DE2101921B2 - Verfahren zur Herstellung eines Hochspannungskabels - Google Patents
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Description
21 Ol 921
derartigen Fällen ist jedoch die mittlere Dosisrate R, die durch die obige Formel ihren Ausdruck findet,
immer gleich der Dosis dividiert durch die Gesamtzeit vom Beginn des ersten Aussetzens der Bestrahlung
und dem Ende des letzten Aussetzens, d. h. einschließlich der Zeit zwischen den Aussetzungen.
In den Zeichnungen ist
F i g. 1 eine graphische Darstellung, die die expsrimentellen
Ergebnisse zar Erläuterung der Erfindung enthält, und
F i g. 2 die schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
In Fig. 1, in der die Dosis (in Mrad) gegen die
Dosisrate (:n Mrad/sec) aufgetragen ist, stellt jeder
Punkt eine separate Probe dar. Ein offener Kreis bezeichnet eine Probe, die unmittelbar nach der Bestrahlung
eine Glimmentladungsanfangsspannung von 35 kV oder mehr an der jeweiligen Testapparatur
hatte, ein mit einem Kreis versehenes Kreuz bezeichnet eine Probe mit einer Glimmentladungsanfangsspannung
von 35 kV innerhalb des experimentellen Fehlers, und ein Kreuz bezeichnet eine Probe mit
einer Glimmentladungsanfangsspannung von weniger (tatsächlich immer viel weniger) als 35 kV.
Alle Proben hatten ein 4 mm starkes Dielektrikum eines Polymeren, das nur aus Äthylenbausteinen aufgebaut
war.
Es ist beobachtet worden, daß die Bestrahlung unter Verfahrensbedingungen gemäß den Punkten
über und links der Kurve in F i g. 1 meistens immer zum Versagen des Glimmentladungsanfangsspannungstestes
führen, während ein Versagen unter und rechts der Kurve eine Ausnahme darstellt. Das einzige
eindeutige Versagen in diesem Bereich (Punkt A) war eine Probe, die kein Anzeichen der Erholung
nach mehreren Monaten zeigte und daher tatsächlich defekt gewesen ist. Viele, aber keineswegs alle der
anderen fehlerhaften Proben, zeigten Anzeichen von Erholung nach etwa 1 Monat. Im praktisch interessanten
Dosisbereich, nämlich im Bereich von 20 bis 60 Mrad, fällt die Grenzlinienkurve innerhalb des
experimentellen Fehlers mit der Geraden B-B, die die Beziehung
R ^ c0,0W{D-10)
ausdrückt, zusammen.
Diese Beziehung schwankt nicht wesentlich innerhalb des praktisch interessanten Isolierungsstärkebereiches
(d. h. bis zu 25 mm).
Die punktierten Teüe der Kurve der Fig. 1 sind
rein theoretisch. Der Linienzug C-C basiert auf der Erwartung, das die beschriebenen Schwierigkeiten
gering oder vernachlässigbar sind, wenn die Bestrahlung über einen Zeitraum ausgeführt wird, der lang
ist, verglichen mit den Zeiten, die für die inneren
ίο Belastungen genommen werden, um abzufallen und
um das entwickelte Gas aus dem isolierenden Material diffundieren zu lassen. Die Gerade B-B stellt den
Anfang der direkten Schädigung durch die kombinierte Wirkung von hoher Temperatur und innerem
Gasdruck dar. Es ist möglich, daß die Kurve — wie bei D-D gezeigt — für hohe Dosisraten unter 60 Mrad
fällt. Das hat jedoch keine praktische Bedeutung, da der dann in Betracht kommende Bereich der Bestrahlungsbedingungen
ein solcher sein würde, der
ao nicht ausgenutzt wird, da das eine unnötig große Kapitalinvestition verlangen würde.
