DE1801077C3 - Hochspannungskabel - Google Patents

Description

Für elektrische Kabel und Leitungen werden in 3s neuerer Zeit in großem Umfang Kabelisolierungen auf 4er Basis von festen Olefinpolymerisaten, insbesondere Von Polyäthylen bzw. Copolymerisaten des Äthylens, verwendet. Hierbei wird sowohl Hochdruckpolyäthylen ItIs auch Niederdruckpolyäthylen im thermoplastischen Sowie im vernetzten Zustand eingesetzt.

Dem Einsatz solcher Kabelisolierungen im reinen Eustand für die Hochspannungsübertragung ist eine Grenze gesetzt, die bei etwa 30 kV liegt. Die Ursache für diese Beschränkung besteht darin, daß in der Isolietung unter der Einwirkung des elektrischen Feldes Wasserstoff abgespalten wird, der in dem rein aliphatischen Material gelöst bleibt und die elektrische Durch-Schlagsspannung stark herabsetzt.

Es ist bekannt, diese Beschränkung dadurch zu überwinden, daß man dem Isoliermateriel bestimmte Zusätte gibt. Beispielsweise ist für elektrische Kabel und Leitungen eine hochspannungsfeste, homogene, kompakte Isolierung aus festen Olefinpolymerisaten, insbesondete aus Polyäthylen, bekannt, der ein geradkettiger oder Verzweigter, gegebenenfalls auch mit aromatischen Ringen substituierter Kohlenwasserstoff mit einem Schmelzpunkt unterhalb 2O⁰C und einem Siedepunkt oberhalb 120⁰C in einer Menge bis zu 20% zugesetzt ist (DT-AS 12 48 773). Wesentlich für dieses bekannte Kabel ist also, daß der Kabelisolierung ein sowohl bei Raumtemperatur als auch bei Betriebstemperatur des Kabels flüssiger Zusatz in Form der angegebenen Kohlenwasserstoffe zugegeben wird. Besonders günstige Ergebnisse haben sich gezeigt, wenn es sich bei diesen Zusätzen um aromatische Verbindungen handelt.

Es ist weiterhin ein Hochspannungskabel mit einer festen Polyäthylenisolierung bekannt, bei dein der Isolierung ein Gemisch aus einem Kohlenwasserstofföl und einem stabilisierenden Additiv, das aus halogenierten polycyclischen Verbindungen und aus substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffverbindungen ausgewählt ist. die miteinander durch eine Wasserstoffbindung über ein reversiebel übertragbares Proton verbunden sind, zugesetzt ist (FR-PS 14 64 601). Zwischen dem Leiter dieses Kabels und der Isolierung sowie auf der Isolierung sind elektrisch schwachleitende Schichten angeordnet, die aus einem Oiifin-Polymerisat mit einem Anteil der genannten ÖI-Additiv-Lösung bestehen können. Eine solche Maßnahme ist üblich, um das elektrische Feld in der Isolierung steuern zu können. Bei diesen Schichten kann es sich beispielsweise auch um mit Graphit angereicherte Bänder oder um aufgesinterte Graphitschichten handeln (FR-PS 14 32 316). Insbesondere kommen aber Schichten in Betracht, die aus einem durch Zusatz von Ruß in einer Menge von etwa 30 bis 50% elektrisch leitend gemachten Gummi oder Kunststoff bestehen (DT-AS 12 55 724), wobei als Kunststoffe insbesondere thermoplastische Stoffe wie Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Mischpolymerisate aus Äthylen und Acrylat sowie Elastomere wie z. B. Butylkautschuk verwendet werden (DT-AS 12 19 674).

Die Verarbeitung der bekannten leitfähigen Mischungen zu Leitschichten für elektrische Kabel, insbesondere Hochspannungskabel, bereitet gewisse Schwierigkeiten, weil sich mitunter der Ruß oder das Graphit nur durch einen längeren Mischvorgang in das Kunststoffgrundmaterial einmischen läßt oder weil die Mischungen eine starke Feuchtigkeitsabsorption aufweisen und dadurch zu Schwierigkeiten bei der Verarbeitung führen, die ihrerseits die Qualität des unter Verwendung derartiger Mischungen hergestellten Kabels beeinträchtigen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die physikalischen Eigenschaften von Mischungen auf der Basis von festen Polyolefinen, die zu leitfähigen Schichten eines elektrischen Kabels oder einer elektrischen Leitung verarbeitet werden, zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird als leitfähige Schicht eines elektrischen Kabels oder einer elektrischen Leitung, beispielsweise als Leiterglättung oder als Aderschirm, ein Gemisch verwendet, das aus einem festen Polyolefin, insbesondere einem Polyäthylen bzw. einem Copolymerisat des Äthylens, und aus einer pulverförmigen leitfähigen Substanz wie Ruß oder Graphit, mit einem Zusatz von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent 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, besteht

Der Vorteil des im Rahmen der Erfindung vorgesehenen flüssigen Zusatzes zu dem als Grundmaterial für die leitfähige Schicht verwendeten Polyolefin besteht darin, daß sich bei der Herstellung der Mischung der Ruß bzw. Graphit schneller einmischen läßt. Weiterhin ist die Lagerfähigkeit derartiger Mischungen größer als ohne den genannten Zusatz; denn durch den flüssigen Zusatz wird die Absorption von Wasser an Ruß bzw. Graphit verringert, so daß Verarbeitungsschwierigkeiten beim Extrudieren dieser Mischungen, die auf einem eventuellen Gasen der Mischungen beruhen, vermieden werden. Auch zeigen gemäß der Erfindung aufgebaute Mischungen ein günstiges mechanisches Alterungsverhalten.

