DE2748762A1

DE2748762A1 - Hochspannungskraftkabel

Info

Publication number: DE2748762A1
Application number: DE19772748762
Authority: DE
Inventors: Paul Freeman Thompson
Original assignee: General Cable Corp
Current assignee: General Cable Corp
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1977-10-31
Publication date: 1978-05-11
Also published as: US4104480A; JPS5358686A; BR7707387A; ES463865A1; GB1583353A; CA1112731A; JPS6120964B2

Description

PATENTANWALT DR HANS ULRICiH MAY

D θ MÖNCHEN 22, THI ERSCHSTRASSE 27 2 7 A Ö 7 6 2

TELEGRAMME: MAYPATENT MÖNCHEN .VA.

TELEX 5244Θ7 PATOP
TELEFON C089) 22 5051

G-7-P-52/1540 -7-G-52/1

e 15504

General Cable Corp. in Greenwich, Connecticut / USA Hochspannungskraftkabel Kurze Zusammenfassung (abstract) der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Hochspannungskraftkabel mit einer verbesserten Füllmasse· um das Eindringen und die Längsvanderung von Feuchtigkeit im Inneren des Kabels zu verhindern. Amorphes Polypropylen, gegebenenfalls im Gemisch mit Kohlenstoff» venn es halbleitend sein sollt ist eine außerordentlich gute Füllmasse wegen seiner elektrischen Eigenschaften und auch, vegen seiner guten Fließeigenschaften beim Strangpressen» wenn das Kabel bei Kältegraden benutzt werden soll» bei denen das Polypropylen spröde wird, kann letzteres mit Polyisobutylenkautschuk gemischt verden» um seine Kältefestigkeit zu erhöhen, jedoch muß das Mischungsverhältnis in Grenzen gehalten verden, um nicht die guten Fließeigenschaften des amorphen Polypropylen zu verlieren.

Stand der Technik und Beschreibung der Erfindung

Füllmassen verden in Hochspannungskraftkabeln benutzt» um die Längsvanderung von Feuchtigkeit im Inneren der Kabelseele» z.B. zwischen dem Leiter und der Isolation oder zvischen der Isolation und der Metallabschirmung, zu verhindern. HocKspannungskraftkabel

809819/0797

haben sowohl auf der inneren als auch auf der äußeren Oberfläche der Isolation Schichten von halbleitend«·« Kunststofffaaterial. Die Schicht zwischen dem Leiter und der Isolation vird gewöhnlich als die "Leiterabschirmung¹¹ und die Schicht zwischen der Isolation und der Metallabschirmung als "Isolationsabschirmung¹· bezeichnet.

Füllmassen werden meist benutzt» um das Kabel zwischen dem Leiter und der Leiterabschirmung zu versiegeln. Bei mehrlitzigen Leitern kann die Versiegelungsmasse zwischen die Litzen des Leiters aufgebracht werden. Die erfindungsgemäße halbleitende Füllmasse kann über den Leiter so aufgebracht werden» daß sie nicht nur als Versiegelungsmasse sondern auch als die Leiterabschirmung dient. Sie kann auch zwischen der Isolation und der die Isolation umgebenden Metallabschirmung aufgebracht werden.

Bs ist außerordentlich wichtig» daß die Füllmasse gute Fließeigenschaften hat» damit sie so über die von ihr umgebene Oberfläche aufgebracht werden kann» daß in der extrudierten Schicht keinerlei Blasen oder andere Abweichungen gebildet werden» Blasen oder andere unregelmäßigkeiten bewirken Örtliche Konzentration von elektrischen Belastungen» und solche Belastungskonzentrationen führen oft zur Bildung von elektrochemischen Bäumen» wenn Feuchtigkeitsspuren vorhanden sind, über längere Zeit bewirken elektrochemische Bäume eine Verschlechterung und schließlich den Zusammenbruch der Isolation»

Amorphes Polypropylen zeigt ungewöhnlich gute Fließeigenschaften, wenn es bei der Herstellung von Hochspannungskraftkabeln über eine darunterliegende Oberfläche extrudiert wird. Zusätze von Ruß» die zur Erzielung einer befriedigend halbleitenden Mischung ausreichen· beeinträchtigen nicht die Fließeigenschaften.

