BE1024114B1

BE1024114B1 - Aluminiumgeleiders

Info

Publication number: BE1024114B1
Application number: BE2016/5266A
Authority: BE
Inventors: Peter Hermans
Original assignee: Lamifil Nv Naamloze Vennootschap
Priority date: 2016-04-18
Filing date: 2016-04-18
Publication date: 2017-11-17
Also published as: BE1024114A1; EP3446317A1; BE1024114A9; BE1024114B9; RU2018136746A3; MY189014A; CA3021042A1; US20190108926A1; WO2017182943A1; CA3021042C; RU2742951C2; US11114214B2; CL2018002954A1; RU2018136746A; EP3446317B1

Abstract

In een eerste aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een geleider geschikt voor gebruik in een hoogspanningskabel. De geleider bestaat uit een aluminiumlegering, waarin de aluminiumlegering 0,006 tot en met 0,027 %(m/m), bij voorkeur 0,008 tot en met 0,025 %(m/m), van een groep 3, 4, 5 of 6 element of een lanthanide bevat, en waarin de geleider een thermische behandeling ondergaan heeft, zodat de geleider een geleidbaarheid van 61 % IACS of meer heeft.

Description

Aluminiumgeleiders

Toepassingsgebied van de uitvinding

Deze uitvinding heeft in het algemeen betrekking op geleiders en in het bijzonder op geleiders op basis van een aluminiumlegering, geschikt voor gebruik in hoogspanningskabels.

Achtergrond van de uitvinding

Aluminium biedt een hogere geleidbaarheid per massa dan koper en is daardoor een courante keuze in elektrische geleiders voor een verscheidenheid aan toepassingen, bijvoorbeeld in hoogspanningskabels. Afhankelijk van de toepassingen kunnen kabels vervaardigd worden puur op basis van aluminiumgeleiders (bv. AAC of AAAC), of als combinatie van aluminiumgeleiders omheen een verscheidenheid aan kernen, zoals omheen een staal (bv. ACSR, ACSS), koolstofvezel-com posiet (bv. ACCS), Aluminiumoxidevezel-composiet (bv. ACCR) of invar (bv. TACIR) kern. Aluminiumgeleiders met composietkern (ACCS), waarin de geleiders bestaan uit zacht zuiver aluminium, bieden momenteel een interessante combinatie aan eigenschappen in de vorm van een lichte kabel met hoge geleidbaarheid en lage thermische expansie. De lage thermische expansie laat op zijn beurt een hogere bedrijfstemperatuur toe; gecombineerd met de verhoogde geleidbaarheid kan hierdoor een aanzienlijke toename in capaciteit van de kabel bereikt worden. Desalniettemin is de composietkern eerder elastisch, hierdoor gaat de kabel makkelijk doorbuigen onder belasting. Deze kabel is daardoor weinig geschikt voor gebruik in gebieden waar wind of ijsvorming relatief courant en aanzienlijk zijn.

Ook aluminiumgeleiders versterkt met staal (ACSR), waarin de geleiders bestaan uit hard zuiver aluminium, zijn gekend. Deze bieden een aanzienlijk hogere treksterkte en zijn dus beter bestand tegen belasting; de geleidbaarheid is daarentegen lager dan voor zacht zuiver aluminium en de thermische bestendigheid is aanzienlijk beperkt, waardoor deze kabels een lagere capaciteit bezitten.

Verder zijn ook aluminiumlegeringen bekend die bijvoorbeeld tot geleiders met een verbeterde thermische bestendigheid leiden, ten koste van een daling in de geleidbaarheid. Zo zijn bijvoorbeeld harde aluminium/zirkonium-legeringen bekend met, typisch, een vergelijkbare treksterkte als hard zuiver aluminium en een hoge thermische bestendigheid vergelijkbaar met of hoger dan zacht zuiver aluminium. Deze bezitten daarentegen een geleidbaarheid die lager ligt dan beide zuivere vormen. Specifieke combinaties van deze eigenschappen zijn voor aluminium/zirkonium-legeringen vastgelegd in de norm IEC62004 versie 2007 (meer bepaald legering ATI en AT3 van deze norm).

