JP3475436B2 - 直流電力ケーブル - Google Patents
直流電力ケーブルInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、直流電力ケーブルに
関する。 【０００２】 【従来の技術】長距離，大容量送電を目的とする場合、
直流送電は交流に比べ絶縁体の誘電損失がなく、充電電
流に対する無効分を補償するための設備が不要である。 【０００３】また、絶縁体の絶縁耐圧が高く安定である
等の種々の特徴から有利と考えられる。 【０００４】現在、直流送電のための高電圧直流ケーブ
ルは主に低粘度の絶縁油と紙からなるＯＦケーブルが用
いられているが、給油設備等が必要であり、メンテナン
スが面倒である。 【０００５】一方、メンテナンスフリーであるプラスチ
ック絶縁ケーブルは、交流電力ケーブルとして架橋ポリ
エチレン（ＸＬＰＥ）ケーブルが広く用いられており、
ＯＦケーブルに匹敵する超高圧ケーブルまで開発されつ
つある。 【０００６】しかし、直流電圧に対する空間電荷特性等
の問題から、高電圧直流ケーブルとしては用途が限定さ
れている。 【０００７】即ち、ＸＬＰＥケーブルでは直流高電圧印
加によって絶縁体中に逆極性の空間電荷が蓄積され、逆
極性のインパルスや直流極性反転がなされた場合、その
絶縁特性の低下が著しいという理由からである。 【０００８】以上のような理由から、従来のＸＬＰＥケ
ーブルに代わる固体絶縁ケーブルの開発が望まれてい
る。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】一般にポリエチレンの
絶縁耐圧強度は、結晶化度が高いほど高いとされている
が、直流電圧を印加した場合、電極から電荷が注入され
て形成される空間電荷は、ポリエチレンの結晶と非結晶
の界面等にトラップされ易いと推定される。 【００１０】また、過電流が流れた場合等の加熱による
変形等に耐えるために、対策として架橋処理がとられる
が、架橋剤として用いられる有機過酸化物の分解残渣は
空間電荷の形成を増大させることが知られている。 【００１１】このような観点から、本発明者等は、極性
基により空間電荷特性が変えられることから無極性ポリ
エチレンに特定の極性基を充填することにより、また、
特定の有機過酸化物を用いることにより分解残渣の影響
が少なくなり直流特性の改善が可能であると考え、検討
を進めた。 【００１２】この発明は、上記のような事情に鑑みてな
されたものであり、ポリエチレンに導入する極性基を特
定し、また、充填量を限定し、絶縁体中の空間電荷の蓄
積を抑制することにより、さらに分解残渣の少ない有機
過酸化物を用いることにより、高い絶縁特性を持ち、か
つ耐熱性の良い架橋ポリエチレンを得、これを絶縁体と
して使用することにより高性能の特性を有する直流電力
ケーブルを提供することを目的としている。 【００１３】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、ポリエチレン（ＰＥ）と、極性モノマ
ーとしてイタコン酸又はクロトン酸をポリエチレン１０
０重量部に対して５重量部以下と、有機過酸化物として
２，５ジメチル２，５ジ（ｔブチルペルオキシ）ヘキシ
ン−３とからなる樹脂組成物を加熱により架橋させてな
る架橋樹脂組成物を絶縁体とした構成を採用したもので
ある。 【００１４】 【００１５】 【作用】イタコン酸又はクロトン酸のカルボニル基が極
性基として働き、均一に材料中に分布するため、空間電
荷の局部的なトラップを防止することができる。 【００１６】また、分解温度の高い有機過酸化物の分解
残渣は空間電荷蓄積が少ないものと考える。 【００１７】このような空間電荷の低減により直流破壊
強度が改善される。 【００１８】 【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。 【００１９】この発明の電力ケーブルは、極性モノマー
としてイタコン酸又はクロトン酸を用い、この極性モノ
マーとポリエチレン（ＰＥ）と有機過酸化物からなる樹
脂組成物を加熱により架橋させてなる架橋樹脂組成物を
用いて絶縁体を形成した構造になっている。 【００２０】上記絶縁体の形成において、ポリエチレン
にイタコン酸又はクロトン酸を５重量部以下充填した混
合物に、架橋剤として、１３０℃での半減期が５Ｈｒ以
上なる有機過酸化物、例えば２，５ジメチル２，５ジ
（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３などを用いて架
橋させた架橋樹脂組成物を絶縁体に用いることにより、
空間電荷蓄積を含めた直流特性に優れた直流電力ケーブ
ルが得られることが分った。 【００２１】上記絶縁体の形成において、ポリエチレン
に対するイタコン酸又はクロトン酸の充填量が多すぎる
と結晶性等の物性が低下する恐れがあり、それに伴い高
温での電気耐圧性能が低下する恐れがあることから５重
量部以下が適しており、また、通常絶縁材料に添加され
る安定剤なども添加されても問題はない。 【００２２】表１にこの発明の第１の実施例と比較例に
ついて記した。以下に詳細に述べる。 【００２３】実験サンプルは、イタコン酸を充填したポ
リエチレンに架橋剤としてジクミルペルオキシド（ＤＣ
Ｐ）、２，５ジメチル２，５ジ（ｔ−ブチルペルオキ
シ）ヘキシン−３（ＹＰＯ）を１重量部混合したものを
１８０℃３０分の条件で熱プレスにより作成したシート
を用いた。 【００２４】空間電荷蓄積の評価は２mmシートに４０ｋ
ｖ課電後、パルス静電応力法により測定した。蓄積電荷
量の量は＋の数で示した。ＤＣ破壊値は０．２mmシート
を用いて９０℃で測定した。 【００２５】 【表１】【００２６】また、表２に本発明の第２の実施例と比較
例について記した。この第２の実施例は極性モノマーと
してクロトン酸を用いた以外は、第１の実施例と同じ条
件で実験サンプルを作製し、同じ条件で特性を測定し
た。 【００２７】 【表２】 【００２８】表１及び表２の表中の語句の説明 ＤＣＰ：ジクミルペルオキシド（１３０℃での半減期
