NO842364L - Elektriske isolasjoner. - Google Patents

Elektriske isolasjoner.

Info

Publication number
NO842364L
NO842364L NO842364A NO842364A NO842364L NO 842364 L NO842364 L NO 842364L NO 842364 A NO842364 A NO 842364A NO 842364 A NO842364 A NO 842364A NO 842364 L NO842364 L NO 842364L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
formation
insulation
ect
cables
electrical
Prior art date
Application number
NO842364A
Other languages
English (en)
Inventor
Hans-Joachim Henkel
Norbert Mueller
Original Assignee
Siemens Ag
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 Siemens Ag filed Critical Siemens Ag
Publication of NO842364L publication Critical patent/NO842364L/no

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/28Protection against damage caused by moisture, corrosion, chemical attack or weather
    • H01B7/2813Protection against damage caused by electrical, chemical or water tree deterioration
    • 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
    • C08K5/05Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/057Metal alcoholates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • 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
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678Of metal
    • Y10T428/31692Next to addition polymer from unsaturated monomers
    • 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
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678Of metal
    • Y10T428/31692Next to addition polymer from unsaturated monomers
    • Y10T428/31696Including polyene monomers [e.g., butadiene, etc.]
    • 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
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678Of metal
    • Y10T428/31692Next to addition polymer from unsaturated monomers
    • Y10T428/31699Ester, halide or nitrile of addition polymer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår elektriske isolasjoner på polyolefinbasis, særlig ved kabler og ledninger, for midlere og bøye spenninger fra ca. 10 kV og oppover, og med en tilsetning til å sinke såkalt "vanntre"-dannelse.
I elektrisk påkjente polyolefinisolasjoner kan der av-spille seg prosésser som betegnes som "electrochemical treeing"
(ECT) eller "water treeing". Disse prosesser, som særlig er
av betydning når det gjelder driftssikkerheten av kunststoff-ioslerte kabler for midlere og høyere spenninger, fører til dannelse av tre-lignende strukturer, såkalte ECT-strukturer.
ECT-strukturer som etter egnet fargning er særlig kon-trastrikt og detaljert synlige, kan fremtre optisk i mange forskjellige former. I prinsippet sondrer man mellom to former: "vented trees", som strekker seg inn i isolasjonen fra dens overflate, og
"bow-tie trees", som oppstår i det indre av isolasjonen.
Mekanismen når det gjelder ECT-dannelse, har hittil ikke vært klarlagt. Men i alminnelighet antar man at der for dannelsen av ECT-strukturer behøves et elektrisk felt og tilstede-værelsen av en polar væske, særlig vann. ECT-strukturene blir derfor også betegnet som "vanntrær". Initieringsstedene for vanntrærne finnes alltid å være tilstede hvor der forekommer forstyrrelser, som forurensninger, aggregerte tilblandinger, hulrom, spalter, riss eller grenseflater, selv om der hver gang bare er en del av disse som fører til dannelsen av vanntrær.
Fra de steder hvor der forekommer forstyrrelser som ikke lar
seg unngå fullstendig ved isolasjoner fremstilt i stor teknisk målestokk, strekker de tre-lignenede strukturer seg i retningen for det elektriske felt.
Da ECT-strukturer representerer lokale endringer i iso-lasjonsmaterialet, kan de bevirke skade på isolasjonen, særlig når det gjelder elektrisk gjennomslagsfasthet. Derfor har der allerede vært foretatt tallrike forsøk på å forhindre vekst av vanntrær, eller i det minste å sinke den.
