DE2344052C2 - Wärmerückstellfähiger, polymerer Gegenstand für die Hochspannungstechnik und dessen Verwendung zum Einschließen einer Hochspannungskomponente - Google Patents

Wärmerückstellfähiger, polymerer Gegenstand für die Hochspannungstechnik und dessen Verwendung zum Einschließen einer Hochspannungskomponente

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DE2344052C2
DE2344052C2 DE2344052A DE2344052A DE2344052C2 DE 2344052 C2 DE2344052 C2 DE 2344052C2 DE 2344052 A DE2344052 A DE 2344052A DE 2344052 A DE2344052 A DE 2344052A DE 2344052 C2 DE2344052 C2 DE 2344052C2
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Description

35
40
so raiur der nichtelastomer^n Schicht auf einen
'' erfi'Öjit Wifd,;bei deiti:dies'e;mcht au'S(;blchef/d,f
Wert snsf
1, Wärmerijckstellfähfger.pöiymerer Gegenstand
J f for life. HocHspannungstechnik, dadurch ge- -.
-"icennierchiiet, daß er ein Uminat aus einer
^iästbriiefen^pölynieren Schicht1 (3, 5, 6, 11, 14, 53,
;'JW9,i;iri2,->;'iäfp aus ihrer Gleichgewichtskonfiguration • 'yerfoVrfit ist, und einer vernetzten, nichtelastomeren
f' 'the'rmbplästischen polymeren Schicht (2,4,7,10,12,
· i^S^ 107,113) ist, die die elastomere Schicht (3,5,6,
■" '''ii A4; 53,109,112) in ihrer verformten Gestalt bei
: Umgebungstemperatur, aber nicht bei Erwärmung 7'
'um1 die ■ ?jastöme'rersbhicht jri'/der v^rfirnj) ' Konfiguration zu halten, und so einei;A.ntferiing äe> Form des. Gegenstandes, ziinr1 Efnscfiiießb'ri der Hochspannungikompdnenteerm'ögfitht'wird.'1 '
Die Erfindung betrifft einen wärme'rückstellfähigen, polymeren Gegenstand für die Hochspannungstephrijk und dessen Verwendung zum Einschließen einer Hochspannungskomponente.
Wärmerückstellfähige, polymere Gegenstände für die Hochspannungstechnik sind allgemein bekannt, s. z. B. DE-OSen 1640699, 19 18451 und 2057708 und DE-GM 66 09 658. Bei den bekannten wärmerückstellfähigen polymeren Gegenständen besteht dieser' ini wesentlichen vollständig aus einem wänr.erückstellfähigen Kunststoff. Diese Gegenstände müssen daher zur Auslösung der Rückstellung insgesamt auf die Wärme: rückstell-Temperatur erwärmt werden. Da die Gegenstände wegen der bei hohen Spannungen erforderlichen starken Isolation sehr dick sind, ist es schwierig, die Gegenstände so zu erwärmen, daß sie einerseits auf;der Innenseite eine ausreichend hohe Temperatur erreichen, andererseits stuf der Außenseite nicht schmelzen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, · einen wärmerückstellfähigen, polymeren Gegenstand für die Hochspannungstechnik zu schaffen, der auch bei großer Materialdicke ohne die Gefahr einer Überhitzung einzelner Bereiche auf die Rückstelltemperatur erwärmt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des erfindungsgemäßen Gegenstandes zum Einschließen einer Hochspannungskomponente gemäß dem Patentanspruch 13.
Diejenige Schicht des Gegenstandes, die bei seiner Verwendung der Atmosphäre ausgesetzt oder von der Hochspannungskomponente entfernt ist ist vorzugsweise kriechstromfest, wodurch seine Verwendung bei den Arbeitsspannungen des abzudeckenden Kabels möglich wird.
Der Gegenstand kann ein schrumpfbarer hohler. Gegenstand sein, (Jessen Außenschicht elastomer ist und einen kriechstromfest machenden Füllstoff enthält, während die innere Schicht aus einem kristallinen, vorzugsweise einem vernetzten kristallinen Material besteht, das fest an die Außenschicht gebunden ist und
elastomeren Schicht ein Äthylen/Propylen-Gummi, 55 ausreichend fest ist, um die elastomere Scfifqht in ein Silicongummi, ein chlorsulfonierter Polyäthylen- expandierten Zustand zu halten.
gummi, ein Polyacrylatgummi, ein Polyester/Polyäther-Gummi. ein Pfropfcopolymer, ein Blockcopolymer, ein thermoplastisches Polyurethan, ein olgestrecktes Äthylen/Propylen/Dienmonomer-Terpolymer (EPDM), ein Polybutadien, Styrol/Butadien-Gümmi, chloriertes Polyäthylen, ein Nitrilgummi oder ein Fluorelastomer ist.
