JPS6229451B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絶縁体、特に電力ケーブルのターミナ
ルの絶縁導線の表面に加わるストレス（高電界の
場による圧力）を軽減するため材料に関する。

絶縁体でシールドされた電気導体、例えば高圧
電力ケーブル等においては、シールドターミナル
の電場に不連続、即ちストレス（高電界の場）が
存在することが知られている。この不連続即ち静
電位傾度が、空気等のガスにより囲まれた電気絶
縁体の表面において一定値を越えるとガス放電、
即ちコロナ効果が起こつてオゾンその他のガスを
発生し、これらのガスは電気絶縁表面を質低下さ
せ、孔を開け、絶縁系を破壊する。

この現象は、例えば高圧発電機コイルのコイル
が接地固定子から現われる部分、箔型巻回コンデ
ンサブツシングの箔の縁部、そして特に高圧ケー
ブルでやつかいであらる。結果として、高電界の
場により誘起されたコロナ放電はシールドされた
電気的構成要素に孔をあけそれを破壊する。

コロナ効果は絶縁導体の表面の電位傾度を均等
にすることにより防止できる。Virsbergのアメ
リカ特許第3066180号発明では電圧依存抵抗率を
有する半導体または材料例えば、シリコンカーバ
イトをエポキシ樹脂、油変性アルキド樹脂等の固
体の樹脂様熱硬化性又は風乾性バインダー中に用
いている。しかし、このVirsberg特許による組
成物は長時間の硬化サイクルを必要とし、又得ら
れるコーチングは本質的に熱硬化性物質であつ
て、比較的に非可撓性であり、一但硬化させると
再度流動させることができず、従つて被処理絶縁
ケーブルの不連続を修複することが不可能であ
る。

Suelmannのアメリカ特許3210460号明細書に
は、エアーポケツト及び通常のストレスコーン構
造を使用する時に得られる固有の粗表面により生
ずる問題をなくすための試みとして半導体コーチ
ング即ち塗料を使つて接地シールドを終端させる
ことが記載されている。その塗料はフイルム形成
性液体ワニス組成、例えば粒状非線型シリコンカ
ーバイドで満たされたエポキシ変性尿素樹脂、エ
ポキシ変性メラミン―ホルムアルデヒド樹脂、変
性フエノール―ホルムアルデヒド樹脂、である。
ワニスは例えばトルエン等の溶媒に溶解して塗付
されるので溶媒が分離乾燥工程で除去されない限
り溶媒の残留分がコーチング中に弱い箇所をつく
り出してしまう。更に、ワニスの形のコーチング
の塗付では容易に塗付できるコーチングの厚さに
限度がある。上記樹脂も又、長時間の硬化サイク
ルを必要とし、又コーチング中に不連続が生じて
も修複不可能である。

Bergのアメリカ特許第3210461号明細書はシリ
コンカーバイドと炭素との混合物を、樹脂状コー
チング、例えばクロロフルオロカーボン樹脂中で
使用することが教示し、又樹脂中の唯一の半導体
物質としての非線型シリコンカーバイドのため、
老化及びコロナ攻撃により急速侵食が起こると述
べている。

Oatessのアメリカ特許第3317655号明細書に
は、熱収縮性ストレス軽減コーンを使用して導体
不連続部に絶縁増加壁即ち増加断面を与え、これ
により電気力線を分配することが教示されてい
る。黒鉛とアセチレンブラツクがこの用途に適し
た半導体物質として開示されている。収縮性コー
ンは必ずしも絶縁部周囲に固く締まるとは限らな
いがハンドビルトコーン（hand―built cones）
或は成形又は注型ストレス軽減コーンよりすぐれ
ていることは明らかであるが、Oatessのコーン
は、一但ターミナル周囲に収縮させると、コロナ
放電その他によりコーンが侵食されても再調整出
来なくなることも明らかである。

Salahshourianのアメリカ特許第3631519号、
3644662号及びAndersonのアメリカ特許3396231
号の各明細書には、半導体層、例えばカーボンブ
ラツクを含浸させたナイロンテープ又はポリエチ
レン又はカーボンブラツクを配合させたブチルゴ
ムをシールド導体表面に適用することが教示され
ている。しかし、カーボンを充填させたゴム材は
導体上に押し出さねばならず、一方含浸ナイロン
テープは絶縁ケーブルの囲りの半導体層の不連続
を必ずしも防止しない。更に、かかるアメリカ特
許で使用されているブチルゴムは低温流動性およ
び低粘性を有していないので自己支持性がないと
いう致命的欠陥を有している。

