FI86117B

FI86117B - Isolerad elektriskt kabel.

Info

Publication number: FI86117B
Application number: FI850614A
Authority: FI
Inventors: Shosuke Yamanouchi; Yoshiyuki Inoue; Hironaga Matsubara; Katsuhiro Hosoe
Original assignee: Sumitomo Electric Industries
Priority date: 1984-02-15
Filing date: 1985-02-14
Publication date: 1992-03-31
Also published as: US5124206A; DK67085A; EP0152911A1; DK168138B1; DK67085D0; EP0152911B1; CA1280839C; DE3566852D1; FI850614A0; FI850614L; FI86117C

Description

1 86117

Eristetty sähkökaapeli

Keksinnön kohteena on eristetty sähkökaapeli, jossa käytetään eristeenä etyleeni-vinyyliasetaattikopolymeerin, 5 joka sisältää 5-35 painoprosenttia, vinyyli-asetaattia, ja lisäkomponentin seosta.

Öljytäytteisiä kaapeleita, silloitettuja polyety-leenikaapeleita ja polyetyleenikaapeleita käytetään nykyisin sähkövoiman siirtoon ja jakeluun sekä tehonsyöttöön 10 sähkökoneisiin, kuten sähkösaostajiin ja ionigeneraatto-reihin. Ö1jytäytteisten kaapelien ominaisuudet ovat stabiileja, mutta niissä esiintyy usein öljyvuotoja, jos niitä ei käsitellä äärimmäisellä huolella. Silloitetut poly-etyleenikaapelit ja tavanomaiset polyetyleenikaapelit sal-15 livat helpon huollon ja käsittelyn, niin että niitä käytetään laajalti nykyisin ja niiden jännitetasot kasvavat vuosi vuodelta. Suurin vaikeus näissä tavanomaisissa säh-kökaapelityypeissä on se, että ne vähitellen huonontuvat jatkuvan jännitteen käytön vaikutuksesta ja aiheutuu eris-20 teen murtumista verrattain lyhyen todellisen käytön aikana. Vaikka lukuisia tutkimuksia on suoritettu heikentyneen eristeen mekanismin suhteen, mikään niistä ei ole onnistunut antamaan selvää kuvaa tästä ilmiöstä. Tuloksena lukuisista tutkimuksista, jotka esillä olevan keksinnön tekijät ' 25 ovat suorittaneet tämän puutteen korjäämiseksi, on löydet- ·:·1: ty sähköisesti eristetty kaapeli, joka omaa pitkäaikaisen ; stabiliteetin ja pystyy estämään eristeen heikentymisen.

• · 1

Esillä olevan keksinnön pääkohteena on sähköisesti : eristetyn kaapelin kehittäminen, jonka pitkäaikainen sta- 30 biliteetti on tyydyttävä ja joka pystyy torjumaan epäsuo- tavaa eristeen huonontumista.

Tämä saavutetaan eristetyllä sähkökaapelilla, jolle on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että lisäkomponent-: ti on etyleeni-a-olefiinikopolymeeri, jonka tiheys on 0,91 35 tai suurempi.

• · • 4 · · • « · 2 86117

Esillä olevan keksinnön kohteena on myös eristetty sähkökaapeli, jossa käytetään eristeenä etyleeni-vinyy-liasetaattikopolymeerin ja lisäkomponentin silloitettua seosta, jolloin seos sisältää 1-10 painoprosenttia vinyy-5 liasetaattia. Kaapelille on keksinnön mukaisesti tunnusomaista, että lisäkomponentti on etyleeni-a-olefiinikopo-lymeeri, jonka tiheys on 0,91 tai suurempi.

Esillä olevan keksinnön mukaisen sähköisesti eristetyn kaapelin, jossa on etyleeni/a-olefiini-kopolymeeris-10 tä ja etyleeni/vinyyliasetaatti-kopolymeeristä valmistettu eriste, käyttöikä on pidentynyt kohdistettaessa siihen syklistä, vaimennettua värähtelevää jännitettä (katso tässä hakemuksessa annettuja koearvoja).

