NO335342B1 - Feltgraderingslag - Google Patents

Feltgraderingslag Download PDF

Info

Publication number
NO335342B1
NO335342B1 NO20130009A NO20130009A NO335342B1 NO 335342 B1 NO335342 B1 NO 335342B1 NO 20130009 A NO20130009 A NO 20130009A NO 20130009 A NO20130009 A NO 20130009A NO 335342 B1 NO335342 B1 NO 335342B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
field grading
layer
tape
crosslinkable
conductive
Prior art date
Application number
NO20130009A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20130009A1 (no
Inventor
Bjorn Sonerud
Magne Furuheim Knut
Original Assignee
Nexans
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nexans filed Critical Nexans
Priority to NO20130009A priority Critical patent/NO335342B1/no
Priority to US14/132,351 priority patent/US20140182886A1/en
Priority to EP20130306751 priority patent/EP2752448A1/en
Publication of NO20130009A1 publication Critical patent/NO20130009A1/no
Publication of NO335342B1 publication Critical patent/NO335342B1/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/22Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers
    • H01B13/26Sheathing; Armouring; Screening; Applying other protective layers by winding, braiding or longitudinal lapping
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/10Homopolymers or copolymers of propene
    • C08L23/12Polypropene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/20Adhesives in the form of films or foils characterised by their carriers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/06Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances
    • H01B1/12Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of other non-metallic substances organic substances
    • H01B1/124Intrinsically conductive polymers
    • H01B1/128Intrinsically conductive polymers comprising six-membered aromatic rings in the main chain, e.g. polyanilines, polyphenylenes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00Cable fittings
    • H02G15/02Cable terminations
    • H02G15/06Cable terminating boxes, frames or other structures
    • H02G15/064Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14Peroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00Applications
    • C08L2203/20Applications use in electrical or conductive gadgets
    • C08L2203/202Applications use in electrical or conductive gadgets use in electrical wires or wirecoating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2207/00Properties characterising the ingredient of the composition
    • C08L2207/06Properties of polyethylene
    • C08L2207/066LDPE (radical process)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06Polyethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2312/00Crosslinking
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933Coated or with bond, impregnation or core
    • Y10T428/2936Wound or wrapped core or coating [i.e., spiral or helical]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Det er angitt en fremgangsmåte for påføring av er et feltgraderingslag på en kraftkabel. Fremgangsmåten omfatter - kompoundering av en polymersammensetning omfattende et polymermatriksmateriale, minst et ikke-lineært ledende organisk fyllstoff, og minst et tverrbindingsmiddel, - ekstrudering av den kompounderte polymersammensetningen til en tverrbindbar feltgraderingstape, - vikling av den tverrbindbare feltgraderingstapen på en seksjon av kraftkabelen med behov for feltgrading - herdning og tverrbinding av den tverrbindbare tapen for å oppnå et feltgraderingslag.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for påføring av et feltgraderingslag, en kabel med et feltgraderingslag og en feltgraderingstape.
Spesielt vedrører oppfinnelsen et feltgraderingslag egnet for
høyspenningstermineringer og fabrikkskjøter til DC anvendelser. Disse feltskjøter er anvendelig for eksempel i undersjøiske tilkoplinger.
Bakgrunn
Feltgraderingslag anvendes normalt i AC og DC utstyrt inklusiv kabler for å kontrollere det elektriske felt.
For å oppnå denne effekten er feltgraderingslaget fremstilt av et materiale som har en ikke-lineær ledningsevne, eller med andre ord en motstand som avhenger av styrken til det elektriske feltet.
Feltgraderingslaget kan fremstilles av et material omfattende isolerende og ikke-lineært ledende elementer og eventuelt ytterligere ledende elementer eller det feltgraderingslaget kan fremstilles av et enkelt materiale med ikke-lineære egenskaper.
Ved kabelskjøter/termineringer må ikke bare lederne forbindes men også feltgraderingslagene må termineres og forbindes med jord og med høyspenningslederen.
