DE2817804A1

DE2817804A1 - Gegen water trees geschuetztes starkstromkabel und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2817804A1
Application number: DE19782817804
Authority: DE
Inventors: Arild Botne; Jarle Sletbak
Original assignee: ELEKTRISITETSFORSYNINGENS FORSKNINGSINSTITUTT
Current assignee: ELEKTRISITETSFORSYNINGENS FORSKNINGSINSTITUTT
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1978-04-22
Publication date: 1978-11-09
Also published as: NL7804447A; FI64866B; NO140249B; FI64866C; NO771479L; FI781186A; ES235675Y; IN147280B; SE7804694L; ZA782266B; FR2389204A1; IT7822579A0; AU518380B2; GB1584501A; IT1094114B; NO140249C; FR2389204B1; MX144377A; AR216791A1; DK180478A

Description

Die Erfindung betrifft ein gegen "water trees" geschütztes Starkstromkabel mit einem Leiter, der von einer oder mehreren Isolationsschichten aus extrudiertem polymerem Isolationswerkstoff sowie einer inneren und einer äußeren halbleitenden Schicht umhüllt ist.

"Water trees" oder "electrochemical trees" sind, insbesondere im Zusammenhang mit Starkstromkabeln für hohe Spannungen, in der Isolation auftretende Fehler, welche die elektrischen Eigenschaften der Isolation verschlechtern können. Es wird vermutet, daß Verunreinigungen oder Hohlräume das Wachsen von Verästelungen (trees)/ die zu Durchschlägen in der Isolation führen können, veranlassen. Es sind eine Reihe von Gegenmaßnahmen vorgeschlagen worden, die die Bildung solcher "water trees" vermeiden oder verhindern sollen.

Die Fragen der Vermeidung oder Verminderung der Bildung von Hohlräumen oder "trees" in Kabelisolationen aus Polymeren sind bisher meist im Zusammenhang mit Vernetzungsverfahren untersucht worden. Bei diesen Verfahren wird der isolierte Leiter durch eine unter hohem Druck und hoher Temperatur stehende Zone und anschließend durch eine Kühlzone, die ebenfalls unter hohem Druck stehen kann, geführt. Es ist nach-

8098A5/0769

J.Sletbak 1-1

gewiesen worden, daß eine große Anzahl von Hohlräumen in der Kabelisolation entstehen, wenn eine Polymerenisolation, beispielsweise in einer mit Dampf beaufschlagten rohrförmigen Vernetzungskammer, einer heißen und feuchten Atmosphäre ausgesetzt wird.

Während die von Verunreinigungen in der Kabelisolation verursachten Schwierigkeiten im wesentlichen durch die Verbesserung der Rohstoffe beseitigt worden sind, liegen die Ursachen für die Schwierigkeiten mit den Hohlräumen beim Herstellungsverfahren der Kabel. Verschiedene Möglichkeiten sind hierfür in Betracht gezogen worden. So ist das konventionelle Vulkanisierverfahren mit Dampf durch das Vernetzen mit inertem Gas, durch längere Vernetzungseinrichtungen und durch Vernetzen in Silikonöl ersetzt worden.

Die Heizverfahren wurden verändert. Andere Verfahren setzen bei der konventionellen Wasserkühlung an und vermeiden Wasser und Wasserdampf in dieser Fabrikationsstufe. Jedoch kann keines dieser bekannten Verfahren einahohlraumfreie Isolation im Fertigprodukt gewährIeisfeeh. Dies ist auf mehrere physikalische Ursachen zurückzuführen, nämlich daß eine geringe Menge von Wassermolekülen üblicherweise während des Vernetzens durch chemische Reaktionen in der Polymerenisolation entstehen, daß Wassermoleküle im Rohmaterial vorhanden sind und daß höchstwahrscheinlich Wassermoleküle in die Isolation eindringen, wenn das Kabel nicht in einer vollständig trockenen Umwelt verlegt ist.

809845/0769

— b-

J.Sletbak 1-1

Um das Eindringen von Wasser in ein verlegtes Kabel zu verhindern oder wenigstens zu begrenzen, ist es bekannt, das isolierte Kabel in einen wasserdichten oder undurchdringlichen Metallmantel einzubetten. In dem Aufsatz "Kabel-Isolierungen aus Kunststoff" von Prof. G.Wanser und Dr.-Ing. F.Wiznerowics in Kunststoffe No.5, 1977, Seiten 275-279 ist dies als eine mögliche Lösung vorgeschlagen worden. Solche Metallmäntel können geprefte Blei- oder Aluminiummäntel sein oder sie können aus Stahlbändern oder Bändern anderer Metalle um das Kabel geformt und verschweißt sein.

