NO140726B - Fremgangsmaate ved skjoeting av to kabler med isolering av tverrbundet polyeethylen eller annen tverrbundet lineaer polymer - Google Patents

Description

Ved skjøting av to kabler med isolering av tverrbundet polyethylen fjernes isoleringen nærmest de ender på kablene som skal forbindes. Vanligvis avfases de partier av isoleringene som ligger nærmest endene, i retning mot endene. Derefter sam-menføyes lederne, vanligvis ved sveisning eller lodding, og et halvledende skikt påføres omkring skjøten i det minste når det gjelder en høyspenningskabel, og skjøten isoleres normalt ved at området omkring de frilagte kabelledere og de deler av isolering som ligger nærmest lederendene omvikles i flere lag med et uvulkanisert polyethylenbånd inneholdende et vulkaniseringsmiddel, f.eks. di-a-kumylperoxyd eller di-tert. butylperoxyd. Den omvik-lede sammenføyede kabel plaseres derefter med omviklingen i et verktøy hvor omviklingen må utsettes for et slikt trykk og en slik temperatur at båndlagene danner en sammensmeltet og vulkanisert homogen masse. Det anvendte verktøy består i kjente ut-førelser av to verktøyshalvdeler som hver er utstyrt med en halv-sylindrisk utsparing, og som er bevegelige i retning mot hverandre. Verktøyshalvdelene inneholder innebyggede varmespiraler for oppvarmning. I alle fall, når kabelen er en høyspenningska-bel, påføres et halvledende skikt på isoleringen ved skjøten en-ten efter eller i forbindelse med tilveiebringelse av denne isolering. Samme metode kan anvendes ved skjøting av kabler hvis isolering består av en annen tverrbundet lineær polymer enn polyethylen. Derved anvendes normalt samme lineære polymer i uvulkanisert form i båndet.

Det har vist seg at man ved fremstilling av isoleringen ved skjøten på denne måte erholder en isolering som ikke har en-hetlige egenskaper i alle skjøtens tverrseksjoner. Der forekom-mer blæredannelser i polyethylengodset henholdsvis i godset av en annen anvendt lineær polymer, og flytning av polyethylenet, henholdsvis av annen lineær polymer som kan medføre en deformer-ing av isoleringen ved skjøten slik at den beregnede endelige form ikke erholdes.

Blæredannelsen beror på at vulkaniseringsmidlet ved vulkaniseringen nedbrytes under dannelse av gassformige produkter og at trykket under oppvarmningen og avkjølingen ikke er tilstrekkelig høyt i alle tverrseksjoner for å undertrykke blæredannelsen. At trykket blir forskjellig i forskjellige tverrseksjoner beror

på at krympingen i omviklingen av polymerbåndet blir ujevn, dvs. forskjellig på forskjellige steder inne i skjøten, og at kontakt mellom formvegg og omvikling ikke overalt opprettholdes. Hvis man i stedet for det beskrevne verktøy tilveiebringer trykket med en elastisk bandasje av et gummibånd, oppstår også risiko for blæredannelse og ennvidere risiko for midjedannelse r langs skjøten. Dette beror på at en slik bandasje ikke kan gi et ensartet trykk

i alle tverrseksjoner langs skjøten under oppvarmningen og avkjø-lingen av omviklingen av polymerbåndet, da gummibåndet ikke kan vikles med samme forspenning i alle tverrseksjoner langs skjøten og da omviklingen ikke har en jevn ytre overflate og den elasti-ske bandasje ikke har en jevn indre overflate, slik at kontakt med tilstrekkelig trykk overalt opprettholdes mellom bandasjen og omviklingen.

