DE2365066A1

DE2365066A1 - Elektrisches kabel

Info

Publication number: DE2365066A1
Application number: DE2365066A
Authority: DE
Inventors: Walter John Plate
Original assignee: Anaconda Co
Current assignee: Anaconda Co
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-12-28
Publication date: 1974-07-04
Also published as: IT996975B; DE2365066C2; US3792192A; FR2212616B1; BR7308118D0; CA990373A; GB1403960A; JPS4997289A; FR2212616A1; SE409065B

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kabel mit einem metallischen Leiter, einer den metallischen Leiter umgebenden Lage als halbleitender Abschirmung» die Abschirmlage umgebenden Isolatioroslagen und einer die Isclationslagen umgebenden polymeren Ummantelung.

Es ist bekannt, elektrische Leitungskabel mit Polyäthylen zu isolieren, das ein Vernetzungsmittel, beispielsweise Di- -cumyperoxid enthält, und die isolierten Kabel zu erhitzen, um Kabel mit einer nicht thermoplastischen Pölyäthylenisolierung zu erhalten. Nicht thermoplastisches vernetztes Polyäthylen erleidet nicht den Spannungsbruch, der

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BAD ORIGINAL

"bei thermoplastischem Polyäthylen auftritt und arbeitet auch bei höheren Temperaturen zufriedenstellend. Es arbeiten zwar Hillionen iron Metern Kabel mit vernetztem Polyäthylenfehlerfrei, trotzdem haben sich aber einige Unzulänglichkeiten des vernetzten_v Polyäthylens herausgestellt. Beispielsweise widersteht vernetztes Polyäthylen der Corona-Einwirkung nicht so gut wie bestimmte Gummiarten. Vernetztes Polyäthylen hat einen hohen Elastizitätsmodul, der Kabel mit relativ dicken Isolierwänden relativ steif und unbiegsam macht. Es dehnt sich beim Erwärmen ziemlich stark aus und bei ihm kann bei im normalen Betrieb auftretenden elektrischen Spannungen das als "treeing" zu bezeichnende Phänomen auftreten«,

iiit Erfolg wurden auch Kabelmit Äthylen, Propylen und Äthylenpropylendien-Gumniarten, die unter der Bezeichnung EPIi bzw. EPDiI bekannt sind, als Isolationsmaterial hergestellt. Diese Materialien verhalten siclihiusichtlich ihrer hohen Elexiblität und Beibehaltung ihrer physikalischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen wie andere Gummiarten und haben eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Corona-Einwirkungen. Sie dehnen sich beim Erv/ärcen nicht so stark wie Polyäthylen aus, haben aber keine so hohe dielektrische Widerstandsfähigkeit bzw. Durchlaßfestigkeit wie das letzte Material. ΕΡΙΊ und EPDH lassen sich nur dann gleichmäßig extrudieren, wenn ihnen ein !Füllmaterial, beispielsweise Kaolin, zugesetzt ist; dieser Zusatz erhöht die Dielektrizitätskonstante der Zusammensetzung auf einen gegenüber Polyäthylen größeren V/ert. Während die Gummiartigkeit oder die Elastizität von EPM und EPDM den Vorteil hat, daß die Kabel flexibler gemacht werden, ist Polyäthylen steifer und gegenüber Verformungen bei

. - 3 - ' 409827/0839

BAD ORiOiNAL

normalen Kabeltemperaturen widerstandsfähiger.

Der Erfindung; liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabel zu ' schaffen, das an der .Innenseite der Isolation, wo die elektrischen Spannungen ihre größten Werte haben, eine hohe Korona-Widerstandsfähigkeit aufweist und sich "beim Erhitzen in diesem Bereich, in dem der Leiter hohe Temperaturen ex^zeugt, nur wenig erwärmtj an der Außenseite der Isolation aber im normalen Betrieb hart und fest bleibt.