Petersonのアメリカ特許2446387号明細書にも
半導体物質、特に黒鉛、アセチレンブラツク、金
属粉末を含有する樹脂コーチングを絶縁導体表面
に適用することが教示されている。然しながら樹
脂コーチングを分散物又はワニスの形で適用する
と残留溶媒のため、得られるコーチングの厚さが
限られるという問題が生ずることがある。

前記文献の多くにおいては、導体とケーブルと
の間に半導体と樹脂との層が更にある。しかし、
この層がかかるシールドケーブルのターミナルで
のストレス及びコロナ効果を防止するのに無効で
あることは明らかであろう。Bowerのアメリカ特
許2090510号とShigaのアメリカ特許3749817号の
明細書には導体と絶縁体との間の半導体層に適し
た系と組成物とが示されている。

本発明の目的の一つは、シールド電導体のター
ミナルに容易に適用され、シールド電導体に可撓
性の長期保護膜を与え、自己修複でき、又ストレ
ス誘発破壊によく耐える材料及び装置を提供する
ことである。

本発明により前記要件の全てを満たすA.(イ)エ
チレン／プロピレン―コポリマー、(ロ)約99％のイ
ソブチレンモノマー単位および１％のイソプレン
単位を含み且つ分子量が約300000以上のイソブチ
レン／イソプレンコポリマー、(ハ)ポリブテン、(ニ)
クロルスルホン化ポリエチレン、(ホ)エチレン／プ
ロピレン／ジエンターポリマー及び(ヘ)これらの混
合物から成る群から選択される低温流動性かつ低
粘性かつコロナ耐性のエラストマー；B.このエラ
ストマー100部当たり約350〜600部の半導体物
質；およびC.最高約10部の加工助剤から実質的
に成る包装材料でシールドされた電導体のターミ
ナルの周囲の加圧下にかかる電気的ストレスを軽
減するための材料が提供される。

更に本発明により、シールド電導体ターミナル
に使用するためのストレス軽減積層体は、１側面
の１部に上述したストレス軽減材が結合されてい
るターミナルに圧縮力を加えることができる高圧
絶縁テープからなることが発見された。

かくて、シールド電導体のターミナルにおける
コロナ誘発破壊を防ぐための本発明の方法は、シ
ールド電導体の絶縁周囲にその絶縁面に向けて上
述した積層物のストレス軽減面をストレス軽減材
がなくなる迄巻きつけ、積層体の高圧絶縁テープ
を裏返ししてこのテープ自体と絶縁面との上にテ
ープを巻きつけることから成る。

更に本発明により、シールド電導体のターミナ
ルにおけるコロナ誘発破壊は、シールド電導体の
絶縁体の周囲に常温流動性かつコロナ耐性のスト
レス軽減材のパツドを適用することにより防止さ
れる。

１態様において、本発明は電導体、この電導体
の囲りに配置される電気絶縁体、及び高圧絶縁テ
ープの圧縮力によりこの絶縁体の囲りを常温流動
するストレス軽減材からなるコロナ誘発破壊に耐
えるシールド電導体ターミナルに関する。

本発明の他の目的、利点、特徴は、本明細書の
記載及び添付図面より明らかとなる。

添付図面におき、 第１図は、本発明のストレス軽減材パツドの透
視図である。

第２図は、シールドケーブルのターミナルにお
けるコロナ誘発破壊を防止する方法を示している
一部断面図である。

第３図は、シールド電導体のターミナルに適用
するためのストレス軽減用積層体の被透視図であ
る。

第４図は、ストレス軽減用積層体を使つた別法
を示している一部断面図である。

第１図においてパツド１１は平担な小片からな
り、約100ミルまで厚さを変えることができ、半
導体物質と加工助剤とを含む常温流動性・コロナ
耐性エラストマーから構成される。シールド電気
ケーブルのターミナルにおけるコロナで誘起され
る破壊を防止するためのパツドの利用を第２図に
示す。第２図において、パツド１１をシールド導
体の絶縁面１２の囲りに巻き、その上に高圧絶縁
テープ等の圧縮用絶縁部材１３を重ねる。第２図
において、ケーブル絶縁シールドは１４により、
銅その他の電導テープシールドは１５により、ケ
ーブルジヤケツトは１６により示される。第２図
は又、コロナ誘発破壊に耐えるシールド電導体を
例示するものであり、１２は導体の囲りに配置さ
れた電気絶縁体を表わし、１１は高圧絶縁テープ
部材１３の圧縮力により絶縁体１２の囲りに常温
流動されたストレス軽減用材料を表わす。

