CH420300A - High-voltage-resistant insulation for electrical cables and wires based on an olefin polymer - Google Patents

High-voltage-resistant insulation for electrical cables and wires based on an olefin polymer

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CH420300A
CH420300A CH6294558A CH6294558A CH420300A CH 420300 A CH420300 A CH 420300A CH 6294558 A CH6294558 A CH 6294558A CH 6294558 A CH6294558 A CH 6294558A CH 420300 A CH420300 A CH 420300A
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CH
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sep
olefin polymer
voltage
insulation
electrical cables
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CH6294558A
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German (de)
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Lemmerich Jost
Ulrich Dipl Ing Oestreich
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Siemens Ag
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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Description

  

  Hochspannungsfeste     Isolierung    für     elektrische    Kabel und Leitungen auf der Basis  eines     Olefinpolymerisates            In        neuerer    Zeit     finden        Olefinpolymersiate,    wie  z.

   B.     Polyäthylen,        Polyisobutglen    oder     Polypropylen,          Verwendung        .als        Isolierung        für        .elektrische    Kabel und       Leitungen.    Dia diese     Verbindungen;

      jedoch eine ver  hältnismüssig     niedrige        Langzeitdurchsichlagfestigkeit     und     eine        geringe        Glimmfeseggkeit        haben,    ist ihr Ein  sau als     Isolierung    für Kabel und     Leitungen    nur mög  lich, so lange die     Isolierung        nicht        hochspannungsfest     zu     sein    braucht.  



  An sich     isst    es     .bekannt,    Odem im     Niederspannungs-          bereich    als     Leiterisolierung        verwendeten.        Polyäthylen          Chlor        bzw.    hochchlorierte organische     Verbindungen          zuzusetzen,

      um     ade        Brennbiarkeit    des     Polyäthylens          heraibzusetzen.    Auch Platten     für        Schalttafeln    oder für  die     Behälterwandungen    elektrischer Geräte sind     be-          reits    aus     Polyäthylen,    das mit     hochchlorierten    organi  schen     Verbindungen        gemischt    wird,     biergestellt    wor  den.

   Solche     Mischungen        sind    aber     infolge        ihres    pola  rer; Aufbaus und der     dadurch    bedingten höheren       Dielektrizitätskonstante        sowie        ides        hohen        Verlustwin-          kels        nicht    für den     Einsatz    ;

  als     hochspannungsfeste        Iso-          lierung        elektrischer    Kabel     geeignet,    da bekanntlich  bei     Hochspannungskabeln        .eine        niedrige        Dielektrizi-          tätskonstante    und     eins        niedriger        Verlustwinkel    gefor  dert werden     muss"dannit        einte        Auffieizung    des Kabels       vermieden        und    die 

      elektrischen        Verluste    des Kabels       gering    gehalten     werden.     



  Gegenstand der     Erfindung        ist    nun eine bei     Raum-          temperatur    feste,     hochispanuungsfeste        Isolierung        für          alelgrische    Kabel und     Leitungen        auf    der Basis     eines     bei     Raumtemperatur        ,festen        Ollefinpolymeris,abes,    wie  insbesondere     Polyäthylen,

          welche        Isolierung    dadurch       gekennzeichnet        ist,        ,dass        dem        Olefinpolymerisat    eine  mit demselben     verträgliche,        höchstens    20 Gewichts-         prozent,        bezogen    auf das     Olefinpolymeriset,        beträ-          gendse    Menge eines     Kohlenwasserstoffes,

      mit einem       Schmelzpunkt    unterhalb 20  C und einem     Siedepunkt          oberhalb    120  C     zugesetzt    ist. Dieser Kohlenwasser  stoff     kann    gegebenenfalls     aromatische    Ringe aufwei-    Für die     Erfindung    ist es wesentlich,

       dass        als    hoch  spannungsfeste     Isolierung        für    Kabel und Leitungen       eine    beispielsweise .auf der     heissen        Walze        hergestellte     Mischung     eines        bei        Raumtemperatur    festen     Olefin-          poilymerisates        verwendet        wird,

          !denn.    als     Zusatzstoff          ein        Kohllenwasserstoff        mit    den     angegebenen        Schmelz-          und        Siedepunkten        zugesetzt        ist,    also     ein;

          Zusatzstoff,     der     Ibei        Raumtemperatur    flüssig ist.     Der        Anteil    des       zusätzlich        eingebrachten        Kohlmwasserstoffes    ist  hierbei !so bemessen,     ,dass        auch    die     fertige    Mischung  aus     Olefinpolymenisat        und        Zusatzstoff    bei     Raum-          temperatur    fest ist,

   da     die        Kabelisolierung        nicht        trop-          fendarf.    Die Menge des     zggesatzten    Kohlenwasser  stoffes     richtet    sich     also    nach .der     VerUäglichkeit    die  ses     Kahlenwasserstofies    mit     denn        als        Grundmaterial          für        die        Isolierung        verwendeten        Olefinpolymerisat    und  darf daher 

      eine    durch die     Verträglichkeit        bestimmte     obere     Grenze        nicht        überschreiten.    Die Menge des       zugesetzten        Kohlenwasserstoffes        wird    daher in der       Regel    zwischen 5     und    10     Gewichtsprozen@    liegen.

      Beispiele     von    für die     Durchführung    des     Erfin-          dulgedankenis        geeigneten,    den     O'lefinpolymerisaten          zugesetzten        Verbindungen    sind     Paraffinöle    mit     Siede-          grenzen    von 200 bis 250  C.  



       Als        Kohlenwasserstoffe,        idie    mit     )aromatischen          Ringen        substituiert        sind,        seien;        folgende        Beisspiele    ge  nannt:

      
EMI0002.0001     
  
    Plpunkt
<tb>  ibzw.
<tb>  - <SEP> EmtaTrungs- <SEP> Siediepunkt
<tb>  punkt <SEP> (Kochpünk#)
<tb>  <U>L CI <SEP> L Cl</U>
<tb>  Butylb.enzol <SEP>  <  <SEP> 0  <SEP> <B>1830</B>
<tb>  Dodecylbenzol <SEP> -400 <SEP> > <SEP> 190 
<tb>  p-Dibutylbenzol <SEP> - <SEP> 10  <SEP> 224 
<tb>  2,5-Dimethyhsopropyllb-enzol <SEP> C <SEP> 0  <SEP> > <SEP> 190'
<tb>  Diphenyldeacan <SEP> <B>16</B> <SEP> bis <SEP> 17  <SEP> 224 <SEP> bis <SEP> 225 
<tb>  a-iMethylnap]Xhalirn <SEP> -220 <SEP> - <SEP> 240 
<tb>  a,,ss <SEP> Dimethylnaphthalin <SEP>  <  <SEP> 20  <SEP> 139        Ein     weiteren        Beispiel        zines        im;

          Rahmen    der Erfin  dung     als        Zusatzstoff        geeigneten        Kohlenwassierstoffes     ist     Idas        Tristyrol,        :

  dessen        Erstarrungspunkt        unterhalb     0  C und     dessen        Koehpuniktibei    11     Torr        etwa    220  C       beiräe.        Tristyrol    hat     folgende        Struwktur,     
EMI0002.0024     
    Damit die     AltezungsIb:

  eständigkeit        gewährleistet     wird,     empfiehlt    es     sich,    (der als     hochspannungsfeste          Isolierung        verwenldeten        Mischung    in     an        :sich:

      bekann  ter Weise     .geringe        Mengen    eines     Stabilisators        dem          Zusatzstoff        zuzusetzen.        Geeignet        hierfür        sind        bei-          spielsweise        Verbindungen,;.        idie        Kupfer        in    Form von       Chelaten        binden,    wie z.

   B (das     Additionsprodukt        aus          Salizylaldehyd    -und     Älthyleodiamin.        Durch    den Zu  satz     dieser        Stabilisatoren,        wind        die        Gefahr    einer       Wärmealterung-        sowohl    während der Herstellung des  Kabels als     auch        während    des Betriebes     vermindert.     



  Inder     nachstehenden        Tabelle        sind        die        Langzeit-          durchschlagfestigkeiten    einer Prüfleitung     mit        einer     1 mm starken Isolierung bei 50. Hz und 20  C sowie  die     Glimmfestigkeit    der Isolierung bei 20' C, 20     kV     und 50 Hz im     Schrotkugelbad    angegeben.

   Hierbei       sind        die    Werte von bekannten     Isolierungen        denen-der     Isolierung gemäss der     Erfindung        gegenübergestellt:     
EMI0002.0084     
  
    Langzebt- <SEP> Glmm  durchschlag-festtig  4lus <SEP> Isolierung <SEP> fegtigkeit <SEP> 'keift
<tb>  vez;

  wen(deite<U>s</U> <SEP> Material <SEP> [kV/mm] <SEP> [min]
<tb>  Hochdzuckpolyäthylen
<tb>  ohne <SEP> Zusiatz <SEP> 40 <SEP> 1.00
<tb>  Hochdruckpolyäthylen
<tb>  + <SEP> 10 <SEP> Gewichtsprozent <SEP> Paraffinöl <SEP> 62 <SEP> 2100
<tb>  Hochdruckpolyäthylen
<tb>  7,5 <SEP> Gewichtsprozent
<tb>  Dodecylbenzol <SEP> 62 <SEP> 3000
<tb>  NiederdruckpolyäthyZ.en
<tb>  ohne <SEP> Zusatz <SEP> 28 <SEP> 100 <SEP>   Niaderdruckpolyäthylen
<tb>  + <SEP> 7,5 <SEP> Gewichtsprozent
<tb>  D <SEP> o,decylbenzol <SEP> 84 <SEP> 6500       Diese     -GegenlibersteBung        lässt        erkennen;

          dass    eine       Kalbeisolierung    aus     dem        vorgeschlagenen    Gemisch       günsitigere        elektrische        Werte    als (die     bekannten        Poly-          äthyllenis.olierungen        aufweist.  



  High-voltage-resistant insulation for electrical cables and wires based on an olefin polymer. In recent times, olefin polymers such as.

   B. polyethylene, polyisobutylene or polypropylene, use .als insulation for .electric cables and lines. Dia these connections;

      However, if they have a relatively low long-term dielectric strength and a low glow resistance, they can only be used as insulation for cables and lines as long as the insulation does not need to be high-voltage resistant.



  In itself it is known to be used as conductor insulation in the low voltage range. Add polyethylene chlorine or highly chlorinated organic compounds,

      in order to reduce the burnability of polyethylene. Plates for switchboards or for the container walls of electrical devices have already been made from polyethylene, which is mixed with highly chlorinated organic compounds.

   Such mixtures are more polar because of their polarity; Structure and the resulting higher dielectric constant as well as the high loss angle not for use;

  suitable as high-voltage-resistant insulation of electrical cables, since, as is well known, high-voltage cables must have a low dielectric constant and a low loss angle "in this way, avoiding excessive heating of the cable and the

      electrical losses of the cable are kept low.



  The subject of the invention is now a high-voltage resistant insulation at room temperature for algal cables and lines on the basis of an olefin polymer which is solid at room temperature, such as in particular polyethylene,

          which insulation is characterized in that the olefin polymer contains an amount of a hydrocarbon that is compatible with the same, at most 20 percent by weight, based on the olefin polymer,

      with a melting point below 20 C and a boiling point above 120 C is added. This hydrocarbon can optionally have aromatic rings. For the invention it is essential that

       that a mixture of olefin polymerizates that is solid at room temperature is used as high-voltage insulation for cables and lines, for example.

          !because. A carbonic hydrogen with the specified melting and boiling points is added as an additive, ie a;

          Additive that is liquid at room temperature. The proportion of the additionally introduced hydrocarbon is measured so that the finished mixture of olefin polymer and additive is also solid at room temperature,

   as the cable insulation must not drip. The amount of hydrocarbon added depends on the compatibility of this hydrocarbon with the olefin polymer used as the basic material for the insulation and may therefore be used

      do not exceed an upper limit determined by the compatibility. The amount of hydrocarbon added will therefore generally be between 5 and 10 percent by weight.

      Examples of compounds added to the O'lefin polymers which are suitable for carrying out the inventive concept are paraffin oils with boiling points of 200 to 250 C.



       As hydrocarbons which are substituted by aromatic rings are; the following examples are mentioned:

      
EMI0002.0001
  
    Plpunkt
<tb> ibzw.
<tb> - <SEP> EmtaTr- <SEP> boiling point
<tb> dot <SEP> (Kochpünk #)
<tb> <U> L CI <SEP> L Cl </U>
<tb> Butylb.enzene <SEP> <<SEP> 0 <SEP> <B> 1830 </B>
<tb> Dodecylbenzene <SEP> -400 <SEP>> <SEP> 190
<tb> p-dibutylbenzene <SEP> - <SEP> 10 <SEP> 224
<tb> 2,5-Dimethyhsopropyllb-enzol <SEP> C <SEP> 0 <SEP>> <SEP> 190 '
<tb> Diphenyldeacan <SEP> <B> 16 </B> <SEP> to <SEP> 17 <SEP> 224 <SEP> to <SEP> 225
<tb> a-iMethylnap] Xhalirn <SEP> -220 <SEP> - <SEP> 240
<tb> a ,, ss <SEP> Dimethylnaphthalene <SEP> <<SEP> 20 <SEP> 139 Another example zines im;

          Within the scope of the invention as an additive suitable hydrocarbon is Idas tristyrene,:

  whose solidification point is below 0 C and whose Koehpuniktibat 11 Torr is about 220 C. Tristyrol has the following structure,
EMI0002.0024
    So that the aging IB:

  stability is guaranteed, it is recommended (the mixture used as high-voltage-resistant insulation in:

      known to add small amounts of a stabilizer to the additive. For example, compounds,;. i which bind copper in the form of chelates, such as

   B (the addition product of salicylaldehyde and ethylenediamine. The addition of these stabilizers reduces the risk of heat aging, both during the manufacture of the cable and during operation.



  The table below shows the long-term dielectric strength of a test line with 1 mm thick insulation at 50 Hz and 20 ° C. and the glow resistance of the insulation at 20 ° C., 20 kV and 50 Hz in a shotgun bath.

   The values of known insulations are compared with those of the insulation according to the invention:
EMI0002.0084
  
    Langzebt- <SEP> Glmm penetration-resistant 4lus <SEP> insulation <SEP> clearness <SEP> 'nags
<tb> vez;

  wen (deite <U> s </U> <SEP> material <SEP> [kV / mm] <SEP> [min]
<tb> high-density polyethylene
<tb> without <SEP> addition <SEP> 40 <SEP> 1.00
<tb> high pressure polyethylene
<tb> + <SEP> 10 <SEP> percent by weight <SEP> paraffin oil <SEP> 62 <SEP> 2100
<tb> high pressure polyethylene
<tb> 7.5 <SEP> weight percent
<tb> Dodecylbenzene <SEP> 62 <SEP> 3000
<tb> low pressure polyäthyZ.en
<tb> without <SEP> addition <SEP> 28 <SEP> 100 <SEP> niad printing polyethylene
<tb> + <SEP> 7.5 <SEP> weight percent
<tb> D <SEP> o, decylbenzene <SEP> 84 <SEP> 6500 This counter-liberation can be seen;

          that a calf insulation from the proposed mixture has more favorable electrical values than (the known Polyethylene insulation.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Bei Raumtemperatur, feste, hochspannungsfeste Isolierung für .elektrische Kabel und Leitungen auf der Basis eines, bei Raumtemperatur festen Olefin- polymerisates, ,dadurch ,gekennzeichnet, PATENT CLAIM At room temperature, solid, high-voltage-resistant insulation for electrical cables and lines on the basis of an olefin polymer that is solid at room temperature, characterized in, .dass dem Olefinpolymerisateine mit @demselben verträgliche, höchstens 20 Gewichtsprozent, bezogen, auf .das Ole- finpolymerisatt, beitragende Menge eines Kohlenwas serstoffes. mit einen Schmehpunkt unterhalb 20 C und einem Siedepunkt oberhalb 120 C zugesetzt ist. .that the olefin polymer is compatible with the same, at most 20 percent by weight, based on the olefin polymer, contributing amount of a hydrocarbon. with a melting point below 20 ° C. and a boiling point above 120 ° C. is added. UNTER=ANSPRUCH Isolierung nach Patentanspruch, ldadurch gekenn- zeichnet, dass der denn Olefinpolymerisat zugesetzte Kohleuwasserslto@ff aromatische Ringe aufweist. UNDER = CLAIM Insulation according to patent claim, characterized in that the carbonate added to the olefin polymer has aromatic rings.
CH6294558A 1958-08-15 1958-08-15 High-voltage-resistant insulation for electrical cables and wires based on an olefin polymer CH420300A (en)

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