Kjent teknikk
Innen kabelindustrien når det fremstilles forstøpt utstyr omfatter en vanlig metode for fremstilling av feltgradering bruk av uorganiske fyllstoffer i en elastomer matriks. Ikke-lineær mastiks blir også brukt i mellomspennings AC anvendelser for å tilveiebringe feltgraderingslag.
US2010/0147556 beskriver feltgraderings materialer omfattende en dielektrisk polymer matriks omfattende et flertall mikro varistor partikler og et flertall av andre ledende partikler som refereres til som brodannende («bridging») partikler. Motstanden til varistor partiklene avhenger sterkt av det elektriske feltet, mens de brodannende partiklene ikke innehar denne feltavhengigheten men påvirker den generelle ledningsevnen til det feltgraderende materialet. Følgelig tilveiebringer varistor partiklene de ikke-lineære egenskapene mens de brodannende partiklene tilveiebringer elektriske «broer» mellom varistor partiklene. De eksemplifiserte varistor partiklene er uorganiske partikler av SiC og ZnO. Eksempler på brodannende partikler omfatter sot og uorganiske oksider slik som T1O2, antimon dopet SnC>2.
US2003/0096123 angir en termisk herdende sammensetning omfattende ende-beskyttede poly(aryleneter) alkenyl aromatisk monomer, alkoksylert acryloyl monomer, og som videre kan omfatte ledende midler slik som sot og polyanilin.
EP0512662A2 angir anvendelse av ledende polymertape i forbindelse med et beskyttende skjermingslag omfattende et metallisk flettet eller viklet nett. Den ledende polymeren kan omfatte polyanilin. Her består skjermingslaget hovedsakelig av metallisk flettet eller viklet nett og den ledende polymeren har som funksjon å forbedre effektiviteten til skjermingen.
US2009/0056973 angir en flerfase halvleder skjermingssammensetning med ledende fyllstoff omfattende sot og polyanilin. Polymeren omfatter to faser en av dem kan være polyetylen med lav densitet (low density poly ethylene, LDPE).
EP0961302A2 angir å inkludere polyanilin i en polymer for å tilveiebringe et materiale med ikke-lineær motstand til en elektrisk spole, metoden for anvendelse er ikke angitt i detalj.
EP0645781 angir en kraftkabel med en ekstrudert polymer isolasjon anordnet mellom den halvledende skjermen som dekker den ledende kjernen og en ytre halvledende skjerm. Isolasjonen omfatter en kombinasjon av en isolerende polymer matriks og minst en ledende polymer slik som polyanilin.
EP 0 644 641 beskriver en strømkabelsamlingsanordning tilpasset til å bli anbrakt på den avisolerte enden av kabelen for å tilveiebringe isolering omkring den avisolerte enden. Samlingsanordningen omfatter en første del tilpasset til å gjendanne det dielektriske laget til kabelen, samlingens andre og tredje del er tilpasset til å gjendanne henholdsvis den indre og ytre halvlederavskjermningen til kabelen. Hvor de første og andre delene dannes i et stykke av en isolerende polymer matriks inneholdende minst en ledende polymer innarbeidet i polymermatriksen.
Fremgangsmåten ifølge kjent teknikk med kompoundering og støpning av feltlaget av en elastomer matriks medfører termisk stress på det ledende fyllstoffet hvilket reduserer de ledende egenskapene til fyllstoffet. Derfor måtte det ledende fyllstoffet velges fra materialer som er i stand til å motstå det termiske stress, hvilket resulterer i valget av uorganiske fyllstoffer med høy termisk stabilitet. Imidlertid på grunn av material forskjellene blir uorganiske fyllstoffer ikke eller kun begrenset fuktet av den organiske polymermatriks.
Følgelig foreligger det stadig et behov for en alternativ fremgangsmåte for påføring av et feltgraderingslag som induserer mindre termisk stress på fyllstoffet, derved øker utvalget av anvendelig fyllstoffer, fortrinnsvis inkluderende fyllstoffer med økt fuktbarhet i forhold til polymermatriksen.
Formål med oppfinnelsen
Et formal med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en alternativ fremgangsmåte for fremstilling og påføring av et feltgraderingslag.
