JP2001325834A - 直流電力ケーブル - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 直流電圧を印加しても局所的な高電界領域の
形成が防止され、破壊電圧低下の防止を実現しうる直流
電力ケーブルを提供する。 【解決手段】 ポリオレフィン１００質量部に対して、
有機過酸化物架橋剤１.０質量部以下、トリアリルイソ
シアヌレート０.２〜２.０質量部およびジエン系ポリマ
ー０.５〜５.０質量部を含有する樹脂組成物を架橋して
なる絶縁体層を有するプラスチック絶縁直流電力ケーブ
ル。
形成が防止され、破壊電圧低下の防止を実現しうる直流
電力ケーブルを提供する。 【解決手段】 ポリオレフィン１００質量部に対して、
有機過酸化物架橋剤１.０質量部以下、トリアリルイソ
シアヌレート０.２〜２.０質量部およびジエン系ポリマ
ー０.５〜５.０質量部を含有する樹脂組成物を架橋して
なる絶縁体層を有するプラスチック絶縁直流電力ケーブ
ル。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直流電気絶縁特性に
優れる直流電力ケーブルに関する。
優れる直流電力ケーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック絶縁電力ケーブルの中でも
絶縁層が架橋ポリエチレンからなる架橋ポリエチレン絶
縁電力ケーブルは、電気的特性、機械特性および耐熱性
に優れ、メンテナンスが容易であるという種々の利点か
ら、送電用ケーブルの主流を占めている。この架橋ポリ
エチレン絶縁電力ケーブルの絶縁体層は、一般に低密度
ポリエチレンに架橋剤、老化防止剤等を添加した架橋性
樹脂組成物を導体上に押出し被覆した後、加圧下で加熱
することによって、架橋剤を熱分解させて樹脂組成物を
架橋して形成される。しかしながら、この架橋ポリエチ
レン絶縁電力ケーブルに直流電圧を印加すると、絶縁体
層中に空間電荷が蓄積されて、局所的に高電界領域が形
成されるため、破壊電圧が著しく低下する問題があっ
た。また、電気絶縁性樹脂組成物においてジエン系ポリ
マーを含有させることは公知であるが（特開平８−７３
６６８号）、破壊電圧の点で必ずしも十分とは言えなか
った。
絶縁層が架橋ポリエチレンからなる架橋ポリエチレン絶
縁電力ケーブルは、電気的特性、機械特性および耐熱性
に優れ、メンテナンスが容易であるという種々の利点か
ら、送電用ケーブルの主流を占めている。この架橋ポリ
エチレン絶縁電力ケーブルの絶縁体層は、一般に低密度
ポリエチレンに架橋剤、老化防止剤等を添加した架橋性
樹脂組成物を導体上に押出し被覆した後、加圧下で加熱
することによって、架橋剤を熱分解させて樹脂組成物を
架橋して形成される。しかしながら、この架橋ポリエチ
レン絶縁電力ケーブルに直流電圧を印加すると、絶縁体
層中に空間電荷が蓄積されて、局所的に高電界領域が形
成されるため、破壊電圧が著しく低下する問題があっ
た。また、電気絶縁性樹脂組成物においてジエン系ポリ
マーを含有させることは公知であるが（特開平８−７３
６６８号）、破壊電圧の点で必ずしも十分とは言えなか
った。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、直流電圧を印加しても局所的な高電界領域の形成
が防止され、破壊電圧低下の防止を実現しうる直流電力
ケーブルを提供することにある。
的は、直流電圧を印加しても局所的な高電界領域の形成
が防止され、破壊電圧低下の防止を実現しうる直流電力
ケーブルを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】かかる状況下において、
一般に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が、
絶縁体層中の空間電荷形成要因の一つとして、架橋処理
時に絶縁体層内に発生する架橋剤分解残渣の存在がある
ことを見い出した。本発明者らは、これらの課題を解決
する手段について鋭意検討を行った結果、ポリエチレン
の架橋反応によって架橋剤分解残渣の発生そのものを回