Er is ruimte voor geleiders op basis van aluminiumlegeringen die verschillende wenselijke eigenschappen voorzien, zonder afbreuk te doen aan de eigenschappen die ook bekomen worden door geleiders op basis van al dan niet gegloeid, zuiver aluminium..

Samenvatting van de uitvinding

Het is een doelstelling van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding om betere geleiders op basis van aluminiumlegeringen te voorzien.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat geleiders voorzien worden gebaseerd op specifieke aluminiumlegeringen, die betere eigenschappen hebben dan geleiders die met al dan niet gegloeid, zuiver aluminium gemaakt worden.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat een aluminiumgeleider met een hogere trekstrekte, zonder in te boeten op de geleidbaarheid of de thermische bestendigheid, in vergelijking met zacht zuiver aluminium, bekomen kan worden.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat een aluminiumgeleider met een hogere geleidbaarheid en hogere thermische bestendigheid bekomen kan worden, zonder in te boeten op de treksterkte, in vergelijking met hard zuiver aluminium.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding dat een aluminiumgeleider met een nog hogere thermische bestendigheid bekomen kan worden, zonder in te boeten op de geleidbaarheid of treksterkte, in vergelijking met hard zuiver aluminium.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de legeringen AT1 en AT3 uit de IEC62004 versie 2007 norm behaald kunnen worden of zelfs dat verbeteringen kunnen bekomen worden ten opzichte van de norm.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat zachte of harde geleiders bekomen kunnen worden die gecombineerd kunnen worden met een verscheidenheid aan kernen en zo een verbetering kunnen bieden voor verschillende bestaande kabeltypes.

De bovengenoemde doelstelling wordt verwezenlijkt door geleiders, hoogspanningskabels, aluminiumlegeringen en/of een gebruik volgens de onderhavige uitvinding.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering 99,5 %(m/m) of meer, bij voorkeur 99,65 %(m/m) of meer, aluminium bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering verder ook 0,00 tot en met 0,02 %(m/m), bij voorkeur 0,01 %(m/m), yttrium en/of erbium bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering verder ook 0,1 tot en met 0,3 %(m/m), bij voorkeur 0,12 tot en met 0,18 %(m/m), ijzer bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 185 tot en met 315 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In uitvoeringsvormen kan: - het groep 3 element scandium of yttrium zijn of een combinatie daarvan, - het groep 4 element titanium, zirkonium of hafnium zijn of een combinatie daarvan, - het groep 5 element niobium of tantaal zijn of een combinatie daarvan, en - het lanthanide lanthaan, cerium praseodynium of erbium zijn of een combinatie daarvan.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering 0,008 tot en met 0,010%(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 270 tot en met 290 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering 0,013 tot en met 0,020%(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 185 tot en met 225 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de de aluminiumlegering 0,020 tot en met 0,025 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 200 tot en met 240 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In een tweede aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een gebruik van de geleider uit het eerste aspect in een hoogspanningskabel.

In een derde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een hoogspanningskabel dewelke een kern en een of meerdere geleiders volgens het eerste aspect bevat.

In uitvoeringsvormen kan de kern composiet, staal of invar bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de kern composiet of staal of invar bevatten, kan de aluminiumlegering 0,008 tot en met 0,010 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 270 tot en met 290 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de kern composiet of staal of invar bevatten, kan de aluminiumlegering 0,013 tot en met 0,020 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 185 tot en met 225 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de kern composiet of staal of invar bevatten, kan de aluminiumlegering 0,020 tot en met 0,025 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 200 tot en met 240 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In een vierde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een aluminiumlegering geschikt voor gebruik in de geleider volgens het eerste aspect. De aluminiumlegering bevat 0,006 tot en met 0,027 %(m/m), bij voorkeur 0,008 tot en met 0,025 %(m/m), van een groep 3, 4 of 5 element of een lanthanide bevat.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering 99,5%(m/m) of meer, bij voorkeur 99,65 %(m/m) of meer, aluminium bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering verder ook 0,00 tot en met 0,02 %(m/m), bij voorkeur 0,01 %(m/m), yttrium of erbium bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering volledig gegloeid zijn.

