JPH07107806B2 - Power cable - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はポリエチレン電力ケーブルの改良に関するもの
である。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in polyethylene power cables.

（従来の技術） ポリエチレンの優れた絶縁性を利用し、架橋により熱的
特性を向上した架橋ポリエチレンケーブル（XLPEケーブ
ル）は広く用いられている。(Prior Art) A cross-linked polyethylene cable (XLPE cable), which utilizes the excellent insulating property of polyethylene and has improved thermal characteristics by cross-linking, is widely used.

（発明が改良すべき問題点） このXLPEケーブルの弱点は同ケーブル特有の現象として
絶縁体中の水分と局部的異常電界の存在によつて水トリ
ーが発生し、ケーブルの絶縁性能を低下させる問題があ
る。XLPE絶縁層中の水トリーは疎水性ポリマーであるポ
リエチレン中に局部的に異常電界があると、そこに水が
集中することによつて起こると考えられる。(Problems to be solved by the invention) The weak point of this XLPE cable is that, as a phenomenon peculiar to the cable, water trees are generated due to the presence of moisture in the insulator and a local abnormal electric field, which reduces the insulation performance of the cable. There is. It is considered that the water tree in the XLPE insulating layer is caused by the concentration of water at the local abnormal electric field in polyethylene, which is a hydrophobic polymer.

従つて極性基を有し、ある程度親水性のあるポリマーを
ブレンドすることによつて局部的異常電界部に水が集中
するのをふせぎ、耐水トリー性の改善に効果が得られる
ものと考えられる。実際にエチレン酢酸ビニール共重合
体（EVA）やエチレンエチルアクリレート共重合体（EE
A）をブレンドすることによつて、耐水トリー性を改善
するという提案は既に幾つか見受けられる。Therefore, it is considered that by blending a polymer having a polar group and having a certain degree of hydrophilicity, it is possible to prevent water from concentrating on a local abnormal electric field portion, and an effect of improving water tree resistance can be obtained. Actually, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA) and ethylene ethyl acrylate copolymer (EE
Some proposals have already been found to improve the water tree resistance by blending A).

しかしこれらの絶縁組成物であつても水トリー抑止効果
は未まだ不十分であり、特に配電クラス電力ケーブルの
ように水中に浸漬する状態があるような条件の厳しいも
とではより一層の耐水トリー性の改善が望まれている。However, even with these insulating compositions, the water tree deterrent effect is still insufficient, and even under severe conditions such as distribution class power cables where they are immersed in water, even more water resistant tree The improvement of sex is desired.

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記のような実情な鑑み、有極性ポリマーにつ
いて鋭意検討の結果、所定量の無水マレイン酸をグラフ
トした無水マレイン酸グラフトポリエチレンが有効であ
ることを見出した。そしてここに用いられる無水マレイ
ン酸のグラフト量は0.5〜10重量％であり、これをポリ
エチレン100重量部に対し、２〜40重量部を配合するこ
とにより優れた電力ケーブルを提供することができる。(Means for Solving Problems) In the present invention, in view of the above circumstances, as a result of diligent studies on polar polymers, it was found that maleic anhydride grafted polyethylene grafted with a predetermined amount of maleic anhydride is effective. I found it. The graft amount of maleic anhydride used here is 0.5 to 10% by weight, and by adding 2 to 40 parts by weight to 100 parts by weight of polyethylene, an excellent power cable can be provided.

なお本発明で用いられる無水マレイン酸グラフトポリエ
チレンを構成するベースポリエチレンとしては、低密度
ポリエチレン（LDPE）、中密度ポリエチレン（MDPE）、
高密度ポリエチレン（HDPE）、直鎖状ポリエチレンのい
ずれか又はそれらの組合せたものが好ましい。The base polyethylene constituting the maleic anhydride grafted polyethylene used in the present invention includes low density polyethylene (LDPE), medium density polyethylene (MDPE),
High density polyethylene (HDPE), linear polyethylene, or a combination thereof is preferable.

本発明で用いられる前記の無水マレイン酸グラフトポリ
エチレンを所定量ブレンドした組成物は導体の外部に被
覆して用いられるが、高温度の絶縁体の流動が問題とな
る場合は架橋により高温時も流動を起さないように処理
して用いるが、この架橋処理の手段は有機過酸化物を用
いる化学架橋、電子線等の放射線の照射による架橋及び
シラン化剤を用いたシラン架橋のいずれによつてもよ
い。The composition obtained by blending a predetermined amount of the maleic anhydride grafted polyethylene used in the present invention is used by coating the outside of the conductor, but when the flow of the insulator at high temperature becomes a problem, it flows even at high temperature due to crosslinking. The treatment is carried out so as not to occur, and the means for this crosslinking treatment is either chemical crosslinking using an organic peroxide, crosslinking by irradiation with radiation such as an electron beam, or silane crosslinking using a silanizing agent. Good.

