JPS5973809A - 架橋プラスチック電力ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリオレフィ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。

ポリオレフィンを絶縁に使用した電力用プラスチックケ
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ＸＬＰＥｉ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ＸＬＰＫ電カケ−プル等ではそのＶ
−を特性、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（α）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太
きい。従っ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
よりなり−を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な防ぐ努力
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っても
過言ではない。従つツ■Ｅ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ケーブル等にとっ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方法を提供し、ＸＬ
ＰＥｉ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（６）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（６）の長さをｔ、突起（３）の
先端の曲率半径をｒ（をンｒ）、突起（３）の近傍にお
ける絶縁体層（２）の電界強度をＥｏ　とすれば、突起
先端の電界強度Ｆｉｍａｘは によって与えられ、例えばｔ＝１００μｍ。

ｒ＝＝ｓμｍ　とすると、 ”ｍａＸ　”　　１０　・Ｅ□ となり、ＢｍａｘはＥｏに比例する。従って少なくとも
半導電性突起近傍の絶縁体層（２）の電界強度Ｅ。

を低下できれば、これに伴って突起（６）の先端の電界
強度を小さくでき、とれによる絶縁体層（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（りとの界面か
らの拡散により、第６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Ｅｏ　を低下させるように
した点にあり、その実施に当っ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（り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（り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（りの構成材中
に上記の性質を有する高誘電率物質を添加するか、或い
は絶縁体層（２）の押出し成形特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、自動的に絶縁体層（２）中への浸透拡
散を行わせるようにしたもので、高誘電率物質としては
ポリオレフィン中への拡散係数と架橋速度の関係を考慮
して適当なものが選ばれ、また更に熱架橋時給縁体層（
２）の構成材と化学結合するものを使用すれば、拡散層
（２）を固定化して、電界の緩和効果を半永久的なもの
とすることができる。

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）の界面付近の電界例１−
で低減するので、 Ｅ　　；　ＦｉＯｌｏ　　　　　　　　　（２）半導電
性突起（６）を無害化できる。

第５図は最も電界強度が犬となる第６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、ｔ−ショウノウ
等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（８）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って、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。一般に従来の製造技術
によっ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
とすることによって無害化できる。なおこの場合高誘電
率物質の拡散層（４）によって損失角（ｔａｎδ）の増
加が考えられるが、絶縁体層（２）の厚さは一般に数龍
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。

従って本発明によれば（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Ｘ　ＬＰＦｊ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。（′５）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、所望の特性をもったケーブルを得
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６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って形
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
の方法によって適用できる。

以上本発明をＸＬＰＥケーブル等ポリオレフィン絶縁ケ
ーブルの半導電性突起による電界集中の緩和ＩＣついて
説明したが、超高圧大容量送電方式として開発が進めら
れている、絶縁を６弗化硫黄ガスなどによる管路気中送
電方式の導体の絶縁支持体、即ち第６図に示す断面図の
ように、導体（５）の周面に近接して、電界緩和用の金
属体（６）をもつように形成された、プラスチック支持
絶縁体（７）の場合にも、金属体（６）あるいは導体（
５）の製造時その面に生ずる突起による電界集中を、金
属体（６）の表面に塗着された高誘電率物質を拡散させ
架橋することによって緩和できるなど、この種の構成を
もつポリオレフィン系プラスチックによる絶縁体の電界
集中の緩和に適用できる。

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ッ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イる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。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＸＬＰＥケーブルとＯＦケーブルのｖ　
−、を特性の一例図、第２図は従来のＸＬＰＢケーブル
の断面図、第６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内部半導電層界面からの距離
の関係例図、第６図は本発明の他の適用例を示す管路気
中送電方式の導体の絶縁支持体の断面図である。 （１）・・・半導電層、　（２）・・・絶縁体層、　　
（６）・・・半導電性突起、　（４）・・・高誘電率物
質拡散層、　（５）・・・導体、（６）・・・電界緩和
用金属体、　（７）・・・絶縁支持体。 帛１図 一一一−↑ 帖４図 □半導電層からの距鷹Ｗ □内部牛＠電層υ−らの距８會

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　電極との界面側からポリオレフィン絶縁体中に、
   それより高誘電率であって熱拡散性を有する高誘電率物
   質を架橋温度により拡散させて、界面付近に上記電極表
   面の突起を埋込む連続的な誘電率の勾配をもつ拡散層を
   作り、これにより界面付近の電界を緩和することを特徴
   とする拡散層によるポリオレフィン絶縁体層界面の電界
   緩和方法。 オレフィン絶縁体層界面の電界緩和方法。