムなどを溶解した
ものが用いられる。この高粘度絶縁油の含浸には、これ
を１００〜１３０℃に加温して低粘度として行うことが
望ましい。

【００１７】本発明の直流油浸電力ケーブルは、上述の
厚さ４０〜１００μｍのプラスチックラミネート紙２を
導体１上に巻回間隔が２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以
下となるように巻回し、これに高粘度絶縁油を含浸して
なる油浸絶縁体３を有するものである。

【００１８】このような構成の直流油浸電力ケーブルに
あっては、その油浸絶縁体３中の油通路（オイルギャッ
プ）４…の体積が非常に小さいものとなるため、この油
通路４…にはヒートサイクルが加わっても脱油ボイドが
形成されにくくなり、仮に形成されたとしても極めて微
小なものとなる。このため、脱油ボイドに起因する絶縁
破壊特性の低下は極めて微かなものとなり、ケーブルに
ヒートサイクルが加わっても、高い絶縁耐力を有するも
のとなる。

【００１９】以下、具体例を示して、本発明の作用、効
果を明確にする。 （実施例１）導体断面積１０００ｍｍ²のセグメンタル
導体上に、以下の４種のポリプロピレンラミネート紙
を、巻回間隔が２ｍｍとなるように巻回し、これを真空
乾燥したのち、ナフテン系鉱油（「Ｔ−２０１５」商品
名、ダセック−キャンベル社製）を含浸し、厚さ２１ｍ
ｍの油浸絶縁体を構成して、４種のケーブルコアを作成
した。

【００２０】（１） 厚さ４０μｍ、ポリプロピレン分
率；４５重量％ （２） 厚さ７０μｍ、ポリプロピレン分率；４５重量
％ （３） 厚さ１００μｍ、ポリプロピレン分率；４５重
量％ （４） 厚さ１３０μｍ、ポリプロピレン分率；４５重
量％ これら４種のケーブルコアに室温〜＋６０℃のヒートサ
イクルを複数回与え、油浸絶縁体中に脱油ボイドが形成
されるようにした。ついで、これらのケーブルコアの負
極性直流破壊電圧を測定したところ、（１）ないし
（３）のポリプロピレンラミネート紙を用いたケーブル
コアの負極性直流破壊電圧は、いずれも１８００ｋＶ以
上の値を示した。一方、（４）のポリプロピレンラミネ
ート紙を用いたケーブルコアでは１５００ｋＶの値であ
った。

【００２１】（実施例２）導体断面積１０００ｍｍ²の
セグメンタル導体上に、以下の４種のポリプロピレンラ
ミネート紙を、巻回間隔が２ｍｍとなるように、順次巻
回厚みを変えて重ねて巻回し、全厚みが２１ｍｍになる
ように巻回し、これを真空乾燥したのち、ナフテン系鉱
油（「Ｔ−２０１５」商品名、ダセック−キャンベル社
製）を含浸し、厚さ２１ｍｍの油浸絶縁体を構成して、
ケーブルコアを作成した。

【００２２】（１） 厚さ４０μｍ、ポリプロピレン分
率；４５重量％、巻回厚３ｍｍ （２） 厚さ７０μｍ、ポリプロピレン分率；４５重量
％、巻回厚４ｍｍ （３） 厚さ１００μｍ、ポリプロピレン分率；４５重
量％、巻回厚７ｍｍ （４） 厚さ１３０μｍ、ポリプロピレン分率；４５重
量％、巻回厚７ｍｍ このケーブルコアに室温〜＋６０℃のヒートサイクルを
複数回与え、油浸絶縁体中に脱油ボイドが形成されるよ
うにした。ついで、これらのケーブルコアの負極性直流
破壊電圧を測定したところ、１８００ｋｖ以上の値を示
した。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の直流油浸
電力ケーブルによれば、ヒートサイクルが加えられても
油浸絶縁体中の油通路に脱油ボイドが生じにくく、たと
え生じても小さなものとなる。このため、脱油ボイドに
起因する絶縁破壊特性の低下を最小限に抑えることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明における油浸絶縁体の例を示す概略構
成図である。

【符号の説明】

１…導体、２…プラスチックラミネート紙、３…油浸絶
縁体、４…巻回間隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昭太郎 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 中島 武憲 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチックフィルムにクラフト紙を貼
   り合わせてなるプラスチックラミネート紙を巻回し、こ
   れに高粘度絶縁油を含浸した油浸絶縁体を有する直流油
   浸電力ケーブルであって、 上記油浸絶縁体を構成するプラスチックラミネート紙の
   一部または全部に厚さ４０〜１００μｍのプラスチック
   ラミネート紙を用いたことを特徴とする直流油浸電力ケ
   ーブル。
2. 【請求項２】 請求項１において、プラスチックラミネ
   ート紙の巻回物におけるプラスチックラミネート紙の巻
   回間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とする直流油浸電
   力ケーブル。