13· Verwendung eines Gegenstandes nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Einschließen einer Hochspannungskomponente ai^.ejner Verbindungsstelle, wobei der Gegenstand über der Hochspannungskomponente angebracht wird und die Tempe-Die innere Schicht kann aus einem isolierenden, leitenden oder halbierenden Material bestehen, oder sie kann aus einem Material, das dem Ohm'schen £jesetz
so nicht gehorcht, d.h. ein nicht-lineares Mat.eria|.^ist, bestehen. Alternativ kann die Außenschicht' dfim, kristallinen Anteil und die Innenschicht den elastomeren Anteil bilden, wobei die Außenschicht vorzugsweise isolierende und/oder kriechstromfeste Eigenschaften hat und die Innenschicht vorzugsweise leitend, halbleitend oder isolierend ist oder eine nicht-lineare Widerstandscharakteristik hat. Der Gegenstand kann weitere Schichten mit geeigneten Eigenschaften, bei-
y/^^yi^^ eines, Fluorpöl^pi;, .ejne^ Nitrtjpo !XR%!:9*!i?l?i pfrjejj ,jAcrylatpqlymef,' chiornalfigen1 Ffoly-4η^Γ peispjelsweise Polyvinylchlorid oder chloriertem Polyäthylen, erzielt werden kann, oder Sperrschichteigenschaften, beispielsweise gegen Wasserdampf, die durch Verwendung von Polymeren des »Saran«-Typs oder eines Copolymer von Äthylen und Monochlortrifluoräthylen erzielt werden kann, aufweisen, und/oder die beiden wesentlichen Schichten können weitere Zusätze, wie in besonderen Fällen erwünscht, enthalten. Pie Konfiguration des Gegenstandes hängt natürlich von der Konfiguration des Hochspannungssystems, auf das er aufgeschrumpft werden soll, ab. Besonders bevorzugt sind "Gegenstände, die im wesentlichen aus π einer gedehnten Kabelkeule bestehen oder eine solche enthalten. Von Bedeutung sind auch kriechstromfeste Oberzüge für Hänge-, Abspann- und Stützerisolaioren, Einführungstüllen und Traversen.
In einem endlosen abgeschirmten oder isolierten Hochspannungskabel ist das elektrische Feld längs der Kabelcichse gleich und eine Variation des Feldes ergibt sich'nurin radialer Richtung. Der Abstand zwischen den elektrischen Kraftflußlinien und den Äquipotentiallinien sind, in dem Bereich des Leiters dichter als an anderer Stelle gemäß der folgenden Gleichung
einen beträchtlichen Raum über den? Kabeldurchmesser und erfordern gewöhnlich Geschicklichkeit und Zeit für
£v
Vo
χ In (R/r) '
in der
Ex =
χ =
Vo =
R =
elektrische Feldstärke an der Stelle χ
Abstand von der Mitte des Kabels
angelegte Spannung in Volt
Radius des Kabels über der Isolierung
Radius des Kabelleiters
45
50
Die Beanspruchung ist also eine Funktion der Geometrie des Kabels, und in der Praxis muß die gewählte Dicke der Isolierung ausreichend sein, um für das betreffende Dielektrikum die Spannungen auf annehmbaren Werten zu halten.
Wenn ein solches Kabel abgeschlossen wird, wird das Netz oder die Abschirmung über eine solche Strecke entfernt, daß ein elektrischer Überschlag längs der Oberfläche der Isolierung von de:n Leiter zu der Abschirmung nicht erfolgen kann. Durch das Entfernen dieses Netzes oder dieser Abschirmung wird das elektrische Feld diskontinuierlich, so daß es an der Stelle des Endes dieses Netzes oder Abschirmung zu hohen elektrischen Feldstärken kommt. Um diese Feldstärken Und das Unbrauchbarweiden des Kabels und des Kabelverschlusses zu verhindern, sind schon eine ÄnzahlrVon Methoden zur Schaffung einer geeigneten Feldstärkesteuerung entwickelt worden, z. B. vorgefcfrttt'b'äe'i gefertigt Kabelkeulen, Widerstarodsüberzügen' ti rid nicntlinearen Bändern. Die üblichste Methode ist'dre Verwendung von Kabelkeulen.
"Solche'''Kabelkeulen verlängern die Abschirmung ω Ötfef dasNetz des Kabels durch die Verwendung eines leitenden Materials, wie Draht. Metallfolie oder Bändern auf einem Teil der Oberfläche einer isolierenden konusförmigen Kabelkeule. Die Kabelkeule kann aus Bändern aus Plastik oder Papier. Epoxyharzen. (,-, Gummi usw. hergestellt sein. Durch sie wird der Durchmesser des Kabels an der Diskontinuität erweu ten und die Feldstärke gesenkt. Sie erfordern daher j Als das Elastomer sindj ,geeignet beispielweise Ätfrylen/Propylen-Gummi, beispielsweise ,Z.Oflfe .Ä^lhy-Ipn/30% PropylenrCopolymer, Sili,kpf|gvtmi^L,Rii4orsilikongummi, chlorsulfonierter Polyathylenguppm,^ ,beispielsweise Hypalon-Gummi (Handelsname), ,.PpIyacrylatgummi, Polyester/Polyäther-Gummi, N^turgummi und Pfropfcopolymere von Naturgiinjmi.-'.'und Methylmethacrylat sowie Blockcopolymere d,ej> ABA-Typs, beispielsweise Kraton (Handelsname) -ύή^'thermoplastische Polyurethane. Zu Erwähnen sind weiterhin mit Öl gestreckte Äthylen/Propylen/Dienmonomer-Terpolymere (EPDM), insbesondere die mit Nap^tenö! gestreckten. Polybutadien, Styrol/Butadien-Gummi, chlorierte Polyäthylene, Nitrilgummi, insbesondere diejenigen, die 20—40 Gew.-% Cbior enthalten und Monomethylsilikonelastomere, beispielsweise ..Dow Corning 96-083, und Fluorelastomere. Das Elastomer kann Füllstoffe oder andere Zusä'"2, beispielsweise Aluminiumoxidhydrat oder Alurmniumoxid-hydrat/ Übergangsmetalloxid, wie aus der DT-OS 20 50 581 bekannt, oder Siliciumcarbid, behandelte oder unbehandelteTone oder Ruß enthalten.
