DE2832861A1

DE2832861A1 - Mittel zum impraegnieren der papierisolierung eines oelgefuellten elektrischen energiekabels

Info

Publication number: DE2832861A1
Application number: DE19782832861
Authority: DE
Inventors: Bernardino Vecellio
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1977-07-29
Filing date: 1978-07-26
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2832861C2; CA1101088A; ES472632A1; DK156453C; AU3789378A; NO150339B; GB1599745A; AR218319A1; JPS5426484A; AU523884B2; FR2399100A1; BR7804740A; JPS6160521B2; DK337178A; SE444242B; SE7806276L; MX151467A; NZ187971A; DK156453B; US4225747A

Description

DR. E.WIEGAND DIPL-ING.W. NIEMANN 2832861

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C GERNHARDT München « Hamburg

• Ο*

TELEFON: 55547« 8000 M D N C H E N 2,

TELEGRAMME: KARPATENT MATH I LD ENSTRASSE 12

TELEX: 529068 KARP D

V 43 189/78 12/MZ 25. Juli 1978

Industrie Pirelli S.p.A. Mailand (Italien)

Mittel zum Imprägnieren der Papierisolierung eines ölgefüllten elektrischen Energiekabels

80988 6/0947

•If-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mittel zum Imprägnieren der Isolierung von ölgefüllten elektrischen Energiekabeln, und insbesondere zum Imprägnieren der Isolierung von Kabeln, die unter Wasser verlegt werden sollen.

Unter ölgefüllten Kabeln sind solche Energiekabel zu verstehen, die eine Isolierung aufweisen, die aus einer selbsttragenden oder abgeschlossenen Isolierung aus Papier und einem dielektrischen fließfähigen Mittel zusammengesetzt ist, wobei die dielektrische Flüssigkeit aus dem Kabel heraus oder in das Kabel hinein fließen kann in Übereinstimmung damit, ob Ausdehnungen oder Zusammenziehungen des Kabels als Folge von Temperaturänderungen stattfinden, sojdaß die Kabelisolierung kontinuierlich und vollständig imprägniert bleibt.

Es ist bekannt, daß das. Mittel zum Imprägnieren der Papierisolierung von ölgefüllten elektrischen Energiekabeln gewisse besondere physikalische und elektrische Eigenschaften haben muß.

Erstens muß dieses Mittel flüssig sein und eine Viskosität haben, die ausreichend niedrig ist und wenigstens niedriger als 15 cSt bei 2o°C ist, um in der Lage zu sein, den Ausdehnungen und Zusammenziehungen des Kabels bei Temperaturänderungen folgen zu können und demgemäß die Isolierung des Kabels vollständig imprägniert halten zu können. Diese niedrige Viskosität soll außerdem dem Mittel keine übermäßig hohe Flüchtigkeit verleihen.

Zweitens muß dieses Mittel.gute Isoliereigenschaften besitzen, und insbesondere muß es einen sehr niedrigen dielektrischen Verlustfaktor tan S haben, der vorzugsweise kleiner oder gleich 0,001 ist.

809886/0947

Das genannte Mittel, welches allgemein ein organisches Öl ist, muß außerdem ein sehr geringes oder kein Bestreben haben, bei den beim Gebrauch des Kabels auftretenden niedrigsten Temperaturen die festen paraffinen Produkten zu trennen.

Mittel, welche diese Eigenschaften haben,sind bekannt, und sie umfassen Kohlenwasserstoffe mit einem Molekulargewicht zwischen 2oo und 4oo, wobei diese Kohlenwasserstoffe durch Alkylierung eines aromatischen Ringes erhalten sind. Die Verwendung solcher Kohlenwasserstoffe, die aus einem aromatischen Ring bestehen, der eine aliphatische Kette hat, die linear oder verzweigt ist, und die neun bis zwölf Kohlenstoffatome enthalten, ist in der italienischen Patentschrift 594 475 und deren Ergänzung No. 8o9 256 beschrieben. Die Dichte dieser Verbindungen, bei 2o ⁰C beträgt etwa o.87 g/cm⁵.

Noch heute sind die in den genannten Patentschriften beschriebenen Mittel die zum Imprägnieren der Isolierung von elektrischen Energiekabeln, und zwar von Landkabeln und in geringer Tiefe unter Wasser zu verlegenden Kabeln am meisten verwendeten Mittel. Dennoch bestehen gewisse Nachteile, wenn das Kabel in großer Wassertlefe verlegt werden soll, da die Dichte der genannten Mittel kleiner ist als die mittlere Dichte des Wassers (Salzwasser oder Süßwasser).