Ett av tiltakene til å forhindre dannelsen av vanntrær består i å forsyne isolasjonslaget med en metallisk omhylling resp. ommantling, f .eks. av bly eller aluminium. Kabler med et slikt vannavskjermende skikt er imidlertid ikke bare kostbare, men også tyngre og derfor også mer tungvinte å håndtere enn kabler uten metallhyIster.
Av disse grunner har det allerede vært forsøkt å fore-bygge dannelsen av ECT-strukturer ved å føye additiver til isolasjonslaget (eller tilgrensende lag). Blant de mange forbindelser som har vært anvendt til formålet, kan f.eks. nevnes: blystearat (DE-OS 24 25 760 resp. GB-PS 1.473.867), natrium-klorid og -sulfat eller andre sterke elektrolytter (DE-AS 25 37 283 resp. US-PS 4.042.776), stabile salter som danner hydrater, som kalsium- og magnesiumklorid, og basiske anhydrid-er (DE-OS 28 17 804 resp. GB-PS 1.584.501), silikagel og fosfor-pentoksyd (DE-OS 27 54 336), organosilaner (US-PS 4.144.202, 4.212.756 og 4.263.158 samt DE-OS 28 05 875), blyoksyder og basiske blyforbindelser (DE-OS 25 23 844 og 28 06 752), organiske isocyanater (US-PS 4.282.333), på polymermaterialet på-førte silanforbindelser (DE-OS 29 35 224), samt metallkomplekser av diketoner, salicylsyre eller schiffske baser (EP - Al - 27 300).
På den annen side har det i motstrid til forslagene om
å tilsette saltaktige forbindelser resp. elektrolytter, imidlertid også vært foreslått å holde isolasjonens innhold av fin-fordelte vannoppløselige og/eller hygroskopiske salter under
-1 -4
en verdi av 10 ppm, og fortrinnsvis under 10 ppm (DE-OS
29 11 756).
Åpenbart har imidlertid alle disse tiltak, som dessuten tildels også motsier hverandre, ennå ikke ført til det ønskede resultat. For eksempelvis finner man i en rapport om Cigré-kon-feransen, dvs. den Internasjonale Høyspenningskonferanse, av 1980 en anbefaling (jfr. "Kunststoffe" 71, 1981, side 448 o.f.) om ved (høyspennings-)kabler å påføre en vanntett metallskjerm for å forhindre inntrengen av fuktighet.
Oppfinnelsens oppgave er ved elektriske isolasjoner av den innledningsvis nevnte art, ved egnede tilsetninger å undertrykke dannelse av vanntrær varig og effektivt, så det blir mulig å gi avkall på kostbare tiltak, som påføring av metall-mantler.
Dette blir ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at de elektriske isolasjoner inneholder som tilsetning minst ett alkoholat av magnesium, kalsium eller aluminium.
De metallalkoholater (av Mg, Ca og Al) som inneholdes
i isolasjonene ifølge oppfinnelsen, er hydroliserbare forbindelser med følgende struktur: Mg(OR)2, Ca(OR)2og Z1(0R)3. R
står her for den organiske rest som stammer fra den tilsvarende alkohol (ROH). Restene R, som kan være like eller forskjellige har fortrinnsvis følgende betydning: alkyl (n- eller isoalkyl) med 1-24 C-atomer, cykloalkyl, særlig cykloheksyl, eller alkaryl, som benzyl.
Ved hjelp av tilsetningene ifølge oppfinnelsen er det
dels mulig å undertrykke ECT-dannelsen i elektriske isolasjonsmaterialer, og dels blir med disse forbindelser tilbudet av virk-somme tilsetninger utvidet. Dette tilbud bestod hittil i bar-bitursyrer resp. 2-tiobarbitursyrer og derivater herav (DE-OS 32 02 828) i vannoppløselig alkali- eller jordalkali-fosfater og hydroliserbare fosforsyreestere (DE-OS 32 02 896) såvel som i stoffer som har bestemt partikkelstørrelse, og som er adsorb-sjonsaktive for tungmetallioner eller binder tungmetaller under ioneutveksling, som pyrogene og/eller felte kiselsyrer som alu-miniumoksider resp. -oksidhydrater og aluminiumsilikater (jfr. søkernes patentsøknad nr. 84 1706).
Fra EP - A2 - 0 057 286 er der kjent en sammensetning
