DE3022910A1

DE3022910A1 - Oelimpraegniertes starkstromkabel

Info

Publication number: DE3022910A1
Application number: DE19803022910
Authority: DE
Inventors: Keizi Endo; Atushi Sato; Isoo Shimizu; Hitoshi Yanagishita; Kanagawa Yokohama
Original assignee: Nippon Petrochemicals Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1979-06-19
Filing date: 1980-06-19
Publication date: 1981-01-29
Also published as: FR2459538A1; US4329536A; SE8004543L; IT8022875A0; DE3022910C2; JPS561414A; FR2459538B1; JPS6233685B2; GB2057487B; IT1131357B; GB2057487A; SE450309B

Description

Die Erfindung betrifft ein öl imprägniertet. Starkstromkabel, insbesondere ein Starkstromkabel, das mit einem öl imprägniert ist, welches aus Ausgangsmaterialien von spezieller Zusammensetzung nach einem speziellen Verfahren erhalten worden ist, und dessen Isolierschicht von einer Verbundfolie aus einer Polyolefinfolie und einem Isolierpapier gebildet wird.

In den letzten Jahren hat der Bedarf für hohe Belastungsspannungen bei ölimprägnierten Starkstromkabeln zugenommen. Aus diesem Grund wurden verschiedene Verbesserungen hinsichtlich der Kabelstruktur vorgenommen, insbesondere in bezug auf die Isolierschicht. So wurde z.B. versucht, die herkömmlichen Isolierpapiere durch eine Polyolefinfolie mit höherer Durchschlagsfestigkeit und geringerem dielektrischem Verlust als Kabelisolierschicht zu ersetzen. Die mit herkömmlichen Imprägnierölen imprägnierten Polyolefinfolien quellen jedoch manchmal, was z.B. hinsichtlich des ölströmungswiderstands nachteilig ist.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist bereits vorgeschlagen worden, sowohl eine Polyolefinfolie als auch Isolierpapier als Isolierschicht für Starkstromkabel zu verwenden. Wendet man jedoch dieses Verfahren, das bei der Herstellung von ölimprägnierten Kondensatoren Anwendung findet und ein bloßes Überlappen und Wickeln der Polyolefinfolie und des Isolierpapiers vorsieht, auf die Herstellung von Kabeln an, so können aufgrund der Kabelbiegung Scherungen und Falten zwischen den Isolierelementen auftreten. Es ist daher erforderlich, zwischen der Polyolefinfolie und dem Isolierpapier eine Verbindung zu schaffen, die keine Scherungen und Falten hervorruft.

Hierbei ist zusätzlich zu beachten, daß die Klebfestigkeit bei längerer Imprägnierung mit öl nicht abnimmt. Herkömmliche Imprägnieröle lassen jedoch in dieser Hinsicht zu wünschen übrig. Selbstverständlich ist auch bei einem Starkstromkabel mit einer Verbundfolie aus einer Polyolefinfolie und einem Isolierpapier das vorstehende Problem des ölströmungswiderstands von Bedeutung.

§10065/0698

Aufgabe der Erfindung ist es, ein ölimprägniertes Starkstromkabel bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile herkömmlicher ölimprägnierter Starkstromkabel nicht aufweist und insbesondere höhere Belastungsspannungen sowie einen niedrigeren dielektrischen Verlust und (^strömungswiderstand ermöglicht und beim Abbiegen keine Scherungen oder Falten hervorruft.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein ölimprägniertes Starkstromkable, das gekennzeichnet ist durch eine Isolierschicht, die durch Umwickeln eines elektrischen Leiters mit einer Verbundfolie aus einer Polyolefinfolie und Isolierpapier hergestellt und mit einem Imprägnieröl imprägniert ist, wobei das Imprägnieröl Destillate mit einem Siedebereich bei Normaldruck von 265 bis 36O°C enthält, die durch Kontaktieren eines Kohlenwassserstoffgemisches, das durch thermisches Cracken von Erdöl-Kohlenwasserstoffen bei einer Temperatur von 700⁰C oder darüber erhalten wurde und hauptsächlich Komponenten mit einem Siedebereich von 75 bis 198⁰C, die im wesentlichen aus monocyclischen Aromaten bestehen, und außerdem aromatische Olefine des oben genannten Siedebereiches enthält, in flüssiger Phase mit einem sauren Katalysator erhalten worden sind.