Videre bør fremgangsmåten være anvendelig for påføring av feltgraderingslag ved kabeltermineringer og -tilkoplinger.
Fremgangsmåten for påføring av feltgraderingslag bør tilveiebringe mulighet for hurtig, robust og enkel påføring av et feltgraderingslag på en kabel.
Et videre formal er å tilveiebringe forbedret adhesjon mellom fyllstoff og polymermatriks.
Det er også et formål å forbedre adhesjonen mellom isolasjonslaget og feltgraderingslaget.
Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en fremgangsmåte for påføring av et feltgraderingslag på en kraftkabel omfattende
kompoundering av en polymersammensetning omfattende et polymermatriksmateriale, minst et ikke-lineært ledende organisk fyllstoff, og minst et tverrbindingsmiddel,
ekstruding av den kompounderte polymersammensetningen til en
tverrbindbar feltgraderingstape,
vikling av den tverrbindbare feltgraderingstapen på en seksjon av
kraftkabelen med behov for feltgradering og
herdning og tverrbinding av den tverrbindbare tapen for å oppnå et
feltgraderingslag.
Eksempler på feltgraderingsmaterialer omfatter to eller flere elementer inklusiv en kombinasjon av en ikke-ledende (isolerende) matriks polymer slik som polyetylen, polypropylen, eller poly methyl(meth)-acrylate med minst et ikke-lineært ledende fyllstoff og valgfritt et eller flere passivt ledende fyllstoffer som påvirker den generelle ledningsevnen men som ikke bidrar til den ikke-lineære avhengigheten. Eksempler på slike passivt ledende fyllstoffer omfatter sot (carbon black) og grafitt eller en i seg selv ledende polymer slik som anilin.
Eksempler på organiske materialer med ikke-lineær ledningsevne inkluderer baseformen av polyanilin emeraldin base(PANI-EB).
I et aspekt av oppfinnelsen er polymermatriksmaterialet valgt blant polyolefiner og kopolymerer derav, hvor polyolefinene fortrinnsvis er valgt blant gruppen omfattende polypropylen, polyetylen, LDPE og XLPE. Mer foretrukket valgt fra gruppen omfattende polyetylen, LDPE og XLPE. Fortrinnsvis er polymermatriksmaterialet LDPE og den ytre overflaten til seksjonen av kraftkabelen med behov for feltgradering er fremstilt av XLPE. Her blir XLPE'en påført kraftkabelen som et isolasjonslag.
I et annet aspekt av fremgangsmåten er det minst ene ikke-lineært ledende fyllstoffet valgt fra gruppen omfattende polyanilin emeraldin base (PANI-EB), polyanilin emeraldin salt (PANI-ES) eller blandinger derav.
I et ytterligere aspekt av den foreliggende oppfinnelsen omfatter polymersammensetningen ytterligere eventuelt minst et passivt ledende fyllstoff. I enda et ytterligere aspekt er det minst ene passivt ledende fyllstoffet valgt fra gruppen omfattende sot, grafitt, antimon dopet tinnoksid eller blandinger derav.
I enda et annet aspekt av fremgangsmåten er det minst ene tverrbindingsmidlet et organisk peroksid valgt fra gruppen omfattende dialkyl peroksider; inklusiv dicumyl peroksid, t-butyl cumyl peroksid, di-(tert-butylperoksyisopropyl)benzen, di-tert-butyl peroksid og blandinger derav.
I et videre aspekt omfatter seksjonen av kraftkabelen et ytre lag av en et polymert isolasjonsmateriale, og hvor tverrbindingen av tapen resulterer i tverrbinding til isolasjonsmaterialet.
I et aspekt av fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse blir herdningen og tverrbindingen utført ved oppvarming, hvor varmetiden som er nødvendig for å tverrbinde er signifikant redusert sammenlignet med tverrbinding av det tradisjonelt påførte elastomerbaserte feltgraderingslag.