Bekanntlich ist der Unterschied zwischen den hydrostatischen Drücken, die auf der Außenseite und auf der Innenseite des eingetauchten Kabels wirken, proportional dem Unterschied zwischen der Dichte des umgebenden Wassers und der Dichte des Imprägnierungsmittels. Wenn der zuletzt genannte Unterschied hohe Werte annimmt, ergibt sich die Gefahr, daß der das Kabel schützende Metallmantel zusammen-

809886/09*7

fällt·.

Es ist somit in solchen Fällen erforderlich, die Dichte des Imprägniermittels bis auf einen Wert zu erhöhen, der dem Wert der Dichte des umgebenden Wassers nahekommt oder diesem gleich ist. Dies wird wirksam dadurch erhalten, daß dem Imprägniermittel Mengen von halogenierten Kohlenwasserstoffen, die nach Erfordernis berechnet werden, zugegeben werden, wie dies in der italienischen Patentschrift 1 o11 139 beschrieben ist.

In der genannten Patentschrift ist insbesondere die Verwendung eines Hexachlorbutadien enpfohlen, welches eine Dichte von 1,68 g/cm⁵ bei 2o ⁰C hat. Die Verwendung von halogenierten Kohlenwasserstoffen (und insbesondere chlorinierten) als Zusätze zu dem Imprägnierungsmittel ermöglicht die Regelung der Dichte nach Wunsch, jedoch beläßt sie ein ungelöstes Problem, welches mit dem Altern des Kabels im Zusammenhang steht.

Tatsächlich haben die in der genannten Patentschrift beschriebenen Verbindungen das mehr oder weniger ausgeprägte Bestreben, unter der Einwirkung von Wärme zersetzt zu werden, woraus sich ein gewisser chemischer Angriff des Halogenides an dem Kupfer der Leiter ergibt mit dem Ergebnis, daß sich leitende Salze bilden und sich eine ernsthafte Gefahr für die elektrische Isolierung ergibt. Tatsächlich ergibt sich diese Erscheinung auch bei günstJU-geren Bedingungen, wenn auch dann außerordentlich langsam, scjdaß die Konzentrationen der erzeugten Halogenide nur nach sehr langem Gebrauch des Kabels gefährliche Werte erreichen. Demgemäß kann die Verwendung von halogenierten Kohlenwasserstoffen der Grund für sehr gefährliche Situationen nur dann sein, wenn die Gebrauchsbedingungen des Kabels besonders ernsthaft sind, wenn die Konzentrationen

80988870947

des halogenierten Kohlenwasserstoffes;.= vergleichsweise hoch sind, und 'wenn das Kabel während vieler Jahre im Gebrauch geblieben ist, wie dies gewöhnlich der Fall ist.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, den geschilderten Nachteil zu überwinden, indem ein Imprägniermittel geschaffen wird, welches dauerhafte chemische Stabilität hat und welches außerdem ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften hat.

Es ist gemäß der Erfindung überraschend gefunden worden, daß ein solches Imprägniermittel erhalten werden kann, wenn gewisse niedere aliphatische Derivate von Naphthalin als Imprägniermittel oder als Zusatz zu den jetzt verwendeten Imprägniermitteln verwendet werden, wobei diese Derivate einzeln oder miteinander gemischt verwendet werden können.

Verbindungen gemäß der Erfindung haben derartige physikalische und elektrische Eigenschaften, daß sie die Anforderungen erfüllen, die an Imprägniermittel für elektrische Energiekabel gestellt werden. Außerdem ist das Bestreben dieser Verbindungen, feste Produkte bei niedrigen Betriebstemperaturen zu trennen, praktisch Null.

Wenn Verbindungen gemäß der Erfindung als Zusätze zu üblichen Imprägniermitteln verwendet werden, bieten sie gegenüber anderen Kohlenwasserstoffwerbindungen den weiteren Vorteil, daß sie in der Lage sind, die Gase chemisch zu binden, die sich in dem Isolierpapier und in dem verwendeten Imprägniermittel als Folge der Erwärmung und des Alterns des Kabels entwickeln. Bekanntlich haben diese Gase das Bestreben, sich zu ionisieren, und zwar zufolge des starken elektrischen Feldes, welches rundjum den Leiter

809836/0947

oder die Leiter vorhanden ist. Dies·kann auch der Grund für unheilvolle elektrische Entladungen innerhalb des Kabels sein.