Diese Aufgabe wird durch ein Kabel gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgeniäSe Kabel weist einen metallischen Leiter, eine den Leiter umgebende Lage aus extrudiertöBRäfymarmit elektrisch leitendem Materiel zur Abschirmung, eine die Äbschirmlage. ungebende Lage aus iithylenpropylencopolyraer oder Äthylenpropylendien Gummi ,eine die Lage aus Gummi umgebende Isolationslage aus vernetzten Polyäthylen und eine die äußere Isolationslage umgebende polymere Ummantelung auf. Der Gummi enthält dazugemischtes Füllmaterial, das seine Dielektrizitätskonstante auf einen Wert über 3 erhöht, und die Gummi--und Pclyäthylenlage sind an ihren Grenzflächen durch molekulare Vernetzung, die durch ein gemeinsames Vernetzungsmittel, wie Di-a-cumylperoxid erreicht wird, aneinander gebunden. In einer bevorzugten.Ausführungsform hat die Ummantelung eine halbleitende Zusammensetzung, - die direkt über die Lage aus Polyäthylen extrudiert wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist einen

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metallischen Leiter, vorzugsweise eine den Leiter umgebende Lage als halbleitende. . . Abschirmung und eine innere Lage aus auf Gummi aufgebauter isolierender Zusammensetzung auf, die den Leiter undjeglichehalbleitende-.Abschirmung umgibt und deren 100 % -Modul bei 1JO⁰C mindestens 50 °/o des 100 %-Moduls bei 25⁰C beträgt. Eine äußere Lage aus vulkanisiertem, auf Polymer basierendem Isoliermaterial umgibt und bindet die innere Lage. Die Zu-sammensetzung dieser äußeren Lage v/eist bei Zimmertemperatur einen 100 ?&-Modul auf, der v/es entlich höher ist als der 100%~Modul bei Zimmertemperatur der Zusammensetzung der inneren Lage und vielter bei 130°C einen 100 ^c/o~ Hodul, der wesentlich niederer ist als der 100 fr-Kodul bei 130⁰C der Zusammensetzung der inneren Lage. Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung der inneren Lage dazu gemi-schtes !Füllmaterial, wodurch sich seine Dielektrizitätskonstante auf einen Wert über 3 vergrößert und damit die Dielektrizitätskonstante der Zusammensetzung der äußeren Lage merklich übertrifft. Die innere und äußere Lage des Kabels weisen vorzugsweise ein gemeinsames Vernetzungsmittel, wie bevorzugt Di-a-cumylperoxid, auf. In einer bevorzugten Ausführungsform umgibt eine halbleitende polymere Ummantelung direkt die äußere Lage.

Die Erfindung ist anhand schematischer Darstellungen im folgenden beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kabel;

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, ■ ■ BAD ORIGINAL

Fig. 2 einen Schnitt durch, eine' andere Ausführungsform des Kabels.

Das Kabel 10 weist einen metallischen Leiter 11 auf, der gelitzt oder massiv sein kann und von einer Lage aus einer extrudierten, halbleitenden polymeren Zusammensetzung '. beispielsweise Polymer mit elektrisch leitendem Material, wie Ruß, mit einer glatten zylindrischen äußeren Oberfläche urageben ist. Die Lage 12 kann aus thermoplastischen oder vulkanisierbaren Zusammensetzungen bestehen oder kann teilweise vulkanisiert sein. Direkt über die Lage wird die Lage .13 aus einer synthetischen Gummi zusammensetzung, basiert auf EPM. oder EPDH, extrudiert.

Die Bezeichnung EPiI ist für Gummisorten aus copolynerisiertem Äthylen und Propylen im Handel weitverbreitet; das gleiche gilt für die Bezeichnung EPDM für Terpolyraere, die zusätzlich zu Äthylen und Propylen eine relativ kleine Menge von Dien, beispielsweise Eexadien oder Norbornadien enthalten. Eine Zusammenfassung über die EPH und EPDH betreffende Technik, die Materialien v/erden im -al Ig en einen als "PolyolefineJastomere " bezeichnet, ist in einem Artikel von P.P. Baldwin und G. Ver Strate in Vo. 45, ITr. 3, 30. April 1972, in Rubber Chemistry and Technology, Seiten 709 bis 881 zu finden. Die Zusammensetzung der Lage 13 weist zusätzlich zu den gewöhnlichen in kleinen Mengen vorhandenen Bestandteilen ein Di-a-cumylperoxid zum Vernetzen und 20 bis 60 Gew.-^o eines feinverteilten Füllmaterials, beispielsweise Kaolin, auf. Das Füllmaterial hat die Funktion, die Faserigkeit der GummiZusammensetzung zu vermindern,, so daß die Zusammensetzung sich gleichmäßig extrudieren läßt; es bewirkt aber