（作用） 本発明の絶縁層に於ては、はからずも水トリーの発生を
防止する作用を有するが、グラフトポリエチレンの無水
マレイン酸のグラフト量は0.5重量％未満では水トリー
抑制に効果がなく、10重量％を越えると誘電特性、絶縁
抵抗を悪化させるので好ましくない。又、無水マレイン
酸をグラフト化させるベースポリエチレンとして、低密
度ポリエチレン（LDPE）、中密度ポリエチレン（MDP
E）、高密度ポリエチレン（HDPE）、直鎖状ポリエチレ
ン等を用いることができるが、ケーブルへの押出加工
性、絶縁体の可撓性を考慮するとLDPEをベースポリエチ
レンとすることがより望ましいものである。(Function) In the insulating layer of the present invention, it has an effect of preventing the generation of water trees without delay, but if the grafted amount of maleic anhydride of grafted polyethylene is less than 0.5% by weight, there is no effect in suppressing water trees. If it exceeds 5% by weight, dielectric properties and insulation resistance are deteriorated, which is not preferable. In addition, low density polyethylene (LDPE) and medium density polyethylene (MDP) are used as base polyethylene for grafting maleic anhydride.
E), high-density polyethylene (HDPE), straight-chain polyethylene, etc. can be used, but LDPE is more preferable as the base polyethylene considering the extrudability into cables and the flexibility of the insulator. is there.

又、本発明で前記のグラフトポリエチレンのブレンド量
をポリエチレン100重量部に対し２〜40重量部としたの
は２重量部未満では水トリー抑止効果がなく、40重量部
を越えた場合は電力ケーブルとしての電気特性特に誘電
特性や絶縁抵抗を悪化させる。Further, in the present invention, the blending amount of the above-mentioned graft polyethylene is set to 2 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of polyethylene because when it is less than 2 parts by weight, there is no water tree inhibiting effect, and when it exceeds 40 parts by weight, the power cable As a result, electrical characteristics, especially dielectric characteristics and insulation resistance are deteriorated.

なお本発明を実施する場合にポリエチレン100重量部に
対し、２〜40重量部のグラフトポリエチレンを添加すれ
ば水トリーの抑止効果は安定し、電力ケーブルとしての
電気特性特に誘電特性や絶縁抵抗も一層優れたものを得
ることができる。In the case of carrying out the present invention, by adding 2 to 40 parts by weight of grafted polyethylene to 100 parts by weight of polyethylene, the effect of suppressing the water tree becomes stable, and the electrical characteristics of the power cable, especially the dielectric characteristics and insulation resistance are further improved. You can get a good one.

本発明に於て用いられる前記絶縁組成物中には所定量の
架橋剤（化学架橋の場合）、老化防止剤、その他必要に
応じた添加剤を加えることができる。A predetermined amount of a cross-linking agent (in the case of chemical cross-linking), an anti-aging agent, and other additives may be added to the insulating composition used in the present invention.

（実施例） 以下本発明の実施例について述べる。(Examples) Examples of the present invention will be described below.

（実施例１） メルトインデツクス（M.I）1.2の低密度ポリエチレン10
0重量部に対し、各種無水マレイン酸グラフトポリエチ
レン（グラフト量……約２％）を変量させてブレンド
し、架橋剤としてジクミルパーオキサイド２重量部、劣
化防止剤として4.4′−チオビス−６（−第３ブチル−
３−メチルフエノール）0.2重量部を加えて、混練し、
組成物を作つた。(Example 1) Melt index (MI) 1.2 low density polyethylene 10
Various amounts of various maleic anhydride grafted polyethylene (graft amount: about 2%) were blended with 0 part by weight, 2 parts by weight of dicumyl peroxide as a cross-linking agent and 4.4'-thiobis-6 (as a deterioration inhibitor). -Tert-butyl-
3-methylphenol) (0.2 parts by weight), and kneaded,
The composition was made.

各組成物を180℃×10minの条件でプレス成型し、以下の
試験を行なつた。各組成物のプレス成型後の80℃キシレ
ン中24hr浸漬乾燥後のゲル分率は85％以上であつた。Each composition was press-molded under the condition of 180 ° C. × 10 min, and the following tests were conducted. The gel fraction of each composition after press molding after immersion molding in 80 ° C. xylene for 24 hours was 85% or more.