本発明のストレス軽減用積層体を第３図に示
す。第３図において、２１は、ストレス軽減用材
料２２の１側面の１部に結合していた絶縁ケーブ
ルのターミナルに圧縮力を加えることができる高
圧絶縁テープ部材を表わす。第３図に示された具
体例が、ストレス軽減用部材が結合している高圧
絶縁テープ部材の全表面上にストレス軽減用材料
が結合しているものであることは明白である。

第３図に示したストレス軽減用積層体の使用を
第４図に示す。第４図において、シールド電気ケ
ーブル３２の絶縁体３１の周囲がストレス軽減用
材料３４がなくなるまで第３図の積層体の絶縁体
３２に隣接した積層体のストレス軽減用面３３で
巻かれその上に圧縮用絶縁テープ部材３５が裏返
され、それ自体及び絶縁表面が包装される。第４
図には更にケーブル絶縁シールド３６、銅テープ
シールド３７及びケーブルジヤケツト３８が図示
されている。第４図は更に、コロナ誘発破壊が防
止されている本発明のシールド電導体を例示する
ものであり、３１はこの電導体の周囲に配置され
た電気絶縁体を表わし、３３は高圧絶縁テープ部
材３５の圧縮力によりこの絶縁体の周囲を常温流
動するストレス軽減用材料を表わす。

本明細書で“常温流動性・コロナ耐性エラスト
マーとは、A.(イ)エチレン／プロピレン―コポリ
マー、(ロ)約99％のイソブチレンモノマー単位およ
び１％のイソプレン単位を含み且つ分子量が約
300000以上のイソブチレン／イソプレンコポリマ
ー、(ハ)ポリブテン、(ニ)クロルスルホン化ポリエチ
レン、(ホ)エチレン／プロピレン／ジエンターポリ
マー及び(ヘ)これらの混合物から成る群から選択さ
れる。

本発明の実施に役立つエチレン―プロピレンコ
ーポリマーの代表例は“ビスタロン（Vistalon）
404”〔Exxon社の製品、比重0.86；Mooney粘度
MLI8（212〓）、35〜45〕である。

本発明の実施に役立つイソブチレン―イソプレ
ンコーポリマーの例はExxon社の製品、“ブチル
（Butyl）065”である。この物質は約99％のイソ
ブチレンモノマー単位と１％のイソプレン単位と
からなり分子量は350000である。

本発明の目的に役立つエチレン―プロピレン―
ジエンターポリマーの代表例はデユポン（E.I.
Dupont de Nemours＆Co.）の製品、“ノルデル
（Nordel）1320”である。この物質は0.85の比重
を持つ。本発明の実施に役立つエチレン―プロピ
レン―ジエンターポリマーの他の代表例は同じく
デユポン（E.I.Dupont de Nemours＆Co）の製
品、“ノルデン（Nordel）2722”と“ノルデル
（Nordel）2522”である。エチレン―プロピレン
―ジエンターポリマーが、高割合即ちエラストマ
ー100部当たり約350〜600部の半導体物質を含有
し得る好ましいエラストマーである。

本発明のストレス軽減用材料を作るのに役立つ
ポリブテン（ポリイソブチレン）の代表は、分子
量が約1500〜2000の“インドポール（Indopol）
H1500”〔アモコケミカル（Amoco Chemical
Co）の製品〕及び“オロナイト（Oronite）
32E”〔シエプロンケミカル（Chevron Chemical
Co）の製品〕である。しばしば上記の分子量範
囲のポリブテンが前述のポリマーの１つと組み合
わせて用いられ、ブレンドの“粘着性”と“粘
度”を改良される。

本発明の目的に好ましいブレンドは、少なくと
も約99％のイソブチレンモノマー単位を含み、分
子量が約300000以上のイソブチレン―イソプレン
コーポリマーと、分子量が約1000〜2000のポリブ
テンとからなる。このイソブチレン―イソプレン
コーポリマーとポリブテンとは１：0.8〜１：１
の重量比で使用される。

