NO311998B1

NO311998B1 - Flerleder-, plastisolert lavspennings-/sterkströmskabel

Info

Publication number: NO311998B1
Application number: NO19973316A
Authority: NO
Inventors: Gernot Kammel; Peter Kuellig; Winfried Osterkamp; Egon Peschke
Original assignee: Pirelli Cavi E Sistemi Spa
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 2002-02-25
Also published as: ATE178736T1; HUP9800337A2; ES2132873T3; HUP9800337A3; WO1996023311A1; DE59601605D1; NO973316D0; EP0806048A1; DE19503672A1; EP0806048B1; NO973316L

Description

Oppfinnelsen vedrører en flerleder-, plastisolert lavspennings-sterkstrømskabel utformet med tanke på en miljøvennlig senere anvendelse.

For at en plastisolert lavspenningskabel, slik den brukes i energi-forsyningsnett, på slutten av sin levetid skal kunne tilbakeføres i sin helhet til produksjonen av nye kabler, er det kjent en kabelkonstruksjon der bare miljøvennlige (altså halogenfrie) og resirkulerbare (altså ikke tverrbundede) plaster blir anvendt i fremstillingen av konstruksjonselementene, så som ledningsisolasjon, indre mantel og ytre mantel, hvorved det tas hensyn til den gode delbarhet (artsrenhet) av stoffkomponentene. På denne måte anvendes som isolasjonsmateriale for de forskjellige ledninger en termoplastelastomer, med forskjellige farver og med EPDM-base, mens for den ytre mantel anvendes et polyvalent, termoplast- og halogenfritt materiale basert på en polymer, og fylt med et inert, mineralsk, flammebeskyttende stoff. Ledningens isolasjonsmateriale er fremstilt slik at den tåler ledertemperatur på opptil 90°C i langtidsdrift, opptil 110°C i nøddrift og opptil 250°C ved kortslutning. Ved fremstilling av denne kabel blir det også anvendt miljøvennlige produksjonsmetoder (f.eks. med minst mulig anvendelse av kjølevann og elektrisk energi) og lønnsomheten ivaretas (DE-Z "elektro-technik" - Hefte 12 - 17. des. 1993, sider 24, 26 og 35).

Med utgangspunkt i en lavspennings-/sterkstrømskabel med de trekk som angis i den innledende del av patentkrav 1 er oppfinnelsens hensikt å forbedre miljøvennligheten til en slik kabel ved artsminimert materialanvendelse.

Oppgaven løses ifølge den kjennetegnende del av patentkrav 1 ved at ledningens isolasjon, den indre og den ytre mantel består av samme basismateriale, idet den indre mantel er utformet som en omvikling (Bespinnung), at basismaterialet er farvet sort, og at ledningens isolasjon er forsynt med identifikasjonsmerker.

Ved en slik utformet kabel vil det anvendes det samme basismateriale for alle konstruksjonselementer som av elektriske og/eller mekaniske grunner benyttes som omvikling. Derved kan materialforbruk, energiforbruk, materialrester og avfall bringes til et minimum og produksjonskostnadene reduseres og optimaliseres. Ved en videreutnyttelse av de nevnte konstruksjonselementene er det unødvendig å skille mellom isolasjonsmaterialet i den enkelte ledning, i den indre mantel og i den ytre mantel, særlig når materialet som skal anvendes ved en videre bearbeidelse, altså resirkuleringsmaterialet utelukkende anvendes for fremstilling av folier for den indre og den ytre mantel. Derved blir materialene som anvendes for identifikasjon av ledningen uten virksom innflytelse i de mekaniske egenskaper til mantelmaterialet og dets farve. Ialt foreligger det en halogenfri, fleksibel kabel som kan fremstilles fullstendig fri for tungmetaller, såfremt det for ledningens identifikasjon anvendes tilsvarende farvegrupper, f.eks. et stoff med handelsbetegnelsen "Sicolen" fremstilt av firmaet BASF eller med betegnelsen "Blau Ral 5015" fra firmaet Bayerischen Kabelwerke, DE, som kan blandes med basismaterialet slik at ledningen i kabelen kan identifiseres på enkel måte og med en ekstrudert, farvet, langsgående strek (blå, brun, gul). Som alternativ kan det tenkes også anvendelse av et helfarvet påtrykk med forskjellige merker.