Gegenstand der Erfindung ist ein Mittel zum Impr gnieren der Papierisolierung von ölgefüllten elektrischen Energiekabeln, und insbesondere von Kabeln, die unter Wasser verlegt werden sollen, wobei das Imprägniermittel eine Viskosität von niedriger als 15'cSt bei 2o ⁰C und einen dielektrischen Verlustfaktor tan S von kleiner oder gleich 0,001 hat. Gemäß der Erfindung ist ein solches Imprägniermittel dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens ein niederes aliphatisches Derivat von Naphthalin enthält.

In der nachstehenden Tabelle sind gewisse physikalische Eigenschaften einer Reihe von aliphatischen Derivaten von Naphthalin angegeben, die von besonderem Interesse für den Zweck der vorliegenden Erfindung sind.

-Y-

Physikalische Eigenschaften von gewissen niederen aliphatischen Derivaten von Naphthalin:

	Schmelzpkt.	Dichte bei	Viskosität bei	-	mm.
DERIVAT (Typ und	(⁰C)	2o°C gegen	2o ⁰C	— -
Lage der alipha		über der	(centistokes)	-
tischen Substitu		Dichte von		-
tion)		H₂O bei 4⁰C		2,2..
		(g/cm³)
	- 5o	1, o2o	3,5
1-Methyl	-.15	1,oo8	4.1
1-Äthyl	- 7	0.993	2.9
2-Äthyl	- 12	0.992	4.9
1-Propyl	- 2o	0.975	6.5
1-Butyl	- 5	0.97ο	4.75
2-Butyl	- 4	ο. 97o
2-tert. Butyl	- 22	o.966
1-Pentyl	- 4	o.956
2-Pentyl	- 4	1.006
1,3-Dimethyl	- 14	1.003
1,6-Dimethyl	- 36	o,97o
1,2,3,4-Tetra-Hydro

Unter den in der Tabelle angegebenen Verbindungen ist gefunden worden, daß das 1-Methylnaphthalin für den Zweck der vorliegenden Erfindung von besonderem Interesse ist. Diese Verbindung hat neben allen physikalischen Eigenschaften, die für ein Mittel zum Imprägnieren der Isolierung von ölgefüllten elektrischen Energiekabeln erforderlich sind, einen besonders niedrigen dielektrischen Verlustfaktor tan S , der kleiner als o,oo1 ist. In den Fällen, in denea die tatsächliche Dichte der oben genannten Verbindung, die gemäß der Tabelle 1,o2o g/cm⁵ bei 2o ⁰C im Vergleich zu Wasser bei 4 ⁰C beträgt ,nicht dem gewünschten Wert entsprechen sollte, ist es möglich, ein geeignetes Gemisch mit

809886/0947

gleichwertigen Derivaten zu bilden bis zu den Werten, die den theoretisch erforderlichen Werten so nahe wie möglich kommen.

Selbstverständlich ist es möglich, bei Aufrechterhaltung aller genannten Vorteile dieses Gemisch als einen Zusatz zu üblichen Imprägniermitteln zu verwenden,, die gewöhnlich verwendet werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als Imprägniermittel gemäß der Erfindung aus den in der Tabelle angegebenen Derivaten von Naphtahlin auch 1,2,3,4-Tetra-Hydro-Naphthalin verwendet.

Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist ein ölgefülltes Energiekabels in v/elchem die Imprägnierung des rund um die metallenen Leiter angeordneten Isoliermaterials unter Yerwendung von einem oder mehreren (Gemisch) der niederen aliphatischen Derivate von Naphthalin gebildet ist oder auch aus einem üblichen Imprägniermittel gebildet ist, welches eines oder mehrere der genannten Derivate als Zusatz enthält.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich. .

809886/0947

Claims

PATENTANSPRÜCHE

ty Mittel zum Imprägnieren der Papierisolierung von ölgefüllten elektrischen Energiekabeln, und insbesondere ■von Kabeln,die unter Wasser verlegt werden sollen, wobei das Imprägniermittel eine Viskosität von niedriger als 15 cSt bei 2o ⁰C und einen dielektrischen Verlustfaktor tan ξ von gleich oder kleiner als 0.00I hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel wenigstens ein niederes aliphatisches. Derivat von Naphthalin umfaßt.

2. Imprägniermittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,^ daß das niedere aliphatische Derivat von Naphthalin einem üblichen Imprägniermittel zugegeben ist.

5. Imprägniermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das niedere aliphatische Derivat von Naphthalin 1-Methylnaphthalin ist.

4. Imprägniermittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das niedere aliphatische Derivat von Naphthalin 1,2,5,4-Tetra-Hydronaphthalin. ist.

5. Imprägniermittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

809886/0947

ORIGINAL INSPECTED

dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Gemisch aus niederen aliphatischen Derivaten von Naphthalin gebildet ist.

809886/0947