De ovenfor beskrevne ulemper kan unngåes ifølge fore-liggende oppfinnelse. Ifølge oppfinnelsen påføres et allsidig trykk på omviklingen av båndet av polyethylen eller annen lineær polymer med gass som gir en stor temperaturgradient i retning fra omviklingen ved skjøten mot kabelens opprinnelige isolering, slik at disse ikke påvirkes ved varmebehandlingen, og omviklingen oppvarmes med et varmeelement anordnet på og i fast varmeledende kontakt med omviklingen. Derved tilveiebringer man et ensartet trykk på omviklingen rundt hele dens omkrets og i alle tverrseksjoner langs skjøten samtidig som man kan begrense oppvarmningen lokalt og unngå at kablenes opprinnelige isoleringer påvirkes av oppvarmningen under dannelse av midjedannelser. En lav varmeled-ningsevne hos gassen gjør det mulig å opprettholde en stor temperaturgradient i trykkmediet i retning fra omviklingen ved skjøten mot kablenes opprinnelige isoleringer.

Ved anvendelse av en gass som trykkmedium kan man uten vanskelighet unngå midjedannelser. Ved anvendelse av en væske som trykkmedium må man foreta særskilte forholdsregler for å unngå midjedannelser slik som å applisere trykkbandasje på isoleringene utenfor det anvendte trykkar, men på tross av slike forholds-det

regler har vist seg at man ikke oppnår reproduserbare resultater,

hvilket medfører at skjøtingene må gjøres om, da midjedannelsene blir uakseptabelt store. Ved skjøting av en 84 kV kabel med en 18,5 mm tykk isolering av tverrbundet polyethylen med nitrogen-gass som trykkmedium ble omviklingen av polymerbåndet oppvarmet til en temperatur på 185°C før utførelse av vulkaniseringen. Kablene var samtidig oppvarmet til 90°C med varmebånd som ble viklet omkring hver kabel utefter en strekning av 1 - 2 m utenfor trykk-karet for derved å minske varmeledningen fra omviklingens indre deler under vulkaniseringsprosessen. Ved skjøting på denne måte kan man uten vanskelighet holde temperaturen på de opprinnelige isoleringer i nærheten av trykkaret ved 90°C. Ved skjøting av en lignende kabel med siliconolje som trykkmedium og oppvarmning av omviklingen av polymerbåndet til 185°C er det derimot ikke mulig å holde temperaturen på de opprinnelige isoleringer i nærheten av trykkaret under 125°C. Eftersom flytning av materialet i isoleringene starter ved ca. 100°C, underskrider man ved anvendelse av gass denne temperatur og unngår dermed midjedannelser, hvilket ikke er tilfelle ved anvendelse av væske.

Varmeelementet kan f.eks. bestå av et metallnett. Omviklingen omgis med et mot gassen tettende hylster, fortrinnsvis av en plast eller elastomer, f.eks. silicongummi. Det tettende hylster kan utgjøre et i forhold til varmeelementet separat element, hvorved det fortrinnsvis anordnes innenfor varmeelementet. Det tettende hylster kan også være et med varmeelementet kombi-nert element. Varmeelementet kan således være anordnet inne i det tettende hylster ved at ledende partikler, slik som carbonpartikler, inkorporeres i det tettende hylster. Uansett på hvilken måte det tettende hylster og varmeelementet anordnes omkring omviklingen, er det fordelaktig nærmest omkring omviklingen å anordne et forholdsvis stivt hylster, f.eks. av metallplate, slik som messingplate. Et slikt hylster kan nemlig stive opp omviklingen til hovedsakelig sylindrisk form under oppvarmningen, hvilket er vesentlig, da vanskeligheter ellers oppstår med å opp-nå en isolering ved skjøten med samme form som kabelens normale isolering. En metallplate anvendt på den angitte måte medvirker også til en jevnere temperaturfordeling omkring omviklingen.

Oppfinnelsen forklares nærmere ved beskrivelse av et ut-førelseseksempel under henvisning til den vedlagte tegning, i hvilken fig. 1 skjematisk illustrerer skjøting ifølge oppfinnelsen.