Während oder nach dem Verlegen von Kabeln mit Metallmänteln besteht stets die Gefahr der mechanischen Beschädigung des Metallmantels, so daß Wasser oder Wasserdampf den Metallmantel durchdringen kann. Es sind verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, welche verhindern, daß sich eingedrungenes Wasser im Kabel längs ausdehnen kann. Zu diesem Zweck werden in regelmäßigen Abständen Wassersperren im Kabel angebracht, oder es werden sämtliche Hohlräume im Kabel vollständig mit einem wasserabstoßenden Mittel gefüllt. Um die Wirkung solcher Mittel so wirkungsvoll wie möglich zu machen, sollten die Metallmäntel gewellt oder mit bestimmten Einschnürungsmustern versehen sein (US-PS 3.943.271). Der Vollständigkeit wegen sei auch noch die Möglichkeit der Verlegung der Kabel in Rohren erwähnt.

Nach dem vorstehend erwähnten Aufsatz scheint erst 1974 die schädliche Wirkung von Wasserdampf auf extrudierte Isolation entdeckt und gleichzeitig die Bezeichnung "water trees"

809845/0769

2Sf780A

J.Sletbak 1-1

geschaffen worden zu sein. Es ist jedoch bekannt (DE-OS 20 49 105), daß eine andere Art der "tree-Bildung" schon eher in Zusammenhang mit der Verlegung von Starkstromkabeln in einer Umgebung, die reich an Wasserstoffsulfid (H₂S) ist, entdeckt wurde. Zu dieser Zeit war es auch schon bekannt, daß in einem starken elektrischen Feld "trees" erzeugt werden konnten. Zur Unterscheidung von letzteren wurden die vorher erwähnten als "Sulfid-trees" bezeichnet.

In der Veröffentlichung ist beschrieben, auf welche Weise das Wasserstoffsulfid, das sich auf dem Meeresboden bildet, die polymere Kabelisolation durchdringt und zum Kupferleiter gelangt, wo dann Kupfersulfid entsteht. Diese Sulfide führen zur Bildung von "Sulfid-trees"-Kristallen in der Isolation, wodurch sich deren Isolationseigenschaften verschlechtern.

Während die Bildung von "Sulfid-trees" davon abhängt, daß das Kabel einen Kupferleiter besitzt und seine Umgebung reich an Schwefel ist, bilden sich "water trees" unabhängig vom Leiterwerkstoff und dem Schwefelgehalt der Umgebung. In dem in "Kunststoffe" veröffentlichten Aufsatz wird jedoch die Auffassung vertreten, daß die Bildung von "water trees" durch Salzlösungen gefördert wird. Beide Arten der "tree-Bildung" (Sulfid-trees und water trees) können natürlich durch wasserdichte Kabelmäntel aus Metall vermieden werden.

In der DE-OS 20 49 105 ist vorgeschlagen, dem Problem der Sulfid-trees dadurch zu begegnen, daß eine Schicht eines nicht wasserlöslichen Salzes unmittelbar auf dem Kupferleiter oder außerhalb der Isolation angeordnet wird. Diese Schicht soll

809845/0769

J.Sletbak 1-1

eine Sulfidsperre bilden, so daß mögliche wasserlösliche Sulfide aus der Umgebung mit der Salzschicht reagieren und eine Schicht nicht wasserlöslicher Sulfide bilden. Eine solche Sulfidsperre kann jedoch das Eindringen von Wasser in die Isolation weder verhindern noch vermindern/ so daß "water-trees" immer noch entstehen können.