避できず、直流電圧を印加するとやはり空間電荷が形成
されることになるが、有機過酸化物架橋剤を一定量以下
に抑さえるとともにジエン系ポリマーと特定のイソシア
ヌレートとを予め樹脂組成物中に含有させることで、こ
れらの少量の架橋剤分解残渣による空間電荷の形成を抑
制することができることを見い出し、この知見に基づき
本発明をなすに至った。すなわち本発明は （１）ポリオレフィン１００質量部に対して、有機過酸
化物架橋剤１.０質量部以下、トリアリルイソシアヌレ
ート０.２〜２.０質量部およびジエン系ポリマー０.５
〜５.０質量部を含有する樹脂組成物を架橋してなる絶
縁体層を有することを特徴とするプラスチック絶縁直流
電力ケーブルを提供するものである。
一般に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が、
絶縁体層中の空間電荷形成要因の一つとして、架橋処理
時に絶縁体層内に発生する架橋剤分解残渣の存在がある
ことを見い出した。本発明者らは、これらの課題を解決
する手段について鋭意検討を行った結果、ポリエチレン
の架橋反応によって架橋剤分解残渣の発生そのものを回
避できず、直流電圧を印加するとやはり空間電荷が形成
されることになるが、有機過酸化物架橋剤を一定量以下
に抑さえるとともにジエン系ポリマーと特定のイソシア
ヌレートとを予め樹脂組成物中に含有させることで、こ
れらの少量の架橋剤分解残渣による空間電荷の形成を抑
制することができることを見い出し、この知見に基づき
本発明をなすに至った。すなわち本発明は （１）ポリオレフィン１００質量部に対して、有機過酸
化物架橋剤１.０質量部以下、トリアリルイソシアヌレ
ート０.２〜２.０質量部およびジエン系ポリマー０.５
〜５.０質量部を含有する樹脂組成物を架橋してなる絶
縁体層を有することを特徴とするプラスチック絶縁直流
電力ケーブルを提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の直流電力ケーブルの絶縁
層は、ポリオレフィン、有機過酸化物架橋剤、トリアリ
ルイソシアヌレート、ジエン系ポリマーからなる架橋性
樹脂組成物を加圧下で加熱して形成される。必要に応じ
て、老化防止剤等の添加剤を配合してもよい。ポリオレ
フィンとしては、例えば高・中圧法ポリエチレン、低圧
法ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペン
テン、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-α-オ
レフィン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エ
チレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-スチレン
共重合体、その他共重合体などが挙げられる。有機過酸
化物架橋剤としては例えばジクミルパーオキサイド、ｔ
-ブチルクミルパーオキサイド、α,α'-ビス(ｔ-ブチル
パーオキシ-ｍ-イソプロピル)ベンゼン等が挙げられ、
通常架橋に用いられる有機過酸化物であれば特に限定さ
れない。この架橋剤の配合量は、ポリオレフィン１００
質量部に対して０.１〜１.０質量部である。その量が少
な過ぎると架橋が十分に行われず、絶縁層の機械特性お
よび耐熱性が低下し、高温での電気特性に問題が生じ
る。また、多すぎると架橋分解残渣が生成し空間電荷の
形成を増大させ、破壊電圧を低下させる。また樹脂組成
物を押出成形する際に焼けが発生し、電気特性が低下す
る。トリアリルイソシアヌレートは、ポリオレフィン１
００質量部に対して０.２〜２.０質量部が適当である。
配合量が少な過ぎると架橋剤の架橋効率を十分上げるこ
とができず、配合量が多過ぎると架橋性樹脂組成物を押
出成形する際に焼けが発生し、電気特性が低下する。
層は、ポリオレフィン、有機過酸化物架橋剤、トリアリ
ルイソシアヌレート、ジエン系ポリマーからなる架橋性
樹脂組成物を加圧下で加熱して形成される。必要に応じ
て、老化防止剤等の添加剤を配合してもよい。ポリオレ
フィンとしては、例えば高・中圧法ポリエチレン、低圧
法ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペン
テン、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-α-オ
レフィン共重合体、エチレン-酢酸ビニル共重合体、エ
チレン-アクリル酸エチル共重合体、エチレン-スチレン
共重合体、その他共重合体などが挙げられる。有機過酸
化物架橋剤としては例えばジクミルパーオキサイド、ｔ
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パーオキシ-ｍ-イソプロピル)ベンゼン等が挙げられ、
通常架橋に用いられる有機過酸化物であれば特に限定さ
れない。この架橋剤の配合量は、ポリオレフィン１００
質量部に対して０.１〜１.０質量部である。その量が少
な過ぎると架橋が十分に行われず、絶縁層の機械特性お
よび耐熱性が低下し、高温での電気特性に問題が生じ
る。また、多すぎると架橋分解残渣が生成し空間電荷の
形成を増大させ、破壊電圧を低下させる。また樹脂組成
物を押出成形する際に焼けが発生し、電気特性が低下す
る。トリアリルイソシアヌレートは、ポリオレフィン１
００質量部に対して０.２〜２.０質量部が適当である。
配合量が少な過ぎると架橋剤の架橋効率を十分上げるこ
とができず、配合量が多過ぎると架橋性樹脂組成物を押
出成形する際に焼けが発生し、電気特性が低下する。
【０００６】ジエン系ポリマーは架橋剤分解残渣による
空間電荷の形成を抑制することができ、ポリオレフィン
１００質量部に対して０.５〜５質量部が適当である。
配合量が少な過ぎると空間電荷形成を抑制することがで
きず、配合量が多過ぎると逆にＩｍｐ破壊特性が低下す
る。また、慣用成分としての各種の添加剤を配合するこ
とができ、老化防止剤はホスファイト系、チオエーテル
系の数種類が使用でき、適宜選択して配合してもよい
が、耐酸化性能を考慮するとビス〔２-メチル-４-｛３-
ｎ-アルキル(Ｃ12またはＣ14)チオプロピオニルオキ
シ｝-５-ｔ-ブチルフェニル〕スルフィドが特に好まし
い。老化防止剤の配合量は、添加する老化防止剤の種
類、耐酸化性能を考慮して配合されるが、ポリオレフィ
ン１００質量部に対して０.１〜１.０質量部が適当であ
る。
空間電荷の形成を抑制することができ、ポリオレフィン
１００質量部に対して０.５〜５質量部が適当である。
配合量が少な過ぎると空間電荷形成を抑制することがで
きず、配合量が多過ぎると逆にＩｍｐ破壊特性が低下す
る。また、慣用成分としての各種の添加剤を配合するこ
とができ、老化防止剤はホスファイト系、チオエーテル
系の数種類が使用でき、適宜選択して配合してもよい
が、耐酸化性能を考慮するとビス〔２-メチル-４-｛３-
ｎ-アルキル(Ｃ12またはＣ14)チオプロピオニルオキ
シ｝-５-ｔ-ブチルフェニル〕スルフィドが特に好まし
い。老化防止剤の配合量は、添加する老化防止剤の種
類、耐酸化性能を考慮して配合されるが、ポリオレフィ
ン１００質量部に対して０.１〜１.０質量部が適当であ
る。
【０００７】本発明の直流電力ケーブルの製造は、電導
ケーブルコアを芯として、その周囲を上記の架橋性樹脂
組成物で押出被覆し、この樹脂組成物の被覆層を常法に
より架橋させることにより行われる。この時の架橋条件
は樹脂組成により異なり、特に制限するものではない
が、架橋反応温度は好ましくは２００〜３００℃、より
好ましくは２７０〜２９０℃であり、架橋反応の圧力
は、好ましくは０．７〜１．５ＭＰａ、より好ましくは
０．９〜１．２ＭＰａである。
ケーブルコアを芯として、その周囲を上記の架橋性樹脂
組成物で押出被覆し、この樹脂組成物の被覆層を常法に
より架橋させることにより行われる。この時の架橋条件
は樹脂組成により異なり、特に制限するものではない
が、架橋反応温度は好ましくは２００〜３００℃、より
好ましくは２７０〜２９０℃であり、架橋反応の圧力
は、好ましくは０．７〜１．５ＭＰａ、より好ましくは
０．９〜１．２ＭＰａである。
【０００８】
【実施例】以下本発明を実施例に基づいて具体的に説明
するが、本発明は以下に記載の例に限定されるものでは