Als einsiger Nachteil wurde bei der Verwendung von amorphem Polypropylen gefunden» daß es bei Temperaturen unter 0°C spröde wird. Es wurde jedoch gefunden» daß die KälteversprOdung der Füllmasse erst bei tieferen Temperaturen eintritt» wenn das amorphe Polypropylen mit begrenzten Mengen eines niedermolekularen Polyiso-

809819/0797

butylenlcautschuks oder mit einem niedermolekularen Copolymer von Isobutylen-Isoprenkautschuk gemischt wird.

Wenn es auf die Sprödigkeit der Füllmasse bei niedrigen Temperaturen nicht ankommt t wird das amorphe Polypropylen ohne Vermischen mit irgend einem anderen Material, ausgenommen die zur Erreichung der gewünschten Leitfähigkeit notwendige Menge Kohlenstoffpulver· wo eine halbleitende Füllmasse erwünscht ist, verwendet. Ruß oder Gxaphitpulver können als Kohlepulver benutzt werden» um die Masse halbleitend zu machen. Die für halbleitende Abschirmungen von Hochspannungskraftkabeln erforderliche Menge an Kohlenstoffpulver beeinträchtigt die Fließeigenschaften des amorphen Polypropylens nicht in irgendwie beachtlichem Ausmaß.

Wenn die erfindungsgemäße Füllmasse kältefest sein soll* also auch bei niedrigeren Temperaturen nicht spröde werden soll» wird das amorphe Polypropylen mit der nötigen Menge niedermolekularem PoIyisobutylenkautschuk gemischt, welche der Füllmasse die gewünschte Kältefestigkeit verleiht. Eine Mischung von amorphem Polypropylen und niedermolekularem Polyisobutylenkautsch.uk in gleichen Gewichtsteilen verleiht der Füllmasse eine Kältefestigkeit von bis zu -11°C.

Die bevorzugte Mischung für Anwendung unter kalten Bedingungen ist 37»5 % amorphes Polypropylen und 62,5 % niedermolekularer Polyisobutylenkautschuk. Man erhält so einen Versprödungspunkt von -16°C. Wenn außerdem 10 Teile Kohlenwasserstofföl zugesetzt werden» hat die Mischung einen Versprödungspunkt von -22»8°C.

Eine weitere Herabsetzung der Menge an amorphem Polypropylen in der Füllmasse beeinträchtigt die Fließeigenschaft» und wenn das Mengenverhältnis von amorphem Polypropylen su Polyisobutylenkautschuk unter ein Verhältnis von 25 zu 75 verringert wird» muß man der Mischung ein Verarbeitungshilfsmittel zusetzen» um befriedigende Fließeigenschaften der Füllmasse zu erhalten· Als Verarbeitungshilfsmittel können verschiedene Weichmacher» wie Kohlenwasserstofföl, chloriertes Paraffin, Isobutylen, flüssige

809819/0797

■- 7 -

Weichmacher oder niedermolekulares Polyäthylen» verwendet «erden. Die der Mischung zugesetzte Menge an Verarbeitungshilfsmittel sollte begrenzt verden auf die sur Wiederherstellung der guten Fließeigenschaften des gemischten Materials erforderliche Menge.

Das amorphe Polypropylen wird vorzugsweise ohne Einmischen anderer Polymerer verwendet_f wie oben erläutert, wenn nun das Polymere halbleitend gemacht verden sollt so kann die dafür eingesetzte Menge Ruß oder Graphitpulver im Bereich von 40 bis 130 Teilen Kohlenstoff auf 100 Teile des Polymers betragen» gleichgültig ob amorphes Polypropylen allein oder in Gemisch mit anderen Materialien benutzt wird, wie beschrieben. Alle hier angegebenen Mischungsverhältnisse beziehen sich auf Gewicht.