Bei einer anderen bekannten Lösung (DE-OS 25 37 283) sind folgende Ursachen für das Entstehen von "water trees" angegeben: In der Kunststoffisolation sind kleine Hohlräume vorhanden, die aus der Umgebung Wasser aufnehmen, und die kleinen, wassergefüllten Hohlräume wachsen unter Bildung von "water-trees" wenn das chemische Potential des Wassers durch ein elektrisches Feld verringert wird. Es wird vorgeschlagen, dem Isolationswerkstoff einen Elektrolyten bei-

I⁵ zumischen, um das elektrische Feld und damit die "tree-

Bildung" zu verringern. Dabei ist es wichtig, den Elektrolyten so gleichmäßig wie möglich im Isolationswerkstoff zu verteilen, wobei eine Menge von 1O~ je Gew.% Isolierstoff angegeben ist. Diese bekannte Lösung muß als außerordentlich gefährlich angesehen werden, weil die Zugabe eines Elektrolyten zum Isolierstoff höchstwahrscheinlich das Wachsen der "water trees" fördern wird.

Wie bereits erwähnt, sind bereits einige alternative Vernetzungsverfahren, bei denen weniger Hohlräume in der Isolation erzeugt werden, bekannt geworden. Die konventionelle Vernetzung mit Dampf, gefolgt von einer Abkühlung in Wasser, ist ein

309845/0769

J.Sletbak 1-1

wirtschaftliches und technisch einfaches Verfahren. In dem Aufsatz: "The new crosslinking method of crosslinked polyethylene cables with ultrasonic wave" der Zeitschrift Fujikura Technical Review 1974, Seiten 40-57 ist vorgeschlagen, den Vernetzungsvorgang zu beschleunigen, damit die Zeitspanne zu verringern, während der die Isolation dem Wasserdampf ausgesetzt ist, während des Verfahrens Ultraschallschwingungen einzusetzen und die Isolation während des Vernetzens und des Kühlens mit einer nicht näher definierten Feuchtigkeit absorbierenden Schicht zu schützen.

In einer anderen Druckschrift (DE-OS 25 19 574) wird festgestellt, daß Kalziumoxid (CaO) ein sehr wirksames Feuchtigkeit absorbierendes Mittel ist. Es sind darin eine Vielzahl von Feuchtigkeit absorbierenden Mitteln angegeben, wobei hauptsächlich auf CaO, MgO, Ca SO^ (· 2H₂O) und SiO₂ gel Wert gelegt wird. Alle diese Stoffe besitzen eine sehr niedrige Löslichkeit in Wasser, und die relative Feuchtigkeit oberhalb der gesättigten Lösung ist fast 100 %. Das bedeutet, daß die Schicht und ihre Umgebung eine relative Feuchtigkeit von 100 % besitzen, wenn eine CaO oder eines dieser Mittel enthaltende Schicht gesättigt ist. Das wichtigste Ziel dieser Maßnahme besteht darin, während des Vernetzens mit Dampf das Eindringen von Dampf in die Isolation zu verhindern, damit sich dort keine Mikroporen bilden. Diese bekannte Lösung beruht auf der Theorie, daß im fertigen Kabel keine "watertrees" entstehen, selbst wenn es in nasser oder feuchter Umgebung verlegt ist, falls während des Vernetzens die Bildung von Mikroporen in der Isolation verhindert wird.

303845/0769

J.Sletbak 1-1

Es ist deshalb vorgeschlagen, die CaO-Schicht vor dem Vernetzen aufzubringen. Nach dem Vernetzen besitzt diese Schicht keine Wirkung mehr, weil der wirksame Stoff mit Dampf gesättigt ist und keine Feuchtigkeit absorbierende Wirkung mehr besitzt. Die Stärke der Feuchtigkeit absorbierenden Schicht soll in Abhängigkeit von der Zeit dimensioniert sein, während der sich das Kabel im Vernetzungsstadium befindet, d.h. je länger sich die Kabelisolation in der Vernet2.ungsstation aufhält, desto dicker muß die Schicht sein. Damit wird erreicht, daß die Schicht während der erforderlichen Zeitspanne wirksam ist.

Es sind auch Untersuchungen an einem Kabel erwähnt, das eine kombinierte Halbleiter/CaO-Schicht außerhalb der Kabelisolation (und zwischen Leiter und Kabelisolation) besitzt, bei dem die Isolation keine "water trees" aufwies nachdem ein Kabelmuster 30 Tage in Wasser gelegen hatte. Diese Prüfzeit muß jedoch als zu kurz betrachtet werden, um einen überzeugenden Beweis dafür zu liefern, daß diese Maßnahme einen wirksamen Langzeitschutz des Kabels erzielt,

²⁰ wenn dieses in feuchter Umgebung verlegt ist.