I fig. 1 vises to kabler 1 og 2 som skal skjøtes. Kabelens 1 leder er betegnet med 3, og dens isolering,som består av tverrbundet polyethylen, er betegnet med 4. Kabelen 1 har et indre halvledende skikt 5 og et ytre halvledende skikt 6. Kabelens 2 leder er betegnet med 7, og dens isolering, som også består av tverrbundet polyethylen er betegnet med 8. Kabelen 2 har et indre halvledende skikt 9 og et ytre halvledende skikt 10. De halvledende skikt 5, 6, 9 og 10 kan være påført ved påsprøyt-ning av en halvledende plast, f.eks. et sampolymerisat av ethylen og ethylacrylat inneholdende ledende carbonsort. Hver kabel har en frilagt del 11, henholdsvis 12. Som det fremgår av figu-ren er kablenes isoleringer avfaset i retning mot lederendene til en konisk form. De indre halvledende skikt 5 og 9 rager ut et lite stykke 13 henholdsvis 14 utenfor toppen på respektive kon. De ytre halvledende skikt er fjernet et stykke 15 henholdsvis 16 fra basis på respektive kon. Ved skjøting sammenføyes lederendene med hverandre, f.eks. ved sveisning eller lodding, slik at en skjøt 17 erholdes. Over de frilagte ledere påføres et halvledende skikt 18 som danner kontakt med de halvledende skikt 5 og 9 ved de utragende stykker 13 og 14. Skiktet 18 kan tilveiebringes med et bånd av uvulkanisert polyethylen inneholdende vulkaniseringsmiddel, f.eks. a-dikumylperoxyd eller ditert. butylperoxyd, samt ledende carbonsort ved omvikling av båndet omkring lederne. Området omkring de frilagte ledere 11 og 12 med applisert halvledende skikt 18 og de nærmest beliggende deler av isoleringene 4 og 8 omvikles derefter med et bånd av uvulkanisert polyethylen inneholdende vulkaniseringsmiddel, f.eks. a-kumylperoxyd eller di-tert. butylperoxyd, slik at en tett omvikling 19 erholdes. Nærmest utenpå omviklingen appliseres et relativt stivt hylster for omviklingen i form av en messingplate 20 hvis oppgave er å støtte materialet i omviklingen under den etterføl-gende oppvarmning, slik at det beholder sin sylindriske form. Messingplaten medvirker også til å tilveiebringe en jevn temperaturfordeling omkring omviklingen. Messingplaten omgis av et tettende hylster 21 som også virker som tetning mot endehylsene 22 og 23, hvilke utgjør gavler i det trykkar hvis øvrige langstrak-te del 24 påføres senere. Det tettende hylster 21 tilveiebringes med et uvulkanisert silicongummibånd som vikles på med over-lapping og derefter vulkaniseres. Utenpå det tettende hylster anordnes et varmeelement 25 hvis tilkoblingsledere for elektrisk strøm er betegnet med 26 og 27. Varmeelementet består i det eksemplifiserte tilfelle av høyresistivt nett, f.eks. et nett av motstandstråd. I hver ende av det sylindriske nett og i kontakt med de respektive tilkoblingsledere er anordnet en perifert lø-pende kobbertråd, slik at strømmen blir ens fordelt utefter varmeelementet. Utenpå varmeelementet er der ytterligere anordnet et skikt 28 av silicongummi vulkanisert på plassen. Et termo-element 29 anordnes i hysteret 21, hvilket muliggjør måling og opprettholdelse av riktig temperatur ved oppvarmning av omviklingen 19. Delen 24 som f.eks. kan være sylindrisk eller parallell-epipedisk, bringes derefter på plass. Dette er mulig ved at den er delt i to deler. De to deler festes ved endehylsene 22 og 23 med festeskruer 30.

Via ledningen 31 med ventilen 32 og manometeret 33 til-føres luft til trykkaret, og varmeelementets tilkoblingsledere 26 og 27 kobles til en strømkilde. Derved kan et slikt trykk og en slik temperatur anbringes på omviklingen i løpet av flere ti-mer at den danner en sammensmeltet og vulkanisert homogen masse som danner kontinuerlige overganger med isoleringene 4 og 8, og som har sanne utseende og egenskaper som godset i disse. Polyethylenet i det halvledende skikt 18 vulkaniseres samtidig. Når vulkaniseringen er ferdig, fjernes trykk-karet samt delene 28, 25, 21 og 20, og polyethylen som ved skjøten skyter ut utenfor isoleringene 4 og 8 høvles bort på den fremstillede isolering. På den fremstillede isolering anbringes derefter et ytre, ikke vist, halvledende skikt, sem forbinder de halvledende skikt 6 og 10. Dette kan tilveiebringes f.eks. ved maling av den isolerte skjøt med en kolloidal vannoppløsning av grafitt. Det kan også tilveiebringes på samme måte som det indre halvledende skikt 18 ved at et polhethylenbånd inneholdende ledende carbonsort appliseres omkring omviklingen 19 og vulkaniseres sammem med denne.

