DE1490574C

DE1490574C - Electrical cable, preferably high voltage cable

Info

Publication number: DE1490574C
Authority: DE
Inventors: Dr phil Hans Kroll Hans Joachim 1000 Berlin Muller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Publication date: 1971-10-14

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel, vorzugsweise ein Hochspannungskabel, dessen Isolierung aus einem Olefinpolymerisat besteht. Unter Kabel sind hierbei und im folgenden auch Leitungen zu verstehen. Für die Isolierung eines solchen Kabels kann insbesondere Polyäthylen, und zwar sowohl Hochdruckpolyäthylen als auch Niederdruckpolyäthylen sowie vernetztes Polyäthylen, verwendet werden. Dem Einsatz solcher Kabelisolierungen für die Hochspannungsübertragung ist eine Grenze gesetzt, die bei etwa 3OkV liegt. Die Ursache für diese Beschränkung liegt darin, daß aus Polyäthylen im elektrischen Feld Wasserstoff abgespalten wird. Zur Überwindung dieser Beschränkung ist es bekannt (französische Patentschrift 1308 246), als Kabelisolierung ein Copolymerisat aus Äthylen und Styrol mit einem Styrolgehalt von 5 bis 30% einzusetzen. Weiterhin ist es bekannt (österreichische Patentschrift 207 561), Kabelisolierungen auf der Basis eines Oleflnpolymerisates, insbesondere aus Polyäthylen, geringe Mengen, vorzugsweise 5 bis 20%, eines Kohlenwasserstoffes, wie beispielsweise Tristyrol, a- oder ß-Methylnaphthalin, oder eines anderen Kohlenwasserstoffes, wie z. B. Dodecylbenzol, zuzusetzen, dessen Molekül aus einer längeren aliphatischen Kette besteht, die in der Kettenmitte oder am Kettenende einen Benzolkern enthält. Auch ist es bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 141 081), geringe Mengen ungesättigter, perhalogenierter Kohlenwasserstoffverbindungen mit einem Schmelzpunkt unterhalb 2O⁰C und einem Siedepunkt über 120 C zuzusetzen.The invention relates to an electrical cable, preferably a high-voltage cable, the insulation of which consists of an olefin polymer. Here and in the following, cables are also to be understood as lines. For the insulation of such a cable, in particular polyethylene, namely both high-pressure polyethylene and low-pressure polyethylene and cross-linked polyethylene, can be used. There is a limit to the use of such cable insulation for high-voltage transmission, which is around 30 kV. The reason for this limitation is that hydrogen is split off from polyethylene in an electric field. To overcome this limitation it is known (French patent 1308 246) to use a copolymer of ethylene and styrene with a styrene content of 5 to 30% as cable insulation. Furthermore, it is known (Austrian patent 207,561), cable insulation based on a Oleflnpolymerisates, in particular made of polyethylene, minor amounts, preferably 5 to 20%, of a hydrocarbon such as Tristyrol, a- or ß-methylnaphthalene, or other hydrocarbon, such as B. dodecylbenzene, the molecule of which consists of a longer aliphatic chain containing a benzene nucleus in the middle or at the end of the chain. It is also known (German Auslegeschrift 1,141,081), small amounts of unsaturated to add perhalogenated hydrocarbon compounds having a melting point below 2O ⁰ C and a boiling point above 120 C.

Durch die Erfindung wird aufgabengemäß eine weitere Verbesserung einer Kabelisolierung, insbesondere für Hochspannungszwecke, auf der Basis eines Olefinpolymerisates, insbesondere auf der Basis von Polyäthylen, geschaffen. Gemäß der Erfindung ist der Kabelisolierung eine geringe Menge mindestens eines mit dem Olefinpolymerisat verträglichen aromatischen Kohlenwasserstoffes zugesetzt, dessen Molekül mindestens zwei Benzolkerne enthält, die über ein Kohlenstoffatom miteinander verbunden sind.The invention provides a further improvement of a cable insulation, in particular for high-voltage purposes, on the basis an olefin polymer, in particular based on polyethylene, created. According to the invention the cable insulation is a small amount of at least one compatible with the olefin polymer aromatic hydrocarbon added whose molecule contains at least two benzene nuclei, the are connected to one another via a carbon atom.

■ Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein Zusatz von Kohlenwasserstoffen mit stark aromatischem Charakter, d. h. von Verbindungen, die keine längere aliphatische Kette enthalten, die Glimmbeständigkeit und Durchschlagfestigkeit von aus Olefinpolymerisaten, insbesondere von aus Polyäthylen bestehenden Kabelisolierungen, erheblich heraufgesetzt wird.■ The invention is based on the knowledge that an addition of hydrocarbons with strongly aromatic Character, d. H. of compounds that do not contain a longer aliphatic chain, the glow resistance and dielectric strength of olefin polymers, especially of polyethylene existing cable insulation is increased significantly.