F i g. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgentäßen
Verfahrens geeignet ist Das Kabel oder ein
»5 anderer isolierter Leiter 1 wird von einer Ablaufhaspel
genommen oder direkt aus dem Extruder, mit dem der isolierende Überzug aufgebracht wird (nicht
eingezeichnet), und wird mit Hilfe von Führungen 2 durch die Bestrahlungszonen von drei Elektronenbeschleunigern
3 hindurchgeführt, die zueinander in Winkeln von 120° angeordnet sind, aus der Richtung
der Kabelachse gesehen. Im Bedarfsfalle kann ein weiterer Durchgang vorgesehen werden unter Verwendung
von einer oder mehreren weiteren Führungen. Nach Beendigung der Bestrahlung kann das
Kabel direkt zu einer Glimmentladungsanfangsspannungs-Teststation 5 geführt werden und von da
zu einer Aufwickelanordnung (nicht eingezeichnet).
Obgleich Elektronenabtastbeschleuniger (scanning electron accelerators) zum Zwecke der Erläuterung
gezeigt worden sind, ist einzusehen, daß damit nicht beabsichtigt ist, die Verwendung von andfren Beschleunigertypen
auszuschließen, wie die Verwendung von Linearbeschleunigern und sogenannten Coaxialbeschleunigern. Diese beiden Beschleunigertypen
haben aber bei den erfindungsgemäß erforderlichen Teilchenenergie, d. h. 0,8 bis 6 MeV, nur
eine begrenzte Lebensdauer.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- 21 Ol 921 ι 2sammenbruch des Kabels während des Betriebes führen. Als Vorsichtsmaßregel gegen größere Hohl-Patentanspruch: räume wird das Kabel einem Glimmentladungstestunterworfen. Die GlimmentladungsanfangsspannungVerfahren zur Herstellung eines Hochspan- 5 soll oberhalb eines vorgeschriebenen Werts liegen, nungskabels durch Aufbringen einer isolierenden der beispielsweise etwa das 2fache der Aibeitsspan-Umhüllung aus einem mindestens 2,5 mm starken nung des Kabels betragen kann. Die Glimmentla-Äthylenpolymeren auf einen metallischen Leiter gungsanfangsspannung ist die kleinste zwischen dem und durch Aussetzen der Umhüllung energie- Kabelleiter und einer dieses Kabel umgebenden ringreicher Strahlung, damit die Umhüllung eine io förmigen Elektrode liegenden Spannung, die feststell-Strahlendosis von 20 bis 60 Mrad aufnimmt, bar elektromagnetisches Rauschen erzeugt. Die tatd adurch gekennzeichnet, daß die Strah- sächlich erhaltenen genauen zahlenmäßigen Werte lendosis Ό (in Mrad) mit einer mittleren Rate sind weniger von Bedeutung, da sie von der Ausvon R (in Mrad/sec) von ' legung der Testapparatur abhängen. Für Kabel, die15 Hohlräume enthalten, liegt der Wert jedoch sehr vielR > e0·04- <D -10> niedriger.Wenn Kabel, die mit 2,5 mm oder mehr Äthylenverabreicht wird. polymerisat isoliert sind, der Bestrahlung ausgesetztwerden, um das polymere Material unter Verwen-ao dung einer Strahlendosis von 20 bis 60 Mrad zuvernetzen, und wenn die Kabel kurz darauf einemGlimmentladungstest ausgesetzt werden, so ist dieAusfallrate außergewöhnlich hoch. Der Grund hierfür ist nicht zu verstehen, aber er ist möglicherweise as mit der Erzeugung von Bereichen hoher elektrischerDie vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren Ladung geringer Beweglichkeit im Polymeren verzur Herstellung eines Hochspannungskabels mit einer bunden.Isolierung aus Äthylenpolymerisaten, worunter Poly- Es scheint möglich, daß diese Schwierigkeitenmerisate zu verstehen sind, die sich nur von Äthylen weitgehend überwunden werden können, indem man ableiten, oder aus Polymerisaten, die sich zum grö- 30 den Kabelkern vor dem Testen eine gewisse Zeit ßeren Teil von Äthylen und zum kleineren Teil von lagert, die mit der Stärke des isolierenden Materials einem oder mehr als einem Comonomeren ableiten, schnell zunimmt und etwa für Stärken gerade über die keinen wesentlichen Einfluß auf die Zugfestigkeit, 2,5 mm etwa 1 Monat beträgt. Dies ist jedoch keine die elektrischen Eigenschaften oder die Bestrahlungs- praktische Lösung des Problems, da das einzusetempfindlichkeit des Polymerisats haben. 35 zende Kapital so steigen würde, daß das ganze Ver-Es ist bereits bekannt, daß bestimmte physikalische fahren unwirtschaftlich wird, verglichen mit der AnEigenschaften von einigen polymeren Materialien, Wendung eines chemischen Vernetzungsmittels,