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außerdem eine Erhöhung der Dielektrizitätskonstante. Im folgenden wird ausgeführt, daß die höhere Dielektrizitätskonstante zu zusätzlichen Vorteilen des neuen Kabels führt.

Über der Lage 1jü> ist eine Lage 14 aus Polyäthylenisolierung extrudiert, die ebenfalls Di-a-cuinylperoxid zum Vernetzen aufweist. Das Erwärmen zum Vulkanisieren der Isolierung geschieht erst, wenn beide Lagen 15 und 14 extrudiert sind und führt-dazuj daß, weil beide Lagen Peroxid zua Vernetzen enthalten, die Lagen an ihren Grenzflächen miteinander vernetzt werden und stark aneinander gebunden v/erden. Diese Bindung ist für die sehr guten Eigenschaften des Kabels 10 von großer Dichtigkeit, v/eil die Lage 14 aus Polyäthylen einen wesentlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als die Gummilage 13 hat und sich beiia Erwärmen ohne das Vorhandensein einer Bindung trennen würde. Die Trennung der Lage würde Hohlräume erzeugen, innerhalb deren Korona-läitladungen auftreten würden, wenn das Kabel elektrisch hochbelastet wird. Eine halbleitendo Lage 16, vorzugsweise aus extrudierter polymerer Zusammensetzung, befindet sich direkt über der Lage 14, uia eine isolierende Abschirmlage zu bilden; diese wiederum ist mit einer Abschirinbevickelung 17 aus Kupfer oder Aluminium bedeckt, über der sich wiederum eine extrudierte Schutzuiamantelung 18 befindet. Die Schutzummantelung 18 kann aus irgend einem gebräuchlichen Hantelmaterial bestehen, wobei auf Polyvinylchlorid, Neopren oder Butylgumrai basierende Zusammensetzungen besonders geeignet sind.

In Fig. 2 ist ein ähnliches Kabel 20 dargestellt, das sich vom

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BAD ORfGfNAL

Kabel 10 nur durch Fehlen der Lagen 16, 17 und 18 unterscheidet, die durch eine halbleitende polymere Ummantelung 21 mit eingebetteten Drähten 21 (drain wires) ersetzt" · ist. . ■

Die folgenden Beispiele 1 und 2 beschreiben Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 und 2.

Beispiel 1

35 kV Kabel

Lagendicke ein, min.

Durchmesser

cm nom.

.Blankes Kupfer-, koiapakt rund extrudierte Abschirmung EPDli-Gummi

Polyäthylen, vernetzt Ig olationsabschirmung Blankes Kupf einband Polyvinylchioridummantelung

0,02

0,299

0,579

0,761

0,2

1,22 1,2?

1,89

3,096

3,274

3,294

3,729

Beispiel 2

35 kV Kabel

Lagendicke cm, min

Blankes Kupfer, kompakt rund

extrudierte Abschirmung 0,02

EPDH-Gummi 0,299

Polyäthylen, vernetzt 0,356

extrudierte halbleitende Abschirmung 0,216

9 8 2 7 / 0 8 3

Durchmesser cm, nom,

1,22 1,27

1,89 2,644

3,099-8-

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- 8 6 Awg Kupferdrähte (drain wires)

Die Kabel gemäß den Beispielen 1 und 2 ergaben bei den angegebenen Temperaturen und elektrischen Spannungen die folgende Dielektrizitätskonstanten (S.I.C.) und Leistungsfaktoren (/i p.f,).

