DE2552895A1

DE2552895A1 - Elektrisches kabel fuer mittlere und hohe spannungen

Info

Publication number: DE2552895A1
Application number: DE19752552895
Authority: DE
Inventors: @@ Castelli Mario; @@ Secco Alessandro
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1974-11-27
Filing date: 1975-11-25
Publication date: 1976-08-12
Also published as: AR208932A1; SE422381B; FR2293039A1; GB1516708A; AU8615775A; BR7507452A; AU497407B2; JPS5162372A; CA1047135A; SE7513181L; FR2293039B1; IT1026543B; ZA756712B

Description

Die .Erfindung besieht sich auf ein elektrisches Kabel für mittlere und hohe Spannungen, bei welchem der oder jeder Kern einen Leiter auf v/eist, der mit einer inneren halbleitenden Abschirmung bedeckt ist, die ihrerseits von einer extrudierten Isolierung überzogen ist, welche wiederum durch eine äußere halbleitende Abschirmung geschützt ist. Sin solches Kabel ist erfindungsgemäß derart verbessert, daß die äußere Abschirmung von der Isolierung bequem entfernt bzw. abgezogen v/erden kann.

ORIGINAL INSPECTED

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Es ist bekannt, daß bei elektrischen Kabeln für mitt-

lere und hohe Spannungen, die eine um den Leiter herum extrudierte Isolierung aufweisen, die erste oder innere Abschirmung durch ein gewickeltes halbleitendes Band oder durch halbleitendes LIaterial, welches extrudiert oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise erhalten ist, gebildet sein kann. Die extrudierte Isolierung, wie sie bisher benutzt wurde, besteht aus natürlichem Kautschuk oder aus synthese!schein Material, sie besteht jedoch vorzugsweise aus dem letzteren, beispielsweise aus Athylenpropyleiikautschuk oder aus vernetztem Polyäthylen.

Die zweite halbleitsnde Abschirmung oder äußere halbleitende Abschirmung ist vorzugsweise auf die Isolierung extrudiert, da es zur Verhinderung des Einschließens von Luft zwischen der Abschirmung und der Isolierung erforderlich ist, daß die beiden Lagen vollkommen aneinander haften.

Selbstverständlich hängt der Grad der Haftung ζ v/isehen den beiden Lagen von den verwendeten Materialien ab, jedoch ist das Anhaften an sich durch gleichzeitiges Vernetzen oder Härten bzw. Vulkanisieren der Isolierung und der extrudierten halbleitenden Abschirmung gewährleistet. Die letztere muß nicht notwendigerweise, kann jedoch aus dem gleichen Material wie die Isolierung hergestellt sein und enthält einen zusätzlichen leitenden Füllstoff, beispielsweise Kohlenruß.

Das Härten oder Vernetzen bzw. Vulkanisieren findet unter Verwendung geeigneter Kittel, die in Übereinstimmung

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mit dem Grundmaterial ausgewählt sind, statt.

Vollkommene Haftung zwischen der extrudierten Isolierung und der äußeren halbleitenden Schicht führt einerseits dazu, daß das Kabel sehr gute elektrische Eigenschaften hat, es führt andererseits jedoch zur Erzeugung ernsthafter mechanischer Probleme zur Zeit der Herstellung der Kabelenden und der Hilfs- oder Zubehörteile allgemein, beispielsweise nämlich dann, wenn es notwendig ist, die äußere halbleitende Abschirmung von der Isolierung zu entfernen bzw. von ihr abzuziehen.

Gegenwärtig werden verschiedene Verfahren dazu verwendet, das Abziehen oder Abschälen der äußeren Abschirmung auszuführen, und allgemein können diese Verfahren in zwei Arten unterteilt werden. Bei dem einen Verfahren wird lediglich die halbleitende Abschirmung mit Spezialmessern, die in der Technik bekannt sind, eingeschnitten und wird dann von der Isolierung abgeschält. In diesem Fall kann die halbleitende Abschirmung abgezogen werden, jedoch wird eine kleine Schicht der Isolierung abgeschält oder eine gev/isse Dicke der Abschirmung auf der Isolierung belassen, die dann in geeigneter Weise abgeschabt werden muß.