som ikke har noe tilsatt mineralsk fyllstoff, og som inneholder en etenpolymer og et organotitanat i en mengde som strekker til for å bedre ECT-resistensen. Virkningen av titanatene - Ti(OR)^- forklares med at de hydrolyserer og derved leverer alkoholer. Alkoholene virker så i sin tur som inhibitor ved dannelsen av vanntrær. Titanatene er altså en slags depotform for ECT-inhibitoren alkohol.
I motsetning til dette har de hydroksider (av Mg, Ca og Al) som oppstår fra alkoholatene ved hydrolysen ved isolasjonene ifølge oppfinnelsen, en avgjørende betydning. For disse hydroksider antas å omhylle forurensninger som forekommer i isolasjonen og forårsaker ECT-dannelsen, kolloidalt og forhindrer dermed ECT-dannelsen. Man har nu kunnet fastslå det overraskende forhold at denne virkning blir oppnådd akkurat når der anvendes alkoholater av metaller av annen og tredje hovedgruppe av det periodiske system, nemlig alkoholater av magnesium, kalsium og aluminium.
Foruten i kabler og ledninger kan de elektriske isolasjoner ifølge oppfinnelsen også anvendes i muffer og armaturer. Som grunnlag tjener ved disse isolasjonsmaterialer polyolefiner, nemlig fornettede eller ufornettede materialer. Særlig finner polyeten (PE) og fornettet polyeten (VPE) anvendelse i isolasjonene ifølge oppfinnelsen. Imidlertid kan der dessuten også anvendes etenkopolymerer, som etenpropylenkopolymerer (EPR), etylenvinylacetatkopolymerer (EVA) og etenalkylakrylatkopoly-merer (f.eks. etenetylakrylat- og -butylakrylat-kopolymerer) resp. etenpropylendienterpolymerer og blandinger (blends) av disse etenkopolymerer og -terpolymerer med polyolefiner, særlig polyeten og polypropylen. De nevnte polymerer resp. polymer-blandinger kan, som allerede nevnt, anvendes i både fornettet og ufornettet form. Fornetning skjer da fortrinnsvis peroksidisk og ved hjelp av energirike stråler. Isolasjonsmaterialene kan eventuelt også være forsynt med oksidasjonsstabilatorer.
Andelen av tilsetninger utgjør omtrent mellom 0,05 og
10 vektprosent regnet på samlet vekt av den elektriske isola-sjon. Ved kabler og ledninger kan alkoholatene i det egentlige isolasjonslag også tilsettes de feltbegrensede skikt, dvs. det indre og/eller ytre lederskikt. Tilsetningene kan i den forbindelse foreligge i ett skikt eller i samtlige. Fortrinnsvis utgjør tilsetningenes andel omtrent 0,1 til 5 vektprosent. Hva som foretrekkes, er aluminiumalkoholater.
Oppfinnelsen vil bli nærmere belyst ved utførelseseksemp-ler.
For å påvise minskning i dannelsen av vanntrær ble der
ut fra høyrent, ustabilisért termoplastisk polyeten med lav tett-het (LDPE) fremstilt 3 mm tykke plater - med og uten tilsetning. For fremstilling av isolasjoner i samsvar med oppfinnelsen ble der i den forbindelse i en del av platematerialet før presningen homogent innblandet alkoholater i forskjellige kon-sentrasjoner. Det plateformede prøvestykke ble så belastet elektrisk med 10 kV/50 Hz, hvorunder de to overflater stod i direkte
kontakt med en 3%'s natriurnkloridoppløsning oppvarmet til 70°C. • Belastningens varighet utgjorde 130 timer.
Forsøksresultatene viser at de plateformede alkoholatholdige prøvestykker - under like forsøksbetingelser - sammen-holdt med prøvestykkene uten alkoholattilsetning inneholder mindre resp. slett ingen ECT-strukturer. Videre fant man også en anseelig forskjell i størrelsen av ECT-strukturene. Mens lengdeutstrekningen av ECT-strukturene i det elektriske felts retning i prøvestykkene uten alkoholattilsetning utgjorde opp-til 1500 pm, viste de alkoholatholdige prøvestykker ECT-strukturer under 500 um.
I detalj fant man ved tilsetninger på 0,5 til 1% f.eks. følgende:
Det viste seg således at ECT-dannelsen lar seg redusere betraktelig allerede ved lave alkoholatkonsentrasjoner. Dette har den ytterligere fordel at isolasjonens elektriske egenskaper ikke eller bare i uvesentlig grad blir influert.