Besonders wirksam ist der Zusatz von gemäß der Erfindung ausgewählten Kohlenwasserstoffen für Kabelisolierungen, die in an sich bekannter Weise aus einem Niederdruckpolyäthylen mit Molekulargewicht von mindestens 80 000 hergestellt werden.The addition of hydrocarbons selected according to the invention is particularly effective for Cable insulation made in a known manner from a low-pressure polyethylene with molecular weight produced by at least 80,000.

Die Mengen, in denen die in Durchführung des Erfindungsgedänkens ausgewählten Kohlenwasserstoffe der Isolierung zugesetzt werden, schwanken bei den einzelnen Stoffen und hängen auch von der Temperatur ab, die das Kabel im Betrieb annimmt. Im allgemeinen empfiehlt es sich, die Menge der im Rahmen der Erfindung verwendeten Zusatzstoffe höchstens derart zu wählen, daß kein Ausschwitzen dieser Stoffe bei der Betriebstemperatur des Kabels zu befürchten ist.The amounts in which the hydrocarbons selected in carrying out the inventive concept added to the insulation vary with the individual substances and also depend on the Temperature that the cable assumes during operation. In general, it is best to limit the amount of im In the context of the invention, additives used should at most be chosen in such a way that no exudation of these substances is to be feared at the operating temperature of the cable.

Hin für die Durchführung des Erfindungsgedänkens besonders' geeigneter Zusatzstoff ist beispielsweise Dibenzyl-loluol, also eine Verbindung, deren Molekül aus drei Bcnzolkernen aufgebaut ist, die jeweils über ein Kohlenstoffatom miteinander verbunden sind. Dibenzyl-toluol hat noch den Vorteil, daß es einer Polyäthylenisolierung in verhältnismäßig großer Menge beigegeben werden kann, ohne daß ein Ausschwitzen zu befürchten ist.For example, an additive that is particularly suitable for carrying out the inventive idea is Dibenzyl-loluene, a compound whose molecule is made up of three Bzolkkern, each are connected to one another via a carbon atom. Dibenzyl-toluene still has the advantage that it is a relatively large amount of polyethylene insulation can be added without exuding is to be feared.

Die vorgeschlagenen Kohlenwasserstoffe, die in Durchführung des Erfindungsgedankens der Kabelisolierung auf Basis eines Olefinpolymerisates zugesetzt werden, können allein oder im Gemisch mit mehreren Kohlenwasserstoffen zugesetzt werden. Auch können noch andere bereits bekannte Zusätze beigegeben werden.The proposed hydrocarbons used in carrying out the inventive concept of cable insulation based on an olefin polymer can be added alone or in a mixture with several hydrocarbons are added. Other already known additives can also be used be added.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Einleiterkabel für 60 kV perspektivisch dargestellt. To explain the invention is in the figure a single-core cable for 60 kV designed according to the invention is shown in perspective.

Der Leiter dieses Kabels besteht aus miteinander verseilten Kupferdrähten, auf welche die Bandage 2 aufgebracht ist. Die Bandage 2 kann aus aufgesponnenem, graphitiertem Gewebeband bestehen. Geeignet hierfür ist beispielsweise ein Baumwollband, das mit einer Mischung aus Polyisobutylen und Graphit getränkt ist. ' 'The conductor of this cable consists of stranded copper wires on which the bandage 2 is upset. The bandage 2 can be made of spun, graphitized fabric tape. A cotton ribbon, for example, is suitable for this purpose is impregnated with a mixture of polyisobutylene and graphite. ''

An Stelle des graphitierten Gewebebandes kannInstead of the graphitized fabric tape

as als Bandage 2 auch eine vulkanisierte, hochleitende Butylkaütschukmischung auf den Leiter 1 im Extruder aufgespreizt werden, die anschließend vulkanisiert wird. Eine solche hochleitende Bandage auf dem Leiter hat den Vorzug, daß sie im Kurzschlußfalle mit Sicherheit ein Anschmelzen der Isolierung in der Umgebung des Leiters verhindert.as bandage 2 also a vulcanized, highly conductive one Butyl rubber mixture are spread on the head 1 in the extruder, which is then vulcanized will. Such a highly conductive bandage on the conductor has the advantage that it is in the event of a short circuit reliably prevents the insulation from melting in the vicinity of the conductor.

Damit ein Anlaufen der Kupferdrähte des Leiters 1 durch den in der Mischung vorhandenen Schwefel verhindert wird, ist es zweckmäßig, die einzelnen·· Kupferdrähte vor dem Verseilen zu verzinnen.So that the copper wires of the conductor 1 tarnish due to the sulfur present in the mixture is prevented, it is advisable to tin-coat the individual copper wires before stranding.

Auf das graphitierte Gewebeband 2 ist· im Extruder die Polyäthylenisolierung 3 aufgespritzt. In Durchführung des Erfindungsgedankens besteht diese Polyäthylenisolierung 3 aus einem Niederdruckpolyäthylen mit einem Molekulargewicht über 80 000, dem 3 % Dibcnzyl-toluol zugesetzt ist.The polyethylene insulation 3 is injected onto the graphitized fabric tape 2 in the extruder. In Implementation of the inventive concept consists of this polyethylene insulation 3 from a low-pressure polyethylene with a molecular weight of over 80,000, to which 3% dibenzyl-toluene has been added.

Damit die Polyäthylenisolierung 3 in einem möglichst langen Zeitraum auch bei erhöhten Tempera-... türen keine Verschlechterung der Eigenschaften erfährt, ist dieser Isolierung in an sich bekannter Weise ein Antioxydationsmittel in geringen Mengen zügesetzt. Es ist bekannt, als solche Antioxydationsmittel aromatische Amine zu verwenden,, die neben ihrer Wirkung als Antioxydationsmittel gleichzeitig eine weitere Verbesserung der elektrischen Eigenschaften der Polyäthylenisolierung bewirken. So ist in dem dargestellten Beispiel der Polyäthylenisolierung 3 N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylendiamin in einer Menge von 0,5 zugesetzt.In order for the polyethylene insulation 3 to last as long as possible, even at elevated temperatures ... doors do not experience any deterioration in properties, an antioxidant is added in small amounts to this isolation in a manner known per se. It is known to use aromatic amines as such antioxidants, in addition to their Effect as an antioxidant at the same time a further improvement of the electrical properties effect of the polyethylene insulation. In the example shown, the polyethylene insulation 3 N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine in one Amount of 0.5 added.

Auf die Polyäthylenisolierung 3 wird das graphitierte Gewebeband 4 aufgesponnen,"das in gleicher Weise wie das als Bandage 2 verwendete Gewebeband hergestellt sein kann. Zweckmäßigerweise wird vor dem Aufspinnen des graphitierten Gewebebandes 4 auf die Polyäthylenisolierung 3 noch eine eingeschmolzene oder eingesinterte, in der Figur nicht dargestellte Graphitschicht aufgebracht. Hierzu wird beispielsweise das Kabel bei seiner Herstellung unmittelbar nach Aufspritzen der Polyäthylenisolierung 3 durch Graphit gezogen. Da sich zu diesem Zeitpunkt die Isolierung 3 noch im heißen Zustand befindet, wird eine Graphitschicht auf die Isolierung aufgeschmolzen.The graphitized fabric tape 4 is spun onto the polyethylene insulation 3, "the same How the fabric tape used as the bandage 2 can be made. Appropriately is before the graphitized fabric tape 4 is spun onto the polyethylene insulation 3 one more Fused or sintered graphite layer, not shown in the figure, applied. For this for example, the cable is manufactured immediately after the polyethylene insulation has been sprayed on 3 drawn through graphite. Since at this point in time the insulation 3 is still in the hot state is located, a graphite layer is melted onto the insulation.

Das auf diese Graphitschicht aufgesponnene, graphitierte Gewebeband 4, das als Polster dient, ist anschließend von dem Schirm 5 aus Kupferdrähten umgeben, der seinerseits von der aus Kupferband bestehenden Gegenwendel 6 eingeschlossen ist.The graphitized fabric tape 4 spun onto this graphite layer, which serves as a cushion, is then surrounded by the screen 5 made of copper wires, which in turn is made of copper tape Counter helix 6 is included.

Nach außen wird das dargestellte Kabel von dem mechanischen Schutzmantel 7 aus Polyvinylchlorid umgeben.To the outside, the cable shown is covered by the mechanical protective sheath 7 made of polyvinyl chloride surround.

Claims

Patent claims:

1. Electrical cable, preferably high-voltage cable, its insulation from a Olefin polymer, in particular of polyethylene, is characterized in that the cable insulation a small amount of at least one compatible with the olefin polymer

'Lent aromatic hydrocarbon added is, the molecule of which contains at least two benzene nuclei linked to one another via a carbon atom are connected.

2. Electrical cable according to claim 1, characterized in that the hydrocarbons are added at most in an amount that even at the operating temperature of the cable Hydrocarbon does not exude.

3. Electrical cable according to claim 1, characterized by the use of dibcnzyl-toluene.

4. Electrical cable according to claim 1, characterized in that for the cable insulation a low pressure polyethylene with a molecular weight of at least 80,000 is used is.

1 sheet of drawings