Das erfindungsgemäß verwendete Imprägnieröl ist ein Kohlenwasserstoff gemisch, das beim thermischen Cracken von Erdöl-Kohlenwasserstoffen bei einer Temperatur von 700°C oder darüber anfällt und hauptsächlich Komponenten mit einem Siedebereich von 75 bis 198⁰C, die im wesentlichen aus monocyclischen Aromaten bestehen, und außerdem aromatische Olefine des genannten Siedebereiches enthält.

Als Kohlenwasserstoffgemisch können Destillate verwendet werden, die hauptsächlich Komponenten mit einem Siedebereich von 75 bis 198⁰C enthalten und zu den Nebenproduktdestillaten zählen, die beim Cracken von Erdöl-Kohlenwasserstoffen, wie Rohöl, Naphtha, Kerosin, Flüssiggasen oder Butan, bei einer Temperatur von 700⁰C oder darüber zum Zwecke der Herstellung von Äthylen und Propylen anfallen, obwohl die Zusammensetzung der Destillate von der Art des zum thermischen Cracken eingesetz-

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ten Erdöl-Kohlenwasserstoffmaterials abhängt/ enthalten sie monocyclische Aromaten mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen als Hauptbestandteil und außerdem 5 bis 15 Gewichtsprozent gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe, 2 bis 10 Gewichtsprozent ungesättigte aliphatische Kohlenweisserstoffe und 2 bis 15 Gewichtsprozent aromatische Olefine. Die Destillate können als solche verwendet werden, oder aber man kann die isolierten oder synthetisierten Komponentem der Destillate gegebenenfalls zusetzen oder miteinander vermischen oder sie den Destillaten zusetzen oder zumischen. Alternativ kann auch ein Kohlenwasserstoffgemisch mit derselben Zusammensetzung wie das vorstehend genannte gecrackte Nebenproduktöl verwendet werden, das erhalten wird durch Versetzen von Destillaten des vorstehend definierten Siedebereichs aus einem katalytisch reformierten öl von Erdöl-Kohlenwasserstoffen, wie Naphtha, mit anderen Komponenten innerhalb dieses Siedebereichs aus der Crackung von Erdöl-Kohlenwasserstoffen.

Es wird vermutet, daß unter den Komponenten der genannten Destillate mit einem Siedebereich von 75 bis 198⁰C die monocyclischen aromatischen Komponenten, wie Benzol, Toluol, Xylole, Cumol, Propylbenzole, Methyläthylbenzole, Trimethylbenzole, Diäthylbenzole und Tetramethylbenzole, mit anderen olefinischen Komponenten in Gegenwart eines sauren Katalysators unter Bildung einer schweren Komponente mit einem Siedebereich bei Normaldruck von 265 bis 36O⁰C reagieren, die als Imprägnieröl geeignet ist. Diese schwere Komponente ist ein Gemisch von verschiedenen aromatischen Kohlenwasserstoffen, bei dem die Anwesenheit von Schwerprodukten, die aufgrund der Verwendung eines Kohlenwasserstoffgemisches, das Olefine wie Styrol, Methylstyrole und Äthylstyrole enthält, als Ausgangsmaterial entstehen, für das erfindungsgemäß verwendete Imprägnieröl essentiell ist. Das eingesetzte Kohlenwasserstoffgemisch muß daher unter den Komponenten, die beim thermischen Cxacken von Erdöl-Kohlenwasserstoffen entstehen, hauptsächlich Komponenten mit einem Siedebereich von 75 bis 198⁰C enthalten. Kom-

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ponenten mit einem Siedebereich über 198°C enthalten kondensierte polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Naphthalin und Alky!naphthaline, während Komponenten mit einem Siedebereich unter 75⁰C sehr viel Diene, wie Cyclopentadien, enthalten. Die Anwesenheit dieser Komponenten verursacht bei der Behandlung mit einem sauren Katalysator die Bildung von viskosen hochsiedenden Verbindungen.

