DE2430318A1

DE2430318A1 - Electrical cables with electrostatic shielding layers - contg acetylene black and copolymer of ethylene, butyl acrylate and opt acrylic acid

Info

Publication number: DE2430318A1
Application number: DE2430318A
Authority: DE
Inventors: Ilse Dipl Ing Arendt; Hans Joachim Dr Bode
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1974-06-21
Publication date: 1976-01-08

Abstract

Mono- or poly-conductor electric cables or wires are provided with >=1 electrostatic shielding layers of a weakly conductive mixt. contg. (1) acetylene black and (2) a copolymer of C2H4 and Bu acrylate or a terpolymer of C2H4, Bu acrylate and acrylic acid, as main components. Used for communication and heavy current cables, esp. cables with an insulation of thermoplastic or crosslinked polyethylene or C2H4 copolymer. (i) Conductive mixt. has low impact sensitivity and moisture absorption when extruded: (ii) or conductors obtd. resist bending, shocks and cracking; (iii) electrical sensitivity of layer increases less strongly with increasing temp. than standard mixt. layers.

Description

Elektrisches Kabel mit elektrostatischer Abschirmung Elektrische Kabel und elektrische eitungen werden häufig mit einer elektrostatischen Abschirmung ausgerüstet. Dies gilt sowohl Sür Nachrichtenkabel und -leitungen als für Starkstromkabel und -leitungen. Während bei Nachrichtenkabeln mit Hilfe der elektrostatischen Abschirmung vor allem von außen kommende störende Einflüsse abgeschirmt werden sollen, dient bei Starkstromkabeln und -leitungen die elektrostatische Abschirmung zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes im Bereich der Kabelisolierung. Zu diesem Zweck werden vor allem bei Starkstromkabeln und -leitungen im Mittel- und Hochspannungsbereicli sowohl zwischen dem zeiger und der Isolierung als auch zwischen der Isolierung und dem äußeren Schirm elektrisch schwachleitende Schichten angeordnet, die in der Regel aus einem elektrisch schwachleitend gemachten Kunststoff bestehen. Dies gilt vor allem für Kabel mit einer Isolierung aus thermoplastischem oder vernetztem Polyäthylen oder aus Copolymerisaten'des Athylens, wie beispielsweise einem Äthylen-Propylen-Kautschuk.Electrostatic shielded electrical cable Electrical cables and electrical lines are often equipped with an electrostatic shield. This applies to communications cables and lines as well as power cables and -cables. While with communication cables with the help of electrostatic shielding above all, disturbing influences coming from outside are to be shielded, serves in the case of power cables and lines, the electrostatic shielding for equalization of the electric field in the area of the cable insulation. To this end, be ahead especially for power cables and lines in medium and high voltage areas between the pointer and the insulation and between the insulation and the outer shield electrically weakly conductive layers arranged, as a rule consist of an electrically weakly conductive plastic. This applies before especially for cables with insulation made of thermoplastic or cross-linked polyethylene or from copolymers of ethylene, such as, for example, an ethylene-propylene rubber.