Videre tilveiebringer den foreliggende oppfinnelsen en kraftkabel omfattende en sentral leder, et isolasjonslag som omslutter omkretsen av lederen, et indre halvledende lag anordnet mellom lederen og isolasjonslaget, og på en første seksjon av kraftkabelen et feltgraderingslag på den ytre overflaten til isolasjonen, hvori feltgraderingslaget er dannet av en tverrbindbar feltgraderingstape og den omfatter et ikke-lineært ledende organisk fyllstoff og er tverrbunnet internt og tverrbunnet til isolasjonslaget.
I et annet aspekt av kraftkabelen ifølge den foreliggende oppfinnelsen, omfatter kraftkabelen et ytre halvledende lag anordnet radialt utenpå isolasjonslaget, og hvor feltgraderingslaget er i elektrisk kontakt med det ytre halvledende laget og i elektrisk kontakt med lederen.
Slik det er velkjent innen fagfeltet så må feltgraderingslaget være i elektrisk kontakt med en jordet ytre halvledende skjerm anordnet radialt utenfor isolasjonslaget på den del av kabelen som ikke er utstyrt med et feltgraderingslag. Videre er feltgraderingslaget i elektrisk kontakt med den potensielle høyspenningslederen. Dette gir feltgraderingslaget mulighet for å distribuere det elektriske feltet jevnt.
Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer også en tverrbindbar feltgraderingstape dannet av en ekstrudert kompoundert polymersammensetning omfattende et polymermatriksmateriale, minst et ikke-lineært ledende organisk fyllstoff og minst et tverrbindingsmiddel som er et organisk peroksid. I et aspekt av oppfinnelsen er polymermatriksmaterialet valgt fra gruppen omfattende polyolefiner eller ko-polymerer derav, fortrinnsvis valgt fra gruppen omfattende polypropylen, polyetylen, LDPE og XLPE. Foretrinnsvis er polymermatriksmaterialet LDPE. I et ytterligere aspekt er det minst ene tverrbindingsmidlet organisk peroksid valgt fra gruppen omfattende dialkyl peroksider; inklusiv dicumyl peroksid, t-butyl cumyl peroksid, di-(tert-butylperoksyisopropyl)benzen, di-tert-butyl peroksid og blandinger derav.
Anvendelse av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelsen eller feltgraderingstapen ifølge den foreliggende oppfinnelsen for å tilveiebringe et feltgradiringslag på en kabelterminering og/eller en undersjøisk kabelskjøt.
Betegnelsen "feltgradering" som anvendt her i betegnelsene "feltgraderingstape" og "feltgraderingslag" refererer til egenskapene til materialet. "Feltgraderingen" har en ikke-lineær ledningsevne som tilveiebringer aktiv kontroll av det elektriske feltet. Følgelig beskriver betegnelsen "feltgraderingslag" anvendelsen av et lag med ikke-lineær feltavhengig ledningsevne for aktivt å kontrollere det elektriske feltet.
Betegnelsen "ikke-lineær ledende organisk fyllstoff som brukt her refererer til en organisk forbindelse med ikke-lineær ledningsevne. Følgelig er det ikke-lineær ledende organisk fyllstoffet den aktive forbindelsen i polymersammensetningen som tilveiebringer feltgradering.
Betegnelsen "passivt ledende fyllstoff som brukt her refererer til en forbindelse som enten kan være organisk eller uorganisk og som tilveiebringer ledningsevne mellom de ikke-lineært ledende organiske fyllstoffelementene men som ikke bidrar signifikant til den ikke-lineære ledningsevnen til polymersammensetningen.
Betegnelsen "tape" som anvendt her refererer til et flatt bånd av materiale som kan påføres en kabel med en general sirkulær omkrets ved å vikle tapen på overflaten av kabelen eller en del av denne.
Kort beskrivelse av figurene
De medfølgende figurene illustrerer en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen. Figur la illustrerer en kabelterminering før påføring av en tape ifølge en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen; Figur lb illustrerer den samme kabeltermineringen som figur la men etter at en feltgraderingstape ifølge den foreliggende oppfinnelsen er blitt påført til kabeltermineringen.