Außerdem muß CaO wegen seiner hohen relativen Feuchtigkeit als ungeeignet angesehen werden, um einen Langzeitschutz zu erzielen. Es ist in der Veröffentlichung auch erwähnt, daß die äußere Feuchtigkeit absorbierende Schicht nach dem Vernetzen entfernt werden soll und daß, falls die Schicht

si§
nicht entfernt wirdjfmit einem Mantel, vorzugsweise mit einem feuchtigkeitsdichten Mantel, bedeckt werden soll.

809845/0769

J.Sletbak 1-1

Im Gegensatz dazu liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kabel ohne einen feuchtigkeitsdichten Mantel
zu schaffen, dessen Isolation dennoch während der gesamten Lebensdauer des Kabels, d.h. wenigstens 30 Jahre lang,
gegen die Bildung von "water trees" geschützt ist.

Die Hauptaufgabe besteht somit darin, ein Starkstromkabel zu schaffen, das nicht zur Bildung von "water trees" in
der Isolation neigt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem eingangs erwähnten Kat?el außen und getrennt von der äußeren halbleitenden Schicht eine weitere, einen wasserlöslichen Werkstoff enthaltende Schicht angeordnet ist, welche die relative Feuchtigkeit der Umgebung, einschließlich
der Leiterisolation, auf einen 70 % nicht überschreitenden Wert begrenzt und stabilisiert.

Untersuchungen haben ergeben, daß kein Wachstum von "water trees" selbst bei Hohlräumen oder Verunreinigungen in der Isolation eintritt, wenn die relative Feuchtigkeit der
Isolation unter einem bestimmten Wert bleibt. Dieser Grenzwert scheint bei etwa 70 % zu liegen, welcher der Feuchtigkeit in Luft über mit NaCl gesättigtem Wasser entspricht.

Der Vorteil, der durch die vorgeschlagene Lösung erreicht wird, besteht darin, daß die Bildung von "water trees" in der Isolation weitestgehend unterbunden wird, selbst wenn die Isolation Hohlräume und Verunreinigungen enthält. Die erfindungsgemäße Lösung macht die Maßnahmen zur Vermeidung

809845/0769

J.Sletbak 1-1

von Hohlräumen und Verunreinigungen nicht überflüssig, sondern bildet einen wesentlichen Beitrag zur Erzielung besserer und sicherer Starkstromkabel.

Außerdem sind die teuren wasserdichten Metall-Kabelmäntel überflüssig.

Um die gewünschte Wirkung zu erzielen soll der die Feuchtigkeit vermindernde Stoff gleichmäßig in der gesamten Kabeloberfläche verteilt sein.

Es sind einige Stoffe bekannt, welche die Fähigkeit besitzen, die relative Feuchtigkeit zu erniedrigen. Hiervon seien folgende genannt:

1. Nicht-flüchtige Stoffe, die - in Wasser gelöst - den Dampfdruck über der Lösung verringern in Vergleich zu reinem Wasser bei gleicher Temperatur. In Wasser lösliche

15 Salze sind solche Stoffe.

2. Stabile Hydrate bildende Salze, z.B. CaCl₂ + 2H₂O = CaCl₂* MgCl₂ und Mg(ClO₄).

3. Saure und basische Anhydride, z.B. P₂O₅ + 2H₂O = 2H₃PO₄

20 ^H2^S2°7 (=^H2^SO4^+SO3) ^{+ H}2° ^{= 2H}2^SO4

4. Zur physikalischen Adsorption fähige Stoffe, z.B. Silicagel und sogenannte "Molekularsiebe", die an der Oberfläche Wasser adsorbieren.

809845/0769

J.Sletbak 1-1

Die zuletzt erwähnten Stoffe, nämlich Silicagel und "Molekularsiebe", die eine sehr große Oberfläche oder Porosität besitzen', haben den Nachteil, daß ihre Feuchtigkeit vermindernde Wirkung aufhört, wenn ihre Oberfläche mit Wasser gesättigt ist. Diese Stoffe sind deshalb dann nicht brauchbar, wenn eine Langzeitwirkung gebraucht wird.

Wie Untersuchungen gezeigt haben, sind für eine Langzeitwirkung die Werkstoffe der ersten beiden Gruppen am besten brauchbar. Es hat sich auch gezeigt, daß diese Stoffe sehr beständig gegen das Auswaschen sind.

