JPS6046762B2 - 直流電気絶縁用樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流高圧用電線、ケーブルあるいはこれらの
接続部、端末部およびその他の直流回路の絶縁に用いる
直流電気絶縁用樹脂組成物に関する。

ポリエチレンおよび架橋ポリエチレン等のポリオレフ
ィン重合体を主成分とした絶縁体を有する 電線・ケー
ブルはその保守の容易さから交流高圧送電用として広く
使われている。

しかし、交流送電は誘電損失があるので線路充電電流の
補償が必要とされ、遠距離・大電流の送電には直流送電
の方が有利である事は広く知られている。ところが、架
橋ポリエチレンを絶縁体としたケーブルを２５０ＫＶの
直流送電に使用する実験において、絶縁性能の安定性に
欠けるとの結果が発表された（電気学会電力技術合同研
究会資料ＰＥ−７６−１ホ直’流ケーブルの絶縁性能と
試験法、１９７６年１２月１４日）。したがつて、これ
らの欠点を改良し、直流送電に適した絶縁用樹脂組成物
の開発か望まれていた。絶縁性能の安定性に欠ける原因
は直流によ り発生する絶縁体中の空間電荷の蓄積がト
リ−状・の放電劣化を起こさせる事にあるとの観点から
、一つの解決策として従来の絶縁材層の中にもう一層以
上の電荷が注入されにくい合成樹脂材料層をもうける事
によつて或る程度問題は解決できる事が知られている（
特開昭５１−１１０６７８号）。しかフし、従来よりこ
れら超高圧電力ケーブルはΞ層から成る構成のものが多
く、これにさらにもう一層空間電荷解消のための新しい
樹脂層を設ける事は押出機の新規が必要となる事、層の
増加は不良率増加の危険がある事などから現有設備が有
効に利用てきる技術の開発につとめた。そして従来のポ
リオレフィン組成物にポリアミドを添加して絶縁物中に
電荷が注入されにくい合成樹脂材料を均等に分散させる
実験を行つたところ、意外にも絶縁性を損なう事なしに
、この空間電荷の蓄積を緩和てきることを発見し、直流
送電に適した絶縁用樹脂組成物の開発に成功した。この
発明はトリー放電による劣化を抑制する効果を有する直
流電気絶縁用樹脂組成物に関する。電荷が注入されにく
い樹脂としてはポリエチレンテレフタレート等のポリエ
ステル類も有用である事が知られているが（特開昭５１
−１１０６７８号）、一般に入手し得るポリエステル樹
脂は融点が高く（ポリエチレンテレフタレートで２６０
℃）、混練、押出し、および架橋のいずれの温度でも溶
融しないので好ましくないと考える。本発明によれば、
ポリオレフィン１００重量部にポリアミドおよびポリア
ミド共重合体群から選ばれた１種または数種の混合物１
０〜５鍾量部を配合し、必要に応じて酸化防止剤、熱劣
化防止剤、紫外線安定剤、架橋剤、架橋助剤、発泡剤等
を所要量配合−した樹脂組成物を用いることによつて、
ポ３りオレフィン絶縁直流ケーブルおよび直流高圧用絶
縁材料の安定性を向上させることに成功した。

ここで言うポリオレフィンとは低密度ポリエチレン、高
密度ポリエチレンのみなら゛ずエチレン成分が５０％以
上のエチレン共重合体、例えばエチレン．一ビニルエス
テル共重合体、エチレン−アルキルアクリレート共重合
体、エチレン−プロピレン共重合体等と、ポリエチレン
を一部改質した各種の変成ポリエチレン等の電気絶縁用
として使用可能なポリオレフィン重合体すべてを指すも
のとすこる。ポリアミド、ポリアミド共重合体について
は、その融点がポリオレフィンの押出温度以下にあるも
のが成形上望ましく、特に架橋ポリエチレン用に配合す
る場合にはポリアミド共重合体が取扱い易いが、融点が
架橋温度以下のポリアミドのク場合には粉末化し、ポリ
オレフィンに混練する事によつて使用可能となる。また
、その配合量については１呼量部未満では耐トリー性の
効果が不足し、５唾量部以上では成形性の低下と電線・
ケーブル用として必要な曲げ特性、伸長度などの機械的
特性の面で制約を受ける。この発明の組成物に適用可能
な安定剤としては４−４″チオビス（６−ｔ−ブチルー
３−メチルフェノール）や２，６−ジーｔ−ブチルーｐ
−クレ）ゾール等であるが、これに限定される事はなく
、通常ポリオレフィンに有効な安定剤はそのまま使用て
きる。

