DE1801077A1

DE1801077A1 - Hochspannungskabel

Info

Publication number: DE1801077A1
Application number: DE19681801077
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Dieter Lemke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-04-16
Filing date: 1968-10-01
Publication date: 1969-10-23
Also published as: FR1596283A; GB1226466A; AT294216B; DE1801077B2

Description

SIEMENS AKTIENGESEILSCHAPiD Berlin und München

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ϊ 1. OKT. I960

*■ HochspannunÄskabeiL

In neuerer Zeit werden in großem Umfang Kabelisolierungen - unter Kabel sind hierbei und im folgenden auch leitungen zu verstehen auf der Basis von festen Olefinpolymerisaten, insbesondere von Polyäthylen bzw. Copolymerisaten des Äthylens verwendet. Hierbei wird sowohl Hochdruckpolyäthylen als auch Niederdruckpolyäthylen sowie vernetztes Polyäthylen eingesetzt. Dem Einsatz solcher Kabelinolierungen für die Hochspannungsübertragung ist 909843/U53 - 1 - Hor/Gg.

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cine Grenze gesetzt, die bei etwa 30 kV liegt. Die Ursache für diese Beschränkung besteht darin, daß im elektrischen Feld aus Polyäthylen V/asserstoff abgespalten wird, der in dem rein aliphatischen Material gelöst bleibt und die elektrische Durchschlagspannung stark herabsetzt.

) Zur Überv/indung dieser Beschränkung ist es beispielsweise aus der DAS 1 348 773 bekannt, als hochspannungsfeste, homogene, kompakte Isolierung für elektrische Kabel und Leitungen feste Olofinpolymerisate, insbesondere Polyäthylen, mit Zusatz eines geradkettigen oder verzweigten, gegebenenfalls auch mit aromatischen Ringen substituierten Kohlenwasserstoffes mit einem Schmelzpunkt unterhalb 20⁰G und einem Siedepunkt oberhalb 120⁰G in einer Menge bis zu 20$ zu verwenden. Wesentlich für dieses bekannte Kabel ist also, daß der Kabelisolierung auf der Basis eines festen Olefinpolymerisates, also insbesondere von Polyäthylen, ein sowohl bei Raumtemperatur als auch bei der Betriebstemperatur des Kabels flüssiger Zusatz in"Form der angegebenen Kohlenwasserstoffe zugegeben wird. Besonders günstige Ergebnisse haben sich ergeben, wenn es sich bei diesen Zusätzen um aromatische Verbindungen handelt.

Aus der französischen Patentschrift 1 464 601 ist ein Hochspannungskabel mit einer festen Polyäthylenisolierung bekannt, bei dem der Polyäthylenisolierung ein Gemisch aus einem Kohlenwasserstofföl und einem stabilisierenden Additiv, das aus halogenierten polycyklischen Verbindungen und aus substituierton

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aromatischen Kohlenv/aserstoffverbindungen ausgewählt ist, die miteinander durch eine Wasserstoffbindung über ein reversibel übertragbares Proton verbunden sind, zugesetzt ist. In der genannten französischen Patentschrift ist es weiterhin aucgeführt, der ebenfalls aus einem Olefinpolymerisat bestehenden Schutzschicht oder einer anderen schwachleitenden Schicht des Kabeln ebenfalls einen Anteil der eben genannten Öl-Additiv-Lösung hinzuzufügen.

' Die Erfindung befaßt sich mit der v/eiteren Verbesserung von auf der Basis von festen Polyolefinen aufgebauten loitfähigen Schichten eines elektrischen Kabels oder einer elektrischen leitung. Gemäß der Erfindung wird ein Gemisch aus einem festen Polyolefin, insbesondere einem Polyäthylen bzw. einem Copolymerisat dos Athyleno, und aus einer pulverförmigen leitfähigen Substanz, wie Ruß oder Graphit,mit einem Zusatz von 0,1 bis 10 Gew.-',"i einer einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C aufweisenden, aromatischen Verbindung, deren Moleküle mindestens zwei oder drei Benzolkerne enthalten, die jeweils über ein einziges Kohlenstoffatom miteinander verbunden sind, als leitfähige fchicht eines elektrischen Kabels oder einer elektrischen leimung, beispielsweise als Leiterglättung oder als Aderschirm, verwendet. Der Vorteil dieses flüssigen Zusatzes zu dem als Grundmaterial für die leitfähige Schicht verwendeten Polyolefin besteht u.a. darin, daß sich bei der Herstellung der Mischung der Ruß bzw. Graphit schneller einmischen läßt. Auch is1 die lagerfähiglreit von derartigen Mischungen größer als ohne 909843/U53