TABELLE I

	Beispiel	1	Beispiel	2
Volt/m	S.I.O.	^c,o p.f.	S.I.C.	5j p.f.
Raumtemperatur
788	2,68	0,170	2,74	0,360
1576	2,'68	0,208	2,74	0,361
2364	2,68	0,211	2,74	0,365
3152	2,68	0,215	2,74	0,569
90⁰C
788	2,51	0,489	2,58	0,620
1576	2,51	0,495	2,58	0,625
2364	2,51	0,510	2,58	0,631
3152	2,51 .	0,515	2,58	0,638
130⁰G
788	2,38	0,830	2,43	0,931
1576	2,38	0,855	2,43	0,949
2364	2,38	0,871	2,43	0,965
3152	2,38	0,885	2,43	0,979

Die Leistungsfaktoren der Beispiele 1 und 2 ändern, sich mit der Frequenz entsprechend der folgenden Tabelle II bei den jeweils angegebenen Temperaturen:

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TABELLE II Beispiel 1 Beispiel 2

Hertz bei Raumtemperatur

S.I.G. % p.f. S.I.C. % p.f.

60	2,82	0,240	2,82	0,350
100	2,79	0,190	2,85	0,350
1000	2,79	0,145	2,84	0,250
10 000	2,78	0,148	2,82	0,230
100 000	2,77	0,298	2,82	0,280
Hertz bei 90⁰C
60	2,60	0,500	2,65	0,670
100	2,63	0,350	2,66	0,550
1 000	2,62	0,200	' 2,64	0,330
10 000	2,61	0,151	2,63	0,240
100 000	2,61	0,229	2,63	0,240
Hertz bei 130⁰C
60	2,46	0,890	2,54	1,080
100	2,50	0,630	2,55	0,770
1000	2,48	0,285	2,53	0,370
10 000	2,47	0,170	2,51	0,235
100 000	2,46	0,160	2,51	0,265

In der Tabelle III sind die Ergebnisse eines beschleunigten Alterungstestes, bei dem das Kabel aus Beispiel 1 jet/eils 8 h am Tag auf 10O⁰C Leitertemperatur gebracht ist und das

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Ganze während 100 Arbeitstagen durchgeführt wurde, wobei eine Wechselspannung ständig während der Gesamtdauer des Testes angelegt wurde, die doppelt so groß wie die Nennspannung gegen Erde war. Die Tabelle gibt die Eigenschaften an, wie sie zu Beginn jeden Tages vor der Strombelastung gemessen wurde.

TABELLE

III

Test- Kabeldauer temp.

⁰C

Corona— Höhe (kV)

A* B*

Besinn 26,0 50,0 klar

1- Tag 26,7 50,0 klar

7 Tage 29,0 50,0 klar

14 " 27,8 50,0 klar

28 " 28,5 50,0 klar

42 " 25,2 50,0 klar

70 " 25,0 50,0 klar

800 V/mm

SIC

2,71 2,70 2,69 2,68

2,67 2,67 2,67

0,138

0,165 0,150 0,110 0,086 0,082 0,068

2400 V/mm 4000 V/mm SIC

2,71 2,71 2,69 2,68 2,67 2,67 2,67

0,200 0,209 0,190 0,141 0,119

.0,112 0,098

SIC

2,71 2,71 2,69 2,68

2,67 2,67 2,67

0,200 0,207 0,197 0,155 0,116

0,1 Cr

0,095

Beispiel 1 - Strombelastung: 483 Amp

A* = Einsetzen
B* = Löschen

Tabelle IV gibt die Testergebnisse für das Kabel gemäß dem Beispiel 2 nach ..dem Testverfahren gemäß der Tabelle III.

