DK168502B1 - Elektrisk luftkabel med lysledere og fremgangsmåde til dets fremstilling. - Google Patents

Description

i DK 168502 B1

Den foreliggende opfindelse angår et elektrisk luftkabel med en kabelpart, der indeholder en lysleder, en kappe eller ka-belarmering, der omslutter kabelparten og består af et termoplastisk eller elastomert materiale, samt en forstærkning el-5 ler armering under eller over denne kappe, især med en metalfri forstærkning.

Ved energiforsyning gennem højspændingsluftledninger kendes allerede (ETZ Nd 106 (1985) hæfte 4, side 154ff) et luftkabel med lysledere til kommunikation, hvor der med et såkaldt 10 "Weitspannluftkabel" kan opnås spændvidder på op til 435 m. De problemer, der optræder ved sådanne luftkabler, kan være af mekanisk art, såsom svingnings- eller belastningsproblemer, der i hvert fald kan mindskes ved passende armeringer af metallisk eller ikke-metallisk (dvs. metalfri) art.

15 Der kendes dog også allerede problemer af elektrisk art, der opstår i den isolerende kappe. I det elektriske felt fra faselederne i en højspændingsluftledning oplades kappen på overfladen, og på grund af den høje overflademodstand, der kan være op til 101^ Ω/cm, kan den inducerede ladning ikke strømme 20 bort. Tilsmudsning og fugtighed af forskellig art på overfladen af en kappe vil have til følge, at der også inden for spændingsfeltet af en højspændingsluftledning ppstår potentialeforskelle på det metalfri luftkabel, hvilket fører til krybe-strømsudladninger. Hertil kommer, at overfladen af kappen 25 tvinges ned på nulpotentialet på hver mast på grund af den metalliske ophængning, der er ledende forbundet med masten. Det er kendt, at dette fører til høje spændingsforskelle i området ved overgangen fra kappe til ophængning, og spændingsforskellene nedbrydes til stadighed gennem udladninger, der er ska-30 delige for luftkablet.

På grundlag af denne kendte teknik er det formålet med opfindelsen at forøge driftssikkerheden af et kabel af den i indledningen nævnte art, som anvendes ved højspændingsluftledninger .

DK 168502 B1 2

Dette formål opnås ifølge opfindelsen ved, at kappens termoplas tiske eller elastomere materiale, som på kendt måde er bundet under fugtpåvirkning efter tilsætning af silanforbin-delser, indeholder tilsætningsstoffer, der er en kombination 5 af aluminiumoxidhydrat og jernoxid i en sådan mængde, at andelen af aluminiumoxidhydrat andrager ca. 30 - 80 dele og andelen af jernoxid 3-7 dele til 100 dele polymert isolerende kappemateriale til forøgelse af materialets krybestrømsmod-standsdygtighed. Den særlige fordel ligger i, at tilsætninger-10 ne fordeles jævnt over hele kabellængden og tværsnittet af kappen og er bundet i en ligeledes ensartet tværbunden poly-mermatrix. Dette giver et kabel, der er driftssikkert for det anførte formål, idet der selv ved samtidig optrædende påvirkninger af smuds og fugtighed i det elektriske felt ikke kan 15 forventes en beskadigelse eller forstyrrelse af det metalfri kabel gennem krybestrømme.

Kabel-kappen er krybestrømsmodstandsdygtig i hele sin længde. Dette indebærer den fordel, at det giver mulighed for en enkel montage sammenlignet med sådanne udførelsesformer, ved hvilke 20 man blot forsøger at beskytte det kendte kabel mod krybestrømme på de steder, hvor kablet hænges op i masten. Man opnår også en højere driftssikkerhed på grund af, at man takket være opfindelsen, i vid udstrækning opnår en uafhængighed af kvaliteten af montagearbejdet.

25 Den driftsklare kappe har den krævede krybestrømsmodstand, og fremstillingen af kapperne, deres ekstrudering såvel som den efterfølgende tværbinding forløber uden problemer.