ない。 （実施例１〜４）低密度ポリエチレン(三菱化学社製、
密度=０.９２、ＭＩ=１.０、ＬＤＰＥと略称する)ペレ
ットに、表１に示す割合で有機過酸化物架橋剤、トリア
リルイソシアヌレート、ジエン化合物、老化防止剤を添
加し、ブレンダーを用いてドライブレンドして電力ケー
ブル製造に共した。電力ケーブルは、断面積２００ｍｍ
2の導体上に押出被覆したエチレン-酢酸ビニル共重合体
(架橋剤、カーボンブラック、酸化防止剤を含む)からな
る厚さ１ｍｍの内部半導電層、前記表１に示す架橋性樹
脂組成物からなる厚さ３.５ｍｍ絶縁層、さらにその上
に内部半導電層と同材料からなる厚さ０.７ｍｍの外部
半導電層を長さ３０００ｍにわたって同時押出被覆で形
成してケーブルコアを作製した。このケーブルコアを圧
力１０ｋｇ/ｃｍ2の窒素雰囲気中で、温度２８０℃の加
熱下で加圧加熱を行い、配合した有機過酸化物を開始剤
とするラジカル反応により架橋反応を進行させた。次い
で、常法により、金属遮蔽層および防食層を設け、電力
ケーブルを作製した。
するが、本発明は以下に記載の例に限定されるものでは
ない。 （実施例１〜４）低密度ポリエチレン(三菱化学社製、
密度=０.９２、ＭＩ=１.０、ＬＤＰＥと略称する)ペレ
ットに、表１に示す割合で有機過酸化物架橋剤、トリア
リルイソシアヌレート、ジエン化合物、老化防止剤を添
加し、ブレンダーを用いてドライブレンドして電力ケー
ブル製造に共した。電力ケーブルは、断面積２００ｍｍ
2の導体上に押出被覆したエチレン-酢酸ビニル共重合体
(架橋剤、カーボンブラック、酸化防止剤を含む)からな
る厚さ１ｍｍの内部半導電層、前記表１に示す架橋性樹
脂組成物からなる厚さ３.５ｍｍ絶縁層、さらにその上
に内部半導電層と同材料からなる厚さ０.７ｍｍの外部
半導電層を長さ３０００ｍにわたって同時押出被覆で形
成してケーブルコアを作製した。このケーブルコアを圧
力１０ｋｇ/ｃｍ2の窒素雰囲気中で、温度２８０℃の加
熱下で加圧加熱を行い、配合した有機過酸化物を開始剤
とするラジカル反応により架橋反応を進行させた。次い
で、常法により、金属遮蔽層および防食層を設け、電力
ケーブルを作製した。
【０００９】（比較例）低密度ポリエチレンに実施例１
〜４と同方法により、表１に示す割合で添加剤を配合し
た樹脂組成物を、電力ケーブル製造に共した。以降の電
力ケーブル製造方法は、実施例１〜４と同方法である。 （試験）得られた電力ケーブルに対して、下記の(１)、
(２)、(３)の評価試験を行った。その結果を表２に示
す。 (１)直流破壊特性 有効長８ｍの電力ケーブルを用意し、導体温度が９０℃
になる様に通電しながら、スタート電圧を−６０ｋＶと
し、−２０ｋＶ/１０分のステップアップで昇圧し、破
壊電圧を測定した。 (２)Ｉｍｐ破壊特性 有効長８ｍの電力ケーブルを用意し、導体温度が９０℃
になる様に通電しながら、スタート電圧を−５０ｋＶ/
３回とし、−２０ｋＶ/３回のステップアップで昇圧
し、破壊電圧を測定した。 (３)架橋度の測定 ケーブル後口側における絶縁層中層から厚さ１ｍｍの形
状の試料片約２ｇを採取し、１１０℃に加熱したキシレ
ンに約２４時間浸漬前後の質量から式(１)を用いて架橋
度を算出した。 ［｛（浸漬前質量）−（浸漬後質量）｝／（浸漬前質量）］×１００ 式(１)
〜４と同方法により、表１に示す割合で添加剤を配合し
た樹脂組成物を、電力ケーブル製造に共した。以降の電
力ケーブル製造方法は、実施例１〜４と同方法である。 （試験）得られた電力ケーブルに対して、下記の(１)、
(２)、(３)の評価試験を行った。その結果を表２に示
す。 (１)直流破壊特性 有効長８ｍの電力ケーブルを用意し、導体温度が９０℃
になる様に通電しながら、スタート電圧を−６０ｋＶと
し、−２０ｋＶ/１０分のステップアップで昇圧し、破
壊電圧を測定した。 (２)Ｉｍｐ破壊特性 有効長８ｍの電力ケーブルを用意し、導体温度が９０℃
になる様に通電しながら、スタート電圧を−５０ｋＶ/
３回とし、−２０ｋＶ/３回のステップアップで昇圧
し、破壊電圧を測定した。 (３)架橋度の測定 ケーブル後口側における絶縁層中層から厚さ１ｍｍの形
