DK161174B

DK161174B - Kabel med overtraek af tvaerbundet polyethylen

Info

Publication number: DK161174B
Application number: DK383585A
Authority: DK
Inventors: Hironaga Matsubara; Shosuke Yamanouchi; Sadao Fukunaga
Original assignee: Sumitomo Electric Industries
Priority date: 1983-12-27
Filing date: 1985-08-23
Publication date: 1991-06-03
Also published as: DK161174C; WO1985002936A1; EP0166781B1; FI85430B; EP0166781A4; DK383585A; FI853263L; FI853263A0; FI85430C; DK383585D0; EP0166781A1

Description

DK 161174 B

Opfindelsen vedrører kabler med overtræk af tværbundet polyethylen, der har udmærkede egenskaber mod nedbrydning, navnlig nedbrydning ved høje temperaturer.

Det er kendt, at tværbundne polyethylenkabler, 5 når de anbringes med påtrykt spænding i lang tid i et vandmiljø, bevirker nedbrydning ved vandgennemtrængning, der resulterer i nedbrydning af isolationen. Denne nedbrydning antages at finde sted, fordi vandet, der er trængt ind i den tværbundne polyethylenisolation, virker 10 som en nucleus til dannelse af såkaldte "vandtræer" ("water trees") i isolationen.

Der har været gjort mange forsøg på at forbedre forholdene i forbindelse med nedbrydning ved vandgennemtrængning af tværbundne polyethylenkabler. Der er f.eks.

15 omtalt forbedrede kabel- eller kabelforbindelser i japansk patentskrift nr. 89322/1974, japansk brugsmønsterbeskrivelse nr. 29008/1974 og japansk patentbeskrivelse nr. 51180/1981 samt DE-OS 2 116 494. I disse kabler eller forbindelser anvendes der som isoleringsmateriale en 20 polyethylenkomposition blandet med en ethylen-vinylace-tat-copolymer (i det følgende benævnt EVA), hvorved modstanden mod nedbrydning ved vandgennemtrængning til en vis grad er blevet forbedret.

For nylig har det imidlertid vist sig, at tvær-25 bundne polyethylenkabler, navnlig sådanne kabler, der har en tyk isolation, og som har en påtrykt spænding i lang tid ved høje temperaturer, såsom 90°C, nedbrydes alvorligt.

Nærværende opfindere har gennemført forskellige 30 eksperimenter og analyser for at klargøre årsagerne til den nævnte nedbrydning. Som resultat har det vist sig, at tværbundne polyethylenkabler ifølge opfindelsen, som beskrives senere, ikke bevirker nogen nedbrydning som omtalt ovenfor.

35 Med opfindelsen tilsigtes der tilvejebragt et tværbundet polyethylenkabel med udmærkede egenskaber mod 2

DK 161174 B

nedbrydning ved høje temperaturer. Kernen i opfindelsen er et kabel fremstillet ved ekstrusionsovertrækning af en leder med en polyethylen komposition og efterfølgende tværbinding af kompositionen, som omfatter polyethylen, 5 en ethylen-vinylacetat-copolymer og et organisk peroxid, som er ejendommeligt ved, at polyethylenkompositionens indhold af ethylen-vinylacetat-copolymer er fra 15 til 30 vægt%, og vinylacetatindholdet i ethylen-vinylacetat-copolymeren er fra 25 til 35 vægt%.

10 Indholdet af vinylacetat (VA) i ethylen-vinylace- tat-copolymeren ifølge opfindelsen er fortrinsvis fra 28-33 vægtprocent.

Figuren viser et tværsnit i et tværbundet poly-ethylenkabel.

15 Opfindelsen forklares nærmere i det følgende under henvisning til de følgende eksempler og sammenligningseksempler.

Der blev fremstillet tværbundne polyethylenkabler (150 mm2, 66 kV klassen) under anvendelse af de i tabel 20 1 viste kompositioner. Figuren viser et tværsnit i et tværbundet polyethylenkabel omfattende en leder 1, et isoleringsmateriale 2, et indre halvledende lag 3 og et ydre halvledende lag 4. De halvledende lag 3 og 4 er begge fremstillet af NUC 0580 (handelsnavn, fremstil-25 let af Nippon Unicar Co., Ltd.).

Der blev sat en strøm på ledningen, hvorved ledningens temperatur blev bragt op til 90°C, og en spænding på 160 kV blev påført.