I stedet for den nævnte tilsætning kan der også anvendes andre materialer, som forbedre krybestrømsmodstanden. I denne for-30 bindelse har stoffer, som titan- eller zinkoxid, vist sig at være hensigtsmæssige. 1 en yderligere udførelsesform ifølge opfindelsen har det vist sig fordelagtigt, når der som materiale til kappen anvendes en DK 168502 B1 3 lineær polyethylen (LLDPE) med en massefylde på fra 0,88 til 0,95 g/cm3 eller alene en af dens copolymere eller blandet (tysk: als Verschnitt) med andre polymere. Som lineær polyethylen (LLDPE - lineares low density Polyethylen) betegner 5 man et polyethylenpolymerisat, som forener de karakteristiske egenskaber for lineær lavtrykspolyethylen (HDPE - high density Polyethylen) med egenskaberne for stærkt forgrenet højttryks-polyethylen (LDPE - low density Polyethylen). Strukturen af dette materiale, som fremstilles ved forskellige f remgangsmå -10 der ved forholdsvis lave tryk, indeholder - ligesom HDPE - kun meget kortkædede forgreninger. Polymerhovedkæden er dermed -ligesom ved HDPE - bestemmende for nogle væsentlige egenskaber ved makromolekylet. På grund af dette ligger smelteområdet for LLDPE med 120 - 125°C nær ved smelteområdet for HDPE. Afvigen-15 de fra HDPE og dermed igen på lignende måde som LDPE, er antallet af forgreninger væsentlig højere. Dette medfører, at tætheden eller massefylden og krystalliniteten nedsættes væsentligt. Betegnelsen LLDPE omfatter egenskaber som traditionelt forekommer modstridende, nemlig både en lineær molekyl-20 struktur og en lav massefylde (low density).

Kapper fremstillet af et sådant materiale udmærker sig f.eks. ved en forhøjet slidstyrke, varmeformbestandighed såvel som kuldebestandighed. Hertil kommer, at ved fremstillingen af et kabel ifølge opfindelsen med ringere silan- og peroxidmængder, 25 end der normalt regnes med til tværbindingen, forløber tværbindingsprocessen under tilstedeværelsen af fugtighed hurtigere efter tilsætning af silanforbindelserne på basismolekylet af den lineære polyethylen. Ved en tilstrækkelig høj luftfugtighed kan man endda give afkald på anvendelsen af mættet damp 30 eller vandlagring. Fremstillingen af et kabel ifølge opfindelsen er derfor også billigere at iværksætte.

Til fremstilling af et luftkabel ifølge opfindelsen kan man med fordel gå frem således, at basismaterialet først blandes med silankomponenten, og at silanen derefter tilsættes eller 35 podes på basispolymeren, at tilsætningerne indarbejdes i det DK 168502 B1 4 således forberedte basismateriale og fordeles homogent, og at kappen endelig udformes og udsættes for fugtighed for at opnå tværbindingen. Opfindelsen hviler på den erkendelse, at basispolymeren først må gøres tværbindingsegnet, for at sikre den 5 senere ensartede tværbinding selv i forskellige tværsnit, før de tilsætningsstoffer, der er væsentlige for forbedringen af krybestrømsmodstandsdygtigheden, indblandes i det materiale, der på forhånd er forprogrammeret for tværbindings forløbet.

yderligere kvalitetsforbedringer af slutproduktet kan opnås 10 under fremstillingsforløbet ved, at indblandingen af tilsætningsstoffer i det med silan podede (tysk: gepfropfte) basismateriale sker ved temperaturer mellem 100°C og 140°C.

Det er også hensigtsmæssigt at tværbindingskatalysatoren til tværbindingen under indvirkning af fugtighed først iblandes 15 umiddelbart før formgivningen af den tværbindelige kappe. Tidlige tværbindinger efter tilsætning af metaloxid, hydrat og lignende undgås på denne måde.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere ud fra nogle blandingseksempler såvel som ud fra de i fig. 1 og 2 viste 20 udførelseseksempler.

Blandinaseksempel.

Polyethylencopolymer

(copolymerandel ca. 20%) 100 dele J

Vinyltrimethoxysilan 1,7 dele > A

25 Peroxid (f.eks.- dicumylperoxid) 0,006 dele^

Polyethylencopolymer (copolymerandel ca. 30%) 20 dele "

Aluminiumoxidhydrat

30 (Martinal OL 104 C fra Fa. Martinswerke) 42 dele · B

Jernoxid (Fe204) 5 dele

Stabilisator (Anos HB) 0,5 dele ^ DK 168502 B1 5

Polyethylencopolymer (copolymerandel ca. 15%) 100 dele l c

Katalysator (Naftovin S) 0,85 deleJ

Polyethylenkomponenten i blandingseksemplet kan f.eks. også 5 erstattes af en ethylenpropylenkautsjuk eller den ovennævnte LLDPE.

Til fremstilling af en krybestrømsmodstandsdygtig kappe til luftkabler går man eksempelvis frem således, at man først indgiver polymermaterialet sammen med silanen og deri opløst per-10 oxid svarende til A i en såkaldt podeekstruder i dennes indføringstragt, og silanen tilsættes eller podes på PE-copolyme-ren, dvs. gøres tværbindelig. Det således behandlede PE-basis-materiale ekstruderes og granuleres.

Parallelt hermed fremstilles ifølge B en højkoncentreret blan-15 ding (Batch) , der som tilsætningsstoffer indeholder aluminium-oxidhydrat og jernoxid for at forbedre krybestrømsmodstands-dygtigheden. En egnet æltemaskine kan med fordel anvendes til blanding af de enkelte bestanddele. En blanding eller en såkaldt "Batch" svarende til C kan endvidere med fordel frem-20 stilles i en æltemaskine, denne blanding indeholder tværbindingskatalysatoren .

Efter granulering af den tværbindelige basisblanding A blandes denne sammen med den højkoncentrerede blanding B, f.eks. i en egnet æltemaskine eller et tilsvarende blandingsaggregat, og 25 blandingen tilføres derefter indføringstragten i en ekstruder til kontinuerlig fremstilling af kappen ifølge opfindelsen. Blandingen svarende til C indgives tidligst i udformningsekstruderen, under blandings- og homogeniseringsfasen i ekstruderen fordeles tværbindingskatalysatoren tilstrækkeligt homo-3 0 gent.

Fig. 1 viser et metalfrit luftkabel, der er opbygget ifølge opfindelsen, med en lysleder (LWL), og DK 168502 B1 6 fig. 2 viser et eksempel på, hvorledes sådanne højspændingsledninger kan udspændes i fri luft over land.

Omkring en isolerende kabelkerne 1 er de hule ledere 2 snoet, og lyslederne 3 ligger inden i de hule ledere 2. Denne snoning 5 er omgivet af den isolerende kappe eller kabelarmering 4, der ifølge opfindelsen består af et krybestrømsmodstandsdygtigt polymermateriale, som efter tilsætning eller "podning" med silan er tværbundet ved fugtighed. En armering 5 bestående f.eks. af meget kraftige kunststoftråde, f.eks. på basis af 10 aromatiske homo- eller copolyamid, tjener til optagelse af trækkræfter.

Til forskel fra dette udførelseseksempel kan et sådant luftkabel også indeholde en metallisk armering eller der kan i kabelkernen under kappen være anbragt metalliske kommunikations-15 ledere.

Fig. 2 viser den i dag anvendte montering af et luftkabel med LWL i energiforsyningsområdet. Jordlederen 8 såvel som de tre faseledere 9 er udspændt mellem de to master 6 og 7, der f.eks. kan stå i en indbyrdes afstand på 400 m. I en afstand 20 på f.eks. 6 m fra faselederne 9 befinder sig et luftkabel 11, der er opbygget som vist i fig. 1, og er fastgjort via de metalliske og jordede ophæng 10 på masterne 6 og 7. Specielt i området omkring disse ophæng må der ved et metalfrit luftkabel regnes med forøget påvirkninger på grund af krybestrømme, der 25 induceres i overfladen af kappen 4. Ved tilsvarende og i drift uundgåelige yderligere elektriske påvirkninger på grund af smuds og fugt, svingninger af kablet, særlige bebyggelser og lignende, udsættes dog også andre kabelafsnit for krybestrømme. Dette af hjælper opfindelsen ligeledes på grund af den spe-30 cielle opbygning af kappen.

Claims (5)

1. Elektrisk luftkabel med en kabelpart (2), der indeholder en lysleder (3), en kappe eller kabelarmering, der omslutter 5 kabelparten, af et termoplastisk eller elastomert materiale, samt en forstærkning eller armering under eller over denne kappe, især med en metalfri armering, kendetegnet ved, at kappens termoplas tiske eller elastomere materiale, som på kendt måde er tværbundet, efter tilsætning af silanforbin-10 delser under fugtpåvirkning indeholder tilsætningsstoffer, der er en kombination af aluminiumoxidhydrat og jernoxid i en sådan mængde, at andelen af aluminiumoxidhydrat andrager 30 -80 dele, og andelen af jernoxid 3-7 dele ’til 100 dele polymeret, isolerende kappemateriale til forøgelse af materialets 15 krybestrømsmodstandsdygtighed.

2. Luftkabel ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som materiale til kappen anvendes en lineær polyethylen (LLDPE) med en massefylde på fra 0,88 til 0,95 g/cm^ eller én af dens copolymere alene eller blandet med en anden polymer.

3. Fremgangsmåde til fremstilling af luftkabel med en krybe- strømsmodstandsdygtig kappe ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at basismaterialet først blandes med silankomponenten, og at silanen derefter tilsættes eller podes på basispolymeren, at man indarbejder og homogent fordeler de 25 30 - 80 de le aluminiumoxidhydrat og 3 - 7 dele jernoxid regnet på 100 vægtdele isolerende kappemateriale i-det således forberedte basismateriale, og at kappen til sidst udformes og udsættes, for fugtighed for at opnå tværbindingen.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved, 30 at iblanding af tilsætningsstofferne i det med silan tilsatte eller podede basismateriale sker ved temperaturer mellem 100 og 140°C. DK 168502 B1

5. Fremgangsmåde ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at tværbindingskatalysatoren til tværbindingen under indvirkning af fugtighed først iblandes umiddelbart forud for formgivningen af den tværbindelige kappemateriale. 5