Prinsipp beskrivelse av oppfinnelsen
Den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet i ytterligere detalj. Kompoundering og spesielt tverrbinding av organiske fyllstoffer i elastomermatrikser ifølge den kjente teknikken for fremstilling av forstøpte skjøter eller stresskjegler (stress cones) induserer stress på det organiske fyllstoffet og reduserer de ledende egenskapene til fyllstoffet. Ved støpning av den elastomere matriksen inneholdende det organiske fyllstoffet blir en høy temperatur opprettholdes i lang tid (ofte i mer enn en time) for å oppnå tverrbinding. En grunn til dette er at forstøpte skjøter er ganske store og den termiske treghet til systemet forårsaker at temperaturen opprettholdes i en forlenget periode.
Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelsen blir en tape produsert ved kompoundering av organisk, ledende fyllstoff i en LDPE (polyetylen med lav densitet) matriks som ekstruderes til en tape. Denne tapen blir ifølge dette aspektet av oppfinnelsen påført elementet med behov for et feltgraderingslag og deretter tverrbundet. Den tynne tapen kan tverrbindes på en vesentlig kortere tidsperiode (5-20 minutter) hvilket induserer mindre termisk stress på fyllstoffet enn støpning av organisk fyllstoff i en elastomer matriks ifølge den kjente teknikken.
I et aspekt av den foreliggende oppfinnelsen er LDPE'en til tapen av den samme typen eller tilsvarende til polymeren som anvendes i isoleringen av kabelen eller skjøten/tilkoplingen, derved forbedres kompatibiliteten og adhesjonen til de forskjellige delene. Isolasjonen er fortrinnsvis fremstilt av tverrbundet polyetylen (XLPE). LDPE'en kan videre omfatte et peroksid for å fremme tverrbindingen.
På grunn av den organiske karakteren til fyllstoffet blir også dispergering og kompoundering enklere enn ved bruk av uorganiske fyllstoffer. Adhesjon og integrering med den omsluttende matriksen er bedre med organisk fyllstoff på grunn av bedre fuktning av de organiske partiklene med matriksen. Ved å fremstille en tape i stedet for å anvende en elastomer gjør det mulig å anvende påføringsteknikker velkjente fra fremstilling av fabrikkskjøter anvendende tverrbunnet polyetylen (XLPE) tape. Dette reduserer tiden hvor det organiske fyllstoffet utsettes for høy temperatur under påføring, som tillater en større grad av ikke-lineær ledningsevne å forbli gjennom tverrbinding og kompoundering. Tverrbinding sikrer også god adhesjon mellom kabelisoleringen og feltgraderingstapen og noe tverrbinding vil også skje mellom tapen og det tidligere ekstruderte og tverrbundne isoleringsmateriale.
I en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen blir en tape fremstilt ved kompoundering av LDPE med et peroksid og en eller flere organiske fyllstoffer og dannelse av en tape derav.
Anvendelige peroksider omfatter med er ikke begrenset til organiske peroksider, mer spesifikt fra gruppen av dialkylperoksider, inklusiv men ikke begrenset til: Dicumyl peroksid, t-butyl cumyl peroksid, di-(tert-butylperoksyisopropyl)benzen, og di-tert-butyl peroksid.
I fremstillingsprosessen for fabrikksskjøter som for anvendelse i undersjøiske høyspenningskabler anvendes en ekstrudert polyetylentape. Denne polyetylenen med peroksider for tverrbinding kan modifiseres til et feltgraderingslag ved tilsetning av organiske fyllstoffer i form av polyanilin sammen med sot for å ytterligere tilpasse de ikke-lineære egenskapene. Denne tapen skal da påføres kabelen, varmes opp for å initierer tverrbindingen og tverrbindes til et homogent lag som også tverrbinder med isoleringsmaterialet. Etter påføring kan konvensjonelle termineringer, forstøpte skjøter eller fabrikksskjøter påføres ovenpå laget.