Das zweite Verfahren, welches beispielsweise angewendet werden kann, wenn die Isolierung aus Äthylenpropylenkautschuk hergestellt ist und die äußere Abschirmung ebenfalls aus Athylenpropylenkautsch.uk mit Kohlenruß beladen

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oder aus vernetztem Polyäthylen mit Kohlenruß beladen gebildet ist, besteht darin,^veine Wärmequelle zum Erhitzen der äußeren Abschirmung zu verwenden, die dann in ausreichend bequemer Weise infolge der Tatsache, daß das Material der Abschirmung im heißen Zustand gegenüber dem Material der Isolierung bessere mechanische Eigenschaften hat, entfernt werden kann. Bei diesem Verfahren kann die darunterliegende Isolierung leicht beschädigt werden. Zusammenfassend ist zu sagen, daß bei den gemäß den genannten Verfahren gebildeten Kernen der Nachteil besteht, daß die Abschirmung so stark an der darunterliegenden Isolierung anhaftet, daß das Abziehen der Abschirmung vergleichsweise schwierig ist und daß ein Abziehen der Abschirmung nicht ohne Verwendung besonderer Mittel zum Durchführen des Abschäl- oder Abziehvorganges möglich ist ο

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten elektrischen Kabels mit einer extrudierten Isolierung, bei welchem die äußere halbleitende Abschirmung bequem derart abgezogen werden kann, daß die Integrität der extrudierten Isolierung nicht beeinträchtigt wird und keine zusätzlichen Arbeitsvorgänge, beispielsweise die Anwendung von Wärmequellen, außer den üblichen Schneid- und Abziehvorgängen erforderlich sind ο

Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein elektrisches Kabel für mittlere und hohe Spannungen, bei welchem der oder jeder Kern einen Leiter aufweist, der mit einer inneren halbleitenden Abschirmung, einer extrudierten Isolierung aus syn—

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thetischem Material und einer äußeren halbleitenden Abschirmung bedeckt ist, die^vebenfalls extrudiert und aus synthetischem Material gebildet und gleichzeitig mit der Isolierung gehärtet oder vulkanisiert ist. Gemäß der Erfindung ist ein solches Kabel dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung aus einer Mischung oder Masse auf der Basis von synthetischem, polymerem Ißaterial, das mit Peroxydmitteln vernetzbar ist, gebildet ist, und daß die äußere halbleitende Abschirmung durch eine Masse auf der Basis von synthetischem, polymerem Material gebildet ist, das in Gegenwart von Peroxyden abgebaut wird, wobei diesem S3^rnthe tischen, polymeren Material ein leitender Füllstoff zugesetzt ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein einkerniges Kabel Io dargestellt, welches gemäß der Darstellung einen leitenden Strang 11 hat. Der Leiter kann aber auch ein Eindrahtleiter sein. Der Leiter ist mit einer ersten oder inneren halbleitenden Abschirmung 12 überzogen, die vorzugsweise aus extrudiertem Material gebildet ist, beispielsweise aus synthetischem Material, die jedoch auch durch ein schraubenlinienförmig gewickeltes halbleitendes Band gebildet sein kann, beispielsweise aus einem Textilband, welches mi*t halbleitendem Material behandelt ist.

Eine Isolierhülle 13, die nachstehend der Einfachheit halber als "Isolierung" bezeichnet wird und aus synthetischem

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Material gebildet ist, ist dicht bzw. fest auf die innere halbleitende Abschirmung 12 aufgebracht. Eine halbleitende Lage 14, die auf die Isolierung 13 extrudiert ist, stellt die zweite oder äußere halbleitende Abschirmung dar. Diese Abschirmung 14 ist ebenfalls aus synthetischem Material gebildet.

Eine metallene Abschirmung 15 und eine thermoplastische Umhüllung 16 vervollständigen das Kabel. Es ist jedoch ersichtlich, daß verschiedene Änderungen an dem Kabel möglich sind. Beispielsweise kann das Kabel einen einzigen Kern, wie in der Zeichnung dargestellt, oder mehrere Kerne, beispielsweise drei Kerne, aufweisen. Unter dem Ausdruck "Kern" ist hier die Einheit zu verstehen, die aus dein Leiter, der ersten halbleitenden Abschirmung, der Isolierung und der zweiten halbleitenden Abschirmung gebildet ist.

Das synthetische, polymere Material, welches die Isolierung 13 bildet, ist aus einer Masse hergestellt, die geeignete elektrische Eigenschaften hat, und zwar auf der Basis von polymeren Materialien, die mit Peroxydmitteln vernetzbar sind ο

Für die Isolierung 13 wird vorzugsweise ein Äthylenpolymer, beispielsweise vernetztes Polyäthylen, oder ein Copolymer von Äthylen mit einem oder mehreren Comonomeren, beispielsweise Äthylenpropylen, Äthylenvinylacetat, Äthylen-

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. ■ äthylacrylat, Äthylenpropylendien od. dgl. 7 erv. jvidet.

