DE1025958B

DE1025958B - Electric high-voltage cable with insulation made of non-vulcanizable plastics

Info

Publication number: DE1025958B
Application number: DES48312A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Harry Heering
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-04-10
Filing date: 1956-04-10
Publication date: 1958-03-13

Description

Bei gummiisolierten Hochspannungskabeln ist es üblich, an den den Leitern zugekehrten Flächen der Gummiisolierung halbleitende Schichten aus Gummi mit Zusätzen von leitenden Stoffen, wie insbesondere Ruß oder Graphit, anzuordnen, die mit der Isolierung durch Vulkanisation zu einer gummihomogenen Masse verbunden werden, um die Entstehung von Glimmentladungen und Ozon in Hohlräumen zwischen Isolierung und Leiter zu verhindern. Bei der Verwendung von nichtvulkanisierbaren hochpolymeren Kunststoffen für die Isolierung elektrischer Hochspannungskabel ist eine solche innige Verbindung mit halbleitenden Zwischenschichten nicht möglich. Es besteht daher die Gefahr, daß sich zwischen der Isolierung und der halbleitenden Zwischenschicht kleine Hohlräume bilden, die unter der Wirkung des elektrischen Feldes zur Ionisation oder zu Glimmentladungen Anlaß geben. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Gefahr bei elektrischen Hochspannungskabeln mit einer Aderisolierung aus nichtvulkanisierbaren hochpolymeren Kunststoffen und halbleitenden Zwischenschichten zwischen Isolierung und Leiter zu vermeiden.In the case of rubber-insulated high-voltage cables, it is common to use the on the surfaces facing the conductors Rubber insulation semiconducting layers of rubber with additions of conductive substances, such as carbon black in particular or graphite, which is connected to the insulation by vulcanization to form a homogeneous rubber mass to prevent glow discharge and ozone in voids between insulation and conductor to prevent. When using non-vulcanizable high-polymer plastics for insulation Electric high-voltage cables are not such an intimate connection with semiconducting intermediate layers possible. There is therefore the risk that there is between the insulation and the semiconducting intermediate layer Form small cavities which, under the action of the electric field, lead to ionization or glow discharges To give reason. The invention is based on the object of mitigating this risk in electrical high-voltage cables a core insulation made of non-vulcanizable high polymer plastics and semiconducting intermediate layers between insulation and conductor.

Es ist bereits bekannt, das Dielektrikum elektrischer Hochspannungskabel von innen her mit Hilfe eines in dem Hohlleiter eingefüllten Druckmediums unter Überdruck zu setzen aus der Erkenntnis heraus, daß die Durchschlagfestigkeit von Isolierstoffen unter höherem Druck ansteigt. Durch die Erfindung wird aber eine solche Steigerung der Durchschlagfestigkeit nicht erstrebt. Andererseits ist es bekannt, bei elektrischen Hochspannungskabeln mit einer Isolierung aus nichtvulkanisierbaren hochpolymeren Kunststoffen und einer halbleitenden Zwischenschicht zwischen Isolierung und Leiter zur Vermeidung von Hohlräumen zwischen Isolierung und halbleitender Zwischenschicht letztere durch ein im Innern des Leiters eingefülltes Druckmedium gegen das Dielektrikum zu pressen, zu welchem Zweck die halbleitende Zwischenschicht aus einem gasundurchlässigen Stoff hergestellt werden muß.It is already known that the dielectric of electrical high-voltage cables from the inside using an in to put the waveguide filled pressure medium under pressure from the knowledge that the The dielectric strength of insulating materials increases under higher pressure. The invention is a such an increase in dielectric strength is not aimed at. On the other hand, it is known in the case of high-voltage electrical cables with insulation made of non-vulcanizable high-polymer plastics and a semiconducting intermediate layer between insulation and conductor to avoid voids between insulation and semiconducting intermediate layer, the latter through an im To press inside the conductor filled pressure medium against the dielectric, for which purpose the semiconducting intermediate layer made of a gas-impermeable Fabric must be made.

Die Erfindung löst die gleiche Aufgabe in einfacher Weise unter Verzicht auf ein besonderes zusätzliches Druckmedium dadurch, daß die halbleitende Zwischenschicht unter einem ständigen inneren Druck gehalten wird, durch den sie fest an die Isolierung angedrückt wird. Als Ausführungsbeispiel für die Herstellung einer solchen Zwischenschicht sei folgende Mischung genannt: 100,0 Teile Butylkautschuk
80,0 Teile Graphit, staubfeinThe invention solves the same problem in a simple manner, dispensing with a special additional pressure medium, in that the semiconducting intermediate layer is kept under constant internal pressure by which it is pressed firmly against the insulation. The following mixture may be mentioned as an exemplary embodiment for the production of such an intermediate layer: 100.0 parts of butyl rubber
80.0 parts graphite, fine as dust

1,0 Teile Stearinsäure1.0 part of stearic acid

3,0 Teile Zinkoxyd3.0 parts of zinc oxide

2,0 Teile Schwefel2.0 parts sulfur

2,0 Teile Tetramethylthiuramdisulfid2.0 parts of tetramethylthiuram disulfide

1,0 Teile Merkaptobenzothiazol1.0 part of mercaptobenzothiazole

3,0 Teile Treibmittel
192,0 Teile3.0 parts propellant
192.0 parts

Elektrisches HochspannungskabelHigh voltage electrical cable

mit einer Isolierung
aus nichtvulkanisierbaren Kunststoffenwith an insulation
made of non-vulcanizable plastics

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. phil. Harry Heering, Berlin-Spandau,
ist als Erfinder genannt wordenDr. phil. Harry Heering, Berlin-Spandau,
has been named as the inventor

Eine solche halbleitende Zwischenschicht aus Schaumstoff bietet gleichzeitig noch einen weiteren Vorteil in der Richtung, daß sie wärmeisolierend wirkt und daher die vom Kupferleiter bei Überlastung oder im Kurzschlußfalle ausgehende Wärme von der Isolierschicht abhält, was insbesondere dann von Wichtigkeit sein kann, wenn die Isolierung aus einem Stoff geringer Wärmestandfestigkeit, wie beispielsweise Polyäthylen, gebildet wird.Such a semiconducting intermediate layer made of foam simultaneously offers a further advantage in the direction that it has a heat-insulating effect and therefore that of the copper conductor in the event of overload or in the event of a short circuit outgoing heat from the insulating layer, which can be particularly important when the insulation is made of a material of low thermal stability, such as polyethylene.

Weiterhin kann der Druck der Zwischenschicht auf die Isolierung dadurch erreicht werden, daß die halbleitende Zwischenschicht aus einem quellfähigen Stoff gebildet wird, der nach dem Aufbringen der Isolierschicht mit einem geeigneten Quellmittel behandelt wird. Unter dem Einfluß des Quellmittels versucht dann die quellfähige Zwischenschicht sich auszudehnen, wodurch der erforderliche Druck erzeugt wird.Furthermore, the pressure of the intermediate layer on the insulation can be achieved in that the semiconducting Intermediate layer is formed from a swellable substance, which after application of the insulating layer with treated with a suitable swelling agent. Then, under the influence of the swelling agent, the swellable one tries Intermediate layer to expand, creating the required pressure.

Als Beispiel für den Aufbau einer solchen quellfähigen Zwischenschicht sei folgende Mischung genannt:The following mixture may be mentioned as an example of the structure of such a swellable intermediate layer:

100,0100.0 TeileParts Smoked SheetsSmoked Sheets 709 909/287709 909/287 ■ 50,0■ 50.0 TeileParts Acetylen-RußAcetylene black 3,03.0 TeileParts ZinkoxydZinc oxide 2,02.0 TeileParts Schwefelsulfur 0,50.5 TeileParts StearinsäureStearic acid 1,51.5 TeileParts MerkaptobenzothiazolMercaptobenzothiazole 0,50.5 TeileParts HexamethylentetraminHexamethylenetetramine 1,01.0 TeileParts AldolaphanaphthylaminAldolaphanaphthylamine 158,5158.5 TeileParts

Zur Erzeugung des nötigen Quelldruckes kann beispielsweise ein Transformatorenöl, das aus paraffinischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen besteht, verwendet werden. Dieses Quellmittel wird nach dem Aufbringen der Isolierung in den verseilten Leiter und gegebenenfalls in den Zwischenraum zwischen Leiter und Halbleiterschicht vorübergehend oder für ständig eingefüllt. A transformer oil made from paraffinic and aromatic hydrocarbons can be used. This swelling agent is after application the insulation in the stranded conductor and, if necessary, in the space between conductors and Semiconductor layer filled in temporarily or permanently.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Kabeln gemäß der Erfindung dargestellt. Die beiden Figuren zeigen jeweils einadrige Hochspannungskabel, deren Leiter 1 mit einer Isolierung 2 aus einem hochpolymeren thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise Polyäthylen oder einer polymerisierten organischen Süiziumverbindung, versehen ist. Darüber liegt ein äußerer Schutzmantel 3, der aus Metall oder einem geeigneten nichtmetallischen Kunststoff bestehen kann. Zwischen Isolierung 2 und dem Leiter 1 ist zur Verhinderung von Glimmentladungen oder Ozonbildung eine halbleitende Zwischenschicht 4 angeordnet, die aus einem durch Beimengung leitender Stoffe, wie Ruß oder Graphit, halbleitend gemachten Isolierstoff besteht. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist nun diese Zwischenschicht 4 aus einem Schaumstoff gebildet, der bei dem Aufbringen der Isolierung 2 unter Druck gesetzt wurde, so daß die Entstehung von Zwischenräumen zwischen Isolierung 2 und Zwischenschicht 4 verhindert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 dagegen besteht die Zwischenschicht 4 aus einem porenfreien quellfähigen Stoff und ist nachträglich nach Aufbringen der Isolierung 2 mit einem geeigneten Quellmittel behandelt.In the drawing, two embodiments of cables according to the invention are shown. The two Figures each show single-core high-voltage cables, whose conductors 1 with an insulation 2 made of a high polymer thermoplastic plastic, such as polyethylene or a polymerized organic Silicium connection is provided. Above is an outer protective jacket 3, which is made of metal or a suitable non-metallic plastic can exist. Between insulation 2 and conductor 1 is to prevent of glow discharges or ozone formation, a semiconducting intermediate layer 4 is arranged, which consists of a insulating material made semiconducting by adding conductive substances such as carbon black or graphite. In the embodiment According to Fig. 1, this intermediate layer 4 is now formed from a foam, which in the Applying the insulation 2 was pressurized so that the creation of gaps between Insulation 2 and intermediate layer 4 is prevented. In the embodiment of FIG. 2, however the intermediate layer 4 consists of a pore-free, swellable substance and is subsequently applied after it has been applied the insulation 2 treated with a suitable swelling agent.

Der Mantel 3 muß dabei imstande sein, die von der Zwischenschicht 4 ausgeübten radialen Druckkräfte aufzunehmen, so daß ein Wegfließen der Isolierung unter dem Druck der Zwischenschicht verhindert wird. Falls der Mantel selbst keine genügende Festigkeit hierfür besitzt, kann er durch zusätzliche äußere Schutzschichten, beispielsweise in Form einer Bewicklung mit Metallband oder einem Drahtgeflecht od. dgl., verstärkt werden.The jacket 3 must be able to absorb the radial compressive forces exerted by the intermediate layer 4, so that the insulation is prevented from flowing away under the pressure of the intermediate layer. If the jacket itself does not have sufficient strength for this, it can be replaced by additional outer protective layers, For example, in the form of wrapping with metal tape or a wire mesh or the like., Are reinforced.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. High-voltage electrical cable with insulation made of non-vulcanizable high-polymer Plastics, such as B. polyethylene, and a semiconducting intermediate layer between insulation and Conductor, characterized in that the semiconducting intermediate layer is under constant internal pressure by which it is pressed firmly against the insulation.

2. Electrical high-voltage cable according to claim 1, characterized in that the semiconducting intermediate layer consists of a foam is formed.

3. Electrical high-voltage cable according to claim 1, characterized in that the semiconducting intermediate layer consists of a pore-free swellable Fabric formed and treated with a suitable swelling agent after the insulating layer has been applied is.

Considered publications:
British Patent No. 404,519;
U.S. Patent No. 2,304,210.

1 sheet of drawings