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den genannten Zusatz; denn durch den flüssigen Zusatz wird die Absorption von Wasser an Ruß bzv/. Graphit verringert, so daß Verarbeitungsschwierigkeiten beim Extrudieren dieser Mischungen, die auf einem eventuellen Gasen der Mischungen beruhen, vermieden v/erden.'Auch zeigen gemäß der Erfindung aufgebaute Mischungen ein günstiges mechanisches Alterungsverhalten.

fc Besonders günstige Ergebnisse haben sich gezeigt, wenn für die leitfähigen '",'chichten als flüssige aromatische Zusatzverbindung Bisbenzyltoluol verwendet wird. Gerade Bi°benzyltoluol laßt sich nämlich in verhältnismäßig großem Umfang in ein festes Polyolefin, also insbesondere auch in Polyäthylen, einarbeiten. Vor allem liegen aber Schmelz- und Siedepunkte des Bisbenzyltoluols so günstig, daß mit Sicherheit gewährleistet i--t, daß die^e zugesetzte aromatische Verbindung sowohl bei der Raumtemperatur als auch bei der Verarbeitungsteraperatur des Kabels als auch bei der späteren Betriebstemperatur des Kabels

* flüssig bleibt.

Besonders günstig verhält sich ein elektrisches Hochspannungskabel, bei dem nicht allein die leitfähigen Schichten, also beispielsweise die Leiterglättung oder der Aderschirm, sondern auch die Aderisolierung aus einem gleichen oder zumindest doch sehr ähnlichen Gemisch, v/ie es als leitfähige Schicht verwendet ist, aufgebaut ist. In einem derartig aufgebauten Kabel werden besonders günstige Werte hinsichtlich der Gliminbeständigkeit und der Langzeitdurchschlagsfestigkeit des Kabels erzielt. Dies beruht darauf, daß die die Isolierung ein-.

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schließenden leitfähigen Schichten, also sowohl die unmittelbar auf dem Leiter sitzende Leiterglättung als auchoer auf die Aderisolierung extrudierte Aderschirm, ebenfalls mit einer flüssigen aromatischen Verbindung, v/ie sie für die Aderisolierung vorgesehen ist, versetzt sind. Auf diese «Veise wird nämlich vermieden, daß die die Aderisolierung einschließenden loitfähigen Schichten flüssige -Zusatzverbindungen aus der Aderisolierung absorbieren, so daß die Aderisolierung nach einer gewissen Zeit nicht mehr den erforderlichen Anteil an flüssiger aromatischer Zusatzverbindung aufweist.

Ein Hochspannungskabel, dessen Aderisolierung aus einem Gemisch aus einem festen Polyolefin, insbesondere einem Polyäthylen, und aus 0,1 bis 10 Gevr.-fi einer einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C auf v/eisenden, aromatischen Verbindung, deren Moleküle mindestens 2 oder 3 Benzolkerne enthalten, die jeweils über ein einziges Kohlenstoffatom miteinander verbunden sind, ist bereits in der deutschen Patentanmeldung S 91 006 VIIId/21c (P 14 90 574.9) - französische Patentschrift 1 432 360 vorgeschlagen worden. Auch ist hier bereits die Verwendung von Bisbenzyltoluol als flüssiger Zusatz vorgeschlagen. Ein solches Kabel wird durch die Anwendung der Erfindung, also durch die Verwendung eines gleichartig aufgebauten leitfähigen Gemisches, insbesondere wenn dieses Gemisch Bisbenzyltoluol enthält, erheblich hinsichtlich seiner Glimmfestigkeit und Langzeit durchschlagfestigkeit verbessert.

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Zur Erläuterung der Erfindung ist in der J?igur ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Einleiberkabel für 60 kY wiedergegeben.

Der leiter 1 dieses Einleiterkabels besteht aus miteinander verseilten Kupferdrähten, auf welche die Leiterglättung 12 aufgespritzt ist. In Durchführung des Erfindungsgedankens besteht diese Leiterglättung aus mit Ruß versetztem Polyäthylen, dem 3/' Bisbenzyltoluol zugesetzt sind.