In uitvoeringsvormen kan: - het groep 3 element scandium of yttrium zijn of een combinatie daarvan, - het groep 4 element titanium, zirkonium of hafnium zijn of een combinatie daarvan, - het groep 5 element niobium of tantaal zijn, of een combinatie daarvanen - het lanthanide lanthaan, cerium, praseodynium of erbium zijn of een combinatie daarvan.

In een vijfde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een gebruik van de aluminiumlegering volgens het vierde aspect in de geleider volgens het eerste aspect. Specifieke en voorkeursdragende aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de aangehechte onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals aangewezen en niet enkel zoals uitdrukkelijk in de conclusies naar voor gebracht.

Deze en andere aspecten van de uitvinding zullen duidelijk zijn van en verhelderd worden met verwijzing naarde hiernavolgende beschreven uitvoeringsvorm(en).

Korte beschrijving van de figuren FIG. 1 illustreert een zijaanzicht van een kabel volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, alsook een doorsnede van een kabel volgens verschillende uitvoeringsvormen van de onderhavige verbinding.

De figuren zijn enkel schematisch en niet limiterend. In de figuren kunnen de afmetingen van sommige onderdelen overdreven en niet op schaal zijn voorgesteld voor illustratieve doeleinden.

Referentienummers in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd om de beschermingsomvang te beperken. In de verschillende figuren verwijzen dezelfde referentienummers naar dezelfde of gelijkaardige elementen.

Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormen

De huidige uitvinding zal beschreven worden met betrekking tot bijzondere uitvoeringsvormen en met verwijzing naar bepaalde tekeningen, echter de uitvinding wordt daartoe niet beperkt maar is enkel beperkt door de conclusies. De beschreven tekeningen zijn slechts schematisch en niet beperkend. In de tekeningen kunnen voor illustratieve doeleinden de afmetingen van sommige elementen vergroot en niet op schaal getekend zijn. De afmetingen en de relatieve afmetingen komen soms niet overeen met de actuele praktische uitvoering van de uitvinding.

Verder worden de termen eerste, tweede, derde en dergelijke in de beschrijving en in de conclusies gebruikt voor het onderscheiden van gelijkaardige elementen en niet noodzakelijk voor het beschrijven van een volgorde, noch in de tijd, noch spatiaal, noch in rangorde of op enige andere wijze. Het dient te worden begrepen dat de termen op die manier gebruikt onder geschikte omstandigheden verwisselbaar zijn en dat de uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven geschikt zijn om in andere volgorde te werken dan hierin beschreven of weergegeven.

Bovendien worden de termen bovenste, onderste, boven, voor en dergelijke in de beschrijving en de conclusies aangewend voor beschrijvingsdoeleinden en niet noodzakelijk om relatieve posities te beschrijven. Het dient te worden begrepen dat de termen die zo aangewend worden onder gegeven omstandigheden onderling kunnen gewisseld worden en dat de uitvoeringsvormen van de uitvinding hierin beschreven ook geschikt zijn om te werken volgens andere oriëntaties dan hierin beschreven of weergegeven.

