JPS6115536B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はシート状絶縁体およびこれを用いた電
力ケーブルに関するもので、特にOFケーブルを
対象とするものである。 OFケーブルは従来からセルロース系絶縁紙
（以下絶縁紙という）のテープを導体上に巻回
し、絶縁油を含浸して構成され、大電力輸送用と
して広く使用されているが、絶縁紙の比誘電率、
誘電正接が大きい点で改善が要請されていた。近
年になつて送電電圧の増大からこの特性改善に対
する要求が一きわ強まり、絶縁紙とポリオレフイ
ン樹脂とのラミネート複合体からなる新しい絶縁
材料が実用されようとしている。この種のラミネ
ート絶縁体の構成は次の二種類である。すなわち (a) ポリオフインの押出樹脂層両面に絶縁紙をラ
ミネートしたもの、 (b) ポリオフイン押出樹脂層片面に絶縁紙、他面
にポリオフインの延伸フイルムをラミネートし
たもの、 であるが、(a)は全体に占める絶縁紙の比率が大き
いため、(b)に比較すると比誘電率（ε）、誘電正
接（tanδ）が大きいが、絶縁耐力特性は(a)が優
れ、吸油膨潤も(a)の方が小さい。 たとえば、ポリプロピレン押出シートに、それ
ぞれ40μ厚の絶縁紙と延伸ポリプロピレンフイル
ムを用いて、125μ厚の従来のラミネート絶縁体
型式(a)と(b)を作り、油浸状態80℃における誘電特
性、100℃、３日間の油中浸漬による厚さ膨潤率
を比較すると表―１のようになる。

【表】 このような厚さ膨潤は実際にOFケーブルにと
つて大きな支障をもたらすもので、具体的には吸
油膨潤すると、膨潤力で紙が切断しない範囲では
テープ間に作用する圧縮力が大きくなり、外観上
非常に固いケーブルとなり、(1) ケーブルの屈曲
時にテープが動けなくなり、紙切れ、しわ等が発
生する。(2) 絶縁油の流動抵抗が大きくなり、運
転時の油圧変動の際に局部的負圧部が生じ長期信
頼の点で不安な要素をもつことになる。 したがつて、従来の膨潤度ではポリオレフイン
の比率を増して誘導特性の改善を計ることには限
界があり、おおよそ(a)の構成の絶縁体では押出樹
脂層分率40％以下、(b) 構成では絶縁分率50％以
上、押出樹脂層分率20％以下の範囲しか実用的で
ないという不利がある。 押出ポリオレフイン層の膨潤程度は、ポリプロ
ピレン、ポリプテン―１、ポリメチルペンテン―
１の間では大差がない。 また、延伸フイルムは膨潤特性が押出シートに
くらべて1/5程度で前記樹脂間に著しい相違がな
い。 本発明者らは以上の点を考慮して、押出ポリオ
レフイン層の吸油膨潤を抑制する方法について鋭
意検討した結果、特定の炭化水素油をポリオレフ
インに練りこむことにより吸油膨潤性が著しく改
善されることを見出し本発明に至つた。 すなわち、本発明は、ポリオレフイン樹脂100
重量部と、初留温度300℃以上の炭化水素系絶縁
油５〜30重量部との混練物を溶融押出して得たシ
ートの一面にセルロース系絶縁紙を、他面に前記
絶縁紙または前記ポリオレフイン樹脂の延伸フイ
ルムをはり合せてなるシート状絶縁体に係るもの
である。 そして前記シート状絶縁体は、導体上に設けた
しやへい層、セルロース系絶縁紙の巻回層上に設
け、その上にしやへい層を設けることによつて好
ましい電力ケーブルが得られる。 前記ポリオレフイン系樹脂は、前述の理由によ
つてポリプロピレン、ポリプテン―１、ポリメチ
ルペンテン―１が好ましい。 まず絶縁油について述べれば、従来のOFケー
ブル用の絶縁油は全て炭化水素系で、ほとんどは
初留温度〔JIS 2254石油製品蒸留試験方法〕が
300℃以下の220〜260℃程度のものであるのに対
し、ラミネート絶縁体製造における押出樹脂温度
は300℃程度である。 したがつて、初留温度300℃以下の炭化水素油