Die erfindungsgemäß verwendeten sauren Katalysatoren sind vorzugsweise feste saure Katalysatoren, Mineralsäuren und sogenannte Friedel-Crafts-Katalysatoren. Beispielsweise können saure Tonmineralien, wie saure Tonerde und aktivierte Tonerde, Fluorwasserstoff, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Aluminiumchlorid, Zinkchlorid und Borfluorid, verwendet werden.

Bevorzugte Beispiele für feste saure Katalysatoren sind natürliche Tonmineralien. Typische Tonmineralien sind kaolinischer Halloysit und Montmorillonit, die als saure Tonerde und Subbentonit bekannt sind. Auch aktivierte Tone können verwendet werden, die z.B. bei der Behandlung der genannten Tonmineralien mit einer anorganischen Säure, wie Schwefelsäure oder Salzsäure, oder einer organischen Säure, wie Essigsäure oder Ameisensäure, oder deren wäßrigen Lösungen entstehen. Neben den natürlichen Tonmineralien ist auch synthetisches Siliciumdioxid-Aluminiumoxid ein bevorzugter fester saurer Katalysator. Bevorzugt sind außerdem anorganische Säuren, wie Schwefelsäure, Phosphorsäure und Fluorwasserstoff, bei dem jedoch die Korrosion der Vorrichtungen berücksichtigt werden muß.

Die Behandlung mit dem sauren Katalysator muß in flüssiger Phase durchgeführt werden. Zu diesem Zweck kann man das eine isetzte Kohlenwasserstoffgemisch durch Anwenden eines geeigne ten Druckes bei der Reaktionstemperatur in flüssiger Phase halten. Die Behandlung mit dem sauren Katalysator erfolgt ge wohnlich bei Reaktionstemperaturen von O bis 2OO°C und Flüssigkeitsverweilzeiten von 0,1 bis 5,0 Stunden.

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Die Reaktionstemperatur bei der Behandlung mit dem sauren Katalysator ist wichtig. Unter O⁰C bilden sich aufgrund der Polymerisation von ungesättigten Komponenten des Cracköls unerwünschte Teersubstanzen/ die die Ausbeute an Imprägnieröl beeinträchtigen, über 20O⁰C verursacht die thermische Zersetzung des Reaktionsgemischs eine Verschlechterung der Eigenschaften der Imprägnieröldestillate. Die Reaktionstemperatur variiert in Abhängigkeit vom eingesetzten Katalysator. Bevorzugte Temperaturen liegen für feste saure Katalysatoren über 1OO°C und für Mineralsäuren oder Friedel-Crafts-Katalysatoren unter 1OO°C.

Die Flüssigkeitsverweilzeit beträgt vorzugsweise 0/1 bis 5 Stunden. Bei weniger als 0,1 Stunden werde:n die in dem eingesetzten Kohlenwasserstoffgemisch enthaltenen ungesättigten Komponenten, hauptsächlich aromatische Olefine, nicht vollständig umgesetzt, so daß die Ausbeute an Imprägnieröl beeinträchtigt wird. Bei einer mehr als fünfstündigen Kontaktierung mit dem sauren Katalysator kommt es andererseits zu einer unerwünschten Rückzersetzung des Reaktionsprodukts.

Um die Imprägnieröldestillate in hoher Ausbeute zu erhalten, beträgt die Konzentration an aromatischen Olefinen in dem mit dem sauren Katalysator zu behandelnden Reaktionssystem vorzugsweise weniger als 10 Gewichtsprozent. Zu hohe Konzentrationen an aromatischen Olefinen und anderen ungesättigten Komponenten in dem Reaktionssystem begünstigen schwerere Teerkomponenten aufgrund der Polymerisation der ungesättigten Komponenten, wodurch die Ausbeute an Imprägnieröldestillaten abnimmt. Die ungesättigten Polymeren sind dann auch in den' Imprägnieröldestillaten enthalten. Da Destillate von Cracköl des genannten Siedebereichs gewöhnlich 10 Gewichtsprozent oder mehr aromatische Olefine enthalten, setzt man vorzugsweise bei der Durchführung der Reaktion Aromaten, einschließlich Xylol oder nicht umgesetztes Destillat, zu, um den Gehalt an aromatischen Olefinen in dem Reaktionssystam auf einen Wert unter 10 Gewichtsprozent einzustellen.