Figur la og lb illustrerer skjematisk en kabelterminering som gjør bruk av foreliggende oppfinnelse. Figur la illustrerer en kraftkabel omfattende en sentral leder 4, radielt omsluttet av en indre halvledende lag 3, omsluttet radielt av et isolasjonslag 2 som innledningsvis er omsluttet radielt av et ytre halvledende lag 1. For å tillate terminering av kabelen er det ytre halvledende laget blitt fjernet fra en del av den illustrerte endeseksjonen av kabelen. Ved termineringsenden er også en seksjon av isolasjonslaget og det indre halvledende laget blitt fjernet tilveiebringende en seksjon av lederen for elektrisk forbindelse.
Eksempelvis kompounderes konvensjonell LDPE inneholdende peroksid med organisk fyllstoff for å oppnå en tverrbindbar tape. Ved termineringen vil tapen bli påført som vist på figur lb dannede feltgraderingslaget 5. En konvensjonell stresskjegle for AC terminering kan deretter monteres ovenpå tapelaget 5. Slik det er vist er feltgraderingslaget 5 i elektrisk kontakt med det ytre halvledende laget 1 ved enden 6 til det ytre halvledende laget. Tett på termineringsenden er feltgraderingslaget 5 i elektrisk kontakt med lederen 4.
Påføring av feltgraderingsmaterialet som tverrbundet tape sammenlignet med en elastomer matriks har de følgende fordeler:
- fortreffelig adhesjon mellom isolasjon og feltgraderingslag
- enklere påføringsprosess da det ikke er noe behov for å støpe et separat tilbehør
- mindre termisk stress på det ikke-lineære organiske fyllstoffet under fremstilling av tapen sammenlignet med fremstilling av et forstøpt tilbehør.
Sammenlignet med feltgraderingsmaterialer som benytter uorganiske fyllstoffer er kan adhesjonen mellom polymer matriksen og fyllstoffet forbedres når det anvendes et polymert (organisk) fyllstoff.
Foreliggende oppfinnelse er spesielt en anvendelig teknikk for skjøter og termineringer for undersjøiske kabler, som har nytte av de forbedrede ikke-lineære egenskapene.
Eksempler
I fremstillingsprosessen for fabrikksskjøter som anvendes i undersjøiske høyspenningskabler anvendes en ekstrudert polyetylen tape. Dette polyetylenet med peroksider for tverbinding kan modifiseres til et feltgraderingslag ved å tilsette organisk fyllstoff i form av polyanilin sammen med sot for ytterligere å tilpasse de ikke-lineære egenskapene. Denne tapen kan deretter påføres kabelen, varmes opp for å initiere tverrbinding og tverrbindes til et homogent lag som også tverrbindes med isolasjonsmaterialet. Etter påføring kan konvensjonelle termineringer, forstøpte skjøter eller fabrikksskjøter påføres ovenpå laget.
Polyanilin emeraldin base/etylen-propylen-dien monomer (PAni-EB /EPDM) forbindelse har vist seg å forbli ikke-lineær og ledende etter tverrbinding ved en herdetemperatur på opptil 90 grader.
PAni-EB/XLPE tape blir for øyeblikket vurdert. Det samme peroksid anvendes i både XLPE og EPDM. Resulter som viser at PAni-EB/XLPE forbindelsen forblir ikke-lineær og ledende ved sterke felter forventes.

Claims (16)

  1. Fremgangsmåte for påføring av et feltgraderingslag (5) på en kraftkabel
    omfattende - kompoundering av en polymersammensetning omfattende et polymermatriksmateriale, minst et ikke-lineært ledende organisk fyllstoff, og minst et tverrbindingsmiddel, - ekstruding av den kompounderte polymersammensetningen til en tverrbindbar feltgraderingstape, - vikling av den tverrbindbare feltgraderingstapen på en seksjon av kraftkabelen med behov for feltgradering og - herdning og tverrbinding av den tverrbindbare tapen for å oppnå et feltgraderingslag (5).
  2. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvori polymermatriksmaterialet velges fra polyolefiner og ko-polymerer derav.
  3. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvori polyolefinene er valgt fra gruppen omfattende polypropylen, polyetylen, LDPE, og XLPE.