Die erfindungsgemäfie Füllmasse behält ihre Klebkraft» Konsistenz und spezifischen elektrischen widerstand auch bei Langzeitalterung im Ofen bei 121°C» wie nachgewiesen wurde. Sie behält ihre Wasserfestigkeit bei Langzeit-Eintauchen in wasser von 80°C. sie ist bei 121⁰C nicht tropfend und ist eine nichtwandernde oder zumindest eine nichtkontaminierende Masse.

Die Erfindung wird weiter erläutert durch die folgende Beschreibung» die sich auf die beigefügte Zeichnung bezieht. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszahlen jeweils gleiche Teile. Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Hochspannungs-

kraftkabel mit einer Polypropylenfüllmasse und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-4 der Fig. 1, wobei die

Linie 1-1 angibt» wo der Schnitt der Fig. 1 bezüglich der

gewellten Außenabschirmung liegt*

Fig. 1 zeigt einen mehrlitzlgen Leiter 40» der von einer halbleitenden Leiterabschirmung 42 umgeben ist. Eine Isolationsschicht 44» vorzugsweise Polyäthylen» umgibt die Leiterabschirmung 42» und um die Außenseite der Isolation 44 liegt eine halbleitende Isolatioasabscliirmung 46. Eine gewellte Metallabschirmung 48 erstreckt ringsjum den übrigen Kabelaufbau· und eine schicht von

809819/0797

Füllmasse 50 ist zur Versiegelung des Raumes zvischen der Isolationsabschirmung 46 und der gevellten Metallabschixnmng 48 vorgesehen» wie genauer mit Bezug auf Fig. 2 erläutert.

Die alle Zwischenräume des mehrlitzigen Leiters 40 ausfüllende Füllmasse 52 (Fig» 1) ist ein amorphes Polypropylen das gegebenenfalls für die oben erläuterten Zwecke mit niedermolekularem PoIyisobutylenkautschuk oder einem niedermolekularen Copolymeriaat von Isobutylen-Isoprenkautschuk gemischt sein kann.

Die ?rfindur>.gsgemäße Füllmasse ist nicht als ein Ersatz für die Leiterabschirmung 42 oder die Isolationsabschirmung 46 bestimmt. Ihr Hauptzweck liegt darin» daß sie eine klebende Füllmasse bildet* welche am Leiter und an der innenliegenden oberfläche der Leiterabschirmung 42 haftet. Wenn der Leiter mehrlitaig ist» vie es gewöhnlich der Fall ist» beseitigt die erfindungsgemäße Füllmasse Leerräume in den Zwischenräumen zvischen den Litzen des Leiters. Diese Füllmasse wird auch benutzt» um eine klebende Schicht so zwischen der Isolationsabschirmung 46 und der Metallabschirmung 48 zu bilden. Durch das Vorhandensein dieser haftenden Schichten wird jede Wanderung von Wasser im Kabel in dessen Längsrichtung verhindert*

Fig. 2 zeigt» daß die Füllmasse 50 an der Isolationsabschirmung 46 und an der Innenfläche der Metallabschirmung 48 haftet. Die Wellungen der Abschirmung 48 verlaufen vorzugsweise in Umfangsrichtung. Die Füllmasse soll den Gesamtrau ti zvischen der Metallabschirmung48 und der Kabelseele ausfüllen.