Jos esillä olevan keksinnön mukaisessa eristetyssä 15 kaapelissa on silloittamaton eriste, sisältää se edullisesti 5-30 paino-% etyleeni/vinyyli-asetaatti-kopolymeeriä ja vielä suositeltavammassa toteutuksessa tämän etylee-ni/vinyyli-asetaatti-kopolymeerin vinyyliasetaattipitoi-suus on 5-35 paino-%.

20 Jos esillä olevan keksinnön mukaisessa eristetyssä kaapelissa on silloitettu eriste, sisältää etyleeni/a-ole-fiini-kopolymeeri edullisesti a-ole£iinia, jossa on kahdeksan hiiliatomia tai vähemmän. Jos α-olefiinissa on enemmän kuin kahdeksan hiiliatomia, saavutetaan vain vä-·;· 25 häinen parannus kykyyn eristeen heikkenemisen estämiseksi, vaikkakaan tarkka syy tähän ei ole selvä. Etyleeni/a-ole-fiini-kopolymeerin tiheyden täytyy olla 0,91 tai suurempi, että voidaan välttää sen jännitteen aleneminen, joka aiheuttaa alkuläpi-iskun alhaisella arvolla. Etyleeni/a-ole-30 fiini-kopolymeerissä on edullisesti vähintään 3 oleva keskimääräisen molekyylipainon ja numerollisen keskimääräisen molekyylipainon suhteen arvo. Jos tämä suhde on pienempi .*·: kuin 3, mahdollisuus alkuläpi-iskuun pienellä jännitteellä kasvaa, erikoisesti pitkien kaapelien tapauksessa. Jos 35 eriste sisältää vähemmän kuin 1 paino-%:n vinyyliasetaat- 3 86117 tia, ei saavuteta haluttua kykyä eristeen heikkenemisen estämiseksi. Jos vinyyliasetaattipitoisuus on suurempi kuin 10 paino-%, dielektrisen häviökulman tangentti (tg δ) kasvaa.

5 Esillä olevan keksinnön avulla saavutettavat edut esitetään seuraavassa viitaten esimerkkeihin, joihin kuitenkaan keksinnön alue ei rajoitu.

Koe 1

Esimerkit 1-3 ja vertailuesimerkit 1-4 10 Yksöiskuparijohtimia (0=1 mm) päällystettiin pe räkkäin sisäpuolisella puolijohtavalla kerroksella (paksuus 0,8 mm), eristekerroksella (paksuus 1 mm; kulloistenkin komponenttien suhteen katso taulukkoa 1 seuraavassa) ja ulkoisella puolijohtavalla kerroksella (paksuus 0,8 15 mm). Jokainen kerros muodostettiin suulakepuristamalla. Vertailuesimerkissä 1 käytetty eristekerros oli silloitettu kuumentamalla typpiatmosfäärissä (15 kp/cm2) 200eC lämpötilassa kahden minuutin aikana.

Jokaiselle valmistetulle kaapelinäytteelle suori-20 tettiin syklinen, vaimenevasti värähtelevä jännitekoestus (suurin huippuarvo: 50 kV, värähtelytaajuus 5 MHz, aikavakio 10 mikrosekuntia), kunnes tapahtui eristeen läpilyönti. Jännitekoestuksen syklien lukumäärä, jonka kukin näyte pystyi kestämään ennen läpilyöntiä, on esitetty tau-25 lukossa 1 suhteellisena arvona, jolloin vertailuesimerkin 1 näytteen arvoksi määrättiin 1.