Als Vernetzungsmittel kann ein monofunktionelles oder polyfunktionelles organisches Peroxyd verwendet werden, z.B. ein monofunktionelles Peroxyd

R- - 0 - 0 - R',

in dem R = R¹ sein kann, oder ein bifunktionelies Peroxyd R'-O-O-R-O-O-R",

in dem R¹ = R" sein kann.

Füllstoffe, die als Punktion der verschiedenen Anforderungen, die an das Sndprodukt gestellt werden,wie größere dielektrische Festigkeit, geringere dielektrische Verluste, größere Isolationskonstanten, \7iderstand gegenüber partiellen Entladungen uswo, werden von Zeit zu Zeit zu der die Isolierung 13 darstellenden Hasse zugesetzt.

Zu einer Masse aus einem Äthylencopolymer mit einem oder mehreren Comonomeren können die folgenden Substanzen zugesetzt werden: Calciumcarbonat, calciniertes Kaolin und/oder andere natürliche Silicate, wie Talk usw.

Pur die äußere halbleitende Abschirmung 14- gelangt ein synthetisches polymeres Material zur Anwendung, das in Gegenwart von Peroxy.den abgebaut ist.

In der Praxis wird ein Copolymer aus Isobutylen mit Isopren, gewöhnlich als Butylkautschuk bezeichnet, bevorzugt,

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dem Ruß als leitender Füllstoff zugegeben ist.

Zum Vulkanisieren des Butylkautschuks kann eines der in der Technik bekannten Systeme Anwendung finden, z.B. auf der Basis von Chinonverbindungen (p-Chinondioxim, Dibenzylp-ehinon-dioxim) mit o.der ohne Schwefel und mit oder ohne einem organischen Beschleuniger (Benzothiacyl-disulfid) oder einfach auf der Basis von Schwefel und organischen Beschleunigern (Tellurdiäthyldithiocarbamat, Tetramethylthiouramdisulfid, Mercaptobenzothiazol usw.).

Es können Zusatzstoffe dem Butylkautschuk zugesetzt werden, um sein Abziehen zu erleichtern.

Die Masse, welche zur Bildung der Isolierung 13 bestimmt ist und diejenige, welche die äußere halbleitende Abschirmung 14 bilden soll, wobei die letztgenannte auf die erstgenannte extrudiert wird, werden gleichseitig vulkanisiert oder gehärtet, um zwischen den beiden Schichten eine solche Haftung zu erzielen, die irgendein Einschließen von Luft oder Feuchtigkeit oder irgendeiner Art von Verunreinigung ausschließt, um das Auftreten von Ionisationserscheinungen (partiellen Entladungen) zu vermeiden.

Die innere Oberfläche der äußeren halbleitenden Abschirmung 14 haftet daher an der äußeren Oberfläche der Isolierung 13» mit anderen Worten, die Butylkautschukschicht gelangt längs ihrer ganzen inneren Oberfläche in die Gegenwart von Peroxyd, so daß eine geringe Dicke der Abschirmung aus

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Butylkautschuk in der Nähe der Isolierung einen Abbau erfährt. Dieser Abbau gestattet während der Anbringung der Zubehörteile, nachdem geeignete Schnitte in der halbleitenden Abschirmung mit entsprechenden Werkzeugen gemacht worden sj.nd, wie dies dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, den gewünschten Anteil der äußeren halbleitenden Abschirmung 14, der infolge seiner abgebauten Schicht in Berührung mit der Isolierung 13 einen verringerten Widerstand gegenüber Abstreifen bietet, zu entfernen oder abzuschälen, wie dies in den folgenden Beispielen näher erläutert wird.

Es wurden Versuche betreffend die Entfernung der äußeren Abschirmung von Kabeln für mittlere Spannungen mit einer Isolierung auf der Basis eines Äthylenpropylencopolymers (EPLI) ausgeführt, wobei drei verschiedene Massen, eine von üblicher Art und die anderen beiden hergestellt gemäß der Erfindung, zur Anwendung gelangten.

Die Versuche wurden gemäß den U.S.-Standards ASIO IT.6-73, Section D, 1, 3, die in den "Specifications für Ethylene-Propylene Insulated Shielded Power Cables Rated 5 to 46 KV" berichtet sind, ausgeführt.

Gemäß diesen Standard-Vorschriften ist eine Kraft, die nicht kleiner als 1,8 kg (4 Its) und nicht größer als 8,2 kg (18 ibs) ist, erforderlich, um von der Isolierung einen Streifen von halbleitender Schicht mit einer Breite von 1,27 cm (1/2") zu entfernen.