Het dient opgemerkt te worden dat de term "bevat", zoals gebruikt in de conclusies, niet als beperkt tot de erna beschreven middelen dient geïnterpreteerd te worden; deze term sluit geen andere elementen of stappen uit. Hij is zodoende te interpreteren als het specificeren van de aanwezigheid van de vermelde kenmerken, waarden, stappen of componenten waarnaar verwezen wordt, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van één of meerdere andere kenmerken, waarden, stappen of componenten, of groepen daarvan niet uit. Dus, de omvang van de uitdrukking "een inrichting bevattende middelen A en B" dient niet beperkt te worden tot inrichtingen die slechts uit componenten A en B bestaan. Het betekent dat met betrekking tot de huidige uitvinding, A en B de enige relevante componenten van de inrichting zijn. Verwijzing doorheen deze specificatie naar "één uitvoeringsvorm" of "een uitvoeringsvorm" betekent dat een specifiek kenmerk, structuur of karakteristiek beschreven in verband met de uitvoeringsvorm is opgenomen in ten minste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Dus, het voorkomen van de uitdrukkingen "in één uitvoeringsvorm" of "in een uitvoeringsvorm" op diverse plaatsen doorheen deze specificatie hoeft niet noodzakelijk telkens naar dezelfde uitvoeringsvorm te refereren, maar kan dit wel doen. Voorts, de specifieke kenmerken, structuren of karakteristieken kunnen gecombineerd worden op eender welke geschikte manier, zoals duidelijk zou zijn voor een gemiddelde vakman op basis van deze bekendmaking, in één of meerdere uitvoeringsvormen.

Vergelijkbaar dient het geapprecieerd te worden dat in de beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormen van de uitvinding verscheidene kenmerken van de uitvinding soms samen gegroepeerd worden in één enkele uitvoeringsvorm, figuur of beschrijving daarvan met als doel het stroomlijnen van de openbaarmaking en het helpen in het begrijpen van één of meerdere van de verscheidene inventieve aspecten. Deze werkwijze van openbaarmaking dient hoe dan ook niet geïnterpreteerd te worden als een weerspiegeling van een intentie dat de uitvinding meer kenmerken vereist dan expliciet vernoemd in iedere conclusie. Eerder, zoals de volgende conclusies weerspiegelen, liggen inventieve aspecten in minder dan alle kenmerken van één enkele voorafgaande openbaar gemaakte uitvoeringsvorm. Dus, de conclusies volgend op de gedetailleerde beschrijving zijn hierbij expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, met iedere op zichzelf staande conclusie als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.

Voorts, terwijl sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige, maar niet andere, in andere uitvoeringsvormen inbegrepen kenmerken bevatten, zijn combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen bedoeld als gelegen binnen de reikwijdte van de uitvinding, en vormen deze verschillende uitvoeringsvormen, zoals zou begrepen worden door de vakman. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kunnen eender welke van de beschreven uitvoeringsvormen gebruikt worden in eender welke combinatie.

In de hier voorziene beschrijving worden talrijke specifieke details naar voren gebracht. Het is hoe dan ook te begrijpen dat uitvoeringsvormen van de uitvinding kunnen uitgevoerd worden zonder deze specifieke details. In andere gevallen zijn welgekende werkwijzen, structuren en technieken niet in detail getoond om deze beschrijving helder te houden.

Zoals hierin gebruikt is de internationale gegloeidkoperstandaard (IACS) een eenheid voor elektrische geleidbaarheid, relatief ten opzichte van een standaard gegloeide kopergeleider. Een geleidbaarheid van 100% IACS komt daarbij overeen met 5,80x107 siemens per meter bij 20 °C.

Zoals hierin gebruikt zijn de thermische bestendigheid, treksterkte en geleidbaarheid eigenschappen van een aluminiumgeleider, dewelke bekomen kunnen worden zoals beschreven in de IEC62004 normen.

Zoals hierin gebruikt is een zachte aluminiumgeleider een aluminiumgeleider in een gegloeide toestand. Dit houdt in dat de thermische behandeling zo doorgevoerd is dat de rek in de geleider hoog is, zoals meer dan 15 %, bijvoorbeeld meer dan 20 % en zelfs meer dan 40%. Een zachte aluminiumgeleider heeft typische een lage treksterkte, zoals 100 MPa of minder, en een hoge geleidbaarheid, zoals meer dan 61%, bijvoorbeeld meer dan 61.5 % of zelfs tot en met 63 %. Zoals hierin gebruikt is een harde aluminiumgeleider een aluminiumgeleider die zich niet in een gegloeide toestand bevindt.

Zoals hierin gebruikt, worden de verhoudingen in samenstelling voor een geleider steeds uitgedrukt in gewichtsprocenten %(m/m).