を練りこんだ混練物を押出すと溶融体表面からの
炭化水素油の蒸発が著しく、(1) はり合せるシー
ト状体（紙、フイルム）表面に油が凝縮するため
接着力が出ない、(2) 溶融体表面および気体状態
で油が酸化劣化を受けるため、tanδが悪くなる
等の問題が生じる。 かかる理由から本発明では、初留温度300℃以
上の炭化水素系絶縁油を使用するのであつて、こ
れに適する油としては、鉱油ベースの重質電気絶
縁油、重質アルキルベンゼン系絶縁油〔JIS Ｃ
2320 電気絶縁油２種２号〕、ポリブテン系絶縁
油〔JIS Ｃ 2320、３種、２号、３号〕等があげ
られるが、これらはいずれも同様の効果である。 そして、ポリオレフイン樹脂に練りこむ前記炭
化水素系絶縁油の量は、前記樹脂100重量部当り
５〜30重量部の範囲が適当であり、これ以下では
膨潤率の改善効果が見られず、これ以上加えても
膨潤率はあまり変らず、練りこんだ油の一部が表
面に分離してくるようになる。 前記ポリオレフイン樹脂の80℃における比誘電
率（ε）は2.2程度、誘電正接（tanδ）は0.01％
程度であるが、特にtanδの小さいものほど望ま
しいから、練りこむ絶縁油もtanδ0.05％以下の
ものを使用することが好ましい。 本発明はポリオレフイン樹脂と炭化水素系絶縁
油との前記混練物を溶融押出して押出樹脂層から
なるシートを形成し、この両面に絶縁紙、ポリオ
レフインの延伸フイルムを配置して前記(a) 構成
あるいは(b) 構成のシート状絶縁体とするもので
ある。 本発明によらないシート絶縁体の場合(a) 構成
ではεが2.75以上、tanδ0.07％以上、(b) 構成
ではε2.70以上のものしか実用性がない。したが
つてこれを使用したOFケーブルはε2.7、tanδ
0.06％を下まわることができない。 これに対して本発明により20重量％の絶縁油を
練りこんだポリオレフイン混和物による絶縁体は
吸油膨潤率が２％程度であるため、(a) 構成では
ε2.45以上、tanδ0.03％以上、(b) 構成ではε
2.35以上、tanδ0.02％以上の範囲を実用に供す
ることができる。 したがつて、これを使用したケーブルは、ケー
ブル全体として静電容量tanδ値の引下げが可能
となる。また、たとえばケーブル全体のεを
2.7、tanδを0.06％にする場合でも前記特性の異
なるラミネート絶縁体を組合せることができるの
で、OFケーブルの設計上耐電圧向上のために、
導体側にεの大きい絶縁体テープを配置し、外周
に向つて順次εの小さいものを配置する構造をと
ることも容易である。 前記(a) 構成、(b) 構成のものを組合せて作つ
たOFケーブルは耐電圧特性、特に雷インパルス
耐電圧において負極性にくらべて正極性の方が10
〜20％低い特性のものとなる。この特性による相
違をなくし、正極性での破壊強さを負極性なみに
引上げるため本発明のケーブルは次の構成とす
る。 すなわち、導体上のしやへい層をカーボン紙、
あるいはカーボン紙と金属化紙の組合せ、あるい
は金属化紙で構成し、絶縁層として厚さ80〜100
μの絶縁紙（ε：3.5程度）を１mm以上2.0mm以下
の層厚に巻回し、そして本発明のシート状絶縁体
のテープを、内側にはシート厚がうすく比誘電率
の大きいものを、外側にはシート厚が厚く、比誘
電率の小さいもの（厚さとしては、120、150、
200μ程度の三種、εでは2.8、2.6、2.3程度とす
る）を所定厚さまで巻回し、さらに最外層には導
体直上と同様にカーボン紙または金属化紙等のし
やへい層を設けることによつて構成する。 上記構成の電力ケーブルは、吸油膨潤が従来よ
りも著しく改善され、電気特性も優れているので
大電力輸送用OFケーブルとして好適である。 以下実施例をあげて本発明の効果を説明する。 実施例 １ ポリプロピレン、ポリブテン―１、ポリメチル