１．８ｈｒ） ＹＰＯ：２，５ジメチル２，５ジ（ｔ−ブチルペルオキ
シ）ヘキシン−３（同８．６ｈｒ） 空間電荷：Ｍ：ホモ電荷蓄積 Ｒ：ヘテロ電荷蓄積 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ポリエチレン１００重量部に対してイタコン酸又は
クロトン酸を５重量部以下充填した混合物に、架橋剤と
して２，５ジメチル２，５ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）
ヘキシン−３を用いて架橋させた架橋樹脂組成物を絶縁
体に用いることにより直流高電圧印加による空間電荷蓄
積を防止でき、ＸＬＰＥ絶縁ケーブルと同様に良い直流
高電圧ケーブルができる。
関する。 【０００２】 【従来の技術】長距離，大容量送電を目的とする場合、
直流送電は交流に比べ絶縁体の誘電損失がなく、充電電
流に対する無効分を補償するための設備が不要である。 【０００３】また、絶縁体の絶縁耐圧が高く安定である
等の種々の特徴から有利と考えられる。 【０００４】現在、直流送電のための高電圧直流ケーブ
ルは主に低粘度の絶縁油と紙からなるＯＦケーブルが用
いられているが、給油設備等が必要であり、メンテナン
スが面倒である。 【０００５】一方、メンテナンスフリーであるプラスチ
ック絶縁ケーブルは、交流電力ケーブルとして架橋ポリ
エチレン（ＸＬＰＥ）ケーブルが広く用いられており、
ＯＦケーブルに匹敵する超高圧ケーブルまで開発されつ
つある。 【０００６】しかし、直流電圧に対する空間電荷特性等
の問題から、高電圧直流ケーブルとしては用途が限定さ
れている。 【０００７】即ち、ＸＬＰＥケーブルでは直流高電圧印
加によって絶縁体中に逆極性の空間電荷が蓄積され、逆
極性のインパルスや直流極性反転がなされた場合、その
絶縁特性の低下が著しいという理由からである。 【０００８】以上のような理由から、従来のＸＬＰＥケ
ーブルに代わる固体絶縁ケーブルの開発が望まれてい
る。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】一般にポリエチレンの
絶縁耐圧強度は、結晶化度が高いほど高いとされている
が、直流電圧を印加した場合、電極から電荷が注入され
て形成される空間電荷は、ポリエチレンの結晶と非結晶
の界面等にトラップされ易いと推定される。 【００１０】また、過電流が流れた場合等の加熱による
変形等に耐えるために、対策として架橋処理がとられる
が、架橋剤として用いられる有機過酸化物の分解残渣は
空間電荷の形成を増大させることが知られている。 【００１１】このような観点から、本発明者等は、極性
基により空間電荷特性が変えられることから無極性ポリ
エチレンに特定の極性基を充填することにより、また、
特定の有機過酸化物を用いることにより分解残渣の影響
が少なくなり直流特性の改善が可能であると考え、検討
を進めた。 【００１２】この発明は、上記のような事情に鑑みてな
されたものであり、ポリエチレンに導入する極性基を特
定し、また、充填量を限定し、絶縁体中の空間電荷の蓄
積を抑制することにより、さらに分解残渣の少ない有機
過酸化物を用いることにより、高い絶縁特性を持ち、か
つ耐熱性の良い架橋ポリエチレンを得、これを絶縁体と
して使用することにより高性能の特性を有する直流電力
ケーブルを提供することを目的としている。 【００１３】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、ポリエチレン（ＰＥ）と、極性モノマ
ーとしてイタコン酸又はクロトン酸をポリエチレン１０
０重量部に対して５重量部以下と、有機過酸化物として
２，５ジメチル２，５ジ（ｔブチルペルオキシ）ヘキシ
ン−３とからなる樹脂組成物を加熱により架橋させてな
る架橋樹脂組成物を絶縁体とした構成を採用したもので
ある。 【００１４】 【００１５】 【作用】イタコン酸又はクロトン酸のカルボニル基が極
性基として働き、均一に材料中に分布するため、空間電
荷の局部的なトラップを防止することができる。 【００１６】また、分解温度の高い有機過酸化物の分解
残渣は空間電荷蓄積が少ないものと考える。 【００１７】このような空間電荷の低減により直流破壊
強度が改善される。 【００１８】 【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。 【００１９】この発明の電力ケーブルは、極性モノマー
としてイタコン酸又はクロトン酸を用い、この極性モノ
マーとポリエチレン（ＰＥ）と有機過酸化物からなる樹
脂組成物を加熱により架橋させてなる架橋樹脂組成物を
用いて絶縁体を形成した構造になっている。 【００２０】上記絶縁体の形成において、ポリエチレン
にイタコン酸又はクロトン酸を５重量部以下充填した混
合物に、架橋剤として、１３０℃での半減期が５Ｈｒ以
上なる有機過酸化物、例えば２，５ジメチル２，５ジ
（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３などを用いて架
橋させた架橋樹脂組成物を絶縁体に用いることにより、
空間電荷蓄積を含めた直流特性に優れた直流電力ケーブ
ルが得られることが分った。 【００２１】上記絶縁体の形成において、ポリエチレン
に対するイタコン酸又はクロトン酸の充填量が多すぎる
と結晶性等の物性が低下する恐れがあり、それに伴い高
温での電気耐圧性能が低下する恐れがあることから５重
量部以下が適しており、また、通常絶縁材料に添加され
る安定剤なども添加されても問題はない。 【００２２】表１にこの発明の第１の実施例と比較例に
ついて記した。以下に詳細に述べる。 【００２３】実験サンプルは、イタコン酸を充填したポ
リエチレンに架橋剤としてジクミルペルオキシド（ＤＣ
Ｐ）、２，５ジメチル２，５ジ（ｔ−ブチルペルオキ
シ）ヘキシン−３（ＹＰＯ）を１重量部混合したものを
１８０℃３０分の条件で熱プレスにより作成したシート