Som basismateriale for ledningens isolasjon, den indre og den ytre mantel, kan man innenfor oppfinnelsens ramme anvende en polyetylen som er stabilisert mot spenningsbristtendens, med en tetthet mellom 0,92 og 0,94 g/cm^ og med Shore-D-hardhet høyere eller i det minste lik 42. Et slikt materiale, hvor det dreier seg om et lavtetthetspolyetylenmateriale, modifisert med en liten andel etylenvinylacetatkopolymer, viser både de nødvendige mekaniske egenskaper for et båndmateriale som danner den ytre og den indre mantel og de nødvendige elektriske egenskaper for ledningens isolasjon, og kan evt. med vanlige midler stabiliseres såvel mot aldring som mot kopperoksydering. Når det gjelder varmebestandigheten til ledningens isolasjon kan denne tåle langtidstemperaturer lavere enn eller lik 70°C i ledende tilstand. Hvis en langtidstemperatur på maksimum 90°C skal kunne tåles, kan det innenfor oppfinnelsens ramme anvendes i handelen vanlige termoplastiske elastomerer på polypropylenbasis som basismaterialer. Også slike materialer kan stabiliseres med vanlige midler såvel mot aldring som mot kobberoksydering. Et egnet materiale er f.eks. en polypropylen modifisert med en etylenpropylenko- eller terpolymer, også en "Polyblend"

(polymersammensetning) med adskilte faser (DE-Z "Kautschuk + Gummi. Plaste" nr. 9/86, sider 804, 806, DE-Z "Kautschuk + Gummi. Kunstoffe" nr. 8/86, sider 695/96, DE-Z "Plaste" 1989, hefte 7, sider 606 til 611). Slike termoplastiske elastomerer selges f.eks. av firmaet Monsanto under navnet "Santoprene". Med spesielle fordeler, og med lavt energiforbruk ved

fremstillingen, kan det også som basismateriale anvendes polypropylen-reaktorblandinger med et elastomerinnhold høyere enn 25 i vektprosent, utviklet for spesielle behov i automobilindustrien (DE-Z "Plast", 1992, sidene 499-501). Tilsvarende materialer markedsføres av firmaet BASF under navnet "Novolen" og også av firmaet Himont i USA.

Et utførelseseksempel av den nye sterkstrømskabel vises på figuren.

Figuren viser en fireleder lavspennings-sterkstrømskabel, der en sektorformet leder 1, bestående av aluminium eller av kobber er dekket med en ekstrudert plastisolasjon 2. Over den tvunnede forbindelse dannet av de fire ledninger er anordnet en folieomvikling 4, som i sin tur er omsluttet av den ekstruderte ytre mantel 5. For fremstilling av ledningens isolasjon 2, folieomvikling en 4 og den ytre mantel 5 anvendes samme basismateriale, nemlig en kommersielt tilgjengelig lavtetthetspolyetylen "Lupolen 2012 D" fra firmaet BASF med en tetthet på 0,919 til 0,924 g/cm<3>. Dette basismateriale er farvet sort ved hjelp av sot (derved stiger materialets tetthet til omkring 0,933 til 0,939 g/cm<3>) slik at ledningens isolasjon, omviklingen og den ytre mantel er sorte. De enkelte ledninger adskilles fra hverandre ved at tre ledninger forsynes med en ekstrudert farvelagt langsgående strek 3 med farvepigmentene blå, brun og gul. Herved kan man anvende tungmetallfrie farvestoffer.

I stedet for det ovennevte basismateriale med polyetylenbasis kan det for ledningens isolasjon 2, folieomviklingen 4 og ytre mantel 5 anvendes en polypropylenreaktorblanding med et elastomerinnhold på eksempelvis 43% elylenpropylenkautsjuk (EPM) (f.eks. "Novolen" 2912 HX fra firmaet

BASF).

Folien av basismateriale som ved tilsetting av sot er farvet sort og som anvendes for fremstilling av den indre mantel har en veggtykkelse på 100 til 120 um og blir hensiktsmessig anbrakt i flere overlappende lag.