Auf die Loiterglättung 12 ist die Aderisolierung 3 aufextrudiert, die ebenfalls aus Polyäthylen mit einem Zusatz von y/o Bisbenzyltoluol besteht. Diese Aderisolierung 3 wird nach außen von dem leitfähigen Aderschirm 13 umgeben, der auf die Aderisolierung 3 aufoxtrudiert ist. Der Aderschirm 13 besteht aus dem gleichen Gemisch, aus dem auch die Leiterglättung 12 aufgebaut ist. Auf die weitere äußere Umhüllung des Kabels sei nicht weiter eingegangen, da sich der Aufbau dieser v/eiteren äußeren Umhüllung, also beispielsweise auch des äußeren Schutzmantels, nicht unmittelbar auf die Erfindung bezieht.

Bei den bisherigen Ausführungen war als zuläßliche Verbindung stets auf oine einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰G aufweisende, aromatische Verbindung, deren Moleküle mindestens zwei oder drei Benzolkerne enthalten, die jeweils über ein einziges Kohlenstoffatom miteinanderverbunden sind, hingewiesen worden. In gleicher Weise läßt sich die Erfindung jedoch auch durchfüh-9098A3/U53 -6-

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reh mit dem Zusatz von 0,1 bis 10 Gew.-# eines einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C aufweisende, bei der Erdölraffination anfallenden SOp- oder Purfurolextraktes. In diesem Fall wird al30 ein Gemisch aus einem festen Polyolefin, insbesondere einem Polyäthylen bzw. einem Gopolymerisat des Äthylens, und aus einer pulverförmigen loitfähigon Substanz, wie Ruß oder Graphit,mit einem Zusatz von 0,1 bis 10 Gew.-^ eines einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C aufweisenden, bei der Erdölraffination anfallenden SOp- oder Furfurolextraktes als. loitfähige Schicht eines elektrischen Kabels oder einer elektrischen Leitung, beispielsweise als leitorglättung oder als Aderschirm, verwendet.

1 Figur

5 Ansprüche

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Claims

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7) Vervrendung eines Gemisches aus einem festen Polyolefin, insbesondere eines Polyäthylens bzw. eines Gopolymerisates dos Äthylens, und aus einer pulverförmigen leitfähigen Substanz, wie Ruß oder Graphit,mit einem Zusatz von 0,1 bis 10 Gew.->' einer einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰O aufweisenden, aromatischen Verbindung, deren Moleküle mindestens zwei oder drei Benzolkorno enthalten, die jeweils über ein einziges Kohlenstoffatom miteinander verbunden sind, als leitfähige--Schicht eines elektrischen Kabels oder einer elektrischen Leitung, beispielsweise als Loiterglättung oder als Aderschirm.
2. Leitfähige Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-, net, daß als aromatische Verbindung. Bisbenzyltoluol verwendet ist.
3. Verwendung eines Gemisches aus einem festen Polyolefin, insbesondere eines Polyäthylens bzw. eines Copolymerisates den Äthylens, und aus einer pulverförmigen leitfähigen Sub-rstanz, wie Ruß oder Graphit, mit einem Zusatz von 0,1 bis

10 Gew.->5 eines einen Schmelzpunkt unterhalb 20 C aufweisenden, bei der Erdölraffination anfallenden SOp- oder Furfurolextraktes ale leitfähige Schicht eines elektrischen Kabeln cdor einer elektrischen Leitung, beispielsweise als Leiterglattung oder als Aderschirm.
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4. Hochspannungskabel, dessen Aderisolierung aus einem festen Polyolefin, inabesondere aus Polyäthylen bzw. einem Copolymerisat des Äthylens besteht, und dessen leitfähige Schicht, beispielßweiso die leiterglättung und/oder der Aderschirm, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 aufgebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Aderisolierung eine vorzugsweise aromatische Kohlenwasserstoffverbindung mit einem Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C und einem Siedepunkt oberhalb 120⁰C in einer Menge bis zu 20?$ zugesetzt ist.
5. Hochspannungskabel, dessen Aderisolierung aus einem festen Polyolefin, insbesondere aus Polyäthylen bzw. einem Copolymerisat dos Äthylens besteht, und dessen leitfähige Schicht, beispielsweise die leiterglättung und/oder der Aderschirm entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 3 aufgebaut sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Aderisolierung eine einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C aufweisende, aromatische Verbindung, deren Moleküle mindestens 2 oder 3 Benzolkerne enthalten, die jeweils über ein einziges Kohlenstoffatom miteinander verbunden 3ind, insbesondere Bisbenzyltoluol, zugesetzt ist.

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