Beispiele für die gewünschte Wirkung aufweisende Salze sind in dem Beitrag "The properties of water-salt systems in relation to humidity" von R.G.Wylie, der in dem Buch von A.Wexler "Humidity & Moisture" Band III, Chapman and Hall veröffentlicht wurde. Von den darin erwähnten Salzen sind nur diejenigen brauchbar, deren relative Feuchtigkeit niedriger als 70 % ist, aber die Liste solcher wasserlöslicher Salze ist sicherlich nicht vollständig.

Der für die Erfindung geeignete wasserlösliche Stoff ist in einer Schicht außerhalb und getrennt von der äußeren halbleitenden Schicht des Kabels vorhanden und stellt keine Wassersperre dar. Die Stoffe haben die Aufgabe, die relative Feuchtigkeit der Isolation auf einen bestimmten Prozentsatz zu erniedrigen. Die relative Feuchtigkeit der Isolation wird in Gegenwart von Wasser auf einen für den Stoff charakteristischen

809845/0769

J.Sletbak 1-1

Wert erniedrigt, d.h. die relative Feuchtigkeit wird die gleiche sein, wie sie über einer mit dem Stoff gesättigten Wasserlösung herrschen würde.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand der beigefügten Figuren 1 und 2 erläutert.

Es zeigen:

Fig.1 den Aufbau eines erfindungsgemäßen Kabels, und

Fig.2 schematisch eine Anlage zur Herstellung eines Kabels gemäß Fig.1

Die Kabelseele 1 kann bei dem erfindungsgemäßen Kabel in konventioneller Weise aufgebaut sein, d.h. aus einem metallischen Leiter in irgendeiner Form und aus irgendeinem Werkstoff, die mit einer Schicht 2 aus halbleitendem Werkstoff umhüllt ist. Darauf folgen eine oder mehrere Schichten 3

'^ aus einem extrudierten polymeren Isolierstoff mit erforderlicher Wandstärke und eine äußere Schicht 4 aus halbleitendem Werkstoff.

Die Schicht 5, zukünftig aktive Schicht genannt, enthält einen Werkstoff, der entsprechend seiner Werkstoffkonstante die relative Feuchtigkeit in seiner Umgebung auf einen bestimmten Wert vermindern und halten kann. Die aktive Schicht 5 kann als vierte Schicht aus polymerem Werkstoff extrudiert sein. Es können aber mehrere aktive Schichten

809845/0769

J.Sletbak 1-1

übereinander extrudiert oder angeordnet sein. Die aktive Schicht kann aber auch aus einem Band bestehen, das um die Kabelseele gefaltet oder gewickelt ist. Eine aktive Schicht aus gefalteten oder gewickelten Bändern kann auch mehrfach übereinander aufgebracht und mit extrudierten aktiven Schichten kombiniert sein. Über der aktiven Schicht ist dann noch der Außenmantel 6, vorzugsweise aus polymerem Werkstoff, angeordnet.

Die Stärke der aktiven Schicht kann etwa den gleichei Wert besitzen wie die halbleitenden Schichten. Wesentlich für die Lebensdauer der aktiven Schicht ist, daß sei eine ausreichende Menge des aktiven Werkstoffes pro Oberflächeneinheit besitzt. Es muß daher die Menge des aktiven Werkstoffes so gewählt werden, daß die erforderliche Lebensdauer unter den vorhandenen Bedingungen (Temperatur, Umgebungsfeuchtigkeit, Wasserdurchlässigkeit der Deckschichten) gewährleistet ist. Mit einem

2
Gehalt von 0,01-0,1 g/cm werden beispielsweise gute Ergebnisse für die gesamte Lebensdauer des Kabels erzielt. Es sei noch erwähnt, daß die die Feuchtigkeit vermindernde und aufrechterhaltende Wirkung so lange andauert, wie aktiver Werkstoff vorhanden ist, selbst wenn der aktive Werkstoff durch die Einwirkung von Feuchtigkeit gesättigt ist. Die relative Feuchtigkeit der Isolation wird nur in dem Maße nach und nach auf einen Wert ansteigen, bei dem "water trees" entstehen, wie der aktive Werkstoff nach und nach verdünnt wird.