809819/0797

Claims

PAT E Γ J TA N WA LT

DP HANS ULRICH MAY _{f t}

D θ MÜNCHEN 22, THIERSCHSTRASSE 27 fc V A 8 7 6 2

TELEGRAMME: MAYPATENT MÖNCHEN TELEX S24487 PATOP TELEFON CO89) 22SO51

G-7-P-52/1540 3 J

_G7-G.52yi 540a * '"

File 15504

General Cable Corp. in Greenwich» Connecticut / USA

Hochspanmmgskraft&abel

Patentansprüche

\jJ Hochspannungskraftkabel 1 das von innen nach außen einen Leiter» eine Leiterabschirmung» eine Isolation» eine Isolationsabschirmung und eine Außenabschirmung aufweist und an wenigstens einer der Abschirmungen eine daran haftende Füllmasse enthält» die den Durchtritt von Wasser längs der Abschirmung verhindert» dadurch gekennzeichnet» daß die Füllmasse aus amorphem Polypropylen besteht oder dieses als Grundmaterial enthält«
2. Kabel nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet» daß die Füllmasse aus amorphem Polypropylen (50* 52) um den Leiter (10) und an der Innenseite der Außenabschirmung (48) aufgebracht ist und alle Zwischenräume ausfüllt» durch die sonst Feuchtigkeit im Kabel längs wandern könnte.

809819/0797

ORIGINAL INSPECTED
3. Kabel nach Anspruch 1, wobei die Außenabschirnung aus einen Metall besteht» dadurch gekennzeichnet» daß die Füllmasse (50) den Zwischenraum zwischen der Innenfläche der Metallabschirnmng (48) und der Oberfläche einer dieser Innenfläche gegenüba?¹!Jecjenüen Schicht (46) des Kabelaufbaus ausfüllt.
4, Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füll" masse durch darin verteilten feinkörnigen Kohlenstoff halb=· leitend ist und sich in Vertiefungen zwischen benachbarten Litzen des mehrlitzigen Leiters(40) und vom Leiter genügend weit nach außen erstreckt» um als Leiterabschirmung (42) für das Kabel zu dienen, und daß die Isolationsabschirmung (46) direkt über die Isolation (44) des Kabels aufgebracht ist und daran haftet.
ü. Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet > daß die Füllmasse ans amorphem Polypropylen unter Zusatz von niedermolekularem Polyisobutylenkautschuk oder einem niedermolekularen Copolymer von Isobutylen-Isoprenkautschuk besteht» um die VersprS dungs temperatur der Füllmasse herabzusetzen.
6. Kabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet» daß das Gewichtsverhältnis von amorphem Polypropylen zu niedermolekularem Polyisobutylenkautschuk in der Füllmasse wenigstens 25 zu 75 beträgt.
7. Kabel nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet» daß die Füllmasse Gewichtsanteile von 37»5 5^ amorphem Polypropylen

809819/07 9 7

und 62 t 5 % niedermolekularem Polyisobutylenkautschuk enthält und einen VersprOdungspunkt von etwa -16°C hat.
8. Kabel nach Anspruch 5 oder 6» dadurch gekennzeichnet« daß die gemischte Füllmasse gleiche Gevichtsmengen amorphes Polypropylen und niedermolekularem Polyisobutylenkautschuk enthält.
9. Kabel nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet· daß die Füllmasse aus einem Gemisch des amorphen Polypropylens mit anderen verträglichen Polymeren, velche die Versprödungstemperatur der Füllmasse herabsetzen» und einem Verarbeitungszusatz besteht» der die durch die Gegenwart der anderen Polymeren verschlechterten Fließeigenschaften des amorphen Polypropylens beim strangpressen ausgleicht.
10. Kabel nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet» daß das Verarbeitungshilfsmittel ausgewählt ist aus der Gruppe Kohlen» wasserstoff01» chloriertes Paraffin» isöbutylenflüssige Weichmacher und niedermolekulares Polyäthylen.
11. Verfahren zum Herstellen eines längewasserdichten Hochspannungskraftkabels nach einem der Ansprüche 1 bis 10» dadurch gekennzeichnet» das ein Leiter des Kabels durch Strangpressen mit einer Schicht einer amorphes Polypropylen enthaltenden Füllmasse versehen wird und über eine Oberfläche des Kabels» welche gegenüber der innenliegenden Oberfläche einer Metällabschirmung des Kabels liegt» eine Füllmassenschicht extrudiertwird» die ebenfalls amorphes Polypropylen enthält.

809819/0797