Besonders günstige Ergebnisse haben sich gezeigt,

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wenn für die leitfähigen Schichten als flüssige aromatische Zusatzverbindung Bisbenzyltoluol verwendet wird. Gerade Bisbenzyltoluol IaBt 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 ist, daß diese zugesetzte aromatische Verbindung sowohl bei der Raumtemperatur als auch bei der Verabeitungstemperatur 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, wie es als leitfähige Schicht verwendet ist, aufgebaut ist In einem derartig aufgebauten Kabel werden besonders günstige Werte hinsichtlich der Glimmbeständigkeit und der Langzeitdurchschlagsfestigkeit des Kabels erzielt Dies beruht darauf, daß die die Isolierung einschließenden leitfähigen Schichten, also sowohl die unmittelbar auf dem Leiter sitzende Leiterglättung als auch der auf die Aderisolierung extrudierte Aderschirm, ebenfalls mit einer flüssigen aromatischen Verbindung, wie sie für die Aderisolierung vorgesehen ist, versetzt sind. Auf diese Weise wird nämlich vermieden, daß die die Aderisolierung einschließenden leitfähigen Schichten flüssige Zusatz verbindungen 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 Gewichtsprozent einer einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C aufweisenden, aromatischen Verbindung, deren Moleküle mindestens 2 oder 3 Benzolkerne enthalten, die jeweils über ein einziges Kohlenstoffatom miteinander verbunden sind, ist bereits aus der FR-PS 14 32 360 bekannt Auch hier ist bereits die Verwendung von Bisbenzyltoluol als flüssiger Zusatz vorgeschlagen. Ein solches Kabel wird durch die Anwendung der Erfindung, also durch die Vervendung eines gleichartig aufgebauten leitfähigen Gemisches, insbesondere wenn dieses Gemisch Bisbenzyltoluol enthält, erheblich hinsichtlich seiner Glimmfestigkeit und Langzeitdurchschlagfestigkeit verbessert.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Figur ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Einleiterkabel für 60 kV 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 Leiterglättung 12 ist die Aderisolierung 3 aufextrudiert, die ebenfalls aus Polyäthylen mit einem "Zusatz von 3% Bisbenzyltoluol besteht. Diese Aderisolierung 3 wird nach außen von dem leitfähigen Aderschirm 13 umgeben, der auf die Aderisolierung 3 aufextrudiert ist Der Aderschirm 13 besteht aus dem gleichen Gemisch,, aus dem auch die Leiterglättung 12 aufgebaut ist. AuIf die weitere äußere Umhüllung des Kabels sei nicht weiter eingegangen, da sich der Aufbau dieser weiterem äußeren Umhüllung, also beispielsweise auch des äußeren Schutzmantels, nicht unmittelbar auf die Erfindung bezieht

Bei den bisherigen Ausführungen war als zuläßliche Verbindung stets auf eine einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C aufweisende, aromatische Verbindung, deren Moleküle mindestens zwei oder drei Benzolkerne enthalten, die jeweils über ein einziges Kohlenstoffatom miteinander verbunden sind, hingewiesen worden. In gleicher Weise läßt sich die Erfindung jedoch auch durchführen mit dem Zusatz von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent eines einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C aufweisende, bei der Erdölraffination anfallenden SO2- oder Furfurolextraktes. In diesem Fall wird erfindungsgemäß also ein Gemisch aus einem festen Polyolefin, insbesondere einem Polyäthylen bzw. einem Copolymerisat des Äthylens, und aus einer pulverförmigen leitfähigen Substanz, wie Ruß oder Graphit, mit einem Zusatz von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent eines einen Schmelzpunkt unterhalb 20° C aufweisenden, bei der Erdölraffination anfallenden SO2- oder Furfurolextraktes als leitfähige Schicht eines elektrischen Kabels oder einer elektrischen Leitung, beispielsweise als Leiterglättung oder als Aderschirm, verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

18 Ol Patentansprüche:

1. Verwendung eines Gemisches aus einem festen Polyolefin, insbesondere eines Polyäthylens bzw. eines Copolymerisates des Äthylens, und aus einer pulverförmiger! leitfähigen Substanz, wie Ruß oder Graphit, mit einem Zusatz von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent einer einen Schmelzpunkt unterhalb 20⁰C aufweisenden, aromatischen Verbindung, deren Mo- [o leküle mindestens zwei oder drei Benzolkerne enthalten, die jeweils über ein einziges Kohlenstoffatom miteinander verbunden sind, als leitfähige Schicht eines elektrischen Kabels oder einer elektrischen Leitung, beispielsweise als Leiterglättung oder als Aderschirm.

2. Leitfähige Schicht nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß als aromatische Verbindung Bisbenzyltoluol verwendet ist

3. Verwendung eines Gemisches aus einem festen Polyolefin, insbesondere eines Polyäthylens bzw. eines Copolymerisates des Äthylens, und aus einer pulverförmiger) leichtfähigen Substanz, wei Ruß oder Graphit, mit einem Zusatz von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent eines einen Schmelzpunkt unterhalb 20°C aufweisenden, bei der Erdölraffination anfallenden SO2- oder Furfurolextraktes als leitfähige Schicht eines elektrischen Kabels oder einer elektrischen Leitung, beispielsweise als Leiterglättung oder als Aderschirm.