4 86117 I · O © !2 y φ ° ,-T i2 (UM o > Φ p __________Φ Λ

•H

i a 0 o © £

H -H n ro - E

1) ID r~ rH o

> φ . X

•H

----- a o o 10 -3 » Π ^ Π - <n ω CM Φ w Q)

C

' 11 "^“ " 1 ——<-»·- Il I — I I M -rH

id U)

a rH D

go o ^ -U

W ™ 00 <N fM £ W 3}

, f—I

^«__ ________ — — ________ - - — - *H

w O £ a o o - 'm *-· © ^ ·—I —

H

____11

H

^ j|) a* o o '"l s

O M -rt {N Οι—I fH

X > Φ °i 3----------- S w HI- S’

f a O -H O

H -H r O ij Φ CO _J i) > 0) z, _ I ro -J· »o

id Ή id U") 4J

S’ r) 0 HI r tfl

Φ >1 10 0 -H

. *-> >i 3 I e „ ... rC G -P 0 Η (0 ΦΓ0 • 0 H *J c · V φ o w > ui -n s c ^ a * ηοφΦ'-'Φα; >, **: .h p .#> hj a ο υ ο η φ < nj ai h 3ΦιΛΦΟ>(0γΗ >, .

-- &Jir-inJy3W-r-i(3Q rH S

.:. --------- o ~ a -

· CM

O I O 3 0¾

U -H r u 4J

.. HI 1(0 4-) O

.- Η Φ -H H Η Φ (0 Φ r— C - (0 :(0 +JU1 -- υ B ir> φ οι υ :ro in >, ::: h S - moi h a -η φ

.· CrH>-44Jwc 3 a .C

P 0 G O D X Η -H

a II Φ 3 (0 -P

c o a m c ^ >“ in 0 x · -H >, 0 : 3 a I w -η φ a c c h a a -h · >iä a _. Λ φ <o oc • 3 -H C S >l-H -H Zi tr 4-1 3 Φ

*«' ΉΖ Φ -P -P Z rt! rtj in X

::: ® w φ - φ — --- >>>3in 3 ή • o — +j n a ~ · +j -h a >i

- 0 *-i φ 3θιΙ·Η— 04 Φ _ _ ini 3-P

. ·* * P> XI' H in * .p ,7, o ΦΗ 4-1 Φ ----* _ O '-v ο ΙΦ' 0 oa in >,

- ·. CrH3 -Η -Η φ 04 in 3 CNTT x snS OrH

... φ 04J CM Cp OI4J φ rH 00 . . φο4 φ >, φ s ιι o --- 4-) x a,

• * 4J . C φ φ φ rH (J1 C -rlG

*'* M - rH JO rH 0 · - -. -r -, ΠΦ II II

' V y 'O >h-h >,anuO > cc

..‘, m 2-I-1 H-l-1 4-10-P4-) > >> »O G rHOI

: : : w z p « — w-λ: szgi ω ωω ^φ ** 5 86117

Koe 2

Esimerkit 4-7 ja vertailuesimerkit 5-7 Sähköisesti eristetyn kaapelin näytteitä valmistettiin päällystämällä kuparijohtimia (5,5 mm2) peräkkäin si-5 säpuolisella puolijohtavalla kerroksella (paksuus 0,8 mm) ja eristekerroksella (paksuus 1,5 mm) (vastaavien komponenttien suhteen katso taulukko 2 seuraavassa). Molemmat muodostettiin suulakepuristamalla.

Näytteet upotettiin kuumaan veteen (60°C), johon 10 syötettiin 10 kV vaihtojännite. Eristeeseen muodostuneiden läpilyöntihaarakkeiden lukumäärä laskettiin sekä 100 tunnin että 200 tunnin jälkeen. Tulokset on esitetty taulukossa 2.