ganz besonders die Zugfestigkeit un<£ Wärmeverfor- Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß dasmungstemperatur durch Vernetzung mit Hilfe energie- Material für eine relativ kurze Zeit nach der Bestrahreicher Strahlen verbessert werden können. Beispiels- 40 lung auf eine Temperatur über den Kristallisationsweise ist es bekannt (US-PS 2 929 744, 3 362 897), schmelzpunkt erhitzt wird. Dies ist für die Herabsetdünne Isolationsschichten aus Polyäthylen zu be- zung des Auftretens von Anzeichen unechter Störstrahlen und dann noch mit einem Lacküberzug zu rungen wirksam; aber es ist unbefriedigend, weil die versehen bzw. sie einer Wärmebehandlung zu unter- Häufigkeit der tatsächlichen Hohlräume zunimmt, werfen. Die Bestrahlungsdosis beträgt dabei im all- 45 wahrscheinlich, weil die Herabsetzung der Zugfestiggemeinen 2 bis 20 Megaröntgen bzw. -röntgen- keit bei erhöhter Temperatur die Bildung der Hohläquivalente, je nach Strahlungstyp, sie kann jedoch räume durch Abscheidung des gelösten Gases, das bis 5000 Megaröntgen erhöht werden. Als Dosis- bei dem Bestrahlungsvorgang in dem Material geleistung oder Dosisrate für die Bestrahlung ist bildet wird, ermöglicht.ein Wert von 900 Röntgen-Einheiten, der etwa 50 Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu-232 rad/sec entspricht, bekannt (US-PS 2 960 453), gründe, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe um Isolationen zu behandeln. In anderem Zusammen- mit Polyäthylen isolierte Kabel für hohe Spannungen hang, nämlich um durchsichtige Polyäthylenfolien durch Bestrahlung des Polyäthylens rationell hergeherzustellen, ist auch eine Dosisrate von etwa stellt und unmittelbar nach der Bestrahlung durch 2,7 ■ 10« äquivalenten Röntgeneinheiten pro sec, was 55 einen Glimmentladungstest geprüft werden können, etwa 700 rad/sec entspricht, beschrieben worden Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch (US-PS 2 877 500). angegebene Erfindung gelöst.Ein an sich bekanntes Verfahren (GB-PS 766 802) Der Ausdruck »Dosis« bedeutet die mittlere Dosis,zur Behandlung von Drähten mit einem dünnen integriert über das Gesamtdielektrikum.
Isolationsüberzug aus Polyäthylen führt zwar zu 60 Die Gesamtdosis beträgt vorzugsweise 25 bis zufriedenstellenden Ergebnissen, es treten jedoch 55 Mrad. Die Bestrahlung mit energiereichen Elek-Schwierigkeiten auf, wenn die Stärke des Überzugs tronen, das sind Elektronen mit einer Energie von 2,5 mm überschreitet, was etwa der Isolation für eine mindestens 0,8 MeV, wird bevorzugt. Die Dosis wird Betriebsspannung von 6 kV entspricht. Wenn poly- vorzugsweise durch ein einziges Aussetzen der Bemeres Material auf einen Leiter zur Bildung eines 65 strahlung gleichmäßiger Intensität verabreicht. Es Kabels extrudiert wird, so besteht die Gefahr, daß in kann aber auch eine ungleichmäßige Intensität verdem Material Hohlräume gebildet werden. Derartige wendet werden, oder die Dosis kann sich aus meh-Hohlräume können schließlich zum elektrischen Zu- reren separaten Aussetzungen zusammensetzen. In
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