Für Starkstromkabel mit einer Isolierung auf der Basis von Polyäthylen, die eine innere und/oder eine äußere Beitschicht aufweisen, ist für das Material der inneren und/oder äußeren Beitschicht die Verwendung verschiedener Kunststoffe vorgeschlagen worden, beispielsweise ein elektrisch schwach leitendes Polyolefin wie Polyäthylen oder ein elektrisch schwach leitendes Copolymerisat aus Äthylen und Propylen (DD-OS 2 107 042) oder ein vernetzbares Mischpolymerisat aus Äthylen, Vinylacetat und Vinylchlorid oder aus Äthylen und Vinylacetat (D2-AS 2 117 247). Weiterhin ist es bekannt,als Basis derartiger elektrisch schwachleitender Mischungen ein Copolymerisat aus Äthylen und Äthylacrylat zu verwenden, wobei die leitenden Eigenschaften einer solchen Mischung durch einen normalen Leitruß oder durch Acetylenruß erzielt werden können (DT-AS 1 219 674). Bei Verwendung eines normalen Beitrußes ist es wegen der starken Feuchtigkeitsaufnahme erforderlich, die Mischung vor der Verarbeitung zu trocknen und gegebenenfalls auch~den mit einer Beitschicht versehenen Leiter vor dessen lTeiterverarbeitung einer Trockenbehandlung zu unterziehen.For power cables with insulation based on polyethylene, which have an inner and / or an outer layer is for the material the use of different plastics for the inner and / or outer layer has been proposed, for example a poorly electrically conductive polyolefin how Polyethylene or an electrically weakly conductive copolymer of ethylene and Propylene (DD-OS 2 107 042) or a crosslinkable copolymer of ethylene and vinyl acetate and vinyl chloride or from ethylene and vinyl acetate (D2-AS 2 117 247). Furthermore is it is known that a copolymer is used as the basis of such electrically weakly conductive mixtures to use from ethylene and ethyl acrylate, the conductive properties of a such a mixture can be achieved by a normal carbon black or by acetylene black can (DT-AS 1 219 674). When using a normal contribution it is because of the strong moisture absorption required to apply the mixture before processing dry and, if necessary, also pre-coat the conductor with a supplementary layer to subject its downstream processing to a dry treatment.

Andererseits zeichnen sich derartige Mischungen durch eine geringe Kerbempfindlichkeit aus.On the other hand, such mixtures are characterized by a low Notch sensitivity off.

Bei Verwendung von Acetylenruß erübrigen sich die erwähnten Trockenbehandlungen wegen der äußerst geringen Beuchtigkeitsaufnahme des Acetylenrußes bzw. der den Acetylenruß enthaltenden Mischungen; bei der praktischen Anwendung derartiger Mischungen hat sich aber gezeigt, daß sich in der aus der Mischung gebildeten Beitschlcht als Folge von Biegebeanspruchungen Risse ausbilden können, wodurch die Gefahr einer elektrischen Unterbrechung der Beitschickt besteht; derartige Unterbrechungen können zu Teilentladungen und Glimmerscheinungen und dadurch zu elektrischen Durchschlägen führen. Der Vorteil der geringen Feuchtigkeitsaufnahme von Mischungen, die Acetylenruß enthalten, wird bei der bekannten Mischung also mit dem Nachteil einer größeren Kerbempfindlichkeit erkauft.If acetylene black is used, the aforementioned dry treatments are unnecessary because of the extremely low moisture absorption of the acetylene black and the den Mixtures containing acetylene black; in the practical application of such mixtures but it has been shown that in the contribution formed from the mixture as As a result of bending stresses, cracks can form, thereby increasing the risk of a there is an electrical interruption in the transmissions; such interruptions can partial discharges and glowing phenomena and thus electrical breakdowns to lead. The advantage of the low moisture absorption of mixtures containing acetylene black contained, is thus with the disadvantage of a larger one in the known mixture Notch sensitivity bought at the price.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei ein- oder mehradrigen elektrischen Kabeln oder Leitungen, die eine oder mehrere der elektrostatischen Abschirmung dienende Schichten aufweisen, die mit der elektrostatischen Abschirmung angestrebten elektrischen Eigenschaften des Kabels mit größerer Sicherheit zu gewährleisten oder zu verbessern.The invention is based on the problem of single-core or multi-core electrical cables or wires that carry one or more of the electrostatic Have shielding serving layers, which with the electrostatic shield to ensure desired electrical properties of the cable with greater security or improve.

Zur Tösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem Kabel oder einer eitung aus, bei dem die der elektrostatischen Abschirmung dienende Schicht aus einem elektrisch schwachleitenden Material in Form einer Mischung besteht, deren wesentliche Bestandteile ein Mischpolymerisat mit Äthylen als einer Komponente und ein Acetylenruß sind. GemäB der Erfindung ist als Mischpolymerisat ein Copolymerisat aus Äthylen und Butylacrylat oder ein Terpolymerisat aus Äthylen, Butylacrylat und Acrylsäure verwendet.To solve this problem, the invention is based on a cable or a line in which the electrostatic shielding layer is used consists of an electrically weakly conductive material in the form of a mixture, whose essential constituents a copolymer with ethylene as one component and are an acetylene black. According to the invention, the copolymer is a copolymer of ethylene and butyl acrylate or a terpolymer of ethylene, butyl acrylate and Acrylic acid used.

Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Mischung, die nachfolgend als Beitcompound bezeichnet wird, zeichnet sich auch im extrudierten Zustand sowohl durch eine geringe Kerbempfindlichkeit als auch- durch eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme aus. Sie vereinigt somit in sich die Vorteile bekannter Mischungen mit normalem Beitruß und bekannter Mischungen mit Acetylenruß unter Ausschaltung der Nachteile dieser Mischungen. Demnach sind gemäß der Erfindung ausgebildete elektrische Kabel oder eitungen beständig gegen Biegebeanspruchungen, wie sie beim Auf- und Abwickeln des Kabels sowie beim Verlegen und bei der Montage auftreten und widerstandsfähig gegen Verletzungen, wie sie beispielsweise infolge von mechanischen Beanspruchungen bei der Fertigung des Kabels auftreten können. Durch die verbesserte Beständigkeit der Beitschichten dieser Kabel und eitungen gegen Rißbildungen wird somit insgesamt die Gefahr von Teilentladungen, Glimmerscheinungen und elektrischen Durchschlägen, die auf Fehler in der Leitschicht zurückzuführen sind, weitestgehend beseitigt. Die geringe Feuchtigkeitsaufnahme des Beitcompounds erübrigt im übrigen einen besonderen Trocknungsvorgang vor der Verarbeitung zur Leitschicht und vor der weiteren Behandlung einer Leitschicht.The mixture provided in the context of the invention, which follows is referred to as a Beitcompound, is also distinguished in the extruded state both by a low notch sensitivity as well as by a low moisture absorption the end. It thus combines the advantages of known mixtures with normal ones Contribution and known mixtures with acetylene black, eliminating the disadvantages these mixtures. Accordingly, electrical cables formed in accordance with the invention or lines resistant to bending stresses, such as those caused by winding and unwinding of the cable as well as during laying and assembly occur and resistant against injuries such as those caused by mechanical stress can occur during the manufacture of the cable. Due to the improved resistance the additional layers of these cables and lines against Cracking will be thus overall the risk of partial discharges, glowing phenomena and electrical Breakdowns that can be traced back to defects in the conductive layer, as far as possible eliminated. In addition, the low moisture absorption of the component is superfluous a special drying process before processing to the conductive layer and before the further treatment of a conductive layer.

Ein weiterer Vorteil eines gemäß der Erfindung ausgebildeten elektrischen Kabels oder einer solchen Leitung ist darin zu sehen, daß der spezilische elektrische Widerstand der Beitschicht mit zunehmender Temperatur weniger stark ansteigt als bei den-bisher für diese Zwecke bekannten elektrisch schwachleitenden Mischungen.Another advantage of an electrical device designed according to the invention Cable or such a line is to be seen in the fact that the special electrical The resistance of the sub-layer increases less with increasing temperature than in the case of the electrically weakly conductive mixtures previously known for these purposes.

Bezüglich der Verschweißung mit über und/oder unter der Beitschicht angeordneten Isolierschichten und der mechanischen Festigkeit und Dehnung ergeben sich im Vergleich mit den bisher bekannten Mischungen, insbesondere mit der aus der deutschen Auslegeschrift 1 219 674 bekannten Mischung, annähernd gleichwertige Ergebnisse.Regarding the welding with above and / or below the reinforcement layer arranged insulating layers and the mechanical strength and elongation in comparison with the previously known mixtures, in particular with the the German Auslegeschrift 1 219 674 known mixture, approximately equivalent Results.