Zoals hierin gebruikt, wordt met een geleider een enkele draad bedoeld. Het samenslaan van geleiders, al dan niet rond een kern resulteert in een naakte kabel. Zulke kabels kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden als hoogspanningskabels.

In een eerste aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een geleider geschikt voor gebruik in een hoogspanningskabel. De geleider bestaat uit een aluminiumlegering, waarin de aluminiumlegering 0,006 tot en met 0,027 %(m/m), bij voorkeur 0,008 tot en met 0,025 %(m/m), van een groep 3, 4, 5 of 6 element of een lanthanide bevat, en waarin de geleider een thermische behandeling ondergaan heeft, zodat de geleider een geleidbaarheid van 61% IACS of meer heeft. Binnen de onderhavige uitvinding werd verassend gevonden dat op basis van deze aluminiumlegeringen, na een gepaste thermische behandeling, een aluminiumgeleider met een relatief hoge geleidbaarheid bekomen kan worden. Deze relatief hoge geleidbaarheid kan bijvoorbeeld gelijk of hoger zijn aan dat van hard zuiver aluminium (61% IACS), tot en met de geleidbaarheid van zacht zuiver aluminium (63% IACS); afhankelijk van de specifieke samenstelling van de legering en de specifieke thermische behandeling die geselecteerd werden. Wanneer verwezen wordt naar zuiver aluminium word verwezen naar technisch zuiver aluminium met minstens 99,7% aluminium. Dit kan voordelig benut worden in de bereiding van verscheidene zachte of harde aluminiumgeleiders met verbeterde eigenschappen, d.i. met een hogere geleidbaarheid, treksterkte en/of thermische bestendigheid t.o.v. gekende aluminiumgeleiders. Verder kan in bepaalde uitvoeringsvormen de verbetering van een of meerdere van deze eigenschappen voordelig bekomen worden zonder in te boeten op de andere eigenschappen, opnieuw t.o.v. reeds gekende aluminiumgeleiders.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering 99,5%(m/m) of meer, bij voorkeur 99,65 %(m/m) of meer, aluminium bevatten. Een hogere massafractie aan aluminium leidt typisch voordelig tot een geleider met een hogere geleidbaarheid.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering verder ook 0,00 tot en met 0,02 %(m/m), bij voorkeur 0,01 %(m/m), yttrium en/of erbium bevatten. Een kleine massafractie yttrium en/of erbium leidt typisch voordelig tot een geleider met een hogere thermische bestendigheid. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvining kan yttrium en/of erbium beide als enig element gebruikt worden, in combinatie met elkaar of in combinatie met één of meerdere elementen van groep III, IV en V uit de tabel van Mendeljev.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering verder ook 0,1 tot en met 0,3 %(m/m), bij voorkeur 0,12 tot en met 0,18 %(m/m), ijzer bevatten. Een kleine massafractie ijzer leidt typisch voordelig tot een hogere treksterkte en rekristallisatietemperatuur, met slechts een geringe invloed op de geleidbaarheid.

In uitvoeringsvormen kan de thermische behandeling bijvoorbeeld een behandeling op een temperatuur van 185 tot en met 315 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten. Afhankelijk van de gekozen temperatuur kan voordelig een zachte of een harde geleider bekomen worden; een zachte geleider heeft typisch een hogere geleidbaarheid maar een lagere treksterkte dan een harde geleider. De duur van deze thermische behandeling, tot 24 uur, is voordelig aanzienlijk korter dan typisch noodzakelijk voor gekende harde aluminiumgeleiders met een hoge thermische bestendigheid, waarbij de thermische behandeling bijvoorbeeld kan oplopen tot 6 dagen.

In uitvoeringsvormen kan: - het groep 3 element scandium of yttrium zijn of een combinatie daarvan, - het groep 4 element titanium, zirkonium of hafnium zijn of een combinatie daarvan, - het groep 5 element niobium of tantaal zijn of een combinatie daarvan, en - het lanthanide lanthaan, cerium, praseodynium of erbium zijn of een combinatie daarvan.