Ved skjøting av flerlederkabler kan hver kabeldel hver for seg skjøtes og utstyres med isolering på den beskrevne måte. Det er selvsagt også mulig å utforme trykkaret slik at flere kabeldeler kan innføres i det, og samme gassvolum anvendes for samtidig skjøting av alle deler. For skjøting av f.eks. en trelederkabel kan således hver og en av endehylsene 22 og 23 utstyres med tre hull for gjenncmf øring av de tre deler. Hver del utstyres med omvikling ifølge fig. 1, og gassen henholdsvis væsken er felles for. samtlige vulka-niseringsforløp som da skjer samtidig.

Efter at skjøtingen og isoleringen av skjøten med anbringelse av halvledende skikt er fullført, utstyres kabelen med metallskjerm og mantel på vanlig måte ved skjøtestedet.

Oppfinnelsen er beskrevet i detalj med tverrbundet polyethylen som isolering i kabeldelene, og med uvulkanisert polyethylen inneholdende vulkaniseringsmiddel som materiale i båndet for omvikling ved skjøtestedet. Oppfinnelsen kan imidlertid også anvendes på kabler med isoleringer av annen tverrbundet polymer enn polhethylen, f.eks. sampolymerer av ethylen og propylen, sampolymerer av ethylen og propylen med dienmonomerer, slik som dicyclopenta-dien eller 1,4-hexadien eller en blanding av polyethylen med en hvilken som helst av de angitte sampolymerer. De lineære polymerer kan således være rett-kjedede eller forgrenede. De eksemplifiserte materialer er i uvulkanisert form også anvendbare som materiale i båndet i omviklingen omkring skjøten. Om isoleringen omkring skjøten skal bli av samme type som kabelens opprinnelige isolering, hvilket normalt er ønskelig, anvendes samme polymer i uvulkanisert form i båndet sam den sam i vulkanisert form danner kabelens isolering. Det er imidlertid mulig å anvende en annen polymer i båndet enn den av hvilken kabelens isolering er oppbygget.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved skjøting av to kabler hvis ledere har en isolering av tverrbundet polyethylen eller annen tverrbundet lineær polymer, hvorved hver leders isolering fjernes nærmest den ende som skal sammenføyes med enden av den andre leder og hvor, etter sammenføyning av endene, området omkring de frilagte kabelledere og de nærmest endene beliggende deler av lederens isolering, som eventuelt har avfasede partier i retning mot endene, omvikles i flere lag med et uvulkanisert bånd av polyethylen eller annen lineær polymer inneholdende et vulkaniseringsmiddel, og hvor omviklingen utsettes for et slikt trykk og en slik temperatur at håndlagene danner en sammensmeltet og vulkanisert homogen masse, karakterisert ved at et allsidig trykk påføres på omviklingen med en gass, som gir- en stor temperaturgradient i retning fra omviklingen ved skjøten mot kablenes opprinnelige isoleringer slik at disse ikke påvirkes ved varmebehandlingen, og at omviklingen oppvarmes med et varmeelement anordnet på og i fast varmeledende kontakt med omviklingen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at omviklingen omgis med et mot gassen tettende hylster, fortrinnsvis av en plast eller elastomer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at varmeelementet utgjøres av et rundt omviklingen anordnet metallnett.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at det tettende hylster anordnes innenfor varmeelementet .

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at varmeelementet anordnes inne i det tettende hylster ved at ledende partikler slik som carbonpartikler inkorporeres i det tettende hylster.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilke som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at det nærmest omviklingen anordnes et forholdsvis stivt hylster med oppgave å stive opp omviklingen til hovedsakelig sylindrisk form under oppvarmingen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det stive hylster utgjøres av en metallplate.