Claims (3)

1. Elektriske isolasjoner på polyolefinbasis, særlig ved kabler og ledninger, for midlere og høye spenninger fra ca.
10 kV og oppover med en tilsetning til å minske dannelsen av vanntrær, karakterisert ved at de som tilsetning inneholder minst ett alkoholat av magnesium, kalsium eller aluminium.
2. Elektriske isolasjoner som angitt i krav 1, karakterisert ved at alkoholatene inneholder sammensetningen Me(OR) , hvor følgende gjelder: Me = Mg, Ca eller Al og x = 2 (ved Mg og Ca) eller 3 (ved Al); R = alkyl med 1-24 C-atomer, cykloalkyl eller alkaryl.
3. Elektriske isolasjoner som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at andelen av tilsetning utgjør 0,05 til 10 vektprosent, særlig 0,1 til 5 vektprosent, regnet på samlet vekt.
NO842364A 1983-06-13 1984-06-13 Elektriske isolasjoner. NO842364L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833321268 DE3321268A1 (de) 1983-06-13 1983-06-13 Elektrische isolierungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO842364L true NO842364L (no) 1984-12-14

Family

ID=6201342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO842364A NO842364L (no) 1983-06-13 1984-06-13 Elektriske isolasjoner.

Country Status (10)

Country Link
US (1) US4574111A (no)
EP (1) EP0128466B1 (no)
JP (1) JPS6010504A (no)
AT (1) ATE46786T1 (no)
DE (2) DE3321268A1 (no)
DK (1) DK286084A (no)
FI (1) FI72399C (no)
NO (1) NO842364L (no)
TR (1) TR22186A (no)
ZA (1) ZA844413B (no)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4795769A (en) * 1986-08-04 1989-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Electric insulation with a silicic acid additive made by a melt process
DE3631250C2 (de) * 1986-09-13 1994-03-24 Kabelmetal Electro Gmbh Flammwidriges Innenkabel
US6287692B1 (en) 1999-06-11 2001-09-11 Judd Wire, Inc. Melt-processable, crosslinkable coating compositions