In uitvoeringsvormen kan deze geleider een doorsnede hebben met een eerder ovale vorm, zoals cirkelvorming (FIG. l.a). In andere uitvoeringsvormen kan deze geleider een doorsnede hebben met een meer hoekige vorm, zoals eerder trapeziumvormig (FIG. l.b). Een hoekigere doorsnede kan voordelig leiden tot een kabel met een betere ruimtevulling.

In de onderstaande tabel worden sommige voorkeursdragende uitvoeringsvormen van de aluminiumgeleiders volgens de onderhavige uitvinding vergeleken met gekende aluminiumgeleiders.

In een eerste voorkeursdragende uitvoeringsvorm kan de aluminiumlegering 0,008 tot en met 0,010 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 270 tot en met 290 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten. Verder kan de aluminiumlegering ook 0,00 tot en met 0,02 %(m/m) yttrium en/of erbium, zoals 0,01 %(m/m) yttrium, en 0,1 tot en met 0,3 %(m/m), zoals 0,12 tot en met 0,18 %(m/m), ijzer bevatten. Op deze manier kunnen voordelig zachte aluminiumgeleiders bekomen worden met een aanzienlijk hogere trekstrekte t.o.v. zuiver zacht aluminiumgeleiders (± 50% hoger), met eenzelfde geleidbaarheid (63%) en een hoge thermische bestendigheid (180/220). Deze geleiders kunnen bijvoorbeeld

voordelig benut worden in hoogspanningskabels van het 'aluminiumgeleiders met composietkern (ACCC™)'- of 'staalondersteunde aluminiumgeleiders (ACSS)'-type, waarbij in beide gevallen de treksterkte van de kabel, en dus de bestendigheid tegen doorbuiging onder belasting, verhoogd wordt door de hogere treksterkte van de zachte aluminiumgeleider.

In een tweede voorkeursdragende uitvoeringsvorm kan de aluminiumlegering 0,013 tot en met 0,020 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 185 tot en met 225 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten. Verder kan de aluminiumlegering ook 0,00 tot en met 0,02 %(m/m) yttrium en/of erbium, zoals 0,01 %(m/m) yttrium, en 0,1 tot en met 0,3 %(m/m), zoals 0,12 tot en met 0,18 %(m/m), ijzer bevatten. Op deze manier kunnen voordelig harde aluminiumgeleiders bekomen worden met eigenschappen overeenkomstig met ATI AlZr-geleiders, maar met een hogere geleidbaarheid (61.5 % vs 60 %). Deze geleiders kunnen bijvoorbeeld voordelig benut worden in hoogspanningskabels van het ACCC™-type, waarbij de treksterkte van de kabel verder verhoogd wordt, meer nog dan het geval is voor de eerde vernoemde aluminiumgeleiders van de eerste voorkeursdragende uitvoeringsvorm, ten koste van een verlaging in de geleidbaarheid (61.5 % vs 63 %). Anderzijds kunnen deze geleiders bijvoorbeeld ook voordelig benut worden in hoogspanningskabels van het 'staalversterkte aluminiumgeleiders (ACSR)'-type, waarbij de thermische weerstand en de geleidbaarheid van de kabel verhoogd worden t.o.v. zuiver hard aluminium.