TABELLE IV:

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	Kabel-	TAB	(kV) B*	ELL	E IV	2364	V/ipm	3940	V/mm
Test- ;	temp. ⁰C	Corona-	klär	788	V/mm	SIC		SIG
dauer	26,0	Höhe A*	klar	SIG	5*p£	2,73	0,281	2,73	0,280
Beginn	26,7	50,0	43,0	'2,73	0,315	2,72	0,2%	2,72	0,268
1 Tag	28,8	50,0	42,7	2,72	0,197	2,69	0,202	2,69	0,196
7 Tage	27,8	44,0	41,5	2,69.	0,240	2,68	0,154	2,68	0,140
14 "	•28,5	'+3,5	klar	2,68	0,170	2,67	0,133	2,67	0,125
28 "	25,2	4-3,0	klar	2,67	0,176	2,66	0,124	2,66	0,115
42 "	25,1	50,0	2,66	0,171	2,67	0,101	2,67	0,104
70 "		50,0	2,67	0,122

Beispiel 2 - Stroubelastung:

Tabelle V gi"bt die Ergebnisse, vrenn das Kabel des Beispiels 1 in Wasser von 90° eilig' Abständen getestet wird.

TABELLE

1 in Wasser von 90° eingetaucht vrird und in den gegebenen

Einto.uch-	1576	V/mm	3152	V/jnm .	S	1000	Hz	Pf	I-R. *	247
dauer	SIC		SIC	/■jpf	2	IC		216	Hegohms-K¹	760
24 h	2,62	0,436	2,62	0,520	2	,69	O,	224	10	683
7 Tage	2,62	0,443	2,62	0,502	2	,67.	O,	220	3	260
14 Tage	2,62	0,393	2,62	0,465		,64	o,		5	420
28 Tage	2,64	0,475	2,64	0,525					5
2 Monate	2,65	0,607	2,65	0,624			3

* I.H. = Isolationsviiderstand

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Tabelle VI gibt die Ergebnisse für das Kabel nach Beispiel -2, wenn dieses in Wasser von 9O°C eingetaucht und in den angegebenen Abständen gemessen wird.

TABELLE VI

Eintauch- 1576 V/mjn , 3152 V/mm 1000 Hz I.ß.

dauer _SIC ^_{pf SIC} ^_pf_ _B1Q _{%pf Megohra},

24 h 2,62 0,907 2,62 0,803 2,61 0,274 5,357

7 Tage 2,59 0,365 2,59 0,360 2,61 0,262 4,513

14 Tage 2,60 0,720 2,61 0,720 2,61 0,242 4,573

28 Tage 2,58 0,300 2,58 0,303 ■-— 3,747

2 Monate 2,64 0,500 2,64 0,563 3,400

Tabelle VlI gibt die Ergebnisse, wenn das Kabel nach Beispiel 1 in V/asser von 90° 2 Monate lang eingetaucht wird und mit 34,6 kV Wechselspannung belastet wird.

TABELLE VII

Eintauch	1576	V/mm	3-152	V/mm	1000	Hz	<	,216	I.R.	563
dauer	GIC	%pf	SIO		SIG	O	,227	Megohms- M'	700
24 h	2,60	0,442	2,60	0,500	2,68	O	,223	10	800
7 Tage	2,60	0,452	2,60	0,501	2,66	O	—	6	,617
14 Tage	2,61	0,400	2,61	0,430	2,67		—	'5	,946
28 Tage	2,63	0,493	2,63	0,525	—		4.
2 Monate	2,64	0,753	2,64	0,753	—

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Tabelle VIII gibt die Ergebnisse für das Kabel gemäß Beispiel 2, wenn dieses 2 Monate lang im V/asser von 9O°C eingetaucht wird und mit 34,6 kV Wechselspannung belastet wird.

TAB E LLE VIII ;

V Eintaueh-	1576	V/mm	3152	V/mm	1000	,63	Hz	sw	I.E.
dauer	SIC	·· /Φ f	SIC	fc>f	SIC	,63		,244	Megohras-
24- h	2,61	0,611	2,61	0,675	2	,63	0	,241	6 000
7 Tage	2,60	0,34-0	2,60	0,410	2		0	,229	4 680
14 Tage	2,60	0,576	2,61	0,791	2		0		4 666
28 Tage	2,60	0,559	2,61	0,721				3 647
2 Iionate	2,63	0,721	2,64	0,920			3 317

Eine Terpolymerf ormel, die für die Leiter 13 benutzt werden kann, hat die in Tabelle IX gegebene Zusammensetzung.