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Unter den bei der Behandlung des eingesetzten Kohlenwasserstoff gemische mit dem sauren Katalysator entstehenden Produkten werden die Destillate mit einem Siedebereich bei Normaldruck von 265 bis 365°C als Imprägnieröl für das erfindungsgemäße ölimprägnierte Starkstromkabel verwendet.

Destillate, die Komponenten mit Siedepunkten oberhalb 365⁰C enthalten, sind so viskos, daß sie schlechte Imprägniereigenschaften besitzen. Andererseits haben Destillate mit Siedepunkten unter 265⁰C einen niedrigen Flammpunkt, so daß sie als Imprägnieröl wenig geeignet sind.

Das Imprägnieröl kann durch Hydrobehandlung oder Erdebehandlung gereinigt werden.

Das erfindungsgemäße Imprägnieröl zeichnet sich dadurch aus, daß es einen hohen Isolierwiderstand, hohe Durchschlagsfestigkeit und Wasserstoffgas-Absorptionsfähigkeit aufweist und auch die Verteil- und Imprägniereigenschaften bei Polypropylen- oder anderen Polyolefinfolien bei geringer Quellneigung ausgezeichnet sind.

Das Imprägnieröl kann mit anderen bekannten Imprägnierölen vermischt werden, z.B. Mineralölen, Alkylbenzolen, Polybuten, Alkylnaphthalinen, Alkylbiphenylen und Diarylalkanen. Es kann z.B. ein Mineralöl zugesetzt werden, um die Kosten zu verringern, oder ein Silikonöl, um die Quelleigenschaften zu verbessern.

Das erfindungsgemäß verwendete Imprägnieröl enthält gewöhnlich Schwefelverbindungen in einer Menge von 10 bis 500 ppm, vorzugsweise 10 bis 100 ppm, die von dem Ausgangsmaterial stammen. Ein mit diesem schwefelhaltigem öl imprägniertes Starkstromkabel besitzt ausgezeichnete thermische Stabilität und Antioxidationseigenschaften.

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Zur Herstellung des erfindungsgemäßen ölinprägnierten Starkstromkabels wird die Isolierschicht, die von einer Verbundfolie aus einer Polyolefinfolie und Isolierpapier gebildet wird, mit dem auf die vorstehende Weise erhaltenen Imprägnieröl getränkt.

Die Verbundfolie besteht aus= mindestens einer Schicht einer Polyolefinfolie und mindestens einer Schicht eines Isolierpapiers, die beide z.B. durch Schmelzkleber und/oder chemisches Verbinden miteinander laminiert sind. Besonders bevorzugt ist ein Aufbau, bei dem das Isolierpapier auf eine oder beide Seiten der Polyolefinfolie laminiert ist.

Als Polyolefine eignen sich z.B. Homopolymere von a-Olefinen mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen, wie Äthylen, Propylen, Buten-1 und 4-Methylpenten-1, z.B. Polyäthylen und Polypropylene mit hoher, mittlerer oder niedriger Dichte, sowie Copolymere dieser Olefine, z.B. Copolymere von Äthylen und anderen vorstehend genannten a-Olefinen, die z.B. eine Dichte von 0,890 bis 0,945 haben. Die Polyolefine werden durch Suspensions-, Lösungs- oder Dampfphasenpolymerisation von z.B. Äthylen in Gegenwart eines sogenannten Ziegler-Katalysators, der aus einer Titan- und/oder Vanadiumverbindung und einer Organoaluminiumverbindung besteht, oder eines Chromoxid-Katalysators erhalten. Der Ziegler-Katalysator enthält manchmal außerdem eine Magnesiumverbindung. Das Polyolefin kann auch durch Polymerisation von Äthylen unter hohem Druck in Gegenwart eines Radikalbildners hergestellt werden.