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3067155A (en) * 1959-08-17 1962-12-04 Stamford Chemical Ind Inc Copolymer acrylate-amino acrylate and metal isopropoxide water repellent compositions
DE1283505B (de) * 1963-06-07 1968-11-21 Mitsubishi Petrochemical Co Formmassen aus Homo- oder Mischpolymeren von Propylen- und Aluminiumverbindungen
US3960739A (en) * 1973-06-21 1976-06-01 General Electric Company Method of stabilizing the dielectric strength of polyolefin polymers, and the stabilized compositions and products thereof
GB1477764A (en) * 1975-08-20 1977-06-29 Furukawa Electric Co Ltd Power cable
GB1547331A (en) * 1976-04-06 1979-06-13 Mitsubishi Petrochemical Co Method of stabilizing an olefin polymer
US4206260A (en) * 1976-07-28 1980-06-03 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyethylene insulation containing a tree growth-inhibiting alcohol
DE2737430C2 (de) * 1977-08-19 1983-03-17 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Polyolefinisolierung mit einem Spannungsstabilisator
DE2754336A1 (de) * 1977-12-02 1979-06-07 Aeg Telefunken Kabelwerke Hochspannungskabel mit kunststoffisolierung
US4144202A (en) * 1977-12-27 1979-03-13 Union Carbide Corporation Dielectric compositions comprising ethylene polymer stabilized against water treeing with epoxy containing organo silanes
DE2817801A1 (de) * 1978-04-22 1979-10-25 Honorio Morales Geraet zur bestimmung navigatorischer grenzkurse
US4282333A (en) * 1979-01-29 1981-08-04 The Furukawa Electric Co., Ltd. Polyolefin series resin composition for water-tree retardant electric insulation
US4212756A (en) * 1979-05-17 1980-07-15 Union Carbide Corporation Dielectric composition stabilized against water treeing with organo silane compounds
US4299713A (en) * 1979-07-19 1981-11-10 National Distillers And Chemical Corp. Electrical tree and water tree resistant polymer compositions
US4263158A (en) * 1979-07-26 1981-04-21 Union Carbide Corporation Dielectric compositions stabilized against water treeing with organo silane compounds containing the azomethine group and partial condensation products
US4369331A (en) * 1980-12-22 1983-01-18 Union Carbide Corporation Ethylene polymer compositions stabilized against water treeing by an organic titanate; and the use thereof as insulation about electrical conductors

Also Published As

Publication number Publication date
DK286084A (da) 1984-12-14
JPS6010504A (ja) 1985-01-19
FI841097A (fi) 1984-12-14
ZA844413B (en) 1985-01-30
US4574111A (en) 1986-03-04
EP0128466A2 (de) 1984-12-19
EP0128466B1 (de) 1989-09-27
DK286084D0 (da) 1984-06-12
EP0128466A3 (en) 1986-04-09
FI72399B (fi) 1987-01-30
ATE46786T1 (de) 1989-10-15
DE3321268A1 (de) 1984-12-13
FI72399C (fi) 1987-05-11
TR22186A (tr) 1986-09-01
FI841097A0 (fi) 1984-03-19
DE3479939D1 (en) 1989-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
MX2010010227A (es) Recubrimiento para cable resistente al fuego y al agua, y poco humo.
NO841706L (no) Elektriske isolasjoner
KR20100092244A (ko) 내열성·내방사선성 난연 절연 조성물과 이를 적용한 전선
JPH0159291B2 (no)
NO842364L (no) Elektriske isolasjoner.
US4581290A (en) Electrical insulation I
AU754014B2 (en) Process for producing self-extinguishing cables with low-level production of fumes, and flame-retardant compositions used therein
JPS59168051A (ja) 導電性樹脂組成物
JPS60243143A (ja) 電気ケ−ブルおよび電線の絶縁用防炎混合物
KR20190000272A (ko) 직류 전력 케이블
EP3712907B1 (en) Flame retardant electrical cable
CA1289292C (en) Fire retardant polymeric compounds
US4458044A (en) Electrical insulation II
TW213937B (no)
EP0192955B1 (de) Elektrische Isolierungen
DE2849940A1 (de) Flammwidrige halogenfreie polymermischungen
WO2014117809A1 (en) New insulation materials for use in high voltage power applications and a new process for preparing said insulation material
EP0057286A3 (en) Ethylene polymer compositions stabilized against water treeing by an organic titanate, and the use thereof as insulation about electrical conductors
JPS6343209A (ja) 電気絶縁材
JPH01206509A (ja) 難燃性電気絶縁組成物
JPH01186708A (ja) 難燃性電気絶縁組成物
JPH03276515A (ja) 耐水トリー性電線・ケーブル
KR20230060746A (ko) 실란가교 조성물 및 이로부터 형성된 절연층 또는 시스층을 포함하는 케이블
JP2001023441A (ja) ノンハロゲン難燃性樹脂組成物およびこれを用いた難燃性電線・ケーブル
JP2006073228A (ja) 被覆ケーブル・電線、及び、その製造方法