この発明に適用できる架橋剤としてはジクミル・パーオ
キサイド、２，５−ジメチルー２，５、−ビス（ｔーブ
チルパーオキシ）ヘキサン、ｔ一ブチルクミルパーオキ
サイドなど分解速度が半減期１分間で１００〜２００℃
のものが望ましい。

以下実施例及び比較例を第１表にもとついて説明する。
第１表に示す各種の配合物をブレス成形により５Ｔ！ｒ
ｌ！ｌ厚のシートとし、２５Ｔｆｎ角に試料１を打抜き
、第１図に示すように先端曲率半径を５×１０−３Ｔｍ
Ｉ！ｌ以下に研磨した針状電極２をそう入して、針端と
対向する試料の面に銀ペイントを塗付し、その間の絶縁
厚さを５Ｔｍに設定したものに、第２図で示す装置にて
直流電圧を印加してトリーの発生を観察した。シリコン
オイルを満した槽８に試料１を入れ、直流電圧発生装置
３て発生した直流電圧を試料に印加し、トリーの長さを
顕微鏡５により測定した。４は光源、６はフィルター、
７は真空スイッチである。

直流ケーブル等の直流用絶縁材料に固有な現象である極
性反転の影響は、−４０ＫＶの負極性を１紛間印加後、
印加を停止し、１秒後に＋４０ＫＶの正極性インパルス
電圧を印加した時に針端に発生したトリーの長さを測定
して判定した。５０％直流トリー発生電圧及び５０％イ
ンパルストリー発生電圧は印加時間１時間後に試料の５
０％にトリーが発生する電圧である。

機械特性はブレス成形により１？厚のシートとしＪＩＳ
Ｋ６７６Ｏに準拠して引張り伸びを測定して判定した。

比較例１及び４に示すとおり、ポリエチレンは極性効果
がある為、正極性と負極性とては５０％直流トリー発生
電圧及び５０％インパルストリー発生電圧の差が大きく
、又極性反転させた場合のトリーの伸び長さも大きいの
で直流送電においてその絶縁性能の安定性に欠ける事を
裏付けているが、実施例１から９に示すとおりポリオレ
フィンにポリアミド及びポリアミド共重合体の両方又は
どちらか一方を配合することによりこの極性効果を減少
させトリーの発生及び伸長の要因と考えられる空間電荷
の蓄積を緩和し直流電気絶縁材料として優れたものを得
ることができた。

尚比較例２では空間電荷の蓄積の緩和は不充分であり又
比較例３ては機械特性の低下が著しく絶縁材料としての
機能をはたし得ない。実施例９及び比較例４は２重量部
のジクミルパーオキサイドを添加して化学架橋をさせた
が、実施例２及び９に示すとおり架橋の有無はこのポリ
アミド等の添加の効果には悪い影響を与えない。又実施
例１から９はいずれも５０％交流トリー発生電圧が上昇
していることを認められたが、誘電率、誘電体損の増加
により誘電損失が増加する為、遠距離高電圧、大電流等
の場合交流送電ては、この組成の応用は有利ではない。
また、ＨＤＰＥ，ＥＶＡ，ＥＥＡのみてポリアミド類の
添加がない場合にはＬＤＰＥのみの場合（比較例１〜３
）と同様の傾向を示した。これらの直流電気絶縁用樹脂
組成物による直流高圧用ケーブルおよび直流高圧用絶縁
材の製造方法については従来の方法によつて可能であり
、押出し加工条件を一部修正する程の変更でよい。

ケーブルの構造についても従来の絶縁材層を本発明の組
成物に置換する事によるものとする。

【図面の簡単な説明】

第１図はトリー発生状況の観察に使用する試料の形状お
よび電極の配置を示す図であり、第２図はトリー観察の
ための実験装置の概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリオレフィン１００重量部にポリアミドおよびポ
   リアミド共重合体から選ばれた１種またはそれらの中の
   数種からなる混合物１０〜５０重量部を配合した事を特
   徴とする直流電気絶縁用樹脂組成物。 ２ 酸化防止剤、熱劣化防止剤、紫外線安定剤および／
   または他の安定剤を所要量配合した特許請求の範囲第１
   項記載の組成物。 ３ 架橋剤、架橋助剤および／または発泡剤を所要量配
   合した特許請求の範囲第１、２項記載の組成物。 ４ 第１〜３項の組成物にカーボン・ブラックを配合し
   た組成物。