（ｉ）水トリー試験：第１図に示す如く厚さ5mmの試験
試料１の底面に導電性塗料の塗布層２を設けて接地側電
極とするとともに試験試料１の上面には水槽４を設けて
水電極を形成し、これに10kV、1kHzの電圧を高圧電極３
より印加できるように構成し、上記電圧を30日間印加
後、試料を煮沸して水トリーを観察した。50μ以上の水
トリー発生密度を観察し、比較用試料（現用のXLPE）の
発生数100に対する相対数として表示した。(I) Water tree test: As shown in FIG. 1, a coating layer 2 of conductive paint is provided on the bottom surface of a test sample 1 having a thickness of 5 mm to serve as a ground side electrode, and a water tank 4 is provided on the top surface of the test sample 1. To form a water electrode, and apply a voltage of 10kV, 1kHz to the high voltage electrode 3
After applying the above voltage for 30 days, the sample was boiled and the water tree was observed. The water tree generation density of 50 μm or more was observed and expressed as a relative number to 100 generations of the comparative sample (current XLPE).

（ii）誘電正接（tanδ）測定:1mm厚シートに1kV 50Hz
電圧を印加し、シエーリングブリツジにより測定、上記
各試験をした結果は第１表のとおりである。(Ii) Dielectric loss tangent (tanδ) measurement: 1kV 50Hz on 1mm thick sheet
Table 1 shows the results of each of the above-mentioned tests by applying a voltage and measuring with a shearing bridge.

（実施例２） 第１表の試料No1及びNo5の組成物を絶縁体とした電力ケ
ーブルを作つた。 (Example 2) A power cable using the compositions of Samples No. 1 and No. 5 in Table 1 as an insulator was prepared.

ケーブル構造は導体断面積200mm²、絶縁厚3mm、内部押
出半導電層、外部押出半導電層を有する３層構成からな
るもので外部に施す遮蔽やシースは省略した。The cable structure consists of a three-layer structure having a conductor cross-sectional area of 200 mm ² , an insulation thickness of 3 mm, an internally extruded semiconductive layer, and an externally extruded semiconductive layer, and the external shield and sheath are omitted.

上記各ケーブルについて以下の浸水課電試験を行なつた
結果を第２表に示す。Table 2 shows the results of conducting the following flooding and charging test on each of the above cables.

浸水課電試験：導体注水有の条件で70℃温水中1kHz、10
kVの電圧を90日間印加後、AC（50Hz）の電圧を5kV/30mi
nのステツプアツプの条件で昇圧して破壊電圧を求め
た。Flooding voltage test: 1kHz, 10 at 70 ℃ in warm water with conductor injection
After applying the voltage of kV for 90 days, the voltage of AC (50Hz) is 5kV / 30mi
The breakdown voltage was obtained by boosting under the step-up condition of n.

（発明の効果） 本発明は以上の比較試験から判るように、絶縁体を構成
する組成物中に無水マレイン酸グラフトポリエチレンを
所定量配合することによつて、水トリーの発生を著しく
抑制することができ浸水課電後の破壊電圧の低下を防ぐ
ことができる。 (Effects of the Invention) As can be seen from the above comparative tests, the present invention remarkably suppresses the generation of water trees by incorporating a predetermined amount of maleic anhydride-grafted polyethylene into the composition constituting the insulator. Therefore, it is possible to prevent the breakdown voltage from lowering after flooding.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は水トリー試験の説明図である。 1:試料、2:導電塗料 3:高圧電極、4:水道水 FIG. 1 is an explanatory diagram of a water tree test. 1: Sample, 2: Conductive paint 3: High voltage electrode, 4: Tap water

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑田 道則 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (72)発明者 太田 和夫 東京都江東区木場１丁目５番１号 藤倉電 線株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−100909（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−56312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−53611（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Michinori Hatada 1-5-1 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Line Co., Ltd. (72) Kazuo Ota 1-1-5 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Wire Co., Ltd. (56) Reference JP 62-100909 (JP, A) JP 60-56312 (JP, A) JP 61-53611 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】導体の外部に、ポリエチレン100重量部に
無水マレイン酸グラフト量が0.5〜10重量％である無水
マレイン酸グラフトポリエチレン２〜40重量部を配合し
てなる組成物の絶縁層が形成されていることを特徴とす
る電力ケーブル1. An insulating layer of a composition comprising 100 parts by weight of polyethylene and 2 to 40 parts by weight of maleic anhydride grafted polyethylene having a maleic anhydride graft amount of 0.5 to 10% by weight is formed on the outside of a conductor. Power cable characterized by being 【請求項２】ポリエチレンが低密度ポリエチレンで、か
つ架橋されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の電力ケーブル2. The polyethylene according to claim 1, which is low-density polyethylene and is crosslinked.
Power cable