In een derde voorkeursdragende uitvoeringsvorm kan de de aluminiumlegering 0,020 tot en met 0,025 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 200 tot en met 240 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten. Verder kan de aluminiumlegering ook 0,00 tot en met 0,02 %(m/m) yttrium en/of erbium, zoals 0,01 %(m/m) yttrium, en 0,1 tot en met 0,3 %(m/m), zoals 0,12 tot en met 0,18 %(m/m), ijzer bevatten. Op deze manier kunnen voordelig harde aluminiumgeleiders bekomen worden met dezelfde geleidbaarheid als zuiver hard aluminium (61%) maar met een hogere temperatuursbestendigheid. Alternatief kunnen deze geleiders ook vergeleken worden met de huige aluminiumlegeringen met hoge thermische bestendigheid, waarbij de geleiders volgens deze derde voorkeursdragende uitvoeringsvorm een thermische bestendigheid bezitten tussen dat van ATI en AT3 AlZr geleiders (180/220 vs 150/180 en 210/240) maar met een hogere geleidbaarheid (61% vs 60%) Deze geleiders kunnen bijvoorbeeld weer voordelig benut worden in hoogspanningskabels van het ACCC™-type, waarbij de treksterkte van de kabel verder verhoogd wordt, opnieuw nog meer dan het geval is voor de eerder vernoemde aluminiumgeleiders van de eerste voorkeursdragende uitvoeringsvorm, ten koste van een verlaging in de geleidbaarheid (61 % vs 63 %). Anderzijds kunnen deze geleiders bijvoorbeeld ook weer voordelig benut worden in hoogspanningskabels van het ACSR-type, waarbij de thermische weerstand verder verhoogd wordt, meer nog dan het geval is voor de eerder vernoemde aluminiumgeleiders van de tweede voorkeursdragende uitvoeringsvorm de geleidbaarheid, en dezelfde geleidbaarheid als zuiver hard aluminium. Ook dit laatste kan in de praktijk een voordeel betekenen aangezien het toelaat om bestaande zuiver hard aluminiumgeleiders uit te wisselen voor aluminiumgeleiders volgend de onderhavige uitvinding, zonder aanpassingen in de rest van het systeem.

Het dient te worden opgemerkt dat toleranties op temperaturen verder kunnen afhangen van samenstelling, spoorelementen en bijvoorbeeld variaties in het type oven. De vakman kan een specifiekere karakterisatie, afhankelijk van locale variaties zoals het temperatuursproces, de verpakking, de diameters van de draad, de exacte samenstelling, etc., in rekening brengen waar nodig.

In een tweede aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een gebruik van de geleider uit het eerste aspect in een hoogspanningskabel. In uitvoeringsvormen kan de geleider overeenkomstig zijn met uitvoeringsvormen van het eerste aspect.

In een derde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een hoogspanningskabel (1) dewelke een kern (2) en een of meerdere geleiders (3) volgens het eerste aspect bevat. Een schematische voorstelling van zo'n kabel is weergegeven in FIG. 1. In uitvoeringsvormen kan de geleider overeenkomstig zijn met uitvoeringsvormen van het eerste aspect.

In uitvoeringsvormen kan de kern composiet, staal of invar bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de kern composiet of staal bevatten, kan de aluminiumlegering 0,008 tot en met 0,010 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling bijvoorbeeld een behandeling op een temperatuur van 270 tot en met 290 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de kern composiet of staal bevatten, kan de aluminiumlegering 0,013 tot en met 0,020 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 185 tot en met 225 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de kern composiet of staal bevatten, kan de aluminiumlegering 0,020 tot en met 0,025 %(m/m) zirkonium bevatten, en kan de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 200 tot en met 240 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevatten.

In een vierde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een aluminiumlegering geschikt voor gebruik in de geleider volgens het eerste aspect, dewelke 0,006 tot en met 0,027 %(m/m), bij voorkeur 0,008 tot en met 0,025 %(m/m), van een groep 3, 4 of 5 element of een lanthanide bevat.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering verder ook 0,1 toten met 0,3 %(m/m), bij voorkeur 0,12 tot en met 0,18 %(m/m), ijzer bevatten.

In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering volledig gegloeid zijn.

In uitvoeringsvormen kan: - het groep 3 element scandium of yttrium zijn of een combinatie daarvan, - het groep 4 element titanium, zirkonium of hafnium zijn of een combinatie daarvan, - het groep 5 element niobium of tantaal zijn of een combinatie daarvan, en - het lanthanide lanthaan, cerium, prasaedinium of erbium zijn of een combinatie daarvan.

In een vijfde aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking tot een gebruik van de aluminiumlegering volgens het vierde aspect in de geleider volgens het eerste aspect. In uitvoeringsvormen kan de aluminiumlegering overeenkomstig zijn met uitvoeringsvormen van het vierde aspect.