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Io -

Die Zusammensetzung aus^ den halbleitenden Massen A, B und C, welche für die Versuche benutzt wurden, war wie folgt:

Masse A (von üblicher Art) Gewichtsteile

Athylenpropylencopolynrer (EPL~Kautsch.uk) loo

halbleitender Ruß 60

Zinkoxyd 5

Paraffinöl 8

Antioxydationsmittel (polymerisiertes

Trimethyldihydrochinolin) 1

Triallylcyanurat 1

Dicumylperoxyd 2,5

Masse B (gemäß der Erfindung)

Isobutylenisoprencopolymer (Butylkautschuk) loo

halbleitender Ruß βο

Zinkoxyd 5 . "

Paraffinwax Io

p-Chinondioxim (GIiP) . 2.

Benzothiacyldisulfid 4

Masse C (gemäß der Erfindung)

Isobutylenisoprencopolymer loo

halbleitender Ruß 60

Zinkoxyd 5

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G-ewi ent s te ile

Paraffinwax 7

Poly-(ätliylenoxyd) (Molekulargewicht 4000) 3

p-Chinondioxim (GLIP) 2

Benzotliiacyldisulfid (BTS) 4

Die Versuchsergebnisse zeigten den Vorteil, der mit der vorliegenden Erfindung bei Kabeln erzielt werden kann, bei denen die halbleitende Abschirmung und die Isolierung gleichzeitig vulkanisiert oder gehärtet v/erden, nämlich die Ablösung oder Abtrennung der Abschirmung ohne Beschädigungen der darunterliegenden Isolierung.

Die Verwendung einer !,lasse A von üblicher Art zeigte tatsächlich die Unmöglichkeit, die Abschirmung von der Isolierung unter den Bedingungen, üie gemäß den obengenannten TJS-Standardvorschriften vorgesehen sind, zu entfernen.

Im Gegensatz dazu gestattete die Verwendung der Massen B und G gemäß der Erfindung, Ergebnisse zu erzielen, die bisher noch niemals erhalten worden sind, nämlich:

- Bei Verwendung der Masse B war eine Kraft von 6,2 kg notwendig, um einen Streifen von der Abschirmung mit einer Breite von 1,27 cm abzutrennen;

- durch Verwendung der Masse C wurde die Abtrennung noch vorteilhafter mit einer Kraft von nur 4,5 kg erzielt.

Der gleiche Vorteil, der bei dem Kabel gemäß der Erfindung erhalten wurde, wurde selbst nach einer langen, beschleu-

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nigten themischen Alterung des Kabels erzielt, wenn Massen B und C verwendet wurden.

Selbst nach dieser Prüfung, welche die Dienst- oder Betriebsbedingungen des Kabels simuliert, wurde eine gute Möglichkeit eines sicheren Abziehens . der Abschirmung festgestellt, ohne daß Beschädigungen der Isolierung verursacht wurden.

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Claims

Patentansprüche

1.)

Elektrisches Kabel für mittlere und hohe Spannungen, ""bei welchen der oder jeder Kern einen Leiter aufweist, der mit einer inneren halbleitenden Abschirmung, einer extrudierten Isolierung aus synthetischem Material und einer äußeren halbleitenden'Abschirmung, die auch extrudiert und aus synthetischem Material hergestellt ist und gleichzeitig mit der Isolierung vulkanisiert ist, bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung durch eine Masse auf der Basis von synthetischem polymeren Material, das mit Peroxydmitteln vernetzbar ist, und die äußere halbleitende Abschirmung durch eine Hasse auf der Basis eines synthetischen polymeren Materials, das in Gegenwart von Peroxyden abgebaut wird und dem ein leitender Füllstoff zugesetzt ist, dargestellt sind.

2. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Peroxydmitteln'vernetzbare synthetische Material aus Polyäthylen besteht.

3. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Peroxydmitteln vernetzbare synthetische Material aus einem Äthylen-Propylen-Copolymer besteht.

4. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Peroxydmitteln vernetzbare synthetische Material aus einem Äthylen-Yinylacetat-Copolymer besteht,

5. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Peroxydmitteln vernetzbare synthetische Material aus einem Ithylen-Äthylacrylat-Copolymer besteht*

6. Elektrisches Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit Peroxydmitteln vernetzbara synthetische

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Material aus einem Äthylen-Propylen-Dienterpolymer besteht.

7. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Peroxydmittel aus einem mo~ nofunktionellen organischen Peroxyd besteht.

8. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Peroxydmittel aus einem polyfunktioneilen organischen Peroxyd besteht.

9. Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische polymere Haterial, das in Gegenwart von Peroxyden abgebaut werden kann, aus Butylkautschuk besteht.

Ιο» Elektrisches Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Füllstoff aus Ruß. besteht.

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