ペンテン―１に平均分子量1300程度のポリブテン
油、重質アルキルベンゼン（JIS Ｃ 2320、２種
２号）、初留温度320℃の重質鉱油を混練し、混和
物をを溶融押出して厚さ100μのシートを作つ
た。このものの厚さを測定し、100℃×３日間ア
ルキルベンゼン系OFケーブル油に浸漬し、吸油
膨潤させ、その厚さを測定した。膨潤処理前の厚
さを基準として厚さ膨準率を求めた結果は表―２
のとおりであつた。

【表】 実施例 ２ ポリプロピレンに樹脂100重量部当り、20重量
部のアルキルベンゼン系OFケーブル油と重質ア
ルキルベンゼンを練りこんで作つた二つの混和物
を280℃で押出し40μ厚の絶縁紙を用いて(a) 構
成の総厚125μのシート状絶縁体を作つた。各絶
縁体を120℃で真空乾燥し、80℃で脱気アルキル
ベンゼン系OFケーブル油を含浸させたものにつ
いて誘電特性を測定し、接着試験を行つた結果は
表―３のとおりであつた。

【表】 この場合の接着試験は次により行つた。 巾15mm、長さ250mmの試験片を用意し、これを
120℃で真空乾燥し、80℃で20日間保つた。冷却
後、試験の一片について紙層を長さ方向に50mmは
く離し、はがした紙と残余のシート間を引張試験
器によつてはがし、新たにはがす長さ150mm間に
おける平均引きはがし強さを接着力とする。 実施例 ３ ポリメチルペンテン―１に平均分子量1300程度
のポリブテン油を樹脂100重量部当り20重量部練
りこんだ混和物を用いて、40μ厚の絶縁紙により
(a) 構成の125μ、160μ厚のシート状絶縁体と、
120μ厚のポリメチルペンテン―１フイルムによ
る(b) 構成の210μ厚のシート状絶縁体を作つ
た。このものの誘電特性（油浸状態80℃）は、
125μ厚ではε：2.75、tanδ：0.075％、160μ厚
ではε：2.67、tanδ：0.063％、210μ厚では
ε：2.38、tanδ：0.035であつた。 導体有効断面積2000mm²の中空導体に100μ厚の
カーボン紙１枚、片面絶縁処理カーボン紙100μ
厚１枚を巻き、その次に100μ厚絶縁紙（油浸状
態80℃、ε：3.5、tanδ0.20％）を10層（厚さ1.0
mm）巻き、さらに125μ厚、160μ厚、210μ厚の
シート状絶縁体の順に（絶縁紙面を導体側にむけ
て）巻き、絶縁層厚19.0mmとした。 外部しやへい層として、金属化紙４枚を巻い
た。所定の乾燥をしたのち脱気アルキルベンゼン
系OFケーブル油を含浸し、アルミシースをかぶ
せてOFケーブルを得た。 比較のためポリプロピレン樹脂による(a) 構成
のpP分率36〜40％の125μ、150μ、210μ厚のラ
ミネート絶縁体のみ（絶縁紙層はない）を用いて
前記同様のOFケーブルとした。これらケーブル
について80℃における誘電特性、室温における正
負両極性の雷インパルス破壊電圧を測定した。以
上の結果は表―４に示すとおりであつた。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリオフイン樹脂100重量部と、初留温度300
   ℃以上の炭化水素系絶縁油５〜30重量部との混練
   物を溶融押出して得たシートの一面にセルロース
   系絶縁紙を、他面にセルロース系絶縁紙または前
   記ポリオフイン樹脂の延伸フイルムをはり合せて
   なるシート状絶縁体、 ２ ポリオフイン樹脂100重量部と、初留温度300
   ℃以上の炭化水素系絶縁油５〜30重量部との混練
   物を溶融押出して得たシートの一面にセルロース
   系絶縁紙を、他面にセルロース系絶縁紙または前
   記ポリオフイン樹脂の延伸フイルムをはり合せた
   シート状絶縁体のテープを、導体上に設けたしや
   へい層、セルロース系絶縁紙の巻回層上に巻回
   し、その層上にしやへい層を設けてなる電力ケー
   ブル。