Den tid, der gik, før der forekom nedbrydning i 30 kablet under påføringen af spænding blev målt til bedømmelse af nedbrydning af kablet ved høje temperaturer.

Disse tider er i det følgende anført som "nedbrydnings-tid" og er vist i tabel 1 på baggrund af nedbrydningsti-den (334 timer) for sammenligningseksempel 1.

35 Følgende kan ses af tabel 1.

Med kabler fremstillet under anvendelse af kompositioner, hvori 20% EVA med et VA-indhold på henholdsvis 3

DK 161174 B

15% eller 25% blev blandet med polyethylen (sammenligningseksempler 2 og 3), var modstandsevnen mod nedbrydning ved høje temperaturer noget forbedret i sammenligning med kablet i henhold til sammenligningseksempel 1, 5 men kablet var ikke tilstrækkeligt forbedret i den grad, at der kunne garanteres en lang levetid (f.eks. 30 år).

Når der på den anden side blev anvendt EVA med et VA-indhold på mere end 25% (eksempel 1), var nedbrydningsforholdene ved høje temperaturer stærkt forbedret.

10 Specielt viste kablet, når VA-indholdet var 30% (eksempel 2), meget stor modstandsevne mod nedbrydning. Hvis VA-indholdet var 33%, opnåedes der også udmærkede egenskaber.

Når VA-indholdet imidlertid blev yderligere for-15 øget, f.eks. når der blev bragt EVA med et VA-indhold på 35% (sammenligningseksempler 4 og 5), blev egenskaberne for de fremkomne kabler meget lidt forbedret i sammenligning med kablet i henhold til sammenligningseksempel 1, men de var ikke tilfredsstillende.

4

DK 161174 B

in * lh in cn ro rj r- cn cn ·* *\ W o <n in m cn m rn GO r-H CN ~ »> * J2 om

Jg___________· TD · π-ί ·ι-4 Ti

Ό 4-> T3 2 rø -P

^ ° ° n <N sss « «ϊ. ^ " * J' . . o * v; ° ^ 0 * 0 *L) · _ω___________· u · u · o

o o OHU

VD U s s H U H U Id • 2 , CO CO U Η

, 10 m 1-1 ™ ~ r-H UHOH-HfO

I M ° H Hi -HCO-HliEU

«Η οεϋΕΟω-Η σ'-----------·Η = = 0) ·Η Ο) ·Η £ ε 5 ιη - Ε Λ Εί ΕΟ 41 . ο ο <ν m Qj Ο 0) υ ΦΟΧ1 ^ cn ι ~ .c >ιχ; >ιΛ ρ υ

g1 Μ Ο ΓΗ υ HUHU+J

ji Η Ο Ο 0) ·Η -π-----------ο (¾ ο ο< ο ο< λ £ ν* _ ε ε ε ο

σ.ο ο CNmo-HO-HO-HD

gU)0O CN CN «· »>. 4Js: O+JO+ISO' 5 M O rP -H to -H to ·Η to to $ H Ε -P E -P Ε -P 5 - -to—----------- 3 -H 3 -H 3 -H to „ WSW2CQ2«

m Ο O CN rH

*03 CN CN·· »· U-l 14-IH-I441WIW<W

*2 om t0==i0t0f0t0t0f0 .¾

_W___________i) jJ Jj 4J jJ jJ 4J

qj α) qj o tu qj a) ^ o O CN O i—I rH i—I i—I i—1 i—( i—! ' * CO CN CN·· «rH r—i r—1 I—I 1—If—I I—! CO 0 fcfH ·Η *H *H *H ·Η

+> -P -P -P -P -P -P

H _S_____________to to to to to to to

ca ’ · EEEEEEE

C '-Ο O CN m 0)= = -0)(1)(1)0)(1)0) E-l · 03 CN CN* Λ P P P P P P P .

10 ornH-|l4-llt-|l4-|lHl4-|lW

M___________————————— . ro 10

. Ο O CN CN

i “ 00 M 01 ο ,-Γ 7 ii ii 7 ii ii ii to crj wrntotototDtototo O' w ,^ΛίΛί^ΛίΛίΛ: β —-----------Q) Q) Ο) Ο) <D <D 0) ΌΌΌΌΌΌΌ

c*00 ^ ^ c C C C C C C

O' « 00 N ™ J* _r -H -H -H -H -H -H -H

-hh< 0,-1(uajQjQ)Qja)(i)