TABELLE IX

	Gew.-Teile
Äthylenpropylen-1,4-hexadienterpolymer	100.
Ruß	10
siliconbehandeltes Kaolin	110
Bleioxid	5
Silan	1
Antioxidationsmittel	1,5
Zinkoxid	5
Paraffinöl	15

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Gew'.-Teile

Paraffin 5

Di-a-cumylperoxid 3 > 5

Eine Copolymerformel, wie sie für Lage 13 geeignet ist, hat die in Tabelle X gegebene Zusammensetzung.

ι TABELL-E X

	Gew.-Teile
• Äthylenpropylencopοlyraer	100
Zinkoxid	•5
Siliconbehandeltes Kaolin	110
Ruß	10
P'olyirrerisiertes Trimetliyldihydx-ochiiiolin	.1,5
(Antioxidationsmittel)
PbO₂	3
Silan	1
Di-α—cumylperoxid	2,7
Schwefel	0,3

Die für die Verwendung in der Lage 13 geeigneten Copolymere und Terpolyaiere haben vor der Vulkanisation ein Molekulargewicht von 100 000 bis 1 000 000 und einen Äthyl engehalt zwischen 25 und 75 Ho 1-5?. Zusätzlich können sie mit bis zu etwa 15 /» Polyäthylen gemischt werden, wobei die Grenze dadurch gegeben ist, daß die Gumminatur der Zusammensetzung, die durch eine relative Beibehaltung des Moduls bei Erwärmung gekennzeichnet ist, nicht zerstört wird. In der modernen Technik und in dieser Anmeldung unterscheidet das Wort Gummipolymere, die relativ gut elastisch sind und eine relativ flache Modul Temperaturkurve aufweisen, von thermoplastischen Kunststoffen, wie bei-

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spielsweise Polyäthylen, deren Modul sogar nach Vernetzen mit steigender Temperatur stark absinkt. In der Gummi- und Kunststofftechnik viird der 100 Jo-Iiodul bei einer gegebenen Temperatur als ein reproduzierbarer Parameter verwendet, der dazu geeignet ist, verschiedene Materialien zu vergleichen. Der 100 $o-Hodul wird als die Spannung als liraft-pro-Einlieitsquerschnitt bestimmt, die erforderlich ist, ura die jeweilige Probe um 100 ^c/o zn verlängern. Eine Zusammenstellung der 100 £»-Kodule, in pounds per square inch, von Butyl und EPH-Guimniar ten und gefülltem und nicht gefüllten vernetzt ein Polyäthylen über einen Temperaturbereich ist in den IEEE Transactions, "Power Apparatus and Systems", April, 1968, Seite 1142, gegeben. Darin wird aufgezeigt, daß Polyäthylen bei Zimmertemperatur einen wesentlich höheren 100 /j-Hodul hat als Gummi, jedoch, wenn es nicht gefüllt ist, bei 130°0 einen wesentlich geringeren Modul aufweist. Bei 1JO⁰C fällt der 100 >i,-Hodul von Polyäthylen auf weniger als ein Drittel seines Wertes bei 25⁰C, während der 100 >^-Modul von EPM bei 150°G seinen Wert bei 25°C übertrifft. Zweckmäßigerweise sollte im erfindungsgemäßen Kabel der 100 Si-Hodul der Zusammensetzung für die Gummilage 14 zwischen 25° und 130 C um nicht mehr als 50..% fallen. Gummi zusammensetzung en, die ihren Modul bei erhöhter Temperatur beibehalten und in Ausführungsformen der Erfindung nützlich zu verwenden sind, können kleinere Mengen von Polyäthylen oder anderen thermoplastischen Materialien enthalten. Insbesondere können erfindungsgemäß bis zu 30 Teilen Polyäthylen je 100 Teile Gummi in die EPH- oder EPDM-Zusammensetzungen der Lage eingebracht werden. Ähnlich kann die Außenlage 14 kleine Mengen von Gummi enthalten. Speziell weist eine für die Lage

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verwendete Polyäthylenzusa;mmensetzun.g bis zu JO Teile EPM oder EFDIi je 100 Teile Polyäthylen auf. Eine zusätzliche Terpolymerfornel, die für die Lage 13 geeignet ist und als EPDH-Zusammensetzung in den Beispielen 1 und 2 verwendet wird, ist in der Tabelle XI angegeben.