Der mehrschichtige Aufbau des Gegenstandes gqmäß der Erfindung ermöglicht es. Materialien mit hohem Füllstoffgehalt, beispielsweise einem Gehalt an Siliciumcarbid, wärmeschrumpfbar zu machen, während sie ihre guten physikalischen Eigenschaften, beispielsweise Reißdehnung und Zugfestigkeit behalten.
AJs Nichtelastomer sind zu erwähnen Polyolefine, beispielsweise Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenfluorid, kristalline trans-Polybutadiene, trans- polyisopren, Äthylencopolymere, beispielsweise Äthylen/ Methyl- oder Äthylacrylat-Copolymere; Äthylen/Vinylacetat-Copolymere, die weniger als 20% Vinylacetat enthalten, Silikonblockcopolymere. in denen der Block sich von «-Methylstyrol ableitet, Methylmethacrylat oder aromatisches oder aliphatisches Polycarbonat.
Die zwei Schichten können mittels eines geeigneten KIe! Stoffs aneinander gebunden sein. Als geeigneter Klebstoff hat sich beispielsweise ein Material aus 47,5 Gew.-% Äthylen/Vinylacetat/Carbonsäure-Terpolymer (Elvax [T. M.] 260). 47,5% Äthylen/Äthylacetat-Copolymer und 5% Ruß erwiesen. Geeignete Klebstoffe können ein organisches Peroxid, beispielsweise tertiäres Butylperoctat oder Dicumylperoxid, zusammen mit einem polymerisierbaren polyungesättigten Monomer, beispielsweise Trimethylolpropantrimethacrylat; Äthylenglycoldimethacrylat oder Triallylcyanurat enthalten. Alternativ kann der Gegenstand so hergestellt werden, daß eine direkte innige Bindung erzielt wird. Wem) beispielsweise die elastomere polymere Schicht auf einer geeigneten Form ausgebildet wird, kann das Nichtelastomer in geschmolzenem Zustand auf die gewünschte Oberfläche des Elastomer aufgebracht werden, so daß er durch Wärme an das Elastomer gebunden wird und gewünschtenfalls durch chemische Mittel oder Bestrahlung während oder nach diesem Stadium vernetzt wird.
Im Falle eines Preßformens, insbesondere wenn die Schichten mittels organischer Peroxide Vernetzt werden, ist gewöhnlich kein Klebstoff erfordeiMich. ledoch wird die Bindefestigkeit verbessert. we'iVn1 auf \ den Oberflächen vor dci.i Aufbringen der nächsten Schicht Grundierungen verwendet werden. Geeignete Grundierungen sind Thixon AP 1559-Peroxysilane und vinyl-
V-
und, methacrylajsuhstjiuierte Silane. Aliernaiiv können die Oberflächen einem mechanischen Abrieb, einer Koronaentladung oder einem chemischen Ätzen unterworfen werden.
Der Gegenstand kann wärmeerholbar gemacht werden, indem man ihn in der Gleichgewichtskonfiguration auf die Erweichungs- oder kristalline Schmelztemperatur des Nichtelastomer erwärmt, ihn dann ausdehnt, beispielsweise über einem Dorn, und ihn in gedehntem Zustand hält, während man ihn auf unter diese ,1 Temperatur kühlt.
Wenn der elastomere Anteil die innere Schicht des Gegenstandes ist, so kann der Gegenstand alternativ hergestellt werden, indem man ein Rohr oder einen anderen hohlen Gegenstand aus der elastomeren , Schicht bildet und diese bei Raumtemperatur über einem Dorn dehnt. Dann wird, falls notwendig, eine Oberflächenbehandlung durchgeführt oder ein Klebstoff aufgebracht, und ein wärmeschrumpfbares. nichtpla«inmerp<;. tpilprholtps Rohr wird auf den gedehnten ·., elastomeren Anteil aufgebracht.
Den so gebildeten Gegenstand läßt man abkühlen und nimmt ihn dann von dem Dorn. Beim erneuten Erhitzen über einem abzudeckenden Träger erweicht die wärmeerholbare Schicht, so daß die elastomere , Schicht schrumpfen kann und selbst einer Wärmeerholung in Richtung auf seine normalen Abmessungen unterliegt.
Die erfindungsgemäßen Gegenstände eignen sich insbesondere für die Isolierung und Abschirmung von :,. Hochspannungskabelspleißen, und bestimmte Materialien sind dafür besonders geeignet.
Vorzugsweise ist die Konfiguration des Gegenstandes allgemein rohrförmig, jedoch derart, daß die Enden sich nach der Erhohlung verjüngen, so daß an jedem >· Ende des Gegenstandes eine Kabelkeule entsteht. Ein bevorzugtes Material für die Innenschicht ist ein ölgestreckter Äthylen/Propylen-Gummi. der einen Füllstoff aus einem mit Silan behandelten Ton enthält.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfin- 4« dung:
Beispiel 1
Die folgende Stoffzusammensetzung wurde hergestellt: 4>
Royalene 512, Äthylen/Propylen-Copolymer(ca. 60% : 30%)
Aluminium-trihydrat
Silan-behandeltes Aerosil
(TrimethylchloNlan)
Zinkoxid
Triallyleyanurat
23-Dimethyl-2^-di-tert.-butylperoxy-hexin3
Gewichtsteile
100 50
10 5 1
Die Masse wurde auf einer Stiftform bis zu einer Wanddicke von etwa !4,7 mm verformt und die folgende Stoffzusammensetzung wurde auf die Außen- w> fläche bis zu einer Gesamtwanddicke von 18 mm aufgebracht.