Η W +J+J+J-P+J-P4J

β . i—li—ll—IrHi—llHlH

QJ- 0)0)0)0)(1)(1)0) § *-. o - M , εεεεεεε

E * ° cn ·* ·—I WCOCOC/JCOCOCO

to “ rH o

CO ·.·.».·.·.*. ». rQ

w cNN’inininvDvø-H

OS CTi ΟΊ C7i (Ti (Ti CT\ X -p oooooooptc dP dP dP dP dP dP Ό o o, II II II II II II II 0) Ό

+J +J +J4J-P+J (Bul g 4-1-P-P-P4J-P-P Di-H

cn cn σ' σ» g S θ)θ)θ)θ)θ)θ)<ΐ)ιΗχ ίΒ (ΰ Μ & ,& « —cm -p-p-p-p-p-p-p >ι ο

ι-H ί> κ* κ’ ^ t· κ· Q) Μ ·Η ·Η Ή Ή ·Η ·Η Η Ε I

♦ Όιο ϋ) Ι0ΙΙΗ» ί) Ιί I» 10 3·Η

intncoomm -n-nm ββαββββθ-P

C Ή cn cn m m m -P-P g'*-' ojojojojojojoj-hc 0) II II II II II II m to C r- q q q o q q q q < ccc- ·>, s > > 3> HR£h i-rim^incoæo' C β β ********* -P - · ' ' - v 'd’OrH·*·1 0) cn m n· mvor* a τ\ >ι >, c ,. Γ >,* * * * * * * * PPQ)t<m

SØ, =:::g§ S £ I 8 S

I »1 1 I I 1 r r ggg-lg 5

DK 161174 B

Mængden af EVA med et VA-indhold inden for de ovenfor omtalte områder er angivet af den mængde polyethylen, der skal blandes. Med et kabel fremstillet under anvendelse af en komposition, i hvilken der blev 5 anvendt den samme EVA som i eksempel 3, men hvor mængden af den tilblandede EVA er 40% eller højere som i sammenligningseksempel 5, er modstandsevnen mod nedbrydning lidt bedre end i sammenligningseksempel l, men den er ikke forbedret tilfredsstillende. Det samme er tilfældet 10 med sammenligningseksempel 7. Når der omvendt blev anvendt samme EVA som i eksempel 3, men hvor mængden af den tilblandede EVA er 10% eller mindre, som det fremgår af sammenligningseksempel 6, er modstandsevnen mod nedbrydning ikke tilfredsstillende.

15 Kabler, der er fremstillet under anvendelse af kompositioner, hvori EVA har et VA-indhold, der falder inden for det ovenfor beskrevne område, dvs. EVA med et VA-indhold af 15% (eksempel 4) og EVA med et VA-indhold på 25% (eksempel 5) blandet med polyethylen giver udmær-20 kede modstandsevne mod nedbrydning.

Som det fremgår af de i tabel 1 viste resultater, opnås der kun kabler med udmærkede egenskaber, når kompositionerne ifølge opfindelsen omfattende polyethylen og EVA anvendes som isoleringsmateriale. Årsagen til 25 denne virkning er ikke klar, men virkningen er imidlertid ikke blevet påvist i nogen af de nævnte skrifter: japansk patentskrift nr. 89322/1974, japansk brugsmønsterbeskrivelse nr. 29008/1974 og japansk patentskrift nr. 51180/1981, samt DE-OS 2 116 494.

30 Tværbundne polyethylenkabler ifølge opfindelsen er nyttige til overføring af strøm med høje spændinger, til ledningsføring i fabrikker og i huse med strøm ved lave spændinger. Kablerne viser stærkt forbedret modstand mod nedbrydning med kontinuerligt påførte spændin-35 ger ved høje temperaturer og gennem lange tidsperioder. Kablerne har således en lang levetid, når de bruges

Claims

5 PATENTKRAV

1. Kabel fremstillet ved ekstrusionsovertrækning af en leder med en polyethylen komposition og efterfølgende tværbinding af kompositionen, som omfatter polyethylen., en ethylen-vinylacetat-copolymer og et organisk 10 peroxid, kendetegnet ved, at polyethylenkom-positionens indhold af ethylen-vinylacetat-copolymer er fra 15 til 30 vægt%, og vinylacetat indhold et i ethylen-vinylacetat-copolymeren er fra 25 til 35 vægt%.

2. Kabel ifølge krav 1, kendetegnet 15 ved, at vinylacetatindholdet i ethylen-vinylacetat- copolymeren er fra 28 til 33 vægt%.