DE2832861C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Isolieröl-Mischung zum Imprägnieren der Isolierung von elektrischen Unterwasserkabeln, bestehend aus zwei Ölen, die geeignete Viskositäts- und dielektrische Verlustfaktorwerte aufweisen, wobei die Dichte des ersten Öles kleiner und die des zweiten größer als die Dichte von Wasser ist.

Unter elektrischen Unterwasserkabeln sind hier 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 Ausdehnung oder Zusammenziehungen des Kabels als Folge von Temperaturänderungen stattfinden, so daß die Kabelisolierung kontinuierlich und vollständig imprägniert bleibt. Das elektrische fließfähige Mittel ist allgemein ein organisches Öl, welches besondere physikalische und elektrische Eigenschaften hat.

Erstens muß dieses Öl flüssig sein und eine Viskosität haben, die ausreichend niedrig ist und wenigstens niedriger als 0,15 cm²/s bei 20°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 Öl keine übermäßig hohe Flüchtigkeit verleihen.

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

Außerdem muß das Öl ein sehr geringes oder kein Bestreben haben, bei den beim Gebrauch des Kabels auftretenden niedrigsten Temperaturen feste paraffinische Produkte abzuscheiden.

Öle, welche diese Eigenschaften haben, sind bekannt, und sie umfassen Kohlenwasserstoffe mit einem Molekulargewicht zwischen 200 und 400, wobei diese Kohlenwasserstoffe durch Alkylierung eines aromatischen Ringes erhalten werden. 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 5 94 475 und deren Ergänzung No. 8 09 256 beschrieben. Die Dichte dieser Verbindungen bei 20°C beträgt etwa 0,87 g/cm³.

Noch heute sind die in den genannten Patentschriften beschriebenen Öle die zum Imprägnieren der Isolierung von elektrischen Energiekabeln, und zwar von Landkabeln und in geringerer Tiefe unter Wasser zu verlegenden Kabeln am meisten verwendeten Öle. Dennoch bestehen gewisse Nachteile, wenn das Kabel in großer Wassertiefe verlegt werden soll, da die Dichte der genannten Öle 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 zusammenfällt.

Es ist somit in solchen Fällen erforderlich, die Dichte des Öls bis auf einen Wert zu erhöhen, der dem Wert der Dichte des umgebenden Wassers nahekommt oder diesem gleich ist. Dies wird gemäß der US-PS 39 30 112 dadurch erhalten, daß je nach Erfordernis berechnete Mengen an halogenierten Kohlenwasserstoffen zugegeben werden, wobei insbesondere die Verwendung eines Hexachlorbutadien empfohlen wird, welches eine Dichte von 1,68 g/cm³ bei 20°C hat. Die Verwendung von halogenierten Kohlenwasserstoffen (und insbesondere chlorierten) als Zusätze zu dem Öl 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 günstigeren Bedingungen, wenn auch dann außerordentlich langsam, so daß die Konzentration 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 Beanspruchungen des Kabels besonders stark sind, wenn die Konzentration des halogenierten Kohlenwasserstoffes vergleichsweise hoch sind, und wenn das Kabel während vieler Jahre im Gebrauch geblieben ist, wie dies gewöhnlich der Fall ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Isolierölmischung zum Imprägnieren der Isolierung von elektrischen Unterwasserkabeln zur Verfügung zu stellen, die eine gute chemische Langzeitstabilität, geeignete Viskositätswerte (<0,15 cm²/s bei 20°C) tan δ-Werte (<0,001) und eine geeignete Dichte aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einer Isolieröl- Mischung der einleitend genannten Art gemäß der Erfindung dadurch, daß die Isolieröl-Mischung im wesentlichen oder vollständig aus 1-Methyl-naphthalin besteht.

Es ist auch bekannt (US-PS 24 36 110) zum Imprägnieren eines Papiers zum Umwickeln von Kabeln ein Kohlenwasserstofföl zu verwenden, welches relativ niedrige Viskosität hat, wobei jedoch gleichzeitig unter normalen Betriebsbedingungen des Kabels das Öl nicht so flüssig sein soll, daß das Papier beim Anfassen ölig wirkt. Dementsprechend soll das Öl niedrige Viskosität bei für die Imprägnierung geeigneten Temperaturen haben, bei normalen Raumtemperaturen jedoch hochviskos, halbfest oder fest sein soll. Außerdem soll es gegenüber elektrischen Stillentladungen beständig sein, hohen Widerstand gegen Oxidation sowie eine hohe dielektrische Festigkeit haben. Ein Öl, welches diesen Bedingungen genügt, kann durch Alkylierung von Naphthalinen erzeugt werden. Elektrische Unterwasserkabel sind nicht angesprochen.

Eine Isolieröl-Mischung gemäß der Erfindung hat derartige physikalische und elektrische Eigenschaften, daß die Anforderungen voll erfüllt werden, die an Imprägniermittel für elektrische Unterwasserkabel gestellt werden. Außerdem ist das Bestreben einer solchen Isolieröl-Mischung, feste Produkte bei niedrigen Betriebstemperaturen abzuscheiden, praktisch Null. Wenn eine Isolieröl-Mischung gemäß der Erfindung verwendet wird, bietet sie gegenüber anderen Kohlenwasserstoffverbindungen den weiteren Vorteil, daß sie in der Lage ist, die Gase chemisch zu binden, die sich in dem Isolierpapier und in der Isolieröl-Mischung als Folge der Erwärmung und des Alterns des Kabels entwickeln. Bekanntlich haben diese Gase das Bestreben, sich zu ionisieren, und zwar infolge des starken elektrischen Feldes, welches rund um den Leiter oder die Leiter vorhanden ist. Eine solche Ionisierung kann auch der Grund für gefährliche elektrische Entladungen innerhalb des Kabels sein.

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.

Physikalische Eigenschaften von gewissen niederen aliphatischen Derivaten von Naphthalin:

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 δ, der kleiner als 0,001 ist. In den Fällen, in denen die tatsächliche Dichte der oben genannten Verbindung, die gemäß der Tabelle 1,020 g/cm³ bei 20°C im Vergleich zu Wasser bei 4°C beträgt, nicht dem gewünschten Wert entsprechen sollte, ist es möglich, ein geeignetes Gemisch mit gleichwertigen Derivaten zu bilden bis zu den Werten, die den theoretisch erforderlichen Werten so nahe wie möglich kommen, wobei die Derivate einzeln oder miteinander gemischt verwendet werden können.

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

Vorteilhaft kann auch 1,2,3,4-Tetra-Hydro-Naphthalin verwendet werden.

Claims (1)

1. Isolieröl-Mischung zum Imprägnieren der Isolierung von elektrischen Unterwasserkabeln, bestehend aus zwei Ölen, die geeignete Viskositäts- und dielektrische Verlustfaktorwerte aufweisen, wobei die Dichte des ersten Öles kleiner und die des zweiten größer als die Dichte von Wasser ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolieröl-Mischung im wesentlichen oder vollständig aus 1-Methyl-naphthalin besteht.