状の試料片約２ｇを採取し、１１０℃に加熱したキシレ
ンに約２４時間浸漬前後の質量から式(１)を用いて架橋
度を算出した。 ［｛（浸漬前質量）−（浸漬後質量）｝／（浸漬前質量）］×１００ 式(１)
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】表１及び表２の結果から明らかなように比
較例の試料は、いずれかの物性が劣り、実用上満足でき
るものではないのに対し、本発明の電力ケーブルは、直
流破壊特性、Ｉｍｐ破壊特性及び架橋度のいずれの物性
も優れる。
較例の試料は、いずれかの物性が劣り、実用上満足でき
るものではないのに対し、本発明の電力ケーブルは、直
流破壊特性、Ｉｍｐ破壊特性及び架橋度のいずれの物性
も優れる。
【００１３】
【発明の効果】本発明の直流電力ケーブルは、絶縁体層
を形成する架橋性樹脂組成物において、架橋剤配合量が
少なく、ジエン化合物によって架橋剤分解残渣よる空間
電荷の形成が抑制されているため、直流電圧を印加して
も局所的に高電界領域が形成されることがなく、直流破
壊特性に優れている。
を形成する架橋性樹脂組成物において、架橋剤配合量が
少なく、ジエン化合物によって架橋剤分解残渣よる空間
電荷の形成が抑制されているため、直流電圧を印加して
も局所的に高電界領域が形成されることがなく、直流破
壊特性に優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 3/44 Ｈ０１Ｂ 3/44 Ｇ Ｍ Ｐ //(Ｃ０８Ｌ 23/00 (Ｃ０８Ｌ 23/00 47:00） 47:00） Ｆターム(参考） 4J002 AC032 BB031 BB051 BB061 BB071 BB121 BB151 BB171 EK006 EU197 FD030 FD146 GQ01 5G305 AA02 AB02 BA12 BA13 CA01 CA02 CA04 CA07 CA08 CA51 CA54 CB14 CB15 CD05
Claims (1)
- 【請求項１】 ポリオレフィン１００質量部に対して、
有機過酸化物架橋剤１.０質量部以下、トリアリルイソ
シアヌレート０.２〜２.０質量部およびジエン系ポリマ
ー０.５〜５.０質量部を含有する樹脂組成物を架橋して
なる絶縁体層を有することを特徴とするプラスチック絶
縁直流電力ケーブル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000142123A JP2001325834A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 直流電力ケーブル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000142123A JP2001325834A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 直流電力ケーブル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001325834A true JP2001325834A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18649148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000142123A Pending JP2001325834A (ja) | 2000-05-15 | 2000-05-15 | 直流電力ケーブル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001325834A (ja) |
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-
2000
- 2000-05-15 JP JP2000142123A patent/JP2001325834A/ja active Pending
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