Ein bevorzugtes Beispiel für eine Verbundfolie aus derartigen Polyolefinen ist eine Folie, die durch Schmelzextrudieren des Polyolefins und anschließendes Schmelzkleben des extrudierten Polyolefins auf ein Isolierpapier hergestellt wird. Das Schmelzextrudieren wird so durchgeführt, daß man das Polyolefin mit einem Extruder oder dergleichen schmilzt und dann durch ein. T-Werkzeug oder dergleichen in Form einer Folie auf ein Isolierpapier extrudiert, worauf man durch Pressen mit

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Walzen eine Verbundfolie herstellt. In diesem Fall kann man, bevor sich das Polyolefin beim Abkühlen verfestigt, ein weiteres Isolierpapier oder eine orientierte Polyolefinfolie, z.B. eine biaxial gereckte Polypropylenfolie (OPP-Folie) unter Druck damit verbinden.

Bei der Herstellung der Verbundfolie ist die Verwendung von Polyolefinen mit höherer Kristallinität, z.B. von Polypropylen anstelle von Polyäthylen, bevorzugt.

Die erfindungsgeanäß verwendeten Polyolefine können durch Vernetzen modifiziert sein, z.B. durch Einführen einer vernetzba.-ren funktioneilen Gruppe in die Polyolefine und anschließendes Vernetzen. Derart modifizierte vernetzte Polyolefine sind z.B. vernetzte Silan-gepfropfte Polyolefine. Eine Verbundfolie aus diesen Polyolefinen kann dadurch hergestellt werden, daß man ein Silan-gepfropftes Polyolefin auf ein Isolierpapier schmelzlaminiert und dann in Gegenwart eines Silanol-Kondensations-Katalysators, z.B. nach dem in der GB-PS 1 536 562 beschriebenen Verfahren, vernetzen läßt. Hierbei werden Silanverbindungen (im folgenden kurz: "Silane"), wie Vinyltrimethoxysilan (VTMOS) und Vinyltriäthoxysilan (VTEOS), die auf Polyolefine aufpfropfbare Vinylgruppen oder dergleichen und hydrolysierbare Silylgruppen aufweisen, in einem Extruder oder dergleichen mit einem Radikalbildner geknetet, um das Silan auf das Polyolefin aufzupfropfen. Das Silan-gepfropfte Polyolefin wird dann zusammen mit einem Silanol-Kondensationskatalysator, wie Dibutylzinndilaurat oder Dibutylzinndiacetat, in einen Extruder eingefüllt, durch ein T-Werkzeug auf ein Isolierpapier extrudiert und, bevor es durch Abkühlen verfestigt, mit einem weiteren Isolierpapier verbunden. Durch Reaktion zwischen der Feuchtigkeit des Isolierpapiers und dem auf das Polyolefin gepfropften Silan wird die Vernetzung vervollständigt. Als Wasser für die Vernetzung kann die Feuchtigkeit des Isolierpapiers oder auch von außen zugeführter Dampf oder warmes Wär-

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ser verwendet werden.

Der Silanol-Kondensationskatalysator kann zusammen mit dem gepfropften Polyolefin geknetet werden. Man kann aber auch das gepfropfte Polyolefin unter Druck schmelzverkleben und hierauf den erhaltenen Schichtstoff mit einer Lösung oder Dispersion des Silanol-Kondensationskatalysators besprühen oder darin eintauchen.

Zusätzlich zu dem Schmelzkleben des gepfropften Polyolefins mit dem Isolierpapier zu einem Schichtstoff kann der Schichtstoff auch dadurch hergestellt werden, daß man eine heiße Xylollösung des gepfropften Polyolefins auf das Isolierpapier aufbringt. Auch in diesem Fall wird der Silanol-Kondensationskatalysator der Lösung vorher zugesetzt oder wird nach dem Auftrag der Lösung auf die Oberfläche aufgebracht.

Es wird angenommen, daß ein Teil der hydrolysierbaren Silylgruppen des gepfropften Polyolefins direkt mit den alkoholischen Hydroxylgruppen der Cellulosemoleküle des Isolierpapiers reagiert und eine Bindung eingeht, wodurch die Klebfestigkeit zwischen der Polyäthylenfolie und dem Isolierpapier sowie die ölbeständigkeit der Verbundfolie verbessert werden.