  4. 4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori det minst ene ikke-lineært ledende fyllstoffet er valgt fra gruppen omfattende polyanilin-emeraldin-base (PANI-EB), polyanilin-emeraldin-salt (PANI-ES) eller blandinger derav.
  5. 5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori polymersammensetningen videre omfatter minst et passivt ledende fyllstoff.
  6. 6. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori det minst ene passivt ledende fyllstoffet er valgt fra gruppen omfattende sot, grafitt, antimon dopet tinnoksid, Ti02eller blandinger derav.
  7. 7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori det minst ene tverrbindingsmidlet er et organisk peroksid valgt fra gruppen omfattende dialkyl peroksider; inkluderende dicumyl-peroksid, t-butyl cumyl peroksid, di-(tert-butylperoksyisopropyl)benzen, di-tert-butyl peroksid og blandinger derav.
  8. 8. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori seksjonen av kraftkabelen omfatter et ytre lag av polymert isolasjonsmateriale (2), og hvor tverrbindingen av tapen resulterer i tverrbinding til isolasjonsmaterialet (2).
  9. 9. Kraftkabel omfattende en sentral leder (4), et isolasjonslag (2) som omslutter omkretsen av lederen (4), et indre halvledende lag (3) anordnet mellom lederen (4) og isolasjonslaget (2), og på en første seksjon av kraftkabelen et feltgraderingslag (5) på den ytre overflaten til isolasjonen (2), hvori feltgraderingslaget (5) er dannet av en tverrbindbar feltgraderingstape og den omfatter et ikke-lineært ledende organisk fyllstoff og er tverrbunnet internt og tverrbunnet til isolasjonslaget (2).
  10. 10. Kraftkabel ifølge krav 9, hvori kraftkabelen på en andre seksjon omfatter et ytre halvledende lag (1), og hvori feltgraderingslaget (5) er i elektrisk kontakt med det ytre halvledende laget (1) og i elektrisk kontakt med lederen (4).
  11. 11. Tverrbindbar feltgraderingstape dannet av en ekstrudert kompoundert polymersammensetning omfattende et polymermatriksmateriale, minst et ikke-lineært ledende organisk fyllstoff og minst et tverrbindingsmiddel som er et organisk peroksid.
  12. 12. Tverrbindbar feltgraderingstape ifølge krav 11, hvori den ekstruderte kompounderte polymersammensetningen videre omfatter minst et passivt ledende fyllstoff.
  13. 13. Tverrbindbar feltgraderingstape ifølge krav 11 or 12, hvori polymermatriksmaterialet er valgt blant polyolefiner og kopolymerer derav.
  14. 14. Tverrbindbar feltgraderingstape ifølge krav 13, hvori polyolefinen er valgt fra gruppen omfattende polypropylen, polyethylen, LDPE og XLPE.
  15. 15. Tverrbindbar feltgraderingstape ifølge krav 11, 12, 13 eller 14, hvori det minst ene ikke-lineært ledende fyllstoffet er valgt fra gruppen omfattende polyanilin-emeraldin-base (PANI-EB), polyanilin-emeraldin-salt (PANI-ES) eller blandinger derav.
  16. 16. Anvendelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1-8 eller den tverrbindbar feltgraderingstapen ifølge et av kravene 11-15 for å tilveiebringe et feltgraderingslag (5) på en kabelterminering eller en undersjøisk kabelskjøt.