809845/0769

J.Sletbak 1-1

Bei der aus Fig.2 ersichtlichen Anlage zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kabels wird die Kabelseele 1 von einer Vorratsstrommel 10 abgezogen und einem oder mehreren Extrudern 11, 12, 13 zum Aufbringen der inneren halbleitenden Schicht 2, der Isolation 3 und der äußeren halbleitenden Schicht 4 zugeführt, worauf die vernetzbare(n) Schicht(en) in der Vernetzungseinrichtung 14 vernetzt und abgekühlt wird/werden. Nachdem das Kabel mit einer aktiven Schicht 5 versehen worden ist, wird mittels des Extruders 15 der Außenmantel 6 aufgebracht und das Kabel anschließend auf der Trommel 16 aufgewickelt. Wird während des Vernetzens Dampf verwendet, dann wird die.aktive Schicht beispielsweise mit dem Extruder 17 aufgebracht, unmittelbar nachdem das Kabel mit Isolation 3 und halbleitenden Schichten 2, 4 die Vernetzungsstation durchquert hat. Dadurch wird sichergestellt, daß die aktive Schicht wirksam wird, sobald das Kabel fertiggestellt ist.

Falls die Vernetzung nicht mit Dampf und Wasserkühlung durchgeführt wird, kann die aktive Schicht 5 gleichzeitig mit der äußeren halbleitenden Schicht und vor dem Vernetzen aufgebracht werden, wie es durch den Extruder 18 angedeutet ist.

Der aktive Werkstoff kann dem Extruder in Form von feinem Pulver oder Granulat zugeführt werden. Eine Schicht des aktiven Pulvers kann auch vor dem Extrudieren des Außenmantels oder Aufbringen einer Bandbewickltng in der Weise aufgebracht werden, daß das Kabel durch einen mit dem Pulver gefüllten Behälter geleitet wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den aktiven Werkstoff in einem Mittel zu lösen, durch

809845/0769

J.Sletbak 1-1

das die Isolation dem Extruder in Granulatform zugeführt wird. Eine den aktiven Stoff enthaltende Lösung kann auch dadurch von einer über die äußere halbleitende Schicht extrudierte Isolation adsorbiert werden, daß das Kabel durch die Lösung gezogen wird. Die aktive Schicht kann auch selbst halbleitende Eigenschaften besitzen. Auf die gleiche Weise kann auch ein aktives Wickelband hergestellt werden. Der aktive Werkstoff kann auch aufgesintert und danach mit einer gewickelten oder extrudierten Schicht bedeckt werden, damit ein rasches Auswaschen verhindert wird. Untersuchungen haben gezeigt, daß die Auswaschzeit unter diesen Voraussetzungen wesentlich größer ist als die Lebensdauer des Kabels.

Als praktischer Test des Prinzips wasserlösliche Werkstoffe gemäß der Erfindung als feuchtigkeitsstabilisierende Schicht zu verwenden, wurden Langzeitprüfungen an Kabeln durchgeführt. Die Prüfkabel waren für 12 kV Nennspannung ausgelegt und besaßen einen 35 mm Al-Leiter, eine extrudierte innere halbleitende Schicht, eine 3,4 mm starke Isolation aus mit Dampf vernetztem Polyäthylen und einer extrudierten äußeren halbleitenden Schicht (dreifach extrudiert). Auf die äußere halbleitende Schicht war eine Schicht aus schwarzem Kohle-Kreppapier mit 75 % Überlappung gewickelt. Beim Kabel Nr.1 wurde die aktive Schicht dadurch aufgebracht, daß das fertige Kabel durch einen mit CaCl- gesättigten Wasserlösung gefüllten Behälter gezogen, getrocknet und in einen 0,5 mm dicken.

809845/0769

J.Sletbak 1-1

Schrumpfschlauch eingezogen und dieser aufgeschrumpft wurde. Beim Kabel Nr.2 wurde der Raum zwischen dem trockenen Kohlepapierband und dem Schrumpfschlauch mit einer gesättigten CaCl^-Wasserlösung gefüllt, bevor der Schrumpfschlauch aufgeschrumpft wurde. Kabel Nr. 3 ist ein dem Kabel Nr.2 ähnliches Vergleichskabel und entsprechend vorbereitet, mit der Ausnahme, daß anstelle der CaCl^-Lösung reines Wasser eingefüllt wurde. Alle Kabel wurden in Wasser getaucht und bei Raumtemperatur geprüft. Nach aus der Tabelle 1 ersichtliehen Zeiten wurden von der Isolation 5 nun lange Proben genommen und unter dem Mikroskop untersucht, um die Anzahl der "water trees" zu zählen und ihre Länge zu messen. Die Hauptabmessung X ist in pm angegeben, und s ist die Verteilung.