* 6 86117 . vo

S o iH

H ^ O (N «v O O

(rt 00 o ta • vo

§ in in .H

U) Ό 00 r—I - O O

W o 'd s _ 'fj <*> j oi ul er>r-i ->OrH m *· ta o cn · ________ < u > >1

01 M

• νβ 3 -n •S £ ^ rHOin 3 3 01 ^ O' · -3 Ό ta ° o c

4-1 M

"Γ ---1 - *H

di «H

l Λ | · _ Ό ^ u

4-> e O -* O O ♦ -H

Μ-Hr-- O o O 736

0)U) rH O r-i (N

^ λ λ ^ υ o________ -Y . -3 .* o -c

3 VO o O

Ή I · O VO I—I 3 3 4-1 g o f\i - ro i—i O' « n -r4 vo „ ^ ® r: m cd EH 0) CO 00 iHOi-I(N υί > dl -H (0 _ s « O) C ·' i . vo vo o o υ e

4J a O -ιΗΟΟ 0-H

μ-η^'Ο r-ι - m m 4-) c OOlrH O Λ Λ ·Η <0 > (U E ft 3 °4 -- M p

Id

M

I Ή di s '

dl ro Ή H

B .C G ,3 G ' C cO

>i dl dl .-t ^ cd 4-1 H. O dl O dl UiftOl o o j* o .* a >i.

a O -3 O rH II ·· 3 3 0 !(d iid id -3 u Λί h ·η (N ·η (!) ^ Ό

W I H P w Ή dJ

3 ΤΗ 11 1 . P (Λ 4J

a I in l \ z οι o .V -3 3 -3 ττ * .y !id -h -h o g ** *-c G * cd 3 '0033

01 4c dl -3 3 :fd CM 4-1 ^ U

0 ai di 4-i . id ; id σι -3 ao 0 -3 4-1 G 4-> dj S ' a « -3 4-1

M G 3 -3 G G 3 O -3 3 G

d) xi <d(d-3.y c di >4 40

G dl \ 0} Ό 4-1 3 0) dl 4-1 >i W

d) r-4 · *3 n 3 -3 Cr-4 CU (0 S '—’ dl >i G 4c 4->01:0 dl >3 4-1 3

4-> 4-1 dl -H *>,3 G >: <0 .* O

01 dl 1 dl CM 0 0 f—I dl -3 4-1 > -3 3 •3 >i .3 4c r3 -3 -3 Ό E-< H ta Ω Ώ 3 i3^i r3 4-1 a ‘3 Γ0

ta O 4J -3 >3 -3 c :<d di a II II il II II

a ta 3 w w < 31λ;ο --h cm ro 4d· m 1 "-............ .. 1 1 4C 4c 4c 4c 4c 7 86(17

Koe 3

Esimerkit 9-12 ja vertailuesimerkit 8-10

Valmistettiin näytteitä sähköisesti eristetystä kaapelista päällystämällä yksöiskuparijohtimia (0=1 mm) 5 peräkkäin puolijohtavalla sisäkerroksella (paksuus 0,8 mm) ja eristekerroksella, jonka paksuus on 1,5 mm (vastaavien komponenttien suhteen, katso taulukko 3 seuraavassa). Jokainen kerros muodostettiin suulakepuristamalla. Näytteitä kuumennettiin sitten typpiatmosfäärissä (5 kp/cm2) 200eC 10 lämpötilassa kahden minuutin ajan eristeen silloittamisek-si. Jokaisen näytteen tg ö mitattiin. Näytteet upotettiin kuumaan veteen (60°C), jossa jokaiseen näytteeseen kohdistettiin 20 kV vaihtojännite, kunnes sen eristeessä tapahtui läpilyönti. Aika, jonka jokainen näyte kesti ennen 15 läpilyöntiä, on esitetty taulukossa 3 suhteellisena arvona, jolloin vertailuesimerkin 8 arvoksi määrättiin 1.