Specifieke en voorkeursdragende aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de aangehechte onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals aangewezen en niet enkel zoals uitdrukkelijk in de conclusies naar voor gebracht.

De verschillende aspecten kunnen eenvoudig met elkaar worden gecombineerd, en de combinaties corresponderen aldus eveneens met uitvoeringsvormen volgens de huidige uitvinding.

Claims

Conclusies

1. Een geleider geschikt voor gebruik in een hoogspanningskabel, de geleider bestaande uit een aluminiumlegering, waarin de aluminiumlegering 0,006 tot en met 0,027 %{m/m), bij voorkeur 0,008 tot en met 0,025 %(m/m), van een groep 3, 4, 5 of 6 element of een lanthanide bevat, en waarin de geleider een thermische behandeling ondergaan heeft op een temperatuur uit het bereik van 185°C tot en met 315 °C gedurende een periode uit het bereik van 12 uur tot en met 24 uur, zodat de geleider een geleidbaarheid van 61 % IACS of meer heeft.
2. De geleider uit conclusie 1, waarin de aluminiumlegering 99,5 %{m/m) of meer, bij voorkeur 99,65 %(m/m) of meer, aluminium bevat.
3. De geleider uit conclusie 1 of 2, waarin de aluminiumlegering verder ook 0,00 tot en met 0,02 %(m/m), bij voorkeur 0,01 %{m/m), yttrium en/of erbium bevat.
4. De geleider uit een van de voorgaande conclusies, waarin de aluminiumlegering verder ook 0,1 tot en met 0,3 %(m/m), bij voorkeur 0,12 tot en met 0,18 %(m/m), ijzer bevat.
5. De geleider uit een van de voorgaande conclusies, waarin: - het groep 3 element scandium of yttrium is of een combinatie daarvan, - het groep 4 element titanium, zirkonium of hafnium is of een combinatie daarvan, - het groep 5 element niobium of tantaal is of een combinatie daarvan, en - het lanthanide lanthaan, cerium, praseodynium of erbium is of een combinatie ervan.
6. De geleider uit een van de voorgaande conclusies, waarin de aluminiumlegering 0,008 tot en met 0,010 %(m/m) zirkonium bevat, en waarin de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 270 tot en met 290 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevat.
7. De geleider uit een van de conclusies 1 tot en met 5, waarin de aluminiumlegering 0,013 tot en met 0,020 %(m/m) zirkonium bevat, en waarin de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 185 tot en met 225 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevat.
8. De geleider uit een van de conclusies 1 tot en met 5, waarin de aluminiumlegering 0,020 tot en met 0,025 %(m/m) zirkonium bevat, en waarin de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 200 tot en met 240 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevat.
9. Gebruik van de geleider uit een van de voorgaande conclusies in een hoogspanningskabel.
10. Een hoogspanningskabel dewelke een kern en een of meerdere geleiders uit een van de conclusies 1 tot en met 8 bevat.
11. De hoogspanningskabel uit conclusie 10, waarin de kern composiet of staal of invar bevat.
12. De hoogspanningskabel uit conclusie 10 of 11, waarin de kern composiet of staal bevat, waarin de aluminiumlegering 0,008 tot en met 0,010 %(m/m) zirkonium bevat, en waarin de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 270 tot en met 290 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevat.
13. De hoogspanningskabel uit conclusie 10 of 11, waarin de kern composiet of staal bevat, waarin de aluminiumlegering 0,013 tot en met 0,020 %(m/m) zirkonium bevat, en waarin de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 185 tot en met 225 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevat.
14. De hoogspanningskabel uit conclusie 10 of 11, waarin de kern composiet of staal bevat, waarin de aluminiumlegering 0,020 tot en met 0,025 %(m/m) zirkonium bevat, en waarin de thermische behandeling een behandeling op een temperatuur van 200 tot en met 240 °C gedurende 12 tot en met 24 uur bevat.