Polyäthylen (M.I. = 3)
Royalene l812(Äthylen/PropyIen- ··. Copolymer mehr als 70% Äthylen) Silan-behandeltes Aerosil
Gewichtsteile 60
40 25
Thermax-Tuß · , . . : <'i25v:i :·}
Triallyleyanurat - ■ , 2 j ■, ,
2,5-Dimethyl-2.5-di-tert.butyl-
peroxy-hexan 2
Die zusammengesetzte Struktur wurde dann erwärmt' und bis zu einem Zustand von 2 : I (Innenquerschniti) gedehnt und im gedehnten Zustand gekühlt. Das erhaltene .'.usairtmengesetzte Produkt behielt seine deformierte Form, bis es beim Erwärmen wieder zu dem ursprünglichen Querschnitt schrumpfte. Es ist festzustellen, daß die dünne Außenschicht (3.3 mm) dazu ausreichend war. um die Schrumpfung der dicken Innenschicht (ursprünglich 14.7 mm) bis zu den ursprünglichen Abmessungen zu verhindern.
Beispiel 2
Eine erste Schicht mit nichtlincarer Widerstandskennlinie wurde auf der folgenden Stoffziisammcnsetzung hergestellt:
Gewiclitsteilc
Royalene 61 1 150
Agerite Resin D 5
Siliciumcarbid (grade FI20O/3) 300
Zinksiearat 3
Triallylcyanurat 2
2.5-Din>iMhyl-2,5-ditert.-butyl-
peroxy-hexin-3. 1.5
Die Stolfzusammensetzung wurde auf einer Laboratoriumsdoppelwalzenmühle hergestellt und zu einem Rohr von 100 mm Länge mit einem Innendurchmesser vom 20 mm und einer Wandstärke von 2 mm verformt, indem man sie in einer auf 200°C geheizten Form 10 Min. aushärtete.
Ein kriechstromfestes Rohr wurde wie folgt hergestellt:
Gewichtsteile
Dimethylsiliconelastomer
(mit einem geringen Gehalt an
Methylvinyisiloxan) 30
Polyäthylen geringer Dichte (MFl 3) 30
Äthylen/Äthylacrylat-Copolymer
(18%Acrylat) 30
Aluminiumoxid-trihydrat
(Oberfläche 10,6 nvVg) 30
Agerite Resin D 2
Kalziniertes Ferrioxid 5
Triallyleyanurat 1
2,5-Dimethyl-2J-diterL-butyl-
peroxy-hexin-3
Diese Masse wurde zu einem Rohr mit d^ Abmessungen wie oben verformt. .. ■.■'.'. ,-·-·.r-oz <
Die erste Schicht wurde bei Raumtemperatur gedehnt, indem man einen Polytetrafluoräthylen-Dorn von 40 mm Durchmesser darein einführte. ..pie-^w.eite . Schicht wurde in gleicher Weise bei !50°Cgedeftgt,B»if" der Abweichung, daß der Dorn Durchmesser)^, mm : betrug. Nach der Dehnung wurden Rohr und Mandrel gekühlt, indem man sie 5 Min. in kaltes Wasser tauchte, wonach das Rohr von dem Dorn entfernt wurde.
Das kriechstromfeste Rohr wurde an die erste Schicht gebunden, indem man sie über die erste Schicht aufschrumpfte, nachdem zunächst eine Schicht Kleb-
streifen iibef'die Innenschicht gewicke!·: war. Dieser Streifen wurde mit der Zusammensetzung hergestellt:
Silicons wurden ah einem Testplättehen aus der gleicher! Masse bestimmt: . :■· <-.[
Gewiehtsteile 23° C Zugfestigkeit 66 kgcm h
FJvax 4230 32 Rcißtlchnuiig 38O1Mi
Elvax 4260 32 150 C Zugfestigkeit 44.JkSCm-2
Elvax 40 8,5 Reißdehniing 320%
Agehte Resin D 0.5 100% Modul 13.6 kgcm -'
PK 251 i")ri Union Carbide) 12.5 Volumenwiderstand 9,24 χ lO-'ilcm.
Sai tomer Resin SR 350 8.5 i
tert.-Butylperoctoat 2.2 Die Innenschicht wurde nach dem F
Die Schrumpfung erfolgte in einem Ofen von I 50" C für 15 Minuten. Danach wurde der Dorn mit dem beschichteten Rohr 5 Min. in kaltem Wasser gekühlt, wonach es als ein Rohr mit einem Durchmesser von etwa 36 mm von dem Dorn abgenommen wurde. Dieses zusammengesetzte Rohr wurde dann unter Verwendung einer Propangasflamme auf ein Hochspannungskabei (95 mnV, 20 kV. Dun-iiiiicvici übet isolierung 26 mm) aufgeschrumpft.
Beispiel 3
Eine erste Schicht wurde hergestellt wie die erste Schicht in Beispiel 2. Das geformte Rohr und der mittige Kern (der länger als das Rohr war) wurden dann in eine andere Form übergeführt, und eine Schicht wurde über ihnen ausgebildet. Die Gesamtabmessungen dieser Außenschicht u. aren: 130 mm Länge. Wandstärke 3 mm (mit Ausnahme der Gebiete, wo sie die erste Schicht überdeckte, wo die Wand 1 mm dick war).