Für das im Rahmen der Erfindung vorgesehene Beitcompound hat sich folgende Zusammensetzung als besonders geeignet erwiesen: 55 bis 65 Gew.- Copolymerisat bzw. Terpolymerisat 30 bis 40 Gew.- Acetylenruß 4 bis 6 Gew.--0O niedermolekulares Polyäthylen (beispielsweise "A-Wachs" der Firma BASF) 0,5 bis 0,9 Gew.-ßeeines Antioxidans wie beispielsweise 4,4 ghiobis-(5-methyl-6-tert.butyl-- phenol) Dem Beitcompound kann gegebenenfalls ein Vernetzungsmittel in üblicher Menge beigegeben sein, wenn eine Vernetzung der Leitschicht, gegebenenfalls zusammen mit der Isolierung, in Betracht ko.mmt.For the part compound envisaged within the scope of the invention the following composition has proven to be particularly suitable: 55 to 65 wt. copolymer or terpolymer 30 to 40 wt .- acetylene black 4 to 6 wt .- 0O low molecular weight Polyethylene (for example "A-wax" from BASF) 0.5 to 0.9% by weight of an antioxidant such as 4,4 ghiobis- (5-methyl-6-tert.butyl-- phenol) To the A conventional amount of a crosslinking agent can optionally be added to Beitcompound if a cross-linking of the conductive layer, possibly together with the insulation, into consideration.

Ein AusSührungsbeispiel eines gemäß der Erfindung ausgebildeten Starkstromkabels ist in der Figur dargestellt.An embodiment of a power cable constructed in accordance with the invention is shown in the figure.

Die Figur zeigt ein Einleiter-Mittelspannungskabel 1 für eine Spannung von 30 kV, auf dessen aus Drähten aufgebautem Leiter 2 zunächst die innere Leitschicht 3 aus einem elektrisch schwachleitenden Compound aufgebracht ist. Darüber befindet sich die extrudierte Isolierung 4 aus einem Polyäthylen. Auf die Isolierund 4 ist die äußere Beitschicht 5 aus ebenfalls einem elektrisch schwachleitenden Oompound aufgebracht. Darüber befindet sich der elektrische Schirm 6 aus einer Kupferbandbespinnung und der äußere Mantel 7 aus Polyw-inylchlorid.The figure shows a single-conductor medium-voltage cable 1 for one voltage of 30 kV, on whose conductor 2, which is made up of wires, initially the inner conductive layer 3 is applied from an electrically weakly conductive compound. Above it is located the extruded insulation 4 made of a polyethylene. On the Isolierund 4 is the outer layer 5 also consists of an electrically weakly conductive compound upset. Above this is the electrical screen 6 made of a copper tape covering and the outer jacket 7 made of polyvinyl chloride.

Die innere Beitschicht 3, die Isolierung 4 und die äußere Beitschicht 5 wurden im gleichen Arbeitsgang mit einem Dreifachspritzkopf aufgebracht. Dabei wurde für die Isolierung ein thermoplastisches Polyäthylen verwendet, während für die innere Leitschicht 3 und die äußere Leitschicht 5 ein durch Zusatz von Acetyle-nruß elektrisch schwachleitend gemachtes Copolymerisat aus Äthylen und Butylacrylat verwendet ist. Der für die innere und äußere Beitschicht verwendete Oompound enthält außerdem einen geringen Anteil niedermolekulares Polyäthylen und eine übliche Menge eines Sntioxidans.The inner layer 3, the insulation 4 and the outer layer 5 were applied in the same operation with a triple spray head. Included a thermoplastic polyethylene was used for insulation, while for the inner conductive layer 3 and the outer conductive layer 5 by adding acetyl black Electrically weakly conductive made copolymer of ethylene and butyl acrylate is used is. The Oompound used for the inner and outer layers also contains a small amount of low molecular weight polyethylene and a common amount of one Antioxidant.

1 Figur 2 Ansprüche1 Figure 2 claims

Claims

Claims 1. Single or multi-core electrical cable or electrical line with one or more electrical static shielding Layers of an electrically weakly conductive material in the form of a mixture, the essential constituents of which are a copolymer with ethylene as one component and acetylene black, characterized in that the copolymer is a copolymer from ethylene and butyl acrylate or a terpolymer from ethylene, butyl acrylate and acrylic acid is used.

2. Electrical cable according to claim 1, characterized in that the electrostatic shielding layer made of a mixture of 55 up to 65% by weight copolymer 30 to 40% by weight acetylene black 4 to 6% by weight low molecular weight Polyethylene and 0.5 to 0.9% by weight of an antioxidant.