IABELLIi XI

Gew.-Teile

Äthylenpropylen-1,4-hexadienterpoly-

mer , 100,0

Polyäthylen 10,0

"Iranslink" . 120,0

Büß 5,0

PbO₂ 6,0

Antioxidationsmittel 1,0

Paraffin 3,0

Paraffine) 1 10,0

Silan 1,5

Di-oc-cumylp er oxid 3,0

Schwefel - 0,3

Die flache Temperaturraodulkurve von Gummiarten, die oben erwähnt wurde, ist besonders wichtig für Hochspannung skabel mit dickwandigen Isolierungen, weil solche Isolierung eine l/ärmebarriere bildet und die vom Leiter erzeugte Wärme eingrenzt. Aus diesem Grunde ist die Erfindung besonders geeignet für Kabel mit einer radialen Isolationsdicke von wenigstens 6,25 mm.

Der Zusatz von Kaolin oder anderem Füllmaterial zu der Gummizusammensetzung wird durch Verfahrenserforder-

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nisse "bestimmt und überschreitet im allgemeinen nicht die Kenge, die für gutes Extrudieren erforderlich ist, mit der Ausnahme, daß nicht weniger zugesetzt wird, als notwendig ist, um die Dielektrizitätskonstante der Zusammensetzung auf über 3 zu erhöhen. Die Dielektrizitätskonstante der Zusammensetzung gemäß der Tabelle IX wurde mit etwa 3,9 geinessen, so daß die Verarbeitung und nicht so sehr die Anreicherung den tatsächlichen IFüllmaterialgehalt bestimmen. Der für das Erreichen einer gewünschten Dielektrizitätskonstante der Gumiaizusammensetzung nötige prozentuale Füllmaterialzusatζ kann aus den bekannten Werten der Dielektrizitätskonstante des Füllinaterials und des einen polymeren Materials berechnet werden.

Die hohen anfänglichen Corona-Eiiisätzwerte aus den Tabellen III und IY lassen klar werden, daß die Bindung an der Grenzfläche zwisehen der inneren EPDiI- und äußeren Polyäthylenlage sich trotz der Tatsache, daß das Polyäthylen einen wesentlichen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizient als das Terpolymer aufweist, nicht gelöst hat. Die innere Lage weist wegen ihrem Kaolineinschluß eine Dielektrizitätskonstante von etwa 3,9 auf, während die Dielektrizitätskonstante von Polyäthylen etwa 2,3 beträgt. Das Kabel hat dadurch die vorteilhafte Eigenschaft "abgestuft" zu sein, weil neben dem Leiter, wo die größte Spannungskonzentration auftritt, Material mit einer höheren Dielektrizitätskonstanten ist. Bisher führten Versuche, Polymere zu verwenden, mit denen die Kabel-isolierung abgestuft werden konnte, ständig zu einer Unstetigkeit oder zu Hohlräumen zwischen den Lagen mit verschiedenen Polymer-

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grun&substanzerL. Ein sehr wichtiges Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Lagen aus verschiedenen Polymeren, die Zusammensetzungen mit verschiedenen Dielektrizitätskonstanten bilden, mittels einem gemeinsamen vulkanisierenden Agens miteinander verbunden xverden; dieses Agens bewirkt eine Vernetzung an der Grenzfläche zwisehen den Lagen.

Als Vernetzungsmittel wird in den Beispielen 1 und 2 Μα-cumylp er oxid verwendet, es können jedoch auch andere Vulkanisierungsmittel verwendet werden, vorausgesetzt, sie bewirken eine Vernetzung sowohl, der Gummilase 13 als auch derKunststofflage aerart, da£ beide miteinander verbunden werden.

Bei der Herstellung- des Kabels werden-yiei\ verschiedene

narbleitende Lagen über den Leiter extrudiert: Bie/abschimung 12, die Guruniisolierung 13 > die Polyäthylenisolierung 14 und die Isolationsabsehirmung 16. Alle diese Extrudieruncen können mit einem Extrusionskopf geeigneter Art bewerkstelligt v/erden, sie können aber auch am Kern vorbei gelangen, wobei jede extrudierte Lage direkt in einen anderen Extrusionokopf kommt, in dem die nächste Lage aufgebracht wird. £s können aber auch Kombinationen solcher Vielfach- und Tsndejnextrusxonen durchgeführt werden. Beispielsweise kann die halb-Mtends Abschirmung in einem Kopf angebracht v/erden, worauf eine.. Doppel aufbringung der Gummi- und Polyäthyleniso lie rung

folgt , der wiederum irgendwie die Aufbringung der Isolationsabschirmung 16 folgt. Das Gleiche kann für das Kabel 20 gelten, bei dem die halb!extende Abschirmung durch die Ummantelung 21 ersetzt ist. Die Ummantelung 18 wird immer in einem Tandem oder getrennten Arbeitsvorgang aufgebracht .

AKSPHÜCHE:

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PAD

Claims

A ΙΓ S P R ti GHE

V Ό / Elektrisches Kabel rait einem metallischen Leiter, "tJlner den Metallischen Leiter urn^eben&en Lage als haloleiteii/le A.hschirnun^·, die Abschirmlage um-

^;ebsu.dcn Ifiolationolagen "und einer die Icolationsla^en iiiiceheiidor: polyr.icren UintiiantelTinc, dadurch g e k e η η ~ ζ e i c h 31 et , daß die Isolationsla£;en (13, 1^i-, 16) eineerste Lagö(i3) iait Äthylenpropylcncopolymer-oder Äthylenxjropylendienterpolvweri^iüiai und eine zweite Lage (14) nit vernetztcia Polyäthylen, die die erste Lage (13) umgibt und an diese gebunden ist, auf v/ei st.
2) Kabel nach Anspruch 1, dadurch & e k e η η zeichnet , daß dein Copolymer oder Terpolyraer iülliaaterial beigemengt ist, wodurch die !Dielektrizitätskonstante dex^ ex'sten Isolationslage auf einen Wert über 3 erhöht wird.
3) Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Isolatioiislagen (13₅ 14) durch molekulare Vernetzung an ihren Grenzflächen aneinan-

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der gebunden sind.
4-) !Label nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Isolationslagen (13j 14-) ein gemeinsames Vernetzungsmittel enthalten.
5) Kabel nach Anspruch 4, dadui-ch ge k e η η zeichnet , daß das Vernetzungsmittel Di-acumylperoxid. enthält.
6) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet , daß die Ummantelung (21) eine direkt über die Läge (14) aus vernetzten! Polyäthylen, aufgebrachte halbleitende Zusammensetzung aufweist.
7) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der 100,'i-Modul der ersten Isolationslage (13) bei 13O⁰G mindestens 50 >;· des lüCMioduls bei 2^⁰C beträgt.
8) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 75 dadurch gekennzeichnet , daß der 100,^-Hodul der zweiten Isolatiouslage (14) bei Zimmertemperatur

größer ist als der IGO/^Kodul der ersten Isolationslage (13) ebenfalls bei Zimmertemperatur.
9) Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß der 100^^-Modul der zweiten Isolationslage (14) bei 130°C kleiner ist als der 100%-Modul der ersten Isolationsüsge (13) bei 130°C.

ORIGINAL INSPECTED - 3 -

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10) Kabel nach, einem der Ansprüche 1 bis 9> dadurch gekennzeichnet , daß der Modul der äußeren Isolationslage (14) bei 130° C ein Drittel des Moduls bei 25 C nicht überschreitet.
11) Kabel nach einem der .Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e kennzeichnet , daß die innere (13) und äußere (14) Isolationslage in radialer Richtung zusammen wenigstens 6,25 mm dick sind.

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