Diebe Außenschicht wurde wie folgt hergestellt:
nbgei it-ben und entfettet und ein Überzug aus· dem Bindemittel Chemlok b07 (von Durham Raw M-aterials l.td) wurde aufgestrichen. Dann wurde die Schicht in eine zweite Form eingesetzt, und eine isolierende Schicht von elastomerem Silicon wurde darüber geformt. Dieses Silicon war hergestellt aus
Gewichtsteile
DYNH
Ruß
Agerite Resin D
Triallylcyanurat
2.5-Dimethyl-2.5-ditert.-butylperoxy-hexin
Gewiehtsteile
100
30
Die Verarbeitung der Masse erfolgte auf einer Doppelwalzenmühle wie in Beispiel 2 beschrieben, und die Masse wurde 12 Minuten bei 190° C gehärtet. Das zusammengesetzte Rohr wurde dann bei eitler Temperatur vori 1503C auf einer Polyteträflüorätriylen-Mandrel von 45 mm Durchmesser gedehnt. Nach Kühlen' wurde der Dorn entfernt, und msh erhielt ein formstabiies Rohr, das durch Erwärmen geschrumpft werden konnte.
Beispiel 4
Ein HochspannungskabelspleiB, das lh alien Abmessungen gleich den der F i g. 7 und 8 war, würde wie folgt hergestellt:
Ein föfteiides Elastomeres Silicorirohr wurde aus der folgenden Masse geformt:
ICl silicone EP 5567U
E 322/60U
Gewichtsteile 200
100
3
Die Verformung erfolgte für sieben Minuten bei 170° C. Das Rohr war 130 mm lang. 2 mm dick und hatte einen Innendurchmesser von 16 mm. Es wurde zu diesem Zeitpunkt nicht von dem Formkern entfern t.
Die physikalischen Eigenschaften des leitenden Dicup 4OC
Die Verformung erfolgte für 20 Minuten bei I7OCC F.ine wärmeschrumpfbare, elektrisch leitende Außenschicht wurde hergestellt wie unter Bezugnahme auf die F i g. 7 und 8 beschrieben, und das Rohr wurde gedehnt. Die Innenseite dieses Schichtstoffes wurde zusammen mit der Außenseite des isolierenden Silicoiitlastomen entfettet und eine 30%ige Lösung des ICI-Klebstoffos EP 6024. katalysiert durch 1.5% EP 6025. in Xylol wurde aufgebracht. Dieser Überzug wurde 12 Stunden bei 60r C trocknen gelassen, um das Xylol abzudampfen. Die wärmeschrumpfbare leitende Außenschicht wurde dann unter Verwendung einer Propangasflamme auf die inneren beiden Schichten aufgeschrumpft. Das aus drei Schichten bestehende Rohr wurde dann in eine Form eingebracht und 30 Minuten bei 200°C unter Druck ausgehärtet. Dann kohnte der Schichtstoff bei 150cC gedehnt und in diesem Zustand auf Raumtemperatur gekühlt werden. Man erhielt ein stabiles gedehntes Laminat. Dieses würde dann durch Erhitzen mit einer Gasflamme für 90 Sekunden auf das in Beispiel 2 beschriebene 20 kV-Hochspannungskabel aufgebracht.
Im folgenden Werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben:
Fig. I, Ϊ und 3 sind Querschnitte durch drei verschiedene Kabelkeulen:
Fig.4, 5 und 6 sind schematischeh Ansichten von Hochspannungsisolierungen für Kabelendverschlüsse:
Fig. 7 und 8 sind Querschnitte durch Kabelspleiße und
Fig.9 und 10 sind Querschnitte durch Kabelendverschlüsse.
Die Kabelkeuleri der Fig. 1 bis 3 bestehen aus einer elastomeren Schicht 3, an deren Oberfläche sich eine nicht-eiästomere erweichbare Schicht 2, 4 oder 6, 7 befindet: In der durch Fig. I veranschaulichten Äusführungsform befindet sich über einem Teil der erweichbaren Schicht 2 eine leitende Schicht 1.-
Normalerweise ist die elastomere Schicht 3 isölie-' rend, kann aber auch halbleitend sein oder eine hohe· Dielektrizitätskonstante haben. Die wärmeerweichbare Schicht (2,4, 6 oder 7) ist normalerweise isolierend. Die leitende Schicht 1 kann ein Lack sein oder sie kann aus· einem leitenden Elastomer oder einem ■ thermoplastik: sehen Material (in welchem Fall säe wärmeerholbar ist) bestehen. Alternativ kann die Schicht 1 eine Metallfolie
Jj: sS.
oder ein Drnhi oder ein !eilendes Band sein.
In F-" ig. 2 befindet sich zwischen einem Teil der elastomeren Schicht 3 und der erweichbaren Schicht 4 eine leitende elastomere Schicht 5.
In Fig. 3 ist ein Teil der elastomcrcn Schicht 3 von einer leitenden erwciehharen Schicht 6 bedeckt, während der Rist von einer isolierenden erweichbaren Schicht 7 bedeckt ist.