を用いた。 【００２４】空間電荷蓄積の評価は２mmシートに４０ｋ
ｖ課電後、パルス静電応力法により測定した。蓄積電荷
量の量は＋の数で示した。ＤＣ破壊値は０．２mmシート
を用いて９０℃で測定した。 【００２５】 【表１】【００２６】また、表２に本発明の第２の実施例と比較
例について記した。この第２の実施例は極性モノマーと
してクロトン酸を用いた以外は、第１の実施例と同じ条
件で実験サンプルを作製し、同じ条件で特性を測定し
た。 【００２７】 【表２】 【００２８】表１及び表２の表中の語句の説明 ＤＣＰ：ジクミルペルオキシド（１３０℃での半減期
１．８ｈｒ） ＹＰＯ：２，５ジメチル２，５ジ（ｔ−ブチルペルオキ
シ）ヘキシン−３（同８．６ｈｒ） 空間電荷：Ｍ：ホモ電荷蓄積 Ｒ：ヘテロ電荷蓄積 【００２９】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ポリエチレン１００重量部に対してイタコン酸又は
クロトン酸を５重量部以下充填した混合物に、架橋剤と
して２，５ジメチル２，５ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）
ヘキシン−３を用いて架橋させた架橋樹脂組成物を絶縁
体に用いることにより直流高電圧印加による空間電荷蓄
積を防止でき、ＸＬＰＥ絶縁ケーブルと同様に良い直流
高電圧ケーブルができる。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ポリエチレン（ＰＥ）と、極性モノマー
としてイタコン酸又はクロトン酸をポリエチレン１００
重量部に対して５重量部以下と、有機過酸化物として
２，５ジメチル２，５ジ（ｔブチルペルオキシ）ヘキシ
ン−３とからなる樹脂組成物を加熱により架橋させてな
る架橋樹脂組成物を絶縁体としたことを特徴とする直流
電力ケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02200093A JP3475436B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 直流電力ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02200093A JP3475436B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 直流電力ケーブル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06215645A JPH06215645A (ja) | 1994-08-05 |
| JP3475436B2 true JP3475436B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=12070750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02200093A Expired - Fee Related JP3475436B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 直流電力ケーブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3475436B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8257782B2 (en) * | 2000-08-02 | 2012-09-04 | Prysmian Cavi E Sistemi Energia S.R.L. | Electrical cable for high voltage direct current transmission, and insulating composition |
| US6824815B2 (en) | 2000-12-27 | 2004-11-30 | Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. | Process for producing an electrical cable, particularly for high voltage direct current transmission or distribution |
| EP1346377B1 (en) * | 2000-12-27 | 2007-06-13 | Prysmian Cavi e Sistemi Energia S.r.l. | Electrical cable, particularly for high voltage direct current transmission or distribution, and insulating composition |
| EP1221702B1 (en) * | 2000-12-27 | 2008-07-23 | Prysmian Cavi e Sistemi Energia S.r.l. | Process for producing an electrical cable, particularly for high voltage direct current transmission or distribution |
| CN103472363B (zh) * | 2012-06-06 | 2016-01-27 | 宝山钢铁股份有限公司 | 交联聚乙烯电缆剩余寿命评价方法 |
-
1993
- 1993-01-14 JP JP02200093A patent/JP3475436B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06215645A (ja) | 1994-08-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |