DE1490575C - Electrical cable, preferably high voltage cable - Google Patents
Electrical cable, preferably high voltage cableInfo
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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 30 kV liegt. Die Ursache für diese Beschränkung liegt darin, daß aus Polyäthylen im elektrischen Feld Wasserstoff' abgespalten wird.The invention relates to an electrical cable, preferably a high-voltage cable, its insulation consists of an olefin polymer. Here and in the following, cables also include lines to understand. For the insulation of such a cable, in particular, polyethylene can be used, both High pressure polyethylene as well as low pressure polyethylene and cross-linked polyethylene are used will. 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 made of polyethylene im electric field hydrogen 'is split off.
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 Olefinpolymerisates, insbesondere aus Polyäthylen, geringe Mengen, vorzugsweise 5 bis 20%) eines Kohlenwasserstoffes, wie beispielsweise Tristyrol, <x- oder /J-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 20°C und einem Siedepunkt über 12O0C zuzusetzen.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. It is also known (Austrian patent specification 207 561), cable insulation based on an olefin polymer, in particular made of polyethylene, small amounts, preferably 5 to 20%) of a hydrocarbon such as tristyrene, <x- or / J-methylnaphthalene, or another To add hydrocarbons, such as dodecylbenzene, whose molecule consists of a longer aliphatic chain that contains 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 20 ° C and a boiling point above 12O 0 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 N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenyleridiamin und/oder N-Phenyln-cyclohexyl-p-phenylendiamin und/oder Carbazol und/oder Acridin zugesetzt. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß durch einen Zusatz der angegebenen Verbindungen, die mindestens zwei Benzolkerne enthalten, die entweder über ein Stickstoffatom miteinander verbunden sind oder die heterocyclischen Charakter haben, wobei in dem Ring ein Stickstoffatom eingebaut ist, die Glimmbeständigkeit und Durchschlagsfestigkeit von aus Olefin polymerisaten, insbesondere von aus Polyäthylen bestehenden Kabelisolierungen erheblich heraufgesetzt wird.According to the object, the invention provides a further improvement in cable insulation, in particular for high-voltage purposes, based on an olefin polymer, in particular based on made of polyethylene. According to the invention, the cable insulation is a small amount of N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenyl diamine and / or N-phenyln-cyclohexyl-p-phenylenediamine and / or carbazole and / or acridine added. The invention is based on the knowledge that by adding the specified Compounds that contain at least two benzene nuclei that either have a nitrogen atom are linked together or have heterocyclic character, with a nitrogen atom in the ring is built in, the glow resistance and dielectric strength of olefin polymers, especially made of polyethylene cable insulation is increased significantly.
An sich ist es bekannt, Diaryl-p-phenylendiamine als Antioxydantien für Polyäthylen zu verwenden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß beispielsweise durch den Zusatz des ebenfalls als Antioxydans für Polyäthylen bekannten NN'-Di-naphthyl-p-phenylendiamin sowie des als Antioxydans noch wesentlich wirksameren 4,4' - Thio - bis - (3 - methyl - 6 - tert.-butyl-phenol) die Glimmfestigkeit einer Polyäthylenisolierung praktisch nicht beeinflußt wird. Zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit und Glimmfestigkeit von Kabelisolierungen auf der Basis von festen Olefinpolymerisaten kommt es also nicht darauf an, Verbindungen zuzusetzen, die sich als wirksame Antioxydantien erwiesen haben.It is known per se, diaryl-p-phenylenediamines to be used as antioxidants for polyethylene. However, it has been shown that, for example, by the addition of NN'-di-naphthyl-p-phenylenediamine, also known as an antioxidant for polyethylene as well as 4,4 '- thio - bis - (3 - methyl - 6 - tert-butyl-phenol), which is much more effective as an antioxidant the glow resistance of a polyethylene insulation is practically not affected. To increase the dielectric strength and glow strength of cable insulation on the basis of solid It is therefore not important to add compounds to olefin polymers which are found to be effective Have been shown to be antioxidants.
Besonders wirksam ist der Zusatz der gemäß der Erfindung ausgewählten Verbindungen für Kabelisolierungen, die in an sich bekannter Weise aus einem Niederdruckpolyäthylen mit Molekulargewicht von mindestens 80 000 hergestellt werden. Die Mengen, in denen die in Durchführung des Erfindungsgedankens ausgewählten Verbindungen 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 beiThe addition of the compounds selected according to the invention for cable insulation is particularly effective, which in a known manner from a low-pressure polyethylene with molecular weight produced by at least 80,000. The amounts in which the compounds selected in the implementation of the inventive concept of isolation are added, vary with the individual substances and also depend on the temperature, which the cable accepts during operation. In general, it is best to reduce the amount of under the Invention used additives at most to choose such that no exudation of these substances
ίο der Betriebstemperatur des Kabels zu befürchten ist. Die angegebenen Verbindungen, von denen sich N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylendiamin und Carbazol als besonders günstig erwiesen haben, können entweder allein oder gemeinsam der Kabelisolierung zugesetzt werden. Auch können andere bekannte Zusätze beigegeben werden.ίο the operating temperature of the cable is to be feared. The compounds indicated, one of which is N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine and carbazole Have proven to be particularly beneficial, the cable insulation can either be used alone or together can be added. Other known additives can also be added.
Zur Erläuterung der Erfindung sind in den F i g. 1 und 2 zwei gemäß der Erfindung ausgebildete Kabel perspektivisch dargestellt.To explain the invention, FIGS. 1 and 2 two cables formed according to the invention shown in perspective.
F i g. 1 zeigt ein Einleiterkabel für 60 kV, während inF i g. 1 shows a single-core cable for 60 kV, while in
F i g. 2 ein Dreileiterkabel für 60 kV wiedergegeben ist.
Der Leiter 1 des in der F i g. 1 dargestellten Einleiterkabels für 60 kV 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.F i g. 2 shows a three-core cable for 60 kV.
The head 1 of the FIG. 1, the single-core cable for 60 kV shown consists of copper wires stranded with one another, to which the bandage 2 is applied. The bandage 2 can consist of a spun, graphitized fabric tape. A cotton tape impregnated with a mixture of polyisobutylene and graphite, for example, is suitable for this.
An Stelle des graphitierten Gewebebandes kann als Bandage 2 auch eine vulkanisierte, hochleitende Butylkautschukmischung auf den Leiter 1 im Extruder aufgespritzt 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.Instead of the graphitized fabric tape, a vulcanized, highly conductive bandage 2 can also be used as the bandage 2 Butyl rubber mixture is sprayed onto the conductor 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 Erfinduhgsgedankens besteht diese Polyäthylenisolierung aus einem Niederdrückpolyäthylen mit einem Molekulargewicht übsr 80 000, dem 0,5 % N-Phenyl-N'-isopropyl-p-phenylendiamin zugesetzt ist.The graphitized fabric tape 2 is in the extruder the polyethylene insulation 3 injected. This consists in carrying out the concept of the invention Polyethylene insulation made of a low pressure polyethylene with a molecular weight over 80,000, the 0.5% N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine is added.
Neben einer Erhöhung der Verbesserung der elektrischen Werte der Kabelisolierung wirkt das zugesetzte N - Phenyl - N' - isopropyl - ρ - phenylendiamin gleichzeitig als Alterungsschutz für die Polyäthylenisolierung 3. Zusätzlich können aber auch andere als Antioxydationsmittel bekannte Verbindungen der Polyäthylenisolierung zugesetzt werden.In addition to increasing the improvement in the electrical values of the cable insulation, the added effect N - phenyl - N '- isopropyl - ρ - phenylenediamine at the same time as aging protection for the polyethylene insulation 3. In addition, other compounds known as antioxidants can also be used Polyethylene insulation can be 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 Geweb2bandes4 auf die Polyäthylenisolierung 3 noch eine eingeschmolzene oder eingesinterte, in der F i g. 1 nicht dargestellte Graphitschicht aufgebracht. Hierzu wird beispielsweise das Kabel bei seiner Herstellung unmittelbar nach dem Aufspritzen der Polyäthylenisolierung 3 durch Graphit gezogen. Da sich -zuOn the polyethylene insulation 3, the graphitized fabric tape 4 is spun, which in the same How the fabric tape used as the bandage 2 can be made. Appropriately is Before the graphitized Geweb2bandes4 is spun onto the polyethylene insulation 3, another melted one or sintered, in FIG. 1 graphite layer, not shown, applied. To do this, for example the cable during its manufacture immediately after the polyethylene insulation has been sprayed on 3 drawn through graphite. Since -to
diesem Zeitpunkt die Isolierung 3 noch im heißen Zustand befindet, wird eine Graphitschicht auf die Isolierung eingeschmolzen.this time the insulation 3 is still in the hot state, a graphite layer is on the Insulation melted down.
Nach außen wird das in der F i g. 1 dargestellte Kabel von dem mechanischen Schutzmantel 7 aus Polyvinylchlorid umgeben.To the outside, this is shown in FIG. 1 from the mechanical protective sheath 7 from Surrounded by polyvinyl chloride.
Das in der F i g. 2 wiedergegebene Dreileiterkabel besteht aus den drei Leitern 1, die in gleicher Weise wie .1er Leiter 1 des in F i g. 1 dargestellten Kabels ausgebildet ist.The in the F i g. 2 reproduced three-core cable consists of the three conductors 1, which in the same way like .1er conductor 1 of the in F i g. 1 shown cable is trained.
AtJ die Bandage 2 ist im Extruder die Polyäthylenisolierung 3 aufgespritzt, die gemäß der Erfindung aus einem Niederdruckpolyäthylen mit einem Molekulargewicht über 100 000 besteht, dem 0,5 % Carbazol zugesetzt ist. Auf die Polyäthylenisolierung 3 wird das graphitierte Gewebeband 4 äufgesponnen, wobei in gleicher Weise wie bei dem in der F i g. 1 dargestellten Einleiterkabel auf die Isolierung 3 eine Graphitschicht aufgeschmolzen oder aufgesintert werden kann.AtJ the bandage 2, the polyethylene insulation 3 is injected in the extruder, according to the invention consists of a low-pressure polyethylene with a molecular weight of over 100,000, the 0.5% carbazole is added. The graphitized fabric tape 4 is spun onto the polyethylene insulation 3, where in the same way as in the case of FIG. 1 single-conductor cables shown are melted or sintered onto the insulation 3 with a graphite layer can.
Die drei mit dem graphitierten Gewebeband 4 umsponnenen Leiter werden dann um den Kernbeilaüf 9 verseilt. Der Kerribeilauf 9 besteht beispielsweise aus einem Textilfaden, auf den ein nicht vulkanisiertes Gummiregenerat aufgespritzt ist. Beim Verseilen mit den drei Leitern wird dieser ursprünglich runde Kernbeilauf so gequetscht, daß er den Hohlraum zwischen den drei Leitern voll ausfüllt.The three conductors wrapped with the graphitized fabric tape 4 are then braided around the core 9 stranded. The Kerribeilauf 9 consists, for example, of a textile thread on which a non-vulcanized Regenerated rubber is sprayed on. When stranding with the three conductors, this becomes the original round core extension so squeezed that it completely fills the space between the three conductors.
Auf das in der beschriebenen Weise verseilte Kabel wird dann die hochleitende Kunststoffmischung 8 im Extruder aufgespritzt, die aus einer Mischung von Polyisobutylen und Graphit besteht.On the cable stranded in the manner described, the highly conductive plastic mixture 8 is then im Extruder injected, which consists of a mixture of polyisobutylene and graphite.
Auf die so verspritzte hochleitende Kunststoffmischung 8 wird dann ein leitfähiges Band 10 aufgesponnen, das in gleicher Weise wie die Bänder 4 als graphitiertes Gewebeband ausgebildet ist. Das so umsponnene Dreileiterkabel wird von dem Schirm 11 aus Stahlflachdrähten eingeschlossen, auf die der äußere Schutzmantel 7 aus Polyvinylchlorid aufgespritzt ist.A conductive tape 10 is then spun onto the highly conductive plastic mixture 8 sprayed in this way, which is designed in the same way as the bands 4 as a graphitized fabric band. That so braided three-core cable is enclosed by the shield 11 made of flat steel wires, on which the outer protective sheath 7 made of polyvinyl chloride is sprayed on.
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