Hvis det ved en utførelse av kabelen ifølge oppfinnelsen stilles spesielle krav til flammebestandighet, må konseptet "likt basismateriale for alle dekk-elementer" forlates. For å kunne tilfredsstille "non corrosive" (NC), -kravet (ikke-korrosiv), dvs. halogenfri- kravet tilveiebringer den foreliggende oppfinnelse en ytterligere flerleder-, plastisolert lavspennings-sterkstrømkabel som er kjennetegnet ved det som er angitt i krav 7. Man kan i stedet for den hittil vanlige ytre mantel av PVC anvende en ytre mantel basert på en fyllstoffkompatibel olefin-homopolymer eller en olefinkopolymer. Egnede polymerer er f.eks. en etylenvinylacetatkopolymer med en VA-andel på 10-30 prosent og også en polyetylen med svart lav tetthet, såkalt ULD-PE (tetthet ca 0,91 g/cm<3>), og spesielt ikke-polare kopolymerer som f.eks. metallocenkatalysert polyetylen ("Internasjonal Wire + Cable Symposium Proceedings", 1991, s. 397, og "Plaste" 1993, hefte 12, side 985-987). Disse basismaterialer er flammehindrende fyllstoffer i form av aluminiumoksydhydrat eller magnesiumhydroksyd i en mengde på hhv. omkring 30 vektprosent og mellom ca. 70 vektdeler og 100 vektdeler av polymerens basismateriale. Det er hensiktsmessig å anvende kritt som ytterligere fyllstoff i en mengde mellom 25% og 50% av vekten, dvs. mellom 50 og 100 vektdeler av polymerens basismateriale. De ovennevte polymerbasismaterialer er tilgjengelige i handelen. Nevnte, ikke-polare kopolymer markedsføres f.eks. av firmaet Dow Chemical, USA under betegnelsen "Engage"-polymer og av firmaet Exxon, USA med navnet "Exxpol". Ved en slik utformet kabel reduseres dem hittil vanlige artmangfoldighet i materialene for isolasjon, indre mantel og ytre mantel, da det anvendes samme basismateriale for isolasjonen og for den indre mantel og det anvendes ialt bare to forskjellige basismaterialer. Disse kan ved videre anvendelse av en slik kabel deles og prosesseres separat.

Claims

1. Flerleder-, plastisolert lavspennings-sterkstrømskabel, der de tvunnede ledninger er omgitt av en indre og en ytre mantel, hvori ledningens isolasjon og den ytre mantel hver består av et halogenfritt, ikke tverrbundet plastmateriale på olefinbasis, karakterisert ved at ledningens isolasjon (2), den indre (4) og den ytre mantel (5) består av samme basismateriale, idet den indre mantel (4) er utformet som en omvikling, at basismaterialet er farvet sort, og at ledningens isolasjon (2) er forsynt med en lederidentifikasjon (3).

2. Lavspennings-sterkstrømskabel ifølge krav 1, karakterisert ved at basismaterialet består av en kommersielt tilgjengelig polyetylen stabilisert mot spenningssprekktendenser, idet tettheten ligger mellom 0,92 og 0,94 g/cm^ og idet Shore-D-hardhéten er høyere eller i det minste lik 42.

3. Lavspennings-sterkstrømskabel ifølge krav 1, karakterisert ved at basismaterialet består av en kommersielt tilgjengelig termoplastelastomer på polypropylenbasis.

4. Lavspennings-sterkstrømskabel ifølge krav 3, karakterisert ved at den termoplastiske elastomer er polypropylenmodifisert med en etylenpropylen-ko- eller terpolymer.

5. Lavspennings-sterkstrømskabel ifølge krav 3, karakterisert ved at den termoplastiske elastomer er en polypropylenreaktorblanding med et elastomerinnhold høyere enn 25 vektprosent.

6. Lavspennings-sterkstrømskabel ifølge ett av kravene 1 til 5, karakterisert ved at lederens identifikasjon består av en ekstrudert farvet langsgående streng (3), i hvilken det er anvendt tungmetallfrie farvepigmenter til deres farving.

7. Flerleder-, plastisolert lavspennings-sterkstrømkabel, hvor de tvunnede ledninger er omgitt av en indre og en ytre mantel, hvor lederens isolasjon og den ytre mantel hver består av et halogenfritt, ikke-tverrbundet plast med olefinbasis, karakterisert ved at lederens isolasjon (2) og den indre mantel består av samme basismateriale, at den indre mantel (4) er utformet som en omvikling, at basismaterialet er farvet sort, at lederens isolasjon (2) er forsynt med en lederidentifikasjon (3) og den ytre mantel (5) er laget av et basismateriale som er en fyllstoffkompatibel olefinhomopolymer eller olefinkopolymer, og at det som flammehindrende tillegg er tilsatt aluminiumoksydhydrat eller magnesiumhydroksyd i en mengde på omkring 30 vektprosent.