DE3312794A1

DE3312794A1 - Polymer-insulated electrical power cable, in particular high-voltage cable

Info

Publication number: DE3312794A1
Application number: DE19833312794
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 3000 Hannover Schädlich
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1983-04-09
Filing date: 1983-04-09
Publication date: 1984-10-11

Abstract

A linear polyethylene is used for plastic-insulated electrical power cables, in particular high-voltage cables, as basic polymer for the insulation.

Description

Kunststoffisoliertes elektrisches Energiekabel,Plastic-insulated electrical power cable,

insbesondere Hochspannungskabel Die vorliegende Erfindung betrifft ein kunststoffisoliertes elektrisches Energiekabel, insbesondere Hochspannungskabel, mit einer den oder die elektrischen Leiter bzw. eine darauf aufgebrachte innere Leitschicht umgebenden Isolierung aus vernetzten Polymeren oder deren Mischpolymerisaten.particularly high voltage cables The present invention relates a plastic-insulated electrical power cable, especially high-voltage cables, with one of the electrical conductors or an inner one applied to it Conductive layer surrounding insulation made of crosslinked polymers or their copolymers.

Extrudierbare Polymermaterialien haben sich in der Kabeltechnik seit langem durchgesetzt. Das gilt sowohl für die äußere, mechanisch widerstandsfähige Hülle (Mantel) als auch für die dem elektrischen Feld bei der Energieübertragung ausgesetzte Isolierung. Während die Vorteile solcher "Kunststoffkabel" für die Fertigung, die Verlegung und den Betrieb seit Jahren nicht mehr umstritten sind, galt es, diese Materialien für die mit wachsenden übertragungsleistungen steigenden Anforderungen zu optimieren. Das hat u. a.Extrudable polymer materials have been used in cable technology since established for a long time. This applies to both the external, mechanically resistant Shell (jacket) as well as for the electrical field in the energy transfer exposed insulation. While the advantages of such "plastic cables" for manufacturing, The laying and the operation have not been controversial for years, it was this Materials for the requirements that increase with increasing transmission capacities to optimize. That has, inter alia.

auch dazu geführt, daß die Isolierungen für Kabel hoher und höchster Betriebsspannungen in zunehmendem Maße nach der Extrusion einem Vernetzungsvorgang unterworfen werden. Dabei spielt die Vernetzung mittels Peroxiden unter gleichzeitiger Anwendung von Druck und Wärme offenbar die entscheidende Rolle, während sich dieStrahlenvernetzung bei größeren Wandstärken, wie sie für die Hochspannungsisolierung gefordert werden, bisher noch nicht hat durchsetzen können Eine andere praktizierte Variante der Vernetzung polymerer Materialien ist die nach Aufpfropfen von Silanen auf die Basispolymere eine Vernetzung durch Einwirkung von Feuchtigkeit herbeizuführen.also led to the insulation for cables being higher and higher Operating stresses increasingly after the extrusion a crosslinking process be subjected. The cross-linking by means of peroxides takes place at the same time Application of pressure and heat apparently plays a crucial role while the radiation crosslinking with greater wall thicknesses, as required for high-voltage insulation, has not yet been able to prevail Another practiced variant of networking polymeric materials after the grafting of silanes onto the Base polymers bring about crosslinking through the action of moisture.

Unabhängig von der Vernetzungsart liegt der Vorteil einer aus vernetzten Polymeren bestehenden Isolierung im Vergleich zu einer solchen aus unvernetztem Material in einer erhöhten Wärmestandfestigkeit. Allein diese Eigenschaft vernetzter Polymere reicht aber offenbar nicht aus, um mit kunststoffisolierten Kabeln auch die für die Leistungsübertragung interessanten Spannungsbereiche oberhalb 200 KV abzudecken. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß bei Betriebsspannungen von 220 KV und mehr und den dadurch erhöhten Betriebstemperaturen die aus Gründen der Betriebssicherheit geforderte Stoßspannungsfestigkeit nicht eingehalten werden kann0 So lassen neuere Untersuchungen erkennen, daß auch bei vernetzten Isoliermaterialien die Stoßspannungsfestigkeit mit steigender Betriebstemperatur absinkt.Regardless of the type of networking, the advantage of being networked Insulation consisting of polymers compared to insulation consisting of uncrosslinked Material in an increased heat resistance. This property alone is more networked Polymers are apparently not enough to work with plastic-insulated cables either the voltage ranges above 200 KV that are of interest for power transmission to cover. It has been found that at operating voltages of 220 KV and more and the resulting increased operating temperatures for reasons of operational safety Required surge voltage resistance cannot be maintained0 So let newer Investigations recognize that the surge voltage resistance even with cross-linked insulating materials decreases with increasing operating temperature.