Die bevorzugten Materialien für die Schichten sind wie folgt:
Schichten 2,4 und 7:
wiirmcschrumrvfbare Polyolefine, insbesondere Polyäthylen niedriger Dichte oder Äthylcn/Äthylacrylat'-Copolymerc.
Schicht 3:
elastomere Materialien, insbesondere Silicongummi. FiPDM. insbesondere mit Silan behandeltem Ton als Füllstoff und mit Öl gestrecktes F.PDM.
Schicht 5-
elastomere Materialien, insbesondere RPDM. mit Öl gestrecktes EPDM. Nitrilgummi. chlorsulfoniertes Polyäthylen, chloriertes Polyäthylen, die alle durch Zusatz leitender feindisperser Füllstoffe, wie Ruß. Metallpulver usw.. leitend gemacht sind.
Schicht 6:
"' wärmeschrumpfbar leitende Materialien, insbesondere Polyolefine wie Polyäthylen. Äthylen/ Äthylacrylat-Copolymere.
Die Bindung zwischen den Schichten kann wahrend der Verformung erzielt werden (unter Verwendung eines Peroxidl.irtungssystems) oder unter Verwendung von Klebstoff. Die erstere Methode ist bevorzugt.
Kabelkeulen der oben beschriebenen Art sind sehr leicht aufzubringen, da nur die dünne erweichbare Schicht 2, 4, 6, 7 erwärmt werden muß. Hnmit die ganze Kabelkcule schrumpft. Es können Schrumpfungszeiten von etwa 60 Sek. erzielt werden, und es entstehen keine Probleme aus nicht vollsiändiger Erhohlung des dicken Abschnitts, da die elastomere Schicht 3 dicht um das Kabeldielektrikum schrumpft, sobald die Außenschicht eine geeignete Tempcr-VAir erreicht hat. Die einstückigen Ausführungsformen der Fig. 2 und 3 sind bevorzugt, weil sie keine weiteren Maßnahmen für die Anbringung der Metallschicht oder des leitenden Bandes, wie in F i g. 1. erfordern.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Anordnung für eine Verwendung zur Isolierung eines Hochspannungsendverschlusses, der eine zylindrische Einheit 9, und eine Anzahl Isolierglocken 8, von denen nur zwei gezeigt sind, aufweist. Jede Isolierglocke 8 weist eine erste erweichbare Komponente 10 und eine zweite elastomere Außenschicht 11, die vorzugsweise kriechstromfest ist, auf. Wie im einzelnen in F i g. 5 gezeigt ist. kann die zylindrische Einheit 9 eine elastomere Außenschicht 11 und eine Innenschicht 12 aus einem erweichbaren, vorzugsweise halbleitenden oder nichtlinearen Material aufweisen, die als Spannungssteuerung für das Ende des Kabels dient, auf das sie aufgebracht werden soll, Alternativ, wie in F i g. 6 gezeigt, kann die Außenschicht 13 erweichbar und Kriechstromfest und die Innenschicht 14 '-elastomer, vorzugsweise halbleitend oder nicht linear; sein. :
Die modularen Isoliergiocken 8 eignen sich besonders zur Abdeckung von Gtäsfasei/JEpoxy-GegensJänden zur Herstellung eines strukturellen isolators. Eine geeignete Anzahl von Isolierglocken 8 mit unterschiedlichen Kragenradien werden einfach auf den Shtb aufgeschrumpft vorzugsweise unter Verwendung einer Klcbstoffschicht oder Mastic /wischen dem Stab und der (.jlocke. Bei der Herstellung des Isolators wird die Bode; glocke über ein Zylindrisches Lamiat gleich F i g. 5 wie in eiern Endteil aufgeschrumpft, wobei jedoch dieses Laminat aus den gleichen Komponenten wie die Glocke hergestellt wird: d. h. die Außenschicht 11 ist ein kriechstromfestes elastomeres Material, während die liinenschichl 12 ein wärmcschrumpfbares. isolierendes Material (beispielsweise Polyäthylen), ist.
Gemäß F i g. 7 werden Leiter 51 von Kabeln (nicht gezeigt) in üblicher Weise mit ihren Enden aneinander gefügt und mit einer Hülse 52 bedeckt. Die Hülse 52 wird durch Wärmeschrumpfen eines Gegenstandes gemäß der Erfindung erhalten. Sie besteht aus einem elektrisch leitenden, elastomeren Einsatz 53. eirvr elektrisch isolierenden, elastomeren Innenschicht 54. die nach der Erholung allgemein Rohrform hat. deren
daß zugespitzte Endteile 55 entstehen, und einer elektrisch leitenden Außenhülse 56 aus \eniet/tem thermoplastischen Material von praktisch konstanter Wanddicke.
Der in F i g. 8 gezeigte Gegenstand ist dem in F i g. 7 gezeigten weitgehend gleich. Die Vereinigungsstelle zwischen den Kabelcnden 51 ist durch ein Verbindungsstück 57 verklemmt. Die Enden der Hülse 52 sind durch Hülsen 58 eingekapselt.
Geeignete ungefähre Abmessungen der Hülse 52 sind beispielsweise:
Gesamtlänge 38 cm
Lange des Einsatzes 53 13 cm
Gesamtinnenlänge der Innenschicht 54 33,5 cm
Dicke des Einsatzes 53 2 mm
Dicke der Innenschicht 54 Ib mm
Dicke der Außenschicht 56 3 mm
Die oben beschriebene Spleißabdeckung hat die folgenden elektrischen Eigenschaften:
1. Nennspannung: 11,6 kV gegen Erde
2. Mindestinnendurchmesser nach Dehnen: 35 mm
3. Maximaler Innendurchmesser nach Erhohlung:
20 mm
4. 5 pC Entladungsinzeptionsspannung: 35 kV
5. Impulsstärke über 145 kV, positive und
negathe Polarität.