8 86117 ριι I 1-1—I—:—1 cm m m .to o o - ^ ^ > m r- ro Ή h >< w ^ —' .-(0 fM in (n > O O ·»«·* >i m ui n- co I—i cm ^

W C

—- I ' I .1 . I - — ' -..1.1 II .1 I - - —I " Ή 0 ui ^ ' _ cm in nj % ιη h» en >—i Tr m r-

W -H

—------ Ό Ή <Λ ^ 'Mino.fl j2 • en ·-· i—ii—i cm >t >4 « ÄO) w ___________ a,

H

0 £ ~ ^ >.0

PO O 4-1 C

• ''30 2 m § ° Ό Λ 2 I <N * fN 0 II II 4-) *—

ft m in p—i rH cm x: ·· ai df d> M M 4-1

> · · — -H

______ S S -rH

--Ό O

CT< <#> dP UO V

• in in cn

w -h CN I

CO dl _ :rd -H c(0 1 O cm O p> ui ui ,-4 > g ^ ° - *“ N 3 3 >. >i

-¾ Φ U) UI 4-1 — 3 ^ -H -r4 Q1 ^--- 0 0 s <#>

2 4-> 4J -H

Φ -H -H -0 -H

Eh ro a a i i i m o ' < < S3 . * > > " ΛΙ 1 cm in © > m ii ti ii V o O - - - >1 ftff! »-t r-( rH .H Λ in ιο O' co dl «KU* > I ® <N 0 * a «3. g J 0 4c -r4 t* ·*! ui >4 I -H 0) di ή M ro m

® I dl 1(0 ' ' o -H

F Ή dl 4-1 4-1 -hCMCN-hU) e Θ n h ,¾ rl ai >, · di di n li n n di 0 dl h di > Ό a 3 0 4-> ----3

o C a Uld) H M M H -H

y d) O r4 T) - · · · ui ' ft -* n -c ssss-h tn --4 -r4 i di 3 e 3 li—l-r4 U) - - ~ - (0

B [-'H-'-' (N CM CN t— r—I

3 -h C dj 4c dP OI Oi O CO 3 4-i 4c ei 4-i id ^(d ''''in « didicii di .v: oooo

0 -H -P a o C U) -H II

0C3I Μηιβ tH3(0 tntnuiui JCdl-Q-^COatc 41 10 3-H >ι>ι>ι>ι·

dl\l*\ tn ΙΛ 4-1 dl dl dl dl H

S li ‘ft H h H —‘ —. 3 -H e CO X X X X

dl >1 C C -rl C . 4-1 0 10 4c -H -H -H -H S

014->01dll-ld)rH<N -H 4-> >4 E-· E-< E-1 E-I —'

-Pdldldldldl^^O-HH

M >, H H Φ H r-l ft Ή Ό II II II II

>- s >, ft ai i—i i a >4 0 4-1 4-1 >. 4-1 ^ ^ -H < uO O' -h (N ro ro « ft td fd rH td g g CO > I 31 4-1 4c 4c -K 4.

Claims

9 86117

1. Eristetty sähkökaapeli, jossa käytetään eristeenä etyleeni-vinyyliasetaattikopolymeerin, joka sisältää 5- 5 35 painoprosenttia vinyyli-asetaattia, ja lisäkomponentin seosta, tunnettu siitä, että lisäkomponentti on etyleeni-a-olefiinikopolymeeri, jonka tiheys on 0,91 tai suurempi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaapeli, t u n - 10. e t t u siitä, että seos sisältää 5-30 painoprosenttia etyleeni-vinyyliasetaattikopolymeeriä.

3. Eristetty sähkökaapeli, jossa käytetään eristeenä etyleeni-vinyyliasetaattikopolymeerin ja lisäkomponentin silloitettua seosta, jolloin seos sisältää 1-10 paino- 15 prosenttia vinyyliasetaattia, tunnettu siitä, että lisäkomponentti on etyleeni-a-olefiinikopolymeeri, jonka tiheys on 0,91 tai suurempi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kaapeli, tunnettu siitä, että etyleeni-a-olefiinikopolymeerissä 20 olevassa α-olefiinissa on enintään 8 hiiliatomia, ja että kopolymeerin molekyylipainon painokeskiarvon suhde mole-kyylipainon numeropainoon on suurempi kuin 3. 10 86 ί 1 7