809845/0769

Kabeltest in Wasser bei Raumtemperatur (20°C) Spannung: 20 kV. Frequenz: 50 Hz

Nr.	Aktive Schicht	Prüfdauer(h)	Trees	0	in der	Isolation	Tree -Bildung in	X	Halbleiterschichten	*\1TCI*	Anzahl pro	Länge	pm
1		5312		0			innen		außen	S	mm	X	S
2	Trockenes CaCl-	8602	Anzahl	21,6	pro	Läncre um	Anzahl pro j Länge			0
3	Gesättigtes CaCl,	1921	mm	15		X S	itim	50		0
	keine	9495			0	0,5 ii60 I	14	0
				0		0,5	260
	20 13	0,8
	50

<O Zieht man in Betracht, daß Kabel Nr.2 obwohl CaCl₂ nur in gesättigter Lösung vorliegt, eine bedeutende Alterungsbeständigkeit besitzt, so beweist dies, daß selbst eine einfache Ausführung eine erhebliche Lebensdauer besitzt.

Tabelle

Die Ergebnisse zeigen, daß die aktive Schicht gegen "water-trec"-Bildung voll wirksam ist

2Ö
Leerseite

Claims

Anmelder: Elektrisitetsforsyningens Forskningsinstitutt ' Trondheim - NTH, Norwegen

Ansprüche

ί 1. »Gegen "Water trees" geschütztes Starkstromkabel mit einem ^—'Leiter, der von einer oder mehreren Isolationsschichten aus extrudiertem polymerem Isolationswerkstoff sowie einer inneren und einer äußeren halbleitenden Schicht umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß außen und getrennt von der äußeren halbleitenden Schicht eine weitere, einen wasserlöslichen Werkstoff enthaltende aktive Schicht angeordnet ist, welche die relative Feuchtigkeit der Umgebung, einschließlich der Leiterisolation, auf einen 70 % nicht überschreitenden Wert begrenzt und stabilisiert.
2. Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff in Wasser lösliche Salze sind.
3. Starkstromkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff ein stabiles, salzbildendes Hydrat ist.
4. Starkstromkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff CaCl₂ ist.

Bö/Sch
12.04.1978

809845/0769

J.Sletbak 1-1
5. Starkstromkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff Mg Cl₂ ist.
6. Starkstromkabel nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Schicht halbleitend ist.
7. Starkstromkabel nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß über der aktiven Schicht eine Isolationsschicht aus polymerem Werkstoff angeordnet ist.
8. Starkstromkabel nach Anspruch 1 und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Schicht aus einem schraubenförmig gewickelten Band besteht.
9. Starkstromkabel nach Anspruch 1 und wenigstens einem der

Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des

2 aktiven Werkstoffes wenigstens 0,01 g/cm der Oberfläche der

aktiven Schicht beträgt.
10. Verfahren zur Herstellung des Starkstromkabels nach Anspruch und wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem der elektrische Leiter in einem oder mehreren Extrudern mit einer inneren halbleitenden Hülle, mit einer oder mehreren Isolationshüllen und einer äußeren halbleitenden Hülle versehen wird, wobei wenigstens eine der Hüllen aus einem vernetzbaren polymeren Werkstoff besteht, und anschließend das Kabel derart einem Vernetzungsverfahren unterzogen wird, daß eine oder mehrere Hüllen vernetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß

809845/0769

J.Sletbak 1-1

das Kabel außen und getrennt von der äußeren halbleitenden Hülle durch Umwickeln, Extrudieren od. dgl. mit der feuchtigkeitsstabilisierenden, aktiven Hülle versehen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die feuchtigkeitsstabilisierende Hülle üblicherweise nach dem Vernetzen der anderen Hüllen und nur bei Verwendung eines Vernetzungsverfahrens ohne Dampf vor dem Vernetzen aufgebracht wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Hülle feinverteilte Kristalle enthält, die dem Polymergranulat vor der Extrusion zugesetzt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Hülle eine gesättigte Lösung enthält, die dem Polymergranulat vor der Extrusion angelagert wird.

803845/0769