Bei der Herstellung von Verbundfolien unter Anwendung einer derartigen Silanvernetzung sind Polyäthylene als Polyolefine bevorzugt, da sie einen zufriedenstellenden Pfropfungsgrad des' Silans ermöglichen und eine Verbundfolie mit hoher Haftfestigkeit ergeben. Unter den Polyäthylenen sind Polyäthylene von hoher Dichte besonders bevorzugt, da sie zu einer besseren ölbeständigkeit beitragen.

Bei der Verbundfolie, die einen Bestandteil des erfindungsgemäßen Starkstromkabels darstellt, beträgt z.B. die Dicke der Polyolefinfolie 40 bis 120 μΐη, die des Isolierpapiers 10 bis

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60 μπι, die einer Verbundfolie, bei der das Isolierpapier auf beide Seiten der Polyolefinfolie laminiert ist, 100 bis 250 μπι, und die einer Verbundfolie, bei der je ein Isolierpapier und eine Polyolef infolie laminiert sind, 50 bis 180 μΐη.

Die Isolierschicht des erfindungsgemäßen Starkstromkabels ist aus einer Verbundfolie zusammengesetzt, die aus einer Polyolefinfolie, z.B. einer Polyäthylen- oder Polypropylenfolie, und einem Isolierpapier besteht. Die zusammengesetzte Dielektrizitätskonstante der Verbundfolie ist der des auf die vorstehende Weise hergestellten Imprägnieröls sehr nahe, so daß das erfindungsgemäße Kabel außerordentlich hohe Durchschlagsfestigkeit, insbesondere Impuls-Durchschlagsspannung, aufweist.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Herstellung des Imprägnieröls;

Ein 10 Liter-Autoklav wird mit 1 Liter Nebenprodukt-Cracköl aus der Äthylenherstellung, 1 Liter Xylol und 100 g saurer Tonerde beschickt. Das öl enthält 94,6 Gewichtsprozent Komponenten mit einem Siedebereich von 75 bis 198°C, wobei die AnfangsrDestillationstemperatur 68⁰C und die 97 %-Destillationstemperatur 175⁰C betragen, und ist zusammengesetzt aus 13,7 Gewichtsprozent gesättigten Aliphaten, 68,5 Gewichtsprozent monocyclischen Aromaten, 17,8 Gewichtsprozent Olefinen, hauptsächlich aromatischen Olefinen, und 48 ppm Schwefelverbindungen. Der Autoklav wird mit Stickstoff auf einen Druck von 30 bar gebracht, unter Rühren erhitzt und bei 150°C gehalten. Wenn im Laufe der Temperaturerhöhung auf 150⁰C durch die Reaktionswärme eine schnelle Temperaturzunahme um 11O°C auftritt, unterbricht man das Erhitzen vorzugsweise zeitweilig. Hierauf tropft man innerhalb 3 Stunden wei- *

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tere 5 Liter des genannten Nebenproduktöle zu. Nach beendeter Zugabe erhitzt man unter Rühren eine weitere Stunde. Nach dem Abkühlen wird die saure Tonerde abfiltriert. Bei Normaldruck erhält man 3/65 kg eines Leichtdestillats, das bei einer Temperatur bis zu 19O⁰C destilliert. Unter vermindertem Druck (3 Torr) werden dann die folgenden Destillate erhalten.

Destillat	Siedebereich (3 Torr) (⁰C)	Siedebereich (Normaldruck) (⁰C)	Ausbeute (g)	Destillat 1 aus Ver gleichsbeispiel
1	60 - 110	195 - 265	340	erfindungsgemäßes Imprägnieröl
2	110 - 185	265 - 340	850	Destillat 3 aus Ver gleichsbeispiel
3	185 - 240	340 - 425	240	Destillationsrück stand
4	-	-	14O

Die Destillate Ί bis 3 werden mit 2,5 Gewichtsprozent aktiver Tonerde versetzt, und die Erdebehandlung wird 2 Stunden bei 50°C unter einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt. Die Eigenschaften der Destillate sowie von bekannten Imprägnierölen, Mineralöl (MO), Alkylbenzolen (AB), AlkyInaphthalinen (AN) und Polybuten (PB) sind in Tabelle I genannt.