NO20130009A 2013-01-02 2013-01-02 Feltgraderingslag NO335342B1 (no)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130009A NO335342B1 (no) 2013-01-02 2013-01-02 Feltgraderingslag
US14/132,351 US20140182886A1 (en) 2013-01-02 2013-12-18 Field grading layer
EP20130306751 EP2752448A1 (en) 2013-01-02 2013-12-18 Field grading layer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20130009A NO335342B1 (no) 2013-01-02 2013-01-02 Feltgraderingslag

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20130009A1 NO20130009A1 (no) 2014-07-03
NO335342B1 true NO335342B1 (no) 2014-11-24

Family

ID=49999680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20130009A NO335342B1 (no) 2013-01-02 2013-01-02 Feltgraderingslag

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140182886A1 (no)
EP (1) EP2752448A1 (no)
NO (1) NO335342B1 (no)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101906134B1 (ko) * 2014-02-19 2018-10-10 엔케이티 에이치브이 케이블스 게엠베하 가스 절연된 스위치기어를 위한 전력 케이블 종단 디바이스
NO2963654T3 (no) 2014-06-30 2018-05-12
US10158219B2 (en) 2014-08-22 2018-12-18 Abb Hv Cables (Switzerland) Gmbh Electric field control device for high power cable and method for manufacturing thereof
CN107077918B (zh) * 2014-10-17 2019-05-28 3M创新有限公司 具有增强的击穿强度的电介质材料
EP3188195B1 (en) * 2015-12-28 2019-10-16 Nexans Method for preparing an hvdc accessory
EP4160838A1 (en) * 2021-09-30 2023-04-05 NKT HV Cables AB Method of jointing a power cable

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2086680T3 (es) * 1991-04-02 1996-07-01 Alcatel Cable Material para pantalla semiconductora.
US5132490A (en) 1991-05-03 1992-07-21 Champlain Cable Corporation Conductive polymer shielded wire and cable
FR2710183B3 (fr) 1993-09-17 1995-10-13 Alcatel Cable Câble d'énergie à rigidité diélectrique améliorée.
FR2779268B1 (fr) 1998-05-27 2000-06-23 Alsthom Cge Alcatel Bobinage electrique, transformateur et moteur electrique comportant un tel bobinage
US6284832B1 (en) * 1998-10-23 2001-09-04 Pirelli Cables And Systems, Llc Crosslinked conducting polymer composite materials and method of making same
US6812276B2 (en) 1999-12-01 2004-11-02 General Electric Company Poly(arylene ether)-containing thermoset composition, method for the preparation thereof, and articles derived therefrom
EP1337022A1 (de) * 2002-02-18 2003-08-20 ABB Schweiz AG Hüllkörper für ein Hochspannungskabel und Kabelelement, welches mit einem solchen Hüllkörper versehen ist
FR2867622B1 (fr) * 2004-03-09 2006-05-26 Nexans Materiau de controle de champ electrique
EP1984445B1 (en) * 2006-02-06 2010-08-25 Dow Global Technologies Inc. Semiconductive compositions
EP1975949B1 (en) 2007-03-30 2015-03-18 Abb Research Ltd. A field grading material
EP2197080A1 (en) * 2008-12-09 2010-06-16 ABB Research Ltd. Flexible joint with resistive field grading material for HVDC cables and method for connecting same to HVDC cables

Also Published As

Publication number Publication date
NO20130009A1 (no) 2014-07-03
US20140182886A1 (en) 2014-07-03
EP2752448A1 (en) 2014-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO335342B1 (no) Feltgraderingslag
US10411456B2 (en) Cover assemblies and methods for covering electrical cables and connections
US9504195B2 (en) Cover assemblies, kits and methods for covering electrical cables and connections
CN108604786B (zh) 用于具有热塑性绝缘的电缆的接头及其制造方法
JP6197033B2 (ja) 空間電荷トラップ層を包含するデバイス
KR101880541B1 (ko) 다중 층의 열 수축성 관형 슬리브
EP2639264A1 (en) Field grading material
CN101902024A (zh) 用于hvdc缆线的具有阻性场分级材料的柔性接头及其与hvdc缆线连接的方法
US9666334B2 (en) Field grading layer
KR101860661B1 (ko) 고전력 케이블용 전계 제어 디바이스 및 그 제조 방법
EP3350896A1 (en) Cover assemblies and methods for covering electrical cables and connections
KR101824309B1 (ko) 절연된 전기 고전압 dc 터미네이션 또는 조인트의 제조 방법
AU2013376427A1 (en) Method in the manufacturing of an insulated electric high voltage DC termination or joint
US20220208416A1 (en) HVDC Power Cable With Water-Blocking Capability
EP3188195B1 (en) Method for preparing an hvdc accessory
CN113474407A (zh) 电气绝缘组合物及电力缆线

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees