DD160808A3

DD160808A3 - Hochspannungsfeste isolierung fuer elektrische kabel und leitungen

Info

Publication number: DD160808A3
Application number: DD20449878A
Authority: DD
Inventors: Fred Schimke; Christa Berendt; Ingrid Hoffmann; Lutz Kott
Original assignee: Fred Schimke; Christa Berendt; Ingrid Hoffmann; Lutz Kott
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1978-04-03
Publication date: 1984-03-21

Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF EINE VERNETZTE PE-ISOLIERUNG FUER HOCHSPANNUNGSKABEL UND -LEITUNGEN. ZIEL UND AUFGABE DER ERFINDUNG IST ES, DIE AUSBILDUNG UND DAS WACHSTUM VON "TREES" (ENTLADUNGSBAEUMCHEN) IN HOCHSPANNUNGSISOLIERUNGEN STARK HERABZUSETZEN UND DIE LEBENSDAUER ZU ERHOEHEN. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD EINEM HOCHMOLEKULAREN, THERMISCH STABILISIERTEN HOMOGENEN PE NIEDERER DICHTE 0,1 BIS 0,5 % POLYSTYROL U. 0,7 - 1,5 % TAC ZUGEGEBEN U. DURCH BESCHUSS MIT ELEKTRONENSTRAHLEN ODER NACH ZUSATZ VON PEROXIDEN DURCH HITZEEINWIRKUNG VERNETZT. UEBERRASCHEND WIRD MIT DIESER HOCHSPANNUNGSISOLIERUNG EIN DEUTLICHER QUALITAETSSPRUNG GEGENUEBER BISHER BEKANNTEN HOCHSPANNUNGSISOLIERUNGEN ERREICHTE.

Description

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-Hochspannungsfeste Isolierung für elektrische Kabel und Lei» _,

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Anwendungsgebiet der Erfindung

e . , Die Erfindung bezieht sich auf eine verntzte PB-Isolierung für Hochspannungskabel und -leitungen

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

Es ist allgemein bekannt, daß PE-Isolierungen unter dem Einfluß von Teilentladungen ,in kürzerer oder längerer Zeit soweit zer-, stört werden, daß es zum elektrischen Durchschlag kommt. Has Entstehen von Entladungsbäumchen (trees) unter der Einwirkung des elektrischen Feldes leitet die Zerstörung der Isolierung ein* In Modellversuchen unter Zeitraffermethoden läßt sich das Y/achßtum dieser trees im PE verfolgen. Da nach den jetzigen Ansichten die Ausbildung von trees nicht verhindert, sondern nur ihre Wachstumsgeschwindigkeit herabgedrückt werden kann, gibt es zahlreiche Untersuchungen und Lösungsvorschläge zu diesem Problem. . ,

I¹Ur die Verbesserung der Beständigkeit von Polyolefinen gegen elektrische Teilentladungen werden im allgemeinen dem Polymeren bestimmte Anteile von Fremdstoffen zugesetzt« So wurde u.a. der Zusatz von Metallchelaten organischer Verbindungen in Mengen von 0,001 bis 5$ vorgeschlagen. Diese Substanzen bewirken eine Erhöhung der Ionisierungsspannung bei der Einwirkung eines elektrischen Feldes. Über die Quantität dieser Effekte und die Be» einflussung des treeing-Wachstuins werden keine Aussagen getroffen (DE-OS 25 27 109). Vorgeschlagen wird auch der Zusatz von Polystyrol oder dessen Copolymeren in Mengen von 2-5 Gewichtsprozent zum Polyäthylen (DE-OS 2k 36 770). Solche großen Mengen Zusatz wirken sich bereits negativ auf die Homogenität des Dielektrikums aus. Weiterhin ist derartiges Material für die Vernetzung mit Elektronenstrahlen nicht geeignet, da bei Zusätzen

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von = 2$ Polystyrol und Bestrahlungsdosen ab 30 Mrad Blasenbildung im Compound auftritt· Bekannt ist ebenfalls, dem Polyäthylen polymerisierbar Monomere, z.B. Styrol in kleinen Mengen von Oj1$ zuzugeben (CH-PS 546 466). Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß nur durch den Zusatz solcher geringen Mengen von Styrol die Wachstumsgeschwindigkeit der trees nicht entscheidend verlangsamt werden kann.

Ziel der Erfindung '

Ziel der Erfindung ist es, eine hochspannungsfeste Isolierung aus PE für Kabel und Leitungen zu schaffen, die eine hohe Lebensdauer aufweist,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, die Ausbildung und das Wachstum von trees (Entladungsbäumchen), die unter Einwirkung eines elektrischen Feldes in der Hochspannungsisolierung entstehen, stark herabzusetzen. ,

Erfindungsgemäß wird einem hochmolekularen, thermisch stabilisierten homogenen PE niederer Dichte 0,1 bis 0,5 % Polystyrol und 0,7 bis 1,5 % TAG zugegeben und durch Beschüß mit Elektronenstrahlen oder nach Zusatz von Peroxiden durch Hitzeeinwirkung vernetzt.

Überraschend hat sich herausgestellt, daß bei dieser speziellen Zusammensetzung des Isolierstoffes die Zeit, bis zur Ausbildung von trees sprunghaft verlängert und die.Wachstumsgeschwindigkeit der trees extrem verlangsamt wird. Es wird wider Erwarten mit diesem Isolierstoff ein deutlicher Qualitätssprung gegenüber den bisher bekannten Hochspannungsisolierungen erreicht« Ein solcher Isolierstoff erfüllt' alle Anforderungen an eine Hochspannungsisolierung. Die geringfügigen Zusätze gestatten die Herstellung homogener Schichten, der TAC-Zusatz erhöht die Vernetzungsdichte bei Bestrahlung mit Elektronen oder bei der peroxidischen Vernetzung und der vernetzte Iso-

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lierstoff weist eine hohe Temperaturbeständigkeit auf. Es ist charakteristisch für die Erfindung, daß die Summe der genannten Modifizierungen vorliegen muß, also Polystyrolzusatz, TAO~Zusatz und Vernetzung, um den genannten Effekt zu erhaltene

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Schon bei Verwendung anderer Polymerer mit aromatischen Ringsystemen, wie Terephthalate^ bei denen ein zweites Wasserstoff— atom substituiert ist, werden wesentlich geringere Effekte erreicht. Es ist allerdings möglich, statt des TAC bestimmte bifunktionelle Allylverbindungen (Gemische von P- und O-Diallylestern der Phtalsäure) mit zwar geringerem, aber deutlich meßbarem Effekt einzusetzen. - '

Positive Wirkungen wurden z.B. auch bei Verwendung von Phthalsäurediallylestern gefunden. .

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an folgendem Beispiel demonstriert werden: In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen ,

Fig. 1: Die Wachstumsgeschwindigkeit der "trees" bei unterschiedlichen Mischungen

Fig. 2: Einige trees-Bilder . . .

Auf 100 Gew.-TIe. PE (= 0,92 .., MFI = 0,2) werden im Schnellmischer 1,0 Teile TAC zugegeben und nach Verteilung 0,2 Gewichtsteile Polystyrol (z.B. Blockpolymeres, MFI 5) zugesetzt. Aus diesem Material werden Spritzgußkörper der Abmessung 25x25x3 mm hergestellt» Zur Molekülvernetzung werden die Platten einer Elektronenbestrahlung ausgesetzt (verwendete Dosis 25 Mrad). Mikroskopisch ausgesuchte Nadeln mit einem Spitzenradius von 8 /U werden bei 100° C bis auf 5 mm Abstand zur Gegenelektrode eingesenkt, wobei die Gegenseite des Prüflings mit Leitsilber belegt ist. Je 15 Prüflinge werden unter gleichen Versuchsbedingungen untersucht, belastet wird mit ^O Hz-Wechsel spannung konstanter Höhe. In bestimmten Zeitabständen werden die Proben mikroskopisch auf die Ausbildung.und die Länge der trees untersucht und dann weiterbeansprucht. Auf diese Weise /werden charakteristische Kurven für die Wachstumsgeschwindigkeit erhalten. Gleichzeitig wird dabei die Form der Verästelungen festgehalten. Zum Vergleich wurden Platten aus PE üblicher Zusammensetzung, also nur AO bzw. TAC oder Polystyrol zusätzlich enthaltend, in vernetz'ter und unvernetzter Form untersucht. Die dazugehörigen Kurven sind in Fig. 1 wiedergegeben. In Fig. 2 sind einige trees-Bilder enthalten. Es ist klar ersichtlich, daß die erfindungsge-

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mäßen Abmischungen "abgerundete, bauschige" trees ergeben, während sonst langgestreckte Einzelkanäle vorherrschen. Diese "bauschigen" trees entstehen erst nach längerer Beanspruchung und wachsen deutlich langsamer als die bei allen anderen PE-Proben.

Claims

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Erfindungsanspruch: · · · . ·

Ίο Hochspannungsfeste Isolierung für elektrische Kabel und Leitungen, bestehend aus vernetztem, thermisch stabilisiertem, hochmolekularem, homogenem PE niederer Dichte, gekennzeichnet dadurch, - daß dem PE 0,1 bis 0,5 % Polystyrol und 0,7 - 1,5 % 3?AC zugegeben werden·
2. Hochspannungsfeste Isolierung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dem PE Polystyrol.und bifunktionelle Allylverbindungen zugesetzt werden. , . -

- Hierzu 2 Blatt Zeichnungen-