(Durchschlag erfolgte bei 220 kV).
6. 45 kV-Wechselstrom-Lebensdauertest:
besteht 80 Stunden ohne Verschlechterung
der Entladeeigenschaften.
Als bevorzugte Materialien für die Komponenten sind zu erwähnen: //>' .
Einsatz 53 Gewichts-:"
teile
Royaleneoll (ölgestreckter Äthylen/ 2ÖO'"
Propylen-Gummi von UniRoyal)
ZnO 5
Agerite Resin D (Antioxidant aus 1,5
poiymerisierlem Trihydrochinoün . ,
von Vanderbilt)
y\
1.2
..im
teile
Vulcan XXX (leitender RuB von ( arbot
Carbon)
Triallylcyunurat
Pcrkiidox 14/40 (organisches Peroxid
von Joseph Weil & Sons)
oder 2.5-Diniethyl-(2.5-di-teri.-buiyD-
I2(!
2.5 5
Die physikalischen llaupieiuenscharien sind:
(i3 7 C.eu
teile
Zugfestigkeit, kg · cm I 50 C
i)ehiuing.
M .,
\ ohimenuulerstand
2 ν |(i: ι. ■ cm		 35
Innenscliichl 54 s.< /
7.2
Kh,,
Royalene AW (Äthylen/Propylen-Giimmi 200 von UniRoyali
Translink 37 (mit Silan behandelter Ton) 200
Agerite Resin D 3
Zn-stearat 3
Trial lylcyanurat 2,5
Dicup 4OC*) (dicumyl-peroxid auf CaCO., von Hercules)
'] Alternativ Perkado 14/40.
5-0
Außenschicht 56
Gewichtsteile
50
Royalene 502 (Äthylen/Propylen-Gummi 100 von Uni Royal)
DYNH (Polyäthylen geringer Dichte 60
von Union Carbide)
DPD 6169 (Äthylen/Äthylacrylat[18%]- 40
Copolymer von Union Carbide)
Agerite Resin D 3
Caloxol \V3 (Dispersion CaO/Mineralöl 3
von johiuSturge & Sonc Ltd.)
Volcan XXX Special (hochleitender Ruß 160 von Cabot Carbon)
2.5-Dimethyl-(2.5-di-tert.-butyl !-peroxy- 3 hexin-3 /;
Triallylcyanurat
Zinkstearat 3
Der Volumenwiderstand betrug 100Ω · cm.
Der Spleiß wurde hergestellt, indem man den Einsatz b5 53 formte, die Innenschicht 54 auf der Deckfläche des Einsatzes 53 formte und die zuvor gedehnte Außen-' schicht 56 unter Verwendung eines Bindemittels, das ein· Peroxid oder ein Klebstoff sein kann, auf die Innenschichl 54 aufschrumpfte.
Die F i g. 9 und 10 veranschaulichen die Verwendung des Gegenstandes bui Kabelendverschlüssen, wo es crwiinsch. ist, ein Kabel, insbesondere ein lloehspanniin^sk bei an eine Vorrichtung, beispielsweise einen Transformator oder eine Schaltvorrichtung anzuschließen.
Wie in F i g. 9 gezeigt, ist: der zentrale Leiter 101 eines Kabels mit einer Isolierung 102, einer Außenabschirmung 103 und einem Mantel 111 mit einem Verbindungsstück 110 von einem Transformator oder einem Schalivurrichtungsgehäuse 104 vereinigt. Die Einzelheiten der Verbindung sind fortgelassen. Von dem Gehäuse 104 erstreckt sich auch eine Einführungstülle 105 aus einem Epoxydharz, durch die das Verbindungsstück 110 hindurchtritt. Eine Hüls.e 106 gemäß der Erfindung besteht aus einer isolierenden elastomeren Schicht 107 und einer leitenden erweichbaren Schicht 108, die, wenn die Hülse 106 sich in gedehntem Zustand befindet, die elastomere Schicht 107 in ihrem deformiertem Zustand hält. Innerhalb des zentralen Anteils der elastomeren Schicht 107 befindet sich ein leitender Einsatz 109 über der Verbindungsstelle zwischen dem Leiter 101 und dem Verbindungsstück 110. Nach Aufschrumpfen der Hülse 106 kann eine isolierende, nicht gezeigte Hülse auf das Ende des Mantels 111 und das Ende der Hülse 106 aufgeschrumpft werden, wie in F i g. 8 gezeivv:
In F i g. 10 sind das Kabelende und die Einführungsti'l-Ie 105 aus Epoxyharz wie in F i g. 9 gezeigt, und entsprechende Teile sind mit entsprechenden Bezugszahlen versehen. Die gezeigte Hülse 106 besteht aus einem elastomeren iipannungssteuerungsein.atz 112 mit linearem oder nicht linearem Widerstand und einer Außen-Schicht 113 aus vernetztem thermoplastischen Material, die vorteilhaft Kriestromfest ist. Die Hülse 106 wird über das Endteil geschrumpft, derart, daß der elastomere Einsatz 112 über dem Ende der Außenschicht 113 und über einem Teil der Isolierung 102 liegt.