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Tabelle I

O GJ O

Viskosität (cSt 100⁰F)

Flammpunkt (PMCC⁰C)

Stockpunkt (⁰C)

Spezifischer Widerstand (80°C,lX-cm)

erfindungsgemäß verwendetes Imprägnieröl

MO

6, 4

135

-34

Vergleichsbeispiel

AB

AN

10,5

125

140

-50 έ -50

Destillat Destillat PB 13

10,0 137

135

-48

χ IQ¹⁵ 1 χ 10¹^ 9 χ ΙΟ¹⁵ 3 χ ΙΟ¹⁵ 2 χ ΙΟ¹⁵

3,4

-50

540

₇3 · 200

Dielektrizitätskonstante (8O⁰C)

DurchschlagsSpannung (kV/2,5 mm, 8O⁰C) tan<f(%, 8O°C)

	2,1	2,2	2/4	2,0
	52	68	£ 70	43
	0,02	0,02	0.03	0_r03
2,5
70
0,03

Aufgrund seines niedrigen Flammpunkts ist das Destillat 1 im Hinblick auf die Sicherheit nicht als Imprägnieröl für das erfindungsgemäße ölimprägnierte Starkstromkabel bevorzugt. Destillat 3 ist ebenfalls nicht bevorzugt, da es einen höheren Stockpunkt und eine hohe Viskosität aufweist, wodurch bei der ölimprägnierung des Starkstromkabels leicht Blasen zwischen den Isolierelementen entstehen und das Isolieröl nur schwer zu den kälteren Stellen strömt, so daß das Leistungsvermögen des Starkstromkabels beeinträchtigt wird.

Herstellung der Verbundfolie Verbundfolie 1

Zwei Bögen eines Isolier-Kraftpapiers von 43 um Dicke werden durch schmelzextrudiertes Propylen aus einem T-Werkzeug eines Extruders miteinander verbunden, wobei eine Verbundfolie 1 entsteht, die folgendes Dickenverhältnis aufweist: Kraftpapier {43 um)/Polypropylen (49 um)/Kraftpapier (43 um).

Auf dieselbe Weise wird eine Verbundfolie 1' aus zwei Schichten mit einem Dickenverhältnis Kraftpapier (43 um)/Polypropylen (49 um) hergestellt.

Verbundfolie 2

100 Gewichtsteile eines Polyäthylens hoher Dichte, 0,15 Gewichtsteil DCP und 2,0 Gewichtsteile VTMOS werden in einem Extruder bei etwa 200⁰C geknetet, so daß Pellets von Silan-gepfropftem Polyäthylen erhalten werden. 100 Gewichtsteile der Pellets werden mit 0,05 Gewichtsteil Dibutylzinndilaurat versetzt, worauf man das Gemisch durch ein T-Werkzeug, das mit dem Extruder verbunden ist, zwischen zwei Bögen eines Isolierpapiers extrudiert und durch Pressen damit verbindet, bevor es sich durch Abkühlen verfestigt. In diesem Fall kann eine Dampfbehandlung oder ähnliche Behandlung angewandt werden,

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um die Vernetzung des Silans zu vervollständigen, üblicherweise ist jedoch eine derartige" Zusatzbehandlung nicht erforderlich, da die beim Trocknen der Verbundfolie entstehende Feuchtigkeit die Vernetzung bewirkt. Die erhaltene Folie hat ein Dickenverhältnis von Kraftpapier (43 μια)/Polyäthylen (49 μπι)/Kraftpapier (43 μπι) .

Auf dieselbe Weise wird eine Verbundfolie 2' aus zwei Schichten mit einem Dicken verhältnis von Kraftpapier (43 μπι) /Polyäthylen (49 μπι) hergestellt.

Unter Verwendung der erhaltenen Verbundfolien und von Impräcnierölen werden Kabel hergestellt, indem man jede der Verbundfolien zu einem Band von 20 mm Breite schneidet und dann unter einer Spannung von 0,5 kg/Bandbreite auf ein Kupferrohr von 30 mm Durchmesser als elektrischen Leiter wickelt, um eine Isolierschicht von 4,5 mm Dicke zu bilden. Die Isolierschicht wird dann außen über ein Kohlepapier mit einem gerippten Aluminiumrohr bedeckt, worauf man die erhaltenen Kabel 12 Stunden bei HO⁰C und 10 Torr vakuumtrocknet und anschließend mit entgastem, getrocknetem Imprägnieröl tränkt. Nach 30tägigem Erhitzen auf 100⁰C werden die hergestellten Kabel einem Impuls-Durchschlagfestigkeitstest unterworfen und die Dickenänderung der Isolierschicht vor und nach dem Erhitzen wird untersucht. Die Wechselstrom-Durchschlagsfestigkeit nach dem Biegetest wird ebenfalls gemessen.