Ausgehend von diesen Problemen liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, vernetzte Polymermaterialien auch für höchste Betriebsspannungen einzusetzen.Proceeding from these problems, the object of the invention is therefore based on finding a way of making crosslinked polymer materials even for the highest To use operating voltages.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß als Basispolymeres ein lineares Polyethylen verwendet ist. Ein solches Polymeres kann in bekannter Weise verarbeitet, also auch ohne Schwierigkeiten, wenn auch mit anderem Extrusionsverhalten, auf den Leiter eines Hochspannungskabels aufgebracht werden Durch Anwendung der genannten und an sich bekannten Vernetzungsarten kann das lineare Polyethylen auch in den vernetzten Zustand überführt werden, obwohl es sich von dem bekannten LD-PE (Low Density Polyethylen) oder auch dem HD-PE (High Density Polyethylen) hinsichtlich seiner Kettenstruktur grundsätzlich unterscheidet. So besitzen Polymere auf der Basis LD-PE Ketten unterschiedlicher Länge mit verhältnismäßig vielen Verzweigungsstellen, während bei HD-PE die Molekulargewichtsverteilung enger und die Anzahl der Verzweigungen geringer als beim LD-PE sind. Das lineare Polyethylen (LLD-PE) dagegen enthält mehr Verzweigungen als das HD-PE, diese sind jedoch sehr kurz, eine Eigenschaft, die das erwähnte unterschiedliche Extrusionsverhalten begründet. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß gerade dieser unterschiedliche Molekularaufbau dazu beiträgt, auch bei erhöhten Betriebsspannungen und -temperaturen einen Abfall der Stoßspannungsfestigkeit zu verhindern.This object is achieved according to the invention in that as the base polymer a linear polyethylene is used. Such a polymer can be known in Processed wisely, so without any difficulties, albeit with a different extrusion behavior, can be applied to the conductor of a high voltage cable by applying the The linear polyethylene can also use the types of crosslinking mentioned and known per se be converted into the networked state, although it differs from the known LD-PE (Low Density Polyethylene) or HD-PE (High Density Polyethylene) in terms of its chain structure is fundamentally different. So have polymers on the Base LD-PE chains of different lengths with a relatively large number of branching points, while with HD-PE the molecular weight distribution is narrower and the number of branches is narrower are lower than with the LD-PE. The linear polyethylene (LLD-PE), on the other hand, contains more Branches than the HD-PE, however, these are very short, a property that the mentioned different extrusion behavior is the reason for this. The invention is based now on the knowledge that it is precisely this different molecular structure that contributes to this contributes to a drop in the To prevent surge voltage resistance.

Das lineare Polyethylen kann als Basismaterial für die angegebenen Hochspannungszwecke allein verwendet werden. Mitunter kann es aber auch.vorteilhaft sein, das lineare Polyethylen in Form seiner Mischpolymerisate einzusetzen.The linear polyethylene can be used as the base material for the specified High voltage purposes are used alone. But sometimes it can also be beneficial be to use the linear polyethylene in the form of its copolymers.

So kann das LLDPE mit üblichem LDPE, HDPE oder auch mit Copolymeren des Foly ethylens, wie Ethylenvinylacetat (EVA) oder Ethylen-Ethylacrylat (EEA), auch in geringen Mengen, gemischt sein.The LLDPE can be combined with the usual LDPE, HDPE or with copolymers of polyethylene, such as ethylene vinyl acetate (EVA) or ethylene-ethyl acrylate (EEA), even in small quantities, be mixed.

Mischungen, die in Durchführung der Erfindung vorteilhaft verwendet werden können, sind die folgenden: Beispiel 1 Lineares Polyethylen (LLDPE) 100 Teile Antioxidantien (z. B. Thiophenolderivate) 0,05 - 1,0 Peroxid (z. B. Dicumylperoxid) 1 - 4 Beispiel 2 Copolymeres des linearen Polyethylens mit 8 % Copolymeranteil 100 Teile Antioxidantien (z. B. Thiophenolderivate) 0,05 - 1,0 Peroxid (z. B. Dicumylperoxid) 1 - 4 Diese beiden Mischungen können peroxidisch vernetzt werden, eine andere Möglichkeit zeigt das Beispiel 3, diese Mischung ist nach Pfropfung von Silanen auf das Polymere durch Einwirkung von Feuchtigkeit zu vernetzen.Mixtures that are advantageously used in the practice of the invention are the following: Example 1 Linear Polyethylene (LLDPE) 100 parts Antioxidants (e.g. thiophenol derivatives) 0.05 - 1.0 peroxide (e.g. dicumyl peroxide) 1 - 4 Example 2 Copolymer of linear polyethylene with 8% copolymer content 100 Parts of antioxidants (e.g. thiophenol derivatives) 0.05 - 1.0 peroxide (e.g. dicumyl peroxide) 1 - 4 These two mixtures can be crosslinked peroxidically, another possibility Example 3 shows, this mixture is after grafting of silanes onto the polymer to be crosslinked by the action of moisture.

Beispiel 3 Lineares Polyethylen (LLDPE) 100 Teile Vinyltrimethoxi si lan 9,5 - 2,0 Katalysator (z. B. Dibutylzinndilaurat) 0,05 Radikal initiator (z. B. Peroxid) 0,02 - 0,08 II Stabilisator (z. B. Chinolinderivate) 0,1 - 1,0 Mischungen der erwähnten Art mit Polymermaterialien auf Basis Iinearem Polyethylen sind auch für hohe Betriebsspannungen und steigende Betriebstemperaturen geeignet.Example 3 Linear Polyethylene (LLDPE) 100 parts vinyl trimethoxy Si lan 9.5 - 2.0 catalyst (e.g. dibutyltin dilaurate) 0.05 radical initiator (e.g. peroxide) 0.02 - 0.08 II stabilizer (e.g. quinoline derivatives) 0.1 - 1.0 mixtures of the type mentioned with polymer materials based on linear polyethylene are also suitable for high operating voltages and rising operating temperatures.

Claims

Claims 1. Plastic-insulated electrical power cable, in particular high-voltage cables, with one of the electrical conductors or an inner conductive layer surrounding it made of cross-linked insulation Polymers or their copolymers, characterized in that the base polymer a linear polyethylene is used0 2 Electrical cable according to claim 1, characterized in that characterized in that the linear polyethylene in the form of one of its copolymers is used.