In Fällen, wo das Kabel längs einer Linie parallel zur Wand der Komponente eintritt, können Gegenstände gleich denen von F i g. 9 und 10 verwendet werden, die jedoch an einer geeigneten Stelle längs ihrer Länge einer rechtwinklige Biegung aufweist.
Die oben mit ihren Handelsbezeichnungen gekennzeichneten Materialien haben die folgenden Zusammensetzungen:
1. Royalene 611 ist ein ÄtSiylen/Propylen/Äthylidennorbornen-Terpolymer, das etwa 70% Äthylen und etwa 3,5% ENB enthält und eine Mooney Viskosität von etwa 40 hat. Es ist mit 40 phr Paraffinöl gestreikt und wird von der Uniroyal Limited geliefert.
2. Siliciumcarbid (grade Fl 200/3) wird von der Carborundum Co. hergestellt. Die mittlere Teilchengröße dieses Materials beträgt etwa 3 μιη.
3. PK. 251 ist ein die Verklebung förderndes Harz, hergestellt von der Union Carbide durch Kondensieren von Methylethylketon mit Formaldehyd.
4. Sartomer Resin SR 350 ist Trimeihyiolpropantrimethacrylat.
5. Die Elvax Resins werden von der Du Pont aus Äthylen und Vinylacetat (und manchmal einem dritten Monomer, das eine ungesättigte Monocar-
■ bonsäure, vermiftfich Methacrylsäure, -ist) hergestellt. Die einzelnen Arten sind:
Elvax 40: MFT 45—70.40% Vinylacetat
Ö£\ßEj?aiÖ3i56: MFI 6, 28% Vinylacetat* Sainy Να«£ . cLh-es.istTerpoIymer, 1% **? Aw
' ,,E.lya$ 4320: M Fl 150,25% Vinylacetat, Säure No. 6.
6. DYNTH ist ein Polyäthylen geringer Dichte. MFI 3 hergestellt von Union Carbide.
7. Die I.Cl.-Siffcone sind wie folgt: ■ :~'~
a) E 322/60U ist ein Dimethylsilicongummi. Shore-Härte 60, nicht katalysiert mit einem Gehalt von etwi 2% Methyl .inylsiloxan.
b) EP 5567U ist ein leitendes Siliconelas-Omer, das vermutlich Ruß enthält Es hat einen Volumenwiederstand von 5 - cm und einen Widerstandstemperaturkoeffizienten von +0,005/0C. Es ist in Großbritannien seit Januar 1968 im Handel erhältlich.
c) EP 6024 ist eine hochkonzentrierte Silicon-Sberzugspaste für Stoffe (high strength cloth coating silicone paste).
>.(·.■-.■:!. d) EP6025 ist ein Katalysator (Zusammenset-ÖΙΦ ^SJJJgpiJ^^^^ffs^ytra^11"8 8.
9.
von DicupnatfQIIstoff
vder Co. !-,-Vermutlich ein EfVoßbritannien
Dicup 4OC ist eine 40%ige mylperoxid aufgefälltem Calcr υ id wird hergestellt von der Hw^ Chemlök 607 Ist ein SpezialkleBtpl modifiziertes Siliconharz, das In' von Durham Raw Materials, unter Lizenz von Hughson Chemical Corp., USA/geneferttflrd. 10. Thixon AP 1559 ist ein Bindemittel, das .zum Binden von EPDM, Butyl usw. empfohlen' 'wird. Die Zusammensetzung ist nicht bekannt Es wird von der Dayton Chemical Product Division der Whittaker Corp. hergestellt und in Großbritannien von Compounding Ingredients Ltd. auf den Markt gebracht Diese Angaben sind einem Artikel ϊπ& dem Titel »Rubber to Metal Bonding« in Rubher, Journal, Januar 1973, entnommen. 'J lJv
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
-.vv (ie)

Claims (1)

  1. iunn
    '!if!"
    '"^'Gegenstand nach Anspruch !,dadurch gekenn- π zeiBfiiiet, daß der Gegenstand wärmeschrumpfbar üridhohlist
    ■ ' 3.'Gegenstand nach Anspruch 2, dadurch gekenn-' '·'zeichne^ daß die elastomere, polymere Schicht (3, "' "54, 107) die innere Schicht und elektrisch isolierend
    ■-'ist:
    '.' 4. Gegenstand nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtelastomere. thermoplastische "Schicht (56) elektrisch leitend ist. '5. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2r dadurch gekenn7eichnet, daß die Schicht (11, 13), die der 'Atmosphäre ausgesetzt ist oder von der HochspanJ
    ' nungskömponente entfernt ist, kriechstromfest ist. "f ' -' '6. Gegenstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (12, 14), die der Hochspannungskomponente näher ist, halbleitend ist.
    7. Gegenstand nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kciechstii^mfeste Schicht (11) elastomer ist und eine Kriechstromfestigkeit verleihenden Füllstoff enthält.
    8. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ' dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens eine weitere Schicht (1) aufweist
    9. Gegenstand nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schicht (1) eine Sperrschichteigcnschaft besitzt
    . 10. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtelastomere Schicht (2, 4, 7, 10, 12, 13, 54, 107, 113) eine lösungsmittelbeständige Schicht aus einem Fluorpolymer, einem Nitrilpolymer oder einem Acrylatpoly-Itie'r ist
    11. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis
    10, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtelastomere Schicht selbst in den Abmessungen wärmeinstabil ist
    12. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis
    11, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff der
    jo
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