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to

cn

ω ο

to

cn

ho O

cn

ImprSgnieröl

Tabelle II

Aufbau der Isolierschicht

Impuls-Durchschlags- Dickenände- Wechselstrom-

festigkeit (kV/mm) rung der Durchschlags-

£ ,- -,^ m Isolier- festigkeit

anfangs nach 30 Ta- , . . . . /,../»

, . schicht nach (kV/mm)

gen bei , , .. ■

?,v>o„ ^dem Erhitzen · .

1OO°C . vor- nach

her her

CD CJl

O Oi OO 00

Beispiel 1

Vergleichsbeispiel 1

2

3

Beispiel 3 Beispiel 4

Imprägnieröl aus dem Herstellungsbeispiel

Alky!naphthaline Polybuten

Alkylbenzol (Dodecylbenzol)

Alkylbiphenyl (Monoisopropylbiphenyl)

Mineralöl

Impiägnieröl aus dem Herstellungsbeispiel

Verbundfolie 1 Verbundfolie 2

Verbundfolie 1 Verbundfolie 2 Verbundfolie 1

Verbundfolie 1

Verbundfolie 2'

88

95

60

95	55	7	60 ·	40
70	60	5	55	41
95	60	5	60	42
95	65	7	60	39
70	55	9	51	40
121	109	3	80	77

122

CO O

(JD

Claims

Patentansprüche

(1. } ölimprägniertes Starkstromkabel, gekennzeichnet durch
eine Isolierschicht, die durch Umwickeln eines elektrischen Leiters mit einer Verbundfolie aus einer Polyolefinfolie
und Isolierpapier hergestellt und mit einem Imprägnieröl
imprägniert ist, wobei das Imprägnieröl Destillate mit einem Siedebereich bei Normaldruck von 265 bis 36O⁰C enthält, die durch Kontaktieren eines Kohlenwassserstoffgemisches, das
durch thermisches Cracken von Erdöl-Kohlenwasserstoffen bei einer Temperatur von 70O⁰C oder darüber erhalten wurde und
hauptsächlich Komponenten mit einem Siedebereich von 75 bis 198⁰C, die im wesentlichen aus monocyclischen Aromaten bestehen, und außerdem aromatische Olefine des oben genannten Siedebereiches enthält, in flüssiger Phase mit einem sauren Katalysator erhalten worden sind.
2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit dem sauren Katalysator bei oiner Reakkionstem-

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peralur von O bis 20O⁰C, einer Flüssigkeitsverweilzeit von 0/1 bis 5 Stunden und einer Anfangskonzentration der aromatischen Olefine· in dem Reaktionssystem von weniger als 10 Gewichtsprozent durchgeführt worden ist.
3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfolie ein Laminat ist, das durch Verbinden mindestens einer Schicht der Polyolefinfolie mit mindestens einer Schicht des Isolierpapiers hergestellt worden ist.
4. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierpapier durch Schmelzkleben oder chemisches Verbinden mit einer oder beiden Seiten einer Schicht aus der Polyolefinfolie verbunden ist.
5. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefinfolie eine Folie aus einem Polyolefin ist, das auf das Isolierpapier schmelzextrudiert wurde.
6. Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polypropylen ist.
7. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefinfolie eine Folie aus einem Silan-gepfropften Polyolefin ist, die mit dem Isolierpapier schmelzverbunden ist und in vernetztem Zustand vorliegt, der durch die Anwesenheit eines Silanol-Kondensationskatalysators hervorgerufen wurde.
8. Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Silan-gepfropfte Polyolefin ein Silan-gepfropftes Polyäthylen hoher Dichte ist.
9. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägnieröl 10 bis 500 ppm Schwefelverbindungen enthält.

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