本明細書において“半導体物質”は、非線型シ
リコンカーバイドおよび、同様の非線型抵抗率を
持つ他のｎ―タイプ半導体物質である。シリコン
カーバイドその他の半導体粉末の非線型抵抗率
は、直径が2.5cm（１インチ）のシリンダー状カ
ラムにおいて様々な電流に対する電圧を測定する
ことにより定められる。粉末を、カラム内の１対
の電極間に400psiの圧力で詰める。ついで式Ｉ＝
KVⁿにより、電流を電圧に比例して上げる。満足
すべきストレス軽減材料とするためにはｎの値を
約２以上としてはならない。ｎの値が７と高い材
料は市販品が入手できる。

換言すれば、本発明で使用されるｎ―タイプ半
導体物質の体積抵抗率は、２〜３ミリオンオー
ム・、cmから数ミリオンオーム・cmの間で変える
ことができる。

ｎの値は粒子サイズに関連するものであるが、
本発明の実施にとり約100〜約1000メツシユの粒
子サイズならいずれも満足すべきものである。し
かし、400〜600メツシユの粒子が好ましい。

本発明の実施で役立つシリコンカーバイト製品
の代表はノルトン（Norton Co.）の製品、“クリ
スタロン（Crystalon）”である。

本発明の材料として不可欠の性質を持つ“シリ
コンカーバイド”は実際には、C.P.Al等の不純
物を幾分含むシリコンカーバイドであり、純粋な
シリコンカーバイドは本発明の目的からすると半
導体ではない。

本発明のストレス軽減用物質中に使用される半
導体の量はエラストマー100部当たり約350〜約
600部である。しかし、約400〜約500部が好まし
い。

加工助剤のうちでは、イソプロピル トリーイ
ソステアリツク チタネートがエラストマー100
部当たり０〜10部の範囲の量で好ましい安定剤と
なる。この材料は“ケン―レアクト（Ken
React）TTS”として知られ、ケンリツヒペトロ
ケミカル（Kenrich petrochemical Inc.；
Bayonne，New Jersey）から入手できる。

本明細書で使用されている“圧縮用部材”と
“高圧絶縁テープ部材”とは同義語であり、シー
ルド導体の囲りに巻かれたストレス軽減材に必要
な圧縮力を加えるに充分な強度を持つ電気絶縁物
質である。この目的で使用される材料の代表例
は、“ビスタロン（Vistalon）3708”〔エクソン
（Exxon Corporation）の商品名であり、比重が
0.86のエチレン―プロピレン―ジエンターポリマ
＊である〕から製造される厚さ30mmのテープであ
る。このテープ組成物には粘土―シリケート充填
材とカーボンブラツクも含有される。

実施例 １例として、次の成分を一緒に粉砕して本発明
のストレス軽減用材料を作つた。

重量部 100 イソブチレン単位99％およびイソプレン
単位１％を有するイソブチレン―イソプ
レン コーポリマー（分子量350000） ６ イソプロピル トリ―イソステアリツク
チタネート 400 シリコン カーバイド（600メツシユ） 80 ポリブテン〔分子量1500；シエブロンケ
ミカル（Chevron Chemical Co.） 製造された製品はシールド電力ケーブルのター
ミナルにおけるコロナ効果をよく防止する。

本発明の製神より離れることなく多数の変更・
置換が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のストレス軽減材パツドの被
透視図である。第２図は、被シールドケーブルの
末端部におけるコロナ誘発故障を防止する方法を
示している。一部が断面を示している図である。
第３図は、被シールド電導体の末端部に使用する
ためのストレス軽減用積層品の被透視図である。
第４図は、ストレス軽減用積層品を使つた別法を
示している、一部が断面を示している図である。 １１，２２，３４……本発明のストレス軽減
材、１２，３１……電気絶縁体、１３，２１，３
５……ストレス軽減材圧縮用絶縁部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ａ (イ)エチレン／プロピレン―コポリマー、
   (ロ)約99％のイソブチレンモノマー単位および１
   ％のイソプレン単位を含み且つ分子量が約
   300000以上のイソブチレン／イソプレンコポリ
   マー、(ハ)ポリブテン、(ニ)クロルスルホン化ポリ
   エチレン、(ホ)エチレン／プロピレン／ジエンタ
   ーポリマー及び(ヘ)これらの混合物から成る群か
   ら選択される低温流動性かつ低粘性かつコロナ
   耐性のエラストマー； Ｂ このエラストマー100部当たり約350〜600部
   の半導体物質；および Ｃ 最高約10部の加工助剤から実質的に成る包装
   材料でシールドされた電導体のターミナルの周
   囲の加圧下にかかる電気的ストレスを軽減する
   ための材料。